JP2005305286A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的に被処理水中の有機物、特に、クラゲを酵素処理した後の処理液に含まれるＣＯＤを低減処理することができる水処理システムを提供する。
【解決手段】 本発明の水処理システム１は、臭素を含む溶液として、例えば海水を電気化学的手法、例えば電極２３及び２４による電解処理を行い電解水を生成する電解水生成装置２と、有機物を含む被処理水、例えばクラゲを酵素処理した後の処理液に電解水生成装置２にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱分解装置３とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被処理水中に含まれるＣＯＤなどの有機物を電気化学的手法により処理する水処理システムに関するものである。

従来より、例えば火力発電所では発電時などにおける冷却水として海水を使用している。しかしながら、毎年クラゲの発生時期になると海水を取り込む取水口にクラゲが侵入し、海水の取水が困難となる問題が発生していた。そこで、従来では取水口に侵入したクラゲを焼却処理していたが、係る焼却処理では処理時間が長く、また、コストが高騰するなどの問題があり、クラゲを焼却することなく海水中で分解して除去処理する試みが成されている。

クラゲを分解処理する方法としては、例えば熱処理、超音波処理、紫外線処理、又は、活性酸素処理などの物理化学的処理方法、若しくは、微生物処理や酵素処理などの生化学的方法がある。これらの処理方法により、クラゲは海水中に溶融される。

そして、この分解されたクラゲを含む海水（以下、被処理水と称する。）には、窒素化合物やリン化合物が含有しているため、川や湖などの窒素化合物の処理と同様に、生物的処理により処理していた。しかしながら、係る処理方法では、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程と、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程の２つの工程により行われるため、２つの反応槽が必要となると共に、処理時間が遅いため、処理効率が低くなる問題があった。

また、係る生物的処理では、硝化細菌及び脱窒素細菌を保有するために大容量の嫌気槽が必要となり、設備建設コストの高騰、装置設置面積の拡大を招く問題があった。更に、これら硝化細菌及び脱窒素細菌は、周囲の温度環境、その他、被処理水中に含まれる成分などに著しく影響されるため、特に温度が低くなる冬場になると、活動が低下して脱窒素作用が低下し、処理効率が不安定となる問題もあった。

そこで、上記技術的課題を解決するために、被処理水に電流を流してアンモニア、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素を酸化、又は、還元分解して窒素ガスにする方法がある。この場合、従来の被処理水の電気分解法では、アノードに例えば、白金、イリジウム、パラジウムなどの貴金属材料を用いていた。

そして、被処理水に電流を流すことにより、アノードにおいてアンモニア態窒素が活性酸素や次亜塩素酸により酸化され、窒素化合物が窒素ガスに変換されることで窒素化合物の処理が行われるものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５４−１６８４４号公報

しかしながら、上述した如きクラゲを分解処理後の被処理水中には、無機物としての窒素化合物やリン化合物の他にも、有機物が大量に含まれているため、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）が著しく高い。そのため、このＣＯＤの高い、即ち、有機物が多く含まれた被処理水を海域に放出することは、放出海域における溶存酸素量の低下を招くこととなり、生物が生存できない状態や悪臭の発生を招くこととなる。

そこで、クラゲを分解処理した後の被処理水中のＣＯＤを低減処理することができる方法の開発が望まれている。

本発明の水処理システムは、海水を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成手段と、有機物を含む被処理水に電解水生成手段にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱処理手段とを備えたものである。

請求項２の発明の水処理システムは、臭素を含む溶液を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成手段と、有機物を含む被処理水に電解水生成手段にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱処理手段とを備えたものである。

請求項３の発明の水処理システムは、上記各発明において、加熱処理手段を複数段階備え、電解水生成手段から各段階の加熱処理手段に電解水を添加するものである。

請求項４の発明の水処理システムは、電解により発熱を生じる電極を用い、有機物と海水を含む被処理水を電気化学的手法により処理する電解処理手段を備えたものである。

請求項５の発明の水処理システムは、電解により発熱を生じる電極を用い、有機物と臭素を含む被処理水を電気化学的手法により処理する電解処理手段を備えたものである。

請求項６の発明の水処理システムは、請求項４又は請求項５の発明において、アノードを構成する電極は電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることを可能な導電体であり、カソードを構成する電極はフェライトから成るものである。

請求項７の発明の水処理システムは、上記各発明において、加熱処理手段又は電解処理手段にて処理した後の被処理水を、電解水生成手段又は電解処理手段に返送する返送手段を備えたものである。

請求項８の発明の水処理システムは、上記発明において、返送手段の前段に、被処理水の温度を低下させるための貯溜手段を設けたものである。

請求項９の発明の水処理システムは、上記各発明において、加熱処理手段又は電解処理手段にて処理された後、排出される被処理水中の次亜ハロゲン酸を除去する次亜ハロゲン酸除去手段を備えたものである。

本発明及び請求項２の発明の水処理システムによれば、臭素を含む溶液として、例えば、海水を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成手段と、有機物を含む被処理水に電解水生成手段にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱処理手段とを備えたので、電解水生成手段において、海水中や溶液中に次亜臭素酸を生成することができるようになる。これにより、次亜臭素酸が含有された電解水を有機物が含有された被処理水に添加することで、被処理水中のＣＯＤなどの有機物を次亜臭素酸により分解処理することができるようになる。

そのため、例えば発電所などにおいて冷却水として用いられる海水中にクラゲが大量に存在し、係るクラゲが発電所の取水口に多く侵入した場合であっても、当該クラゲを酵素処理することで有機物を含む被処理水とし、係る被処理水に上記電解水を添加することで、クラゲから生成される有機物を効果的に分解処理することができるようになる。

また、係る発明によれば、電解水が添加された被処理水は、加熱処理手段により加熱されるため、より一層ＣＯＤなどの有機物の処理を促進させることができる。この場合において、電解水生成手段により生成される次亜臭素酸は、通常、電気分解により生成される次亜塩素酸よりも比重が大きいため、加熱による揮発率が低く、温度上昇による悪影響を殆ど受けることなく、次亜臭素酸による有機物の分解処理を行うことができるようになる。

更に、係る発明では、臭素を含む溶液としての海水は、電解水生成手段によって電気化学的手法により処理した後、有機物を含む被処理水に添加し、加熱手段により加熱処理を行うため、電気化学的手法において用いられる電極の長寿命化を図ることができるようになる。

また、請求項３の発明の如く加熱処理手段を複数段階備え、電解水生成手段から各段階の加熱処理手段に電解水を添加することで、装置のコンパクト化を図ることができると共に、電解水生成手段から加熱処理手段への流入速度を抑制することができるようになる。更に、段階的に加熱処理手段に電解水を添加することで、ＣＯＤに対する次亜臭素酸濃度を高めることができるようになり、酸化分解反応をより一層促進させることができる。

請求項４及び請求項５の発明によれば、電解により発熱を生じる電極を用い、臭素を含む溶液、例えば海水と、有機物を含む被処理水を電気化学的手法により処理する電解処理手段を備えたので、電解処理手段において、海水中や溶液中に次亜臭素酸を生成することができるようになる。これにより、次亜臭素酸によって被処理水中のＣＯＤなどの有機物を分解処理することができるようになる。

そのため、例えば発電所などにおいて冷却水として用いられる海水中にクラゲが大量に存在し、係るクラゲが発電所の取水口に多く侵入した場合であっても、当該クラゲを酵素処理することで有機物と海水を含む被処理水とし、係る被処理水を電解処理手段において処理することで、クラゲから生成される有機物を効果的に分解処理することができるようになる。

また、係る発明によれば、電解処理手段は、電解により発熱を生じる電極を用いるため、電解処理と同時に加熱処理を行うことができ、より一層ＣＯＤなどの有機物の処理を促進させることができる。この場合において、電解処理手段において生成される次亜臭素酸は、通常、電気分解により生成される次亜塩素酸よりも比重が大きいため、加熱による揮発率が低く、温度上昇による悪影響を殆ど受けることなく、次亜臭素酸による有機物の分解処理を行うことができるようになる。

また、電解処理手段は、電解により発熱を生じる電極として、請求項６の発明の如くカソードを構成する電極に抵抗の大きいフェライトを用いることにより、容易に上記発明を実現することができるようになる。

更に、請求項６の発明では、上記に加えて電解処理手段は、アノードを構成する電極に電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることを可能な導電体を用いることにより、カソードを構成するフェライト電極において被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応が促進され、還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の硝酸イオンも処理することができる。特にこの場合、カソードを構成する他方の電極はフェライト電極であり、銅を用いないので、被処理水中に銅が溶出することによる毒性の問題も解決できるようになる。

また、カソードを構成するフェライト電極において生じるアンモニアは、アノードを構成する一方の電極で生じる次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、相乗効果によって硝酸態窒素、アンモニア態窒素及び窒素化合物などの窒素成分を効果的に除去することができるようになる。これによって、被処理水中に工場・プラントや火力発電所等から排出される窒素化合物を含む場合であっても、効率的に窒素化合物を除去することができるようになる。

請求項７の発明によれば、上記各発明において、加熱処理手段又は電解処理手段にて処理した後の被処理水を、電解水生成手段又は電解処理手段に返送する返送手段を備えたので、有機物の処理に利用されなかった次亜臭素酸を含む被処理水を電解水生成手段又は電解処理手段に返送することにより、電解効率の向上を図ることができ、これにより、被処理水中の有機物の処理能力の向上を図ることができるようになる。

請求項８の発明によれば、上記発明において、返送手段の前段に、被処理水の温度を低下させるための貯溜手段を設けたので、貯留手段において被処理水の温度を低下させた後電解水生成手段又は電解処理手段に被処理水を返送することにより、当該電解水生成手段又は電解処理手段における電解処理を促進させることができるようになる。

請求項９の発明によれば、上記各発明において、加熱処理手段又は電解処理手段にて処理された後、排出される被処理水中の次亜ハロゲン酸を除去する次亜ハロゲン酸除去手段を備えたので、次亜ハロゲン酸除去手段にて次亜ハロゲン酸を除去した状態で被処理水を外部に廃棄することができ、環境問題に配慮することができるようになる。

本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、効率的に被処理水中の有機物を低減処理することができる水処理システムを提供する。以下に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

先ず本発明の第１の実施例について図１を参照して説明する。図１は第１の実施例の水処理システム１の概略図を示している。本実施例の水処理システム１は、例えば火力発電所などにおいて、冷却水として用いられる海水、特に、クラゲを多く含む海水を処理するためのものである。

この水処理システム１は、クラゲを含む海水からクラゲと海水とを分離する図示しないクラゲ分離手段と、クラゲ分離手段により海水から分離されたクラゲを酵素などの物理化学的方法によって融解処理し、クラゲ酵素処理液（被処理水）とする図示しないクラゲ処理手段と、クラゲ分離手段によりクラゲを分離した後の海水、若しくは、別途供給される海水を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成装置（電解水生成手段）２と、電解水生成装置２において生成された電解水と、クラゲ処理手段により処理された後のクラゲ酵素処理液とを加熱処理する加熱分解装置（加熱処理手段）３と、加熱分解装置３において加熱処理された後の被処理水を貯溜する貯溜槽（貯溜手段）４とを備えている。

クラゲ処理手段は、クラゲを酵素によって融解し、有機物が融解されたクラゲ酵素処理液（被処理水）とする。

電解水生成装置２は、内部に図示しない海水の流入口と電解水の流出口を有する処理室２１を構成する電解槽２２と、該処理室２１内の海水（被処理水）に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極２３、２４と、これら電極２３、２４に通電するための図示しない電源及び該電源を制御するための制御装置などから構成されている。尚、電解槽２２内には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良いものとする。

前記電極２３、２４は、例えば白金（Ｐｔ）、又は、白金とイリジウム（Ｉｒ）の合金などの貴金属電極、又は、白金、又は、白金とイリジウムの合金を被覆した貴金属被覆電極により構成されている。

以上の構成により、電解槽２２内の処理室２１に海水を貯溜し、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極２３、２４に電圧を印加する。これにより、電解槽２２内に貯溜された海水中には、塩化物イオンが含有されているため、アノードとなる電極２３又は２４では、塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水に溶解し次亜塩素酸を生成する。また、電解槽２２内に貯溜された海水中には、臭化物イオンが含有されているため、アノードとなる電極２３又は２４では、臭化物イオンが電子を放出して臭素を生成する。その後、この臭素は、水に溶解し次亜臭素酸を生成する。

また、アノードとなる電極２３又は２４は、上述の如く白金又は白金とイリジウムの合金などの貴金属電極、又は、白金又は白金とイリジウムの合金を被覆した貴金属被覆電極により構成されていると共に、被電解水としての海水中には、塩化物イオンや臭化物イオンが存在しているため、電位が上昇し、オゾンなどの活性酸素が発生する。

他方、加熱分解装置３は、内部に加熱分解処理室３１を構成する加熱分解処理槽３２と、加熱分解処理室３１内に貯溜された被処理水を所定の温度、例えば＋８０℃乃至＋１００℃に加熱する加熱手段としてのヒータ３３とを備えている。加熱分解処理槽３２の内部には、電解水生成装置２において生成された電解水を流入する図示しない電解水流入口と、クラゲ処理手段において処理されたクラゲ酵素処理液（被処理水）を流入する図示しない被処理水流入口と、該加熱分解装置３において処理された被処理水を後段の貯溜槽４に流出する図示しない流出口が設けられている。

また、貯溜手段を構成する貯溜槽４は、内部に図示しない流入口と流出口を備えた貯溜室４１が構成されている。この貯溜槽４の流出口に接続された搬送手段としての配管５は、次亜ハロゲン酸除去手段としての活性炭６を介して外部の放出流域（海域）に接続されている。また、この配管５には、貯溜槽４と活性炭６との間に位置して、一端が前記電解水生成装置２に接続された返送配管（返送手段）７が接続されている。

以上の構成により、本実施例の水処理システム１による被処理水の処理動作について説明する。先ず、水処理システム１のクラゲ分離手段により、クラゲを含む海水からクラゲと海水とを分離し、クラゲ処理手段においてクラゲの酵素による融解処理を行う。酵素によって融解処理されたクラゲは、図示しないフィルタにより、有機物が溶解されたクラゲ酵素処理液と、所定の大きさ以上の固体とに分離される。有機物が溶解されたクラゲ酵素処理液は、特にＣＯＤが多く含まれる溶液であり、加熱分解装置３の加熱分解処理槽３２に搬送される。他方、フィルタにより分離された所定の大きさ以上の固体は、別置きの装置において、焼却処理などの処理が行われる。

クラゲ分離手段においてクラゲが分離された後の海水、又は、別途供給された海水を電解水生成装置２の電解槽２２に貯溜し、当該電解槽２２の処理室２１内に浸漬された電極２３、２４に通電を行う。これにより、塩化物イオン及び臭化物イオンなどのハロゲン化物イオンを含有する海水は、電気化学的手法により処理され、次亜塩素酸や次亜臭素酸などの次亜ハロゲン酸を含む電解水となる。

そして、次亜ハロゲン酸が生成された電解水は、加熱分解装置３の加熱分解処理槽３２に搬送され、当該加熱分解処理槽３２の加熱分解処理室３１に貯溜されたクラゲ酵素処理液（被処理水）に添加される。

これにより、クラゲ酵素処理液（被処理水）に含まれるＣＯＤなどの有機物は、電解水に含まれる次亜ハロゲン酸によって酸化処理され、硝酸やリン酸などの無機物にまで分解される。また、被処理水中にアンモニアなどが含まれている場合には、当該アンモニアのの一部は、次亜ハロゲン酸によって脱窒処理される。

ここで、本実施例では、加熱分解装置３に設けられたヒータ３３により加熱分解処理室３１内の被処理水を所定の温度、例えば＋８０℃乃至＋１００℃に加熱する。これにより、加熱分解処理室３１において、被処理水の温度を次亜ハロゲン酸の存在下におけるＣＯＤの分解処理に適した温度にまで昇温することで、より一層、ＣＯＤの分解処理効率が向上し、効率的にＣＯＤの低減処理を行うことができる。また、本実施例では、電解水を生成するために、臭素を含む海水を用いているため、塩素に比べて温度上昇に伴う次亜臭素酸の揮発量は少ない。そのため、温度上昇によって揮発する次亜臭素酸によるＣＯＤの分解処理能力の低下には、大きく影響しないものとなる。

尚、ＣＯＤの分解処理効率と温度の関係について図２の実験結果を参照して説明する。図２に示される実験結果は、被処理水としてＣＯＤが８００ｍｇ／Ｌであるクラゲ酵素処理液を使用し、電解水として６０００ｍｇ／Ｌの塩素を含有する電解次亜塩素酸溶液を使用した。更に、これら被処理水のＣＯＤを３４５ｍｇ／Ｌに、電解水の塩素濃度を３０００ｍｇ／Ｌに調整したものを混合し、各温度条件下で３０分間放置した後、残留するＣＯＤを測定したものである。

これによると、被処理水を＋２０℃として被処理水と電解水を混合した場合の３０分後のＣＯＤ残留量は、２５５ｍｇ／Ｌであり、＋４０℃の場合には、２５０ｍｇ／Ｌであった。また、被処理水を＋６０℃として被処理水と電解水を混合した場合の３０分後のＣＯＤ残留量は、２４０ｍｇ／Ｌであり、＋８０℃の場合には、２２５ｍｇ／Ｌ、＋１００℃の場合には、２００ｍｇ／Ｌであった。

このことから、一定時間でＣＯＤの分解処理効率が高い温度は＋８０℃から＋１００℃であることが分かる。そのため、所定温度、本実験結果より、＋８０℃乃至＋１００℃の範囲にまで被処理水を加熱することで、ＣＯＤの分解処理効率が向上することが分かる。尚、＋１００℃以上については、実際の加熱手段に加わる負荷が著しく大きくなることから、消費エネルギーの面より除外するものとする。

また、上記実験結果より、例えば３０分間で１ｐｐｍのＣＯＤの分解処理を行うためには、＋１００℃の条件下で２０ｐｐｍの塩素が必要となることが分かる。そのため、加熱分解処理装置３における処理時間を３０分と設定して、被処理水中のＣＯＤを全て分解処理するためには、被処理水中のＣＯＤ濃度に対し、２０倍の濃度の塩素を含む電解水を電解水生成装置２において生成し、加熱分解処理装置３では、被処理水を＋１００℃に設定する必要がある。

そして、上述の如く加熱分解処理装置３においてＣＯＤが分解処理された後の被処理水は、貯溜槽４に搬送され、該貯溜槽４において、被処理水の温度を所定温度、例えば放出流域である海域に放出しても悪影響を及ぼさない温度であって、電解水生成装置２において電解処理効率が低下しない温度、例えば＋４０℃以下にまで冷却する。

その後、貯溜槽４内の被処理水の一部は、返送配管７を介して電解水生成装置２に返送される。排出される以外の貯溜槽４内の被処理水は、活性炭６において次亜ハロゲン酸の除去処理が行われた後、放出流域である海域に排出される。

このとき、放出領域である海域に排出される被処理水中には、ＣＯＤが低減、若しくは、分解処理されているため、海域のＣＯＤを増加させるなどの悪影響を回避することができる。尚、被処理水には、ＣＯＤの酸化分解処理に伴い無機物としての硝酸やリン酸が生成されるが、係る硝酸やリン酸は、海域に対し、ＣＯＤほどの悪影響を及ぼさないため、従来のＣＯＤの高い被処理水を海域に放出する場合に比して著しく環境への負荷を軽減することができるようになる。

他方、返送配管７を介して電解水生成装置２に返送される被処理水は、貯溜槽４において所定温度にまで冷却されているため、当該電解水生成装置２における電解処理効率の低下を回避することができる。また、ＣＯＤ処理後の被処理水は、ＣＯＤの処理に利用されなかった次亜ハロゲン酸及びハロゲン化物イオンを含んでいるため、係る被処理水を電解水生成装置２に返送することにより、電解効率の向上を図ることができると共に、新たな海水の供給を行う必要がなくなり、処理効率の向上を図ることができる。但し、この場合において、係る水処理システム１は、被処理水としてのクラゲ酵素処理液の流入以外、閉ループ循環となるため、処理効率の維持を図るためには、処理に必要とされるハロゲン化物の消費（活性炭吸着による）に伴い、新たな海水、若しくは、薬剤などのハロゲン化物の添加が必要となる。

また、硝酸などを含む被処理水が返送配管７によって電解水生成装置２に返送されることにより、当該電解水生成装置２における電気化学的処理により、硝酸の脱窒処理が行われ、当該被処理水の硝酸濃度の上昇を抑制することができる。

以上詳述した如く本実施例では、例えば発電所などにおいて冷却水として用いられる海水中にクラゲが大量に存在し、係るクラゲが発電所の取水口に多く侵入した場合であっても、クラゲを酵素処理することでＣＯＤなどの有機物を含む被処理水とし、係る被処理水に上述した如き電解水を添加することで、クラゲから生成されるＣＯＤなどの有機物を次亜臭素酸などの次亜ハロゲン酸により効果的に分解処理することができるようになる。

また、本実施例では、電解水が添加された被処理水は、加熱分解装置３において加熱されるため、より一層ＣＯＤなどの有機物の処理を促進させることができる。この場合において、電解水生成装置２により生成される次亜臭素酸は、上述した如く通常、電気分解により生成される次亜塩素酸よりも比重が大きいため、加熱による揮発率が低く、温度上昇による悪影響を殆ど受けることなく、次亜臭素酸による有機物の分解処理を行うことができるようになる。

更に、本実施例では、臭素を含む溶液としての海水を、電解水生成装置２によって電気化学的手法により処理した後、有機物を含む被処理水に添加し、加熱分解装置３により加熱処理を行うため、電解水生成装置２の各電極２３、２４の長寿命化を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施例について図３乃至図５を参照して説明する。図３は第２の実施例の水処理システム５０の概略図、図４は図３の水処理システム５０を利用した具体的な実施例としての構成図、図５は水処理システム５０における各加熱分解処理槽の縦断側面図及び平面図を示している。係る実施例の水処理システム５０も上記実施例と同様に特に、クラゲを多く含む海水を処理するためのものである。

この水処理システム５０は、上記実施例と同様の図示しないクラゲ分離手段と、図示しないクラゲ処理手段と、クラゲ分離手段によりクラゲを分離した後の海水、若しくは、別途供給される海水を電気化学的手法により処理して電解水を生成する複数、本実施例では、３つの電解水生成装置（電解水生成手段）２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいて生成された電解水と、クラゲ処理手段により処理された後のクラゲ酵素処理液とを段階的に混合して加熱処理する複数、本実施例では３つの加熱分解装置（加熱処理手段）３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、各加熱分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいて加熱処理された後の被処理水を貯溜する貯溜槽（貯溜手段）５１とを備えている。尚、係る実施例における各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び各加熱分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、上記実施例の電解水生成装置２及び加熱分解装置３と同様の構成とされているため、説明を省略する。また、図３において貯溜槽５１は、２つ記載されているが、同一のものであるものとする。

クラゲ処理手段によって有機物が融解されたクラゲ酵素処理液とされた被処理水は、電磁開閉弁５２及びポンプ５３が介設された配管５４を介して加熱分解装置３Ａに供給される。

クラゲ分離手段によりクラゲを分離した後の海水、若しくは、別途供給される海水は、電磁開閉弁５５及びポンプ５６が介設された配管５７を介して貯溜槽５１に供給される。また、この他にも海水は、電磁開閉弁５８及びポンプ５９が介設された配管６０を介して熱交換器６１に供給される。

貯溜槽５１は、分岐配管６２を介して、各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃに接続されており、電解水生成装置２Ａは、配管６３を介して加熱分解装置３Ｂに接続され、電解水生成装置２Ｂは、配管６４を介して加熱分解装置３Ａに接続され、電解水生成装置２Ｃは、配管６５を介して加熱分解装置３Ｃに接続される。更に、加熱分解装置３Ａは、配管６６、６７を介して加熱分解装置３Ｂ、３Ｃに接続され、加熱分解装置３Ｂは、配管６８を介して貯溜槽５１に接続され、加熱分解装置３Ｃは、配管６９を介して貯溜槽５１に接続されている。

これにより、加熱分解装置３Ａには、クラゲ処理手段からの被処理水と、電解水生成装置２Ｂにて生成された電解水が供給され、加熱分解装置３Ｂには、加熱分解装置３Ａにて一旦、ＣＯＤの分解処理が行われた被処理水と、電解水生成装置２Ａにて生成された電解水が供給され、加熱分解装置３Ｃには、加熱分解装置３Ａにて一旦、ＣＯＤの分解処理が行われた被処理水と、電解水生成装置２Ｃにて生成された電解水が供給されることとなる。また、各加熱分解装置３Ｂ、３ＣにてＣＯＤの分解処理が行われた被処理水は、同一の貯溜槽５１に搬送される。

また、貯溜槽５１には、電磁開閉弁７０とポンプ７１と電磁開閉弁７３とが順次が介設された配管７２を介して上記実施例と同様の活性炭（次亜ハロゲン酸除去手段）６が接続され、該活性炭６には、配管７４を介して外部に開放されている。更に、配管７２には、ポンプ７１と電磁開閉弁７３との間に位置して電磁開閉弁７５が介設された配管７６が接続され、該配管７６の他端は、前記熱交換器６１に接続される。この熱交換器６１には、前記配管６０及び７６以外にも他端が外部、即ち、放出流域としての海域に開放された配管７７と、貯溜槽５１に接続された配管７８が接続されている。

尚、上記各電磁開閉弁５２、５５、５８、７０、７３、７５及び各ポンプ５３、５６、５９、７１、更には、各加熱分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに設けられる各ヒータ３３は、図示しない制御装置に接続されており、これにより、制御されているものとする。

図４は、図３の水処理システム５０を例えばトラックなどの荷台に配設した場合における概略構成図である。この場合、トラックの一側に各加熱分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び貯溜槽５１が並設され、他側に各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（図では一室にて示す。）と、各電磁開閉弁、各ポンプ及び活性炭６などが配設されたポンプ室８１と、クラゲ処理手段により処理された後のクラゲ酵素処理液（被処理水）を一旦貯溜する処理液貯溜槽８０が並設されている。

尚、この場合において、各加熱分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、図５の縦断側面図（上側の図）及び平面図（下側の図）に示すように、各電解分解装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃを構成する各加熱分解処理槽３２内には、当該槽内を複数室に区画する仕切壁３２Ａが形成されている。これら仕切壁３２Ａは、下部又は上部に交互に開口が形成されており、当該仕切壁３２Ａにより槽内に一連の流路が形成される。

また、加熱分解装置３Ａを構成する加熱分解処理槽３２の流路上流側には、前記処理液貯溜槽８０に接続された配管５４と、前記電解水生成装置２Ｂに接続された配管６４が接続されている。また、この場合加熱分解装置３Ａを構成する加熱分解処理槽３２と、加熱分解装置３Ｂ及び３Ｃを構成する各加熱分解処理槽３２は、上部において連通して構成され、加熱分解装置３Ｂを構成する加熱分解処理槽３２の流路上流側には、前記電解水生成装置２Ａに接続された配管６３が接続され、加熱分解装置３Ｃを構成する加熱分解処理槽３２の流路上流側には、前記電解水生成装置２Ｃに接続された配管６５が接続されている。各加熱分解装置３Ｂ及び３Ｃを構成する加熱分解処理槽３２の流路下流側には、それぞれ配管６８、６９を介して貯溜槽５１に接続されている。

以上の構成により、上記実施例１の効果に加えて、本実施例によれば、加熱処理装置をを複数段階、本実施例では、３Ａ、３Ｂ、３Ｃの３段階備え、各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃから各段階の加熱処理装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに電解水を添加するため、上述したように、トラックの荷台などに水処理システムを搭載できるほどにシステムのコンパクト化を図ることができるようになる。

また、段階的に被処理水への電解水の添加を行うことができるため、各電解水生成装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃから各加熱処理装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃへの流入速度を抑制することができるようになる。また、係る実施例では、加熱処理装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃを構成する各加熱処理槽３２内には、仕切壁３２Ａが複数設けられていることから、被処理水と電解水が処理槽全体に拡散するのを防ぐことができ、ＣＯＤの分解を効率よく行うこと、即ち、処理能力の向上を図ることができる。

また、段階的に加熱処理装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに電解水を添加することで、ＣＯＤに対する次亜臭素酸濃度を高めることができるようになり、酸化分解反応をより一層促進させることができる。

次に本発明の第３の実施例について図６を参照して説明する。図６は第３の実施例の水処理システム９０の概略図を示している。係る実施例の水処理システム９０も上記実施例と同様に特に、クラゲを多く含む海水を処理するためのものである。

この水処理システム９０は、上記第１の実施例と同様の図示しないクラゲ分離手段と、図示しないクラゲ処理手段と、クラゲ分離手段によりクラゲを分離した後の海水、若しくは、別途供給される海水と、クラゲ処理手段により処理されたクラゲ酵素処理液（被処理水）とを電気化学的手法により処理する電解処理装置（電解処理手段）９１と、電解処理装置９１において処理された後の被処理水を貯溜する貯溜槽（貯溜手段）９２とを備えている。

電解処理装置９１は、内部に図示しない海水の流入口とクラゲ処理手段からのクラゲ酵素処理液（被処理水）の流出口を有する処理室９３を構成する電解槽９４と、該処理室９３内の海水及びクラゲ酵素処理液の混合液（以下、まとめて被処理水と称する。）に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極９５、９６と、これら電極９５、９６に通電するための図示しない電源及び該電源を制御するための制御装置などから構成されている。尚、電解槽９４内には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良いものとする。

前記電極９５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることを可能な導電体として、例えば白金（Ｐｔ）、又は、白金とイリジウム（Ｉｒ）の合金などの貴金属電極、又は、白金、又は、白金とイリジウムの合金を被覆した貴金属被覆電極により構成されており、前記電極９６は、電解により発熱を生じる電極としてセラミックス系導電体の一つであるフェライト電極にて構成されている。尚、電極９５は、貴金属電極又はこれらを被覆した不溶性の導電体により構成されているが、これ以外に、セラミックス系導電体や炭素系導電体若しくはステンレス鋼などであってもよいものとする。係る実施例では、白金とイリジウム（白金・イリジウム）の混合物を用いる。

以上の構成により、電解槽９４内の処理室９３に海水及びクラゲ酵素処理液を貯溜し、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極９５、９６に電圧を印加する。これにより、電解槽９４内に貯溜された海水中には、塩化物イオンが含有されているため、アノードを構成する白金・イリジウム電極９５では、塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水に溶解し次亜塩素酸を生成する。また、電解槽９４内に貯溜された海水中には、臭化物イオンが含有されているため、アノードを構成する白金・イリジウム電極９５では、臭化物イオンが電子を放出して臭素を生成する。その後、この臭素は、水に溶解し次亜臭素酸を生成する。

また、アノードを構成する電極９５は、上述の如く白金又は白金とイリジウムの合金などの貴金属電極、又は、白金又は白金とイリジウムの合金を被覆した貴金属被覆電極により構成されていると共に、被電解水としての海水中には、塩化物イオンや臭化物イオンが存在しているため、電位が上昇し、オゾンなどの活性酸素が発生する。

他方、カソードを構成する電極９６は、電解により発熱を生じる電極としてセラミックス系導電体の一つであるフェライト電極にて構成されているため、発熱を生じ、被処理水の温度を例えば＋１００℃程度にまで昇温する。

また、貯溜手段を構成する貯溜槽９２は、上記第１の実施例における貯溜槽４１と同様に内部に図示しない流入口と流出口を備えた貯溜室９７が構成されている。この貯溜槽９２の流出口に接続された搬送手段としての配管５は、次亜ハロゲン酸除去手段としての活性炭６を介して外部の放出流域（海域）に接続されている。また、この配管５には、貯溜槽４と活性炭６との間に位置して、一端が前記電解処理装置９１に接続された返送配管（返送手段）７が接続されている。

以上の構成により、係る実施例の水処理システム９０による被処理水の処理動作について説明する。先ず、水処理システム９０のクラゲ分離手段及びクラゲ処理手段により、海水中のクラゲは、ＣＯＤが多く含まれるクラゲ酵素処理液にまで処理され、電解処理装置９１の電解槽９４に搬送される。

また、クラゲ分離手段においてクラゲが分離された後の海水、又は、別途供給された海水も電解処理装置９１の電解槽９４に貯溜し、当該電解槽９４の処理室９３内に浸漬された電極９５、９６に通電を行う。これにより、海水には、塩化物イオン及び臭化物イオンが含有されていることから、電解処理により、次亜塩素酸や次亜臭素酸などの次亜ハロゲン酸が生成される。また、カソードを構成する電極９６は、電解により発熱を生じるフェライト電極により構成されていることから、電解槽９４内の被処理水は、例えば＋１００℃程度にまで昇温される。

これにより、被処理水に含まれるＣＯＤなどの有機物は、次亜ハロゲン酸によって酸化処理され、硝酸やリン酸などの無機物にまで分解される。また、被処理水は、電解により発熱を生じるフェライト電極９６により昇温されるため、電解処理と同時に加熱処理を行うことができ、より一層、ＣＯＤの分解処理効率が向上し、効率的にＣＯＤの低減処理を行うことができる。また、本実施例では、電解水を生成するために、臭素を含む海水を用いているため、塩素に比べて温度上昇に伴う次亜臭素酸の揮発量は少ない。そのため、温度上昇によって揮発する次亜臭素酸によるＣＯＤの分解処理能力の低下には、大きく影響しないものとなる。

更にまた、係る実施例では、カソードを構成する電極９６にフェライト電極を用い、アノードを構成する電極９５に電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることを可能な導電体として、白金（Ｐｔ）、又は、白金とイリジウム（Ｉｒ）の合金などの貴金属電極、又は、白金、又は、白金とイリジウムの合金を被覆した貴金属被覆電極が用いられているため、カソードを構成するフェライト電極９６において被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応が促進され、還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の硝酸イオンも処理することができるようになる。特にこの場合、カソードを構成する他方の電極９６はフェライト電極であり、銅を用いないので、被処理水中に銅が溶出することによる毒性の問題も解決できるようになる。

また、カソードを構成するフェライト電極９６において生じるアンモニアは、アノードを構成する一方の電極９５で生じる次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、相乗効果によって硝酸態窒素、アンモニア態窒素及び窒素化合物などの窒素成分を効果的に除去することができるようになる。また、電極上に形成されるスケール除去のための極性転換を併用した場合、フェライトがアノードとなるため、鉄イオンが溶出し、これがリン酸イオンと結合し、不溶化することによってリン成分を除去することができるようになる。これによって、被処理水中に工場・プラントや水力発電所などから排出される窒素化合物を含む場合であっても、効率的に窒素化合物を除去することができる。

その後、上述の如く電解処理装置９１においてＣＯＤが分解処理された後の被処理水は、貯溜槽９２に搬送され、該貯溜槽９２において、被処理水の温度を所定温度、例えば放出流域である海域に放出しても悪影響を及ぼさない温度であって、電解処理装置９１において電解処理効率が低下しない温度、例えば＋４０℃以下にまで冷却する。

その後、貯溜槽９２内の被処理水の一部は、返送配管７を介して電解処理装置９１に返送される。排出される以外の貯溜槽９２内の被処理水は、活性炭６において次亜ハロゲン酸の除去処理が行われた後、放出流域である海域に排出される。

このとき、放出領域である海域に排出される被処理水中には、ＣＯＤが低減、若しくは、分解処理されているため、海域のＣＯＤを増加させるなどの悪影響を回避することができる。尚、被処理水には、ＣＯＤの酸化分解処理に伴い無機物としての硝酸やリン酸が生成されるが、係る硝酸やリン酸は、海域に対し、ＣＯＤほどの悪影響を及ぼさないため、従来のＣＯＤの高い被処理水を海域に放出する場合に比して著しく環境への負荷を軽減することができるようになる。

また、硝酸、リン酸を含む被処理水は、上述した如く返送配管７によって一部電解処理装置９１に返送されることにより、当該電解処理装置９１において上述のように脱窒処理される。また、極性転換併用の場合、脱窒、脱リン処理される。これにより、被処理水中の硝酸濃度を低下させることができ、より一層、環境への配慮を行うことができるようになる。

返送配管７を介して電解処理装置９１に返送される被処理水は、貯溜槽９２において所定温度にまで冷却されているため、当該電解処理装置９１における電解処理効率の低下を回避することができる。また、ＣＯＤ処理後の被処理水には、ＣＯＤの処理に利用されなかった次亜ハロゲン酸及びハロゲン化物イオンを含んでいるため、係る被処理水を電解処理装置９１に返送することにより、電解効率の向上を図ることができると共に、新たな海水の供給を行う必要がなくなり、処理効率の向上を図ることができる。但し、この場合において、係る水処理システム９０は、被処理水としてのクラゲ酵素処理液の流入以外、閉ループ循環となるため、処理効率の維持を図るためには、処理に必要とされるハロゲン化物の消費に伴い、新たな海水、若しくは、薬剤などのハロゲン化物の添加が必要となる。

以上詳述した如く係る実施例では、例えば発電所などにおいて冷却水として用いられる海水中にクラゲが大量に存在し、係るクラゲが発電所の取水口に多く侵入した場合であっても、クラゲを酵素処理することでＣＯＤなどの有機物を含む被処理水とし、係る被処理水に上述した如き電解水を添加することで、クラゲから生成されるＣＯＤなどの有機物を次亜臭素酸などの次亜ハロゲン酸により効果的に分解処理することができるようになる。

また、係る実施例では、電極９６の発熱により、被処理水の電解処理と同時に、被処理水の加熱を行うことができるため、簡素な装置にて、ＣＯＤなどの有機物の処理を促進させることができる。

尚、上記各実施例では、電解水を生成するために海水を用いているが、これ以外にも、臭素を含む溶液であれば、海水以外でも人為的に調整した溶液又は、自然に存在する溶液であっても同様の効果を奏するものであり、当該海水に更に臭素を添加し、電解水に含まれる次亜臭素酸の量を増加させることで、より一層、ＣＯＤなどの有機物の分解処理効率を向上させることができる。また、上記各実施例では、被処理水中に存在する有機物として、クラゲを例としているが、有機物であればこれ以外であっても同様の効果を奏するものである。

水処理システムの概略図である。（実施例１） ＣＯＤの分解処理量と温度との関係を示す図である。 水処理システムの概略図である。（実施例２） 図３の水処理システムを利用した具体的な実施例としての構成図である。 図４の水処理システムにおける各加熱分解処理槽の縦断側面図及び平面図である。 水処理システムの概略図である（実施例３）。

符号の説明

１、５０、９０ 水処理システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 電解水生成装置（電解水生成手段）
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 加熱分解装置（加熱処理手段）
４、５１、９２ 貯溜槽（貯溜手段）
６ 活性炭
７ 返送配管（返送手段）
２２ 電解槽
２３、２４、９５、９６ 電極
３１ 加熱分解処理室
３２ 加熱分解処理槽
３３ ヒータ
９１ 電解処理装置（電解処理手段）
９４ 電解槽

Claims (9)

1. 海水を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成手段と、
   有機物を含む被処理水に前記電解水生成手段にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱処理手段とを備えたことを特徴とする水処理システム。
2. 臭素を含む溶液を電気化学的手法により処理して電解水を生成する電解水生成手段と、
   有機物を含む被処理水に前記電解水生成手段にて生成された電解水を添加し、加熱する加熱処理手段とを備えたことを特徴とする水処理システム。
3. 前記加熱処理手段を複数段階備え、前記電解水生成手段から各段階の加熱処理手段に電解水を添加することを特徴とする請求項１又は請求項２の水処理システム。
4. 電解により発熱を生じる電極を用い、有機物と海水を含む被処理水を電気化学的手法により処理する電解処理手段を備えたことを特徴とする水処理システム。
5. 電解により発熱を生じる電極を用い、有機物と臭素を含む被処理水を電気化学的手法により処理する電解処理手段を備えたことを特徴とする水処理システム。
6. アノードを構成する前記電極は電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることを可能な導電体であり、
   カソードを構成する前記電極はフェライトから成ることを特徴とする請求項４又は請求項５の水処理システム。
7. 前記加熱処理手段又は電解処理手段にて処理した後の被処理水を、前記電解水生成手段又は電解処理手段に返送する返送手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の水処理システム。
8. 前記返送手段の前段に、前記被処理水の温度を低下させるための貯溜手段を設けたことを特徴とする請求項７の水処理システム。
9. 前記加熱処理手段又は電解処理手段にて処理された後、排出される被処理水中の次亜ハロゲン酸を除去する次亜ハロゲン酸除去手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８の水処理システム。

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