JP4349862B2

JP4349862B2 - 水処理装置

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Publication number: JP4349862B2
Application number: JP2003304865A
Authority: JP
Inventors: 文剛近藤; 基樹河内; 直樹広
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP2005074252A

Description

本発明は、水処理装置に関し、特に、被処理水中の窒素化合物を除去する水処理装置に関する。

従来より、川や湖の富栄養化の原因の一つに、窒素化合物の存在があることは周知である。

そして、従来から、生活排水や工場排水に対し、生物処理に代わって電解処理を行なうことにより、窒素化合物を効率良く除去するための技術が、特許文献１〜特許文献３等において開示されてきた。これらの特許文献には、電解処理において用いられる電極の材料を周期表の第Ｉｂ族または第Ｉｂ族を含む導電体とすることにより、また、被処理水にハロゲンイオンを含ませることにより、効率良く窒素酸化物を除去する技術が開示されている。
特開２００２−２４８４７３公報特開２００２−２４８４７４公報特開２００３−５３３６５公報

しかしながら、従来の水処理装置では、電解処理は、被処理水を、当該被処理水の循環経路内に設置された電解槽内に閉じ込めることにより、行なわれていた。このことから、電解槽の前後に設けられていたバルブは、電解槽で電解処理の対象となる被処理水の入替えの度に、開閉動作を行なっていた。このことから、多くの被処理水が処理されるようになると、バルブの開閉の回数が上昇し、バルブの寿命が短くなることが考えられた。

水処理装置において、バルブ等の構成要素の長寿命化は、常に、切望されていることである。

なお、バルブの長寿命化のために、単に電解槽を大きくしたのでは、バルブの開閉の回数の削減によりバルブの長寿命化は可能であるが、その一方で、電解槽内において、電極から離れたところに位置する被処理水の割合が増加し、電解槽における被処理水に対しての電解処理が不十分となる可能性が考えられる。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、電解槽において被処理水に対して確実に電解処理を行ないつつ、電解槽に対する被処理水の導入および排出に用いられる装置の動作回数を削減することができる水処理装置を提供することである。

本発明のある局面に従った水処理装置は、窒素化合物を含む被処理水を処理するための水処理装置であって、被処理水に対して電解を行なうための電極と、被処理水および前記電極を収容する電解槽と、前記電解槽に連結され、被処理水を収容する収容部と、前記電解槽と収容部との間で被処理水を循環させるための循環手段とを含むことを特徴とする。

本発明のある局面に従うと、電解槽で被処理水に対して電解処理を行ないながら、当該被処理水を電解槽と収容部との間で循環させることができる。なお、電解槽と収容部との間には、被処理水を循環させるため、バルブ等の被処理水を循環路を開閉するための部材は必要ない。したがって、電解槽における電解処理の対象となる被処理水の量を多くしつつ、当該電解処理の対象となる被処理水を電解槽と収容部とに分けて位置させることにより、電解槽に送られた被処理水に対しては確実に電解処理を行なうことができる。

また、本発明の水処理装置は、前記収容部または前記電解槽内の被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段と、前記ｐＨ検出手段の検出するｐＨ値に基づいて、前記電解槽における電解処理についての動作を制御する制御手段とをさらに含む。

また、本発明の水処理装置では、前記制御手段が制御する前記電解処理についての動作は、前記電極に流す電流値の制御であることが好ましい。

また、本発明の水処理装置では、前記収容部は、前記電解槽との間で被処理水の循環が可能な複数の槽を備え、前記電解槽と、前記複数の槽との間で被処理水の循環を可能とするよう、当該被処理水の循環経路を形成する循環経路形成手段と、前記循環経路形成手段に対して、前記複数の槽のいずれかが、前記電解槽との間で被処理水の循環が可能となるかを調整する調整手段とをさらに含むことが好ましい。

これにより、電解槽において確実に被処理水に対する電解処理を行ないながら、より効果的に電解槽における電解処理の対象となる被処理水の量を多くすることができる。

また、本発明の水処理装置は、前記収容部に被処理水を導入するための導入手段をさらに含み、前記導入手段は、前記複数の槽の中の或る槽への被処理水の導入を、前記複数の槽の他の槽と前記電解槽との間での被処理水の循環が終了するまでに、完了させることが好ましい。

これにより、電解槽と複数の槽のいずれかの槽との間で被処理水の循環が行なわれる場合であって、複数の槽の中で、電解槽と被処理水の循環を行なう槽を変更する場合であっても、速やかに、当該変更が可能となる。

本発明によると、電解槽において被処理水に対して確実に電解処理を行ないつつ、電解槽に対する被処理水の導入および排出に用いられる装置の動作回数を削減することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の水処理装置の一実施の形態の構成を模式的に示す図である。

水処理装置は、家庭や工場から流出されてきた廃液（被処理水）を収容する貯留循環槽２および電解槽１、当該システムに電力を供給する電源５、ならびに、当該システム内の部材の種々の動作を制御するための制御盤６を含む。

貯留循環槽２へは、バルブ１４を介して、被処理水を導入される。バルブ１４は、モータ１３が駆動されることにより開閉する。モータ１３の駆動は、制御盤６により制御される。貯留循環槽２には、ｐＨセンサ７が設置されており、また、被処理水を貯留循環槽２外へ排出するための排出口２Ｘ，２Ｙが形成されている。排出口２Ｘにはバルブ１６が取付けられている。バルブ１６は、モータ１５が駆動されることにより開閉する。モータ１５の駆動は、制御盤６により制御される。排出口２Ｙには管１１０が接続され、管１１０の中ほどにはポンプ１１が接続されている。ポンプ１１は、矢印Ｗ１方向に、つまり、管１１０を介して貯留循環槽２から電解槽１へ、被処理水を送る。ポンプ１１の駆動は、制御盤６により制御される。

電解槽１内には、被処理水に浸されるように、電極３，４が設置されている。電極３，４は、当該被処理水に対して電解処理を行なうために設置されている。電極３，４は、電源５から電力を供給され、電源５による電力の供給は制御盤６により制御される。電解槽１には、被処理水を電解槽１外へ排出するための排出口１Ｘ，１Ｙが形成されている。排出口１Ｘにはバルブ１８が取付けられている。バルブ１８は、モータ１７が駆動されることにより開閉する。モータ１７の駆動は、制御盤６により制御される。排出口１Ｙには管１２０が接続され、管１２０の中ほどにはポンプ１２が接続されている。ポンプ１２は、矢印Ｗ２方向に、つまり、管１２０を介して電解槽１から貯留循環槽２へ、被処理水を送る。ポンプ１２の駆動は、制御盤６により制御される。

図１に示された水処理装置では、貯留循環槽２と電解槽１に被処理水が導入された後、バルブ１４が閉じられ、導入された被処理水は、貯留循環槽２と電解槽１との間を循環されつつ、電解槽１で、電極３，４により電解処理を施される。電極３，４は、いずれか一方がアノード電極であり、他方がカソード電極である。

電解処理が施されることにより、被処理水中のアノード電極近傍では、式（１）〜（３）に示すように、水の電気分解により酸素ガスが発生し、塩化物イオンは塩素ガスとなり、塩素ガスの一部は水和して次亜塩素酸となる。

２Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｏ_２↑＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻ （１）
２Ｃｌ⁻ ⇔ Ｃｌ_２↑＋２ｅ⁻ （２）
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｈ^＋＋Ｃｌ⁻＋ＨＣｌＯ（３）
また、被処理水中のカソード電極近傍では、式（４）に示すように、水の電気分解により水素ガスが発生する。

２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ ⇔ Ｈ_２↑＋２ＯＨ⁻ （４）
そして、電解槽１内に導入された被処理水中の硝酸イオンは、カソード電極表面で、亜硝酸イオンを経て（式（５）参照）、アンモニアに還元される（式（６）参照）。

ＮＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ ⇔ ＮＯ_２ ⁻＋２ＯＨ⁻ （５）
ＮＯ_２ ⁻＋５Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻ ⇔ ＮＨ_３＋７ＯＨ⁻ （６）
そして、上記の式（３）に従って生じた次亜塩素酸と、上記の式（６）に従って生じたアンモニアとが、次に示す式（７）に従って反応することにより、窒素ガスが生じる。

2/3ＮＨ_３＋ＨＣｌＯ → 1/3Ｎ_２↑＋ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ（７）
以上、式（１）〜（７）に示した反応により、電解槽１における電解処理により、被処理水から、窒素成分が除去される。

図１に示す水処理装置では、貯留循環槽２と電解槽１に収容された被処理水は、所定の時間、貯留循環槽２と電解槽１との間を循環されつつ、電解槽１で電解処理を施されると、バルブ１６，１８を開かれて、貯留循環槽２および電解槽１から排出される。つまり、図１に示す水処理装置では、被処理水に対して、貯留循環槽２と電解槽１に封入した状態で電解槽１で電解処理を施されるような、バッチ処理が行なわれている。ここでの「所定の時間」とは、貯留循環槽２と電解槽１とに収容された被処理水に含まれると考えられる量の窒素成分を電解槽１における電解処理によって除去できるだけの時間として予め定められていても良い。

また、上記した反応式（特に式（３）と式（７））から、電解処理により窒素成分が除去されると被処理水のｐＨが低下すると考えられる。なお、窒素成分の除去が完了した後でも電解処理が継続されると、式（３）に従って生成した次亜塩素酸が消費されず蓄積する一方で、式（４）に従って生成した水酸化物イオンも蓄積するため、ｐＨは上昇すると考えられる。そして、上記した「所定の時間」は、被処理水のバッチ処理を開始してからｐＨセンサ７の検知するｐＨ値が所定の値だけ低下するまで、または、ｐＨセンサ７の検知するｐＨ値が極小値を示すまで、とすることができる。

なお、バッチ処理が予め定められた所定の時間だけ行なわれる場合、ポンプ１１，１２が被処理水を送る流量は、貯留循環槽２と電解槽１で循環されるべき被処理水をすべて循環させる流量以上のものとされることが好ましい。具体的には、たとえば、貯留循環槽２、電解槽１、および、管１１０，１２０に１２００リットルの被処理水が導入され、当該被処理水が２時間電解槽１で電解処理を施されつつ貯留循環槽２と電解槽１とで循環される場合、ポンプ１１，１２が被処理水を送る流量としては、１０リットル／分以上とされることが好ましい。

また、被処理水内に含まれる塩化物イオンが窒素除去に対して不足する場合には、電解槽１内に、塩化ナトリウム等の塩化物イオンを供給する化合物を追加することが好ましい。

図１に示した水処理装置では、電解槽１において、電極３，４という一対の電極対によって電解処理が実施されているが、本発明に従った水処理装置は、これに限らず、複数対の電極対によって電解処理が実施されても良い。

図１に示した水処理装置では、貯留循環槽２と電解槽１に封入された状態でバッチ処理が行なわれることにより、電解槽１にのみ被処理水を封入してバッチ処理を行なう水処理装置と比較して、１回のバッチ処理の対象となる被処理水の量を、貯留循環槽２の分だけ増やすことができる。これにより、バッチ処理の前後の被処理水の導入および排出の回数を少なくすることができるため、バルブ１４，１６，１８の開閉の回数を少なくすることができる。したがって、バルブ１４，１６，１８の寿命を延ばすことができる。

なお、バルブ１４，１６，１８の開閉の回数をより少なくするために、貯留循環槽２の容量は、電解槽１よりも大きいことが好ましい。具体的には、貯留循環槽２は、電解槽１の１０〜１００倍の容量とされる。これにより、電解槽１における電解能力が１０００ｍｇ／Ｌの窒素濃度の被処理水を１時間で窒素除去できる場合であって、水処理装置に１００ｍｇ／Ｌの窒素濃度の被処理水が導入される場合、貯留循環槽２が用いられず電解槽１のみに被処理水が導入されて電解処理が行なわれる場合であると６分で窒素除去が完了し、また、貯留循環槽２が電解槽１と同じ容量を有する場合には貯留循環槽２と電解槽１に導入された被処理水の窒素除去は１２分で完了すると考えられる。つまり、これらの場合には、６分または１２分程度に１回、バルブ１４，１６，１８の開閉が行なわれなければならない。一方、たとえば貯留循環槽２の容量が電解槽１の容量の１０倍とされた場合には、貯留循環槽２と電解槽１に導入された被処理水が電解槽１のみの容量の１１倍となるため、その窒素除去に７２分程度要すると考えられる。したがって、バルブ１４，１６，１８の開閉が７２分程度に１回で済むということになる。

また、図１に示す装置では、１回のバッチ処理の対象となる被処理水を貯留循環槽２と電解槽１とで収容しながら、電解処理は、貯留循環槽２とは管１１０を介して接続され貯留循環槽２とはある程度区分けして被処理水を収容できる電解槽１で行なわれる。これにより、電解槽１に送られてきた被処理水に対して、集中的にかつ確実に、電解処理を施すことができる。

図２は、１回のバッチ処理の対象となる被処理水の量を図１に示した水処理装置よりも増やすべく、電解槽１に対して複数の貯留循環槽を設けた、水処理装置の構成を模式的に示す図である。

図２を参照して、水処理装置では、電解槽１に対して、第１貯留循環槽８と第２貯留循環槽９が設けられている。また、図２に示された水処理装置では、第１貯留循環槽８および第２貯留循環槽９よりも上流側に、これらの槽に被処理水を供給するためのポンプ３０が備えられている。

図２に示す水処理装置では、電解槽１に、電極３，４に加えて、水位センサ４０が設置されている。また、図２に示す水処理装置では、電解槽１の上流側には当該電解槽１に被処理水を送るためのポンプ４１が設置され、電解槽１の下流側には被処理水を当該電解槽１から第１貯留循環槽８または第２貯留循環槽９に送るためのポンプ４２が設置されている。水位センサ４０の検知出力は制御盤６に入力され、また、ポンプ４１，４２の動作は制御盤６によって制御される。さらに、電解槽１には、被処理水を水処理装置の外部に排出するためのバルブ３９およびバルブ３９を開閉するためのモータ２９が設置されている。モータ２９の駆動は制御盤６によって制御される。

第１貯留循環槽８には、ポンプ３０が駆動することにより水処理装置の外部からバルブ３１を介して被処理水が導入され、また、電解槽１からバルブ３２を介して被処理水が導入される。また、第１貯留槽８からは、バルブ３５を介して電解槽１へと被処理水が排出され、バルブ３６を介して水処理装置の外部に被処理水が排出される。バルブ３１，３２，３５，３６は、それぞれモータ２１，２２，２５，２６が駆動されることにより開閉する。モータ２１，２２，２５，２６の駆動は、制御盤６により制御される。第１貯留循環槽８には、ｐＨセンサ４３と水位センサ４４が設置され、これらの検知出力は制御盤６に入力される。

第２貯留循環槽９には、ポンプ３０が駆動することにより水処理装置の外部からバルブ３３を介して被処理水が導入され、また、電解槽１からバルブ３４を介して被処理水が導入される。また、第２貯留槽８からは、バルブ３７を介して電解槽１へと被処理水が排出され、バルブ３８を介して水処理装置の外部に被処理水が排出される。バルブ３３，３４，３７，３８は、それぞれモータ２３，２４，２７，２８が駆動されることにより開閉する。モータ２３，２４，２７，２８の駆動は、制御盤６により制御される。第２貯留循環槽９には、ｐＨセンサ４５と水位センサ４６が設置され、これらの検知出力は制御盤６に入力される。

図２に示された水処理装置では、電解槽１において電解処理が実行されつつ電解槽１と第１貯留循環槽８との間で被処理水が循環され、当該被処理水の循環と独立して、第２貯留循環槽９に被処理水が貯留される。

そして、電解槽１と第１貯留循環槽８に導入された被処理水についての電解処理が完了すると、第１貯留循環槽８内の被処理水を水処理装置外へ排出し、電解槽１と第２貯留循環槽９との間で被処理水が循環されつつ電解槽１における電解処理が実行される。このとき、電解槽１と第２貯留循環槽９との間の被処理水の循環とは独立して、第１貯留循環槽８には新たな被処理水が貯留される。

電解槽１と第２貯留循環槽９に導入された被処理水についての電解処理が完了すると、第２貯留循環槽９内の被処理水が排出され、再度、電解槽１と第１貯留循環槽８との間で被処理水が循環されつつ電解槽１における電解処理が実行される。そして、第２貯留循環槽９には、再度、電解槽１と第１貯留循環槽８との間の被処理水の循環とは独立して、新たな被処理水が貯留される。

上記したように、図２に示された水処理装置では、電解槽１と、複数の貯留循環槽のそれぞれの間で、順に、被処理水が循環される。ここで、図２に示された水処理装置の動作をより詳細に説明するために、当該水処理装置の制御盤６が実行する処理を、図３および表１を参照して説明する。図３は、制御盤６の実行する処理のフローチャートである。表１は、制御盤６が図３に示された処理を実行することによる、バルブ３１〜バルブ３９の開閉状態の変化を状態０〜状態１３としてまとめたものである。

制御盤６は、まずステップＳ１（以下、「ステップ」を省略する）で、すべての槽の水位が低位であるか否かを判断する。ここで、すべての槽とは、電解槽１、第１貯留循環槽８、および、第２貯留循環槽９である。また、低位とは、これらの槽における水位が予め定められた満水に至っていない状態を言う。そして、低位であると判断するとＳ３に処理が進められ、低位ではないと判断されるとＳ２に処理が進められる。

Ｓ２では、制御盤６は、すべての槽内の被処理水を水処理装置外へ排出させるようにして、Ｓ１に処理を戻す。被処理水の排出が行なわれる際には、バルブ３１〜バルブ３９は、状態１２（表１参照）に、つまり、バルブ３６，３８，３９が開状態とされる。なお、Ｓ２においてすべての槽内の被処理水が排出された後、バルブ３１〜バルブ３９は、状態１３（表１参照）に、つまり、すべて閉じられる。

Ｓ３では、制御盤６は、バルブ３１を介して、水処理装置の外部から第１貯留循環槽８に被処理水を給水する。このとき、バルブ３１〜バルブ３９は、状態０（表１参照）に、つまり、バルブ３１のみが開状態とされ他は閉状態とされる。なお、Ｓ３における給水は、Ｓ４において第１貯留循環槽８が満水であると判断されるまで続けられる。

第１貯留循環槽８が満水になると、制御盤６は、Ｓ５で、第１貯留循環槽８から電解槽１に被処理水を給水させ、また、水処理装置の外部から第２貯留循環槽９に被処理水を給水させる。このとき、バルブ３１〜バルブ３９は、状態１（表１参照）に、つまり、バルブ３３およびバルブ３５のみが開状態とされ他は閉状態とされる。また、このとき、ポンプ４１が駆動される。

次に、制御盤６は、Ｓ６で、電解槽１が満水であるか否かを判断する。そして、満水であると判断すると、Ｓ７以降の処理とＳ１０以降の処理を並行して実行する。

Ｓ７では、制御盤６は、ポンプ４１，４２を駆動させることにより第１貯留循環槽８と電解槽１との間で被処理水を循環させながら、電解槽１において被処理水に対して電解処理を施す。この循環の際には、バルブ３１〜バルブ３９は、状態２または状態３（表１参照）に、つまり、バルブ３２およびバルブ３５が開状態とされ、かつ、バルブ３３が第２貯留循環槽９が満水になるまで開状態とされた後閉状態とされる。

制御盤６は、Ｓ７における循環および電解処理を、Ｓ８でｐＨセンサ４３の検知するｐＨ値が極小値を示すまで継続させる。そして、Ｓ８でｐＨ値が極小値を示したことが検知されると、Ｓ９で、電極３，４に対する電力の供給を停止させることにより、電解槽１における電解処理を停止させて、第１貯留循環槽８から、バルブ３６を介して被処理水を排出させ、また、電解槽１から、バルブ３８を介して被処理水を排出させ、Ｓ１３に処理を進める。なお、このとき、ポンプ４１，４２は停止されている。Ｓ９において電解処理が停止される際には、バルブ３１〜バルブ３９は、状態４または状態５（表１参照）に、つまり、バルブ３６およびバルブ３９が開状態とされ、かつ、バルブ３３が第２貯留循環槽９が満水になるまで開状態とされた後閉状態とされる。

一方、Ｓ１０では、制御盤６は、第２貯留循環槽９が満水となったか否かを判断し、まだ満水になっていないと判断するとＳ１１で第２貯留循環槽９への被処理水の給水を実行し、満水となったと判断すると、Ｓ１２で第２貯留循環槽９への給水を停止させ、Ｓ１３へ処理を進める。

なお、Ｓ１１では、バルブ３１〜バルブ３９は、Ｓ７で電解槽１における電解が継続されていれば状態２（表１参照）に、Ｓ９で電解槽１および第１貯留循環槽８の被処理水を排出されていれば状態５（表１参照）に、Ｓ９における被処理水の排出が完了していれば状態６（表１参照）にされる。また、Ｓ１２では、バルブ３１〜バルブ３９は、Ｓ７で被処理水の循環が継続されていれば状態３（表１参照）に、Ｓ９で電解槽１および第１貯留循環槽８の被処理水の排出の最中であれば状態４（表１参照）にされる。

Ｓ１３で、制御盤６は、第２貯留循環槽９から電解槽１へ被処理水を給水させ、また、水処理装置の外部から第１貯留循環槽８に被処理水を給水させる。このとき、バルブ３１〜バルブ３９は、状態７（表１参照）に、つまり、バルブ３１およびバルブ３７のみが開状態とされ他は閉状態とされる。また、このとき、ポンプ４１が駆動される。バルブ３１を介して第１貯留循環槽８へと給水がなされ、バルブ３７を介して第２貯留循環槽９から電解槽１へ被処理水が導入される。Ｓ１３における電解槽１への被処理水の給水は、Ｓ１４で電解槽１が満水となったと判断されるまで継続される。

そして、電解槽１が満水となると、制御盤６は、Ｓ１５〜Ｓ１７の処理とＳ１８〜Ｓ２０の処理を並行して実行する。

Ｓ１５では、制御盤６は、ポンプ４１，４２を駆動させることにより第２貯留循環槽９と電解槽１との間で被処理水を循環させながら、電解槽１において被処理水に対して電解処理を施す。この循環の際には、バルブ３１〜バルブ３９は、状態８または状態９（表１参照）に、つまり、バルブ３４およびバルブ３７が開状態とされ、かつ、バルブ３１が第１貯留循環槽８が満水になるまで開状態とされた後閉状態とされる。

制御盤６は、Ｓ１５における循環および電解処理を、Ｓ１６でｐＨセンサ４５の検知するｐＨ値が極小値を示すまで継続させる。そして、Ｓ１６でｐＨ値が極小値を示したことが検知されると、Ｓ１７で、電極３，４に対する電力の供給を停止させることにより、電解槽１における電解処理を停止させて、第２貯留循環槽９から、バルブ３８を介して被処理水を排出させ、また、電解槽１から、バルブ３８を介して被処理水を排出させ、Ｓ５に処理を戻す。なお、このとき、なお、このとき、ポンプ４１，４２は停止されている。Ｓ１７において電解処理が停止される際には、バルブ３１〜バルブ３９は、状態１０または状態１１（表１参照）に、つまり、バルブ３８およびバルブ３９が開状態とされ、かつ、バルブ３１が第１貯留循環槽８が満水になるまで開状態とされた後閉状態とされる。

一方、Ｓ１８では、制御盤６は、第１貯留循環槽８が満水となったか否かを判断し、まだ満水になっていないと判断するとＳ１９で第１貯留循環槽８への被処理水の給水を実行し、満水となったと判断すると、Ｓ２０で第１貯留循環槽８への給水を停止させ、Ｓ５へ処理を戻す。

なお、Ｓ１９では、バルブ３１〜バルブ３９は、Ｓ１５で電解槽１における電解が継続されていれば状態８（表１参照）に、Ｓ１７で電解槽１および第２貯留循環槽９が被処理水を排出中であれば状態１１（表１参照）にされ、電解槽１および第２貯留循環槽９における被処理水の排出が完了していれば状態０（表１参照）とされる。また、Ｓ２０では、バルブ３１〜バルブ３９は、Ｓ１５で被処理水の循環が継続されていれば状態９（表１参照）に、Ｓ１７で電解槽１および第２貯留循環槽９の被処理水の排出の最中であれば状態１０（表１参照）にされる。

以上図３および表１を参照して説明した処理は、Ｓ８またはＳ１６においてｐＨセンサ４３の検知するｐＨ値の極小値が検知されたことを条件として、電解槽１における電解処理が停止され、電解槽１と、第１貯留循環槽８または第２貯留循環槽９の被処理水を排出していた。なお、当該処理は、被処理水に含まれる窒素化合物の量等に基づいて予め電解処理に必要な時間を予測し、当該予測された時間電解処理が行なわれたことを条件として、電解槽１における電解処理を停止させ、電解槽１と、第１貯留循環槽８または第２貯留循環槽９の被処理水を排出させるよう、変更されても良い。図４に、図３に示したフローチャートをこのように変更したフローチャートを示す。

図４に示されたフローチャートでは、Ｓ１〜Ｓ２０では、Ｓ８およびＳ１６での処理を除いて、上記した説明と同様の処理がなされる。そして、図４に示したＳ８では、制御盤６は、Ｓ７で電解処理が開始されてから上記した予測された時間（図４では「設定時間」と記載）が経過したか否かを判断し、経過したと判断するとＳ９へ処理を進め、まだ経過していないと判断するとＳ７に処理を戻し電解処理を継続させる。また、図４に示したＳ１６では、制御盤６は、Ｓ１５で電解処理が開始されてから上記した予測された時間（図４では「設定時間」と記載）が経過したか否かを判断し、経過したと判断するとＳ１７へ処理を進め、まだ経過していないと判断するとＳ１５に処理を戻し電解処理を継続させる。

なお、図３および図４に示されたフローチャートでは、Ｓ７〜Ｓ９において電解槽１と第１貯留循環槽８との間で被処理水が循環されつつ電解処理が行なわれる。このとき、特に図４に示したように電解処理が設定時間だけ行なわれる場合には、第２貯留循環槽９への被処理水の給水（Ｓ１０〜Ｓ１２）は、当該設定時間内に行なわれることが好ましい。つまり、ポンプ３０は、このような条件を満たすように、被処理水を送ることが好ましい。これにより、Ｓ７〜Ｓ９における電解処理が終了した後、第２貯留循環槽９への給水を待つことなく、Ｓ１３〜Ｓ２０の処理に移行できる。

また、これと同様に、Ｓ１５〜Ｓ１７において電解槽１と第２貯留循環槽９との間で設定時間だけ被処理水が循環されつつ電解処理が行なわれる場合にも、第１貯留循環槽８への被処理水の給水（Ｓ１８〜Ｓ２０）は、当該設定時間内に行なわれることが好ましい。つまり、ポンプ３０は、このような条件を満たすように、第１貯留循環槽８へ被処理水を送ることが好ましい。これにより、Ｓ１３〜Ｓ１５における電解処理が終了した後、第１貯留循環槽８への給水を待つことなく、Ｓ５〜Ｓ１２の処理に移行できる。

また、図３および図４に示されたフローチャートでは、Ｓ３またはＳ１９で第１貯留循環槽８へ給水が開始された後、Ｓ４またはＳ１８で第１貯留循環槽８が満水となったと判断されると、電動バルブ３１が閉じられて当該第１貯留循環槽８への給水が停止され、そして、Ｓ５で、第１貯留循環槽８から電解槽１への給水が行なわれる。これにより、Ｓ７〜Ｓ８において第１貯留循環槽８と電解槽１との間で循環される被処理水の量は、第１貯留循環槽８のみを満水とする量とされる。なお、このとき循環される被処理水の量は、第１貯留循環槽８および電解槽１を満水とする量とされても良い。

つまり、たとえば、第１貯留循環槽８への給水が行なわれている最中に電動バルブ３５が開かれて第１貯留循環槽８に導入された被処理水が電解槽１にも導入され、かつ、電解槽１が満水となると同時にまたは電解槽１が満水となった後に、第１貯留循環槽８が満水となるように、第１貯留循環槽８が構成されていても良い。また、Ｓ６において電解槽１が満水であると判断された後であって電解槽１において電解処理が実行される前に、第１貯留循環槽８に、再度、電解槽１に送られた分の被処理水が導入されるような処理が追加されても良い。

これと同様に、図３および図４に示されたフローチャートでは、Ｓ１１で第２貯留循環槽９へ給水が開始された後、Ｓ１０で第１貯留循環槽８が満水となったと判断されると、電動バルブ３１が閉じられて当該第１貯留循環槽８への給水が停止され、そして、Ｓ１３で、第２貯留循環槽９から電解槽１への給水が行なわれる。これにより、Ｓ１５〜Ｓ１６において第２貯留循環槽９と電解槽１との間で循環される被処理水の量は、第２貯留循環槽９のみを満水とする量とされる。そして、このとき循環される被処理水の量は、第２貯留循環槽９および電解槽１を満水とする量とされても良い。

以上図１および図２を参照して説明した水処理装置では、電解槽１内の被処理水がまんべんなく電極３，４において電解処理をなされるように、被処理水の撹拌が行なわれることが好ましい。また、同様の理由から、被処理水は、電解槽１へは、図５に示すように、複数の孔を形成された管５０から、電極３，４表面へ向けて導入されることが好ましい。なお、図５は、図１または図２に示された水処理装置の電解槽１の部分的かつ模式的な上面図に相当する。

図５では、Ｔ字形状を有する管５０の先端部に複数の孔が形成され、当該複数の孔のそれぞれから、電解槽１の内壁１Ａの反対側、つまり、電解槽１の中央に向けて、被処理水が電解槽１内に導入される。図５において、矢印は、被処理水の流れを示している。このように孔から被処理水が電解槽１内に導入されることにより、ある程度の勢いを持って被処理水が電解槽１に導入され、この勢いにより、電解槽１内が撹拌されるという効果が期待される。

また、図６に示すように、管５０の代わりに、管６０を介して、電解槽１に被処理水を導入することも考えられる。図６においても、矢印は、被処理水の流れを示している。管６０は、ループ形状を有する第１の部分６０Ａと、第１の部分６０Ａに接続され直線形状を有する第２の部分６０Ｂとを含む。管６０では、第２の部分６０Ｂが電解槽１の壁面を貫通し、そして、第２の部分６０Ｂの先端部に接続された第１の部分６０Ａの、電解槽１の中央に向いた一面に形成された複数の孔を介して電解槽１内に被処理水が導入される。

また、図７に示すように、管５０の代わりに、管７０を介して電解槽１に被処理水を導入することも考えられる。図７においても、矢印は、被処理水の流れを示している。管７０は、電解槽１内に位置する第１の部分７０Ａと、電解槽１の壁面を貫通し第１の部分７０Ａに接続される第２部分７０Ｂおよび第３の部分７０Ｃを含む。管７０は、第１の部分７０Ａと第２の部分７０Ｂと第３の部分７０Ｃとが接続されることにより、コの字形状を有している。そして、管７０では、第１の部分７０Ａの、電解槽１の中央部分に向いた面側に形成される複数の孔を介して、被処理水が電解槽１内に導入される。

図５〜図７を用いて説明したように、被処理水は、電解槽１の中央部分に向く面に孔を形成された管５０，６０，７０が用いられ、当該孔を介して電解槽１内に導入されることが好ましい。なお、ここで、管５０，６０，７０において孔が形成される好ましい態様を、図８〜図１０を参照しつつ、説明する。

まず、図８は、管５０において、孔５１〜５９が、直線Ｌ上に一方向に並んで形成されている状態が示されている。一方向に並んだ孔５１〜５９を介して被処理水が電解槽１へと導入されることにより、電解槽１内へ、被処理水が、整った流れに従って導入されることになる。

また、図９は、管６０において、孔６１〜６３が直線Ｌ１に沿って、孔６４〜６６が直線Ｌ２に沿って、孔６７〜６９が直線Ｌ３に沿って、並んで形成されている。直線Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも、一直線上に位置することのできない、異なる直線である。そして、このように孔６１〜６９が一直線とはならない複数の直線のそれぞれに沿うように、つまり、ばらばらに形成されることにより、被処理水が電解槽１内に導入された際、より効果的に、電解槽１内を撹拌できる。なお、この場合の「ばらばらに形成される」とは、一直線上に並ばないように形成されるという意味であり、直線Ｌ１〜Ｌ３のように平行かつ互いに重ならない複数の線上に並ぶように形成されることだけでなく、または、傾きの異なる複数の線上に並ぶように形成されれることも意味する。

また、図１０は、管７０に形成される孔７１〜７９の径が一定していない状態が記載されている。図１０には、補助的に、管７０の左右両端に形成されている孔７１と孔７９の上端および下端を通る接線Ｌ４，Ｌ５が記載されている。図１０に示される例では、孔の形成される位置が端部から離れるほど、つまり、管７０の中央に寄るほど、孔の径が小さくなっている。なお、図６の管６０や図７の管７０等においては、孔が形成される位置が中央に寄るほど、被処理水が導入される際の水圧が弱まると考えられる。そして、図１０に示すように、形成される孔の径を、管７０の中央に寄るほど、つまり、被処理水の導入される際の水圧が弱まると考えられる位置に形成されるものほど、小さくすることにより、孔７１〜７９から放出される被処理水の水圧を揃えることができる。なお、図６の管６０や図７の管７０等では、管の中央に寄るほど、電解槽１に送る被処理水を収容する第１貯留循環槽８または第２貯留循環槽９から遠くなっている。つまり、図１０に示された管７０では、水路の末端になるほど、小さい孔が形成されていることになる。

図１または図２に示された電解槽１では、式（１）〜式（７）を用いて説明したように、被処理水に対する電解処理がなされると、気体が発生する。なお、発生した気体を効率良く収集する等の目的から、電解槽１は、密閉されることが好ましい。そして、電解槽１の密閉のためには、図１１に示すように、電解槽１内の電極３に取付けられる端子３００の上端は、ネジを切られていることが好ましい。

端子３００は、電極３と、電源５から延びる配線とを接続させるために、電極３に取付けられるものである。そして、端子３００は、電極３と当接する第１の部分３０１と、ネジきりされ、蓋１０１を貫通する第２の部分３０２とを含む。図１２に、第２の部分３０２が蓋１０１を貫通する状態を詳細に示す。

端子３００の第２の部分３０２は、ネジきりされており、蓋１０１に形成され端子３００の第２の部分３０２よりも若干大きい径を有する孔に、嵌め込まれる。なお、特に図１２に示されるように、端子の３００の第１の部分３０１と第２の部分３０２との間には凸部３０１Ａが形成され、当該凸部３０１Ａと蓋１０１との間にはＯ−リング１０３が配置され、また、第２の部分３０２のネジを切られた部分がナット１０２で止められている。凸部３０１Ａと蓋１０１との間にＯ−リング１０３が配置されることにより、蓋１０１と端子３００とで、電解槽１の密閉が可能とされる。

なお、端子３００は、図１３に示されるように、第１の部分３０１を、圧延や叩かれること等により、平坦な板上にされることがさらに好ましい。第１の部分３０１を平坦な形状とされることにより、図１４に示すように、電極３と当接された際、図１１に示されたような棒状形状を有する場合よりも、電極３と当接する面積を大きくすることができる。これにより、電極３において比較的大きな電流が流される場合でも、端子３００における発熱を抑えることができる。また、図１１に示された場合よりも、電極３と端子３００とが面同士で結合されるため、複雑な形状に加工する必要がなく、双方の形成が容易になる。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態は、可能な限り、単独でも互いに組合せても、実施できるものである。

本発明の水処理装置の一実施の形態の構成を模式的に示す図である。本発明の水処理装置の別の実施の形態の構成を模式的に示す図である。図２の水処理装置の制御盤が実行する処理のフローチャートである。図３に示された処理の変形例のフローチャートである。図１または図２に示された水処理装置の電解槽１の部分的かつ模式的な上面図である。図１または図２に示された水処理装置の電解槽１の部分的かつ模式的な上面図である。図１または図２に示された水処理装置の電解槽１の部分的かつ模式的な上面図である。図５に示す管の、電解槽の中央部分に向く面に形成された複数の孔を説明するための図である。図６に示す管の、電解槽の中央部分に向く面に形成された複数の孔を説明するための図である。図７に示す管の、電解槽の中央部分に向く面に形成された複数の孔を説明するための図である。図１または図２に示す水処理装置の電極に取付けられる端子の好ましい形状を示す図である。図１１の端子の第２の部分が電解槽の蓋を貫通する状態を詳細に示す図である。図１１に示された端子のさらに好ましい形状を示す図である。図１３に示された端子が電極と当接された状態を示す図である。

符号の説明

１電解槽、２貯留循環槽、３，４電極、５電源、６制御盤、７，４３，４５ｐＨセンサ、８第１貯留循環槽、９第２貯留循環槽、１１，１２，３０，４１，４２ポンプ、１３，１５，１７，２１〜２９モータ、１４，１６，１８，３１〜３９バルブ、４０，４４，４６水位センサ、５０，６０，７０管、５１〜５９，６１〜６９，７１〜７９孔、３００端子。

Claims

窒素化合物を含む被処理水を処理するための水処理装置であって、
被処理水に対して電解を行なうための電極と、
被処理水および前記電極を収容する電解槽と、
前記電解槽に連結され、被処理水を収容する収容部と、
前記電解槽と収容部との間で被処理水を循環させるための循環手段と、
前記収容部または前記電解槽内の被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段と、
前記ｐＨ検出手段の検出するｐＨ値に基づいて、前記電解槽における電解処理についての動作を制御する制御手段とを含む、水処理装置。
前記制御手段が制御する前記電解処理についての動作は、前記電極に流す電流値の制御である、請求項１に記載の水処理装置。
前記収容部は、前記電解槽との間で被処理水の循環が可能な複数の槽を備え、
前記電解槽と、前記複数の槽との間で被処理水の循環を可能とするよう、当該被処理水の循環経路を形成する循環経路形成手段と、
前記循環経路形成手段に対して、前記複数の槽のいずれかが、前記電解槽との間で被処理水の循環が可能となるかを調整する調整手段とをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
前記収容部に被処理水を導入するための導入手段をさらに含み、
前記導入手段は、前記複数の槽の中の或る槽への被処理水の導入を、前記複数の槽の他の槽と前記電解槽との間での被処理水の循環が終了するまでに、完了させる、請求項３に記載の水処理装置。