JP4546148B2

JP4546148B2 - 水処理装置

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Publication number: JP4546148B2
Application number: JP2004152351A
Authority: JP
Inventors: 栄一鈴木; 圭治手塚; 謙治小田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Fujiclean Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Fujiclean Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: JP2005329373A

Description

本発明は、水処理技術に係り、詳しくはリンを含む被処理水の電解処理を行う技術に関するものである。

従来、一般家庭等から排出される生活排水や、産業廃水等の汚水などに含まれるリン成分を、金属電極を用いた電解処理によって除去する水処理技術が知られている。
例えば、下記の特許文献１には、被処理水中のリン酸イオンを金属電極から溶出した金属イオンと反応させることによって凝集沈殿させ、これによりリン酸イオンを除去しようとする技術が開示されている。
ところで、この種の水処理技術においては、通常、流入する排水の水質等によって被処理水中のリン酸イオン濃度が変動する場合がある。このような場合には、被処理水中のリン酸イオン濃度に基づいて金属電極への供給電流を好適に制御し、リン酸イオン量に見合った金属イオンを金属電極から溶出させることによってリン酸イオンを適正に除去し、これにより被処理水の電解処理性能の向上を図る要請が高い。
特開平１０−２３０２７１号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、リンを含む被処理水の電解処理性能を向上させるのに有効な技術を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、一般家庭等から排出される生活排水や、産業廃水等のうちリンを含む被処理水の電解処理に好適に用いられる技術である。

本発明にかかる水処理装置は、貯留領域、一対の電解処理電極、制御手段を少なくとも有する。
貯留領域は、リンを含む被処理水を貯留する領域であり、当該貯留領域に一対の電解処理電極が浸漬されるようになっている。この一対の電解処理電極は、各々の電極が互いに異なる極性を形成する構成であり、一方の電解処理電極が陽極となり他方の電解処理電極が陰極となることによって、被処理水の電解処理が行われることとなる。この一対の金属電極は、必要に応じて１または複数組設置される。

本発明において、電解処理電極に関する制御を行う制御手段は、特に、パルス制御モードを形成する構成になっている。このパルス制御モードでは、電解処理電極が不動態化する基準電流値（不動態化電流）を上回る不動態化防止電流を当該電解処理電極に供給する電流供給状態と、当該電流の供給を停止する電流供給停止状態とを交互に切り替える（電流を間欠的に供給する）制御が行われる。なお、電解処理電極に供給される電流は、各電流供給状態において常に一定であってもよいし、あるいは電流供給状態毎に可変とされてもよい。
また、このパルス制御モードでは、制御手段は、所定時間内に電解処理電極に供給される電気量を、リンを含む被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させるように制御する。典型的には、所定時間内に電解処理電極に供給される電気量を、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流を当該所定時間、電解処理電極に継続して供給した場合の電気量と合致させる。なお、ここでいう「合致」とは、電解処理電極に供給する電気量を制御するうえで生じるずれや誤差等を許容する主旨であり、比較対象となる両電気量が完全に一致する態様はもちろん、当該両電気量の間に多少の変位を生じる態様も包含する。
このような構成によれば、パルス制御モードにおいて、電解処理電極が不動態化する基準電流値を上回る所定電流を当該電解処理電極に供給することによって、当該電解処理電極が不動態化するのを防止するとともに、所定時間内で巨視的にみると、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流を電解処理電極に過不足なく適正に供給することが可能となる。具体的には、電流密度が低下し電解処理電極が不動態化すると、当該電解処理電極からの金属イオンの溶出量が低下するとともに、金属イオンの溶出反応にかえて水中の塩化物の分解反応が起こり、これにより塩素ガスが発生する場合がある。また、一旦、不動態化した状態の電解処理電極に電流を無理に流そうとすると、当該電解処理電極に局部的な溶出が起こる場合がある。これに対し、本発明によれば、電解処理電極が不動態化すること自体を防止することによって、水中の塩化物の分解反応による塩素ガスの発生や、電解処理電極の局部的な溶出を防止することができ、これによりリンを含む被処理水の電解処理性能を向上させることが可能となる。

また制御手段が、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流が基準電流値を下回るときにパルス制御モードを形成する構成を有する。ここで、リン濃度に見合った金属イオンを被処理水中に過不足なく適正に溶解させるためには、当該リン濃度に対応した電解処理電流を電解処理電極に供給する必要があるが、その一方で、この電解処理電流が基準電流値を下回り電流密度が低下するような場合には、電解処理電極が不動態化することによって電解処理性能が低下する場合がある。そこで、本発明では、制御手段は、電解処理電流が基準電流値を下回る場合にパルス制御モードを形成し、それ以外の電解処理電流が基準電流値を上回る場合には、リン濃度に対応した電解処理電流を電解処理電極に継続的に供給するような制御を行う。すなわち、本発明では、パルス制御モードを形成するか否かを判定する基準として、電解処理電極が不動態化するか否かの境界条件である基準電流値を用いている。
このような構成によれば、リンを含む被処理水の電解処理に際し、パルス制御モードを形成するに際し基準電流値を用いることによって、被処理水のリン濃度に対応したきめ細かい電解処理制御が可能となる。また、パルス制御モードを形成するか否かを判定する基準として基準電流値のみを用いるため、基準値（設定値）が少なくてすむ。

また本発明にかかる水処理装置は、制御手段が、パルス制御モードにおいて電流供給停止状態から前記電流供給状態への切替えの際に、一方の電解処理電極の極性と他方の電解処理電極の極性とを反転させる制御を行うようになっている。
このような構成によれば、一対の電解処理電極の一方のみが過度に消耗するのを防止することができ、電解処理電極の交替頻度を抑えることが可能となる。

また本発明にかかる水処理装置は、制御手段が、水処理装置の外部に配置される外部タイマを介して外部電源に接続されており、外部タイマのオン動作によって電流供給状態を形成し、外部タイマのオフ動作によって電流供給停止状態を形成する構成になっている。
このような構成によれば、外部タイマのオン動作及びオフ動作を用いることによって電流供給状態及び電流供給停止状態を形成するため、水処理装置において後からパルス制御モードを設定する場合の仕様変更が容易である。

以上のように、本発明によれば、特に、リンを含む被処理水を電解処理電極によって電解処理するに際し、電解処理電極が不動態化する基準電流値を上回る所定電流を当該電解処理電極に供給する電流供給状態と、当該所定電流の供給を停止する電流供給停止状態とを交互に切り替えるように制御するとともに、所定時間内に電解処理電極に供給される電気量を、リンを含む被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させることによって、リンを含む被処理水の電解処理性能を向上させることが可能とされる。

以下に、本発明における一実施の形態の排水処理装置の構成等を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、一般家庭等から排出されるリン成分を含む排水（被処理水）の処理を行う排水処理装置について説明するものである。

本発明における「水処理装置」としての排水処理装置１００の処理フローが図１に示される。
図１に示すように、排水処理装置１００は、槽状に成形された槽本体１０１の内部に各種の浄化処理機構を収容している。大別すると、処理工程の順に対応して上流（図１中の左側）から第１嫌気濾床槽１１０、第２嫌気濾床槽１３０、担体流動生物濾過槽１５０、処理水槽１７０、消毒槽１９０が槽本体１０１に収容される。槽本体１０１の内部に流入した排水は、第１嫌気濾床槽１１０、第２嫌気濾床槽１３０、担体流動生物濾過槽１５０、処理水槽１７０、消毒槽１９０で順次浄化処理されたのち、槽本体１０１の外部へ放流される。なお、本実施の形態では、各槽において処理される汚水（被処理水）および当該汚水を処理する処理過程において流れる水を「被処理水」ないし「水」と記載する。

第１嫌気濾床槽１１０及び第２嫌気濾床槽１３０は、被処理水中の有機汚濁物質を嫌気分解（嫌気性処理）する機能を有する処理槽である。これら第１嫌気濾床槽１１０及び第２嫌気濾床槽１３０には、特に図示しないものの、各々濾床が形成され、各濾床には、被処理水中の有機汚濁物質を嫌気分解する嫌気性微生物が付着する所定量の濾材が充填されている。この嫌気性微生物の嫌気分解によって、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の低減と汚泥物の減量化が図られる。
担体流動生物濾過槽１５０は、被処理水中の有機汚濁物質を好気分解（好気性処理）する機能を有する処理槽である。
処理水槽１７０は、消毒槽１９０へ移流する前の水を一時的に貯留する機能を有する処理槽である。
消毒槽１９０は、処理水槽１７０から流入した水を消毒処理（殺菌）する機能を有する処理槽である。典型的には、処理水槽１７０内へ消毒剤を注入する消毒剤注入装置を用いて被処理水の消毒処理を行う。

ここで、図１中の担体流動生物濾過槽１５０の構成が図２に示される。
図２に示すように、担体流動生物濾過槽１５０には、上部担体移動防止用部材１５１および下部担体移動防止用部材１５２によって区画される担体充填領域１５３が形成されている。この担体充填領域１５３には、有機汚濁物質を好気分解する好気性微生物が付着する所定量の担体１５３ａが、当該領域内を流動できる程度に充填されている。この担体１５３ａとしては、粒状の中空円筒形に形成された担体を好適に用いる。上部担体移動防止用部材１５１及び下部担体移動防止用部材１５２は、被処理水の通過は許容するが担体１５３ａの通過は防止する多孔板によって構成される。

この担体流動生物濾過槽１５０には、図２に示すリン除去装置２００が装着されるようになっている。
このリン除去装置２００は、被処理水に含まれるリン（リン成分）を除去するための装置であり、その電極構成部２０１が給電用ケーブル２１０を用いて外部電源（外部コンセント）２２０に接続される構成になっている。給電用ケーブル２１０において、槽本体１０１の内部には中継ボックス２１２が配置されており、槽本体１０１の外部には制御ボックス２１４及び電源プラグ２１６が配置されている。中継ボックス２１２は、給電用ケーブル２１０を槽本体１０１の外部から内部へと中継する機能を有する。制御ボックス２１４は、制御装置２１５を内蔵しており、詳細については後述するが、当該制御装置２１５がリン除去装置２００の一対の金属電極２０４，２０４に関する制御を行う機能を有する。

本実施の形態では、槽本体１０１の外部において、電源プラグ２１６と、外部電源（外部コンセント）２２０との間に、外部タイマ２１８が介在する構成になっている。この外部タイマ２１８は、既知の構成のコンセントタイマであり、通電開始時刻、通電停止時刻、あるいは通電時間を設定可能に構成されている。これにより、外部電源２２０から給電用ケーブル２１０への通電に関し、オン動作及びオフ動作が行われることとなる。具体的には、予め設定された通電開始時刻になると、外部タイマ２１８のオン動作によって予め設定された通電停止時刻まで通電が継続され、その後、当該外部タイマ２１８のオフ動作によって通電が停止される。

また、図２中のリン除去装置２００における電極構成部２０１の構成を示す斜視図が図３に示される。
図３に示すように、電極構成部２０１（セル）は、電極保持部２０２（セルベース）、この電極保持部２０２に取り付け固定された一対の金属電極２０４，２０４等によって構成されている。

電極保持部２０２は、一対の金属電極２０４，２０４の上部を保持する（支持する）機能を有する。この電極保持部２０２は、更に、取っ手２０２ｃを有する保持部本体２０２ａ、この保持部本体２０２ａに内蔵される端子類（図示省略）を密閉するための密閉蓋２０２ｂ等によって構成されている。これら保持部本体２０２ａ及び密閉蓋２０２ｂはともに合成樹脂材料、例えば塩化ビニル樹脂などの電気絶縁性材料によって作製されており、取っ手２０２ｃへの漏電が遮断される構成になっている。電極保持部２０２に関する種々の点検（定期点検など）を行う際に、作業者が取っ手２０２ｃを手で掴んで当該電極保持部２０２の装着操作あるいは脱着操作を行うことができるようになっている。

各金属電極２０４は、側面視が略四角形（略長方形）の平板状に形成され、その基端において固定ボルト等によって電極保持具２０２側に固定され、基端から先端に向けて長尺状に延在する構成になっている。一対の金属電極２０４，２０４は、互いに概ね平行に配置された構成であり、一方の金属電極２０４と他方の金属電極２０４との間の距離、すなわち電極間距離ｄ（電極の間隔）が両金属電極の延在方向に関しほぼ一定となるように構成されている。各金属電極２０４は、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄−アルミニウム合金等によって作製される。この一対の金属電極２０４，２０４が、担体流動生物濾過槽１５０内の被処理水に浸漬される電解処理電極であり、本発明における「一対の電解処理電極」に対応している。また、担体流動生物濾過槽１５０は、一対の金属電極２０４，２０４が浸漬されるとともに、当該一対の金属電極２０４，２０４によって電解処理される被処理水が貯留される領域であり、本発明における「貯留領域」を構成する。
なお、排水処理装置１００における当該一対の金属電極２０４，２０４の設置数、大きさ等は、処理する被処理水の量や性状などに応じて種々変更可能である。例えば、担体流動生物濾過槽１５０において、一対の金属電極２０４，２０４を必要に応じて複数組設置することもできる。

次に、上記構成のリン除去装置２００の動作を説明する。この動作は、当該リン除去装置２００を構成する前記の制御装置２１５によって制御される。この制御装置２１５が、本発明における「制御手段」に対応している。
図２中の外部タイマ２１８において予め設定された通電開始時刻になると、制御装置２１５はリン除去装置２００に対し通電を開始する。リン除去装置２００のこの通電時においては、一対の金属電極（図３中の金属電極２０４，２０４）によって陽極及び陰極が形成され、陽極側の金属電極２０４から被処理水中へ金属イオン（鉄イオン、アルミニウムイオン等）が供給される。すなわち、各金属電極２０４は、被処理水中へ金属イオンを供給する供給源となる。被処理水中へ供給されるこの金属イオンは、後述するようにリン酸イオンと反応することでリン成分の除去に用いられる。なお本実施の形態では、特に図示しないものの、制御ボックス２１４の制御装置２１５に極性反転回路が設けられており、当該制御装置２１５の後述するパルス制御時において、一対の金属電極２０４，２０４の極性を切り替えることが可能となっている。これにより、各金属電極２０４が陽極あるいは陰極となり得る。

具体的には、一対の金属電極２０４，２０４に電流が供給されると、担体流動生物濾過槽１５０の被処理水の電気分解によって、陽極側の金属電極２０４から金属イオンが溶出する。鉄製の金属電極を用いる場合には２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）が溶出する。溶出したこの金属イオンは、被処理水中のリン成分と反応する。リン成分は一般にリン酸イオンとして水中に溶解しているので、被処理水中に溶出した金属イオンは、リン酸イオンと反応して水に難溶性の金属リン酸塩が生成される。鉄製の金属電極を用いる場合には、２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）が溶出し、溶出したこの２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）が水中の溶存酸素によって酸化されて３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）となる。そして、この３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）がリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）と反応して水に難溶性のリン酸鉄（ＦｅＰＯ_４など）が生成される。なお、鉄製の金属電極にかえてアルミニウム製の金属電極を用いる場合には、溶出したアルミニウムイオンがリン酸イオンと反応して水に難溶性のリン酸アルミニウムが生成される。このように、リン除去装置２００を用いてリン成分を含む被処理水を電気分解することによって、被処理水中のリン成分は水に難溶性の金属リン酸塩として析出し除去されることとなる。

ここで、制御装置２１５は、被処理水中に含まれるリン成分の濃度に応じて一対の金属電極２０４，２０４に供給する供給電流を制御するのが好ましい。すなわち、被処理水中に含まれるリン成分の濃度は、排水処理装置１００の対象となる使用人数（排水の水質）などの影響によって変動するため、供給電流を常に一定に維持するように制御すると、被処理水のリン濃度に対し、陽極側の金属電極２０４から溶出する金属イオンに過不足を生じる場合がある。陽極側の金属電極２０４から溶出する金属イオンの溶出量は電流値に比例することが知られており、当該電流値を被処理水のリン濃度に対応させて設定することによって、リン濃度に見合った金属イオンを過不足なく適正に溶解させることが可能となる。

本実施の形態の制御装置２１５は、被処理水のリン濃度に応じて一対の金属電極２０４，２０４に供給する供給電流を制御する構成（以下、「基準制御」という）を基本とする。ところが、このような基準制御のみでは、電流密度が低い低電流領域において金属電極２０４が不動態化することによって電解処理が不安定になることがある。そこで、本実施の形態の制御装置２１５は、電流密度が低い低電流領域において電解処理が不安定になることを勘案して、電流密度が高くなる高電流領域においては基準制御を行い、電流密度が低くなる低電流領域においてはパルス制御を行うという２種類の制御態様（以下、「基準制御＋パルス制御」という）を有する。制御装置２１５におけるこのような制御態様（制御方法）の具体例を、図４及び図５を参照しながら説明する。

まず、図４には、被処理水のリン濃度に基づいて一対の金属電極２０４，２０４に供給する供給電流を制御する、基準制御における電流値の制御態様が示される。
図４に示すように、流入水のリン濃度が、時間ｔ１から時間ｔ２までがＣ１であり、それ以降、時間ｔ２から時間ｔ３までがＣ２（＜Ｃ１）である場合を考える。この場合、リン濃度Ｃ１に見合った金属電極２０４への供給電流値（電解処理電流）がＡ３であり、リン濃度Ｃ１よりも低いリン濃度であるＣ２に見合った金属電極２０４への供給電流値（電解処理電流）がＡ１であるとする。この場合、電流値Ａ３においてリン濃度Ｃ１に見合った量の金属イオンが被処理水中に溶解する。例えば、鉄製の金属電極の場合には、リン濃度Ｃ１に対しモル比１．５の鉄が溶解する。この場合、金属電極２０４への供給電流値が、電流値がＡ１と電流値Ａ３との間の電流値Ａ２を下回る低電流領域になると、電流密度が低くなることによって当該金属電極２０４が不動態化することとなる。この電流値Ａ２は、金属電極２０４が不動態化するか否かの境界条件である基準電流値であり、本発明における「基準電流値」に対応している。
このように、被処理水のリン濃度に応じて単に供給電流を制御するという基本構成（基準制御）だけでは、供給電流値（電解処理電流）が電流値Ａ２を上回るような高電流領域においては、リン濃度に見合った金属イオンを適正に溶解させることが可能である一方、供給電流値（電解処理電流）が電流値Ａ２を下回るような低電流領域においては、金属電極２０４が不動態化するような場合があり、適正な電解処理を行うのに限界がある。具体的には、電流密度が低下し金属電極２０４が不動態化すると、当該金属電極２０４からの金属イオンの溶出量が低下するとともに、金属イオンの溶出反応にかえて水中の塩化物の分解反応が起こり、これにより塩素ガスが発生する場合がある。また、一旦、不動態化した状態の金属電極２０４に電流を無理に流そうとすると、当該金属電極２０４に局部的な溶出が起こる場合がある。このような問題は、適正な電解処理の阻害要因となる。

そこで、本実施の形態では、図４に示す基本構成（基準制御）に加え、図５に示すような制御（基準制御＋パルス制御）を行うようにしたのである。ここで、図５には、本実施の形態の（基準制御＋パルス制御）における電流値の制御態様が示される。
図５に示す制御では、時間ｔ１から時間ｔ２までの電流密度が高くなる高電流領域では図４に示すような基準制御を行う一方、時間ｔ２から時間ｔ３までの電流密度が低くなる低電流領域になると、基準電流値である電流値Ａ２を上回る一定の電流値Ａ４での電流供給状態と、当該電流供給状態を停止した電流供給停止状態とを交互に切り替えるようなパルス制御を行う。これにより、低電流領域においても電流値Ａ２を上回る電流値Ａ４を選択することによって、金属電極２０４が不動態化するのを防止し、これにより金属イオンの溶解量が低くなるのを抑えることが可能となる。具体的には、金属電極２０４が不動態化すること自体を防止することによって、水中の塩化物の分解反応による塩素ガスの発生や、金属電極２０４の局部的な溶出を防止することができ、これによりリンを含む被処理水の電解処理性能を向上させることが可能となる。

また、リン濃度に見合った金属イオンを被処理水中に過不足なく適正に溶解させるためには、所定時間内に金属電極２０４に供給される電気量を、リンを含む被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させるのが好ましい。具体的には、図５に示す処理時間Δｔ１（本発明における「所定時間」に対応）内での電気量、すなわち供給電流の積分値（通電積算量）を、本来必要とされる適正な電気量、すなわち図４における処理時間Δｔ１内での電気量（供給電流の積分値）に合致させるのが好ましい。そこで、本実施の形態では、電流値Ａ１にかえて電流値Ａ４を用いる分、当該電流値Ａ４での通電時間の総和を抑えるべく、金属電極２０４への通電を間欠的なパルス制御としている。このパルス制御が、本発明における「パルス制御モード」に対応している。図５では、時間ｔ２から時間ｔ３までの処理時間Δｔ１のうち、電流値Ａ４による一定電流での通電を通電時間（１／２）×Δｔ２で計２回行うようにパルス制御する例を記載している。これにより、パルス制御において電流値Ａ４での通電時間の総和はΔｔ２となる。
なお、このときの通電開始時刻、通電停止時刻、あるいは通電時間は、前記の構成の外部タイマ２１８のオン動作及びオフ動作によって設定される。すなわち、このパルス制御時には、外部タイマ２１８のオン動作によって金属電極２０４の電流供給状態（本発明における「電流供給状態」）が形成され、当該外部タイマ２１８のオフ動作によって電流供給停止状態（本発明における「電流供給停止状態」）が形成される。この外部タイマ２１８が、本発明における「外部タイマ」に対応している。

当該パルス制御時における金属電極２０４への電気量を、リン濃度に見合った本来必要とされる適正な電気量と合致させる場合、通電時間と電流値との間に、例えば（Ａ４／Ａ１）＝（Δｔ１／Δｔ２）という関係が成り立つ。具体的には、リン濃度Ｃ１のときの処理電流値Ａ３が５００ｍＡ、リン濃度Ｃ２のときの処理電流値Ａ１が１２０ｍＡであり、低電流領域か否かを規定する基準電流値である電流値Ａ２が４００ｍＡである場合を想定する。この場合、処理電流値Ａ４として電流値Ａ２よりも高い電流値４８０ｍＡを選択する場合、当該電流値４８０ｍＡは電流値Ａ１の４倍であるから、パルス制御における通電時間Δｔ２を、基準制御を用いた場合の通電時間Δｔ１の４分の１に設定することができる。このとき、通電時間Δｔ２の分割数は必要に応じて適宜設定することができる。また、低電流領域か否かを規定する基準電流値である電流値Ａ２は、金属電極２０４の種類及び被処理水のリン濃度等に応じて適宜規定される。また、本実施の形態のパルス制御時における金属電極２０４への電気量を、リン濃度に見合った本来必要とされる適正な電気量と合致させる場合、比較対象となる両電気量は完全に一致してもよいし、あるいは金属電極２０４に供給する電気量を制御するうえで生じるずれや誤差等によっては、当該両電気量の間に多少の変位を生じる態様も許容する。

また、本実施の形態において、図５に示すパルス制御時には、電流供給停止状態から電流供給状態への切り替えの際に、一方の金属電極２０４の極性と他方の金属電極２０４の極性とを反転させるようになっている。これにより、一対の金属電極２０４，２０４の一方のみが過度に消耗するのを防止することができる。

なお、本実施の形態において、リン濃度Ｃ１に見合う電流値Ａ３や、パルス制御時においてリン濃度Ｃ２に見合う電流値Ａ４は、排水処理装置１００へ流入する水質（被処理水のリン濃度）を想定して予め算出された値を用いてもよいし、あるいは当該水質を随時測定することによって得られる値を用いてもよい。
また、本実施の形態において、制御装置２１５の制御をパルス制御に切り替えるタイミングは、作業者による制御スイッチ等の切り替え動作によって行われてもよいし、あるいは被処理水のリン濃度の測定結果に基づいて制御装置２１５自体の判断によって行われてもよい。

以上のように、本実施の形態の排水処理装置１００を用いれば、図５に示すパルス制御時において、金属電極２０４が不動態化する基準電流値Ａ２を上回る電流Ａ４を当該金属電極２０４に供給することによって、電流密度が低くなる低電流領域においても当該金属電極２０４が不動態化するのを防止するとともに、処理時間Δｔ１内で巨視的にみると、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流を当該金属電極２０４に過不足なく適正に供給することが可能となる。従って、本実施の形態によれば、リンを含む被処理水の電解処理性能を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、基準制御からパルス制御に切り替える条件として、基準電流値である電流値Ａ２を用いることによって、被処理水のリン濃度に対応したきめ細かい電解処理制御が可能となる。また、パルス制御モードを形成するか否かを判定する基準として基準電流値のみを用いるため、基準値（設定値）が少なくてすむ。
また、本実施の形態によれば、電流供給停止状態から電流供給状態への切替えの際に、一方の金属電極２０４の極性と他方の金属電極２０４の極性とを反転させる制御を行うため、一方の金属電極のみが過度に消耗するのを防止することができ、これにより金属電極の交替頻度を抑えることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、槽本体１０１の外部に配置される外部タイマ２１８のオン動作によって電流供給状態を形成し、当該外部タイマ２１８のオフ動作によって電流供給停止状態を形成するようにしたため、後からパルス制御を設定する場合の仕様変更が容易である。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流が基準電流値である電流値Ａ２を下回るときにパルス制御を行い、当該電解処理電流が電流値Ａ２を上回るときに当該電解処理電流を金属電極２０４に供給する場合について記載したが、本発明では、リン除去装置２００の運転中は、図５に示すようなパルス制御を常時行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、電流供給停止状態から電流供給状態への切替えの際に、一方の金属電極２０４の極性と他方の金属電極２０４の極性とを反転させる制御を行う場合について記載したが、本発明では、必要に応じては一方の金属電極２０４の極性と他方の金属電極２０４の極性とを反転させないように構成することもできる。

また、上記実施の形態では、槽本体１０１の外部に配置される外部タイマ２１８のオン動作及びオフ動作を用いて、電流供給状態及び電流供給停止状態を形成する場合について記載したが、本発明では、当該外部タイマ２１８の切り替え機能を制御装置２１５自体に搭載した構成を用いることもできる。

また、上記実施の形態では、図５に示すパルス制御において、電流供給状態では金属電極２０４に、基準電流値である電流値Ａ２を上回る一定の電流値Ａ４を供給する場合について記載したが、本発明は、パルス制御において、所定時間内に金属電極２０４に供給される電気量が、リンを含む被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致すれば足り、電流値Ａ２を上回る電流値を金属電極２０４に供給する態様を広く包含する。例えば、金属電極２０４に供給される電流を、電流供給停止状態から電流供給状態への切り替え毎に可変とするように制御してもよいし、また、金属電極２０４に供給する電流を、電流供給停止状態から電流供給状態への切り替え後に徐々に上昇させるように制御してもよい。

また、上記実施の形態では、担体流動生物濾過槽１５０にリン除去装置２００を設置する場合について記載したが、リン除去装置２００の設置箇所はこれに限定されない。このリン除去装置２００を、例えば、接触曝気槽、活性汚泥法における曝気槽、また好気処理等の生物処理を行わない嫌気処理槽や溶出槽などに設置することもできる。

また、上記実施の形態や種々の変更の形態に鑑み、本発明では以下の態様１〜態様３に記載の構成を採り得る。

（態様１）
本発明では、「互いに異なる極性を形成する一対の電解処理電極を用いて、リンを含む被処理水の電解処理を行う水処理方法であって、
前記被処理水に浸漬される前記電解処理電極に対し、当該電解処理電極が不動態化する基準電流値を上回る電流を供給する電流供給状態と、当該電流の供給を停止する電流供給停止状態とを交互に切り替えるとともに、
所定時間内に前記電解処理電極に供給する電気量を、リンを含む前記被処理水を前記所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させることを特徴とする水処理方法。」という方法（態様１）を採り得る。

態様１に記載のこの水処理方法は、請求項１に記載の制御手段が行う処理と実質的に同様の処理を行う方法として規定される。すなわち、リンを含む被処理水に浸漬される電解処理電極に対し、当該電解処理電極が不動態化する基準電流値を上回る所定電流を供給する電流供給状態と、当該所定電流の供給を停止する電流供給停止状態とを交互に切り替える。また、所定時間内に電解処理電極に供給される電気量を、リンを含む被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させるようにする。
従って、態様１に記載のこのような方法によれば、電解処理電極が不動態化するのを防止するとともに、所定時間内で巨視的にみると、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流を電解処理電極に過不足なく適正に供給することが可能となり、リンを含む被処理水の電解処理性能を向上させることが可能となる。

（態様２）
また、本発明では、「態様１に記載の水処理方法であって、
前記被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流が前記基準電流値を下回るときに、前記電流供給状態と前記電流供給停止状態とを交互に切り替え、当該電解処理電流が前記基準電流値を上回るときに当該電解処理電流を前記電解処理電極に継続して供給することを特徴とする水処理方法。」という方法（態様２）を採り得る。

態様２に記載のこの水処理方法は、請求項２に記載の制御手段が行う処理と実質的に同様の処理を行う方法として規定される。すなわち、請求項５に記載の方法において、被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流が基準電流値を下回るときに、電流供給状態と電流供給停止状態とを交互に切り替え、当該電解処理電流が基準電流値を上回るときに当該電解処理電流を電解処理電極に継続的に供給するようにする。
態様２に記載のこのような方法によれば、リンを含む被処理水の電解処理に際し、被処理水のリン濃度に対応したきめ細かい電解処理制御が可能となる。また、パルス制御モードを形成するか否かを判定する基準として基準電流値のみを用いるため、基準値（設定値）が少なくてすむ。

（態様３）
また、本発明では、「態様１または態様２に記載の水処理方法であって、
前記電流供給停止状態から前記電流供給状態への切替えの際に、一方の電解処理電極の極性と他方の電解処理電極の極性とを反転させることを特徴とする水処理方法。」という方法（態様３）を採り得る。

態様３に記載のこの水処理方法は、請求項３に記載の制御手段が行う処理と実質的に同様の処理を行う方法として規定される。すなわち、請求項５または請求項６に記載の方法において、電流供給停止状態から電流供給状態への切替えの際に、一方の電解処理電極の極性と他方の電解処理電極の極性とを反転させる。
態様３に記載のこのような方法によれば、一対の電解処理電極の一方のみが過度に消耗するのを防止することができ、電解処理電極の交替頻度を抑えることが可能となる。

本発明における水処理装置の一実施の形態の排水処理装置１００の処理フローを示す図である。図１中の担体流動生物濾過槽１５０の構成を示す図である。図２中のリン除去装置２００における電極構成部２０１の構成を示す斜視図である。本実施の形態の基準制御における電流値の制御態様を示す図である。本実施の形態の（基準制御＋パルス制御）における電流値の制御態様を示す図である。

１００…排水処理装置
１０１…槽本体
１１０…第１嫌気濾床槽
１３０…第２嫌気濾床槽
１５０…担体流動生物濾過槽
１７０…処理水槽
１９０…消毒槽
２００…リン除去装置
２０１…電極構成部
２０２…電極保持部
２０２ａ…保持部本体
２０２ｂ…密閉蓋
２０２ｃ…取っ手
２０４…金属電極
２１０…給電用ケーブル
２１２…中継ボックス
２１４…制御ボックス
２１５…制御装置
２１６…電源プラグ
２１８…外部タイマ
２２０…外部電源

Claims

リンを含む被処理水の電解処理を行う水処理装置であって、
前記被処理水を貯留する貯留領域と、
前記貯留領域に浸漬され、互いに異なる極性を形成する一対の電解処理電極と、
前記電解処理電極に関する制御を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記電解処理電極が不動態化する基準電流値を上回る不動態化防止電流を当該電解処理電極に供給する電流供給状態と、当該電流の供給を停止する電流供給停止状態の双方の状態のみを交互に切り替え、且つ所定時間内に前記電解処理電極に供給される電気量を、リンを含む前記被処理水を当該所定時間内で電解処理するのに必要な電気量と合致させるように制御するパルス制御モードを有し、前記被処理水のリン濃度に対応した電解処理電流が前記基準電流値を下回るときに前記パルス制御モードを形成する一方、当該電解処理電流が前記基準電流値を上回るときに当該電解処理電流を前記電解処理電極に継続して供給する構成であることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記パルス制御モードにおいて電流供給停止状態から前記電流供給状態への切替えの際に、一方の電解処理電極の極性と他方の電解処理電極の極性とを反転させる制御を行う構成であることを特徴とする水処理装置。
請求項１または２に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、当該水処理装置の外部に配置される外部タイマを介して外部電源に接続される構成であり、前記外部タイマのオン動作によって前記電流供給状態を形成し、前記外部タイマのオフ動作によって前記電流供給停止状態を形成する構成であることを特徴とする水処理装置。