JP6747950B2 - Water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment device.
従来より、排水を処理する処理水槽とその処理後の清浄水をフィードバックする帰還流路とを具備し、処理前の排水に処理水槽での処理後の清浄水を帰還流路を介してフィードバックし混合して処理対象水を調整し、前記処理前の排水に対する処理後の清浄水の混合量は、その排水処理の態様について、処理対象水の濃度指標と流量とが処理に好適な所定の範囲となるように設定すると共に前記処理対象水の濃度指標をセンサーにより検知し、前記処理対象水の濃度指標が所定の範囲となるように処理前の排水への処理後の清浄水のフィードバック量とこの処理系からの排出量とを制御するようにしたことを特徴とする排水処理システムがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a treated water tank for treating wastewater and a return flow path for feeding back the purified water after the treatment are provided, and the purified water after treatment in the treated water tank is fed back to the wastewater before treatment through the return passage. The mixed water is adjusted to adjust the water to be treated, and the mixed amount of the clean water after the treatment with respect to the wastewater before the treatment is a predetermined range in which the concentration index and the flow rate of the water to be treated are suitable for the treatment regarding the mode of the wastewater treatment. The concentration index of the water to be treated is detected by a sensor together with the setting so that the concentration index of the water to be treated becomes a predetermined range, and the feedback amount of the clean water after the treatment to the wastewater before the treatment and There is a wastewater treatment system characterized by controlling the amount of discharge from this treatment system (see, for example, Patent Document 1).
ところで、従来の水処理装置は、電気分解で発生するガスを放散する開放型の水処理装置である。水を電気分解すると水素が生じるが、従来の水処理装置は、水素を回収していない。開放型の水処理装置で水素を回収するには、ガスを放散させずに回収する装置と、回収したガスの中から水素を抽出する装置が必要になり、水素を回収することは容易ではない。 By the way, the conventional water treatment device is an open type water treatment device which diffuses gas generated by electrolysis. Although hydrogen is generated when water is electrolyzed, conventional water treatment devices do not recover hydrogen. In order to recover hydrogen with an open-type water treatment device, it is not easy to recover hydrogen because a device that recovers gas without releasing it and a device that extracts hydrogen from the recovered gas are required. ..
そこで、容易に水素を回収できる水処理装置を提供することを目的とする。 Then, it aims at providing the water treatment apparatus which can collect hydrogen easily.
本発明の実施の形態の水処理装置は、原水を貯容する第1貯容槽と、前記原水の水面上の第1気相空間を封止する第1蓋部と、前記原水が前記第1貯容槽に流入する第1流入口と、前記原水を前記第1貯容槽から排出する第1排出口とを有する、原水槽と、前記原水槽から供給される前記原水を含む処理水を貯容する第2貯容槽と、前記第2貯容槽に配置される電気分解用の第1電極及び第2電極と、前記第2貯容槽の前記処理水の水面上の第2気相空間を封止する第2蓋部と、前記第1排出口に接続される第2流入口と、前記処理水を排出する第2排出口と有する、電気分解処理槽と、前記第1流入口に設けられる遮断弁と、前記第1排出口と前記第2流入口との間に設けられ、前記原水を前記原水槽から前記電気分解処理槽に送出する第1ポンプと、前記第1貯容槽の内部に配置される第1端部と、前記第2気相空間に配置される第2端部とを有し、前記第1貯容槽と前記第2気相空間を連通する第1配管と、前記第1気相空間に配置される端部を有し、前記第1気相空間の内部のガスを取り出す第2配管とを含み、前記遮断弁を遮断した状態で、前記第1電極と前記第2電極の間に電流を流して電気分解処理を行うことにより、前記第2貯容槽内の塩化物を含む前記処理水から水素と二酸化炭素を発生させるとともに次亜塩素酸系の酸化剤と塩素を生成し、生成した前記水素、前記二酸化炭素、及び前記塩素を前記第2気相空間から前記第1配管を介して前記第1貯容槽の前記原水内に送出し、前記第1気相空間から前記第2配管を通じて前記水素を取り出す。
A water treatment device according to an embodiment of the present invention includes a first storage tank for storing raw water, a first lid portion for sealing a first vapor phase space above the surface of the raw water, and the raw water for the first storage space. A raw water tank having a first inlet for flowing into the tank and a first outlet for discharging the raw water from the first storage tank; and a treated water containing the raw water supplied from the raw water tank A second storage tank, a first electrode and a second electrode for electrolysis arranged in the second storage tank, and a second gas phase space above the surface of the treated water in the second storage tank for sealing 2 an electrolysis treatment tank having a lid portion, a second inlet port connected to the first outlet port, and a second outlet port for discharging the treated water; and a shut-off valve provided at the first inlet port. A first pump provided between the first outlet and the second inlet for delivering the raw water from the raw water tank to the electrolysis treatment tank; and a first pump arranged inside the first storage tank. A first pipe having a first end and a second end arranged in the second gas phase space, the first pipe communicating the first storage tank with the second gas phase space; and the first gas phase has an end portion disposed in the space, seen including a second pipe for taking out the gas inside the first vapor space, while blocking the shut-off valve, the first electrode and the second electrode By applying an electric current between them to perform electrolysis, hydrogen and carbon dioxide are generated from the treated water containing chloride in the second storage tank, and a hypochlorous acid-based oxidant and chlorine are generated. The produced hydrogen, the carbon dioxide, and the chlorine are delivered from the second vapor phase space into the raw water of the first storage tank through the first pipe, and the hydrogen is emitted from the first vapor phase space. 2 Take out the hydrogen through a pipe .
容易に水素を回収できる水処理装置を提供することができる。 A water treatment device that can easily recover hydrogen can be provided.
以下、本発明の水処理装置を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment to which the water treatment device of the present invention is applied will be described.
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1の水処理装置100を示す図である。図1には、水処理装置100の断面構造を示す。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a
水処理装置100は、原水槽110、電気分解処理槽120、遮断弁130、ポンプ140、配管150、及び配管160を含む。水処理装置100は、原水槽110と電気分解処理槽120とが独立したバッチ式の水処理装置である。
The
原水槽110は、貯容槽111、蓋部112、流入口113、及び排出口114を有する。
The
貯容槽111は、底面111A及び側面111Bを有する容器状の部材である。貯容槽111は、原水10を貯容するために設けられている。貯容槽111は、第1貯容槽の一例である。ここでは、一例として、底面111Aは、上方から見た平面視で矩形状であり、側面111Bは、底面111Aを囲繞するように四面に配置されている。
The
ここで、原水10とは、例えば、工業用水、工場廃水、水道水、井水、河川水、湖沼水、海水、かん水等の有機物を含む水であり、水質改善の対象になる水である。
Here, the
蓋部112は、側面111Bの上端を封止している。蓋部112は、貯容槽111に貯容される原水10の水面10Aの上の気相空間115を封止する。原水10の水面10Aの上の気相空間115は、第1気相空間の一例である。
The
蓋部112には、配管150及び配管160を挿通させる2つの開口部が形成されており、2つの開口部は、配管150及び配管160が通された状態で封止されている。蓋部112は、第1蓋部の一例である。
The
ここで、貯容槽111は、例えば、平面視で一辺の長さが数十メートル程度あるような非常に大きな槽であってもよい。このような大きな貯容槽111は、例えば、鉄筋コンクリートで形成することができる。この場合には、底面111Aと側面111Bは、それぞれ、鉄筋コンクリートで形成される貯容槽111の底部の上面と側壁の内面になる。
Here, the
また、この場合に、蓋部112は、貯容槽111の上部を封止できるように、例えば、樹脂、金属、又は鉄筋コンクリート等で作製すればよい。
In this case, the
また、貯容槽111は、例えば、平面視で一辺の長さが数メートル程度の比較的コンパクトな槽であってもよい。このような大きな貯容槽111は、例えば、樹脂製のタンクとして実現することができる。この場合に、底面111Aと側面111Bは、それぞれ、樹脂製のタンクの底板の上面と側壁の内面になる。
The
また、この場合に、蓋部112は、貯容槽111の上部を封止できるように、例えば、タンクの上部に取り付けられる樹脂製の蓋であってもよいし、又は、貯容槽111と一体成型されるタンクの天板であってもよい。
Further, in this case, the
なお、上述した貯容槽111のサイズや構成は、一例であり、貯容槽111は、様々な形態のものであってよく、サイズはさらに大きくても小さくてもよい。また、蓋部112は、貯容槽111の上部を封止できれば、様々な形態のものであってよい。
Note that the size and configuration of the
流入口113と排出口114は、貯容槽111の側面111Bに設けられる。流入口113は、貯容槽111に原水10を流入させるために設けられている。流入口113は、排出口114よりも高い位置に取り付けられている。流入口113は、第1流入口の一例である。
The
排出口114は、電気分解処理槽120に接続されており、貯容槽111の内部の原水10を電気分解処理槽120に供給するために設けられている。排出口114は、第1排出口の一例である。
The
電気分解処理槽120は、貯容槽121、蓋部122、流入口123、排出口124、及び電極125A、125Bを有する。
The
貯容槽121は、底面121A及び側面121Bを有する容器状の部材である。貯容槽121は、原水槽110から供給される原水10を含む処理水20を貯容し、電気分解処理による水質改善を行うために設けられている。
The
処理水20の水質改善は、一例として、処理水20に食塩を投入し、電気分解処理を行いながら処理水20の中で次亜塩素酸系の酸化剤を生成する。そして、次亜塩素酸の酸化力を利用して、処理水20に含まれる有機物等を分解し、処理水20の殺菌や脱色を行う。このようにして、処理水20の水質改善を行う。なお、原水10が塩化物を含む場合には、処理水20に食塩を加える必要はない。
To improve the water quality of the treated
貯容槽121は、第2貯容槽の一例である。ここでは、一例として、底面121Aは、上方から見た平面視で矩形状であり、側面121Bは、底面121Aを囲繞するように四面に配置されている。
ここで、処理水20とは、原水10を含み、電気分解処理に伴って水質改善が行われ、原水10に含まれていた有機物が分解され、殺菌や脱色が行われる水をいう。処理水20は、有機物等の電解質を含むため、ある程度高い導電性を有する。
Here, the treated
また、貯容槽121の中では、処理水20に含まれる有機物等は沈殿するため、処理水20は、貯容槽121の上部にある上澄み液と、貯容槽121の下部にある沈殿液とでは、水質改善の度合が異なる。このため、処理水20の上澄み液を排出口124から排出している。なお、貯容槽121の下部には、沈殿液を抜き取るためのドレイン(不図示)が設けられている。
Further, in the
蓋部122は、側面121Bの上端を封止している。蓋部122は、貯容槽121に貯容される処理水20の水面20Aの上の気相空間127を封止する。処理水20の水面20Aの上の気相空間127は、第2気相空間の一例である。
The
蓋部122には、配管150を挿通させる開口部が形成されており、開口部は、配管150が通された状態で封止されている。蓋部122は、第2蓋部の一例である。
An opening for inserting the
ここで、貯容槽121は、例えば、平面視で一辺の長さが数十メートル程度あるような非常に大きな槽であってもよい。このような大きな貯容槽121は、例えば、鉄筋コンクリートで形成することができる。この場合には、底面121Aと側面121Bは、それぞれ、鉄筋コンクリートで形成される貯容槽121の底部の上面と側壁の内面になる。ここでは、一例として、貯容槽121が貯容槽111よりも大きいものとする。
Here, the
また、この場合に、蓋部122は、貯容槽121の上部を封止できるように、例えば、樹脂、金属、又は鉄筋コンクリート等で作製すればよい。
In this case, the
また、貯容槽121は、例えば、平面視で一辺の長さが数メートル程度の比較的コンパクトな槽であってもよい。このような大きな貯容槽121は、例えば、樹脂製のタンクとして実現することができる。この場合に、底面121Aと側面121Bは、それぞれ、樹脂製のタンクの底板の上面と側壁の内面になる。
The
また、この場合に、蓋部122は、貯容槽121の上部を封止できるように、例えば、タンクの上部に取り付けられる樹脂製の蓋であってもよいし、又は、貯容槽121と一体成型されるタンクの天板であってもよい。
In this case, the
なお、上述した貯容槽121のサイズや構成は、一例であり、貯容槽121は、様々な形態のものであってよく、サイズはさらに大きくても小さくてもよい。また、蓋部122は、貯容槽121の上部を封止できれば、様々な形態のものであってよい。
The size and configuration of the
流入口123と排出口124は、貯容槽121の側面121Bに設けられる。流入口123は、ポンプ140を介して原水槽110の排出口114に接続されており、原水槽110から原水10を貯容槽121に流入させるために設けられている。流入口123は、排出口124と同じ高さの位置に取り付けられている。流入口123は、第2流入口の一例である。図1では、流入口123の上端と処理水20の水面20Aの高さが等しいが、流入口123は、貯容槽121の内部の処理水20の水面20Aよりも高い位置にあってもよい。
The
排出口124は、貯容槽121の内部の処理水20を排水処理装置に排出するために設けられている。排出口124は、高さ方向において、貯容槽121の内部の処理水20の水面20Aよりも低い位置にある。
The
図1では、排出口124の上端が水面20Aと殆ど同じ高さにあるが、貯容槽121で生成されるガスが排出口124から抜けないようにするために、排出口124は、高さ方向において、設計上の水面20Aよりも低い位置に配設される。排出口124は、第2排出口の一例である。
In FIG. 1, the upper end of the
電極125A、125Bは、貯容槽121の内部に配設される。電極125Aと125Bの間には、直流電力を出力する電源126が接続されており、電極125Aは陽極になり、電極125Bは陰極になる。
The
陽極及び陰極として用いる電極125A及び125Bは、例えば、チタン(Ti)製の電極であればよく、陽極として用いる電極125Aの表面には、コーティング処理によってプラチナ(Pt)や二酸化イリジウム(IrO2)の被膜を形成してもよい。
The
電源126から出力される電流が電極125Aと電極125Bとの間の処理水20を介して流れることにより、処理水20の電気分解処理が行われる。電気分解処理では、電極125A(陽極)で水素(H2)が発生し、電極125B(陰極)で二酸化炭素(CO2)が発生する。電極125B(陰極)で発生する二酸化炭素は、処理水20に含まれる有機物に由来する物である。
The electric current output from the
また、処理水20の電気分解処理では、貯容槽121内の処理水20に次亜塩素酸系の酸化剤が生成されるため、余剰の酸化剤から塩素(Cl2)が発生する。
Further, in the electrolysis treatment of the treated
このため、気相空間127には、処理水20から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が貯留する。
Therefore, hydrogen, carbon dioxide, and chlorine generated from the treated
電源126は、電極125A、125Bに直流電力を出力する直流電源である。電源126の容量と、電極125A、125Bの数は、貯容槽121の容量、貯容槽121に貯容される処理水20の水量等に応じて適切な値に設定すればよい。
The
遮断弁130は、原水槽110の流入口113に設けられており、原水槽110よりも上流側の施設(1次側の施設)から貯容槽111に流入する原水10の水量を制御するために設けられている。遮断弁130が遮断されると、1次側の施設から貯容槽111に原水10は流入しない。遮断弁130が開放されると、1次側の施設から貯容槽111に原水10が流入する。
The
なお、1次側の施設は、例えば、工場、河川、湖沼等である。 The facilities on the primary side are, for example, factories, rivers, lakes and marshes.
ポンプ140は、原水槽110の排出口114と、電気分解処理槽120の流入口123との間の流路に設けられており、原水槽110から電気分解処理槽120に原水10を送出する。
The
ポンプ140は、例えば、電動式のポンプであればよく、ポンプ140の送出量を調整することにより、原水槽110から電気分解処理槽120に供給される原水10の量を調節することができる。ポンプ140は、第1ポンプの一例である。
The
ポンプ140で原水10を原水槽110から電気分解処理槽120に送出すると、送出された原水10の分だけ電気分解処理槽120から排出口124を経て処理水20が排出される。
When the
このため、ポンプ140で送出する原水10の量は、電気分解処理槽120で水質改善される処理水20の量との関係で適切な量に設定すればよい。また、ポンプ140の駆動を間欠式にして、電気分解処理槽120である程度の量の処理水20の水質が改善された時点で、ポンプ140を駆動するようにすればよい。
Therefore, the amount of the
配管150は、原水槽110の貯容槽111の内部に配置される端部151と、電気分解処理槽120の処理水20の水面20Aの上の気相空間127に配置される端部152とを有し、貯容槽111と気相空間を連通する配管である。配管150は、第1配管の一例である。
The
配管150は、水素、二酸化炭素、及び塩素と反応性を有しない材料であれば、どのような材料で形成されていてもよい。また、ここでは配管150として説明するが、貯容槽111と気相空間127の間に密閉性のある流路を形成できるものであれば、どのような形態の配管であってもよい。
The
配管150は、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を貯容槽111に送出する。ポンプ140によって原水10が原水槽110から電気分解処理槽120に送出されると、原水槽110内の原水10に負圧が生じる。この負圧を利用して、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管150を介して貯容槽111に送出される。
The
これにより、原水10が撹拌される。図1には、原水10の液中に送出される水素等のガスを泡として示す。また、原水10の液中に送出される水素、二酸化炭素、及び塩素のうち、二酸化炭素と塩素は、原水10に溶解するため、気相空間115には、主に水素が貯留する。水処理装置100では、原水10の液中に送出される水素、二酸化炭素、及び塩素の水溶解度の違いを利用して、水素を抽出する。
Thereby, the
なお、処理水20から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が気相空間127に貯留することにより、気相空間127中の圧力が上昇する場合もある。このような気相空間127中の圧力の上昇を利用して、配管150を介して水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽110から電気分解処理槽120に送出してもよい。このような圧力上昇による水素等のガスの送出は、上述した負圧を利用した送出に加えて行うことができる。
The hydrogen, carbon dioxide, and chlorine generated from the treated
配管160は、気相空間115に配置される端部161と、配管160の途中に設けられるバルブ162とを有し、気相空間115に貯留する水素ガスを取り出すために設けられている。配管160を介して取り出される水素ガスは、例えば、燃料電池で発電する際の原料(資源)として利用することができる。配管160は、第2配管の一例である。
The pipe 160 has an end 161 arranged in the
配管160は、水素と反応性を有しない材料であれば、どのような材料で形成されていてもよい。また、ここでは配管160として説明するが、気相空間115に貯留する水素ガスを取り出すための流路を形成できるものであれば、どのような形態の配管であってもよい。
The pipe 160 may be made of any material as long as it has no reactivity with hydrogen. Further, although the pipe 160 is described here, any form of pipe may be used as long as it can form a flow path for taking out hydrogen gas stored in the
以上のような水処理装置100において、原水槽110に原水10を貯容し、遮断弁130を開放するとともにバルブ162を開放した状態で、流入口113から原水を原水槽110内に一定量送る。この段階で遮断弁130とバルブ162を開放するのは、気相空間115を大気圧にするためである。その後、遮断弁130とバルブ162を閉じ、ポンプ140を駆動して適切な量の原水10を原水槽110から電気分解処理槽120に供給する。
In the
次に、遮断弁130を閉じるとともにバルブ162を閉じた状態で、電源126から電極125A、125Bに電流を供給すると、電気分解処理槽120で処理水20の水質改善処理が行われて、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生する。気相空間127に発生した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管150を介して原水槽110の原水10の液内に送出され、二酸化炭素と塩素は原水10に溶解するので、水素が気相空間115に貯留する。この段階で遮断弁130を閉じるとともにバルブ162を閉じるのは、電気分解処理槽120の気相空間127に生じた水素、二酸化炭素、及び塩素を配管150を介して原水槽110の気相空間115に送り込むためである。
Next, when the
さらに、電源126から電極125A、125Bへの電流供給を停止し、遮断弁130を閉じるとともにバルブ162を開放すると、配管160を介して水素を取り出すことができ、燃料電池等に利用できる資源を得ることができる。
Further, when the current supply from the
そして、原水槽110の気相空間115が大気圧になったことを確認した後に、遮断弁130を開放するとともにバルブ162を開放した状態で、ポンプ140を駆動して適切な量の原水10を原水槽110から電気分解処理槽120に再び供給する。この後は、遮断弁130を閉じるとともにバルブ162を閉じた状態で、電源126から電極125A、125Bに電流を供給し、電気分解処理槽120で処理水20の水質改善処理を行うとともに、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生させる。このような処理を繰り返すことにより、水素を効率的に取り出すことができる。
Then, after confirming that the
なお、上述の一連の動作における遮断弁130とバルブ162の開閉動作は、一例であり、気相空間115又は127の内圧や、水素、二酸化炭素、及び塩素の発生量等に応じて、遮断弁130とバルブ162の開放量や開閉状態を適宜調整すればよい。
The opening/closing operation of the
次に、図2を用いて、原水槽110に原水10を供給する際の動作について説明する。
Next, the operation of supplying the
図2は、原水槽110に原水10を供給する際の動作を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation when the
原水槽110に原水10を供給する際には、遮断弁130を開放し、電源126から電極125A、125Bへの電流供給を停止し、さらにポンプ140を停止して、1次側の施設から原水10を原水槽110の貯容槽111に流し込めばよい。遮断弁130の開放量又は開放時間を調整することにより、貯容槽111に貯容する原水10の量を調整することができる。
When the
このように、原水槽110に原水10を供給している間は、電源126から電極125A、125Bへの電流供給が停止されるとともにポンプ140が停止されるので、原水10は原水槽110から電気分解処理槽120に供給されず、電気分解処理槽120で水素、二酸化炭素、及び塩素が発生することはない。
As described above, while the
原水槽110への原水10の供給が完了したら、遮断弁130を閉じ、ポンプ140を駆動し、さらに電源126から電極125A、125Bに電流を供給して、電気分解処理槽120で処理水20の水質改善処理を行うことができる。この結果、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生し、配管160を介して水素を取り出すことができる。
When the supply of the
以上のように、実施の形態1によれば、電気分解処理槽120の処理水20の水面20Aの上の気相空間127を封止してあるので、水質改善処理で発生する水素、二酸化炭素、及び塩素が気相空間127に貯留する。
As described above, according to the first embodiment, since the
気相空間127に貯留した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管150を介して原水槽110の原水10の液内に送出され、気相空間115に水素が貯留する。気相空間115内の水素は、配管160を介して取り出すことができる。
Hydrogen, carbon dioxide, and chlorine stored in the
従って、原水10を利用して、エネルギー資源として利用可能な水素を容易に回収することができる。水処理装置100は、水素、二酸化炭素、及び塩素の水溶解度の違いを利用して水素を抽出するため、分離器を用いることなく、容易に水素を回収することができる。
Therefore, the
従来の開放型の水処理装置では、水素は放散されていたが、上述のような水処理装置100を用いることにより、水素、二酸化炭素、及び塩素の分離に大がかりな装置を必要とすることなく、また、電気分解処理槽120から原水槽110に水素、二酸化炭素、及び塩素を送出するための動力源を必要とすることなく、容易に水素を取り出すことができる。
In the conventional open type water treatment device, hydrogen was diffused, but by using the
このように、実施の形態1によれば、容易に水素を回収できる水処理装置100を提供することができる。
Thus, according to the first embodiment, it is possible to provide the
また、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を配管150を介して原水10の液中に送出するので、攪拌機等の機構を用いることなく、貯容槽111内の原水10を撹拌することができる。
Further, since hydrogen, carbon dioxide, and chlorine stored in the
また、実施の形態1の水処理装置100は、電気分解処理槽120から原水槽110に水素、二酸化炭素、及び塩素を送出するための動力源が必要なく、撹拌機構を用いずに、貯容槽111内の原水10を撹拌できるので、小型化を図ることができる。
In addition, the
貯容槽111内の原水10の撹拌は、原水槽110の貯容槽111の内部に配置される配管150の端部151から送出される水素、二酸化炭素、及び塩素によって行われる。このため、端部151は、原水10の撹拌が効率的に行われる位置に配置されることが好ましい。端部151の位置は、設計上における貯容槽111内の原水10の水面10Aよりも低くすればよい。
The stirring of the
実施の形態1の水処理装置100は、開放型の水処理装置に、蓋部112、蓋部122、配管150、及び配管160を追加したような簡易な構成である。このように簡易な構成の水処理装置100で、エネルギー資源として利用可能な水素を回収することができる。
The
なお、以上では、気相空間127に処理水20から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が貯留する形態について説明したが、処理水20に含まれる有機物の濃度によっては、二酸化炭素の発生量が微量になることもある。
Although the form in which hydrogen, carbon dioxide, and chlorine generated from the treated
また、気相空間127内に空気が存在する場合には、気相空間127には、水素、二酸化炭素、及び塩素に加えて、酸素や窒素等が存在することになる。このため、配管150や配管160の材料は、酸素も考慮して決定すればよい。
Further, when air exists in the
また、気相空間127内に空気が存在する場合に、配管160で水素を取り出す場合には、水素を分離する分離膜を利用して、気相空間127内の気体から水素を取り出せばよい。また、気相空間127内を真空にして、空気が極めて薄い状態にしておいてもよい。
When hydrogen is taken out through the pipe 160 when air is present in the
<実施の形態2>
図3は、実施の形態2の水処理装置200を示す図である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing a
水処理装置200は、原水槽110、電気分解処理槽120、遮断弁130、ポンプ140、配管150、配管160、及びポンプ270を含む。実施の形態2の水処理装置200は、実施の形態1の水処理装置100に、ポンプ270を追加した構成を有する。
The
ポンプ270は、配管150に設けられており、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽110の原水10の液内に送出するために設けられている。ポンプ270は、例えば、電動式のポンプである。ポンプ270は、第2ポンプの一例である。
The
実施の形態1では、遮断弁130を開放するとともにバルブ162を開放した状態で、ポンプ140によって原水10が原水槽110から電気分解処理槽120に送出される際に原水槽110内の原水10に生じる負圧を利用して、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽110の原水10の液内に送出する形態について説明した。
In the first embodiment, when the
しかしながら、原水槽110内の原水10に生じる負圧が十分ではなく、気相空間127内の水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽110の原水10の液内に送出する力が足りないような場合には、ポンプ270を用いてもよい。
However, the negative pressure generated in the
実施の形態2によれば、気相空間127に貯留した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管150を介してポンプ270の送出力によって原水槽110の原水10の液内に送出され、気相空間115に水素が貯留する。気相空間115内の水素を配管160を介して取り出せば、エネルギー資源として利用可能な水素を得ることができる。
According to the second embodiment, the hydrogen, carbon dioxide, and chlorine stored in the
このように、実施の形態2によれば、容易に水素を回収できる水処理装置200を提供することができる。
Thus, according to the second embodiment, it is possible to provide the
また、気相空間127に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を配管150を介してポンプ270で原水10の液中に送出することにより、攪拌機等の機構を用いることなく、貯容槽111内の原水10を撹拌することができる。
Further, by sending hydrogen, carbon dioxide, and chlorine stored in the
<実施の形態3>
図4は、模擬試験装置300を示す図である。模擬試験装置300は、電気分解処理槽120と、配管300A、300Bと、トラップ装置310とを含む。電気分解処理槽120は、図1に示すものと同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing the
配管300A、300Bの一端301は、電気分解処理槽120の気相空間127に配設されている。配管300Aは、遮断弁301Aを介して取り出し口302Aまで伸延しており、配管300Bは、遮断弁301Bを介して、さらにトラップ装置310の溶液310A内を経て、気相空間311から取り出し口302Bまで伸延している。
One ends 301 of the
遮断弁301A又は301Bを選択的に開放/遮断することにより、気相空間127に存在するガスを溶液310Aを通さずに、あるいは、溶液310Aを通して、取り出し口302A又は302Bから取り出すことができる。
By selectively opening/closing the
電気分解処理槽120に貯める溶液320は、模擬排水であり、顆粒状のインスタントコーヒーを水で希釈し、色度が100度、COD(Cr)が約410mg/Lになるように調整し、電解質を与えるために食塩を0.3wt%添加したものである。溶液320は750mlである。電気分解処理は、3.5Aで11Vの電流を流して20分間行った。
The
トラップ装置310の溶液310Aは、顆粒状のインスタントコーヒーを水で希釈し、色度が100度、COD(Cr)が約410mg/Lになるように調整したものである。溶液310Aの溶液320との違いは、食塩添加の有無である。
The
まず、遮断弁301Aを開放し、遮断弁301Bを遮断して、気相空間127に存在するガスを溶液310Aを通さずに、取り出し口302Aから取り出したところ、塩素、水素、酸素、及び窒素を採取することができ、濃度は、それぞれ、約210ppm、約32%、約14%、約54%であった。
First, the shut-off
また、遮断弁301Aを遮断し、遮断弁301Bを開放して、電気分解処理を行ったところ、取り出し口302Aから塩素は採取できず、水素、酸素、及び窒素を採取することができ、濃度は、それぞれ、約2%、約19%、約78%であった。
Further, when the shut-off
以上より、塩素は溶液310Aに吸収され、水素は溶液310Aを通しても検出されることが分かった。
From the above, it was found that chlorine was absorbed by the
以上、本発明の例示的な実施の形態の水処理装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the water treatment device according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and without departing from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.
100 水処理装置
110 原水槽
111 貯容槽
112 蓋部
113 流入口
114 排出口
115 気相空間
120 電気分解処理槽
121 貯容槽
122 蓋部
123 流入口
124 排出口
125A、125B 電極
126 電源
127 気相空間
130 遮断弁
140 ポンプ
150 配管
160 配管
200 水処理装置
270 ポンプ
100
Claims (3)
前記原水槽から供給される前記原水を含む処理水を貯容する第2貯容槽と、前記第2貯容槽に配置される電気分解用の第1電極及び第2電極と、前記第2貯容槽の前記処理水の水面上の第2気相空間を封止する第2蓋部と、前記第1排出口に接続される第2流入口と、前記処理水を排出する第2排出口と有する、電気分解処理槽と、
前記第1流入口に設けられる遮断弁と、
前記第1排出口と前記第2流入口との間に設けられ、前記原水を前記原水槽から前記電気分解処理槽に送出する第1ポンプと、
前記第1貯容槽の内部に配置される第1端部と、前記第2気相空間に配置される第2端部とを有し、前記第1貯容槽と前記第2気相空間を連通する第1配管と、
前記第1気相空間に配置される端部を有し、前記第1気相空間の内部のガスを取り出す第2配管と
を含み、
前記遮断弁を遮断した状態で、前記第1電極と前記第2電極の間に電流を流して電気分解処理を行うことにより、前記第2貯容槽内の塩化物を含む前記処理水から水素と二酸化炭素を発生させるとともに次亜塩素酸系の酸化剤と塩素を生成し、生成した前記水素、前記二酸化炭素、及び前記塩素を前記第2気相空間から前記第1配管を介して前記第1貯容槽の前記原水内に送出し、前記第1気相空間から前記第2配管を通じて前記水素を取り出す、水処理装置。 A first storage tank for storing raw water, a first lid portion for sealing a first vapor phase space above the surface of the raw water, a first inlet for the raw water to flow into the first storage tank, and the raw water A first water outlet for discharging the water from the first storage tank,
A second storage tank for storing the treated water containing the raw water supplied from the raw water tank, a first electrode and a second electrode for electrolysis arranged in the second storage tank, and a second storage tank of the second storage tank. A second lid for sealing a second vapor space above the surface of the treated water, a second inlet connected to the first outlet, and a second outlet for discharging the treated water. An electrolysis treatment tank,
A shutoff valve provided at the first inlet;
A first pump provided between the first outlet and the second inlet for delivering the raw water from the raw water tank to the electrolysis treatment tank;
It has a 1st end part arrange|positioned inside the said 1st storage tank, and a 2nd end part arrange|positioned in the said 2nd vapor phase space, and connects the said 1st storage tank and the said 2nd vapor phase space. The first pipe to
The first has an end portion disposed in the gas phase space, viewed contains a second pipe for taking out the gas inside the first vapor space,
With the shutoff valve shut off, an electric current is passed between the first electrode and the second electrode to perform electrolysis treatment, whereby hydrogen is removed from the treated water containing chloride in the second storage tank. The carbon dioxide is generated and a hypochlorous acid-based oxidant and chlorine are generated, and the generated hydrogen, the carbon dioxide, and the chlorine are discharged from the second vapor space through the first pipe to the first pipe. A water treatment device which delivers the hydrogen into the raw water of a storage tank and takes out the hydrogen from the first gas phase space through the second pipe .
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