WO2003066529A1 - Dispositif de traitement de l'eau - Google Patents

Description

明細書

水処理装置

技術分野

本発明は、 生物的脱窒処理方法を用いずに電気化学反応によって脱窒素処理を 行なうための水処理装置に関する。

従来技術

工場廃水、 生活用排水、 地下水等に溶存する硝酸イオン、 亜硝酸イオン、 アン モニァ等の窒素成分は水質汚染の原因物質であることから、 当該窒素成分の除去 手段を開発することは極めて重要である。

前記窒素成分のうち硝酸ィオン、 亜硝酸ィオン等の酸化態窒素を除去する方法 として、 従来、 脱窒素菌を用いる生物的脱窒法が知られているが、 前記脱窒素菌 等の生体触媒は、 その活動の程度が温度によって左右されるため、 窒素成分の除 去能力が季節によって大きく変動するという問題がある。

一方、 特開平 1 1一 3 4 7 5 5 8号公報には、 脱窒素菌等の生体触媒を用いず に、 電気化学反応によつて前記窒素成分を除去する方法が開示されている。

電気化学反応による窒素成分の除去処理においては、 カソードで下記反応式（ 1) に示す硝酸イオンの還元反応が、 アノードで下記反応式（2)および（3)に示す 反応が生じる。 下記反応式（4) は力ソードで発生したアンモニアとアノードで 発生した次亜塩素酸との反応によつて窒素ガスが発生、 揮発するのを示す式であ る。

NO_s~ + 6H₂0 + 8e" ~ ^ NH₃ + 90H" (1)

2d· ~~ - Cl₂ + 2e" (2) Cl₂ + H₂0 ~ ^ HCIO + HCI (3)

2NH₃ + 3HCIO ~ ^ N₂† + 3HCI + 3H₂0 (4) かかる電気化学反応を利用して被処理水の脱窒素処理を行なう装置は、 生物的 脱窒法のように季節によつて窒素成分の除去能力が変動するという問題がなく、 しかも生体触媒のメンテナンスに手間をかける必要がなレ、。 しかしながら、 上記電気化学反応による脱窒素処理では、 電解槽への通電量ゃ 被処理水中での電解質の溶存量を厳密に制御、 調整する必要がある。 また、 これ らの十分な制御、 調整が図られない場合には、 硝酸イオンの還元反応が進行しな くなつたり、 過大な電流を流して電極対に損傷を生じさせたり、 硝酸イオンより も毒性の高いアンモニアが高濃度で含まれる処理水を生じさせてしまったりする 問題を招く。 発明の開示

そこで、 本発明の目的は、 電気化学反応によって被処理水中の （亜） 硝酸ィォ ンを還元し、 さらに生成したアンモニアを窒素ガスに代えて被処理水から除去す る一連の水処理工程を、 自動制御によってかつ効率よく行なうことのできる装置 構成を提供することである。

(第 1の水処理装置）

上記課題を解決するための本発明に係る第 1の水処理装置は、

電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

当該カソードぉょぴァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサと、

当該水素ガスセンサの測定値および前記電解槽の制御電流値に基づいて （亜） 硝酸ィオンの還元反応の完了を検知する還元反応完了検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 1の水処理装置には水素ガスセンサが設けられている。 このため、 電気 化学反応によって被処理水中の （亜） 硝酸イオンをアンモニアに還元し、 さらに 当該アンモニアを窒素ガスに分解除去する一連の水処理工程を行なっているとき に、 電解槽内にて発生する水素ガスの濃度を測定して、 その濃度の経時変化を捉 えることができる。 また、 当該一連の水処理工程において、 （i) 制御電流値に 対して水素ガス濃度が少ないとき （電解槽内の水素ガス濃度が、 前記力ソードお よびアノードに流れる制御電流の値から想定される濃度よりも下回るとき） には 、 被処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンの量が多いと判断することができる。 一 方、 （i i)制御電流値に対して水素ガス濃度が多いとき （電解槽内の水素ガス濃 度が、 前記制御電流値から想定される濃度を超えるとき） には、 被処理水に含ま れる （亜） 硝酸イオンの含有量が少ないと判断することができる。

従って、 本発明の第 1の水処理装置によれば、 力ソードおよびアノードに流れ る制御電流値、 水素ガスセンサにより測定された電解槽内の水素ガス濃度、 制御 電流値と水素ガス濃度との相関データ、 および前記還元反応完了検知手段によつ て、 上記の（i) または（i i)のいずれに該当するかを判断することができる。 さ らに、 上記（i ) に該当すると判断した場合には （亜） 硝酸イオンの還元反応が 完了したものとして、 当該反応を終了することができ、 これにより、 不要な電気 化学反応の実行とそれに伴うコストの浪費を防止することができる。 一方、 上記 (i i)に該当すると判断した場合には、 前記還元反応が未だ完了していないもの として、 当該反応を継続/開始することができる。

それゆえ、 本発明の第 1の水処理装置は、 （亜） 硝酸イオンの還元反応の完了 を自動的に検知し、 前記一連の水処理工程を自動制御によつてかつ効率よく行な うための装置構成として好適である。

前述のように、 第 1の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 において、 自動的に （亜） 硝酸イオンの還元反応の完了を検知することができる すなわち、 当該還元反応の完了の検知方法は、 上記第 1の水処理装置における 電解槽に被処理水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら電解槽内の水素ガス 濃度を測定し、 当該水素ガス濃度の測定値と前記電解槽の制御電流値とに基づい て （亜） 硝酸イオンの還元反応の完了を検知することを特徴とする。

上記の検知方法においては、 電解槽内にて発生する水素ガスの濃度の経時変化 を捉えるべく、 前記一連の水処理工程において、 電解槽内の水素ガス濃度を水素 ガスセンサによって測定する手順が組み入れられている。 水素ガス濃度の測定値 と制御電流値とに基づく前記還元反応の完了の検知には、 上記第 1の水処理装置 と同様に、 制御電流値、 電解槽内の水素ガス濃度、 制御電流値と水素ガス濃度と の相関データ、 および前記還元反応完了検知手段によって行なえばよい。 かかる 検知方法は、 脱窒素処理を伴う水処理装置の自動制御において、 （亜） 硝酸ィォ ンの還元反応の完了を自動的に判断する方法として好適である。

(第 2の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 2の水処理装置は、

電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

前記力ソードおよびァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサと、

当該水素ガスセンサの測定^ (直に基づいて力ソードの還元反応能力の低下を検知 する還元反応能力検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 2の水処理装置には水素ガスセンサが設けられている。 このため、 本発 明に係る第 1の水処理装置と同様に、 前記一連の水処理工程を行なっているとき に電解槽内にて発生する水素ガスの濃度を測定して、 その濃度の経時変化を捉え ることができる。 さらに、 上記第 2の水処理装置によれば、 水素ガスセンサの測 定 ：およびその経時変化に基づいて、 力ソードによる （亜） 硝酸イオンの還元反 応能力の低下を検知することができる。 例えば、 (I) 水素ガスセンサによって 測定された電解槽内の水素ガス濃度が所定の値を示したときの前記電解槽に流れ る制御電流値をもとにして被処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンの濃度を推定し 、 （II)制御電流値と、 推定 （亜） 硝酸イオン濃度と、 力ソードによる （亜） 硝 酸イオンの還元反応能力のデータとをもとに、 被処理水に含まれる （亜） 硝酸ィ オンを還元するのに要する通電時間を推定し、 さらに（II I) こうして推定され た還元反応の所要通電時間と、 実際に還元反応を完了するのに要した通電時間と の相違に基づいて、 カソードの還元反応能力が低下しているか否かを検知するこ とができる。

上記第 2の水処理装置は、 上記（I) 〜（ΠΙ) の手順を行なう上で、

前記水素ガスセンサの測定値および前記電解槽の制御電流値に基づレ、て被処理 水の （亜） 硝酸イオン濃度を推定する （亜） 硝酸イオン濃度推定手段と、

当該 （亜） 硝酸イオン濃度推定手段により推定された （亜） 硝酸イオン濃度、 前記制御電流値および力ソードの還元反応能力値に基づいて被処理水に含まれる 5

(亜） 硝酸イオンを還元するのに要する通電時間を推定する所要通電時間推定手 段と、

をさらに備え、 かつ、

前記還元反応能力検知手段が、 前記所要通電時間推定手段により推定された推 定所要通電時間と実際の所要通電時間との相違に基づいて力ソードの還元反応能 力の低下を検知するものであるのが好ましい。

上述のとおり、 第 2の水処理装置によれば、 '水素ガスセンサと還元反応能力検 知手段とを使用して、 電気化学反応によって被処理水に含まれる （亜） 硝酸ィォ ンを還元するのに必要と推定される時間と、 実際に還元処理に要した時間との差 を求めることによって、 力ソードの還元処理能力の低下を自動的にかつ早期に検 知することができる。 また、 力ソードの交換の必要性を自動的に判断することが できる。

それゆえ、 本発明の第 2の水処理装置およびその好適態様は、 前記一連の水処 理工程を自動制御によってかつ効率よく行なうことのできる装置構成として好適 である。

前述のように、 第 2の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 において、 自動的に力ソードの還元反応能力の低下を検知することができる。 すなわち、 当該—反応能力低下の検知方法は、 上記第 2の水処理装置における電 解槽に被処理水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら電解槽内の水素ガス濃 度を測定し、 当該測定値に基づいて力ソードの還元反応能力の低下を検知するこ とを特徴とする。

上記の検知方法においては、 電解槽内にて発生する水素ガスの濃度の経時変化 を捉えるべく、 前記一連の水処理工程において、 電解槽内の水素ガス濃度を水素 ガスセンサによって測定する手順が組み入れられている。 被処理水の （亜） 硝酸 イオン濃度の推定には、 上記第 2の水処理装置と同様に、 制御電流値、 電解槽内 の水素ガス濃度、 制御電流値と水素ガス濃度との相関データ、 および （亜） 硝酸 ィォン濃度推定手段とによって行なえばよレ、。

上記検知方法は、 前記（I) ~ (ΙΠ) の手順を行なう上で、 前記水素ガスセン サの測定値と前記電解槽の制御電流値とに基づいて被処理水の （亜） 硝酸イオン P T脑麵 45

6 濃度を推定し、 さらに前記制御電流値と、 当該推定硝酸イオン濃度と、 力ソード の還元反応能力値とに基づいて被処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンを還元する のに要する通電時間を推定した後、 当該推定所要通電時間と実際の所要通電時間 との相違に基づいてカソードの還元反応能力の低下を検知するものであるのが好 ましい。

これらの検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 力ソードの還元反応能 力の低下を自動的に検知する方法として好適である。

(第 3の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 3の水処理装置は、

電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するアノードと、

力ソードと、

当該ァノ一ドおよび力ソードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素- 当該残留塩素センサの測定値に基づいて脱窒素反応の完了を検知する脱窒素反 応完了検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 3の水処理装置には残留塩素センサが設けられている。 このため、 前記 一連の水処理工程を行なっているときに被処理水に含まれる残留塩素の濃度を測 定して、 その濃度の経時変化を捉えることができる。

前記一連の水処理工程において、 被処理水には、 アンモニアと反応してこれを 窒素ガスに分解するための残留塩素が必要となる。 そこで、 従来、 例えば被処理 水に塩化物イオンを導入して、 アノード反応によって次亜塩素酸 （イオン） を生 成させたり、 被処理水中に直接次亜塩素酸 （イオン） を導入したりする処置が採 られている。 ここで、 被処理水中に導入 Z生成された次亜塩素酸 （イオン） は、 脱窒素処理の進行とともに消費されるものであることから、 その量は通常、 経時 的に減少する。 従って、 （a) 残留塩素センサによって測定された次亜塩素酸 （ イオン） 等の残留塩素濃度に変化がみられず、 あるいは増加の傾向を示して所定 の値を超える濃度が測定されるときには、 被処理水中に脱窒素処理を必要とする 量の （電気化学反応による脱窒素処理が可能な量の） アンモニアが含まれていな いと判断することができる。 逆に、 （b) 残留塩素濃度が漸次減少し、 所定の値 を下回る濃度が測定されるときには、 被処理水中に脱窒素処理を必要とする量の アンモニアが残存していると判断することができる。

従って、 本発明の第 3の水処理装置によれば、 残留塩素センサにより測定され た被処理水の残留塩素濃度に基づいて、 脱窒素処理すべきアンモニアの存否 （す なわち、 上記の（a) または（b) のいずれに該当するか） を判断することができ る。 さらに上記（a) に該当すると判断した場合には脱窒素反応 （アンモニアの 分解 ·除去処理） が完了したものと判断して、 当該反応を終了させることができ る。 すなわち、 脱窒素反応の完了を検知することができる。 一方、 上記（b) に 該当すると判断した場合には、 脱窒素反応が未だ完了していないものと判断して

、 当該反応を継続 Z実行することができる。

それゆえ、 本発明の第 3の水処理装置は、 脱窒素反応の完了を自動的に判断し て、 前記一連の水処理工程を自動制御によつてかつ効率よく行なうことのできる 装置構成として好適である。

上記第 3の水処理装置は、 前記電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセ ンサをさらに備え、 かつ、 前記脱窒素反応完了検知手段が、 前記残留塩素センサ の測定値と前記水素ガスセンサの測定値とに基づいて脱窒素反応の完了を検知す るものであるのが好ましい。

電気化学反応による （亜） 硝酸イオンの還元反応おょぴ脱窒素反応によれば、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度がある程度以上である場合に、 力ソードにおい ては、 主として （亜） 硝酸イオンの還元反応 （アンモニアの生成反応） が生じる 。 一方、 （亜） 硝酸イオン濃度が低下し、 さらにその還元物であるアンモニアの 分角 反応も進行して、 その濃度が低下すると、 力ソードでは、 水の電気分解に伴 う水素の発生が主となる。

従って、 上記第 3の水処理装置における好適態様によれば、 電解槽内での残留 塩素濃度の変化と、 水素ガス濃度の変化を測定することによって、 脱窒素反応が 完了したことをより一層正確に検知することができる。

前述のように、 第 3の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 PC漏纖 045

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において、 自動的に脱窒素反応の完了を検知することができる。

すなわち、 当該反応完了の検知方法は、 上記第 3の水処理装置における電解槽 に被処理水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の残留塩素濃度を 測定し、 当該残留塩素濃度の測定値に基づいて脱窒素反応の完了を検知すること を特徴とする。

上記の検知方法においては、 処理水の残留塩素濃度の経時変化を捉えるべく 、 前記一連の水処理工程において、 被処理水の残留塩素濃度を残留塩素センサに よって測定する手順が組み入れられている。 脱窒素反応の完了の検知には、 上記 第 3の水処理装置と同様に、 残留塩素センサによる測定値の経時変化を利用すれ ばよい。

上記検知方法は、 上記水処理装置の好適態様における電解槽に被処理水を導入 した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の残留塩素濃度と電解槽内の水素ガ ス濃度とを測定し、 当該残留塩素濃度および水素ガス濃度の測定値に基づいて脱 窒素反応の完了を検知するものであるのがより好ましい。

これらの検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 脱窒素反応の完了を自 動的に判断する方法として好適である。

(第 4の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 4の水処理装置は、

電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するァノードと、 力ソードと、

当該ァノ一ドぉよびカソードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素センサと 当該残留塩素センサの測定値に基づいてァノードの残留塩素生成能力の低下を 検知する残留塩素生成能力検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 4の水処理装置には残留塩素センサと残留塩素生成能力検知手段とが設 けられている。 このため、 前記一連の水処理工程を行なっているときに被処理水 に含まれる残留塩素の濃度を測定して、 その濃度の経時変化を捉えることができ T 鳩 45

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、 さらに、 当該濃度の測定値およびその経時変化に基づいて、 アノードの残留塩 素生成能力の低下を自動的に検知することができる。

例えば、 まず、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度と、 残留塩素センサによって 測定された残留塩素濃度とに基づいて、 被処理水中の （亜） 硝酸イオンをアンモ ニァに還元するのに要する残留塩素の量を推定する。 次いで、 当該所要残留塩素 量に応じた次亜塩素酸 （イオン） を生成させ得る塩化物イオンの量を推定し、 ァ ノードの塩化物イオン生成能等のデータを考慮して、 次亜塩素酸 （イオン） の生 成に見合った量の塩化物イオン源 （例えば、 食塩水等） を電解槽に導入する。 こ こで、 （亜） 硝酸イオンの還元に必要と推測された塩化物イオンの量に比べて、 還元反応を達成するために実際に導入された塩化物ィオンの量が多い場合には、 アノードにおける次亜塩素酸 （イオン） 等の残留塩素を生成する能力が低下して いると判断することができる。

上記第 4の水処理装置は、 アノードによる残留塩素生成能力の低下の判断をよ り一層容易にかつ正確に行なう上で、

前記残留塩素センサの測定値および前記被処理水の （亜） 硝酸イオン量に基づ いて、 当該 （亜） 硝酸イオンの還元生成物であるアンモニアを窒素ガスに分解す るのに要する残留塩素量を推定する所要残留塩素量推定手段をさらに備え、 かつ 前記残留塩素生成能力検知手段が、 前記所要残留塩素量推定手段により推定さ れた推定所要残留塩素量と実際の所要残留塩素量との相違に基づいてアノードの 残留塩素生成能力の低下を検知するものであるのが好ましい。

なお、 上記本発明の第 4の水処理装置における好適態様において、 被処理水の (亜） 硝酸イオン量は、 例えば （亜） 硝酸イオンメータ等によって実測した値で あってもよく、 電解槽への制御電流値と電解槽内の水素ガスの量とから推測した 値であってもよい。

上記第 4の水処理装置およびその好適態様は、 前記一連の水処理工程を自動制 御によってかつ効率よく行なうことのできる装置構成として好適である。

前述のように、 第 4の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 において、 自動的にァノ一ドの残留塩素生成能力の低下を検知することができる 03 01045

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すなわち、 かかる検知方法は、 上記第 4の水処理装置における電解槽に被処理 水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の残留塩素濃度を測定し、 当該残留塩素濃度の測定値に基づいてアノードの残留塩素生成能力の低下を検知 することを特徴とする。

上記の検知方法においては、 被処理水の残留塩素濃度の経時変化を捉えるべく 、 前記一連の水処理工程において、 被処理水の残留塩素濃度を残留塩素センサに よって測定する手順が組み入れられている。 ァノードの残留塩素生成能力の低下 は、 上記第 4の水処理装置と同様に、 例えば還元反応に要する残留塩素量を推定 して、 被処理水の残留塩素量の実測値をもとに、 還元反応の実行に要した残留塩 素量を求め、 これを推定値と比較することによって検知すればよい。

上記の検知方法は、 前記判断をより一層容易にかつ確実に行なう上で、 前記残 留塩素濃度の測定値と前記被処理水の （亜） 硝酸イオン量とに基づいて、 当該 （ 亜） 硝酸ィオンの還元生成物であるァンモニァを窒素ガスに分解するのに要する 残留塩素量を推定した後、 当該推定所要残留塩素量と実際の所要残留塩素量との 相違に基づいてアノードの残留塩素生成能力の低下を検知するものであるのが好 ましい。

これらの検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 アノードの次亜塩素酸 生成能力の低下を自動的に判断する方法として好適である。

(第 5の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 5の水処理装置は、

電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

前記力ソードおよびァノードを収容する電 槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の硝酸イオン濃度を測定する （亜） 硝酸ィォ ンメータと、

当該 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて （亜） 硝酸イオンの還元反応 の終了を検知する還元反応終了検知手段と、

を備えることを特徴とする。 T JP03/01045

1 1

上記第 5の水処理装置には硝酸ィオンメータおよび/または亜硝酸ィオンノー タが設けられている。 このため、 前記一連の水処理工程を行なっているときに被 処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンの濃度を測定して、 その濃度の経時変化を捉 えることができる。 また、 前記一連の水処理工程において、 （亜） 硝酸イオンメ ータによって測定された被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度が、 アンモニアへの還 元処理と脱窒素処理とを必要としない程度に低い場合には、 不要な電気分解を行 なうことなく、 自動的に水処理を終了することができる。 すなわち、 （亜） 硝酸 イオンメータの測定値に基づいて、 （亜） 硝酸イオンの還元反応の終了を検知す ることができる。 一方、 （亜） 硝酸イオン濃度が還元処理を必要とする程度に高 い場合には、 電気分解の継続/実行を自動的に判断することができる。

それゆえ、 本発明の第 5の水処理装置は、 前記一連の水処理工程を自動制御に よってかつ効率よく行なうことのできる装置構成として好適である。

前述のように、 第 5の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 において （亜） 硝酸イオンの還元反応の終了を検知することができる。

すなわち、 かかる検知方法は、 上記第 5の水処理装置における電解槽に被処理 水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を 測定し、 当該 （亜） 硝酸イオン濃度の測定値に基づいて （亜） 硝酸イオンの還元 反応の終了を検知することを特徴とする。

上記の検知方法においては、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度の経時変化を捉 えるべく、 前記一連の水処理工程において、 被処理水の残留塩素濃度を （亜） 硝 酸イオンメータによって測定する手順が組み入れられている。 かかる検知方法は 、 水処理装置の自動制御において、 水処理の完了を自動的に判断する方法として 好適である。

(第 6の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 6の水処理装置は、

電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

当該力ソードおよびァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を測定する （亜） 硝 1045

12 酸イオンメータと、

当該 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて力ソードのアンモニア生成能 力の低下を検知するァンモニァ生成能力検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 6の水処理装置には硝酸イオンメータおよび/または亜硝酸イオンメー タと、 アンモニア生成能力検知手段とが設けられている。 このため、 前記一連の 水処理工程を行なっているときに被処理水に含まれる （亜） 硝酸ィオンの濃度を 測定して、 その濃度の経時変化を捉えることができ、 さらに、 当該濃度の測定値 およびその経時変化に基づいて、 カソードのアンモニア生成能力の低下を自動的 に検知することができる。

例えば、 まず、 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて、 被処理水中の （ 亜） 硝酸イオンを還元して得られるアンモニアの量と、 当該アンモニアを窒素ガ スに分解するのに要する有効塩素 〔例えば、 次亜塩素酸 （イオン） 等〕 の量を推 定し、 電解槽内に導入する。 ここで、 次亜塩素酸 （イオン） 等の有効塩素 導入 しても （亜） 硝酸イオン濃度が減少しないとき、 あるいは減少の速度が予想され るよりも遅い場合には、 カソードにおけるアンモニアの生成能力が低下している と判断することができる。

上記第 6の水処理装置は、 カソードによるアンモニア生成能力の低下の判断を より一層容易にかつ確実に行なう上で、

前記 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて、 （亜） 硝酸イオンの還元に より得られるアンモユアを窒素ガスに分解するのに要する有効塩素量を推定する 所要有効塩素量推定手段をさらに備え、 かつ、

前記アンモニア生成能力検知手段が、 前記所要有効塩素量推定手段により推定 された推定所要有効塩素量と実際の所要有効塩素量との相違に基づいて、 カソー ドのアンモニア生成能力の低下を検知するものであるのが好ましい。

上記のとおり、 本発明の第 6の水処理装置およびその好適態様は、 前記一連の 水処理工程を自動制御によつてかつ効率よく行なうことのできる装置構成として 好適である。

前述のように、 第 6の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程 において、 自動的に力ソードのアンモニア生成能力の低下を検知することができ る。

すなわち、 力かる検知方法は、 上記第 6の水処理装置における電解槽に被処理 水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を 測定し、 当該 （亜） 硝酸イオン濃度の測定値に基づいて力ソードのアンモニア生 成能力の低下を検知することを特徴とする。

上記の検知方法においては、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度の経時変化を捉 えるべく、 前記一連の水処理工程において、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を (亜） 硝酸イオンメータによって測定する手順が組み入れられている。 力ソード のアンモニア生成能力の低下は、 上記第 6の水処理装置と同様に、 例えば被処理 水の （亜） 硝酸イオン濃度の実測値に基づいて、 被処理水中の （亜） 硝酸イオン を還元して得られるアンモニアの量と、 当該アンモニアを分解するのに要する有 効塩素 （残留塩素） 量とを求め、 次いで、 この推定所要有効塩素量と実際の所要 有効塩素量と比較することによつて検知すればよ!/、。

上記検知方法は、 前記判断をより一層容易にかつ正確に行なう上で、 上記水処 理装置の好適態様における電解槽に被処理水を導入した後、 前記硝酸イオン濃度 の測定値に基づいて、 （亜） 硝酸イオンの還元により得られるアンモニアを窒素 ガスに分解するのに要する有効塩素量を推定した後、 当該推定所要有効塩素量と 実際の所要有効塩素量との相違に基づいてカソードのアンモニア生成能力の低下 を検知するものであるのが好ましい。

これらの検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 力ソードのアンモニア 生成能力の低下を自動的に判断する方法として好適である。

前記第 2の水処理装置は水素ガスセンサの測定値に基づいて力ソードの還元反 応能力の低下を検知するものであって、 その好適態様においては、 水素ガス濃度 と制御電流値とに基づいて被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を推定し、 さらに還 元反応に必要な通電時間を推定し、 実際の通電時間との相違に基づいて力ソード の還元反応能力の低下を検知している。 上記第 6の水処理装置は （亜） 硝酸ィォ ンメータの測定値に基づいて力ソードの還元反応能力の低下を検知するものであ つて、 その好適態様においては、 （亜） 硝酸イオン濃度の実測値に基づいて還元 03 01045

14 反応に必要な有効塩素量を推定し、 実際に要した有効塩素量との相違に基づいて 力ソードの還元反応能力の低下を検知している。

—方、 力ソードの還元反応能力の低下は、 前記 （亜） 硝酸イオン濃度の実測値 と、 制御電流値と、 還元処理に要する通電時間の推定/実測値と、 に基づいて検 知することもできる。

力かる場合に好適な水処理装置は、

電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

前記カソードぉよびァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を測定する （亜） 硝 酸イオンメータと、

当該 （亜） 硝酸イオンメータの測定値、 前記制御電流値および力ソードの還元 反応能力値に基づいて被処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンを還元するのに要す る通電時間を推定する所要通電時間推定手段と、

当該所要通電時間推定手段により推定された推定所要通電時間と実際の所要通 電時間との相違に基づいて力ソードの還元反応能力の低下を検知する還元反応能 カ検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記の水処理装置によれば、 （亜） 硝酸イオン濃度の実測値と制御電流値とに 基づいて、 還元反応に必要な通電時間を推定することができる。 すなわち、 水素 ガスセンサを用いなくても、 前記第 2の水処理装置の好適態様における（I) お よび (II)のステップを実行することができる。

上記の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程において、 自動 的に力ソードの還元反応能力の低下を検知することができる。 すなわち、 当該反 応能力低下の検知方法は、 上記の水処理装置における電解槽に被処理水を導入し た後、 当該電解槽に通電しながら被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を測定し、 当 該 （亜） 硝酸イオン濃度の測定値と、 前記電解槽の制御電流値と、 力ソードの還 元反応能力値とに基づいて、 被処理水に含まれる （亜） 硝酸イオンを還元するの に要する通電時間を推定した後、 当該推定所要通電時間と実際の所要通電時間と の相違に基づいてカソードの還元反応能力の低下を検知することを特徴とする。 かかる検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 力ソードの還元反応能力の 低下を自動的に検知する方法として好適である。

(第 7の水処理装置） '

前記課題を解決するための本発明に係る第 7の水処理装置は、 '

電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するァノードと、 力ソードと、

当該ァノードぉよびカソードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニアメー タと、

当該アンモニアメータの測定値に基づいてアンモニアの分解反応の終了を検知 する分解反応終了検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 7の水処理装置にはアンモニアメータが設けられている。 このため、 前 記一連の水処理工程を行なつているときに被処理水に含まれるアンモニアの濃度 を測定して、 その濃度の経時変化を捉えることができる。

前記一連の水処理工程において、 アンモニアメータによって測定された被処理 水のアンモニア濃度が脱窒素処理を必要としない程度に低い場合には、 不要な電 気分解を行なうことなく、 自動的に水処理を終了することができる。 一方、 アン モ-ァ濃度が脱窒素処理を必要とする程度に高い場合には、 電気分解の継続 Z開 始を自動的に判断することができる。

それゆえ、 本発明の第 7の水処理装置は、 前記一連の水処理工程を自動制御に よってかつ効率よく行なうことのできる装置構成として好適である。

前述のように、 第 7の水処理装置を用いることによって、 前記一連の水処理工 程においてアンモニアの分解反応の終了を検知することができる。

すなわち、 かかる検知方法は、 上記第 7の水処理装置における電解槽に被処理 水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水のアンモニア濃度を測定し 、 当該アンモニア濃度の測定値に基づいてアンモニアの分解反応の終了を検知す ることを'待 ί敫とする。 上記の検知方法においては、 被処理水のアンモニア濃度の経時変化を捉えるベ く、 前記一連の水処理工程において、 被処理水のアンモニア濃度をアンモニアメ ータによって測定する手順が組み入れられている。 力かる検知方法は、 水処理装 置の自動制御において、 水処理の完了を自動的に判断する方法として好適である _D

(第 8の水処理装置）

前記課題を解決するための本発明に係る第 8の水処理装置は、

電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するァノードと、 力ソードと、

当該アノードおよび力ソ一ドを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニアメー タと、

当該アンモニアメータの測定値に基づいてアノードの有効塩素生成能力の低下 を検知する有効塩素生成能力検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記第 8の水処理装置にはアンモニアメータと有効塩素生成能力検知手段とが 設けられている。 このため、 前記一連の水処理工程を行なっているときに被処理 水に含まれるアンモニアの濃度を測定して、 その濃度の経時変化を捉えることが で、 さらに、 当該濃度の測定値およびその経時変化に基づいて、 アノードの有効 塩素生成能力の低下を自動的に検知することができる。

例えば、 まず、 アンモニアメータの測定値に基づいて、 被処理水中のアンモニ ァを窒素ガスへと分解し、 除去するのに要する有効塩素の量を推定する。 次いで 、 当該所要有効塩素量に見合った次亜塩素酸 （イオン） の量を推定し、 アノード によるアンモニアの生成反応能力 〔 （亜） 硝酸イオンの還元反応能力〕 のデータ をもとに、 前記推定次亜塩素酸 （イオン） 量に応じて必要となる塩化物イオンの 量を推定し、 電解槽内に導入する。 ここで、 塩化物イオンを導入しても、 次亜塩 素酸 （イオン） 等の有効塩素との反応 （脱窒素反応） に伴うアンモニア濃度の減 少がみられないとき、 あるいは減少の速度が予想されるよりも遅い場合には、 ァ ノードにおける有効塩素の生成能力が低下していると判断することができる。 上記第 8の水処理装置は、 アノードによる有効塩素生成能力の低下の判断をよ い一層容易にかつ確実に行なう上で、

前記アンモニアメータの測定値に基づいて、 当該アンモニアを窒素ガスに分解 するのに要する有効塩素量を推定する所要有効塩素量推定手段をさらに備え、 か つ、

前記有効塩素生成能力検知手段が、 前記所要有効塩素量推定手段により推定さ れた推定所要有効塩素量と実際の所要有効塩素量との相違に基づいて、 アノード の有効塩素生成能力の低下を検知するものであるのが好ましい。

上記第 8の水処理装置およびその好適態様は、 前記一連の水処理工程を自動制 御によってかつ効率よく行なうことのできる装置構成として好適である。

前述のように、 第 8の水処理装置を用いることによって、 前記一連の水処理工 程においてァノ一ドの有効塩素生成能力の低下を自動的に検知することができる すなわち、 当該生成能力低下の検知方法は、 上記第 8の水処理装置における電 解槽に被処理水を導入した後、 当該電解槽に通電しながら被処理水のアンモニア 濃度を測定し、 次いで当該アンモニア濃度の測定値に基づいてアノードの有効塩 素生成能力の低下を検知することを特徴とする。

上記の検知方法においては、 被処理水のアンモニァ濃度の経時変化を捉えるベ く、 前記一連の水処理工程において、 アンモニアメータによって被処理水のアン モニァ濃度を測定する手順が組み入れられている。

上記検知方法は、 アノードによる有効塩素生成能力の低下の判断をよい一層容 易にかつ正確に行なう上で、 前記アンモニア濃度の測定値に基づいて、 当該アン モ-ァを窒素ガスに分解するのに要する有効塩素量を推定し、 さらに当該推定所 要有効塩素量と実際の所要有効塩素量との相違に基づいて、 アノードの残留塩素 生成能力の低下を検知するものであるのが好ましい。

これらの検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 力ソードのアンモニア 生成能力の低下を自動的に判断する方法として好適である。

前記第 4の水処理装置は残留塩素センサの測定値に基づいてァノ一ドの残留塩 素生成能力の低下を検知するものであって、 その好適態様においては、 被処理水 の残留塩素濃度と （亜） 硝酸イオン量とに基づいてアンモニアの分解反応に要す る残留塩素量を推定し、 実際の所要残留塩素量との相違に基づいてアノードの残 留塩素生成能力の低下を検知している。 上記第 8の水処理装置は、 アンモニアメ ータの測定値に基づいてアノードの有効塩素生成能力の低下を検知するものであ つて、 その好適態様においては、 被処理水のアンモニア濃度の実測値に基づいて 分解反応に必要な有効塩素量を推定し、 実際の所要有効塩素量との相違に基づい てァノードの有効塩素生成能力の低下を検知している。

一方、 アノードの残留塩素 （有効塩素） 生成能力の低下は、 被処理水中の （亜 ) 硝酸イオン量の実測値と、 当該イオン量から推定される所要残留塩素 （有効塩 素） 量と、 実際の所要残留塩素 （有効塩素） 量と、 に基づいて検知することもで きる。

かかる場合に好適な水処理装置は、

電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するァノードと、 カソードと、

当該アノードおよびカソードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の （亜） 硝酸イオン量に基づいて、 当該 （亜 ) 硝酸イオンの還元生成物であるアンモニアを窒素ガスに分解するのに要する残 留塩素量を推定し、 さらに当該残留塩素を生成させるのに要する塩化物イオン量 を推定する所要塩化物イオン量推定手段と、.

当該推定手段による推定所要塩化物イオン量と実際に使用した塩化物イオン量 との相違に基づいてァノードの残留塩素生成能力の低下を検知する残留塩素生成 能力検知手段と、

を備えることを特徴とする。

上記の水処理装置によれば、 残留塩素センサやアンモニアメータによらずに、 アノードの残留塩素 （有効塩素） 生成能力の低下を検知することができる。 上記 水処理装置において、 被処理水の （亜） 硝酸イオン量は、 例えば （亜） 硝酸ィォ ンメータによる実測値であってもよく、 電解槽への制御電流値と、 当該電流値に 対する電解槽内での水素ガス濃度の実測 と、 に基づく推定値であってもよい。 上記の水処理装置を用いることにより、 前記一連の水処理工程において、 自動 的にアノードの残留塩素 （有効塩素） 生成能力の低下を検知することができる。 すなわち、 当該生成能力低下の検知方法は、 上記の水処理装置における電解槽に 被処理水を導入し、 次いで被処理水の （亜） 硝酸イオン量に基づいて、 当該 （亜 ) 硝酸ィオンの還元生成物であるアンモニアを窒素ガスに分解するのに要する残 留塩素量を推定し、 さらに当該残留塩素を生成させるのに要する塩化物イオン量 を推定した後、 当該推定所要塩化物イオン量と実際の所要塩化物イオン量との相 違に基づいてアノードの残留塩素生成能力の低下を検知することを特徴とする。 かかる検知方法は、 水処理装置の自動制御において、 アノードの残留塩素 （有効 塩素） 生成能力の低下を自動的に検知する方法として好適である。

本発明の水処理装置は、 電解槽の制限電流が直流電源によるものであり、 供給 電力の制御手段が電源への交流入力電流値および Zまたは直流出力電流値によつ て通電時の供給電力を制御するものであるのが好ましい。

この場合、 電源の能力が小さくて済み、 しかも電解槽などの構成材料として、 耐蝕性が高ければ耐熱性が低いものであっても使用できる。 特に、 安価で加工性 に優れた硬質塩化ビュル等を使用することができる。 それゆえ、 水処理装置のコ ストを削減することができる。

本発明の水処理装置において、 被処理水の水位制御手段はフロートなし水位セ ンサであるのが好ましい。 フロートなしのタイプの水位センサは、 フロート式の ものに比べて誤動作を生じにくく、 さらに電極式のセンサであれば汚れが付着し にくいことから、 より一層誤動作が生じにくくなり、 液面計の電気的制御が容易 になるという利点がある。 また、 多点制御が可能となる利点もある。

本発明の水処理装置は、 さらにオゾン発生装置を備えるのがより好ましい。 ォゾン発生装置から生じたオゾンが電解槽内の被処理水に導入されると、 下記 式（5) に示すように酸素原子を放出する反応を起こし、 こうして放出された酸 素原子は被処理水中のアンモニアと反応する。 その結果、 下記反応式（6) に示 すアンモニア酸化脱窒反応が生じて、 窒素ガスが生成する。 下記反応式（7) は 、 オゾンによるアンモニア酸化脱窒反応の反応式である。 0₃ ^ 0₂ + 0 (5)

2NH₃ (aq) + 3(0) ~~ ^ N₂个 + 3H₂0 (6)

2NH₃ (aq) + 30₂ ~ N₂个 + 3H₂0 + 30₂ (7) 従って、 本発明の水処理装置にオゾン発生装置を備えることによって、 脱窒素 反応を迅速に行なうことができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に係る水処理装置の一実施形態を示す模式図である。

図 2は、 本発明に係る水処理装置の他の実施形態を示す模式図である。

図 3は、 本発明に係る水処理装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。 図 4は、 本発明に係る水処理装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。 図 5は、 本発明の水処理装置を用いた水処理工程の一例を示す流れ図である。 図 6は、 図 5の続きを示す流れ図である。

図 7は、 本発明の水処理装置を用いた水処理工程の他の例を示す流れ図である 図 8は、 図 7の続きを示す流れ図である。

図 9は、 本発明の水^;理装置を用いた水処理工程のさらに他の例を示す流れ図 である。

図 1 0は、 図 9の続きを示す流れ図である。 発明の実施の形態

以下、 本発明に係る水処理装置について、 水処理装置を示す概略図と、 当該装 置を用いた水処理工程を示す流れ図と、 を参照しつつ詳細に説明する。

〔水処理装置の実施形態〕

図 1〜図 4は本発明に係る水処理装置の一実施形態である。

図 1および図 3に示す水処理装置は、 いわゆる無隔膜式の電解槽 1 0を備える ものであって、 電解槽 1 0内には、 力ソード 1 5、 アノード 1 6および水位セン サ 2 2が配置されている。

図 2および図 4に示す水処理装置は、 いわゆる隔膜分離式の電解槽 1 1を備え るものであって、 電解槽 1 1は、 （亜） 硝酸イオンを透過せず、 水素イオン （H ⁺ ) を透過する膜 1 4によって力ソード反応域 1 7とアノード反応域 1 8とに区 画されている。 力ソード反応域 1 7には力ソード 1 5力 アノード反応域 1 8に はアノード 1 6力 それぞれ配置される。

図 1〜図 4には、 力ソード （陰極） 1 5とアノード （陽極） 1 6とからなる一 対の電極対を示したが、 本発明の水処理装置における電解槽はこれに限定される ものではなく、 複数の電極対を備えるものであってもよい。

本発明において、 電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソード としては、 真鍮、 銅、 亜鉛等の 1 1族もしくは 1 2族元素を含む導電体、 または 1 1族もしくは 1 2族元素を導電体に被覆したものが挙げられる。 中でも真鍮は 、 硝酸イオンの還元特性が極めて優れていることから、 本発明に好適である。 一 方、 力ソードに （亜） 硝酸イオンの還元能力が要求されない場合において、 カソ ードの種類は特に限定されるものではなく、 上記例示の力ソードのほか、 従来公 知の種々の電解用電極を用いることができる。

本発明において、 電気化学反応によつて塩化物イオンから塩素を生成するァノ ードとしては特に限定されるものではないが、 例えば、 チタン基材の上に白金、 パラジウム等の 1 0族元素もしくはルテニウム、 ィリジゥム等をメツキもしくは 焼結させてなる金属電極、 または炭素電極やフェライ ト電極等が挙げられる。 一 方、 アノードに塩素の生成能力が要求されない場合において、 アノードの種類は 特に限定されるものではなく、 上記例示のアノードのほか、 従来公知の種々の電 解用電極を用いることができる。

図 2および図 4に示す水処理装置において、 電解槽 1 1をカソード反応域 1 7 とアノード反応域 1 8とに区画する隔膜 1 4には、 （亜） 硝酸イオンを透過せず 、 水素イオン （H⁺ ) を透過する膜が用いられる。 アンモニアおよび次亜塩素酸 (イオン） を透過せず、 電子を透過する膜としては、 例えば陽イオン交換膜、 メ ンブランフィルタ （例えば、 限外ろ過膜等） などが挙げられる。

力ソード 1 5およびアノード 1 6には直流電流を供給するための直流電源 2 5 が接続され、 さらに力ソード 1 5の配線側には電流センサ 2 6が挿入される。 直 流電流の電流値は、 電流センサ 2 6によって測定することができる。

図 1〜図 4に示す水処理装置において、 電解槽 1 0， 1 1には、 被処理水を導 入するための注入口 2 0が配置されている。 被処理水は、 電磁弁 2 1を開放する ことによって注入口 2 0から電解槽 1 0， 1 1内に導入される。 被処理水の注入 口 2 0は、 これに限定されるものではないが、 （亜） 硝酸イオンの還元反応およ びアンモニアの分解■除去反応の効率を高める上で、 カソード 1 5の近傍に設け るのがより好ましい。

図 1〜図 4に示す水処理装置においては、 被処理水を導入するための注入口 2 0とともに、 水道水等の希釈水を電解槽 1 0， 1 1に導入するための配管 3 2と 、 希釈水の注入を制御する電磁弁 3 1が設けられている。 図 2および図 4に示す 水処理装置のように、 電解槽 1 1が隔膜分離式である場合には、 希釈水用の配管 3 2 (注入口） は、 電解槽 1 1の力ソード反応域 1 7とアノード反応域 1 8との 双方に設けられる。

水位センサ 2 2は、 無隔膜式の電解槽 1 0の場合には力ソード 1 5の近傍に配 置されるのが好ましく、 隔膜分離式の電解槽 1 1の場合には力ソード反応域 1 7 とアノード反応域 1 8とのそれぞれに配置される。 水位センサ 2 2は、 フロート 液面計であってもよいが、 図 1〜図 4に示すフロートなし液面計であるのが好ま しい。 フロート液面計、 特に電極式のフロートなし水位センサは、 前述のように 汚れが付着しにくく、 フロート式のものに比べて誤動作を生じにくいという利点 があり、 多点制御が可能になるという利点もある。 しかも、 電極式である場合に は、 液面計の電気的制御がし易くなる。

図 1〜図 4に示す水処理装置において、 電解槽 1 0 , 1 1には水素ガスセンサ 3 0が設置され、 電解処理等によって発生した水素ガスの濃度が当該センサ 3 0 によって測定される。 図 2およぴ図 4に示す隔膜分離式の電解槽 1 1において、 水素ガスセンサ 3 0は、 電解槽 1 1のカソード反応域 1 7に設置される。

図 1および図 3に示す無隔膜式の電解槽 1 0を備える水処理装置の場合、 当該 電解槽 1 0内の被処理水に塩化物イオンおよび/または次亜塩素酸 （イオン） を 供給するためのイオン供給手段としては、 例えば食塩水タンク 5 0や次亜塩素酸 (もしくはその塩） のタンク等が挙げられる。 食塩水タンク 5 0から電解槽 1 0 内に供給される食塩水は、 前記反応式（4) に示す脱窒素反応を進行させるため の、 酸化力のある遊離残留塩素成分 （有効塩素） の原料となる。

図 1および図 3に示す場合において、 食塩水タンク 5 0から電解槽 1 0内への 食塩水の注入は、 注入ポンプ 5 2を駆勒することにより行なわれる。 符号 5 3は 、 逆流を防止するための逆止弁である。

一方、 図 2および図 4に示す隔膜分離式の電解槽 1 1を備える水処理装置の場 合、 当該電解f 1 1には、 次亜塩素酸 （イオン） 等の残留塩素成分を直接供給す ることのできるイオン供給手段が設置される。 かかるイオン供給手段には、 通常 、 次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1が用いられる。

図 2および図 4に示す隔膜分離式電解槽 1 1を用いる場合において、 次亜塩素 酸 （塩） タンク 5 1から供給される次亜塩素酸 （イオン） は、 力ソード反応域 1 7で、 直接に遊離残留塩素成分 （有効塩素） として作用する。 次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1等のイオン供給手段は、 電解槽 1 1のカソード反応域 1 7に接続され る。 当該タンク 5 1から電解槽 1 1内への次亜塩素酸 （イオン） の注入は、 注入 ポンプ 5 2を駆動することにより行なわれる。 符号 5 3は、 図 1および図 3と同 じく、 逆流を防止するための逆止弁である。

図 1〜図 4に示す水処理装置には、 食塩水タンク 5 0または次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1と併せて、 またはこれらに代えて、 オゾン発生装置を設置してもよい 。 オゾン発生装置にて発生したオゾンは、 配管を通じて電解槽 1 0内の被処理水 に、 または力ソード反応域 1 7内の被処理水に、 直接導入されるように設定され る。

図 1に示す水処理装置の電解槽 1 0には、 被処理水 （または処理済みの水） を 残留塩素センサ 4 2に通水しまたは排水口 5 6から排出するための配管 3 6が設 置される。

図 2に示す水処理装置の電解槽 1 1には、 その力ソード反応域 1 7とアノード 反応域 1 8との双方から、 当該両反応域 1 7 , 1 8內に貯留された被処理氷 （ま たは処理水） を残留塩素センサ 4 2に通水しまたは排水口 5 6から排出するため の配管 3 6 a , 3 8が設置される。 また、 配管 3 8には、 アノード反応域 1 8か らの排水を制御する電磁弁 3 9とが設置される。

図 3に示す水処理装置の電解槽 1 0には、 被処理水 （または処理済みの水） を 塩化物イオンメータ 4 4、 硝酸イオンメータ 4 5、 亜硝酸イオンメータ 4 6およ びアンモニアイオンメータ 4 7に通水し、 または排水口 5 6から排出するための 配管 3 6が設置される。

図 4に示す電解槽 1 1には、 そのカソード反応域 1 7とァノード反応域 1 8と の双方から、 当該両反応域 1 7 , 1 8内に貯留された被処理水 （または処理水） を前記の各メータ 4 4， 4 5， 4 6 , 4 7に通水し、 または排水口 5 6から排出 するための配管 3 6 a , 3 8が設置される。 また、 配管 3 8には、 アノード反応 域 1 8からの排水を制御する電磁弁 3 9とが設置される。

図 1〜図 4に示す水処理装置において、 配管 3 6， 3 6 a上には、 当該センサ

4 2および排水口 5 6へ被処理水 （処理水） を供給するための循環ポンプ 4 0と 、 残留塩素センサ 4 2への通水を制御する電磁弁 4 1と、 排水口 5 6への通水を 制御する電磁弁 5 5と、 が設置される。

配管 3 6 , 3 6 aを通じて残留塩素センサ 4 2へ供給された被処理水は、 さら に配管 3 7を通つて電解槽 1 0に循環される。 図 1および図 2に示す水処理装置 では、 食塩水タンク 5 0または次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1から伸びる食塩水ま たは次亜塩素酸 （イオン） の供給路が配管 3 7に接続されており、 これによつて 、 当該タンク 5 0 , 5 1から電解槽 1 0， 1 1への接続が実現される。

配管 3 6， 3 6 a上には、 前記各メータ 4 4， 4 5 , 4 6 , 4 7または排水口

5 6へ被処理水 （処理水） を供給するための循環ポンプ 4 0と、 前記各メータ 4 4 , 4 5， 4 6 , 4 7への通水を制御する電磁弁 4 1と、 排水口 5 6への通水を 制御する電磁弁 5 5と、 が設置される。 図 1〜図 4中、 符号 5 7は逆止弁を示し、 符号 5 8は調節弁を示す。

配管 3 6 , 3 6 aを通じて前記各メータ 4 4， 4 5 , 4 6 , 4 7へ供給された 被処理水は、 さらに配管 3 7を通って電解槽 1 0に循環される。 図 3および図 4 に示す水処理装置では、 食塩水タンク 5 0または次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1か ら伸びる食塩水または次亜塩素酸 （イオン） の供給路が配管 3 7に接続されてお り、 これによつて、 当該タンク 5 0 , 5 1から電解槽 1 2 , 1 3への接続が実現 さ る。

〔水処理工程の具体例〕

(1) 電解時の制御電流値が可変である場合

図 1に示す水処理装置を使用し、 電解時の制御電流値を可変とした場合におけ る水処理工程の一例を、 図 5および図 6に示す流れ図を参照しつつ説明する。 かかる場合の水処理工程では、 まず、 注入口 2 0の電磁弁 2 1を開放し、 電解 槽 1 0に繋がる他の流路の電磁弁 （残留塩素センサ 4 2に繋がる電磁弁 4 1、 排 水口 5 6に繋がる電磁弁 5 5等） を閉鎖した状態で、 被処理水を注入する （ステ ップ S 1) 。

電解槽 1 0内の被処理水の水位は水位センサ 2 2によつて検知して、 満水位値 に達したか否かを判断する （ステップ S 2) 。 被処理水が満水位置 2 3に達して いないときには、 ステップ S 1に戻って被処理水の注入を続行する。 —方、 満水 位置 2 3に達したときには、 注入口 2 0の電磁弁 2 1を閉じて被処理水の注入を 停止し （ステップ S 3) 、 電解槽 1 0の電極対 （力ソード 1 5およびアノード 1 6) に可変電流を流す。 これにより、 被処理水の電気分解が開始されて （ステツ プ S 4) 、 電解の初期運転に移行する。

電解初期運転時には、 次に続く電解定常運転時において電極対に流す制御電流 値 Iを決定するため、 直流電源 2 5の電圧を漸次上昇させる （ステップ S 5) 。 同時に、 水素ガスセンサ 3 0によって電解槽 1 0内の水素ガスの濃度 C_Hの測定 を開 台する （ステップ S 6) 。

ここで、 水素ガス濃度 C_Hが 0. 0 1 %未満であれば、 ステップ S 5に戻って 引き続き電圧上昇を行ない、 水素ガス濃度 C_Hが 0. 0 1 %以上であれば、 電圧 上昇を停止する （ステップ S 7) 。 電圧上昇を停止した場合、 停止時の電流値 I oに 0. 8をかけた値を制御電流値 Iとして確定する （ステップ S 8) 。 以後、 電極対に流す電流値を制御電流値 Iに固定して、 電解の定常運転に移行する。 電解定常運転時には、 被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を硝酸イオン濃度推定 手段によって推定し （ステップ S 9) 、 こうして得られた推定硝酸イオン量に基 づいて、 （亜） 硝酸イオンをその含有量が許容値以下になるまで還元させるのに 必要な通電時間 （所要通電時間 T s ) を所要通電時間推定手段によって推定する (ステップ S I 0 ) 。 さらに、 （亜） 硝酸イオンの還元によって生じたアンモニ ァを分解して窒素ガスを生成させるのに要する食塩水の量 （所要食塩水量 Q s ) を推定する （ステップ S 1 1 ) 。

これらの推定には、 あらかじめ作製しておいた、 制御電流値 Iと （亜） 硝酸ィ オン濃度と所要食塩水量との相関データが用いられる。 特に、 ステップ S 9にお ける （亜） 硝酸イオン量は、 本発明の第 1の水処理装置および第 1の検知方法に おいて述べたのと同じ手法によって推定すればよい。

なお、 被処理水中の硝酸イオン量には、 ステップ S 9に示す硝酸イオン濃度推 定手段による推定値に代えて、 硝酸ィオンメータ /亜硝酸ィ才ンメータによって 測定して求めた実測値を用いてもよい。

ステップ S 1 1では所要食塩水量 Q sを推定しているが、 これは図 1に示す電 解槽 1 0に、 食塩水タンク 5 0から塩化物イオンが供給されるからである。 食塩 水タンク 5 0に代えて、 図 2に示すような次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1を設置す るのであれば、 所要食塩水量 Q sを所要次亜塩素酸量に置き換えて推定すればよ い。 次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1の使用は、 塩素を生成する能力を有しないァノ 一ドを用いる場合において、 より効果的である。

ステップ S 9にて推定硝酸イオン量を求めた後、 この推定硝酸イオン量に基づ いて、 電解を継続すべきか停止すべきかを判断する （ステップ S 1 2 ) 。 推定硝 酸イオン量が多く、 還元処理および脱窒素処理が必要と判断した場合には、 電解 を継続して、 （亜） 硝酸イオンの還元反応とアンモニアの分解 '除去反応とを行 なう。

電解を継続する場合には、 同時にタイマを稼動して、 （亜） 硝酸イオンを還元 させるのに要した通電時間 Tの計時を開始する （ステップ S 1 3 ) 。 さらに、 残 留塩素センサ 4 2に通水するための電磁弁 4 1を開放し、 排水口 5 6に繋がる電 磁弁 5 5を閉鎖した状態で、 循環ポンプ 4 0により電解槽 1 0内の被処理水を残 留塩素センサ 4 2に導水して、 被処理水の残留塩素濃度 C _C1。を測定する （ステ ップ S 1 4 ) 。

前記還元処理と脱窒素処理とに際しては、 還元処理によつて生成したアンモニ ァがその生成と同時に窒素ガスに分解されて、 適切に脱窒素が行なわれるように 調整しなければならない。 そこで、 残留塩素センサ 4 2による残留塩素濃度の測 定結果に基づき、 還元反応完了検知手段によつて食塩水の注入の要否を判断する (ステップ S 1 5 ) 。 その結果、 被処理水の遊離残留塩素濃度を維持する必要が ある場合には、 食塩水タンク 5 0から電解槽 1 0内に食塩水を注入する （ステツ プ S 1 6 ) 。 具体的には、 残留塩素濃度が 5 p p mを下回る場合には、 依然とし て脱窒素処理を行なうべきアンモニアが存在すると判断できることから、 被処理 水の遊離残留塩素濃度を維持すべく、 食塩水を注入する。 以後、 上記制御を継続 して行なう。

食塩水を注入する際には、 制御電流値 Iが変化しないように、 食塩水の注入量 Qに応じて直流電源 2 5の出力電圧を自動調整する。 さらにこの際には、 食塩水 の注入量 Qを積算する （ステップ S 1 7 ) 。

ステップ S 1 5において被処理水の遊離残留塩素濃度が所定値を超える場合に は、 水素ガス濃度 C_Hの測定を行なう （ステップ S 1 8 ) 。 具体的には、 残留塩 素濃度が 5 p p m以上となる場合には、 アンモニアが十分に分解 ·除去されてい ると判断できることから、 食塩水の注入を中止して、 水素ガス濃度 C_Hの測定を 行なう。

水素ガス濃度 C_Hの測定結果が 0 . 0 4 %以上であるときは、 還元反応完了検 知手段によって被処理水の硝酸イオン濃度およびアンモニア濃度が還元 ·脱窒素 処理を必要としない値にまで （許容値以下にまで） 低下したものと判断して （ス テツプ S 1 9 ) 、 電気分解を停止し （ステップ S 2 0 ) 、 同時にタイマの計時を 停止して所要通電時間 Tを確定する (ステップ S 2 1 ) 。 一方、 水素ガス濃度 C _H力 S O . 0 4 %未満であるときは、 還元反応完了検知手段によって被処理水中に 除去すベき硝酸ィオンおよびアンモニアが残存しているものと判断して （ステツ プ S 1 9 ) 、 ステップ S 1 4に戻って以降の処理を再度行なう。

ステップ S 1 5および S 1 9に示す還元反応完了検知手段によって還元反応の 完了を検知し、 電解を停止した後、 前記還元処理および脱窒素処理に実際に要し た所要通電時間 Tと、 ステップ S 1◦で推定した推定所要通電時間 T sとを比較 する （ステップ S 2 2 ) 。 ここで、 T 2 T sとなった場合には、 ステップ S 2 2に示す還元反応能力検知手段によって力ソードの還元反応能力が低下している ものと判断して、 力ソード交換表示を行なう （ステップ S 2 3 ) 。 T < 2 T sで ある場合には、 ステップ S 2 2を飛ばして、 アノード交換表示手段によるァノー ド交換の要否判断へと移行する。

次いで、 前記還元処理および脱窒素処理時において実際に注入された食塩水の 積算量 （実際の注入量） Qと、 ステップ S 1 1で推定した推定所要食塩水量 Q s とを比較し （ステップ S 2 4 ) 、 Q 2 Q sとなった場合にはアノードの遊離残 留塩素成分の生成能力が低下しているものと判断して、 ァノード交换表示を行な う （ステップ S 2 5 ) 。 Qく 2 Q sである場合には、 ステップ 2 4を飛ばして、 排水処理へと移行する。

最後に、 残留塩素センサ 4 2に通水する電磁弁 4 1を閉止した上で排水口 5 6 の電磁弁 5 5を開放して、 電解槽 1 0内の被処理水を排出口 5 6より排出する （ ステップ S 2 7 ) 。 被処理水の排水は循環ポンプ 4 0を駆動して行なわれる。 一方、 ステップ S 9において求められた被処理水の推定硝酸イオン濃度が、 前 記還元処理および脱窒素処理を必要としない程度に低い （許容値以下である） と 判断される場合には (ステップ S 1 2 ) 、 電解処理を停止し (ステップ S 2 6 ) 、 上記排水処理 （ステップ S 2 7 ) へと移行する。

ステップ S 2 7にて排水処理を行なった後、 さらに新たな被処理水に対して脱 窒素処理を必要とする場合には、 ステップ S 1に戻って一連の処理を繰り返す。 一方、 新たな被処理水に対して脱窒素処理を必要としない場合は、 処理を終了す る （ステップ S 2 8 ) 。

図 5および図 6に示す脱窒素処理工程において、 所要時間 T sの推定 （ステツ プ S 1 0 ) と、 所要食塩水量 Q sの推定 （ステップ S 1 1 ) と、 所要通電時間 T の計時開始およびその停止 (ステップ S 1 3 , S 2 1 ) とは、 電解停止後 （ステ ップ S 2 0 ) に力ソード交換およびアノード交換の判定 （ステップ S 2 2 , S 2 4 ) を行なわない場合に省略することができる。

食塩水タンク 5 0または次亜塩素酸 （塩） タンクと併せて、 またはこれらに代 えてオゾン発生装置を設置する場合には、 ステップ S 1 6の食塩水の注入 （ある いは次亜塩素酸 （塩） の注入） と併せて、 またはこれに代えて、 被処理水へのォ ゾンの注入を行なえばよい。 この場合、 被処理水がァルカリ性にシフ トし過ぎて 電気化学反応が極端に遅くなつたり、 停止したりするおそれがある。 そこで、 被 処理水中に例えば塩酸、 硫酸等の酸性水を注入するのが好ましい。

図 1に示す水処理装置に代えて、 図 2に示すような隔膜分離式の電解槽 1 1を 使用し、 電解槽 1 1に通電する電流値 （制限電流値） を可変とする場合における 水処理工程は、 図 5および図 6に示すフローチャートとほぼ同一の流れに従って 行なわれる。

なお、 アノード 1 6として、 遊離残留塩素 （有効塩素） を生成しない電極が用 いられる場合には、 電解停止後 （ステップ S 2 1 ) におけるアノード交換の判定 (ステップ S 2 4 ) が省略される。 また、 これに伴い、 所要食塩水量 Q sの推定 (ステップ S 1 1 ) も省略される。

(2) 電解時の制御電流値を固定する場合

図 2に示す水処理装置を使用し、 電解時の制御電流値を固定した場合における 水処理工程の一例を、 図 7および図 8に示す流れ図を参照しつつ説明する。

かかる場合の水処理工程では、 まず、 注入口 2 0の電磁弁 2 1を開放し、 電解 槽 1 1に繫がる他の流路の電磁弁 （残留塩素センサ 4 2に繋がる電磁弁 4 1、 排 水口 5 6に繁がる電磁弁 5 5等） を閉鎖した状態で、 被処理水の注入を開始する (ステップ T 1 ) 。

電解槽 1 0内の被処理水の水位は水位センサ 2 2によって検知して、 満水位置 2 3に達した否かを判断する （ステップ T 2 ) 。 被処理水が満水位置 2 3に達し ていないときには、 ステップ T 1に戻って被処理水の注入を続行する。 一方、 満 水位置 2 3に達したときには、 注入口 2 0の電磁弁 2 1を閉じて被処理水の注入 を停止し （ステップ T 3 ) 、 電解槽 1 1の電極対 （力ソード 1 5およびアノード 1 6 ) に電流を流す。 通電時の電流値は固定し、 通電の開始により電解処理に移 行する （ステップ T 4 ) 。 同時に、 タイマを稼動して、 電解槽への通電時間丁の 計時を開始する （ステップ T 5 ) 。

さらに、 残留塩素センサ 4 2に通水するための電磁弁 4 1を開放し、 排水口 5 6に繋がる電磁弁 5 5を閉鎖した状態で、 循環ポンプ 4 0により電解槽 1 1内の 被処理水を残留塩素センサ 4 2に導水し、 被処理水の残留塩素濃度 C _cl。を測定 する （ステップ T 6 ) 。 1045

30 前記還元処理と脱窒素処理とに際しては、 還元反応によって生成したアンモニ ァがその生成と同時に窒素ガスに分解されて、 適切に脱窒素が行なわれるように 調整しなければならない。 そこで、 残留塩素センサ 4 2による残留塩素濃度の測 定結果に基づき （ステップ T 7) 、 被処理水の遊離残留塩素濃度を維持すべく、 必要に応じて次亜塩素酸 （塩） タンク 5 1から電解槽 1 1のカソード反応域 1 7 内に次亜塩素酸 （イオン） を注入する （ステップ T 8) 。 具体的には、 残留塩素 濃度が 5 p pmを下回る場合には、 依然として脱窒素処理を行なうべきアンモニ ァが存在すると判断できることから、 被処理水の遊離残留塩素濃度を維持すべく 、 次亜塩素酸 （イオン） を注入する。

次亜塩素酸 （イオン） を注入する際には、 制御電流値が変化しないように、 次 亜塩素酸 （イオン） の注入量 Wに応じて直流電源 2 5の出力電圧を自動調整する 。 また、 次亜塩素酸 （イオン） の注入量 Wを積算する （ステップ T 9) 。

以後、 上記制御を継続して行ない、 残留塩素濃度が 5 p pm以上になると次亜 塩素酸 （イオン） の注入を中止して、 水素ガス濃度 C_Hの測定を行なう （ステツ プ T 1 0) 。 その結果、 水素ガス濃度 C_Hが 0. 04%以上であるならば、 被処 理水の硝酸イオン濃度およびアンモニア濃度が還元 ·脱窒素処理を必要としない 値にまで （許容値以下にまで） 低下したものと判断して （ステップ T 1 1) 、 電 気分解を停止し （ステップ T 1 2) 、 同時に通電時間 Tの計時を停止する （ステ ップ T 1 3) 。 一方、 水素ガス濃度 C_Hが 0. 04%未満であるならば、 被処理 水中に除去すべき硝酸イオンおよびアンモニアが残存しているものと判断して （ ステップ T 1 1) 、 ステップ T 7に戻り、 以降の処理を再度行なう。

ステップ T 1 2にて電解を停止した後、 前記還元処理および脱窒素処理に実際 に要した所要通電時間 Tと、 電解処理時の制御電流値 I とから、 還元された硝酸 イオンの量 （還元硝酸イオン量） を推定し （ステップ T 1 4) 、 さらに当該還元 硝酸イオンの推定量から、 この還元反応によって発生したアンモニアを酸化脱窒 処理するのに必要な次亜塩素酸 （イオン） の量 （所要次亜塩素酸量） Wsを推定 する （ステップ T 1 5) 。

次いで、 前記還元処理および脱窒素処理時において実際に注入された次亜塩素 酸 （イオン） の積算量 （実際の注入量） Wと、 ステップ T 1 4で推定した推定所 菌 45

31

要次亜塩素酸量 W sとを比較し （ステップ T 1 6) 、 W 2Wsとなつた場合に は力ソードの還元反応能力が低下しているものと判断して、 カソード電極交換表 示を行なう （ステップ T 1 7) 。 W< 2Wsである場合には、 ステップ T 1 7を 飛ばして、 排水処理へと移行する。

最後に、 残留塩素センサ 4 2に通水する電磁弁 4 1を閉止した上で排水口 5 6 の電磁弁 5 5を開放して、 電解槽 1 1内の被処理水を排出口 5 6より排出する （

'Τ 1 8) 。 被処理水の排水は循環ポンプ 40を駆動して行なわれる。

'Τ 1 8にて排水処理を行なった後、 さらに新たな被処理水に対して脱 窒素処理を必要とする場合には、 ステップ Τ 1に戻って一連の処理を繰り返す。 一方、 新たな被処理水に対して脱窒素処理を必要としない場合は、 処理を終了す る （ステップ Τ 1 9) 。

図 7および図 8に示す脱窒素処理工程において、 所要通電時間 Τの計時開始お よびその停止 （ステップ Τ 5, Τ 1 3) と、 還元硝酸イオン量の推定 （ステップ Τ 1 4) と、 所要次亜塩素酸量 W sの推定 （ステップ T 1 5) とは、 ステップ Τ 1 2の電解停止後に力ソード交換の判定 （ステップ Τ 1 6 ) を行なわない場合に 省略することができる。

次亜塩素酸 （塩） タンクと併せて、 またはこれに代えてオゾン発生装置を設置 する場合には、 ステップ Τ 8の次亜塩素酸 （塩） の注入と併せて、 またはこれに 代えて、 被処理水へのオゾンの注入を行なえばよい。 この場合、 被処理水がアル カリ性にシフ トし過ぎて電気化学反応が極端に遅くなつたり、 停止したりするお それがある。 そこで、 被処理水中に例えば塩酸、 硫酸等の酸性水を注入するのが 好ましい。

(3) 電解時の制御電圧を固定する場合

図 3に示す水処理装置を使用し、 電解時の制御電圧を固定した場合における脱 窒素処理工程の一例を、 図 9および図 1 0に示す流れ図を参照しつつ説明する。 かかる場合の水処理工程では、 まず、 注入口 20の電磁弁 2 1を開放し、 電解 槽 1 2に繋がる他の流路の電磁弁 （各メータ 44〜47に繋がる電磁弁 4 3、 排 水口 5 6に繋がる電磁弁 5 5等） を閉鎖した状態で、 被処理水を注入する （ステ ップ U 1) 。 P 漏菌 45

32

電解槽 1 0内の被処理水の水位は水位センサ 2 2によつて検知して、 被処理水 の水位が電解処理を開始するのに必要な量に達すると、 定電圧直流電源 2 5 aか ら電解槽 1 2への通電を開始して、 電解処理を開始する （ステツプ U 2 ) 。

電解処理の開始と同時に、 電流センサ 2 6によって電解槽に流れる電流値 I o を測定し （ステップ U 3 ) 、 電流値 I oが電解ネ曹 1 2にて許容される最大電流値 I m a X未満であるか否かを判断する （ステップ U 4 ) 。 電流値 I oが最大電流 値 I m a X未満であるときは、 そのまま満水位置に達するまで被処理水の注入を 続ける。 一方、 電流値 I oが最大電流値 I m a Xとなると、 被処理水の注入を停 止し、 電磁弁 3 1を開放して、 電解槽 1 2内に希釈水を注入する （ステップ U 5 ) 。 その後、 満水位置に達するまで、 繰り返しステップ U 4に戻って、 以降の処 理を行なう。

水位センサ 2 2の検知によって、 電解槽 1 2内の水位が満水位置に達したと判 断されると （ステップ U 6 ) 、 被処理水または希釈水の注入を停止し （ステップ U 7 ) 、 その時の電流値を制御電流値 I として確定する （ステップ U 8 ) 。 この 後、 電解処理時の電流値は前記制御電流値 Iに固定されて、 電解初期運転に移行 する。

電解初期運転時には、 排水口 5 6に槃がる電磁弁 5 5を閉鎖された上で、 塩化 物イオンメータ 4 4、 硝酸イオンメータ 4 、 亜硝酸イオンメータ 4 6およびァ ンモニアメータ 4 7に通水する電磁弁 4 1を開放する。 電解槽 1 1内の被処理水 は、 循環ポンプ 4 0によって前記 4つのメータ 4 4〜4 7に導入される。

次いで、 硝酸イオンメータ 4 5、 塩化物イオンメータ 4 4等によって被処理水 の硝酸イオン濃度 C _N。、 塩化物イオン濃度 C _cl等を測定し （ステップ U 9， U 1 1 ) 、 前記還元処理および脱窒素処理が不要となる （ （亜） 硝酸イオン濃度およ ぴアンモニア濃度が許容値以下になる） のに必要な所要通電時間 T sを推定され る （ステップ U 1 0 ) 。

また、 測定された硝酸イオン濃度 C _N。に基づいて、 還元反応により生成したァ ンモユアを脱窒素するのに必要な所要食塩推量 Q sを推定する （ステップ U 1 2 ) 。

これらの推定には、 あらかじめ作製しておいた、 制御電流値 I、 （亜） 硝酸ィ 5

33 オン濃度、 塩化物イオン濃度、 所要通電時間および所要食塩水量の相関データが 用いられる。

なお、 食塩水タンク 5 0に代えて次亜塩素酸 （塩） タンクを設置する場合には 、 前記所要食塩水量を所要次亜塩素酸量に置き換えて推定する。

ステップ U 9にて （亜） 硝酸イオン濃度を測定した後、 この硝酸イオン濃度に 基づいて、 電解を継続すべきか停止すべきかを判断する （ステップ U 1 3) 。 硝 酸イオン濃度が高く、 還元処理および脱窒素処理が必要と判断した場合には、 電 解を継続して、 （亜） 硝酸イオンの還元反応とアンモニアの分解 '除去反応とを 行なう。

電解処理を ¾続した場合には、 同時にタイマを稼動して、 前記還元処理および 脱窒素処理に要した通電時間 Tの計時を開始する （ステップ U 1 4) 。 また、 こ れにより、 電解の定常運転に移行する。

前記還元処理と脱窒素処理とに際しては、 還元反応によって生成したアンモニ ァがその生成と同時に窒素ガスに分解されて、 適切に脱窒素が行なわれるように 調整しなければならない。 そこで、 アンモニアメータ 4 7による被処理水のアン モ-ァ濃度 C_NHの測定結果に基づき （ステップ U 1 5 , 1 6) 、 被処理水の遊離 残留塩素濃度を適度に調節すべく、 必要に応じて食塩水タンク 5 0から電解槽 1 2内に食塩水を注入する （ステップ U 1 7) 。 食塩水の注入に応じて、 その注入 量 Qを積算しておく （ステップ U 1 8) 。

以後、 上記制御を継続して行ない、 アンモニア濃度が必要とする濃度以下にま で低下すると （ステップ U 1 6) 、 電解処理を停止し （ステップ U 1 9) 、 同時 にタイマの計時を停止して所要通電時間 Tを確定する （ステップ U 2 0) 。

ステップ U 1 9にて電解を停止した後、 前記還元処理および脱窒素処理に実際 に要した所要通電時間丁と、 ステップ U 1 0で推定した推定所要通電時間 T sと を比較し （ステップ U 2 1 ) 、 T≥ 2 T sとなった場合には力ソードの還元反応 能力が低下しているものと判断して、 力ソード交換表示を行なう （ステップ U 2 2) 。 Τく 2 T sである場合には、 ステップ U 2 2を飛ばして、 アノード交換表 示手段によるァノード交換の要否判断へと移行する。

また、 ステップ U 1 9にて電解を停止した後、 前記還元処理および脱窒素処理 時において実際に注入された食塩水の積算量 （実際の注入量） Qと、 ステップ U 1 2で推定した推定所要食塩水量 Q sとを比較し （ステップ U 23 ) 、 Q≥ 2Q sとなった場合はアノードの遊 ϋ残留塩素成分の生成能力が低下しているものと 判断されて、 アノード交換表示.が行なわれる （ステップ U 24) 。 Qく 2Q sで ある場合には、 ステップ U 24を飛ばして、 排水処理へと移行する。

最後に、 前記 4つのメータ 44〜47に通水する電磁弁 43を閉止した上で排 水口 56の電磁弁 55を開放して、 電解槽 12内の被処理水を排出口 56より排 出される （ステップ U 26) 。

一方、 ステップ U 9により求められた被処理水の硝酸ィオン濃度が、 前記還元 処理および脱窒素処理を必要としない程度に低い場合には、 電解処理を停止し （ ステップ U 1 3, U 25) 、 上記排水処理 (ステップ U 26) へと移行する。 ステップ U 26にて排水処理を行なつた後、 さらに新たな被処理水に対して還 元 ·脱窒素処理を必要とする場合には、 ステップ U1に戻って、 一連の処理が繰 り返される。 一方、 新たな被処理水に対して還元 ·脱窒素処理を必要としない場 合は、 処理を終了する （ステップ U27) 。

図 9および図 10に示す脱窒素処理工程において、 所要通電時間 T sの推定 （ ステップ U 1 0) と、 所要食塩水量 Q sの推定 （ステップ U 1 2) と、 所要通電 時間 Tの計時開始およびその停止 （ステップ U 14， U20) とは、 ステップ U 1 9の電解停止後に力ソード交換の判定 （ステップ U22) およびアノード交換 の判定 （ステップ U24) を行なわない場合に、 省略することができる。

食塩水タンク 50または次亜塩素酸 （塩） タンクと併せて、 またはこれらに代 えてオゾン発生装置を設置する場合には、 ステップ S 1 5の食塩水の注入 （ある いは次亜塩素酸 （塩） の注入） と併せて、 またはこれに代えて、 被処理水へのォ ゾンの注入を行なえばよい。 この場合、 被処理水がアルカリ性にシフトし過ぎて 電気化学反応が極端に遅くなつたり、 停止したりするおそれがある。 そこで、 被 処理水中に例えば塩酸、 硫酸等の酸性水を注入するのが好ましい。

図 3に示す水処理装置に代えて、 図 4に示すような陽イオン交換膜またはメン ブランフイノレタ 14を有する電 槽 13を使用し、 電解槽 1 3に通電する電流値 (制限電流値） を固定した場合における水処理工程は、 図 9および図 10に示す フローチヤ一トとほぼ同一の流れに従って行なわれる。

なお、 アノード 16として、 遊離残留塩素 （有効塩素） を生成しない電極が用 いられる場合には、 電解処理停止後 （ステップ U 19) におけるアノード交換の 判定 （ステップ U 23, U 24) が省略される。 また、 これに伴い、 所要食塩水 量 Q sの推定 （ステップ U 12) も省略される。

Claims

請求の範囲 .

1 . 電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

当該力ソードおよびァノ一ドを収容する電解槽と、

当該電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサと、

当該水素ガスセンサの測定値および前記電解槽の制御電流値に基づいて （亜） 硝酸ィオンの還元反応の完了を検知する還元反応完了検知手段と、

を備える水処理装置。

2 . 電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

前記カソードぉよびァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサと、

当該水素ガスセンサの測定値に基づいて力ソードの還元反応能力の低下を検知 する還元反応能力検知手段と、

を備える水処理装置。

3 . 前記水素ガスセンサの測定値および前記電解槽の制御電流値とに基づいて被 処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を推定する （亜） 硝酸イオン濃度推定手段と、 当該 （亜） 硝酸イオン濃度推定手段により推定された （亜） 硝酸イオン濃度、 前記制御電流値および力ソードの還元反応能力値に基づいて被処理水に含まれる (亜） 硝酸イオンを還元するのに要する通電時間を推定する所要通電時間推定手 段と、

をさらに備え、 かつ、

前記還元反応能力検知手段が、 前記所要通電時間推定手段により推定された推 定所要通電時間と実際の所要通電時間との相違に基づいて力ソードの還元反応能 力の低下を検知するものである

請求項 2記載の水処理装置。

4 . 電気化学反応によつて塩化物ィオンから塩素を生成するアノードと、

カソードと、 当該アノードおよび力ソ一ドを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素センサと 当該残留塩素センサの測定値に基づいて脱窒素反応の完了を検知する脱窒素反 応完了検知手段と、

を備える水処理装置。

5 . 前記電解槽内の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサをさらに備え、 かつ 前記脱窒素反応完了検知手段が、 前記残留塩素センサの測定値と前記水素ガス センサの測定 とに基づいて脱窒素反応の完了を検知するものである

請求項 4記載の水処理装置。

6 . 電気化学反応によって塩化物ィオンから塩素を生成するアノードと、

力ソードと、

当該アノードおよび力ソ一ドを収容する電解:ネ曹と、

当該電解槽に貯留される被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素- 当該残留塩素センサの測定値に基づいてァノードの残留塩素生成能力の低下を 検知する残留塩素生成能力検知手段と、

を備える水処理装置。

7 . 前記残留塩素センサの測定値および前記被処理水の （亜） 硝酸イオン量に基 づいて、 当該 （亜） 硝酸イオンの還元生成物であるアンモニアを窒素ガスに分解 するのに要する残留塩素量を推定する所要残留塩素量推定手段をさらに備え、 か つ、

前記残留塩素生成能力検知手段が、 前記所要残留塩素量推定手段により推定さ れた推定所要残留塩素量と実際の所要残留塩素量との相違に基づいてァノ一ドの 残留塩素生成能力の低下を検知するものである

請求項 6記載の水処理装置。

8 . 電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、 前記力ソードおよびァノードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の硝酸イオン濃度を測定する （亜） 硝酸ィォ ンメータと、

当該 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて （亜） 硝酸イオンの還元反応 の終了を検知する還元反応終了検知手段と、

を備える水処理装置。

9 . 電気化学反応によって （亜） 硝酸イオンを還元する力ソードと、

アノードと、

当該力ソードおよびアノードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水の （亜） 硝酸イオン濃度を測定する （亜） 硝 酸イオンメータと、

当該 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて力ソードのアンモニア生成能 力の低下を検知する了ンモニァ生成能力検知手段と、

を備える水処理装置。

1 0 . 前記 （亜） 硝酸イオンメータの測定値に基づいて、 （亜） 硝酸イオンの還 元により得られるアンモニアを窒素ガスに分解するのに要する有効塩素量を推定 する所要有効塩素量推定手段をさらに備え、 かつ、

前記アンモニア生成能力検知手段が、 前記所要有効塩素量推定手段により推定 された推定所要有効塩素量と実際の所要有効塩素量との相違に基づいて、 力ソー ドのアンモニア生成能力の低下を検知するものである

請求項 9記載の水処理装置。

1 1 . 電気化学反応によって塩化物イオンから塩素を生成するアノードと、 力ソードと、

当該アノードおよびカソードを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニアメー タと、

当該アンモニアメータの測定値に基づいてアンモニアの分解反応の終了を検知 する分解反応終了検知手段と、

を備える水処理装置。

1 2 . 電気化学反応によって塩化物イオンから塩素を生成するアノードと、 力ソードと、

当該アノードおよぴカソ一ドを収容する電解槽と、

当該電解槽に貯留される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニアメー タと、

当該ァンモニアメータの測定 に基づいてァノ一ドの有効塩素生成能力の低下 を検知する有効塩素生成能力検知手段と、

を備える水処理装置。

1 3 . 前記アンモニアメータの測定値に基づいて、 当該アンモニアを窒素ガスに 分解するのに要する有効塩素量を推定する所要有効塩素量推定手段をさらに備え

、 カムつ、

前記有効塩素生成能力検知手段が、 前記所要有効塩素量推定手段により推定さ れた推定所要有効塩素量と実際の所要有効塩素量との相違に基づいて、 アノード の有効塩素生成能力の低下を検知するものである

請求項 1 2記載の水処理装置。

1 4 . 前記電解槽の制御電流が直流電源によるものであり、 供給電力の制御手段 が電源への交流入力電流値および Zまたは直流出力電流値によつて通電時の供給 電力を制御するものである請求項 1〜 1 3のいずれかに記載の水処理装置。

1 5 . さらにオゾン発生装置を備える請求項 1〜1 3のいずれかに記載の水処理 装置。