WO2022190727A1

WO2022190727A1 - 水処理方法及び水処理装置

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Publication number: WO2022190727A1
Application number: PCT/JP2022/004236
Authority: WO
Inventors: 慶介佐々木; 眞弓阿部; 史生須藤; 博史山田; 司近藤
Original assignee: オルガノ株式会社
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2022-09-15
Also published as: KR20230145404A; TW202246185A

Abstract

被処理水中の溶存酸素を除去する水処理装置は、陽極１１と、陰極１２と、陽極１１と陰極１２との間に配置されてイオン交換体が充填された溶存酸素除去室２３を備える。溶存酸素除去室２３に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されたイオン交換体、例えばパラジウムを担持したアニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）であり、金属触媒が担持されたイオン交換体は、溶存酸素除去室２３の少なくとも一部において単床形態で充填されている。陽極と陰極の間に直流電流が印加しつつ、陰極１２が設けられた陰極室２５を通過することで水素を含むようになった被処理水を溶存酸素除去室２３に供給する。

Description

水処理方法及び水処理装置

　本発明は、水中の溶存酸素などを除去できる水処理装置及び水処理方法に関する。

　被処理水を処理して純水などを生成するときに被処理水中の溶存酸素を除去する方法として、脱気膜を用いた膜脱気法がよく知られている。しかしながら膜脱気法では、脱気膜を挟んで被処理水とは反対側となる気相側の真空度を保つ必要があり、そのために真空ポンプを設置することなどが必要となる。そこで、被処理水に水素やヒドラジンなどの還元剤を添加した上で、パラジウムなどを担持した脱酸素触媒に接触させ、溶存酸素と水素（あるいはヒドラジン）から水を生成する反応を進行させて溶存酸素を除去する方法が実用化されている。水素の存在下で脱酸素触媒に接触させることによる溶存酸素の除去の例が特許文献１に開示されている。特許文献２は、固体高分子電極膜によって陰極室と陽極室とが区画された電解槽を使用し、陰極室に被処理水を供給しつつ水の電気分解を進行させ、陰極室において陰極反応によって溶存酸素を還元して除去するとともに、除去できなかった溶存酸素を電気分解で生じた水素ともに脱酸素触媒に接触させて溶存酸素を除去することを開示している。

　ところで、被処理水から脱塩水を生成する装置の１つとして、電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ(Electrodeionization)装置）がある。ＥＤＩ装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた装置であって、少なくともその脱塩室にはイオン交換樹脂が充填されている。ＥＤＩ装置は、薬剤によってイオン交換樹脂を再生する処理を不要とするという利点を有する。特許文献３は、ＥＤＩ装置の脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合して充填するとともに、アニオン交換樹脂の一部を銅やパラジウムを担持させた触媒樹脂とし、脱塩室に供給される被処理水に水素を添加することにより、脱塩室において被処理水の脱塩処理を行うとともに被処理水から溶存酸素を除去することを開示している。ＥＤＩ装置の陰極室から排出される陰極水には水素が含まれるので、特許文献３は、陰極水を水素源として使用して、陰極水を被処理水に加えることも開示している。ただし、陰極水を被処理水に加えることとしても、一般に陰極室の出口の圧力の方が脱塩室の入口での被処理水の圧力よりも低いから、陰極水を被処理水に加えるためには陰極水を加圧するポンプが必要となる。特許文献４は、白金やパラジウムなどを担持させたアニオン交換樹脂と接触させることにより、被処理水中の過酸化水素を分解除去できることを開示している。

特開平５－９６２８３号公報特開平７－２４１５６９号公報特開平１０－２７２４７４号公報特開２００７－１８５５８７号公報

　本発明者らの検討によれば、特許文献３に開示される技術には、被処理水中の溶存酸素の除去率の向上の余地があること分かった。また、特許文献３に開示される技術は、真空ポンプなどを必要とせずに脱塩も行いながら被処理水中の溶存酸素を除去することができる技術であるが、被処理水に水素を添加するための機構を別途必要とする。陰極水を被処理水に加えることとしても、一般に陰極室の出口の圧力の方が脱塩室の入口の圧力よりも低いから、陰極水を加圧するポンプを必要とする。

　本発明の目的は、簡単な構成で被処理水中の溶存酸素などを効率よく除去できる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。

　特許文献３に開示されたＥＤＩ装置では、脱塩室に充填されるアニオン交換樹脂の一部を銅やパラジウムを担持させた触媒樹脂とし、触媒樹脂と触媒樹脂ではないカチオン交換樹脂とを混合して、すなわち混床形態で脱塩室に充填している。しかしながら、本発明者らの検討によれば、後述の実施例及び比較例に示すように、触媒樹脂を混床で脱塩室に充填した場合よりも、脱塩室の少なくとも一部において触媒樹脂が単床形態で充填されているときの方が、溶存酸素の除去率が向上し、かつ、消費電力が低下した。さらに本発明者らは、従来のＥＤＩ装置において脱塩処理などに有効には活用されていなかった陰極室に注目し、陰極室での陰極反応で発生する水素を陰極室内で溶存酸素と反応させることにより、被処理水中の溶存酸素を除去できることも見出した。この場合、溶存酸素の除去を目的としているので、ＥＤＩ装置としての脱塩室は必ずしも設けなくてもよい。

　本発明の第１の態様に基づけば、水処理方法は、被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理方法であって、陽極と陰極との間に直流電流を印加する工程と、陽極と陰極との間に配置されてイオン交換体が充填されている溶存酸素除去室に被処理水を通水する工程と、を有し、溶存酸素除去室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されたイオン交換体であり、金属触媒が担持されたイオン交換体は、溶存酸素除去室の少なくとも一部において単床形態で充填されている。この水処理方法において、陽極と陰極との間に直流電流を印加する工程と、溶存酸素除去室に被処理水を通水する工程とは、同時に実行してもよいし、あるいは別々に実行してもよい。

　また上記方法を実施する水処理装置は、被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理装置であって、陽極及び陰極と、陽極と陰極との間に配置されてイオン交換体が充填され、被処理水が通水する溶存酸素除去室と、を有し、溶存酸素除去室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されたイオン交換体であり、金属触媒が担持されたイオン交換体は、溶存酸素除去室の少なくとも一部において単床形態で充填されており、陽極と陰極の間に直流電流が印加される。

　第１の態様において溶存酸素除去室内で溶存酸素が除去できるのは、金属触媒の存在下で溶存酸素が水素と反応して水となるからである。したがって、もともと被処理水に水素が含まれている場合を除いて、溶存酸素除去室内で水素が発生するか、溶存酸素除去室の上流側で被処理水に水素が添加される必要がある。第１の態様における水処理装置は、溶存酸素の除去を行うように構成されていることを除けば、基本的には一般的なＥＤＩ装置と同様の構成である。ＥＤＩ装置の陰極室では、陰極表面での陰極反応により水素が発生するから、第１の態様における水処理装置においても、被処理水をまず陰極室に供給し、陰極室の出口水すなわち陰極室を通過した被処理水を溶存酸素除去室に通水することにより、水素を含んだ被処理水を溶存酸素除去室に供給することができる。あるいは、陰極室自体を溶存酸素除去室として用いることができる。

　特許文献３に開示されたＥＤＩ装置では、溶存酸素除去室として機能する脱塩室に供給される被処理水に対し、陰極室の出口水を加えているが、脱塩室の入口での被処理水の圧力に比べて陰極水の出口水の圧力は一般に著しく小さいから、陰極室の出口水を昇圧するポンプが必要となる。ポンプで昇圧するときは、陰極室の出口水に含まれる気泡状の水素によって、ポンプのいわゆるエア噛みが引き起こされる可能性がある。エア噛みなどを防ぐために陰極室の出口水をタンクに受けてからポンプにより送水することも考えられるが、出口水をタンクに受けた時点で、溶解度以上存在する水素が大気中に拡散するので、水素の利用効率が低下する。これに対して第１の態様における水処理装置では、陰極室の出口水をそのまま溶存酸素除去室への入口水として使用する。すなわち被処理水の流れに関して溶存酸素除去室が陰極室に直列に接続されるようにする。このように構成することにより、昇圧用のポンプは必要なく、また、陰極室で生成した水素の散逸も起こらず、水素の利用効率を高めることができる。陰極室の出口水に含まれる水素量だけでは溶存酸素の除去に不足する場合には、例えば、陰極室の出口と溶存酸素除去室の入口を接続するラインに対し、水素を注入することができる。陰極室で生成する水素を溶存酸素の除去に使用しない場合であっても、溶存酸素除去室の上流に被処理水に対して水素を供給する手段を設ければ、水素を含んだ被処理水を溶存酸素除去室に供給することができる。

　化学量論的に酸素と反応する水素の質量は、酸素の質量の８分の１すなわち０．１２５倍である。そのことを踏まえると、第１の態様の水処理方法では、被処理水に水素を添加する手段がどのようなものであれ、被処理水中の処理対象の溶存酸素負荷量に対する、単位時間あたりに溶存酸素除去室に供給される水素の量の質量比が０．１以上０．４以下となるように、溶存酸素除去室に供給される被処理水に含まれる水素の量を調整することが好ましい。

　第１の態様における水処理装置は、典型的にはＥＤＩ装置の脱塩室において溶存酸素の除去も行えるようにしたものである。したがって、溶存酸素除去室はイオン交換膜で区画されていることが好ましく、イオン交換膜で区画されていることにより、溶存酸素除去室において被処理水の脱塩処理も効率よく行うことができるようになる。あるいはＥＤＩ装置における陽極室あるいは陰極室を溶存酸素除去室として用いることができ、その場合は、溶存酸素除去室は、陽極である電極板あるいは陰極である電極板によって区画されることになる。

　本発明の第２の態様に基づけば、水処理方法は、被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理方法であって、陽極室に設けられた陽極とイオン交換体が充填されている陰極室に設けられた陰極との間に直流電流を印加する工程と、陰極室に被処理水を通水する工程と、を有し、陰極室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されているイオン交換体である。この水処理方法において、陽極と陰極との間に直流電流を印加する工程と、陰極室に被処理水を通水する工程とは、同時に実行してもよいし、あるいは別々に実行してもよい。

　第２の態様の水処理方法を実施する水処理装置は、陽極を備える陽極室と、陰極を備えてイオン交換体が充填され被処理水が供給される陰極室と、を有し、陰極室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は、金属触媒が担持されているイオン交換体であり、陽極と陰極の間に直流電流が印加される。

　第２の態様における水処理装置において陰極室はその陽極室の側においてイオン交換膜によって区画されていることが好ましい。イオン交換膜によって区画されていれば、陰極室内のイオン交換体に捕捉されたイオンをイオン交換膜を介して陰極室の外部に移動させることが可能になり、陰極室内のイオン交換体が再生されるので、長期間にわたって溶存酸素の除去性能を維持することができる。より具体的には、陰極室に充填されるイオン交換体をアニオン交換樹脂などのアニオン交換体とし、陰極室を区画するイオン交換膜をアニオン交換膜とすることが好ましい。そのように構成することにより、被処理水中のアニオン、例えば炭酸イオンや炭酸水素イオンがアニオン交換体に吸着し、続いて、陰極で進行する水の電気分解反応によって生じる水酸化物イオンでアニオン交換体が再生されて遊離したアニオンがアニオン交換膜を介して陰極室の外部に移動する。その結果、陰極室において被処理水に対し、炭酸イオンや炭酸水素イオンなどのアニオンに関しての脱塩処理が行われたことになる。すなわち、陰極室において、被処理水に対する溶存酸素の除去処理だけでなく脱炭酸処理も行われることになる。

　一般的なＥＤＩ装置の陰極室において上述した溶存酸素の除去処理を行った場合、この除去処理は、ＥＤＩ装置の脱塩室での脱塩処理とは独立して進行する。したがって第２の態様における水処理装置は、既存のＥＤＩ装置を使用して、その陰極室に充填されるイオン交換体として金属触媒を担持したイオン交換体を用いることにより、容易に実現することができる。その場合、ＥＤＩ装置の脱塩室には、溶存酸素の除去の対象となる被処理水とは別の被処理水を通水することができる。あるいは、陰極室を通過することによって溶存酸素が除去された後の被処理水を脱塩室に通水し、その被処理水の脱塩を行うようにしてもよい。

　上述した第１の態様において溶存酸素除去室に充填されるイオン交換体に担持される金属触媒と、第２の態様において陰極室に充填される金属触媒には、いずれも、水素と酸素とから水を生成する反応を促進する触媒であれば、任意のものを使用できる。そのような金属触媒の例としては、鉄、銅、マンガン、パラジウム、白金などが挙げられる。中でも、白金族金属触媒は、酸素の還元反応を促進するだけでなく、過酸化水素分解に対する触媒活性が高いため、被処理水中に過酸化水素が含まれる場合に好適に利用することができる。白金族金属触媒とは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金の中から選ばれた１以上の金属を含む触媒のことである。白金族金属触媒は、これらの金属元素のいずれかを単独で含むものであっても、これらのうちの２種以上を組み合わせたものであってもよい。これらのなかで、白金、パラジウム、白金／パラジウム合金は、触媒活性が高く、白金族金属触媒として好適に用いられる。

　上述の態様によれば、簡単な構成で被処理水中の溶存酸素などを効率よく除去できるようになる。

第１の実施形態に基づく水処理装置を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。第２の実施形態に基づく水処理装置を示す図である。水処理装置の別の例を示す図である。ＥＤＩ装置として構成した水処理装置を示す図である。ＥＤＩ装置として構成した水処理装置の別の例を示す図である。ＥＤＩ装置として構成した水処理装置の別の例を示す図である。水処理装置を備える水処理システムの一例を示すフローシートである。水処理装置を備える水処理システムの別の例を示すフローシートである。水処理装置を備える水処理システムの別の例を示すフローシートである。比較例１の水処理装置を示す図である。電流密度と溶存酸素除去率との関係を示すグラフである。消費電力と溶存酸素除去率との関係を示すグラフである。溶存酸素負荷量当たりの電流と溶存酸素除去率との関係を示すグラフである。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂での空間速度と溶存酸素除去率との関係を示すグラフである。

　次に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に基づく水処理装置の基本構成を示している。

　図１に示す水処理装置は、被処理水中の溶存酸素を除去するとともに脱塩も行うものであって、一般的なＥＤＩ装置と同様に、陽極１１が設けられた陽極室２１と、陰極１２が設けられた陰極室２５とを備えるとともに、陽極室２１と陰極室２５との間に陽極室２１の側から順に濃縮室２２、溶存酸素除去室２３及び濃縮室２４が設けられている。陽極室２１と濃縮室２２の間はカチオン交換膜３１で区画され、濃縮室２２と溶存酸素除去室２３の間はアニオン交換膜３２で区画され、溶存酸素除去室２３と濃縮室２４の間はカチオン交換膜３３で区画され、濃縮室２４と陰極室２５の間はアニオン交換膜３４で区画されている。陽極室２１にはカチオン交換体であるカチオン交換樹脂（ＣＥＲ）が充填され、濃縮室２２，２４及び陰極室２５にはアニオン交換体であるアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填されている。溶存酸素除去室２３には、表面に金属触媒を担持したイオン交換体が単床形態で充填されている。本実施形態では、表面にパラジウム（Ｐｄ）を担持したアニオン交換樹脂が溶存酸素除去室２３に単床形態で充填されている。以下の説明において、表面にパラジウム（Ｐｄ）を担持したアニオン交換樹脂のことをＰｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）と呼ぶ。

　被処理水は陰極室２５に供給されており、陰極室２５の出口水がそのまま溶存酸素除去室２３の入口に供給される。溶存酸素除去室２３からは、溶存酸素が除去され脱塩処理がなされた処理水が排出する。濃縮室２２，２４には供給水が供給され、濃縮室２２，２４の出口水は陽極室２１に供給され、陽極室２１の出口水は水処理装置の外部に排出される。供給水は、特に限定されるものではなく、例えば、市水、工業用水、地下水などから濁質や酸化性物質を除去した後、逆浸透膜装置によって処理して得られた水であってよい。また陽極室２１には、濃縮室２２，２４の出口水すなわち濃縮水ではなく、供給水を直接流してもよい。溶存酸素除去室２３には、陰極室２５の出口水とは別のラインから被処理水が供給されるようにしてもよい。

　次に、図１に示す水処理装置を用いた溶存酸素の除去を説明する。陽極１１と陰極１２の間に直流電流を印加し、濃縮室２２，２４に供給水を供給した状態で、陰極室２５に被処理水を供給する。陰極室２５では直流電流によって陰極１２の表面において陰極反応が進行して水素が発生するから、陰極室２５から出口水として排出される被処理水には水素が含まれることになる。この水素は、被処理水に溶解するだけでなく、微小な気泡として被処理水中に分散していてもよい。このように水素を含んだ被処理水は、そのまま溶存酸素除去室２３に流入する。溶存酸素除去室２３内に充填されたＰｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）の表面において、被処理水中の溶存酸素と水素とが反応して水が生成する。水素と反応した分だけ被処理水中の溶存酸素は減少する。金属触媒であるパラジウムの存在下での水素と酸素の反応速度は大きいから、十分な量の水素が被処理水中に含まれていれば、陰極室２５からは溶存酸素が十分に除去された処理水が排出される。溶存酸素除去室２３内に水素が存在すれば溶存酸素が除去されるので、溶存酸素除去室２３と陰極室２５での被処理水の滞留時間を考慮して陽極１１と陰極１２との間の直流電流の印加を断続的に行っても、溶存酸素の除去を行うこともできる。さらに言えば、直流電流の印加を連続してあるいは間欠的に行いながら、溶存酸素除去室２３への被処理水の通水も間欠的に行ってもよい。

　Ｐｄ担持アニオン交換樹脂はアニオン交換体であるので、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が充填されている溶存酸素除去室２３は、一般的なＥＤＩ装置における脱塩室と同様に機能し、溶存酸素除去室２３では被処理水に対する脱塩処理も進行する。例えば、被処理水中の炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２－）や炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ^－）などのアニオンは、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂に捕捉される。カチオン交換膜３３の溶存酸素除去室２３側の面で水の解離により水酸化物イオン（ＯＨ^－）も発生するので、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）に捕捉されたアニオンは水酸化物イオンによりイオン交換されて遊離し、陽極１１と陰極１２の間の電界によって移動し、アニオン交換膜３２を通って濃縮室２２に移動する。そして濃縮室２２に移動したアニオンは、濃縮室２２内での供給水の流れに乗って陽極室２１を介して装置の外部に排出される。

　Ｐｄ担持アニオン交換樹脂は、過酸化水素を分解することもできるから、本実施形態の水処理装置では、被処理水中の過酸化水素も除去することができる。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が過酸化水素を分解したとき、分解生成物は水素と酸素である。生成した酸素は、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の存在下で水素と反応して水となるので、過酸化水素を分解除去したからといって溶存酸素濃度が上昇することはない。

　図２は、第１の実施形態における水処理装置の別の例を示している。図２に示した水処理装置は、図１に示した水処理装置と同様のものであるが、溶存酸素除去室２３が複床構成となっており、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が溶存酸素除去室２３において流れの上流側にのみ設けられている点で、図１に示したものと異なっている。溶存酸素除去室２３において流れの下流側には、金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填されている。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の存在下における水素と酸素との反応速度は十分に大きいので、溶存酸素除去室２３の一部に配置されるように複床形態でＰｄ担持アニオン交換樹脂を充填しても、被処理水中の溶存酸素を十分に除去することができる。複床形態で溶存酸素除去室２３内にＰｄ担持アニオン交換樹脂を配置するとき、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の配置されている領域ではＰｄ担持アニオン交換樹脂以外のものが存在しない形態（すなわち単床形態）であれば、溶存酸素除去室２３内の任意の場所にＰｄ担持アニオン交換樹脂の層を充填してもよい。その場合、当然のことながら、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の層を通過しないで溶存酸素除去室２３内を流れる被処理水が発生しないようにする必要がある。図２に示す構成では、高価なパラジウム触媒の使用量を削減することができるので、コストを低減することができる。

　図３は、さらに別の例の水処理装置を示している。図３に示した水処理装置は、図２に示した水処理装置と同様のものであるが、複床形態となっている溶存酸素除去室２３において下流側の領域に充填されるイオン交換体が、金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂ではなく金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂（ＣＥＲ）である点で、図２に示すものと異なっている。

　図４は、さらに別の例の水処理装置を示している。図４に示した水処理装置は、図２に示した水処理装置と同様のものであるが、複床形態となっている溶存酸素除去室２３において下流側の領域に、金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂と金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂とが混床形態（ＭＢ）で充填されている点で、図２に示すものと異なっている。

　図１から図４に示す水処理装置では、陽極１１と陰極１２の間において、溶存酸素除去室２３の陰極側もしくは陽極側に中間イオン交換膜を介して溶存酸素除去室２３に隣接するように脱塩室を設け、溶存酸素除去室２３からの出口水を脱塩室に通水したり、あるいは、陰極室２５の出口水を脱塩室に通水してから溶存酸素除去室２３に供給したりすることができる。脱塩室にはイオン交換体が充填される。中間イオン交換膜は、アニオン交換膜であってもカチオン交換膜であってもよく、バイポーラ膜などの複合膜であってもよい。このように構成することにより、水処理装置全体としての脱塩性能をさらに高めることができる。

　図５Ａは、そのように溶存酸素除去室２３に隣接して脱塩室を設けた水処理装置の例を示している。図５Ａに示した水処理装置は、図１に示す水処理装置において、溶存酸素除去室２３と濃縮室２４との間に脱塩室２６を配置したものである。溶存酸素除去室２３と脱塩室２６の間は、中間イオン交換膜であるカチオン交換膜３５で仕切られており、脱塩室２６と濃縮室２４との間はカチオン交換膜３３で仕切られている。脱塩室２６にはカチオン交換樹脂が充填されている。陰極室２５の出口水はまず溶存酸素除去室２３に供給され、溶存酸素除去室２３の出口水が脱塩室２６に供給され、脱塩室２６からは、溶存酸素が除去され、脱塩処理がなされた処理水が流出する。

　図５Ｂに示す水処理装置は、図５Ａに示す水処理装置において、濃縮室２２，２４の出口水が陽極室２１に供給される代わりに陽極室２１に対して供給水が直接供給されるようにし、さらに、陰極室２５に供給される被処理水とは別のラインから供給された被処理水が、陰極室２５の出口水とともに溶存酸素除去室２３に供給されるようにしたものである。別のラインからの被処理水を溶存酸素除去室２３に供給することによって、水処理装置の全体としての被処理水の処理能力が向上する。陽極室２１からは電極水が排出され、濃縮室２２，２４からは濃縮水が排出される。

　溶存酸素除去室２３と脱塩室２６とを区画する中間イオン交換膜として使用できるイオン交換膜は、カチオン交換膜に限定されるものではない。図５Ｃに示す水処理装置は、図５Ａに示す水処理装置において、溶存酸素除去室２３と脱塩室２６とを区画する中間イオン交換膜としてアニオン交換膜３６を用いるとともに、脱塩室２６を複床構成としたものである。脱塩室２６において、その入口側には金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂（ＣＥＲ）が充填され、出口側には金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填されている。

　図１、図２、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示した水処理装置は、脱塩室を溶存酸素除去室として溶存酸素除去室において脱塩処理だけでなく溶存酸素の除去も行えるようにした点を除けば、一般的なＥＤＩ装置と同様の構成を有する。一般的なＥＤＩ装置では、陽極と陰極の間に複数の脱塩室を配置することができる。図１、図２、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示す水処理装置においても、アニオン交換膜３２、溶存酸素除去室２３、カチオン交換膜３３及び濃縮室２４からなる構成を繰り返し単位として、陽極室２１に隣接する濃縮室２２と陰極室２５に区画するアニオン交換膜３４の間にこの繰り返し単位を複数配置することにより、陽極１１と陰極１２の間に複数の溶存酸素除去室２３を配置することができる。

　図６Ａに示す水処理装置は、図１に示す水処理装置において、溶存酸素除去室２３を複数配置したものであり、陰極室２５の出口水は、複数の溶存酸素除去室２３に対して並列に分配されて通水される。各溶存酸素除去室２３からは、溶存酸素が除去され、かつ脱塩処理がなされた脱塩水が排出される。

　図６Ｂに示す水処理装置は、図６Ａに示す水処理装置において、濃縮室２２，２４の出口水が陽極室２１に供給される代わりに陽極室２１に対して供給水が直接供給されるようにし、さらに、陰極室２５に供給される被処理水とは別のラインから供給された被処理水が、陰極室２５の出口水とともに溶存酸素除去室２３に供給されるようにしたものである。陽極室２１からは電極水が排出され、濃縮室２２，２４からは濃縮水が排出される。

　本発明に基づく水処理装置では、陰極室自体を溶存酸素除去室として機能させることができ、その場合、陰極室とは別個に溶存酸素除去室を設ける必要はなくなる。以下、第２の実施形態として、陰極室自体を溶存酸素除去室として機能させた水処理装置について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に基づく水処理装置の基本構成を示している。

　図７に示す水処理装置は、陽極１１が設けられた陽極室２１と、カチオン交換膜３１によって陽極室２１から区画されている濃縮室２４と、陰極１２が設けられてアニオン交換膜３４によって濃縮室２４から区画されている陰極室２５とを備えている。陽極室２１にはカチオン交換体であるカチオン交換樹脂（ＣＥＲ）が充填され、濃縮室２４にはアニオン交換体であるアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填されている。陰極室２５には、表面に金属触媒を担持したイオン交換体が充填されている。具体的には陰極室２５には、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が単床で充填されている。溶存酸素を含む被処理水が陰極室２５に供給されており、被処理水は陰極室２５を通過する。濃縮室２４には供給水が供給され、濃縮室２４の出口水はそのまま陽極室２１に供給される。陽極室２１を通過した供給水は、排水として、陽極室２１から排水される。供給水は、特に限定されるものではなく、例えば、市水、工業用水、地下水などから濁質や酸化性物質を除去した後、逆浸透膜装置によって処理して得られた水であってもよい。

　図７に示す水処理装置では、陽極１１と陰極１２の間に直流電流を印加し、濃縮室２４に供給水を供給した状態で、陰極室２５に被処理水を供給する。陰極室２５では直流電流によって陰極１２の表面において陰極反応が進行して水素が発生する。この水素は、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）の表面において、被処理水中の溶存酸素と反応し、その結果、水を生成する。水素と反応した分だけ被処理水中の溶存酸素は減少する。金属触媒であるパラジウムの存在下での水素と酸素の反応速度は大きいから、十分な量の水素が発生していれば、陰極室２５からは溶存酸素が十分に除去された処理水が排出される。その結果、陰極室２５からは溶存酸素が十分に除去された処理水が排出される。陰極室２５内に水素が存在すれば溶存酸素が除去されるので、陰極室２５での被処理水の滞留時間を考慮して、陽極１１と陰極１２との間の直流電流の印加を断続的に行うこともできる。さらに言えば、直流電流の印加を連続してあるいは間欠的に行いながら、溶存酸素除去室２３への被処理水の通水も間欠的に行ってもよい。

　Ｐｄ担持アニオン交換樹脂はアニオン交換体であるので、陰極室２５において被処理水中の被処理水中の炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２－）や炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ^－）などをはじめとするアニオンは、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂に捕捉される。陰極１２での陰極反応により水酸化物イオン（ＯＨ^－）も発生するので、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂に捕捉されたアニオンは水酸化物イオンによりイオン交換されて遊離し、陽極１１と陰極１２の間の電界によって移動し、アニオン交換膜３４を通って濃縮室２４に移動する。そして濃縮室２４に移動したアニオンは、濃縮室２４内での供給水の流れに乗って陽極室２１を介して装置の外部に排出される。すなわち、図７に示す水処理装置において陰極室２５では、アニオンに対する脱塩処理も行われることになる。またＰｄ担持アニオン交換樹脂は、過酸化水素を分解することもできるから、この水処理装置では、図１から図６に示した水処理装置と同様に、被処理水中の過酸化水素も除去することができる。

　Ｐｄ担持アニオン交換樹脂を用いていることにより、本実施形態の水処理装置においても、被処理水中の過酸化水素を除去することができる。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が過酸化水素を分解したとき、分解生成物は水素と酸素である。生成した酸素は、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の存在下で水素と反応して水となるので、過酸化水素を分解除去したからといって溶存酸素濃度が上昇することはない。また図７に示す水処理装置において、陽極室２１が濃縮室２４としても機能するようにしてもよい。その場合、カチオン交換膜３１を取り除き、陽極室２１と濃縮室２４とが一体となる構造とすればよい。

　図８は、第２の実施形態における水処理装置の別の例を示している。図８に示した水処理装置は、図７に示した水処理装置と同様のものであるが、陰極室２５が複床構成となっており、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂が陰極室２５において流れの下流側にのみ設けられている点で、図７に示したものと異なっている。陰極室２５において流れの上流側には、金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填されている。陰極室２５における陰極反応は陰極１２の全面で進行し、また、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の存在下における水素と酸素との反応速度は十分に大きいので、陰極室２５における出口側にだけＰｄ担持アニオン交換樹脂を配置しても、被処理水中の溶存酸素を十分に除去することができる。図８に示す構成では、高価なパラジウム触媒の使用量を削減することができるので、コストを低減することができる。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の使用量を削減するためには、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂と他のアニオン交換樹脂やカチオン交換樹脂とを混合（混床）形態で陰極室２５に充填することも考えられるが、水素の利用効率を向上させるためには、陰極室２５内の少なくとも一部においてＰｄ担持アニオン交換樹脂が単床形態で充填されていることが好ましい。すなわち、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂を陰極室２５に充填するときは、単床形態か複床形態で充填することが好ましい。

　図７及び図８に示す水処理装置は、一般的なＥＤＩ装置から脱塩室を除いた構成のものであるが、第２の実施形態の水処理装置においても、脱塩室を設けて一般的なＥＤＩ装置と同じ構成とし、脱塩室では脱塩処理を実行し、陰極室では溶存酸素の除去処理を実行することが可能である。図９は、ＥＤＩ装置として構成された、第２の実施形態の水処理装置を示している。図９に示す水処理装置は、図７に示す水処理装置において、陽極室２１と濃縮室２４の間に、陽極室２１の側から濃縮室２２と脱塩室２６とをこの順で設けたものである。陽極室２１と濃縮室２２との間はカチオン交換膜３１で仕切られ、濃縮室２２と脱塩室２６の間はアニオン交換膜３２で仕切られ、脱塩室２６と濃縮室２４の間はカチオン交換膜３３によって仕切られている。濃縮室２２にはアニオン交換樹脂（ＡＥＲ）が充填され、脱塩室２６には、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混床（ＭＢ）で充填されている。脱塩室２６には、溶存酸素の除去を行う対象の被処理水とは別の被処理水が供給されている。陽極室２１、濃縮室２２，２４には供給水が供給されており、陽極室２１からは電極水が、濃縮室２２，２４からは濃縮水が排出される。

　図９に示す水処理装置では、陽極１１と陰極１２の間に直流電流を印加することにより、脱塩室２６では、一般的なＥＤＩ装置における脱塩室と同様に被処理水に対する脱塩処理が行なわれ、脱塩室２６から脱塩水が排出される。一方、陰極室２５では、図７に示した水処理装置の場合と同様に、被処理水に含まれる溶存酸素を除去する処理が行われ、陰極室２５からは溶存酸素が除去された処理水が排出される。このとき、上述したように、被処理水に含まれる過酸化水素も除去される。

　図１０は、ＥＤＩ装置として構成された第２の実施形態の水処理装置の別の例を示している。図１０に示した水処理装置は、図９に示した水処理装置の陰極室２５から排出される処理水をそのまま脱塩室２６に供給するようにしたものである。したがって、図１０に示す水処理装置によれば、溶存酸素が除去され、過酸化水素も除去された脱塩水を得ることができる。

　一般にＥＤＩ装置においては、陽極と陰極の間に複数の脱塩室を配置することができる。ＥＤＩ装置として構成されている図９及び図１０に示す水処理装置においても、アニオン交換膜３２、脱塩室２６、カチオン交換膜３３及び濃縮室２４からなる構成を繰り返し単位として、陽極室２１に隣接する濃縮室２２と陰極室２５に区画するアニオン交換膜３４の間にこの繰り返し単位を複数配置することにより、陽極１１と陰極１２の間に複数の脱塩室２６を配置することができる。図１１に示す水処理装置は、図１０に示す水処理装置において、脱塩室２６を複数配置したものであり、陰極室２５から排出される処理水は、複数の脱塩室２６に対して並列に分配されて通水される。各脱塩室２６からは、溶存酸素が除去され、かつ脱塩処理がなされた脱塩水が排出される。

　以上、本発明の各実施形態に基づく水処理装置を説明したが、これらの水処理装置は、純水あるいは超純水を製造する水処理システムに組み込むことができる。純水あるいは超純水を製造する水処理システムは、例えば、活性炭装置（ＡＣ）、逆浸透膜装置（ＲＯ）、紫外線照射装置（ＵＶ）、イオン交換樹脂装置（ＩＥＲ）、膜脱気装置（ＭＤ）、ＥＤＩ装置、非再生型イオン交換装置（ＣＰ）、各種のフィルタなどを組み合わせて構成される。本発明に基づく水処理装置は、溶存酸素の除去、過酸化水素の除去、脱塩処理などを行うことができるから、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、ＥＤＩ装置、非再生型イオン交換装置のうちの１以上を置き換えるために使用したり、あるいは、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、ＥＤＩ装置、非再生型イオン交換装置の前段や後段に設けて不純物成分の除去性能の向上のために使用することができる。図１２は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムの一例を示している。

　図１２に示す水処理システムは、市水などの原水から超純水を生成するシステムであって、原水から一次純水を生成する一次純水システムと、一次純水から超純水を生成するサブシステムとから構成されている。図において符号１００は、図１から図１１を用いて説明した水処理装置のいずれかである。一次純水システムでは、原水タンク４１、第１の逆浸透膜装置５１、第２の逆浸透膜装置５２、逆浸透膜処理水タンク４２、紫外線照射装置（ＵＶ）５５、水処理装置１００がこの順で配置され、原水はこの順で処理され、その結果、一次純水が製造される。本発明に基づく水処理装置１００を用いないのであれば、水処理装置１００の代わりに、イオン交換樹脂装置やＥＤＩ装置あるいは非再生型イオン交換装置が設けられ、さらに膜脱気装置が設けられることになる。一次純水システムでは、純水の供給先である後段の設備が満水になった場合には、製造された一次純水を逆浸透膜処理水タンク４２に循環させている。

　サブシステムでは、一次純水システムからの一次純水を貯える純水タンク４５が設けられており、純水タンク４５の出口に対し、紫外線照射装置（ＵＶ）６１、非再生型イオン交換装置（ＣＰ）６３、膜脱気装置（ＭＤ）６５、及び限外濾過膜（ＵＦ）６７がこの順で配置されて一次純水がこの順で処理され、超純水が製造される。製造された超純水の一部は純水タンク４５に循環される。限外濾過膜（ＵＦ）６７の代わりに精密濾過膜を用いてもよい。またサブシステムにおいて、非再生型イオン交換装置６３と膜脱気装置６５に代えて、本発明に基づく水処理装置を設けてもよく、非再生型イオン交換装置６３、膜脱気装置６５の前段や後段に設けてもよい。一次純水システムにおいてもサブシステムにおいても膜脱気装置を設ける場合、複数の膜脱気装置を直列に設けることによって全体としての溶存酸素の除去率を高めることがあるが、そのように複数の膜脱気装置を直列に設けるときに一部の膜脱気装置を本発明に基づく水処理装置で置き換えることもできる。

　図１３は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムの別の例を示している。図１３に示す水処理システムは、図１２に示す水処理システムにおいて、水処理装置１００の位置を一次純水システムの紫外線照射装置５５の前段とし、紫外線照射装置５５の後段に、イオン交換樹脂装置またはＥＤＩ装置である処理装置（ＩＥＲ／ＥＤＩ）５６を配置したものである。逆浸透膜処理水タンク４２内の水は、本発明に基づく水処理装置１００、紫外線照射装置５５及び処理装置５６の順で通水し、イオン交換樹脂装置またはＥＤＩ装置である処理装置５６から一次純水が排出される。紫外線照射装置５５において被処理水に紫外線を照射して全有機炭素（ＴＯＣ）成分の分解除去を行う場合、被処理水中の溶存酸素濃度が高いとＴＯＣの除去率が低下することが知られている。したがって、図１３に示す水処理システムでは、紫外線照射装置５５の入口水での溶存酸素濃度を低くすることができ、原水中の溶存酸素濃度が高い場合に紫外線照射装置でのＴＯＣ除去率を高めることができる。

　図１４は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムのさらに別の例を示している。図１４に示す水処理システムは、図１２に示す水処理システムにおいて、サブシステムの紫外線照射装置６１の出口と非再生型イオン交換装置６３の入口との間にも、本発明に基づく水処理装置１００を配置したものである。紫外線照射によって水中の有機物を分解除去するときには炭酸イオンや炭酸水素イオンなどが生成するが、水処理装置１００は、炭酸イオンや炭酸水素イオンを除去することもできるので、サブシステム内に図１２に示すように水処理装置１００を配置することにより、後段の非再生型イオン交換装置６３での処理負荷を低減して不純物の除去性能を高めることができる。

　次に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明する。

　［実施例１］
　実施例１として、図１に示した水処理装置を組み立てた。陽極室２１、濃縮室２２，２４及び陰極室２５の寸法は、いずれも１０５ｍｍ×１０５ｍｍ×９．５ｍｍであり、溶存酸素除去室２３の寸法は１０５ｍｍ×１０５ｍｍ×１９．５ｍｍであった。実施例１では、溶存酸素除去室２３にＰｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）を単床で充填した。陽極１１及び陰極１２の大きさは１０５ｍｍ×１０５ｍｍであり、印加電流をこれらの電極の面積で除することによって電流密度を算出できる。

　［実施例２］
　実施例２として、図３に示した水処理装置を組み立てた。この水処理装置は、構成や寸法では実施例１のものと同じであるが、溶存酸素除去室２３において複床でＰｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）が充填されている点で実施例１のものと異なっている。具体的には、実施例２の溶存酸素除去室２３では、被処理水の入口側にＰｄ担持アニオン交換樹脂（Ｐｄ　ＡＥＲ）の層が配置し、被処理水の出口側に、金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂（ＣＥＲ）の層が配置している。Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の層での流路長と金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂の層での流路長の比は１：１であった。

　［比較例１］
　比較例１として、図１５に示した水処理装置を組み立てた。この水処理装置は、構成や寸法では実施例１のものと同じであるが、溶存酸素除去室２３において混床形態でＰｄ担持アニオン交換樹脂と金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂とが充填されている点で実施例１のものと異なっている。具体的には比較例１では、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂と金属触媒を担持していないカチオン交換樹脂とを嵩体積で１：１で混合し、これらが混じり合った状態（Ｐｄ　ＡＥＲ　ＭＢ）で溶存酸素除去室２３に充填した。

　実施例１，２、比較例１の各水処理装置に対し、印加電流を０．５Ａ～２．５Ａの範囲で変化させながら、５０Ｌ／ｈの流量で被処理水を通水し、５Ｌ／ｈの流量で供給水を通水し、これらの水処理装置を運転した。陰極室２５の入口での被処理水の溶存酸素濃度と溶存酸素除去室２３から排出される処理水の溶存酸素濃度から、電流密度に応じた溶存酸素濃度の変化を調べた。結果を図１６に示す。図１６より、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の充填形態が混床形態である比較例１では、電流密度が大きくなっても溶存酸素除去率は７０％程度で頭打ちとなったが、単床形態である実施例１及び複床形態である実施例２では、電流密度を大きくすることによって、溶存酸素除去率を８０％以上とすることができた。また図１６より、少なくとも２０％の溶存酸素除去率を達成するために電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ^２以上２．３Ａ／ｄｍ^２以下とすることが好ましい。よりよい溶存酸素除去率を得るために、電流密度を１．０Ａ／ｄｍ^２以上２．０Ａ／ｄｍ^２以下にすることがより好ましい。

　水処理装置において、陽極１１と陰極１２の間の印加電流を変化させると、その時の印加電圧も変化し、電流と電圧との積である消費電力は、印加電流の変化以上に変化する。図１６で示したそれぞれの結果における消費電力を計算し、被処理水の単位流量あたりの消費電力に換算した結果を図１７に示している。図１７では横軸が単位流量の被処理水あたりの消費電力であるが、比較例１は、実施例１，２に比べて、消費電力が大きくなっている。印加電流は実施例１，２と比較例１とで同じであるから、混床形態の比較例１では、実施例１，２に比べて印加電圧が高くなっており、同じ溶存酸素除去率を得るために必要な消費電力が大きくなっている。言い換えれば、実施例１で表される単床形態の場合と実施例２で表される複床形態の場合では、省エネルギーで溶存酸素を除去できることになる。電流密度の好ましい範囲と同様の考察を行うと、被処理水の単位流量当たりの消費電力は、０．０６Ｗ・ｈ／Ｌ以上０．７０Ｗ・ｈ／Ｌ以下であることが好ましく、０．１７Ｗ・ｈ／Ｌ以上０．５０Ｗ・ｈ／Ｌ以下であることがより好ましい。

　図１６に示す結果を得たときの陰極室２５の入口での被処理水の溶存酸素濃度とそのときの電流値とに基づいて、溶存酸素負荷量（単位時間中に流れ込む被処理水に含まれる溶存酸素の質量）当たりの電流値と溶存酸素除去率との関係を調べた。結果を図１８に示す。図１８より、溶存酸素負荷量当たりの電流値は、５０％以上の溶存酸素除去率を達成するためには２ｍＡ・ｈ／ｍｇであることが必要であり、８０％以上の溶存酸素除去率を達成するためには４ｍＡ・ｈ／ｍｇであることが必要である。したがって溶存酸素負荷量当たりの電流値は、２ｍＡ・ｈ／ｍｇ以上８ｍＡ・ｈ／ｍｇ以下とすることが好ましく、４ｍＡ・ｈ／ｍｇ以上８ｍＡ・ｈ／ｍｇ以下とすることがより好ましい。

　印加電流を２Ａに固定して実施例１，２及び比較例１の水処理装置を運転し、被処理水の流量を変えたときの溶存酸素除去率の変化を調べた。その結果を、溶存酸素除去室２３内のＰｄ担持アニオン交換樹脂の体積を基準とする空間速度に対する溶存酸素除去率の変化として図１９に示す。図１９に示すように、被処理水の流量が大きくなるにつれて溶存酸素除去率が低下し、単床形態の場合、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂の体積を基準とする被処理水の空間速度、すなわち、被処理水の流量をＰｄ担持アニオン交換樹脂の体積で除算した商が５００ｈ^－１のときに溶存酸素除去率が５０％まで低下した。さらに被処理水の流量を大きくすると溶存酸素除去率が低下するもの考えられ、実用的には溶存酸素除去室２３に充填されたＰｄ担持アニオン交換樹脂の体積を基準とする被処理水の空間速度が１０００ｈ^－１以下であることが好ましく、５００ｈ^－１以下であることがより好ましいことが分かった。

　［実施例３］
　被処理水として溶存酸素濃度が７．９ｍｇ／Ｌ、炭酸濃度が３．２ｍｇ／Ｌであるものを使用してこの被処理水を流量５０Ｌ／ｈで単床形態である実施例１の水処理装置に供給し、印加電流を１．０Ａとして水処理装置を運転した。そして、溶存酸素除去室２３から排出される処理水における溶存酸素濃度と炭酸濃度とを測定してそれぞれの除去率を求めた。結果を表１に示す。表１より、本発明に基づく水処理装置によれば、被処理水中の溶存酸素だけでなく炭酸も除去できることが分かった。

　［実施例４］
　被処理水として溶存酸素濃度が７．８ｍｇ／Ｌ～８．２ｍｇ／Ｌであるものを使用してこの被処理水を流量５０Ｌ／ｈで、実施例１，２及び比較例１の水処理装置に供給し、印加電流を１．５Ａとしてそれぞれの水処理装置を運転した。陰極室２５の出口水における水素濃度と、溶存酸素除去室２３から排出される処理水の溶存酸素濃度を測定した。処理水の溶存酸素濃度から、溶存酸素除去室２３で除去された酸素量を算出し、これと陰極室出口水での水素濃度から、陰極室２５で生成した水素の利用効率を算出した。算出に際しては、水素（Ｈ_２）の１モルが酸素（Ｏ_２）の０．５モルと反応するものとした。結果を表２に示す。

　複床形態の実施例２と混床形態の比較例１とを比較すると、溶存酸素除去室２３内のＰｄ担持アニオン交換樹脂の充填量は同じであるにも関わらず、混床形態の比較例１の方が水素利用効率が低くなった。一方、複床形態の実施例２と単床形態の実施例１とを比較すると、溶存酸素除去室２３内のＰｄ担持アニオン交換樹脂の充填量については実施例１が実施例２の２倍であるにも関わらず、水素の利用効率には大きな差は見られなかった。実施例１，２では、陰極室２５で発生した水素のほぼ全量が溶存酸素の除去に使われている。

　［実施例５］
　図７に示す水処理装置を組み立てた。陽極室２１、濃縮室２４及び陰極室２５の寸法は、いずれも、１０５ｍｍ×１０５ｍｍ×９．５ｍｍであった。溶存酸素濃度が８．２ｍｇ／Ｌの水を用意し、この水を被処理水として５０Ｌ／ｈで陰極室２５に通水し、濃縮室２４には供給水として５Ｌ／ｈで通水した。陽極１１と陰極１２の間に流す電流の値を０．５Ａから２．５Ａの範囲で変化させて水処理装置を運転し、陰極室２５から排出される処理水の溶存酸素濃度を測定して溶存酸素除去率を求めた。結果を図２０に示す。図２０から、電流値と溶存酸素除去率との間には相関があり、電流密度を大きくすることによって溶存酸素除去率を向上できることが分かった。このことは、陰極室２５内で発生した水素を有効に利用して溶存酸素の除去を行なえたことを意味する。

　［実施例６］
　実施例５と同じ装置を用い、被処理水に過酸化水素を添加し、運転時の電流設定を１．５Ａとしたほかは実施例１と同様に実験を行い、処理水中の過酸化水素濃度を測定して、過酸化水素の除去率を求めた。結果を表３に示す。

　表３の結果から、Ｐｄ担持アニオン交換樹脂を陰極室２５に充填した場合には、過酸化水素も除去できることが分かる。なお、このときの溶存酸素除去率を実測したところ２７％程度であり、実施例５での溶存酸素除去率と同程度の値であった。

　１１　　陽極
　１２　　陰極
　２１　　陽極室
　２２，２４　　濃縮室
　２３　　溶存酸素除去室
　２５　　陰極室
　２６　　脱塩室
　３１，３３，３５　　カチオン交換膜
　３２，３４，３６　　アニオン交換膜
１００　　水処理装置

Claims

　被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理方法であって、
　陽極と陰極との間に直流電流を印加する工程と、
　前記陽極と前記陰極との間に配置されてイオン交換体が充填されている溶存酸素除去室に前記被処理水を通水する工程と、
　を有し、
　前記溶存酸素除去室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されたイオン交換体であり、
　前記金属触媒が担持されたイオン交換体は、前記溶存酸素除去室の少なくとも一部において単床形態で充填されている、水処理方法。
　前記被処理水を前記陰極が設けられている陰極室に供給し、前記陰極室を通過した後の前記被処理水を溶存酸素除去室に通水させる、請求項１に記載の水処理方法。
　被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理方法であって、
　陽極室に設けられた陽極とイオン交換体が充填されている陰極室に設けられた陰極との間に直流電流を印加する工程と、
　前記陰極室に前記被処理水を通水する工程と、
　を有し、
　前記陰極室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されているイオン交換体である、水処理方法。
　前記陰極室が、前記陽極室の側においてイオン交換膜によって区画されている、請求項３に記載の水処理方法。
　前記陰極室を区画する前記イオン交換膜がアニオン交換膜であり、前記陰極室に充填されるイオン交換体がアニオン交換体である、請求項４に記載の水処理方法。
　前記陽極室と前記陰極室の間においてイオン交換膜によって区画されてイオン交換体が充填されている脱塩室に対し、前記陰極室を通過した後の前記被処理水を通水させて前記被処理水の脱塩を行う工程をさらに有する、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の水処理方法。
　前記金属触媒は白金族金属触媒であり、前記被処理水中の溶存酸素に加えて過酸化水素を除去する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水処理方法。
　被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理装置であって、
　陽極及び陰極と、
　前記陽極と前記陰極との間に配置されてイオン交換体が充填され、前記被処理水が通水する溶存酸素除去室と、
　を有し、
　前記溶存酸素除去室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されたイオン交換体であり、
　前記金属触媒が担持されたイオン交換体は、前記溶存酸素除去室の少なくとも一部において単床形態で充填されており、
　前記陽極と前記陰極の間に直流電流が印加される水処理装置。
　前記溶存酸素除去室は、前記陽極である電極板、前記陰極である電極板、及びイオン交換膜のいずれか１つ以上で区画されている、請求項８に記載の水処理装置。
　前記溶存酸素除去室は、前記陰極を備える陰極室であるか、あるいは前記被処理水の流れに関して前記陰極室に直列に接続されている、請求項８または９に記載の水処理装置。
　前記溶存酸素除去室の上流に、前記被処理水に対して水素を供給する手段が設けられている、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記被処理水中の処理対象の溶存酸素負荷量に対する前記直流電流の電流値が２ｍＡ・ｈ／ｍｇ以上８ｍＡ・ｈ／ｍｇに設定される、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記溶存酸素除去室に充填された前記金属触媒が担持されたイオン交換体の体積を基準とする前記被処理水の空間速度が１０００ｈ^－１以下に設定される、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記被処理水中の処理対象の溶存酸素負荷量に対する単位時間あたりに前記溶存酸素除去室に供給される水素の量の質量比が０．１以上０．４以下となるように、前記溶存酸素除去室に供給される前記被処理水に含まれる水素の量が調整される、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記溶存酸素除去室における電流密度が０．４５Ａ／ｄｍ^２以上２．３Ａ／ｄｍ^２以下である、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記溶存酸素除去室での前記被処理水の流量あたりの消費電力が０．０６Ｗ・ｈ／Ｌ以上０．７０Ｗ・ｈ／Ｌ以下である、請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の水処理装置。
　陽極を備える陽極室と、
　陰極を備えてイオン交換体が充填され被処理水が供給される陰極室と、
　を有し、
　前記陰極室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は、金属触媒が担持されているイオン交換体であり、
　前記陽極と前記陰極の間に直流電流が印加される水処理装置。
　前記陰極室が、前記陽極室の側においてイオン交換膜によって区画されている、請求項１７に記載の水処理装置。
　前記陰極室を区画するイオン交換膜がアニオン交換膜であり、前記陰極室に充填されるイオン交換体がアニオン交換体である、請求項１８に記載の水処理装置。