(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液の電気分解方法であって、
電極（４７）を備える槽に入れた金属容器（４６）であって、前記電極が前記金属容器（４６）とは接触していない金属容器（４６）に鉄粒子を投入し、
前記槽に濃度が少なくとも１ｇ／ｌの次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、該水溶液が少なくとも部分的に前記鉄粒子を覆って前記電極（４７）と接触するように投入し、
前記金属容器（４６）および前記電極（４７）に直流電流を供給し、鉄粒子が入った前記金属容器（４６）が陽極であり、前記電極（４７）が陰極であり、
前記槽から電気分解生成物を抽出し、該生成物を前処理すべき原水中に投入し、
前記前処理すべき原水が、好気性生物濾過と次いで嫌気性生物濾過を施される
方法において、
生物濾過から生じた水に、金属容器（４６）の入った槽内よりも次亜塩素酸ナトリウム濃度が低くなるような量の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を投入し、次いで
水全体に第２の電気分解を施すこと
を特徴とする電気分解方法。
【請求項２】
前記水溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が少なくとも４ｇ／ｌである、請求項１に記載の電気分解方法。
【請求項３】
前記水溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が６．５ｇ／ｌである、請求項２に記載の電気分解方法。
【請求項４】
前記生物濾過から生じた水に添加される前記次亜塩素酸水溶液の量は、前記第２の電気分解を施された水溶液の次亜塩素酸ナトリウム濃度が１〜５ｍｇ／ｌ程度となる量である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の原水の前処理方法。
【請求項５】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成するステップをさらに含み、該水溶液の一部が金属容器（４６）の入った槽内に送られ、残りが第２の電気分解の上流で、前記生物濾過から生じた水中に送られる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の原水の前処理方法。
【請求項６】
金属容器（４６）を入れた槽と該金属容器（４６）に接触していない電極（４７）とを備える第１の電気分解装置（２）を備え、
前記第１の電気分解装置（２）の出口（８）が、安定室（４）の上方に位置するか、または処理すべき原水の供給導管（５）に連結され、好気性濾床（１６）と続いて嫌気性濾床（１７）とを有する生物学的フィルタの上流にあり、
第２の金属容器（４６ａ）と第２の電極（４７ａ）を入れた槽とを備える第２の電気分解装置（３）を備え、
前記第２の電気分解装置（３）の入口（３７）が前記生物学的フィルタの出口に連結されている
原水の前処理設備において、
次亜塩素酸ナトリウム水溶液の生成装置をさらに備え、該生成装置の出口が、第１の電気分解装置（２）の入口導管（３５）と導管（４８）とに連結され、前記導管（４８）が、前記第２の電気分解装置（３）の前記入口（３７）に連結している、
ことを特徴とする原水の前処理設備。
【請求項７】
前記第２の電気分解装置（３）が、前記第２の金属容器（４６ａ）を取り囲む電磁石または磁気ループ（４４）を備える、請求項６に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解方法、ならびに原水の前処理方法および前処理設備に関し、飲用水、またはいわゆる「工業用」の水、すなわち飲用には不適切であるが、清掃、洗浄、洗濯、トイレ用水、庭の水やりまたは灌漑など、家事、農業および工業用に利用できる水を提供できるように、後で容易に処理できるような水を生成することを目的とする、原水の前処理方法および前処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、垂直電極を有する廃水の電解処理装置が記載されている。この文献には、直流電流、溶解性鉄の陽極および「コークス」粒子の懸濁液または微粒子（３頁、４段、３２および３４行を参照）を利用して、直流電気凝析を生じさせる、電気分解が記載されている。
【０００３】
特許文献２は、水酸化鉄の凝集を引き起こすように、垂直な陰極と鉄屑を含む陽極（３段、５行）とを有する装置を用いる原水を処理する方法に関するものである。フロックはのちに酸化される。
【０００４】
特許文献３には、屑鉄を入れた籠で構成される電極を用いて電気凝析を生じさせる電気浄水設備が記載されている（５頁、１０、１１行）。
【０００５】
特許文献４は、飲用水に含まれるヒ酸塩の除去を扱っている。この文献は、軟鋼製またはステンレス鋼製とすることができる陽極の陽極溶解（３頁、段落［００４６］）による金属水酸化物の形成について言及している（段落［００４８］）。
【０００６】
特許文献５には、Ｃｒ６＋イオンを含む廃水の除去方法であって、このイオンが、容器内に含まれる粒子を取り囲む垂直な陰極を有する装置で電解的にＣｒ３＋イオンに還元される方法が開示されている。
【０００７】
特許文献６には、複数のステップにわたる廃水の処理方法が記載されている。第１のステップは、たとえば凝析または凝集によって中間廃液を得ることとすることができる（２頁、左段、２行）。第２のステップでは、
好ましくは第二鉄イオンによって活性化された犠牲鉄屑が使用され、この第二鉄イオンは、金属鉄または第一鉄イオンの特に活性塩素による酸化によって形成することができる、自然発生的な電気化学処理、または
犠牲金属または第一鉄イオンに電圧を印加することによって、自然発生的ではない方法で起こる電気化学処理
を利用して、中間廃液を処理することができる（段落［００２１］）。
【０００８】
特許文献７では、通常用いられる凝析剤が挙げられている。これは一般に、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムおよび第二塩化鉄などの鉱物凝析剤である。前述の特許文献６は、鉄およびアルミニウムの他に、ニッケル、コバルト、亜鉛、銅およびその化合物とすることができる犠牲金属の利用についても言及している（段落［００１５］）。
【０００９】
既に１０年以上前に、本特許出願の発明者は、特許文献８の対象である原水の前処理方法を開発した。
【００１０】
この方法は、次亜塩素酸塩を用いて強力に塩素殺菌するステップと、次いで、触媒に覆われ、機械的にまたは超音波を用いて攪拌される、チタンまたはジルコニウム製の籠に入れることもできる鉄粒子の電気分解によって進行する殺菌ステップを含んでいる。
【００１１】
このように進行する殺菌中に、被処理水は、残留する活性塩素を減少させるために交流電流を用いて電気分解される。被処理水の中に残留する、約１〜５ｐｐｍときわめて低濃度の次亜塩素酸塩も同時に電気分解される。
【００１２】
本発明者は、この方法を改善して飲用水に関する新たな規準、特に欧州規格第ＤＥ９８／８３／ＣＥ号、ならびにこの分野における世界保健機関（ＷＨＯ）からの最新の勧告を組み込むために、研究を重ねた。
【００１３】
その結果、汚泥、塩、亜硝酸塩、有機化合物および／または重金属をより多く含むため、以前よりもさらに質の低下した水の前処理を可能にする新たな方法、装置および設備を開発するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】欧州特許第０５９５１７８号
【特許文献２】米国特許第４０１４７６６号
【特許文献３】仏国特許第２４５９０６７号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０１６７２８５号
【特許文献５】日本特許公開  昭５１−１５０８６６号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／００００７８４号
【特許文献７】米国特許第５５７８２００号
【特許文献８】仏国特許公報第２７４０１２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、濃次亜塩素酸ナトリウムの高濃度の水溶液を、鉄の存在下で電気分解することによって得られる新たな凝析剤を開発することに基づくものである。
【００１６】
この電気分解の際に得られる凝析剤の厳密な性質は、現時点では知られておらず（解明すべく現在研究されているところである）、第二鉄イオンおよび微粒子を含む高密度の懸濁液で構成されていると考えられている。いずれにせよ、この凝析剤は特に活性な様子を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
したがって、本発明は、以下の項目１に記載の電気分解方法を主な目的とする。
１．  水溶液の電気分解方法であって、
電極を備える槽に入れた金属容器で、電極がこの金属容器とは接触していない容器に鉄粒子を投入し、
前記槽に次亜塩素酸ナトリウムを含む水溶液を、この水溶液が少なくとも部分的に鉄粒子を覆って電極と接触するように投入し、
金属容器および電極に電流を供給し、
槽から電気分解の生成物を抽出する
方法において、
電流が直流であること、
鉄粒子が入った金属容器が陽極であり、電極は陰極であること、および
水溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が少なくとも１ｇ／ｌ（１０００ｐｐｍ）であること
を特徴とする電気分解方法。
【００１８】
上に述べた項目１の電気分解方法の有利な特徴を、以下の項目２〜４に示す。
２．  水溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が４ｇ／ｌを上回り、特に約６．５ｇ／ｌである、項目１に記載の電気分解方法。
３．  水溶液がさらに塩化ナトリウムを含む、項目１または２に記載の電気分解方法。
４．  塩化ナトリウムの濃度が少なくとも１０ｇ／ｌであり、好ましくは約１５ｇ／ｌである、項目３に記載の電気分解方法。
【００１９】
したがって、この電気分解方法によって得られる生成物は、槽の内容物である。この生成物は、槽から抽出したのち、原水の処理方法において凝析剤として働く。
【００２０】
したがって、本発明は、以下の項目５に記載の原水の前処理方法にも関する。
５．  項目１〜４のいずれか１項に記載の方法を実施することによって得られる電気分解生成物を凝析剤として使用する原水の前処理方法。
【００２１】
上に述べた項目５の原水の前処理方法の有利な特徴を、以下の項目６〜９に示す：
６．  前処理する原水に凝析剤を投入するステップと、次いで
好気性生物濾過および次いで嫌気性生物濾過を行うステップと
を含む、項目５に記載の原水の前処理方法。
７．  好気性生物濾過および次いで嫌気性生物濾過を行うステップによって生じる水を電気分解するステップ
をさらに含む、項目６に記載の原水の前処理方法。
８．  電気分解ステップの前に、好気性生物濾過および次いで嫌気性生物濾過を行うステップによって生じる水に次亜塩素酸ナトリウムを投入するステップ
をさらに含む、項目７に記載の原水の前処理方法。
９．  次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成するステップ
をさらに含む、項目５〜８のいずれか１項に記載の原水の前処理方法。
【００２２】
また、本発明は、本発明による電気分解方法を実施することができる電気分解装置を備える原水の前処理設備であって、その本質的な特徴が以下の項目１０に記載されている設備も目的とする。
１０．  原水の前処理設備であって、
金属容器を入れた槽およびこの金属容器に接触していない電極を有する電気分解装置を備え、
この電気分解装置の出口が、安定室の上方に位置するか、または処理すべき原水の供給導管に連結され、好気性濾床および次いで嫌気性濾床を有する生物学的フィルタの上流にある
原水の前処理設備。
【００２３】
上に述べた項目１０の原水の前処理設備の方法の有利な特徴を、以下の項目１１〜１８に示す。
１１．  陰極が、金属容器の上方または内部で、この金属容器の上部に、水平に配置される、項目１０に記載の設備。
１２．  陰極が格子の形状である、項目１０または１１に記載の設備。
１３．  金属容器の攪拌手段をさらに備える、項目１０〜１２のいずれか１項に記載の設備。
１４．  第２の金属容器および第２の電極を入れた槽を備える第２の電気分解装置をさらに備え、
第２の電気分解装置の入口が、生物学的フィルタの出口に連結されている、項目１０〜１３のいずれか１項に記載の設備。
１５．  第２の電極が、第２の金属容器の上方または内部で、この金属容器の上部に、水平に配置される、項目１４に記載の設備。
１６．  第２の電気分解装置が、第２の金属容器を取り囲む電磁石または磁気ループを備える、項目１４または１５に記載の設備。
１７．  次亜塩素酸ナトリウム水溶液の生成装置をさらに備え、生成装置の出口が第１の電気分解装置の入口導管に連結されている、項目１０〜１６のいずれか１項に記載の設備。
１８．  導管が、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の生成装置を第２の電気分解装置の入口に連結している、項目１７が項目１４、１５または１６を参照している場合に項目１７に記載の設備。
【００２４】
項目１７および１８に記載の原水の前処理設備は、この設備を作動させるにあたり、入手が容易な原材料である、
次亜塩素酸ナトリウムを生成するための塩（塩化ナトリウム）、
凝析剤を生成するための鉄粒子、
および電気分解を実行するための（および場合によってはポンプ、電磁石、電磁弁、空気圧縮機ならびに制御・調節システムに給電するための）電気、
設備によって前被処理された水から取り出すことができる次亜塩素酸ナトリウム溶液を生成するのに役立つ水
しか必要としないという強力な実用的利点を有する。
【００２５】
得られた前処理後の水にはその後、とりわけ純度を高めるための補足処理を施してもよい。
【００２６】
このような原水の前処理方法および設備は、きわめて多岐にわたる水源から来る水を処理できるという最大の利点を備えている。
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、原水の前処理設備の好ましい実施形態を概略的に示した添付の図を参照しながら以下の解説で詳しく説明していく。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】添付の図は、本発明による電気分解方法を実施するのに適した、本発明による原水の前処理設備を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この設備は、実質的に以下の３つの主な要素で構成されている。
原水が流れてくる濾過装置１、
濾過装置１用の凝析剤を生成する働きをする第１の電気分解装置２、および
水に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加した後、濾過装置から出た水を処理する畑楽をする第２の電気分解装置３。
【００３０】
ａ）濾過装置
図に示す濾過装置は、原水用の安定室として機能するコンパートメント４を有する。したがって、導管５からコンパートメント４の頂部に到着する原水の流速が低下し、渦が弱まる。
【００３１】
さらに、第１の電気分解装置２の出口導管８によってもたらされる凝析剤（以下に詳述）が、コンパートメント４の上部に放出され、または導管５に投入され、原水に添加され、または原水と混合される。
【００３２】
したがって、コンパートメント４の内部では、原水の最も粗大な粒子、ならびに凝析剤の作用によって合体または凝析し凝集する最も微細な粒子が、コンパートメント４の底に沈む。
【００３３】
コンパートメント４の壁の下に設けられた開口部６により、水は、コアレッサーの役割を果たす隣のコンパートメント７に入ることができる。
【００３４】
コンパートメント４および７を貫通する傾斜面により、コンパートメント４および７から来る粗大な粒子または凝析した粒子を、排出導管３３から排出することができる。
【００３５】
コンパートメント７の頂部付近に設けられた開口部９により、水は、開口部１１が設けられている壁の下部から、隣の中間コンパートメント１０に進入する。この開口部は、好ましくは４０度に傾斜した層板を有する層板状デカンター１２の入口を構成する。
【００３６】
本質的にはリン酸塩型の化合物である粒子がコンパートメント１０の底に沈殿し、汚泥が層板状デカンター１２の底に凝析し、コンパートメント１０の下部および層板状デカンターの下部を貫通する傾斜面により、これらの粒子および汚泥は、導管２２から排出される。
【００３７】
デカンター１２の出口は、このデカンター１２の層板の上方にあり、容器の壁の１枚の頂部にある開口部１３から構成される。透明な上澄み液は、開口部１３を通って隣の中間コンパートメント１４に進入し、このコンパートメントに導管１７から空気が供給されて、水が空気で飽和され、溶液または懸濁液中の酸化可能な要素が酸化されるようになる。したがって、たとえば痕跡量の状態で残留している第一鉄イオンは、酸化されて第二鉄イオンとなる。
【００３８】
中間コンパートメント１４は壁を有し、この壁の下部に、生物学的フィルタの入口を構成する開口部１５が設けられている。
【００３９】
この生物学的フィルタは、ポリプロピレン製の疎水性で親油性の繊維床を備える第１の好気性濾過コンパートメント１６で構成されている。この繊維床は、自由空気によって、またはコンパートメント１４から来る水によって運搬され、空気供給導管１７から注入される圧縮空気によって空気が富化された溶液の状態で、強力に曝気される。変形形態では、酸素または酸素を含む適切な気体混合物を注入してもよい。
【００４０】
このようにして、硝化が行われる。中間コンパートメント１４または第１のコンパートメント１６の底に沈んだ粒子は、中間コンパートメント１４およびコンパートメント１６を貫通する傾斜面によって導管２３から除去される。
【００４１】
第１の生物学的フィルタ・コンパートメント１６の内部を上昇する水は、このコンパートメント１６の壁の頂部に設けられた開口部１８に到達して、隣の中間コンパートメント１９に移るようになり、このコンパートメントの壁の下部には、第２の生物学的フィルタ・コンパートメント２１の入口を構成する開口部２０が設けられている。水は、同じくポリプロピレン製である第２の疎水性で親油性の第２の繊維床が中にある、この第２のコンパートメント２１を上昇する。しかしながら、第１の繊維床とは異なり、この第２の繊維床は曝気されない。この繊維床には導管１７のような空気供給導管がなく、したがってそこでは嫌気性濾過が起こるが、この濾過は脱窒素により、水中に含まれる含窒素材料および有機材料を劣化させる。
【００４２】
隣の中間コンパートメント１９または第２の嫌気性濾過コンパートメント２１の底に沈んだ粒子は、これらのコンパートメントを貫通する傾斜面によって導管２４から除去される。
【００４３】
濾過床を攪拌し、形成されたバイオマスを脱着させるために、たとえばジャッキなどの機械的攪拌手段（図示せず）を備えることが好ましい。
【００４４】
有利には、生物学的濾過コンパートメント１６、２１はそれぞれ、供給用パイプ３１、３２を備えている。このパイプ３１、３２は、原水入口導管５に連結されており、したがって最初の原水を一滴ずつ投入することができる。このようにわずかな量の原水を投入することによって細菌が運ばれ、濾過床の繊維に定着する。このようにして細菌の播種を実施する。変形形態では、生物学的濾過コンパートメント１６、２１またはパイプ３１、３２に、水性細菌製剤の形、またはゼラチンカプセルもしくは粉末の形、有利には投与量を定めた形で細菌を投入することができる開口部または装置を設けてもよい。
【００４５】
この環境で卓越する条件に応じて、２つの生物学的フィルタ・コンパートメントにそれぞれ定着する細菌は特殊化する。細菌は、状況に応じて硝化または脱窒素を起こし、繊維によって捕捉された油脂を分解し、その結果、繊維をきれいにする。同様に、アンモニアは硝化されたのちに酸素を含まない窒素に分解される。
【００４６】
コンパートメント２１の壁の頂部に設けられた出口２８により、バイオマスを含む水は、隣の中間コンパートメント２５に到達することができるが、このコンパートメントの下部にはセパレータ２７の入口を構成する開口部２６が設けられている。このセパレータ２７は、ポリプロピレン製の多孔質のスクリーンで形成されている。水はこのセパレータ２７を下から上へと通過し、その後上まで到達すると、導管３０を通って第２の電気分解装置３の方へ排出される。
【００４７】
中間コンパートメント２５またはセパレータ２７の底に沈んだ粒子は、この２つを貫通する傾斜面によって導管２９から除去される。
【００４８】
ｂ）電気分解装置２
上に述べたように、この装置は凝析剤を生成する機能を果たし、次いでこの凝析剤は、出口導管８によって安定室４中に投入され、その後、片側が安定室４の出口に通じ、もう片側が層板状デカンター１２に通じるコアレッサー７中に投入される。
【００４９】
通常、この装置２は、
次亜塩素酸ナトリウム水溶液と、
次亜塩素酸ナトリウム水溶液中に沈められた、鉄球を入れた籠４６のような金属容器を備える陽極と、
一般に格子４７の形状で、少なくとも一部分が次亜塩素酸ナトリウム水溶液中に沈められた陰極で、この沈められた部分が鉄球の上方にある陰極と
を含む槽を備える。
【００５０】
陰極４７は、金属容器の上方または内部で、この金属容器の上部に、水平に配置することが好ましい。
【００５１】
次亜塩素酸ナトリウムは一般に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液のタンク３４から出て、一般に電気分解装置２の入口導管３５を通って陰極４７上に注入される。
【００５２】
有利な変形形態は、補完的な装置を用いてその場で生成される次亜塩素酸ナトリウムをタンク３４に直接供給するものであり、この装置は、濃度が２０〜２６ｇ／ｌ、さらに有利には約２２ｇ／ｌの塩化ナトリウム溶液を充填した電解槽５０に沈めた電解装置４９で構成されている。この塩を含んだ溶液は、槽５１に入っている、塩５７で飽和した塩水を、導管５３から注水器５２を通って来た軟水の飲用水と混ぜることによって得られる。この注水器５２を介して、高濃度の塩水が軟水の飲用水に吸入され混合され、塩２２ｇ／ｌの塩水溶液が得られ、この塩水溶液が導管５４を通って電解槽５０中に放出される。電解装置４９は、塩素換算で６．５ｇ／ｌの次亜塩素酸ナトリウム溶液が得られるまで、直流で給電される。タンク３４中の次亜塩素酸塩溶液が消費されて水位が十分に下がると、弁５５が開いて電解槽５０を空にし、タンク３４を満たす。
【００５３】
さらに、このような補足的な生成装置の使用には、高濃度の次亜塩素酸ナトリウムと塩化ナトリウムとを同時に含む水溶液が供給されるという利点がある。塩化ナトリウムが存在するため導電性が高まるので、電気分解装置２中の電気分解の電圧は、低く、一般に１０ボルト未満に保つことができる。
【００５４】
槽３４から来る溶液によって化学的に攻撃されるのを避けるために、鉄球を入れた金属容器または籠は一般に、少なくとも部分的にチタンまたはチタン合金で、たとえば銀２〜５％を含むチタン／銀合金、チタン／パラジウム合金またはチタンと貴金属酸化物の合金製である。これは、ジルコニウムまたはジルコニウム合金であってもよい。
【００５５】
籠は一般に、電気分解装置の槽の２枚の壁に掛かるようになっている取っ手５６によって懸架される。籠は一般に、円形または長方形の横断面を有する。籠は、球が通過しないように十分に小さい孔を有する金属格子または金属シートで形成することができる。この孔によって、水溶液の循環が可能になる。
【００５６】
鉄球の代わりに、ショットまたは鉄の削り屑を使用してもよい。
【００５７】
驚くべきことに、陰極格子４７の球の方を向いた面に、従来の分離要素を備える必要がないことが確認された。この要素は一般に、食物用の孔のあいた布であり、たとえば、薄いガラス布製のジオテキスタイル、またはしばしば引き裂き耐性のあるポリエチレンもしくはポリプロピレン製の織布もしくは不織布とすることができる。実際に、分離要素がなくても短絡が発生することはない。
【００５８】
陰極格子４７は、チタン、チタン合金、ハステロイ（登録商標）合金、または塩素および次亜塩素酸塩環境で第二鉄イオンによる腐食に耐性のある他のあらゆる金属または合金製でもよい。
【００５９】
陰極４７が鉄粒子の上方にあり、出口導管８が槽の底３６から出ており、電気分解生成物が上から下へ向かって循環することから、第一鉄イオンおよび第二鉄イオンの（上に向かう）わずかな逆流が起きないという効果があり、したがってこれらのイオンが減少することはない。この効果は、電気分解が直流で行われるということによって強化される。
【００６０】
さらに、このような構成には、流線のよりよい分布が可能になるという利点があり、これによって動作が改善される。さらに、装置は２つ以上の金属容器を備える必要がなく、それによって製作が簡易になる。
【００６１】
槽の底３６は、出口導管８に向かって傾斜していることが好ましい。
【００６２】
装置２は、金属容器の攪拌手段（図示せず）を備えていることが好ましく、この手段はジャッキ、または空気圧式バイブレータ、電気式バイブレータ、もしくは磁気式バイブレータまたは超音波とすることができる。
【００６３】
電気分解装置２の動作
電気分解装置２は、バッチ（英語のｂａｔｃｈ）式に断続的に動作することもできるが、連続的に使用することが好ましい。
【００６４】
当然のことながら、孔のあいた籠への鉄粒子の投入が最初に行われ、その後、動作してからしばらく経ったのちに鉄粒子が追加される。通常、球の再補給は、球が籠からなくならないように２週間おきに実施される。
【００６５】
同様に、設備の運転を開始する際、電気分解が数分間または数時間行われるのを待つ必要があり、槽の寸法は、槽から凝析剤が抽出される前の調整時間が３〜５時間続くように設定される。
【００６６】
導管３５を通って槽に次亜塩素酸ナトリウム水溶液（ＮａＣｌＯ）が投入される。
【００６７】
陽極および陰極に、直流電流が供給される。この電流の強度は可変であってもよい。また、パルスの形でもよい。電圧は低く、一般に１０Ｖ未満、たとえば０．５Ｖ〜１Ｖである。
【００６８】
籠の内部では、次亜塩素酸ナトリウムが存在し、室温で、ｐＨが中性に近いため、鉄の電気化学的溶解および様々な反応が起こり、この反応中に第一鉄（Ｆｅ２＋）が酸化されて第二鉄イオン（Ｆｅ３＋）になる。塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３、６Ｈ２Ｏ）が形成されるように思われ、また見たところさらに少量であるが、おそらくは鉄オキシ水酸化物の微細結晶から形成された、不溶性の微細結晶である別の化合物も形成されるようである。すなわち、塩化第二鉄、鉄水酸化物および鉄オキシ水酸化物を含むと思われる懸濁液が槽内で得られる。
【００６９】
攪拌手段が、陽極を攪拌するために設けられている。陰極を攪拌する必要はない。陽極を振とうさせることにより、電気分解を停止させまたは遅らせる被覆が球に形成されることが防止される。
【００７０】
槽内にある電気分解生成物または反応性混合物が、出口導管８から排出され、安定室４中で次いでコアレッサー７中で凝析剤として働く。この凝析剤は、汚泥やリン酸塩沈殿など、被処理水中の懸濁物質の濃密化を引き起こすためのものである。沈殿物は、反応および吸収により、たとえば鉛などの重金属やヒ素、ならびに硝酸塩および有機化合物のような他の化合物をも引き込む。一方、シアン化物は直ちに中和される。
【００７１】
電気分解装置２は高い位置、すなわち安定室の上方に設置することが好ましい。このようにすると、この液体を循環させるには液体が高所から槽にかける圧力だけで十分である。これが不可能な場合は、計量ポンプを使用して凝析剤を安定室４の中に注入する。
【００７２】
安定室４中に注入する凝析剤の量は、処理すべき原水に応じて決定される。例を挙げると、懸濁物質を５〜５０ｍｇ／ｌ含む原水１ｍ３／時に対して注入する凝析剤の量は１３０ｃｍ３／時〜８５０ｃｍ３／時であり、懸濁物質が５０〜１５０ｍｇ／ｌの水に対する凝析剤の量は８５０〜１３５０ｃｍ３／時であり、懸濁物質が１５０〜１５００ｍｇ／ｌの水に対する凝析剤の量は１３５０〜２６８０ｃｍ３／時である。
【００７３】
ｃ）電気分解装置３
電気分解装置３は、電気分解装置２と類似の要素を備える。具体的には、取っ手５６ａの付いた孔のあいた籠４７ａ、および好ましくは水平に配置され、格子であってもよく、その上方に導管３７が開口している陰極４７ａである。
【００７４】
しかしながら、電気分解装置３の寸法は、設備内を循環するあらゆる水を処理することになっているため、通常はわずかにより大きい。
【００７５】
この装置内では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度は、電気分解装置２における濃度よりも低く、装置２における通常の６５００ｐｐｍの代わりに装置３においては１〜５ｍｇ／ｌ（ｐｐｍ）程度であり、装置３内塩化ナトリウムの全含有量はきわめてわずかで、１５〜２５ｍｇ／ｌ程度である。
【００７６】
その結果、液体の導電性はより低い。したがって、陰極４７ａと球の床との間の距離は短くなければならない。この距離は一般に、孔のあいた分離要素の厚みに相当し、約０．７ｍｍである。ここには一般に分離のための孔のあいた布があり、陰極格子はこの布で覆われ、鉄粒子の床の上に載っている。
【００７７】
この装置はさらに、ソレノイド４４のコイルで構成された電磁石を備え、このコイルは球の入った取っ手５６ａ付きの籠４６ａを取り囲んでいる。コイルには交流電流が走り、誘導性が０．０１テスラを上回る磁場が発達している。
【００７８】
籠の内部は、触媒層（一般にはパラジウム）で好ましくは少なくとも部分的に被覆されていることが好ましい。
【００７９】
同様に陰極４７ａも、特に球に面する側が触媒層（一般にはパラジウム）で好ましくは少なくとも部分的に被覆されている。
【００８０】
一般に電気分解装置３は、電気分解装置２とは機能が全く異なるため、一般に寸法も異なっている。
【００８１】
実際に、電気分解装置３はとりわけ以下の機能を果たす。
水中に過剰に残留している次亜塩素酸塩を減少させる、
重金属およびヒ素のような有毒元素を抽出する、
水中に含まれる炭酸カルシウムの結晶学的性質を変化させる、
水中に含まれる有機ハロゲン化合物、特にクロラミンを破壊する。
【００８２】
このようにして、水に天然水の品質が付与、または再付与される。
【００８３】
この装置には、重金属および／またはヒ素のような有害元素および／または有機化合物を含む水、カルシウム硬度が１５度を上回る（すなわち炭酸カルシウムの濃度が１５０ｍｇ／ｌを上回る）水、およびたとえばあまり曝気されていない池や、水が長期間にわたって滞留している貯水池から来る淀んだ水を処理することができるという利点がある。
【００８４】
電気分解装置３の動作
添付の図を再度参照すると、濾過装置１のセパレータ２７の出口導管３０から出た水に、タンク３４から導管４８を通って来る次亜塩素酸ナトリウム溶液が加えられてから、第２の電気分解装置３の入口導管３７を通って同装置に投入されることがわかる。
【００８５】
有利な変形形態は、この場合も、既に言及した補足的な装置をタンク３４用の次亜塩素酸ナトリウムの供給源として使用するものである。次亜塩素酸ナトリウムの第１の機能は、出口導管３０からくる水を殺菌することである。この補足的な装置によって生成される次亜塩素酸ナトリウム溶液のｐＨは７前後である。この溶液には、病原菌に対して次亜塩素酸ナトリウムよりも活発に殺菌する次亜塩素酸を含んでいるという利点がある。
【００８６】
電気分解装置３の槽の内部で、陽極４６ａおよび陰極４７ａに直流電流を流す。すると、球の鉄が酸化されて第一鉄カチオンになり、その後、陽極で第二鉄カチオンになる。
【００８７】
その全体が次式の全体反応に相当する。
２Ｆｅ２＋＋ＣｌＯ−＋Ｈ２Ｏ→Ｃｌ−＋２ＯＨ−＋２Ｆｅ３＋
【００８８】
鉄と第一鉄イオンとが同時に存在することにより、ＦｅとＦｅ２＋の還元対が重金属のいくつかのイオンに作用することができる。その上、塩化第二鉄は他のいくつかのイオンを酸化し、存在する水酸化第二鉄は、還元であっても酸化であっても、形成されたほとんど溶解しない化学種を吸収する。その後、これらの化学種は沈殿し、装置の底に設けられた導管４０から除去される。したがって、前の凝析ステップおよび生物学的濾過ステップで完全には消滅せずに存在しているカドミウム、クロム、水銀などの重金属は、濃度がかなり低下していくのがわかる。
【００８９】
球の攪拌手段（図示せず）が設けられている。この手段は球同士の摩擦を引き起こし、そのため酸素の層およびそこに形成される堆積物が表面から取り除かれる。次にこの酸素およびこの堆積物も、導管４０から除去される。
【００９０】
攪拌手段としては電磁石、優先的には変動磁場が発生するように交流電流が供給される電磁石を使用することが好ましい。電磁石には、磨耗するおそれのある作動する部品がなく、可動の電気的接点にパッキンを使用しなくてもよいという利点がある。さらに、攪拌作用は、表面層に限定されていず、球塊の内部にも浸透する。
【００９１】
陽極と陰極との間の電位差は、０．５〜１．５Ｖが好ましい。
【００９２】
直流電流は断続的、すなわち規則的に途切れるか、または０．１〜５Ｈｚ、好ましくは０．５〜１Ｈｚの周波数のパルス列に従うことが好ましい。これには２つの効果がある。一つは、電流が流れていない間は電極が脱分極し、その結果、イオンがより自由に拡散すること、もう一つは、陰極を通過する次亜塩素酸塩が、陰極４７ａによって還元されず、したがって第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化することによって還元され得ることである。
【００９３】
電流の強度は、電気分解装置３を通過する水の流量の関数である。たとえば、４．５５０ｍ３／時の流量では、電流の強度は約１４Ａである。
【００９４】
装置の底にある水は、装置の壁の下で、隣の層板状デカンター４１の内部に設けられた開口部３８から投入される。このデカンターの底に沈んだ粒子は、排出用導管４０から除去され、上澄み液は出口４２を通って他の装置に運ばれて、この後の様々な周知の処理を施され、とりわけ純度がさらに高められる。
【００９５】
籠のパラジウム製の被覆は、有機ハロゲンなどの有機化合物、特にクロラミンのような有機塩化物、および残留する硝酸塩の一部を分解する効果がある。その上、パラジウムは、第一鉄イオンによる次亜塩素酸塩イオン（ＣｌＯ−）および次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の還元現象を増幅する。
【００９６】
電磁石はさらに、炭酸カルシウムの構造を変化させる磁場を生み出し、カルシウムイオンは違う向きに配向する。これはその後、皮膜で覆われた方解石よりはむしろ粘着性の少ないあられ石の結晶を形成するのに有利に働き、水が後で膜による濾過を受ける際に、濾過膜の孔がふさがるのを抑える。
【００９７】
さらに、磁場は水分子の原子を再編成し、それにより元の特性を再度付与する。
【００９８】
電磁石には、たとえば５０Ｈｚの交流電流が供給される。
【００９９】
本発明による設備の全体的動作
以下のデータは、懸濁物質の含有率が５〜１５００ｍｇ／ｌである原水を約５０００ｌ／時処理する場合を例として挙げたものである。
【０１００】
第１の電気分解装置２に投入される次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度は一般に６．５ｇ／ｌ程度であり、その流量は一般に３〜１５ｌ／時である。
【０１０１】
生物学的濾過の上流に注入される凝析剤の流量は一般に、０．５〜１５ｌ／時である。
【０１０２】
円形または長方形の横断面を有することができる第１の電気分解装置２の籠の表面積は、一般に５〜５０ｄｍ２である。籠の高さは一般に３０〜１００ｍｍである。
【０１０３】
第１の電気分解装置２の電気分解用の直流電流の強度は一般に、４０〜１２０アンペアである。
【０１０４】
第２の電気分解装置３の導管４２から出てくる得られた前処理後の水は、既にいわゆる「工業用」の純度を有している。すなわち、この水は、飲用にできるための追加処理の対象となるものでなければならない。
【０１０５】
場合によっては、最初の原水の組成に応じて、第２の電気分解装置３の出口４２から出てくる前処理後の水は、飲用になり得る、または飲用にするために限られた追加処理のみしか必要としないこともある。
【０１０６】
これらの後処理は、たとえば砂フィルタおよび／またはマイクロ濾過用のカートリッジによる濾過とすることができる。
【０１０７】
におい、不快な味および水の色、ならびに残留する痕跡量の次亜塩素酸塩を消すために、活性炭による濾過を行ってもよい。場合によっては依然として水中に存在していることもある殺虫剤および有機化合物（フェノール、芳香性炭化水素など）は、このようにして大部分が除去される。
【０１０８】
浄化後の水のｐＨが低すぎる場合（６．５未満）、濾過装置１も補助装置２および３もｐＨに対しては大きな影響を与えないため、コアレッサー７の上流、たとえばコンパートメント４内で石灰乳（水酸化カルシウム水溶液）の添加を行ってもよい。
【０１０９】
逆に、浄化後の水のｐＨが高すぎる場合（８．５超）、コアレッサー７の上流に硫酸による中和ユニットを挿入することも可能である。
【０１１０】
また、寸法が０．０１μｍを超える粒子（次亜塩素酸ナトリウムに耐性のある細菌およびウイルスを含めて）をすべて阻止するために、限外濾過を行うこともでき、これによって細菌学的に純粋な水を得、粗大な有機分子を抽出し、残留する懸濁物質の量を厳格に減少させ、透明な水、すなわち濁り度が事実上ゼロである水を得ることが可能となる。
【０１１１】
特に溶液中の化学種を限外濾過によって阻止できない場合は、ナノ濾過または逆浸透を検討することもできる。
【０１１２】
当然ながら、本発明による設備は、塩素検出器、ｐＨ計に接続されたｐＨプローブ、温度計または熱電対、流量計、導電性測定機器、ポンプ、電動弁または空気弁、水または空気のメータ、これらのポンプの調節または操作手段、空気圧縮機、機器の動作を管理かつ／または制御し、様々なパラメータを計算し、または結果を記録するなどのための電子手段および／またはコンピュータ手段など、当業者に周知の追加の手段を備えている。
【実施例】
【０１１３】
この実施例は、本発明による方法で生成された凝析剤の有効性を実証するものである。
【０１１４】
水路から来る原水が、添付の図による設備で処理される。入口での原水の流量は４５５０ｌ／時であり、入口での濁り度は高く、６５ＵＴ／Ｆ９０°である。
【０１１５】
第１の電気分解装置２によってその場で生成された凝析剤は、処理の始めに流量６００ｃｍ３／時で注入される。
【０１１６】
以下の結果が得られた。
【０１１７】
【表１】
0005411302.tif 000002
【０１１８】
この凝析剤は、金属、特にヒ素および鉛に対して非常に有効であることがわかる（３列目の結果を参照）。
【０１１９】
一方、本発明による凝析剤の使用と濾過装置との間には良好な補完性があることもわかる（４列目の結果を参照）。
【０１２０】
この表から、本発明による凝析剤を好気性および嫌気性生物濾過と併用して使用することにより相乗効果が生じると推論できる。
【図１】
0005411302.tif 000003