(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を収容する汚水収容部と、電気分解により前記汚水収容部内に金属イオンを供給するイオン供給電極対とを含み、前記イオン供給電極対から供給された金属イオンと汚水を反応させることにより、汚水から所定の成分を除去する、汚水処理装置であって、
前記汚水収容部内の汚水の抵抗率を検出できる、汚水抵抗率検出部と、
前記汚水収容部内に設けられ、前記イオン供給電極対を収容する第一の電解槽と、
前記汚水収容部内であって前記第一の電解槽の外に設けられ、前記汚水抵抗率検出部を収容する第二の電解槽とを含む汚水処理装置。
【請求項２】
前記汚水低効率検出部は、電気分解において安定した金属からなる電極対である基準電極対と、前記基準電極対に直列に接続された電気抵抗体とを備えた、請求項１に記載の汚水処理装置。
【請求項３】
汚水収容部内の汚水に浸され、電気分解を行なうことにより金属イオンを供給するイオン供給電極対の交換時期の検出方法であって、
前記イオン供給電極対を、基準となる抵抗率を有する基準溶液内で電気分解するステップと、
前記基準溶液内での電気分解において、前記イオン供給電極対が交換するべき状態での当該イオン供給電極対の電極間の電圧である、基準液内交換電圧を検出するステップと、
前記汚水収容部内に前記イオン供給電極対とは別に設けられ、電気分解に際して安定した金属からなる基準電極対を準備するステップと、
前記基準電極対と直列に接続された電気抵抗体を準備するステップと、
前記基準電極対の電極間の電圧および距離、ならびに、前記電気抵抗体に流れる電流値から、前記汚水収容部内の汚水の抵抗率を求めるステップと、
前記汚水収容部内の前記イオン供給電極対の電極間の電圧に、前記基準となる抵抗率に対する前記汚水収容部内の汚水の抵抗率の比をかけたものが、前記基準液内交換電圧以上となった場合に、前記汚水収容部内の前記イオン供給電極対の交換が必要であると判断するステップとを含む、イオン供給電極対の交換時期の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水処理装置およびイオン供給電極対の交換時期の検出方法に関し、特に、電極の電気分解で生じた金属イオンによって汚水中から所定の成分を除去する汚水処理装置およびそのような汚水処理装置において金属イオンを供給する電極対の交換時期の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の汚水処理装置には、電極を電気分解することにより、汚水中に金属イオンを溶出させ、当該金属イオンによって汚水中の所定の成分を除去するタイプのものがあった。このような電気分解に用いられる電極対を、以下、イオン供給電極対と呼ぶ。
【０００３】
このような汚水処理装置では、汚水中に、継続的に金属イオンを溶出させるためには、ある程度金属イオンが溶出した時点で、イオン供給電極対を交換する必要があった。なお、イオン供給電極対の交換時期は、電気分解が行なわれた期間に基づいて決定されていた。従来の汚水処理装置では、イオン供給電極対は、定電流回路において電圧を印加されていたことから、金属イオンの流出量は、電気分解を実施した期間に応じて、推測することができたからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚水処理装置において、単に、電気分解の期間のみに従って電極の交換時期を予測したのでは、イオン供給電極対の交換時期が、実際の当該電極の状態とは合致しない場合があった。具体的には、イオン供給電極対を交換しようとした時点では、すでに当該電極の表面積が小さくなりすぎ、当該電極を電気分解させても汚水処理に十分な量の金属イオンを溶出させることができなくなっていたり、汚水処理に十分な量の金属イオンを溶出させようとすると危険なまでの高圧を印加しなければならない場合があった。
【０００５】
これは、実際にイオン供給電極対の電気分解を行なう際には、汚水の抵抗率が変化し、電極間に流れる電流と電極間に印加される電圧の関係が変化する場合があるからだと推測された。しかし、汚水の抵抗率の変化に応じた処置はなされていなかった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、イオン供給電極対の交換時期をより正確に認識できる汚水処理装置、および、イオン供給電極対の交換時期の検出方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段、及び発明の実施の形態】
本発明に従った汚水処理装置は、汚水を収容する汚水収容部と、電気分解により前記汚水収容部内に金属イオンを供給するイオン供給電極対とを含み、前記イオン供給電極対から供給された金属イオンと汚水を反応させることにより、汚水から所定の成分を除去する、汚水処理装置であって、前記汚水収容部内の汚水の抵抗率を検出できる、汚水抵抗率検出部と、前記汚水収容部内に設けられ、前記イオン供給電極対を収容する第一の電解槽と、前記汚水収容部内であって前記第一の電解槽の外に設けられ、前記汚水抵抗率検出部を収容する第二の電解槽とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、実際に汚水処理装置においてイオン電極対が浸されている汚水の抵抗率を検出することができる。つまり、本発明では、汚水抵抗率検出部によって検出される汚水の抵抗率に加えて、さらに、従来から検出可能であった、抵抗率が既知の溶液（基準液）内でのイオン供給電極対の交換時期に対応する当該イオン電極対の電極間の電圧（基準液内交換電圧）と、汚水に浸されたイオン供給電極対の電極間の電圧（汚水内電圧）とを検出することにより、当該イオン供給電極対の正確な交換時期を検出できる。
【０００９】
具体的には、当該汚水内電圧と汚水の抵抗率に対する当該基準液の抵抗率の比との積が、当該基準液内交換電圧に至っているか否かを判断することにより、イオン供給電極対が交換すべき状態に至っているか否かを、汚水の状態も考慮に入れながら、判断できる。
【００１０】
したがって、イオン供給電極対が浸される汚水の抵抗率が、いかなる値であっても、イオン供給電極対の正確な交換時期を検出できる。
【００１１】
また、本発明に従った汚水処理装置は、前記汚水抵抗率検出部は、電気分解において安定した金属からなる電極対である基準電極対と、前記基準電極対に直列に接続された電気抵抗体とを備えたことが好ましい。
【００１２】
これにより、汚水収容部内の汚水の抵抗率を、より容易に検出できる。
また、本発明に従った汚水処理装置は、前記基準電極対は、白金からなることが好ましい。
【００１３】
これにより、より正確に、汚水収容部内の汚水の抵抗率を検出できる。
また、本発明に従った汚水処理装置は、前記汚水収容部内に設けられ、前記イオン供給電極対を収容する第一の電解槽と、前記汚水収容部内であって前記第一の電解槽の外に設けられ、前記基準電極対を収容する第二の電解槽とをさらに含むことが好ましい。
【００１４】
第一の電解槽内にイオン供給電極対が収容されることにより、第一の電解槽内で生じた金属イオンを効率よく汚水と反応させることができる。また、第二の電解槽内に基準電極対が収容されることにより、基準電極対に、安定した状態で、汚水収容部内の汚水の抵抗率を検出するための動作を実行させられる。
【００１５】
また、本発明に従ったイオン供給電極対の交換時期の検出方法は、汚水収容部内の汚水に浸され、電気分解を行なうことにより金属イオンを供給するイオン供給電極対の交換時期の検出方法であって、前記イオン供給電極対を、基準となる抵抗率を有する基準溶液内で電気分解するステップと、前記基準溶液内での電気分解において、前記イオン供給電極対が交換するべき状態での当該イオン供給電極対の電極間の電圧である、基準液内交換電圧を検出するステップと、前記汚水収容部内に前記イオン供給電極対とは別に設けられ、電気分解に際して安定した金属からなる基準電極対を準備するステップと、前記基準電極対と直列に接続された電気抵抗体を準備するステップと、前記基準電極対の電極間の電圧および距離、ならびに、前記電気抵抗体に流れる電流値から、前記汚水収容部内の汚水の抵抗率を求めるステップと、前記汚水収容部内の前記イオン供給電極対の電極間の電圧に、前記基準となる抵抗率に対する前記汚水収容部内の汚水の抵抗率の比をかけたものが、前記基準液内交換電圧以上となった場合に、前記汚水収容部内の前記イオン供給電極対の交換が必要であると判断するステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明によると、イオン供給電極対が交換すべき状態に至っているか否かを、汚水の状況も考慮に入れながら、判断できる。
【００１７】
したがって、イオン供給電極対が浸される汚水の抵抗率が、いかなる値であっても、イオン供給電極対の正確な交換時期を検出できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す各実施の形態の汚水処理装置は、主に、家庭用排水や工場排水を処理する大規模な排水処理施設に適用されるものであるが、家庭用合併浄化槽等の中小規模の排水処理施設に適用することも出来る。また、各実施の形態の汚水処理装置によれば、特に、生活排水やメッキ工場の廃水等に含まれるリン化合物を、凝集沈澱処理することが出来る。
【００１９】
［第一の実施の形態］
図１は、本発明の第一の実施の形態である汚水処理装置を含む汚水処理システムの縦断面図である。
【００２０】
図１を参照して、本実施の形態の汚水処理システムは、主に、タンク１から構成される。タンク１は、地中に埋設されている。タンク１の内部は、第一仕切壁２、第二仕切壁３、第三仕切壁４および第四仕切壁２０により、第一嫌気ろ床槽５、第二嫌気ろ床槽１０、接触バッキ槽１４、沈殿槽１９および消毒槽２１に区画されている。また、タンク１の上部は、複数のマンホール２８で蓋をされている。さらに、タンク１内部の部材は、タンク１の外部にある部材（第三ブロア３０等）に接続されている。そして、図１では、第三ブロア３０等の、タンク１の外部にある部材を、便宜上、タンク１の上方に記載しているが、これらの部材は、必ずしもタンク１の上方に設置されるものではない。
【００２１】
第一嫌気ろ床槽５は、生活雑排水が流入する流入口６を備え、その内部に第一嫌気ろ床７を配設されている。つまり、第一嫌気ろ床槽５は、生活雑排水が流入するため、本実施の形態では、共雑物除去槽でもある。第一嫌気ろ床槽５では、生活雑排水中の難分解性の雑物が沈殿分離されるとともに、第一嫌気ろ床７に付着した嫌気性微生物により生活雑排水中の有機物が嫌気分解される。また、有機性の窒素が、アンモニア性窒素へと嫌気分解される。
【００２２】
また、第一嫌気ろ床槽５には、第一移流管８が備えられている。また、第一仕切壁２の上部には、第一給水口９が形成されている。第一移流管８の一端は第一嫌気ろ床槽５内に、他端は第二嫌気ろ床槽１０内に、配置されている。第一嫌気ろ床槽５で嫌気分解された汚水は、第一移流管８を介して、後退する第二嫌気ろ床槽１０に供給される。
【００２３】
第二嫌気ろ床槽１０には、第二嫌気ろ床１１が備えられている。第二嫌気ろ床１１により、浮遊物質が捕捉され、嫌気性微生物により有機物が嫌気分解され、有機性の窒素がアンモニア性窒素へと嫌気分解される。
【００２４】
第二嫌気ろ床槽１０には、第二移流管１２が備えられている。また、第二移流管１２の上部には、噴出装置３２が取付けられている。噴出装置３２は、第三ブロア３０に接続されている。また、噴出装置３２は、第二仕切壁３上部に貫通する第二給水口１３を介して、第二嫌気ろ床槽１０と接触バッキ槽１４を接続させている。
【００２５】
噴出装置３２は、第三ブロア３０から空気を送られることにより、噴出口３１から第二移流管１２内に空気を吹出す。これにより、第二移流管１２における、第二嫌気ろ床槽１０から接触バッキ槽１４への汚水の供給が促進される。
【００２６】
接触バッキ槽１４は、接触材１５を備えている。接触材１５は、好気性微生物の培養を促進するために備えられている。接触バッキ槽１４の底部付近には、第一散気管１６が設けられている。
【００２７】
第一散気管１６は、その上端を第一ブロア１７に接続されている。なお、第一散気管１６の下端は、後述するように、接触バッキ槽１４の底面の外周より若干内側の領域を一周するように、設けられている。第一散気管１６の下面側には、複数の孔が形成されている。そして、第一ブロア１７から空気を送り込まれると、該空気は、孔１６ａから気泡として放出される。なお、第一散気管１６において、その下面側に孔１６ａが形成されることにより、その上面または側面に孔が形成される場合よりも、汚泥がその内部に入り難い。
【００２８】
第一散気管１６から気泡が放出されることにより、接触バッキ槽１４は、好気状態に維持される。これにより、接触バッキ槽１４では、汚水は好気性微生物によって好気分解されるとともに、硝化され、アンモニア性窒素が、硝酸性の窒素へと分解される。接触バッキ槽１４内の好気性微生物には、硝化菌が含まれる。一般に、硝化菌とは、アンモニア酸化細菌と亜硝酸化細菌のことを指す。
【００２９】
接触材１５には、増殖して徐々に大きくなった生物膜が付着している。そして、第一散気管１６から気泡が放出されると、接触材１５に付着している生物膜は、剥離する。
【００３０】
接触バッキ槽１４の下部には、ポンプ３３が備えられている。また、ポンプ３３の上方には、汚泥返送路３４が接続され、汚泥返送路３４の上端には、図の左側に延びるように、汚泥返送路３５が接続されている。これにより、接触バッキ槽１４で生じた汚泥は、第一嫌気ろ床槽５に送られる。
【００３１】
第三仕切壁４が、タンク１の底にまで達していないため、接触バッキ槽１４と沈殿槽１９は、下部で、接続されている。これにより、接触バッキ槽１４内の汚水は、沈殿槽１９にも流れ込む。
【００３２】
沈殿槽１９の上部には、消毒槽２１が設けられている。消毒槽２１は、沈殿槽１９の上澄みが流れ込むように、構成されている。また、消毒槽２１には、殺菌装置２２が備えられている。殺菌装置２２には、塩素系等の薬品が備えられている。消毒槽１９に流入した汚水は、該薬品に消毒され、排水口２３を介して、タンク１外に排出される。
【００３３】
接触バッキ槽１４と第一嫌気ろ床槽５は、第一返送管２４により、接続されている。第一返送管２４は、その内部に、第二散気管２５を備えている。第二散気管２５は、第二ブロア２６に接続されている。第二散気管２５は、適宜、空気を噴出するための噴出孔を形成されている。そして、第二散気管２５は、第二ブロア２６から供給される空気を該噴出孔から噴出して、沈殿槽１９内の汚水を、第一返送管２４を介して、第一嫌気ろ床槽５に送り込む。
【００３４】
なお、第一返送管２４の端部付近であって第一嫌気ろ床槽５の上部には、電解槽５４を含む電解ユニットが設けられている。電解槽５４の内側には、電極対５１が設けられている。電極対５１は、電源ユニット５７に接続されている。また、電解槽５４の内部には、第三散気管５３が設けられている。第三散気管５３は、図示せぬブロアに接続され、複数の小孔を形成されている。そして、第三散気管５３は、小孔から空気を噴出することにより、電解槽５４内を攪拌できる。
【００３５】
電解槽５４内では、電極対５１における電気分解（適宜、電解と略す）反応により、鉄イオンやアルミニウムイオン等の金属イオンが溶出する。これにより、電解槽５４では、溶出した金属イオンと汚水内のリン化合物が反応して、水に難溶性の金属塩が生成し、凝集する。
【００３６】
次に、本実施の形態の電極対５１の構成について、図２を参照しつつ説明する。図２は、電極対５１の斜視図である。
【００３７】
電極対５１は、電極５１１，５１２の２枚の金属板を含む。該金属板は、たとえば、鉄やアルミニウムからなる。電極５１１，５１２は、支持部５１０に、ねじ５１１ａ，５１１ｂで、ねじ止めされている。支持部５１０には、取っ手５１０ａが取付けられている。電極５１１，５１２は、支持部５１０の内部で、配線５１９と接続されている。配線５１９の先端には、コネクタ５１９ｃが取付けられている。電極５１１，５１２は、配線５１９のコネクタ５１９ｃを介して、電源ユニット５７に接続されている。電源ユニット５７は、電極５１１，５１２間に電圧を印加することができる。また、電源ユニット５７は、電極対管理部６０に接続され、当該電極対管理部６０に、電極５１１，５１２間の電圧（後述するｅｒ（ｃ）等）を出力する。
【００３８】
第一返送管２４の端部付近であって電解槽５４の上流側には、基準電極ユニット１００が備えられている。基準電極ユニット１００は、電解槽１０１と、電極対１０２と、散気管１０３とからなる。電極対１０２は、電源ユニット１０４に接続されている。図３に、基準電極ユニット１００の斜視図を示す。
【００３９】
図３を参照して、電解槽１０１は、電解槽１０１内に汚水を導入するための流入口１０１ａと、電解槽１０１外へ汚水を排出するための流出口１０１ｂを形成されている。電極対１０２は、電極１０２ａ，１０２ｂからなる。電極１０２ａ，１０２ｂは、白金からなる。なお、電極１０２ａ，１０２ｂは、通常電解槽１０１内に流入してくる汚水の中で電解が行なわれた際に、イオンとして溶出しない、または溶出しにくい金属であれば、白金に限定されない。
【００４０】
散気管１０３は、電解槽１０１の底部に設けられている。散気管１０３は、複数の小孔を形成され、また、図示せぬブロアに接続されている。散気管１０３が、小孔から空気を噴出することにより、電解槽１０１の内部は攪拌される。
【００４１】
電極１０２ａ，１０２ｂは、電源ユニット１０４に接続されている。なお、電源ユニット１０４内には、電極１０２ａ，１０２ｂ間に電圧を印加する電源１４１と、電極１０２ａ，１０２ｂに直列に接続された抵抗１４２とが含まれる。電源ユニット１０４は、電極対管理部６０に接続され、電極対管理部６０に、電極１０２ａ，１０２ｂ間の電圧や、抵抗１４２の両端の電圧を出力できる。
【００４２】
タンク１において、基準電極ユニット１００および電極対管理部６０は、タンク１内の汚水の抵抗率を検出するために、備えられている。なお、これらによる汚水の抵抗率の検出態様については、後述する。
【００４３】
［第二の実施の形態］
図４（Ａ）は、本発明の第二の実施の形態である汚水処理装置を含む合併浄化槽での、処理の流れを示すフローチャートである。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の変形例のフローチャートである。
【００４４】
まず、図４（Ａ）を参照して、生活雑排水は、まず、沈殿分離槽８１に導入される。沈殿分離槽８１では、主に、汚水の嫌気分解が行なわれる。
【００４５】
沈殿分離槽８１内の汚水は、回転板接触槽８２に導入される。回転板接触槽８２では、主に、汚水の好気分解が行なわれる。なお、回転板接触槽８２では、好気性細菌の増殖に用いられる好気ろ床が、回転されている。なお、好気ろ床は、必ずしも回転されなくともよい。
【００４６】
回転板接触槽８２内の汚水は、沈殿槽８３に導入される。沈殿槽８３は、汚水に含まれる汚泥を、液体と分離するために、設けられている。なお、沈殿槽８３において、沈殿した汚泥は、周知の手段により、沈殿分離槽８１に搬送される。
【００４７】
沈殿槽８３内の汚水は、中間流量調整槽８４に導入される。中間流量調整槽８４は、後述する電解槽８５に導入される汚水の流量を調整するために設けられている。
【００４８】
中間流量調整槽８４内の汚水は、電解槽８５に導入される。電解槽８５は、汚水内の所定の成分と反応させるための金属イオンを、電極の電気分解により発生させるための槽である。電解槽８５には、電極対５１および散気管５３（図２参照）が収納されている。つまり、本実施の形態の電解槽８５は、第一の実施の形態の電解槽５４に相当する。
【００４９】
電解槽８５内の汚水は、凝集槽８６に導入される。凝集槽８６は、主に、電解槽８５で発生した金属イオンを、汚水内の所定の成分と反応させ、フロックを形成させるために設けられている。つまり、凝集槽８６内で、金属イオンと汚水内の所定の成分とが、反応する。
【００５０】
また、凝集槽８６では、金属イオンの存在下で、水に溶解せず浮遊している粒子（一般的に「ＳＳ」と呼ばれるもの）のフロックも、形成される。凝集槽８６では、フロック形成のため、適宜、攪拌されることが好ましい。
【００５１】
凝集槽８６内の汚水は、上記の反応の結果生じたフロックとともに、凝集沈殿槽８７に導入される。凝集沈殿槽８７は、凝集槽８６で生じたフロックを沈降させるために設けられている。
【００５２】
凝集沈殿槽８７内の汚水は、消毒槽８８に導入される。消毒槽８８には、塩素系等の薬品が備えられている。消毒槽８８は、該薬品により、汚水を消毒するために、設けられている。そして、消毒槽８８内の汚水は、河川等に、放流される。なお、汚水には、リンは、リン酸や有機リンとして存在するが、消毒槽８８から放流される汚水は、トータルのリン濃度が１ｍｇ／Ｌとされている。
【００５３】
図４（Ｂ）に示す処理は、図４（Ａ）に示す電解槽８５および凝集槽８６の代わりに凝集槽９５を設け、該凝集槽９５内で、金属イオンを発生させ、かつ、金属イオンと汚水中の所定の成分とを反応させ、フロックを形成させるものである。この場合、電極対５１は、凝集槽９５内に収容される。つまり、この例では、凝集槽９５が、第一の実施の形態の電解槽５４に相当する。
【００５４】
図５に、図４（Ａ）に示した本実施の形態の汚水処理装置を含む合併浄化槽の、一部分の外観を示す。所定の水槽から、配管９１を介して、中間流量調整槽８４に汚水が導入される。また、中間流量調整槽８４から、配管９２を介して、基準電極ユニット１００に汚水が導入される。そして、基準電極ユニット１００から、配管９３を介して、電解槽８５に汚水が導入される。さらに、電解槽８５から、配管９４を介して、凝集槽８６に汚水が導入される。また、図示は省略したが、凝集槽８６からは、所定の配管を介して、凝集沈殿槽８７に汚水が導入される。汚水処理装置において、各槽における汚水の滞留時間は、たとえば、各槽の容量を調整することにより、調整される。
【００５５】
電解槽８５内の電極対５１には、電源ユニット５７が接続されている。また、基準電極ユニット１００の電極対１０２は、電極ユニット１０４に接続されている。そして、電極ユニット５７および電極ユニット１０４は、電極対管理部６０に接続されている。
【００５６】
［電解槽内の電極対の交換時期の検出方法］
以上、本発明の第一および第二の実施の形態である汚水処理装置の、構造について、説明してきた。次に、両実施の形態の電極対管理部６０が、どのように、電極対５１の交換時期を決定するかについて、説明する。
【００５７】
１）  基準液における、電極間の電圧と、電極対の交換時期
まず、図６に、電極対５１の電極５１１，５２１および電源ユニット５７を電気回路として示す。図６に示したように、電極５１１，５２１は、直流電源である電源ユニット５７に、直列に接続されている。
【００５８】
そして、このような電極５１１，５１２の電流密度と、両電極間に印加される電圧の関係を、図７に示す。なお、図７の結果は、汚水のモデルとして調整された基準液内で、電極５１１，５１２に電圧を印加した場合の結果である。
【００５９】
なお、基準液１とは、第一の実施の形態のタンク１内を循環する汚水のように、第一，第二嫌気ろ床槽５，１０および接触バッキ槽１４を循環している汚水のモデルであり、その組成は、表１に示すものである。
【００６０】
【表１】
0003685689.tif 000002
【００６１】
また、基準液２，基準液３とは、第二の実施の形態の合併処理槽における電解槽８５に流れ込む汚水のモデルであり、その組成は、表２に示すものである。
【００６２】
【表２】
0003685689.tif 000003
【００６３】
図７を参照して、第一，第二の実施の形態のいずれ場合に対応した基準液内でも、つまり、基準液１および基準液２，３内でも、電極対５１によって電解が行なわれた場合、電極５１１，５１２間の電圧（図７の縦軸）と電流密度（図７の横軸）とは、ほぼ、比例関係にあると言える。
【００６４】
なお、電源ユニット５７は、電極５１１，５１２間に一定の電流値の電流が流れるように、電圧を印加する。したがって、電極５１１，５１２の、電解反応を行なうことができる面積が狭くなるほど、電極５１１，５１２における電流密度が高くなり、印加すべき電圧が高くなる。
【００６５】
また、実際に、電極５１１，５１２間の電圧ｅ（ｔ）と、電極５１１，５１２の電解反応に有効な面積Ｓ（ｔ）は、電解を行なった時間ｔに応じて、図８に示すように変化する。なお、電解を行なう時間が長くなるほど（図８の右方向に進むほど）、ｅ（ｔ）は高くなり、Ｓ（ｔ）は小さくなる。
【００６６】
このことから、ｅ（ｔ）の値から、Ｓ（ｔ）を推測できると考えられる。したがって、電極対５１が十分に金属イオンを供給できないとして、当該電極対５１を交換すべき時期は、ｅ（ｔ）の値から推測できると考えられる。
【００６７】
なお、図８では、電極対５１における電解反応を始めたばかりのｅ（ｔ），Ｓ（ｔ）を、それぞれ、ｅ（０），Ｓ（０）とし、電極対５１を交換すべきときのｅ（ｔ），Ｓ（ｔ）を、それぞれ、ｅ（ｃ），Ｓ（ｃ）としている。Ｓ（ｃ）は、たとえば、Ｓ（０）の２５％程度と考えられる。そして、ｅ（ｃ）は、たとえばｅ（０）の３倍以上、好ましくは、１．５倍以上とされる。
【００６８】
２）  電解槽内の処理液における、電極間の電圧と、電極対の交換時期
以上説明したように、基準液内で電解を行なった場合の、電極対５１の交換時期は、図８に示した関係に基づき、電極５１１，５１２間の電圧によって決定できる。
【００６９】
しかしながら、電極対５１が実際に電解を行なう電解槽５４，８５内の汚水の抵抗率は、一定ではない。これにより、ｅ（ｔ）とＳ（ｔ）の関係は、一義的に考えられなくなる。したがって、汚水中で電解を行なう電極対５１のｅ（ｔ）がｅ（ｃ）となったとしても、電極対５１の交換時期を過ぎている場合がある。
【００７０】
そこで、電極対管理部６０は、基準液および実際の汚水の抵抗率を考慮して、電極対５１の交換時期を決定している。
【００７１】
ここでは、まず、電極対管理部６０における処理の根拠を説明する。
なお、以下に、複数の数式が引用され、その中には、複数の記号が使用される。迅速に、数式の意味が理解されるように、表３として、記号と、記号の意味を対応させた表を示す。
【００７２】
【表３】
0003685689.tif 000004
【００７３】
電極対管理部６０では、電極対５１を、図９に示すようなモデルとして扱っている。図９を参照して、電極５１１と電極５１２は、その対向する方向の厚さを、共に、Ｄ（ｔ）とし、また、互いに距離Ｌ（ｔ）だけ離されているとする。また、電極５１１，５１２の、それぞれの電解に有効な面積（電解有効面積）をＳ（ｔ）とする。
【００７４】
また、電極対５１が電解を行なう場合の回路構成は、図１０に示すように記載することもできる。図１０に示す電気回路図では、電源ユニット５７に、直列に接続された電極５１１と電極５１２との間に、抵抗５１３として、電解液に起因する抵抗を記載している。
【００７５】
ここで、所定の抵抗率（ρｂ）を有する基準液中で、電極対５１に電解を行なわせた場合について考える。なお、電極５１１，５１２として、鉄が用いられた場合について、考える。
【００７６】
電極５１１，５１２における抵抗Ｒｆは、鉄の抵抗率をρｆとした場合、次の式（１）で示すことができる。
【００７７】
Ｒｆ＝ρｆ・Ｄ（ｔ）／Ｓ（ｔ）    …（１）
また、電極５１１，５１２に挟まれた基準液の抵抗Ｒｂは、次の式（２）で示すことができる。
【００７８】
Ｒｂ＝ρｂ・Ｌ（ｔ）／Ｓ（ｔ）    …（２）
また、電源ユニット５７によって、電極５１１，５１２間に印加される電圧ｅ（ｔ）は、ＲｆとＲｂを用いて、式（３）で示すことができる。なお、式（３）のＩは、電極５１１，５１２を流れる電流値である。
【００７９】
ｅ（ｔ）＝（２Ｒｆ＋Ｒｂ）・Ｉ    …（３）
そして、式（３）に式（１），（２）を代入すると、ｅ（ｔ）は、ρｆとρｂを用いて、式（４）で示すことができる。
【００８０】
ｅ（ｔ）＝｛２ρｆ・Ｄ（ｔ）＋ρｂ・Ｌ（ｔ）｝・Ｉ／Ｓ（ｔ）  …（４）
そして、基準液で考えた場合、電極対５１を交換すべき時期のｅ（ｔ）であるｅ（ｃ）は、式（５）として示すことができる。
【００８１】
ｅ（ｃ）＝｛２ρｆ・Ｄ（ｃ）＋ρｂ・Ｌ（ｃ）｝・Ｉ／Ｓ（ｃ）  …（５）
ここで、ρｆは、ρｂに比べて、無視できるほど小さいと考えられる。これにより、式（５）は、式（６）に示すように近似できる。
【００８２】
ｅ（ｃ）＝ρｂ・Ｌ（ｃ）・Ｉ／Ｓ（ｃ）    …（６）
ここで、電解槽５４または電解槽８５中の汚水中で電解を行なっている電極対５１の、電極５１１，５１２間の電圧をｅｒ（ｔ）とする。そして、汚水中で電解を行ない、交換すべき状態での、電極５１１，５１２間の電圧をｅｒ（ｃ）とすると、ｅｒ（ｃ）は、式（７）で示すことができる。なお、式（７）において、Ｌ（ｃ），Ｓ（ｃ）が用いられているのは、電極５１１，５１２が交換すべき状態にあれば、基準液中であっても、汚水中であっても、電極５１１，５１２自体の状態は同じであると考えられるからである。
【００８３】
ｅｒ（ｃ）＝ρｒ・Ｌ（ｃ）・Ｉ／Ｓ（ｃ）    …（７）
そして、式（６）と式（７）から、予め基準液を用いて測定可能なｅ（ｃ）と、実際の汚水処理装置において測定できるｅｒ（ｃ）とは、式（８）に示す関係があると考えられる。
【００８４】
ｅ（ｃ）＝ρｂ・ｅｒ（ｃ）／ρｒ    …（８）
ｅ（ｃ）およびρｂは、予め、電極５１１，５１２を、抵抗率が既知の基準液中で電解を行なわせることにより、測定可能である。また、ｅｒ（ｃ）も、汚水処理装置において電解を行なわせる際に、電解ユニット５７により検出できる。
【００８５】
そして、汚水の抵抗率ρｒは、基準電極ユニット１００および電解ユニット１０４により、検出できない。
【００８６】
次に、汚水の抵抗率ρｒの検出について、説明する。
上述したように、電源ユニット１４０には、基準電極ユニット１００に電圧を印加する電源１４１と、電極１０２ａ，１０２ｂに直列に接続されている抵抗１４２が備えられている。図１１に、電源ユニット１４０と、基準電極ユニット１００によって構成される回路図を示す。なお、以下の文章では、電源ユニット１４０と基準電極ユニット１００によって構成される回路を、適宜、白金電極回路と呼ぶ。また、電解を行なっている電極１０２ａ，１０２ｂを、図１２に模式的に示す。
【００８７】
図１２に示すように、電極１０２ａ，１０２ｂの、対向している方向に垂直な方向の厚みをｍとし、両電極間の距離をＭとする。また、両電極の、電解に有効な面積をＷとする。
【００８８】
また、電極１０２ａ，１０２ｂの間に存在する汚水を、電気抵抗と考えた場合、図１１に示す回路は、図１３に示すように記載することができる。なお、図１１，１３において、Ｒｄとは、抵抗１４２の抵抗値であり、Ｖｄとは、抵抗１４２の両端の電位差であり、Ｒｐとは、電極１０２ａ，１０２ｂの抵抗である。また、Ｒｒｒとは、電極１０２ａ，１０２ｂの間に存在する汚水に起因する抵抗値である。
【００８９】
Ｒｐ，Ｒｒｒは、それぞれ、ρｐ，ｍ，Ｍ，Ｗ，ρｒを用いて、式（９），（１０）によって示すことができる。なお、ρｐとは、電極１０２ａ，１０２ｂの抵抗率である。
【００９０】
Ｒｐ＝ρｐ・ｍ／Ｗ    …（９）
Ｒｒｒ＝ρｒ・M／Ｗ    …（１０）
また、電源１４１が、白金電極回路全体に印加する電圧をＥとすると、Ｅは、Ｒｄ，Ｒｐ，Ｒｒｒを用いて、式（１１）として示すことができる。なお、ｉ（ｔ）とは、白金電極回路に流れる電流値である。
【００９１】
Ｅ＝（Ｒｄ＋２Ｒｐ＋Ｒｒｒ）・ｉ（ｔ）    …（１１）
なお、式（１１）は、式（１２）に示すように変形できる。
【００９２】
Ｒｒｒ＝Ｅ／ｉ（ｔ）‐（Ｒｄ＋２Ｒｐ）    …（１２）
そして、式（１２）は、式（１０）を代入することにより、式（１３）に示すように変形できる。
【００９３】
ρｒ＝｛Ｅ／ｉ（ｔ）‐（Ｒｄ＋２Ｒｐ）｝・Ｗ／M      …（１３）
そして、白金電極回路では、Ｒｐは、Ｒｄに対して無視できるほど小さい値とされている。これにより、式（１３）は、式（１４）に示すように変形できる。
【００９４】
ρｒ＝｛Ｅ／ｉ（ｔ）‐Ｒｄ｝・Ｗ／M      …（１４）
なお、ｉ（ｔ）は、抵抗１４２について、式（１５）の関係がある。
【００９５】
ｉ（ｔ）＝Ｖｄ／Ｒｄ      …（１５）
そして、式（１５）を式（１４）に代入することにより、ρｒは、式（１６）に示すように記載できる。
【００９６】
ρｒ＝｛Ｅ／Ｖｄ‐１｝Ｒｄ・Ｗ／M      …（１６）
式（１６）において、Ｅ，Ｖｄ，Ｒｄ，Mは、測定可能な値である。また、電極１０２ａ，１０２ｂは、電解が行なわれても、溶解しにくい、安定した金属からなる。このため、Ｗは、電解開始時から変化しないものと考えられる。したがって、Ｗは、電解開始時に測定しておけば、その値を継続して使用することができる。
【００９７】
つまり、以上説明した第一の実施の形態および第二の実施の形態では、電極対管理部６０は、式（８）と、式（１６）により、電極対５１の交換時期を検出する。具体的には、ｅｒ（ｔ）の実測値を式（１７）に代入したときの、ｅ（ｔ）がｅ（ｃ）に到達した時点で、電極対５１が交換する必要があると判断する。
【００９８】
ｅ（ｔ）＝ρｂ・ｅｒ（ｔ）／ρｒ    …（１７）
３）  電解槽内の処理液における、電極対の交換時期の検出についての具体例
汚水処理装置における電極対５１の交換時期の検出の具体例を説明する。
【００９９】
まず、基準液として用いられた水溶液の組成を、表４に示す。
【０１００】
【表４】
0003685689.tif 000005
【０１０１】
まず、表４に示した基準液内で、電極５１１，５１２による電解を行なうことにより、基準液の抵抗率ρｂを算出する。
【０１０２】
ここでは、電極５１１，５１２の極間距離Ｌ（ｔ）を２．５ｃｍ、鉄電極間に流れる電流値Ｉを６６３ｍＡとし、電極５１１，５１２における電解に有効な面積Ｓ（ｔ）を１０×１７ｃｍ2 であり、電解を開始したときの電極間の電圧ｅ（０）は５Ｖであった。
【０１０３】
基準液の抵抗値Ｒｂは、式（１７）で示される。
Ｒｂ＝ｅ（０）／Ｉ＝ρｂ・Ｌ（ｔ）／Ｓ（ｔ）    …（１７）
したがって、ρｂは、式（１８）から導出される。
【０１０４】
ρｂ＝｛ｅ（０）・Ｓ（ｔ）｝／｛Ｉ・Ｌ（ｔ）｝    …（１８）
そして、式（１８）に、それぞれの値を代入することにより、式（１９）が導出される。
【０１０５】
ρｂ＝５１２．８Ω・ｃｍ    …（１９）
また、汚水処理装置における基準電極ユニット１００では、
Ｅ＝１０Ｖ
Ｒｄ＝１Ω
W＝２×３ｃｍ2 
Ｍ＝１ｃｍ
となった。これに、Ｖｄの実測値を加え、式（１６）に代入し、ρｒを得た後、式（１９）のρｂと、電源ユニット５７から入力されたｅｒ（ｃ）とにより、電極対５１の交換時期が決定された。
【０１０６】
なお、Ｓ（ｃ）をＳ（０）の１／４とした場合の、ｅ（０），ｅ（ｃ）の一例としては、図１４に示すように、それぞれ、３Ｖ，１０Ｖの値が挙げられる。
【０１０７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態である汚水処理装置を含む汚水処理システムの縦断面図である。
【図２】  図１の汚水処理システムの電極対の斜視図である。
【図３】  図１の基準電極ユニットの斜視図である。
【図４】  本発明の第二の実施の形態およびその変形例の汚水処理装置における、処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】  図４（Ａ）の汚水処理装置の、部分的な、斜視図である。
【図６】  本発明の第一および第二の実施の形態の、電源ユニットと電極対の構成する電気回路を示す図である。
【図７】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電極対を構成する電極の電流密度と、両電極間に印加される電圧との関係を示す図である。
【図８】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電極対を構成する電極間の電圧［ｅ（ｔ）］と、当該電極の電解反応に有効な面積［Ｓ（ｔ）］の、電解を行なった時間［ｔ］に応じた変化を示す図である。
【図９】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電極対の、電解を行なう様子を、模式的に示す図である。
【図１０】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電極対による電解を説明するための電気回路を示す図である。
【図１１】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電源ユニットと基準電極ユニットによって構成される回路図である。
【図１２】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される基準電極ユニットの電極の、電解を行なっている状態を模式的に示す図である。
【図１３】  本発明の第一および第二の実施の形態で使用される電源ユニットと基準電極ユニットによって構成される回路図である。
【図１４】  図８に、具体的数値の一例を加えた図である。
【符号の説明】
１  タンク、５１，１０２  電極対、５４，８５  電解槽、５７，１０４  電源ユニット、６０  電極対管理部、１０４ａ  電源、１０４ｂ  抵抗、１０２ａ，１０２ｂ，５１１，５１２  電極。
【図１】
0003685689.tif 000006
【図２】
0003685689.tif 000007
【図３】
0003685689.tif 000008
【図４】
0003685689.tif 000009
【図５】
0003685689.tif 000010
【図６】
0003685689.tif 000011
【図７】
0003685689.tif 000012
【図８】
0003685689.tif 000013
【図９】
0003685689.tif 000014
【図１０】
0003685689.tif 000015
【図１１】
0003685689.tif 000016
【図１２】
0003685689.tif 000017
【図１３】
0003685689.tif 000018
【図１４】
0003685689.tif 000019