(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液の中に配設される第１の電極と第２の電極間に所定周波数の交流電圧を印加し、被処理液に交流電界を作用させ、被処理液から汚泥、有機物等の不純物を凝集・分離する廃水処理方法において、
前記被処理液の不純物を細分化し水との分離の促進および殺菌には前記被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、水質に合わせた高い周波数を用い、前記第１の電極および前記第２の電極のセルフクリーニングには前記被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、低い周波数を用いると共に、前記被処理液に交流電界を作用させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極および第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを所定周期で切り換えて前記電極に印加することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
被処理液が地下水の場合の前記周波数は３１０ＫＨＺ付近を用いることを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
【請求項３】
被処理液が水道水の場合の前記周波数は１７０ＫＨＺ付近を用いることを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
【請求項４】
第３の電極を無接続で前記被処理液中に配設したことを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
【請求項５】
被処理液の中に配設される第１の電極と第２の電極間に所定周波数の交流電圧を印加し、被処理液に交流電界を作用させ、被処理液から汚泥、有機物等の不純物を凝集・分離する廃水処理装置であって、
前記所定周波数に合わした交流電圧を発生させる交流電源と、
被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、交流電界を被処理液に作用させて不純物を細分化し水との分離を促進させる高い周波数の交流電圧と、前記第１の電極および前記第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを前記電極に印加すると共に、前記被処理液に交流電界を作用させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極および第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを所定周期で切り換えて前記電極に印加する制御手段と、
を備えていることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項６】
被処理液が地下水の場合の前記周波数は３１０ＫＨＺ付近を用いることを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
【請求項７】
被処理液が水道水の場合の前記周波数は１７０ＫＨＺ付近を用いることを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
【請求項８】
第１の電極と第２の電極は多重の同心パイプ電極で構成されていることを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
【請求項９】
第３の電極を無接続により前記被処理液中に配設したことを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理液に含まれる微少な固形物粒子を凝集させて分離する廃水処理装置に関し、特に、被処理液中の微少な固形物粒子を細分化し水との分離を促進させ酸化還元電位を低下させる、該被処理液毎に適した高い周波数の電界作用によって処理する廃水処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下水、水道水、塗装廃液などに含まれる微小な固形物粒子を分離除去する方法として、従来から凝集剤などの薬品が使用されている。この設備は大形で、高価であるばかりでなく、保守管理のための設備費がかかるという問題がある。
近時、水の電気分解を応用した廃水処理装置も提案されている。この種の装置は小型化が可能であり、しかも消費電力も少なく、省エネルギー化が図れるなど環境との調和に優れている。従来、水の電気分解を応用した廃水処理装置は３０ＨＺ〜８０ＫＨＺ程度の低い周波数の交流電圧を電極に印加するもので、水の結晶を細分化させ、微小な固形物粒子を細分化し水との分離作用を促進させ、特に多量の水処理に関しての性能について充分満足するものでなかった。
本発明の目的は、微小な固形物粒子等を細分化し水との分離作用の促進性を高めて酸化還元電位を低下させ多量の水処理を容易にする廃水処理方法および装置を提供する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微小な固形物粒子等を細分化し水との分離作用の促進性を高めて酸化還元電位を低下させ多量の水処理を容易にする廃水処理方法および装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被処理液の中に配設される第１の電極と第２の電極間に所定周波数の交流電圧を印加し、被処理液に交流電界を作用させ、被処理液から汚泥、有機物等の不純物を凝集・分離する廃水処理方法において、被処理液の不純物を細分化し水との分離の促進および殺菌には被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、水質に合わせた高い周波数を用い、第１の電極および前記第２の電極のセルフクリーニングには被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、低い周波数を用いると共に、被処理液に交流電界を作用させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極および第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを所定周期で切り換えて電極に印加することを特徴とする。
前記請求項１の発明に係る廃水処理方法に関連した他の発明は、次の構成を備えていることを特徴とする。
（１） 被処理液が地下水の場合の周波数は３１０ＫＨＺ付近を用いること。
（２） 被処理液が水道水の場合の周波数は１７０ＫＨＺ付近を用いること。
（３） 第３の電極を無接続で被処理液中に配設したこと。
また、請求項５の発明は、被処理液の中に配設される第１の電極と第２の電極間に所定周波数の交流電圧を印加し、被処理液に交流電界を作用させ、被処理液から汚泥、有機物等の不純物を凝集・分離する廃水処理装置であって、所定周波数に合わした交流電圧を発生させる交流電源と、被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、交流電界を被処理液に作用させて不純物を細分化し水との分離を促進させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極および前記第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを電極に印加すると共に、被処理液に交流電界を作用させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極および第２の電極をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを所定周期で切り換えて電極に印加する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
前記請求項５の発明に関連した他の発明は、次の構成を備えていることを特徴とする。
（１）被処理液が地下水の場合の周波数は３１０ＫＨＺ付近を用いること。
（２）被処理液が水道水の場合の周波数は１７０ＫＨＺ付近を用いること。
（３）第１の電極と第２の電極は多重の同心パイプ状電極で構成されていること。
（４） 第３の電極を無接続で被処理液中に配設すること。
【０００５】
【発明の作用および効果】
本発明の構成によると、被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、水質に合わせた高い周波数を用いることにより、水の結晶を細分化させ、汚泥、有機物等を細分化し水との分離作用を促進し酸化還元電位を低下させると共に、水質に合わせた高い周波数による電界効果（振動効果）が大きくなって、処理水の殺菌作用がある。特に、水道水、地下水などの飲料水や食品加工として使用する場合には殺菌することで安全性が高められる。また下水処理においては殺菌、ダイオキシン除去によって河川の汚染を防止できる。
低い周波数を用いて電極のセルフクリーニグを行うことにより、電極に析出した物質を除去し電極が再生されるため処理効率を高めることができる。
第３の電極を無接続で設けることにより、更に金属イオンの溶出を促進させ、酸化還元電位を低下させる。
第１の電極と第２の電極を多重の同心パイプ状電極を用いることにより、電気導伝率の低い水溶液を効率良く電気分解することが可能である。
【０００６】
【発明の実施の態様】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の廃水処理装置の電気回路ブロック図である。処理槽１には、地下水、水道水などの被処理液２を入れ、第１の電極３と第２の電極４を挿入する。第１の電極３と第２の電極４は周波数可変型の交流電源１０の出力端子１１，１２に接続される。交流電源１０は、数ＨＺから１ＭＨＺの可変周波数で、被処理液の電気分解に適した出力、例えば１ＫＷが得られる。交流電源１０は、周波数発生回路（ＯＳＣ）１３，周波数を所定周期で切り換えるスイッチング回路（ＳＷ）１４、第１電力増幅回路（Ｐ．Ａ）１５と第２電力増幅回路（Ｐ．Ａ）１６から成る電力増幅回路により構成されている。
【０００７】
スイッチング回路１４は、被処理液に対する交流の電気分解における金属イオンの溶出する周波数帯域の内、交流電界を被処理液に作用させて不純物を細分化し水との分離を促進させる高い周波数の交流電圧と、第１の電極３および第２の電極４をセルフクリーニングする低い周波数の交流電圧とを所定周期で無接点にて切換え印加するスイッチング制御を行う制御手段を構成する。
【０００８】
第２電力増幅回路１６は出力端子１１，１２に接続され、この出力端子を介して第１の電極３と第２の電極４の間に所定周波数かつ所定出力の交流電力が供給される。電極３，４へ供給する電流および電圧は電流計Ａ、電圧計Ｖで確認することができる。
【０００９】
図２に酸化還元電位（ＯＲＰ）と周波数の関係を示す。酸化還元電位は特定の周波数ＦＬとＦＨの２点において低い値を示しており、イオン化効果が顕著に現れた。低い周波数ＦＬは電極のセルフクリーニングに適しており、セルフクリーニングしながら酸化還元電位を低下させる効果がある。また、高い周波数ＦＨは電界効果が大きく、水の結晶を細分化させ、汚泥、有機物等を細分化し水との分離作用を促進し酸化還元電位を低下させる効果がある。
【００１０】
各種の被処理液の周波数ＦＬとＦＨは次の通りである。
0003635349.tif 000002
この様に、クリーニングニーグ効果および電界効果が生ずる周波数が被処理液の種類によって異なるので、これら被処理液に最適な廃水処理装置を設計することになる。
【００１１】
次に、本発明の他の実施例を説明する。図３は他の実施例の電気回路ブロック図である。本実施例は、第１の電極、第２の電極に第３の電極を付加したもので、その他の構成については前述の実施例と同様である。電極の構成は、第１の電極３、第２の電極４および第３の電極５から成り、第３の電極５は第１の電極３と第２の電極が入れられている液中に没入するだけ、つまり無接続に配置する。例えば、地下水や水道水を処理する装置において、第１の電極３にはＡｌ／Ｍｇ電極、第２の電極にはチタン電極を使用した場合、第３の電極５には第１の電極３と同じＡｌ／Ｍｇ電極を使用する。第１の電極３と第２の電極４に通電すると、第３の電極５に電気を通さなくても第３の電極５が溶解し水素を発生する。その結果、酸化還元電位を低下させ、効率が３０％上昇することを確かめた。
【００１２】
電極は、板状電極や１または多重の同心パイプ状電極が用いられ、被処理水により各種の金属が選択可能であり、例えばチタン、白金、パラジウム、イリジウム、カーボン、アルミニューム、マグネシウム、亜鉛、銅、銀などの金属イオンの特性を応用する。図４は２重パイプによる電極構造を示すもので、それぞれの２重パイプ電極は内側パイプ６と外側パイプ７により構成されている。それぞれのパイプ電極は対向する面の表面積が大きく、インピーダンスを小さくすることができる。図４の例では、複数の２重パイプ電極を並列接続し更にインピーダンスを小さくする構造になっている。
【００１３】
図５は多重の同心パイプ状電極の変形例を示す。パイプ径を変えることにより、３重（図５ａ）、４重（図５ｃ）、５重（図５ｄ）の各種の同心パイプ状電極を簡単に構成することができる。このような多重の同心パイプ状電極を用いることにより、例えば油、純水、超純水等の電気導伝率の低い水溶液に特に有効であり、かつ水温の低い水溶液の電気分解を効率良く行うことが可能である。
同心パイプ状電極の材質として、好ましくはステンレス、銅、銀、白金、亜鉛、アルミニューム、マグルシウム、チタンなどが選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の廃水処理装置の電気回路ブロック図である。
【図２】酸化還元電位（ＯＲＰ）と周波数の関係を示す図である。
【図３】他の実施例の電気回路ブロック図である。
【図４】２重パイプによる電極構造を示す図である。
【図５】多重の同心パイプ状電極の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１    処理槽
２    被処理液
３    第１の電極
４    第２の電極
５    第３の電極
１０  交流電源
１３  周波数発生回路
１４  スイッチング回路
１５，１６  電力増幅回路
【図１】
0003635349.tif 000003
【図２】
0003635349.tif 000004
【図３】
0003635349.tif 000005
【図４】
0003635349.tif 000006
【図５】
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