(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理手段と、
前記濃縮処理手段において処理された前記被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理手段と、
前記窒素処理手段にて処理された前記被処理水を前記濃縮処理手段に戻す返送手段とから構成されることを特徴とする水浄化システム。
【請求項２】
前記窒素処理手段は、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とすることを特徴とする請求項１の水浄化システム。
【請求項３】
前記濃縮処理手段は、ろ過処理手段において処理された前記被処理水中の窒素化合物を処理することを特徴とする請求項１又は請求項２の水浄化システム。
【請求項４】
前記濃縮処理手段は、電気透析装置により構成されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の水浄化システム。
【請求項５】
前記濃縮処理手段は、逆浸透膜装置により構成されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の水浄化システム。
【請求項６】
前記濃縮処理手段は、イオン交換樹脂と、当該イオン交換樹脂の再生手段とから構成されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の水浄化システム。
【請求項７】
前記窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の水浄化システム。
【請求項８】
窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理ステップと、
前記濃縮処理ステップにおいて処理された前記被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理ステップと、
前記窒素処理ステップにて処理された前記被処理水を前記濃縮処理ステップに移行する返送ステップとを実行することを特徴とする水浄化方法。
【請求項９】
前記窒素処理ステップは、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とすることを特徴とする請求項８の水浄化方法。
【請求項１０】
前記濃縮処理ステップは、ろ過処理ステップにおいて処理された前記被処理水中の窒素化合物を処理することを特徴とする請求項８又は請求項９の水浄化方法。
【請求項１１】
前記濃縮処理ステップは、電気透析装置により実行することを特徴とする請求項８、請求項９又は請求項１０の水浄化方法。
【請求項１２】
前記濃縮処理ステップは、逆浸透膜装置により実行することを特徴とする請求項８、請求項９又は請求項１０の水浄化方法。
【請求項１３】
前記濃縮処理ステップは、イオン交換樹脂により被処理水中の窒素化合物を処理するイオン交換ステップと、当該イオン交換ステップ終了後、処理後のイオン交換樹脂を再生処理する再生処理ステップとを実行することを特徴とする請求項８、請求項９又は請求項１０の水浄化方法。
【請求項１４】
前記窒素処理ステップにおいて、カソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いることを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３の水浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素化合物を含有する汚染地下水等の被処理水を処理する水浄化システム及び水浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学肥料や家畜の排泄物から、水溶性の硝酸塩が土壌中に浸透して起こる地下水の汚染が深刻な問題となっている。汚染された地下水を人間が摂取した場合、神経障害、ガン、幼児のメトヘモグロビン血症などを引き起こすことが知られている。そのため、特に、地下水に含有される硝酸態窒素の高度な除去について早期開発が望まれている。
【０００３】
一方、窒素化合物により汚染された地下水から硝酸態窒素を除去するシステムとして、「用水と廃水  Ｖｏｌ．４１  Ｎｏ．１０（１９９９）」の９４４頁乃至９４５頁に記載された技術がある。係る汚染地下水から硝酸態窒素を除去するシステムは、先ず、汚染地下水を電気透析装置にて処理し、地下水中の硝酸態窒素を除去・濃縮し、硝酸態窒素が除去された処理水を浄化水又は飲料水として排水すると共に、電気透析装置にて濃縮された濃縮排水を生物脱窒法によって処理するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記システムに採用されている生物脱窒法による硝酸態窒素の除去には、一般的に嫌気的条件下での脱窒細菌による生物的処理が用いられる。脱窒菌の殆どは従属栄養細菌であり、増殖には有機物を必要とする。それ故、無機系排水のように有機物をあまり含有しない排水を処理する場合には、水素供与体としてのメタノール等を添加するだけでなく、嫌気性浄化槽の設置が不可欠となる。そのため、設置場所や経費面で問題が生じる。
【０００５】
更に、脱窒素細菌は、周囲の温度環境、その他、当該排水中に含まれる成分などにより著しく影響を受けるため、特に、温度が低くなる冬季には、細菌の活動が低下し、これにより脱窒作用の低下し、排水の処理効率が不安定となる問題があった。また、電気透析装置にて濃縮処理された濃縮排水では、窒素化合物（硝酸態窒素）の濃度が高まるため、生物的処理では、より一層処理時間が長くなる問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、汚染地下水などの窒素化合物を含有する被処理水を効率的に処理することができると共に、システムの小型化を実現することができる水浄化システム及び水浄化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の水浄化システムは、窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理手段と、濃縮処理手段において処理された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理手段と、窒素処理手段にて処理された被処理水を濃縮処理手段に戻す返送手段とから構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、水浄化システムは、窒素化合物を含有する被処理水の窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理手段と、電気化学的手法により濃縮処理手段において処理された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理手段とを備えているので、被処理水を濃縮処理手段にて窒素化合物を除去・濃縮処理し、窒素化合物が除去された被処理水を浄化水又は飲料水として排水することができる。
【０００９】
また、濃縮処理手段にて濃縮された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水は、窒素処理手段において、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸を生成することができ、これにより、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができるようになる。
【００１０】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００１１】
また、本発明によれば、生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができると共に、水浄化システム自体を小型化することができるようになり、コストの削減を図ることが可能となる。
【００１２】
更にまた、本発明の水浄化システムは、窒素処理手段にて処理された被処理水を濃縮処理手段に戻す返送手段を備えたので、窒素処理手段にて処理された被処理水をそのまま排水することなく再び濃縮処理手段にて処理することが可能となり、環境に適した水浄化処理を実現することができるようになる。
【００１３】
また、窒素処理手段にて処理される被処理水中には、少なくともハロゲン化物イオンが含有されていることから、電気化学的手法（電解）により処理された被処理水には、次亜ハロゲン酸が含有されている。そのため、係る次亜ハロゲン酸を含有した被処理水を返送手段によって濃縮処理手段に戻すことにより、濃縮処理手段において処理される被処理水の除菌・殺菌を行うことができるようになる。これにより、濃縮処理手段において、浄化水又は飲料水として排水された被処理水を、衛生上、好ましいものとすることができるようになる。
【００１４】
また、係る場合には、濃縮処理手段において処理された後の濃縮された被処理水中に、次亜ハロゲン酸が含有されているため、新たに濃縮処理手段において処理される被処理水中にハロゲン化物イオンが含有されていない場合であっても、格別にハロゲン化物イオンを添加する必要が無くなり、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００１５】
請求項２の発明の水浄化システムは、請求項１の発明に加えて、窒素処理手段は、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とすることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、窒素処理手段は、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とするので、脱窒効率の高い条件で脱窒処理を行うことができるため、処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【００１７】
請求項３の発明の水浄化システムは、請求項１又は請求項２の発明に加えて、濃縮処理手段は、ろ過処理手段において処理された被処理水中の窒素化合物を処理することを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、濃縮処理手段は、ろ過処理手段において処理された被処理水中の窒素化合物を処理するので、ろ過処理手段において被処理水中に含有される固形成分を除去した後、濃縮処理手段において窒素化合物の濃縮処理を行うことができるため、濃縮処理手段のメンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００１９】
また、被処理水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されている場合には、窒素処理手段において次亜ハロゲン酸が発生することから、当該次亜ハロゲン酸が、鉄イオンやマンガンイオンと反応し、水に難溶性の水酸化鉄や水和二酸化マンガンなどを生成することができる。そのため、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンをろ過処理手段にて当該水酸化鉄や水和二酸化マンガンとして除去することができるようになる。
【００２０】
請求項４の発明の水浄化システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、電気透析装置により構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、電気透析装置により構成されているので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００２２】
請求項５の発明の水浄化システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、逆浸透膜装置により構成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、逆浸透膜装置により構成されるので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００２４】
請求項６の発明の水浄化システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、イオン交換樹脂と、当該イオン交換樹脂の再生手段とから構成されることを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、イオン交換樹脂と、当該イオン交換樹脂の再生手段とから構成されるので、低濃度の窒素化合物が含有される被処理水をイオン交換樹脂に通すことで、窒素化合物を除去した浄水として排水することができる。また、イオン交換樹脂に付着した窒素化合物によりイオン交換能が低下したイオン交換樹脂に再生水を通すことにより、イオン交換樹脂のイオン交換能を回復させ、高濃度の窒素化合物を含有した再生排水とすることができる。これにより、容易に、被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００２６】
請求項７の発明の水浄化システムは、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の発明に加えて、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いることを特徴とする。
【００２７】
請求項７の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の発明に加えて、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いるので、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物であっても除去することができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００２８】
請求項８の水浄化方法は、窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理ステップと、濃縮処理ステップにおいて処理された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理ステップと、窒素処理ステップにて処理された被処理水を濃縮処理ステップに移行する返送ステップとを実行することを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明によれば、窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理ステップと、濃縮処理ステップにおいて処理された被処理水であって、少なくとも塩化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理ステップとを実行するので、被処理水を濃縮処理ステップにて窒素化合物を除去・濃縮処理し、窒素化合物が除去された被処理水を浄化水又は飲料水として排水することができる。
【００３０】
また、濃縮処理ステップにて濃縮された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水は、窒素処理ステップにおいて、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸を生成することができ、これにより、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができるようになる。
【００３１】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００３２】
また、係る発明によれば、生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができるようになり、コストの削減を図ることが可能となる。
【００３３】
更に、本発明の水浄化方法は、窒素処理ステップにて処理された被処理水を濃縮処理ステップに移行する返送ステップを実行するので、窒素処理ステップにて処理された被処理水をそのまま排水することなく再び濃縮処理ステップにて処理することが可能となり、環境に適した水浄化処理を実現することができるようになる。
【００３４】
また、窒素処理ステップにて処理される被処理水中には、少なくともハロゲン化物イオンが含有されていることから、電気化学的手法（電解）により処理された被処理水には、次亜ハロゲン酸が含有されている。そのため、係る次亜ハロゲン酸を含有した被処理水を返送ステップにおいて、濃縮処理ステップに戻すことにより、濃縮処理において処理される被処理水の除菌・殺菌を行うことができるようになる。これにより、濃縮処理ステップにおいて、浄化水又は飲料水として排水された被処理水を、衛生上、好ましいものとすることができるようになる。
【００３５】
また、係る場合には、濃縮処理ステップにおいて処理された後の濃縮された被処理水中に、次亜ハロゲン酸が含有されているため、新たに濃縮処理ステップにおいて処理される被処理水中にハロゲン化物イオンが含有されていない場合であっても、格別にハロゲン化物イオンを添加する必要が無くなり、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００３６】
請求項９の発明の水浄化方法は、請求項８の発明に加えて、窒素処理ステップは、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とすることを特徴とする。
【００３７】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明に加えて、窒素処理ステップは、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とするので、脱窒効率の高い条件で脱窒処理を行うことができるため、処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【００３８】
請求項１０の発明の水浄化方法は、請求項８又は請求項９の発明に加えて、濃縮処理ステップは、ろ過処理ステップにおいて処理された被処理水中の窒素化合物を処理することを特徴とする。
【００３９】
請求項１０の発明によれば、請求項８又は請求項９の発明に加えて、濃縮処理ステップは、ろ過処理ステップにおいて処理された被処理水中の窒素化合物を処理するので、ろ過処理ステップにおいて被処理水中に含有される固形成分を除去した後、濃縮処理ステップにおいて窒素化合物の濃縮処理を行うことができるため、濃縮処理ステップにおけるメンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００４０】
また、被処理水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されている場合には、窒素処理ステップにおいて次亜ハロゲン酸が発生することから、当該次亜ハロゲン酸が、鉄イオンやマンガンイオンと反応し、水に難溶性の水酸化鉄や水和二酸化マンガンなどを生成することができる。そのため、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンをろ過処理ステップにて当該水酸化鉄や水和二酸化マンガンとして除去することができるようになる。
【００４１】
請求項１１の発明の水浄化方法は、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、電気透析装置により実行することを特徴とする。
【００４２】
請求項１１の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、電気透析装置により実行するので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００４３】
請求項１２の発明の水浄化方法は、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、逆浸透膜装置により実行することを特徴とする。
【００４４】
請求項１２の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、逆浸透膜装置により実行するので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００４５】
請求項１３の発明の水浄化方法は、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、イオン交換樹脂により被処理水中の窒素化合物を処理するイオン交換ステップと、当該イオン交換ステップ終了後、処理後のイオン交換樹脂を再生処理する再生処理ステップとを実行することを特徴とする。
【００４６】
請求項１３の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、イオン交換樹脂により被処理水中の窒素化合物を処理するイオン交換ステップと、当該イオン交換ステップ終了後、処理後のイオン交換樹脂を再生処理する再生処理ステップとを実行するので、イオン交換ステップにおいて、低濃度の窒素化合物が含有される被処理水をイオン交換樹脂に通すことで、窒素化合物を除去した浄水として排水することができる。また、再生処理ステップにおいて、イオン交換樹脂に付着した窒素化合物によりイオン交換能が低下したイオン交換樹脂に再生水を通すことにより、イオン交換樹脂のイオン交換能を回復させ、高濃度の窒素化合物を含有した再生排水とすることができる。これにより、容易に、被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【００４７】
請求項１４の発明の水浄化方法は、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３の発明に加えて、窒素処理ステップにおいて、カソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いることを特徴とする。
【００４８】
請求項１４の発明によれば、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３の発明に加えて、窒素処理ステップにおいて、カソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いるので、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物であっても除去することができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の水浄化方法を適用した水浄化システムＳの概要を示す説明図である。本実施例における水浄化システムＳによって処理される被処理水は、例えば化学肥料や家畜の排泄物により水溶性の硝酸塩、即ち、硝酸態窒素が土壌中に浸透し、当該硝酸態窒素により汚染された地下水であるものとする。尚、本実施例で用いられる被処理水は１０乃至３０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する汚染地下水であるものである。また、被処理水は、汚染地下水であるため、少なくともハロゲン化物イオンの一例としての塩化物イオンが含有されている。
【００５０】
係る水浄化システムＳは、被処理水としての汚染地下水を貯留するための貯留槽１０と、濃縮処理ステップにおいて被処理水中の窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理手段としての電気透析装置１１と、窒素処理ステップにおいて窒素処理を行う窒素処理手段としての窒素処理装置１とにより構成されている。
【００５１】
貯留槽１０は配管１２により電気透析装置１１を構成する被処理水収容槽１３に接続されている。また、この収容槽１３は、電気透析装置１１により浄化処理された浄化水を外部に流出させる配管１５が接続されていると共に、詳細は後述する如く濃縮処理した後の被処理水を窒素処理装置１に排水するための配管１６が接続されている。窒素処理装置１には、窒素処理した後の被処理水を外部に排水するための配管１７が接続されている。
【００５２】
本実施例における濃縮処理手段としての電気透析装置１１は、アニオンだけを選択的に透過させる図示しない複数のアニオン交換膜と、カチオンだけを選択的に透過させる図示しない複数のカチオン交換膜を交互に組み合わせ電気的に濃縮（分離）・回収する所謂電気透析法によるものである。尚、係る技術については、「閉鎖性水域の富栄養化防止技術に関する調査研究報告書  平成９年度  産業排水の窒素及びリンの合理的な処理技術」における「窒素およびリン除去の単位操作」の１５２頁乃至１５６頁において既に開示されているため、ここでは、詳細の説明は省略する。
【００５３】
本実施例では先ず、濃縮処理ステップおいて、貯留槽１０内に貯留された被処理水を配管１２を介して電気透析装置１１の収容槽１３内に搬送し、電気透析装置１１の図示しない電極に電位をかける。これにより、例えば一日当たり１１０トン処理される１０乃至３０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する被処理水は、１００トンの５乃至８ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する浄化水と、１０トンの２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水とに分離される。尚、被処理水としての汚染地下水中に含有される塩化物イオンは、ここで、濃縮被処理水中に移動する。
【００５４】
そのため、濃縮処理ステップにおいて電気透析装置１１により浄化された浄化水は、硝酸態窒素の含有量が１０ｍｇ／Ｌ以下とされる水質基準を満たすことができ、飲料水として提供することができるようになる。
【００５５】
他方、電気透析装置１１により濃縮処理された濃縮被処理水は、配管１６を介して窒素処理装置１に搬送される。
【００５６】
ここで、窒素処理装置１について図２を参照して説明する。本実施例における窒素処理装置１は、電気化学的手法（電解）により被処理水の脱窒処理を行うものであり、内部に配管１６を介して前記濃縮被処理水を流入させる図示しない流入口と、流出口を有する処理室４を構成する処理槽２と、該処理室４内の濃縮被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置される一対の電極、即ち、アノード５と、カソード６と、該電極５、６に通電するための電源７と、該電源７を制御するための図示しない制御装置とから構成されている。尚、図中８は、処理槽２内を撹拌するための撹拌手段としての撹拌子である。
【００５７】
前記カソード６は、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものとして、例えば、亜鉛、銅、銀、亜鉛と銅の合金である真鍮により構成されており、前記アノード５は、不溶性金属、例えば白金、イリジウム、パラジウム又はその酸化物などから構成される不溶性電極又はカーボンより構成されている。
【００５８】
また、アノード５とカソード６との間に位置して、アノード５を囲繞するように、円筒状に形成された遮蔽部材９が設けられている。該遮蔽部材９は、例えばガラス繊維やプラスチックのメッシュなどの非導電性部材にて構成されており、これにより、アノード５から発生する酸素気泡が、カソード６側に通過することを阻止することができる。このとき、アノード５側に存するイオンは、該遮蔽部材９を通過してカソード６側に移動することができる。また、遮蔽部材９は、汚泥の流水により生じる撹拌又は、前記撹拌子８による撹拌によりアノードに流水の影響を与えないものとされている。
【００５９】
以上の構成により、濃縮処理ステップにおいて処理された後の濃縮被処理水は、窒素処理ステップにおいて、窒素処理装置１の処理槽２内に貯留され、前記制御装置により電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電することにより電解処理される。カソード６側では、濃縮被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される（反応式Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される（反応式Ｂ）。以下に、反応式Ａ及び反応式Ｂを示す。
反応式Ａ  ＮＯ3-＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→ＮＯ2-＋２ＯＨ-
反応式Ｂ  ＮＯ2-＋５Ｈ2Ｏ＋６ｅ-→ＮＨ3（ａｑ）＋７ＯＨ-
【００６０】
一方、アノード５側では、上述の如く濃縮被処理水中に少なくとも塩化物イオンが存在することから、アノード５の表面から次亜ハロゲン酸の一例としての次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、濃縮被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する（反応式Ｃ）。以下に、反応Ｃを示す。
反応式Ｃ  ２ＮＨ3＋３ＨＣｌＯ→Ｎ2↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ2Ｏ
【００６１】
尚、ここで、濃縮被処理水中に含有される塩化物イオンが所定の濃度、例えば１００ｍｇ／Ｌに満たない場合には、塩化物イオン調整手段により、格別に塩化物イオンとして例えば塩化カリウム又は塩化ナトリウムを濃縮被処理水中に添加する。これにより、濃縮被処理水は、電解により、より一層次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸）を発生しやすい状態となり、効率的に濃縮被処理水中のアンモニアの脱窒処理を行うことができるようになる。
【００６２】
但し、濃縮処理される以前の被処理水が塩化物イオンを１００ｍｇ／Ｌ以上含有している場合には、塩化物イオン調整手段により、塩化物イオンの濃度調整を行わなくても良い。
【００６３】
これにより、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水は、窒素処理装置１において、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができ、１０乃至３０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する被処理水として外部に排水処理することができるようになる。
【００６４】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができる。
【００６５】
また、従来のように生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができると共に、水浄化システム自体の小型化することができ、コストの削減を図ることができるようになる。
【００６６】
また更に、本実施例では、濃縮処理ステップにおいて電気透析装置１１により窒素化合物を２００乃至５００ｍｇ／Ｌにまで濃縮処理した後の被処理水を窒素処理ステップにおいて、当該窒素処理装置１により電解処理するため、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができる。
【００６７】
即ち、比較的窒素化合物の濃度の低い被処理水、例えば５０ｍｇ／Ｌの窒素化合物を含有する被処理水を、直接電気化学的手法（電解）により、窒素化合物の濃度が１０ｍｇ／Ｌである被処理水にまで処理する場合には、電流効率が３５％、電圧が８Ｖ要する。これに対し、本実施例の如く電気透析装置１１により５００ｍｇ／Ｌの窒素化合物を含有する被処理水にまで濃縮処理した被処理水を１００ｍｇ／Ｌの被処理水にまで処理する場合には、電流効率が７０％、電圧が５Ｖで脱窒処理を行うことが可能となり、著しく効率的に水浄化処理を実現することができるようになる。
【００６８】
次に、図３を参照して他の実施例としての水浄化システムＴについて説明する。尚、図中において図１と同一符号で示すものは、同一若しくは同様の機能を奏するものであるとする。係る実施例における水浄化システムＴは、上記実施例の水浄化システムＳと同様に、被処理水としての汚染地下水を貯留するための貯留槽１０と、被処理水中の窒素化合物の濃縮処理ステップを実行する濃縮処理手段としての電気透析装置１１と、窒素処理ステップを実行する窒素処理手段としての窒素処理装置１を備えており、これに加えて、窒素処理装置１にて処理された被処理水を電気透析装置１１に戻す返送ステップを実行する返送手段としてのポンプ２０を備えている。
【００６９】
即ち、本実施例における水浄化システムＴは、上記実施例における窒素処理装置１にて処理された被処理水を外部に排水するための配水管１７は、設けられておらず、代わりに、前記ポンプ２０を介して配管２１の一端が接続されている。また、この配管２１の他端は、貯留槽１０から電気透析装置１１に接続される配管１２に接続されている。
【００７０】
以上の構成により、当該水浄化システムＴが運転されると、貯留槽１０内に貯留された被処理水は、配管１２を介して電気透析装置１１の収容槽１３内に搬送される。そして、電気透析装置１１にて、詳細は上述する如く濃縮処理ステップが実行され、硝酸態窒素の含有量が５乃至８ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する浄化水と、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水とに分離される。
【００７１】
そのため、係る実施例においても電気透析装置１１により浄化された浄化水は、硝酸態窒素の含有量が１０ｍｇ／Ｌ以下とされる水質基準を満たすことができ、飲料水として提供することができるようになる。
【００７２】
他方、電気透析装置１１により濃縮処理された濃縮被処理水は、配管１６を介して窒素処理装置１に搬送される。窒素処理装置１では上記実施例と同様に、窒素処理ステップにおいて、前記制御装置によって電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電されると、カソード６側では、濃縮被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される。
【００７３】
一方、アノード５側では、上述の如く濃縮被処理水は少なくとも塩化物イオンが含有されているため、アノード５の表面から次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、濃縮被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する。
【００７４】
これにより、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水は、窒素処理装置１において、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができ、当該窒素除去処理により硝酸態窒素の含有量が１０乃至３０ｍｇ／Ｌとされた被処理水は、返送ステップにおいて返送手段としてのポンプ２０により配管２１を介して、前記貯留槽１０と電気透析装置１１間を接続する配管１２に搬送される。そして、貯留槽１０内から搬送される未処理の被処理水と共に、電気透析装置１１の収容槽１３に搬送される。
【００７５】
そして、窒素処理装置１にて処理された後の被処理水は、再び電気透析装置１１にて濃縮処理されるため、窒素処理装置１にて処理された被処理水をそのまま排水することなく、窒素化合物の濃縮処理を行い、浄化水（又は飲料水）として提供することができるようになる。これにより、浄化水として処理できない排水のリサイクルを図ることができるようになり、環境に適した水浄化処理を行うことができるようになる。
【００７６】
窒素処理装置１から電解透析装置１１にポンプ２０により返送される被処理水は、返送ステップにおいて、配管２１及び配管１２を介して電気透析装置１１に返送される。このとき、窒素処理装置１において処理する前の被処理水中には塩化物イオンが含有されているため、窒素処理装置１において処理された後の被処理水中には、次亜塩素酸が含有されている。
【００７７】
そのため、窒素処理装置１において処理された被処理水は、次亜塩素酸により除菌を行うことができると共に、配管１２において当該被処理水と合流される貯留槽１０から搬送された被処理水は、同様に次亜塩素酸により除菌を行うことができるようになる。
【００７８】
これにより、電気透析装置１１に搬送される被処理水は、予め次亜塩素酸によって除菌された後、濃縮・分離処理を行うことができ、衛生的に好ましい状態で浄化水を提供することができるようになる。
【００７９】
また、被処理水中に含有される次亜塩素酸は、係る電気透析装置１１において、再び濃縮され、濃縮被処理水中に含有された状態で、窒素処理装置１に搬送されるため、上述の如く処理開始時において被処理水の塩化物イオン濃度を一定以上（１００ｍｇ／Ｌ以上）に調整した後は、格別に塩化物イオンを添加する必要が無く、煩雑なメンテナンス作業を回避することができるようになる。
【００８０】
次に、図４を参照してもう一つの他の実施例としての水浄化システムＵについて説明する。尚、図中において図１と同一符号で示すものは、同一若しくは同様の機能を奏するものであるとする。係る実施例における水浄化システムＵは、上記実施例の水浄化システムＴと同様に、被処理水としての汚染地下水を貯留するための貯留槽１０と、被処理水中の窒素化合物の濃縮処理ステップを実行する濃縮処理手段としての電気透析装置１１と、窒素処理ステップを実行する窒素処理手段としての窒素処理装置１と、窒素処理装置１にて処理された被処理水を電気透析装置１１に戻す返送ステップを実行する返送手段としてのポンプ２０を備えており、これに加えて、貯留槽１０と電気透析装置１１との間には、ろ過処理ステップを実行するろ過処理手段としての砂ろ過器２２を備えている。
【００８１】
即ち、本実施例における水浄化システムＵは、貯留槽１０から電気透析装置１１に被処理水を搬送する配管１２の上流側に、窒素処理装置１にて処理された被処理水を電気透析装置１１に搬送する配管２１が接続されていると共に、この配管２１の接続部よりも下流側に位置して前記砂ろ過器２２が設けられている。
【００８２】
以上の構成により、当該水浄化システムＵが運転されると、ろ過処理ステップにおいて、貯留槽１０内に貯留された被処理水は、配管１２を介して砂ろ過器２２内に流入する。砂ろ過器２２内に流入した被処理水は、ここで、被処理水中に含有される固形成分の除去（ろ過処理）を行うことができる。
【００８３】
砂ろ過器２２にてろ過処理された後の被処理水は、砂ろ過器２２の下流側に位置する配管１２を介して電気透析装置１１の収容槽１３内に搬送される。そして、搬送された被処理水は、電気透析装置１１にて、詳細は上述する如く濃縮処理ステップが実行され、硝酸態窒素の含有量が５乃至８ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する浄化水と、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水とに分離される。
【００８４】
そのため、係る実施例においても電気透析装置１１により浄化された浄化水は、硝酸態窒素の含有量が１０ｍｇ／Ｌ以下とされる水質基準を満たすことができ、飲料水として提供することができるようになる。
【００８５】
他方、電気透析装置１１により濃縮処理された濃縮被処理水は、配管１６を介して窒素処理装置１に搬送される。窒素処理装置１では上記実施例と同様に、窒素処理ステップにおいて、前記制御装置によって電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電されると、カソード６側では、濃縮被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される。
【００８６】
一方、アノード５側では、上述の如く濃縮被処理水は少なくとも塩化物イオンを含有しているため、アノード５の表面から次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、濃縮被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する。
【００８７】
これにより、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水は、窒素処理装置１において、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができ、当該窒素除去処理により硝酸態窒素の含有量が１０乃至３０ｍｇ／Ｌとして電気透析装置１１に返送することができるようになる。
【００８８】
窒素処理装置１から電解透析装置１１にポンプ２０により返送される被処理水は、返送ステップにおいて、配管２１及び配管１２を介して電気透析装置１１に返送される。このとき、窒素処理装置１において処理する前の被処理水中に上述の如く１００ｍｇ／Ｌ以上の塩化物イオンが含有されていた場合には、窒素処理装置１において処理された後の被処理水中には、多量の次亜塩素酸が含有されていることとなる。
【００８９】
そのため、窒素処理装置１において処理された被処理水は、次亜塩素酸により除菌を行うことができると共に、配管１２において当該被処理水と合流される貯留槽１０から搬送された被処理水は、同様に次亜塩素酸により除菌を行うことができるようになる。
【００９０】
これにより、電気透析装置１１に搬送される被処理水は、予め次亜塩素酸によって除菌された後、濃縮・分離処理を行うことができ、衛生的に好ましい状態で浄化水を提供することができるようになる。
【００９１】
また、被処理水中に含有される次亜塩素酸は、係る電気透析装置１１において、再び濃縮され、濃縮被処理水中に含有された状態で、窒素処理装置１に搬送されるため、処理開始時において被処理水の塩化物イオン濃度を一定以上（１００ｍｇ／Ｌ以上）に調整した後は、格別に塩化物イオンを添加する必要が無く、煩雑なメンテナンス作業を回避することができるようになる。
【００９２】
更にまた、本実施例において処理される被処理水としての汚染地下水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されていた場合には、電気透析装置１１において、これら鉄イオンやマンガンイオンなども濃縮処理され、濃縮被処理水中に含有された状態で窒素処理装置１に搬送される。窒素処理装置１では、上述の如く次亜塩素酸塩が多量に含有されているため、鉄イオンやマンガンイオンはこれら次亜塩素酸塩と反応し（反応式Ｄ及び反応式Ｅ）水に難溶性の水酸化鉄（III）や水和二酸化マンガンを生成する。以下、反応式Ｄ、反応式Ｅを示す。
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【００９３】
窒素処理装置１にて処理された水酸化鉄（III）や水和二酸化マンガンを含有する被処理水は、ポンプ２０により配管２１を介して、前記貯留槽１０と電気透析装置１１間を接続する配管１２に搬送される。
【００９４】
ここで、配管２１は、配管１２に設けられる砂ろ過器２２の上流側において配管１２に接続されていることから、配管２１から搬送された次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸）塩を含有する被処理水と、貯留槽１０から搬送された被処理水が合流される。係る貯留槽１０からの被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンなどは、上記と同様に水に難溶性の水酸化鉄（III）や水和二酸化マンガンを生成する。
【００９５】
そして、被処理水中に上述の如く生成された水に難溶性の水酸化鉄や水和二酸化マンガンは、砂ろ過器２２においてろ過処理される。これにより、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンなども効率的に除去することができるようになり、被処理水の浄化能力を向上させることができるようになる。
【００９６】
尚、上記実施例において、窒素処理装置１では、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水を電気化学的手法（電解）により１０乃至３０ｍｇ／Ｌの被処理水にまで脱窒処理を行っている。これに対し、脱窒処理された後の被処理水をポンプ２０により電気透析装置１１に返送した後、２００乃至５００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水を電気化学的手法（電解）により５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌの被処理水にまで脱窒処理を行う。その後、当該被処理水を電気透析装置１１に返送し、再度他の被処理水と共に窒素化合物の濃縮処理を行っても良いものとする。係る場合には、上述の如く、脱窒効率の高い条件で脱窒処理を行うことができるため、処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【００９７】
尚、上記各実施例では、濃縮処理手段として電気透析装置１１を用いているため、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。また、係る濃縮処理手段としては、逆浸透膜装置を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００９８】
次に、図５を参照してもう一つの他の実施例としての水浄化システムＶについて説明する。尚、図中において図１、図３及び図４と同一符号で示すものは、同一若しくは同様の機能を奏するものであるとする。係る実施例における水浄化システムＶは、被処理水としての汚染地下水を貯留するための貯留槽１０と、被処理水中の窒素化合物の濃縮ステップを実行する濃縮処理手段としてのイオン交換樹脂３０（本実施例では陰イオン交換樹脂）と、窒素処理ステップを実行する窒素処理手段としての窒素処理装置１と、窒素処理装置１にて処理された被処理水をイオン交換樹脂３０に戻す返送ステップを実行する返送手段としてのポンプ２０を備えている。
【００９９】
貯留槽１０は配管１２によりイオン交換樹脂３０を備えたイオン交換処理槽３１に接続されている。また、この処理槽３１は、イオン交換樹脂３０により浄化処理された浄化水を外部に流出させる配管１５が接続されている。また、この処理槽３１は、イオン交換樹脂３０によるイオン交換能が低下した際に、イオン交換樹脂３０に付着した硝酸態窒素やアンモニア態窒素などを塩化物イオンと交換するための再生水を供給するための配管３２が接続されている。更に、処理槽３１には、詳細は後述する如く再生水によりイオン交換した後の再生排水を窒素処理装置１に排水するための配管１６が接続されている。
【０１００】
窒素処理装置１には、窒素処理した後の被処理水を外部に排水するための配管１７が接続されている。また、この窒素処理装置１には、配管２１が接続されており、前記ポンプ２０を介して貯留槽１０から処理槽３１に接続される配管１２に接続されている。
【０１０１】
係る実施例では先ず、濃縮処理ステップおいて、貯留槽１０内に貯留された被処理水を配管１２を介してイオン交換樹脂３０が設けられた処理槽３１内に搬送し、被処理水中に含有される低濃度の硝酸イオン、亜硝酸イオンやアンモニウムイオンなどをイオン交換樹脂３０とイオン交換させる。これにより、例えば一日当たり１００トン処理される１０乃至２０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する被処理水は、９８トンの１乃至５ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する浄化水として配管１５を介して外部に排水される。
【０１０２】
そのため、濃縮処理ステップにおいてイオン交換樹脂３０により浄化された浄化水は、硝酸態窒素の含有量が１０ｍｇ／Ｌ以下とされる水質基準を満たすことができ、飲料水として提供することができるようになる。
【０１０３】
他方、処理槽３１において、被処理水とのイオン交換によりイオン交換樹脂３０のイオン交換能が低下した際には、イオン交換樹脂３０の再生手段としての前記配管３２を介して高濃度の塩化ナトリウムを含有する再生水を処理槽３１内に供給する。これにより、イオン交換樹脂３０の付着した硝酸イオンや亜硝酸イオン、又はアンモニウムイオンは、再生水内の塩化物イオンとイオン交換して、イオン交換樹脂３０のイオン交換能を回復させる。そして、塩化物イオンとイオン交換した硝酸イオン等を含有する再生排水は濃縮被処理水として配管１６を介して窒素処理装置１に搬送される。
【０１０４】
尚、係る技術については、「閉鎖性水域の富栄養化防止技術に関する調査研究報告書  平成９年度  産業排水の窒素及びリンの合理的な処理技術」における「窒素およびリン除去の単位操作」の１４５頁乃至１４８頁において既に開示されているため、ここでは、詳細の説明は省略する。
【０１０５】
尚、ここで、上述の如く例えば一日当たり１０乃至２０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する被処理水１００トンを処理した場合、再生水を介して２トンの２００乃至１０００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水として窒素処理装置１に搬送される。また、この濃縮被処理水中には、汚染地下水中に含有される塩化物イオンや再生水中にイオン交換に供されなかった塩化物イオンが、濃縮被処理水中に存するものとする。
【０１０６】
上述の如く濃縮処理された濃縮被処理水は、窒素処理装置１において上記各実施例と同様に、窒素処理ステップにおいて、前記制御装置によって電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電されると、カソード６側では、濃縮被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される。
【０１０７】
一方、アノード５側では、上述の如く濃縮被処理水は少なくとも塩化物イオンが含有されているため、アノード５の表面から次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、濃縮被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する。
【０１０８】
これにより、２００乃至１０００ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する濃縮被処理水は、窒素処理装置１において、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができ、当該窒素除去処理により硝酸態窒素の含有量が１０乃至３０ｍｇ／Ｌとされた被処理水は、配管１７を介して外部に排水することができるようになる。
【０１０９】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができる。
【０１１０】
また、従来のように生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができると共に、水浄化システム自体の小型化することができ、コストの削減を図ることができるようになる。
【０１１１】
また、これ以外に、上述の如く窒素除去処理により硝酸態窒素の含有量が１０乃至３０ｍｇ／Ｌとされた被処理水は返送ステップにおいて返送手段としてのポンプ２０により配管２１を介して、前記貯留槽１０と処理槽３１間を接続する配管１２に搬送される。ここで、配管２１は、配管１２に設けられる砂ろ過器２２の上流において配管１２に接続されていることから、配管２１から搬送された被処理水は、貯留槽１０内から搬送される未処理の被処理水と共に、砂ろ過器２２においてろ過処理された後、イオン交換樹脂３０が設けられる処理槽３１に搬送される。
【０１１２】
そして、窒素処理装置１にて処理された後の被処理水は、再び処理槽３１において、再生水を介して硝酸態窒素などを濃縮処理することができるため、窒素処理装置１にて処理された被処理水をそのまま排水することなく、窒素化合物の濃縮処理を行い、浄化水（又は飲料水）として提供することができるようになる。これにより、浄化水として処理できない排水のリサイクルを図ることができるようになり、環境に適した水浄化処理を行うことができるようになる。
【０１１３】
また、イオン交換樹脂３０が設けられた処理槽３１に搬送される被処理水には、予め次亜塩素酸によって除菌された後、濃縮・分離処理を行うことができ、衛生的に好ましい状態で浄化水を提供することができるようになる。
【０１１４】
更にまた、本実施例において処理される被処理水としての汚染地下水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されていた場合、本実施例のイオン交換樹脂３０では、陽イオンは捕集できないため、そのままの状態で窒素処理装置１に搬送される。
【０１１５】
そして、窒素処理装置１から排出される被処理水中には、上述の如く次亜塩素酸塩が多量に含有されているため、鉄イオンやマンガンイオンはこれら次亜塩素酸塩と反応し（前記反応式Ｄ及び前記反応式Ｅ）水に難溶性の水酸化鉄（III）や水和二酸化マンガンを生成する。
【０１１６】
そして、水酸化鉄（III）や水和二酸化マンガンを含有する被処理水は、ポンプ２０により配管２１を介して、前記貯留槽１０と処理槽３１間を接続する配管１２に搬送され、貯留槽１０内から搬送される未処理の被処理水と共に、砂ろ過器２２において除鉄・除マンガン処理される。これにより、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンなども効率的に除去することができるようになり、被処理水の浄化能力を向上させることができるようになる。
【０１１７】
なお、上記各実施例では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンは、塩化物イオンであるため、被処理水中に生成される次亜ハロゲン酸は、次亜塩素酸であるが、これ以外に、ハロゲン化物イオンとして、フッ化物イオンや臭化物イオンなどであってもよく、この場合には、被処理水中に生成される次亜ハロゲン酸は、次亜フッ素酸や次亜臭素酸であるものとする。
【０１１８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、水浄化システムは、窒素化合物を含有する被処理水の窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理手段と、電気化学的手法により濃縮処理手段において処理された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理手段とを備えているので、被処理水を濃縮処理手段にて窒素化合物を除去・濃縮処理し、窒素化合物が除去された被処理水を浄化水又は飲料水として排水することができる。
【０１１９】
また、濃縮処理手段にて濃縮された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水は、窒素処理手段において、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸を生成することができ、これにより、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができるようになる。
【０１２０】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１２１】
また、本発明によれば、生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができると共に、水浄化システム自体を小型化することができるようになり、コストの削減を図ることが可能となる。
【０１２２】
更にまた、本発明の水浄化システムは、窒素処理手段にて処理された被処理水を濃縮処理手段に戻す返送手段を備えたので、窒素処理手段にて処理された被処理水をそのまま排水することなく再び濃縮処理手段にて処理することが可能となり、環境に適した水浄化処理を実現することができるようになる。
【０１２３】
また、窒素処理手段にて処理される被処理水中には、少なくともハロゲン化物イオンが含有されていることから、電気化学的手法（電解）により処理された被処理水には、次亜ハロゲン酸が含有されている。そのため、係る次亜ハロゲン酸を含有した被処理水を返送手段によって濃縮処理手段に戻すことにより、濃縮処理手段において処理される被処理水の除菌・殺菌を行うことができるようになる。これにより、濃縮処理手段において、浄化水又は飲料水として排水された被処理水を、衛生上、好ましいものとすることができるようになる。
【０１２４】
また、係る場合には、濃縮処理手段において処理された後の濃縮された被処理水中に、次亜ハロゲン酸が含有されているため、新たに濃縮処理手段において処理される被処理水中にハロゲン化物イオンが含有されていない場合であっても、格別にハロゲン化物イオンを添加する必要が無くなり、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１２５】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、窒素処理手段は、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とするので、脱窒効率の高い条件で脱窒処理を行うことができるため、処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【０１２６】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、濃縮処理手段は、ろ過処理手段において処理された被処理水中の窒素化合物を処理するので、ろ過処理手段において被処理水中に含有される固形成分を除去した後、濃縮処理手段において窒素化合物の濃縮処理を行うことができるため、濃縮処理手段のメンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１２７】
また、被処理水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されている場合には、窒素処理手段において次亜ハロゲン酸が発生することから、当該次亜ハロゲン酸が、鉄イオンやマンガンイオンと反応し、水に難溶性の水酸化鉄や水和二酸化マンガンなどを生成することができる。そのため、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンをろ過処理手段にて当該水酸化鉄や水和二酸化マンガンとして除去することができるようになる。
【０１２８】
請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、電気透析装置により構成されているので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１２９】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、逆浸透膜装置により構成されるので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１３０】
請求項６の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、濃縮処理手段は、イオン交換樹脂と、当該イオン交換樹脂の再生手段とから構成されるので、低濃度の窒素化合物が含有される被処理水をイオン交換樹脂に通すことで、窒素化合物を除去した浄水として排水することができる。また、イオン交換樹脂に付着した窒素化合物によりイオン交換能が低下したイオン交換樹脂に再生水を通すことにより、イオン交換樹脂のイオン交換能を回復させ、高濃度の窒素化合物を含有した再生排水とすることができる。これにより、容易に、被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１３１】
請求項７の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の発明に加えて、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いるので、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物であっても除去することができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１３２】
請求項８の発明によれば、窒素化合物を含有する被処理水の当該窒素化合物の濃縮処理を行う濃縮処理ステップと、濃縮処理ステップにおいて処理された被処理水であって、少なくとも塩化物イオンを含有する被処理水中の窒素化合物を電気化学的手法により処理する窒素処理ステップとを実行するので、被処理水を濃縮処理ステップにて窒素化合物を除去・濃縮処理し、窒素化合物が除去された被処理水を浄化水又は飲料水として排水することができる。
【０１３３】
また、濃縮処理ステップにて濃縮された被処理水であって、少なくともハロゲン化物イオンを含有する被処理水は、窒素処理ステップにおいて、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸を生成することができ、これにより、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができるようになる。
【０１３４】
そのため、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１３５】
また、係る発明によれば、生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができるようになり、コストの削減を図ることが可能となる。
【０１３６】
更に、本発明の水浄化方法は、窒素処理ステップにて処理された被処理水を濃縮処理ステップに移行する返送ステップを実行するので、窒素処理ステップにて処理された被処理水をそのまま排水することなく再び濃縮処理ステップにて処理することが可能となり、環境に適した水浄化処理を実現することができるようになる。
【０１３７】
また、窒素処理ステップにて処理される被処理水中には、少なくともハロゲン化物イオンが含有されていることから、電気化学的手法（電解）により処理された被処理水には、次亜ハロゲン酸が含有されている。そのため、係る次亜ハロゲン酸を含有した被処理水を返送ステップにおいて、濃縮処理ステップに戻すことにより、濃縮処理において処理される被処理水の除菌・殺菌を行うことができるようになる。これにより、濃縮処理ステップにおいて、浄化水又は飲料水として排水された被処理水を、衛生上、好ましいものとすることができるようになる。
【０１３８】
また、係る場合には、濃縮処理ステップにおいて処理された後の濃縮された被処理水中に、次亜ハロゲン酸が含有されているため、新たに濃縮処理ステップにおいて処理される被処理水中にハロゲン化物イオンが含有されていない場合であっても、格別にハロゲン化物イオンを添加する必要が無くなり、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１３９】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明に加えて、窒素処理ステップは、窒素化合物としての硝酸態窒素を２００ｍｇ／Ｌ乃至５００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水を窒素処理することにより、硝酸態窒素を５０ｍｇ／Ｌ乃至１００ｍｇ／Ｌ含有する被処理水とするので、脱窒効率の高い条件で脱窒処理を行うことができるため、処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【０１４０】
請求項１０の発明によれば、請求項８又は請求項９の発明に加えて、濃縮処理ステップは、ろ過処理ステップにおいて処理された被処理水中の窒素化合物を処理するので、ろ過処理ステップにおいて被処理水中に含有される固形成分を除去した後、濃縮処理ステップにおいて窒素化合物の濃縮処理を行うことができるため、濃縮処理ステップにおけるメンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【０１４１】
また、被処理水中に鉄イオンやマンガンイオンなどが含有されている場合には、窒素処理ステップにおいて次亜ハロゲン酸が発生することから、当該次亜ハロゲン酸が、鉄イオンやマンガンイオンと反応し、水に難溶性の水酸化鉄や水和二酸化マンガンなどを生成することができる。そのため、被処理水中に含有される鉄イオンやマンガンイオンをろ過処理ステップにて当該水酸化鉄や水和二酸化マンガンとして除去することができるようになる。
【０１４２】
請求項１１の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、電気透析装置により実行するので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１４３】
請求項１２の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、逆浸透膜装置により実行するので、容易に、且つ連続的に被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１４４】
請求項１３の発明によれば、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、濃縮処理ステップは、イオン交換樹脂により被処理水中の窒素化合物を処理するイオン交換ステップと、当該イオン交換ステップ終了後、処理後のイオン交換樹脂を再生処理する再生処理ステップとを実行するので、イオン交換ステップにおいて、低濃度の窒素化合物が含有される被処理水をイオン交換樹脂に通すことで、窒素化合物を除去した浄水として排水することができる。また、再生処理ステップにおいて、イオン交換樹脂に付着した窒素化合物によりイオン交換能が低下したイオン交換樹脂に再生水を通すことにより、イオン交換樹脂のイオン交換能を回復させ、高濃度の窒素化合物を含有した再生排水とすることができる。これにより、容易に、被処理水中に含有される窒素化合物を濃縮処理することができるようになる。
【０１４５】
請求項１４の発明によれば、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３の発明に加えて、窒素処理ステップにおいて、カソードを構成する金属材料として、周期表の第Iｂ族又は第IIｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いると共に、アノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いるので、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物であっても除去することができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水浄化システムの概要を示す説明図である。
【図２】窒素処理装置の概要を示す説明図である。
【図３】他の実施例の水浄化システムの概要を示す説明図である。
【図４】もう一つの他の実施例の水浄化システムの概要を示す説明図である。
【図５】更にもう一つの他の実施例の水浄化システムの概要を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ  水浄化システム
１  窒素処理装置
２  処理槽
４  排水処理室
５  アノード
６  カソード
１０  貯留槽
１１  電気透析装置
１２、１５、１６、１７、２１、３２、  配管
１３  収容槽
２０  ポンプ
２２  砂ろ過器
３０  イオン交換樹脂
３１  処理槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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