(57)【要約】  水処理装置（１）は、水中の不純物を除去する水処理装置（１）において、不純物の吸脱着を行う電極部（７）と、電極部（７）が内部に配置してある処理槽（２）と、処理槽（２）に接続してあり、水を内部に導く上流部（２５）と、処理槽（２）に接続してあり、電極部（７）が吸脱着を行った内部の水を排出へ導く下流部（２６）と、上流部（２５）と下流部（２６）とに接続してあり、下流部（２６）に導かれた水を上流部（２５）に導く循環管路（６）と、下流部（２６）へ導かれた水の水質、および処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、下流部に導かれた水を排出へ導くか、または循環管路へ導くかを切り替える切替部（１５，１６）とを備える。
2019193901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の不純物を除去する水処理装置において、
前記不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、前記水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部と
を備える水処理装置。
【請求項２】
前記水質を検査する水質検査部と、
前記水質検査部の検査結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する水質ベース制御部と、
を備える請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記処理槽の前記電気的状態を検査する電気的状態検査部と、
前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する電気的状態ベース制御部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記下流部が排出へと導いた前記水を排出する排出部を備え、
前記水質検査部は、前記下流部に配置してある
請求項２に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記水質ベース制御部が、前記電極部への電気の印加を行うか、または前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記水質検査部の検査結果に基づいて決定する請求項２または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記電気的状態ベース制御部が、前記電極部への電気の印加を行うか、または前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項３に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記電極部における電気の印加、前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加を切り換える切換回路部を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記処理槽の前記電気的状態検査部は、前記電極部間における電気の印加の向きと、電流、電圧および電荷量のうちいずれか１つ以上とを検査し、
前記電気的状態ベース制御部は、前記電極部への電気の印加を行うか、または前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項３または請求項６に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記下流部に配置された前記水質検査部は、前記下流部のうち、前記処理槽から前記下流部と前記循環管路との接続位置までの間の途中位置における前記水の水質を検査する請求項２または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記上流部の途中位置における前記水の水質を検査する上流側検査部を備え、
前記水質ベース制御部が、前記上流側検査部の検査結果と前記水質検査部の検査結果とに基づき、前記電極部への電気の印加を行うか、または前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを決定するとともに、前記上流側検査部の検査結果と前記水質検査部の検査結果とに基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する請求項４または請求項９に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記循環管路の途中位置に、前記水を貯留する貯留槽を備える請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記電極部は、
電気の印加によって、前記処理槽内において電界を発生可能な一対の集電極と、
前記集電極と電気的に接続される一対の多孔質電極とを有し、
前記多孔質電極は、粒子状の活性炭によって形成される請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備える水処理装置を用い、
前記電極部への電気の印加を行い前記処理槽内の前記水中に含まれるイオン性物質を前記電極部に吸着することによって前記水を浄化処理する浄化処理工程と、前記電極部における前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行い前記電極部から前記イオン性物質を放出することによって前記電極部を洗浄する洗浄工程とが交互に繰り返され、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて行われる水処理方法。
【請求項１５】
前記水処理装置は、前記水質を検査する水質検査部と、
前記水質検査部の検査結果に基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する水質ベース制御部とを備え、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記水質ベース制御部によって決定される請求項１４に記載の水処理方法。
【請求項１６】
前記水処理装置は、前記処理槽の前記電気的状態を検査する電気的状態検査部と、
前記電気的状態検査部の検査結果に基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する電気的状態ベース制御部とを備え、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記電気的状態ベース制御部によって決定される請求項１４または請求項１５に記載の水処理方法。
【請求項１７】
前記水処理装置は、前記電極部間における電気の印加、前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加を切り換える切換回路部を備え、
前記洗浄工程では、前記電極部における前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを、前記切換回路部によって行う請求項１５または請求項１６に記載の水処理方法。
【請求項１８】
前記電気的状態検査部は、前記電極部における電気の印加の向きと、電流、電圧および電荷量のうちいずれか１つ以上とを検査し、
前記電気的状態ベース制御部は、前記電極部への電気の印加を行うか、または前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項１６に記載の水処理方法。
【請求項１９】
前記洗浄工程は、
前記循環管路を介して前記水を、前記下流部から前記上流部に導きながら、前記電極部を洗浄処理する循環洗浄モードと、
前記上流部の前記水を、前記循環管路を介することなく、前記下流部に導かれた前記水を排出に導きながら前記電極部を洗浄処理する通過洗浄モードとを有し、
前記浄化処理工程どうしの間の１回の前記洗浄工程では、前記循環洗浄モード、および前記通過洗浄モードの少なくともいずれか一方が行われる請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２０】
前記浄化処理工程どうしの間の１回の前記洗浄工程において、前記通過洗浄モードを、前記循環洗浄モードの前と後の両方において行う請求項１９に記載の水処理方法。
【請求項２１】
前記水処理装置は、
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備え、
前記洗浄工程では、前記処理水貯留槽内の前記処理水の少なくとも一部を前記処理水供給部を介して前記処理槽に導くことによって前記電極部を洗浄する請求項１４から請求項２０のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２２】
前記水処理装置は、前記洗浄工程で用いた前記水、または前記処理槽において前記不純物が除去された処理水の排出を許容する排水弁を有し、
前記洗浄工程は、前記循環洗浄モードと、前記循環洗浄モードの後に前記排水弁を開くことによって前記循環管路内の前記水を排出する排水段階とを含む請求項１９または請求項２０に記載の水処理方法。
【請求項２３】
前記循環管路の途中位置に、前記水を貯留する貯留槽を備え、前記洗浄工程において前記貯留槽内の前記水を用いる請求項１４から請求項２２のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２４】
前記水処理装置は、
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備え、
前記排水段階の後に行われる前記通過洗浄モードは、前記処理水貯留槽内の前記処理水の少なくとも一部を、前記処理水供給部を介して前記処理槽に供給することによって、前記処理槽を前記処理水で満たす通過洗浄準備段階を含む請求項２２に記載の水処理方法。
【請求項２５】
前記水処理装置は、前記処理槽において前記不純物が除去された前記水を貯留する処理水貯留槽を備え、
前記浄化処理工程において、浄化処理後の前記水を前記処理水貯留槽に貯留するか否かを、前記水質検査部による検査結果に基づいて判断する請求項１５に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン性物質を含む水溶液からイオン性物質を除去することによって水を浄化処理する水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ技術を用いた電気式脱塩技術（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ＤｅＩｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＣＤＩ）は、クーロン力を利用して処理の対象となる水溶液からイオン性物質を除去する方法である。この従来技術として例えば、電気絶縁性シート、活性炭層、集電極、押え板を有する通液型電気二重層コンデンサに、イオン性物質を含む液体を通液しながら、集電極への直流定電圧の印加と集電極間の短絡または逆接続とを交互に繰り返す、液体の処理方法が知られている。【０００３】
ＣＤＩ技術として、例えば特許文献１では、一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去する通液型コンデンサ装置が提案されている。この通液型コンデンサ装置では、除去されたイオン成分の回収工程において、通液型コンデンサ装置からの流出液を通液型コンデンサ装置の流入側に戻して所定時間循環させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなＣＤＩ技術では、印加した電極に水溶液のイオン性物質を吸着させることによってイオン性物質の除去を行い、吸着させたイオン性物質を電極から放出させることによって新たなイオン性物質の吸着を可能とする。そのためＣＤＩ技術では、イオン性物質の除去性能を考慮し、吸着させたイオン性物質を電極から放出させる放出効率の更なる向上が求められている。【０００６】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、ＣＤＩ技術を用いて吸着させたイオン性物質の放出効率を向上し得る水処理装置および水処理方法を提供することを目的とする。以下、被処理水は、電極部に水中の不純物を吸着する浄化処理前の水、処理水は電極部に水中の不純物を吸着する浄化処理後の水、洗浄水は電極部に吸着した不純物を電極部から放出させる洗浄時に用いる水を表す。また、被処理水、処理水、および洗浄水を含めて水と表す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水処理装置は、水中の不純物を除去する水処理装置において、
前記不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、前記水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備える。【０００８】
また本発明に係る水処理方法は、不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備える水処理装置を用い、
前記電極部への電気の印加を行い前記処理槽内の前記水中に含まれるイオン性物質を前記電極部に吸着することによって前記水を浄化処理する浄化処理工程と、前記電極部における前記電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行い前記電極部から前記イオン性物質を放出することによって前記電極部を洗浄する洗浄工程とが交互に繰り返され、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽の電気的状態のうち、少なくともいずれか一方に基づいて行われる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る水処理装置および水処理方法によれば、ＣＤＩ技術を用いて吸着させたイオン性物質の放出効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る処理槽の構成を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。なお、以下に示す各実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る水処理装置１の構成を表す図である。図１に示すように、水処理装置１は、処理槽２と、電極部７と、流体搬送部としてのポンプ５と、水質検査部としての検査部１１と、水質ベース制御部としての制御部１２とを有する。処理槽２は、水を貯留する。電極部７は、処理槽２の内部に配置してあり、処理槽２内において、直流電圧または直流電流の印加によって、水中のイオン性物質を吸着する。これによって電極部７は、処理槽２内において、水を浄化処理する。以下、本実施の形態では直流電圧を印加した場合の例を記載する。また電極部７は、電極部７が吸着したイオン性物質を、浄化処理における直流電圧の印加の解除、すなわち直流電圧の停止、短絡および逆接続のいずれかによって水中に放出する。これによって電極部７は、処理槽２内において洗浄処理される。
【００１３】
また電極部７は、一対の集電極３と、一対の多孔質電極４とを有する。一対の集電極３に直流電圧が印加されることによって、多孔質電極４に直流電圧が印加される。一対の多孔質電極４は、集電極３に電気的に接続される粒子状の活性炭によって形成され、処理槽２内の水に含まれるイオン性物質を吸着する。洗浄処理では、多孔質電極４からのイオン性物質の水中への放出が行われる。一対の多孔質電極４は、セパレータ４５によって離間され、一対の多孔質電極４の短絡が防止された状態で処理槽２内に配置されている。
【００１４】
ポンプ５は、予め定める順路における処理槽２の上流側および下流側の少なくともいずれか一方において、水を、順路に沿って移動させる。図１には、ポンプ５が処理槽２の上流側に設けられる場合を図示している。検査部１１は、処理槽２およびポンプ５よりも下流側において水質を検査する。制御部１２は、集電極３間の直流電圧を制御することによって、多孔質電極４によるイオン性物質の吸着と、多孔質電極４からのイオン性物質の放出との間を切り替える。これによって制御部１２は、処理槽２内における水の浄化処理および多孔質電極４の洗浄処理を切り替える。
【００１５】
また制御部１２は、多孔質電極４の洗浄処理から処理槽２内における水の浄化処理への切り替えを、検査部１１による検査結果に基づいて判断する。制御部１２としては、指定した条件通りに装置を運転するためのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、シーケンサ、数値制御装置等が使用可能である。また制御部１２には、検査部１１による検査結果、後述する上流側検査部３１による検査結果、および初期に入力したデータを記憶する記憶部も備えられている。
【００１６】
本実施の形態に係る水処理装置１は、イオン性物質を含む水溶液からイオン性物質を除去することによって、水を浄化処理する装置である。以下、純水および水溶液を含めて「水」と称する。また浄化処理された後の水を、特に「処理水」と称する。また多孔質電極４によって除かれるもの全てを「不純物」と称する。水処理装置１は、例えば浄水場においてイオン性物質を除去する処理に用いられても良いし、水道水を更に浄化する浄水器として用いられても良い。また海水の淡水化に用いられても良いし、工場排水の浄化に用いられても良い。電化製品に付属させ、電化製品内の配管および金属部分等に生じる錆、スケールの抑制等に用いることも可能である。総じてイオン性物質の除去が必要な場面で使用可能である。
【００１７】
水処理装置１の大きさは、例えば各槽が池ほどの大きさであるものから、家庭内の電化製品に組み込み可能な程度の大きさのものまで、用途に応じて設定される。本実施の形態に係る水処理装置１は、浄水場に設置され、脱塩装置として用いられる。水の浄化処理および多孔質電極４の洗浄処理が行われているとき、処理槽２内の水は、貯留される水を排除する場合を除いて、常に流動している。集電極３への直流電圧の印加およびその制御も、処理槽２内の水が流動している間に行われる。
【００１８】
水処理装置１はさらに、循環管路６と、被処理水供給部１３と、浄化後水槽１４と、下流側切替弁１５と、上流側切替弁１６とを有している（下流側切替弁１５と上流側切替弁１６とを合わせて請求の範囲では切替部と称する）。循環管路６は、処理槽２、ポンプ５および検査部１１よりも下流側と、処理槽２およびポンプ５よりも上流側とを接続する。循環管路６は、処理槽２、ポンプ５および検査部１１よりも下流側で下流側切替弁１５と接続され、処理槽２およびポンプ５よりも上流側で上流側切替弁１６と接続される。被処理水供給部１３は、処理槽２、ポンプ５および上流側切替弁１６よりも上流側から浄化処理の対象となる被処理水を、処理槽２に供給する。
【００１９】
浄化後水槽１４は、処理槽２、ポンプ５および下流側切替弁１５よりも下流側において、浄化処理後の処理水の少なくとも一部を貯留する。本実施の形態では、被処理水供給部１３は、水処理装置１のうち最も上流側にあり、浄化後水槽１４は、後述する濃縮塩水槽２１とともに最も下流側にある。本実施の形態では、循環管路６を除き、処理槽２よりも上流側の管路２５、処理槽２、処理槽２よりも下流側の管路２６は、予め定める順路を構成している。なお、処理槽２よりも上流側の管路２５は上流部であり、処理槽２よりも下流側の管路２６は下流部である。また、浄化後水槽１４は処理水貯留槽である。
【００２０】
下流側切替弁１５は、制御部１２によって検査部１１の検査結果に基づいて制御され、処理槽２およびポンプ５よりも下流側において、処理槽２からの流路を、浄化後水槽１４への流れおよび循環管路６への流れの間で切り替え可能に設けられる。上流側切替弁１６は、制御部１２によって検査部１１の検査結果に基づいて制御され、処理槽２およびポンプ５よりも上流側において、処理槽２に向かう流路を、被処理水供給部１３からの流れおよび循環管路６からの流れの間で切り替え可能に設けられる。また制御部１２は、検査部１１の検査結果に基づくのみならず、後述する上流側検査部３１の検査結果に基づいて判断しても良く、また検査部１１および上流側検査部３１の両方の検査結果に基づいて判断しても良い。
【００２１】
本実施の形態において検査部１１は、処理槽２よりも下流側、かつ下流側切替弁１５よりも上流側に設けられる。また処理槽２および下流側切替弁１５よりも下流側に、濃縮塩水槽２１が設けられる。濃縮塩水槽２１は、多孔質電極４の洗浄処理において処理槽２の下流側から排水される水を貯留する。したがって濃縮塩水槽２１には、被処理水よりもイオン性物質の濃度の高い水が貯留される。また、濃縮塩水槽２１は浄化処理された処理水の一部を貯留しても良い。また順路において下流側切替弁１５よりも更に下流側、かつ浄化後水槽１４および濃縮塩水槽２１の上流側には、処理槽２の下流側の管路２６から浄化後水槽１４に向かう流路と、処理槽２の下流側の管路２６から濃縮塩水槽２１に向かう流路とを切り替えるために、流路切替弁２２が設けられる。なお、排水部は前記下流部と循環管路６との接続点よりも下流側の部分を指す。すなわち濃縮塩水槽２１は排水部に含まれる。
【００２２】
また水処理装置１は、返送管路２３を有する。返送管路２３は、浄化後水槽１４内の処理水を、処理槽２およびポンプ５よりも上流側の管路および循環管路６の少なくともいずれか一方に導く。図１では、浄化後水槽１４内の処理水を、後述する上流側検査部３１よりも上流側に導く場合を図示した。返送管路２３と処理槽２よりも上流側の管路２５との接続部には、返送切替弁２４が設けられる。返送切替弁２４は、制御部１２によって制御され、処理槽２に向かう流路を、被処理水供給部１３からの流れと返送管路２３からの流れとの間で切り替える。なお、多孔質電極４の洗浄処理において浄化後水槽１４に貯留された処理水を用いない場合は、返送管路２３および返送切替弁２４は配置しなくても良い。なお、返送管路２３は処理水供給部である。
【００２３】
また水処理装置１は、さらに上流側検査部３１を有し、上流側検査部３１は、処理槽２よりも上流側において水質を検査する。本実施の形態において上流側検査部３１は、上流側切替弁１６よりも上流側に設けられる。制御部１２は、処理槽２内における多孔質電極４の洗浄処理から水の浄化処理への切り替えを、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の片方または両方に基づいて判断する。また水処理装置１は、排水弁３２を有する。排水弁３２は、制御部１２によって制御され、循環管路６の途中において、開くことによって循環管路６内の水の排出を許容する。排水弁３２を開くだけでは循環管路６内の水の排水が困難な場合には、外部から循環管路６内への空気の流入を許容する空気弁を設けても良い。
【００２４】
排水弁３２は、上流側切替弁１６の近傍に配置される。これによって循環管路６内に下流側切替弁１５から水を送り込むときに、既に循環管路６内に存在する水を排水弁３２から排出する作業が容易になる。図１に示すように、ポンプ５、処理槽２、検査部１１、下流側切替弁１５、循環管路６、排水弁３２、および上流側切替弁１６は、水の循環経路を成す循環部３３を構成している。また循環管路６を除き、被処理水供給部１３、上流側検査部３１、上流側切替弁１６、ポンプ５、処理槽２、検査部１１、下流側切替弁１５、流路切替弁２２およびこれらを繋ぐ流路を構成する管路は、順路を構成している。
【００２５】
検査部１１および上流側検査部３１は、制御部１２による制御に必要な水質情報を検査する。検査部１１および上流側検査部３１は、液体の電気伝導率、電気抵抗、イオン濃度、硬度のいずれかを測定可能で、測定結果を信号として出力する。本実施の形態において検査部１１および上流側検査部３１は、電気伝導率を測定する。水中のイオン性物質の濃度が高いほど、電気伝導率は高くなる。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１における処理槽２内の構造を表す図である。図２では、水の浄化処理が行われているときの、様子を表している。図２ではナトリウムイオン（Ｎａ＋）と塩化物イオン（Ｃｌ−）の除去を例として示している。一対の集電極３は、制御部１２によって制御される直流電源３４が接続され、直流電圧が印加される。直流電源３４の近傍には電流値の測定器および電圧値の測定器が取り付けられ、集電極３間の電流値および電圧値はそれぞれの測定器によって測定される。集電極３は、例えば黒鉛シート、黒鉛板、グラフォイル（登録商標）、チタン板、ステンレンス板、銅板など、電気導電率の高い良導体が用いられる。
【００２７】
処理槽２内のこれらの集電極３にはそれぞれ、多孔質電極４が電気的に接続されている。集電極３間に直流電圧が印加されていることによって、多孔質電極４に直流電圧が印加されて、多孔質電極４が正または負に帯電している。上流方向Ｘ１から順路に沿って処理槽２内に流入する水には塩化ナトリウムが含まれている。集電極３の陽極４１および陰極４２の配置関係は、上流方向Ｘ１および下流方向Ｘ２のいずれであっても構わない。図２では、上流側に陽極４１を配置した場合を図示している。陽極４１は、陰極４２よりも電位が高く、陰イオンが集まるアノードである。陰極４２は、陽極４１よりも電位が低く、陽イオンが集まるカソードである。
【００２８】
集電極３間には多孔質電極４が配置され、多孔質電極４は、具体的には陰極側多孔質電極４３および陽極側多孔質電極４４から成る。陽極側多孔質電極４４および陰極側多孔質電極４３は、いずれも粒子状の活性炭によって形成される。粒子状の活性炭は、集電極３との電気的な接続が図れれば良く、その粒径は問わない。例えば粒状であっても、粉末状であっても良い。多孔質電極４を成す活性炭は、多孔質に形成されるので、活性炭粒子と粒径が同じ球体を想定した場合、活性炭の表面積は、想定された球体の外表面の面積よりも大きい。
【００２９】
陽極側多孔質電極４４と陰極側多孔質電極４３とは絶縁性のセパレータ４５によって互いに隔離される。陽極側多孔質電極４４は陽極４１に電気的に接続して配置され、陽極４１とセパレータ４５との間に詰めて配置される。陰極側多孔質電極４３は陰極４２に電気的に接続して配置され、陰極４２とセパレータ４５との間に詰めて配置される。セパレータ４５は、例えば濾紙、多孔性フィルム、不織布、発泡材料など、液体の通過が容易でかつ電気絶縁性を有する材料が用いられる。
【００３０】
陽極側多孔質電極４４は、陽極４１に電気的に接続されるので、陰極４２よりも電位が高く、正に帯電する。したがって陽極側多孔質電極４４には、処理槽２内の水中の陰イオン、具体的には塩化物イオン（Ｃｌ−）が吸着される。これによって陽極側多孔質電極４４を成す固体の表面上には、電気二重層が形成される。陰極側多孔質電極４３は、陰極４２に電気的に接続されるので、陽極４１よりも電位が低く、負に帯電する。したがって陰極側多孔質電極４３には、処理槽２内の水中の陽イオン、具体的にはナトリウムイオン（Ｎａ＋）が吸着される。これによって陰極側多孔質電極４３を成す固体の表面上には、電気二重層が形成される。
【００３１】
水の浄化処理において多孔質電極４に吸着された塩化物イオンおよびナトリウムイオンは、直流電圧が印加されている間、それぞれ陽極側多孔質電極４４および陰極側多孔質電極４３に吸着された状態で、保持される。水に他の陽イオンが含まれる場合には、その陽イオンはナトリウムイオンと同様に陰極側多孔質電極４３に吸着され、水に他の陰イオンが含まれる場合には、その陰イオンは塩化物イオンと同様に陽極側多孔質電極４４に吸着される。
【００３２】
一対の集電極３間に印加される直流電圧は、水の電気分解が生じる電圧未満に設定される。水の電気分解が生じる電位、すなわち水の酸化電位の理論値は、標準水素電極を基準としておよそ１．２３Ｖであるけれども、水処理装置１において接地電位を基準とした場合、集電極３間電位はおよそ２Ｖまでは、水の電気分解は生じない。これには処理槽２内における内部抵抗および過電圧など複数の要因が考えられるけれども、実用上、水の電気分解が生じない範囲の集電極３間電圧であれば良い。また複数の処理槽２を直列に接続するような場合には、各集電極３間に印加される直流電圧が２Ｖ以下であれば良いので、全体として高い直流電圧を印加しても良い。
【００３３】
次に、実施の形態１に係る水処理方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る水処理方法を表すフローチャートである。本実施の形態に係る水処理方法は、前述した少なくとも処理槽２、電極部７、直流電源３４、制御部１２、ポンプ５、および検査部１１を有する水処理装置１を用いて行われる。水処理方法では、浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２とが交互に繰り返される。浄化処理工程ＳＴ１では、処理槽２内の水中に含まれるイオン性物質を、電極部７によって吸着することによって、処理槽２内の水を浄化処理する。
【００３４】
洗浄工程ＳＴ２では、電極部７からイオン性物質を処理槽２内の水中に放出することによって、電極部７の、特に多孔質電極４を洗浄する。洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えは、検査部１１の検査結果および上流側検査部３１の検査結果に基づいて行われる。なお、検査部１１の検査結果に基づいて洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えを行っても良い。
【００３５】
洗浄工程ＳＴ２は、循環洗浄モードＳＴ３と、通過洗浄モードＳＴ６とを有する。前述したように、水処理装置１は、さらに循環管路６を有し、循環洗浄モードＳＴ３では、循環管路６を介して水を、処理槽２よりも下流側から処理槽２よりも上流側に導きながら多孔質電極４を洗浄処理する。すなわち循環洗浄モードＳＴ３では、処理槽２を一度通過させた後の水を再度処理槽２に通過させる。
【００３６】
通過洗浄モードＳＴ６では、処理槽２よりも上流側の水を、循環管路６を介することなく、処理槽２を介して処理槽２よりも下流側に導きながら、多孔質電極４を洗浄する。すなわち、通過洗浄モードＳＴ６では処理槽２に水を一度だけ通過させ、循環させない。循環洗浄モードＳＴ３から通過洗浄モードＳＴ６への切り替えは、検査部１１の検査結果に基づいて行われる。繰り返して行われる浄化処理工程ＳＴ１どうしの間では、循環洗浄モードＳＴ３、および通過洗浄モードＳＴ６の少なくともいずれか一方が行われる。
【００３７】
本発明において浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２との相互の切り替え、および循環洗浄モードＳＴ３と通過洗浄モードＳＴ６との相互の切り替えは、前述した制御部１２によって行われる。
【００３８】
次に、各処理について具体的に説明する。図３に示すように、本処理開始後、浄化処理工程ＳＴ１に移行し、水の浄化処理を行う。この浄化処理工程ＳＴ１では、まず下流側切替弁１５が上流側から下流側に流路を導く状態に、制御部１２によって制御する。また流路切替弁２２は、処理槽２より下流側の流路を濃縮塩水槽２１に導く状態に、制御部１２によって制御する。次に制御部１２の制御によって上流側切替弁１６を開き、被処理水供給部１３の水をポンプ５および処理槽２に導く。
【００３９】
次に、制御部１２の制御によってポンプ５を稼動し、処理槽２の上流側の管路２５、処理槽２、および処理槽２の下流側の管路２６を被処理水によって満たす。次に制御部１２の制御によって直流電源３４を起動し、集電極３間に直流電圧を印加する。検査部１１および上流側検査部３１は、それ自身が設置されている位置の管路が液体によって満たされている状態であれば、常時、液体の電気伝導率の測定を続ける。
【００４０】
浄化処理工程ＳＴ１において、集電極３間に印加される直流電圧の向きは、１回の浄化処理工程ＳＴ１において変化することはない。１回の浄化処理工程ＳＴ１に続く洗浄工程ＳＴ２では、直流電圧の印加は停止、短絡または逆接続の少なくともいずれか一つが行われる。このとき、直流電圧を停止または短絡するのみでも良いし、直流電源を逆接続することによって、浄化処理工程ＳＴ１における直流電圧向きとは逆向きの直流電圧を一時的に印加しても良い。これによって多孔質電極４に吸着されたイオン性物質は、クーロン力の反発力によって、積極的に水中に放出される。本実施の形態の洗浄工程ＳＴ２では、その前の浄化処理工程ＳＴ１で印加されていた直流電圧を短絡する構成とした。
【００４１】
また、浄化処理工程ＳＴ１において、直流電圧の向きは、複数の浄化処理工程ＳＴ１において全て同じ向きであっても良いし、例えばあるときの浄化処理工程ＳＴ１と次の浄化処理工程ＳＴ１とで逆にしても良い。１回の浄化処理工程ＳＴ１における予め定める向きが変化しなければ良い。本実施の形態において、直流電圧の向きは、繰り返される複数の浄化処理工程ＳＴ１において全て同じ向きとした。
【００４２】
集電極３間において直流電圧の印加が開始されたときに、すでに処理槽２から流出した水は、ほぼ被処理水と同じ電気伝導率を示すので、濃縮塩水槽２１に貯留する。この、いわゆる初流を濃縮塩水槽２１に貯留し、その後、検査部１１によって得られた処理水の電気伝導率が所定値以下となると、制御部１２が処理水の電気伝導率が所定値以下となったと判断し、制御部１２の制御によって流路切替弁２２を切り替え、処理槽２から排出される処理水を浄化後水槽１４に貯留する。なお所定値は、浄化処理前に上流側検査部３１または検査部１１で得られる浄化処理前の被処理水の電気伝導率以下であれば良い。
【００４３】
この切り替えは、検査部１１の検査結果および上流側検査部３１の検査結果の両方に基づいて制御部１２が判断しても良い。この場合は、上流側検査部３１と検査部１１の検査結果を制御部１２が受け取り、検査部１１の検査結果を上流側検査部３１の検査結果で除した値が所定値以下になったと制御部１２が判断すると、制御部１２の制御によって流路切替弁２２を切り替え、処理槽２から排出される処理水を浄化後水槽１４に貯留する。この場合、所定値は１以下であれば良い。これによって浄化後水槽１４は、処理槽２の下流側から排出される水のうち、処理槽２において浄化処理された水、すなわち電気伝導率の低い水を選択的に貯留する。ただし流路切替弁２２におけるこの切り替えについては、初流に関して予め定める時間が経過したことを、制御部１２が判断して制御部１２によって流路切替弁２２を切り替えても良い。
【００４４】
また、上流側検査部３１の検査結果を用いることなく、検査部１１の検査結果のみに基づく場合には、検査部１１の検査結果から制御部１２で電気伝導率の単位時間当たりの変化量を算出し、この電気伝導率の単位時間当たりの変化量に関して予め所定値を定め、これを判断基準としても良い。例えば、毎分の電気伝導率の変化量に関して、判断基準となる所定値は、例えば０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以上、１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以下のいずれかの値に定められる。
【００４５】
浄化処理工程ＳＴ１を終了して次の洗浄工程ＳＴ２に移行するか、または浄化処理工程ＳＴ１を継続するかは、本実施の形態では、予め定める所定時間が経過したか否かを制御部１２が判断し、制御部１２によって浄化処理工程ＳＴ１を終了して次の洗浄工程ＳＴ２に移行するか、または浄化処理工程ＳＴ１を継続するかが判断される。所定時間は、例えば１分以上２００分以下のいずれかの値に定められ、さらには５分以上１５０分以下のいずれかの値に定めることが望ましい。なお、浄化処理工程ＳＴ１の実施時間は、処理の規模、および求められる水質に応じて任意に決定しても良い。浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきか否かを水質に応じて判断する場合には、検査部１１の検査結果に基づいて、または検査部１１および上流側検査部３１の両方の検査結果に基づいて判断しても良い。
【００４６】
所定時間が経過すると、浄化処理工程ＳＴ１を終了し、次の洗浄工程ＳＴ２に移行する。図３に示すように、洗浄工程ＳＴ２では、循環洗浄モードＳＴ３に移行し、まず制御部１２によって排水弁３２および下流側切替弁１５を制御し、排水弁３２が開いた状態で、処理槽２の下流側からの流路を循環管路６に向かわせる。そして循環管路６を水で満たす。循環管路６が水で満たされたか否かは、下流側切替弁１５が切り替えられてからの時間および流量のいずれか片方または両方に基づいて判断しても良い。また排水弁３２の付近に、循環管路６内が水で満たされたことを検知するセンサを設けて、そのセンサの信号を受け取った制御部１２がそのセンサの信号に基づいて判断しても良い。
【００４７】
循環管路６内が水で満たされた後、制御部１２によって排水弁３２が閉じられる。さらに制御部１２による上流側切替弁１６の制御によって、被処理水供給部１３から処理槽２に向かっていた流路を、循環管路６から処理槽２に向かう流路に切り替える。また循環管路６内が水で満たされた後、制御部１２による直流電源３４の制御によって、集電極３間の直流電圧の印加を解除する。すなわち直流電圧の停止、短絡および逆接続のいずれかを行う。
【００４８】
洗浄工程ＳＴ２において集電極３間には、浄化処理工程ＳＴ１において印加していた直流電圧とは逆の向きの直流電圧を印加しても良い。本実施の形態では、短絡することによって多孔質電極４および集電極３に蓄えられた電気を放電する。なお本実施の形態では、循環管路６が水で満たされた後に直流電圧の印加の停止、短絡および逆接続のいずれかを行ったが、直流電圧の停止、短絡および逆接続は、浄化処理工程ＳＴ１を終了した時点で行っても良い。
【００４９】
図３に示すように、循環洗浄モードＳＴ３が開始された後、循環終了判断ＳＴ４を行う。この循環終了判断ＳＴ４は、循環洗浄モードＳＴ３と同時並行で行われ、制御部１２が検査部１１による検査結果に基づいて、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきか否かを判断する。本実施の形態では、検査部１１による検査結果を制御部１２が受け取り、制御部１２が検査部１１で得た循環洗浄モードＳＴ３で使用されている洗浄水の電気伝導率の検査結果から、単位時間当たりの変化量を算出し、その単位時間当たりの変化量が、予め定める所定値以下であれば、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと制御部１２が判断する。この所定値は、検査部１１が示す電気伝導率の、単位時間当たりの変化量として、例えば、予め０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以上０．５［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以下の範囲で、いずれかの値に定められる。
【００５０】
循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと判断する基準としての所定値を、この範囲内に定めることには、次のような理由がある。仮に、電気伝導率の単位時間当たりの変化量が０．５［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］よりも大きい場合、多孔質電極４から水へのイオン性物質の流出が激しく起きていることを表す。したがって、この場合、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきではない。また電気伝導率の単位時間当たりの変化量が、０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］よりも小さい場合、多孔質電極４から水へのイオン性物質の流出はほとんど起きていないことを表す。したがって、この場合、循環洗浄モードＳＴ３を継続すべきではない。なお、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきか否かは、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の両方を制御部１２が受け取り、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果に基づいて制御部１２によって判断しても良い。
【００５１】
循環終了判断ＳＴ４で、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきでないと制御部１２によって判断されると、循環洗浄モードＳＴ３が継続される。循環終了判断ＳＴ４で、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと判断されると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。排水段階ＳＴ５では、処理槽２および循環管路６内の水を排出する。この排水段階ＳＴ５では、制御部１２による制御によって排水弁３２が開き、ポンプ５が起動され、これによって処理槽２および循環管路６の水は、排水弁３２から排出される。なお、排水弁３２から排水するために循環管路６の途中に、制御部１２によって制御され開くことによって外気の流入を許容する空気弁が設けられている。
【００５２】
処理槽２内の水は、排水弁３２を用いずに、処理槽２よりも下流側の管路２６から排出されても良い。この場合には、循環管路６のうち可能な限り下流側切替弁１５に近い場所または下流側切替弁１５に、開くことによって外気の流入を許容する空気弁を設け、空気弁を開くと同時に、下流側切替弁１５は処理槽２の下流側からの流路を、下流側切替弁１５よりも下流側に向かわせてポンプ５または重力を用いて処理槽２および循環管路６内の水を排出する。なお、このとき制御部１２が流路切替弁２２を下流側切替弁１５から濃縮塩水槽２１に向けて開き、これによって排出された洗浄水は、濃縮塩水槽２１に向けて排出される。
【００５３】
排水段階ＳＴ５における排水の方法は、これらに限定するものではない。例えば処理槽２の下流側の管路２６からのみ排出しても良い。また排水弁３２から排出する場合には、上流側切替弁１６とポンプ５との間に、開くことによって外気の流入を許容する空気弁を設けても良い。また循環管路６において複数の排水弁３２を設け、それらを介して排水しても良い。また処理槽２の近傍の上流側に外気を強制的に吸気する空気ポンプを設け、空気ポンプによって外気を処理槽２に流入させて、これによって処理槽２内の水を排出しても良い。また処理槽２に空気弁と排水弁とを設け、これによって処理槽２内の水を排出しても良い。
【００５４】
次に、通過洗浄モードＳＴ６に移行し、被処理水供給部１３からの水を、循環管路６を介することなく、処理槽２の上流側の管路２５、処理槽２、および処理槽２の下流側の管路２６に導き、多孔質電極４の洗浄を行う。この通過洗浄モードＳＴ６では、まず制御部１２によってポンプ５、排水弁３２、上流側切替弁１６および下流側切替弁１５を制御し、排水弁３２が開いた状態で、被処理水供給部１３からの水を循環管路６に導き、上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気を抜く。なお、排水段階ＳＴ５の後の通過洗浄モードＳＴ６において、洗浄水として処理水を用いる場合には、制御部１２が、ポンプ５、排水弁３２、上流側切替弁１６、下流側切替弁１５および返送切替弁２４を制御し、排水弁３２が開いた状態で浄化後水槽１４から処理水を循環管路６に導き、上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気を抜く。この処理を通過洗浄準備段階と称する。
【００５５】
なお、この空気を抜く作業においては、排水弁３２から空気を抜くのではなく、下流側切替弁１５および流路切替弁２２を制御し、処理槽２からの流路を濃縮塩水槽２１への流路に接続し、ポンプ５によって水を送り、濃縮塩水槽２１から空気を抜いても良い。さらに処理槽２よりも下流側の管路２６に空気抜き弁を設けて、空気を抜いても良い。その後、下流側切替弁１５および流路切替弁２２を制御し、処理槽２からの水を濃縮塩水槽２１に向かわせる。
【００５６】
前述した上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気抜きは、所定時間が経過したと制御部１２が判断すると、終了する。空気抜きを実施した後、制御部１２は、上流側切替弁１６を上流側検査部３１から処理槽２に向けて開き、下流側切替弁１５を処理槽２から流路切替弁２２に向けて開き、流路切替弁２２を下流側切替弁１５から濃縮塩水槽２１に向けて開く。洗浄水として被処理水を使用する場合には、制御部１２が、返送切替弁２４を被処理水供給部１３から上流側切替弁１６に向けて開く。また洗浄水として処理水を用いる場合には、制御部１２が、返送切替弁２４を浄化後水槽１４から上流側切替弁１６に向けて開く。
【００５７】
図３に示すように、通過洗浄モードＳＴ６が開始されると、次の洗浄終了判断ＳＴ７を行う。この洗浄終了判断ＳＴ７は、通過洗浄モードＳＴ６と同時並行で行われ、制御部１２が検査部１１による検査結果を受け取り、この検査結果に基づいて、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきか否かを制御部１２が判断する。この判断は、検査部１１による検査結果のみに基づいて行っても良い。本実施の形態において洗浄終了判断は、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の両方に基づいて、行われる。
【００５８】
洗浄工程ＳＴ２の通過洗浄モードＳＴ６では、処理槽２に流入した水は、処理槽２において浄化処理されないので、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率は、上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率と同等以上の値となる。したがって、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率を、上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率で除算した値、すなわち検査部１１の検査結果が示す電気伝導率と上流側検査部３１の検査結果との比は、１以上となる。
【００５９】
制御部１２はこの検査部１１の検査結果が示す電気伝導率と上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率との比を算出し、この値を判断基準として、例えば予め１以上２０以下のいずれかの所定値を定め、検査部１１が示す電気伝導率を上流側検査部３１が示す電気伝導率で除算した値がその所定値以下となったときに、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきと制御部１２が判断する。この判断基準としての所定値を、１以上２０以下の範囲内のいずれかの値に定めることには、次のような理由がある。仮に検査部１１における電気伝導率を上流側検査部３１における電気伝導率で除算した値が２０を超える場合、イオン濃度の高い水が処理槽２内に残存していることを表す。したがって、この場合、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきではない。
【００６０】
洗浄終了判断ＳＴ７において洗浄工程ＳＴ２を終了すべきでないと制御部１２で判断されると、通過洗浄モードＳＴ６が継続される。洗浄終了判断ＳＴ７において洗浄工程ＳＴ２を終了すべきと制御部１２で判断されると、浄化処理工程ＳＴ１に移行する。
【００６１】
本発明の実施の形態１によれば、制御部１２は、電極部７からのイオン性物質の放出から、電極部７によるイオン性物質の吸着への切り替えを、検査部１１による検査結果に基づいて制御部１２で判断するので、電極部７の洗浄処理を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また電極部７からのイオン性物質の放出が不充分な状態で水の浄化処理を再開することを防止できるので、浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６２】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、処理槽２およびポンプ５よりも下流側から、処理槽２およびポンプ５よりも上流側に流路を導く循環管路６を有するので、循環管路６を有しない場合に比べて、電極部７からのイオン性物質の放出に必要な液量を低減できる。また水処理装置１は、下流側切替弁１５および上流側切替弁１６が設けられるので、制御部１２は、下流側切替弁１５および上流側切替弁１６を切り替えることによって、処理槽２からの流路および処理槽２への流路を切り替えることができる。これによって処理槽２の水を浄化後水槽１４に向かわせることと、循環管路６を経て再度、処理槽２に向かわせることとの両方が可能となる。またこのとき、流路切替弁２２も制御部１２によって切り替える構成としても良い。
【００６３】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、返送管路２３を有するので、浄化後水槽１４内の処理水を、電極部７からイオン性物質を放出する洗浄工程ＳＴ２で用いることができる。これによって、被処理水を用いて電極部７を洗浄処理する場合に比べて、効率良く電極部７からのイオン性物質の放出を行うことができる。また浄化後水槽１４内の処理水をさらに処理槽２において浄化処理することによって、純度の高い処理水を得ることが可能となる。
【００６４】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、排水弁３２を有するので、電極部７の洗浄処理の後に、循環管路６内の水を排水弁３２から排出できる。これによって、循環管路６内を、次の処理に適した水質の水で満たすための準備が可能となる。また、処理槽２の下流側からのみ排水する場合に比べて、循環管路６内の水を速やかに排出できる。
【００６５】
また本発明の実施の形態１によれば、制御部１２は、処理槽２内における電極部７からのイオン性物質の放出から、水中のイオン性物質の吸着への切り替えを、検査部１１の検査結果と上流側検査部３１の検査結果との両方に基づいて判断するので、検査部１１の検査結果のみに基づく場合に比べて、高い精度で制御を行うことができる。
【００６６】
また本発明の実施の形態１によれば、電極部７は、一対の集電極３と、一対の多孔質電極４とを有し、セパレータ４５によって離間されているので、電極部７によるイオン性物質の吸着を、クーロン力による電気二重層の形成によって行うことができる。したがって、一対の集電極３間を短絡することによって、多孔質電極４に吸着されたイオン性物質を速やかに水中に放出できる。したがって、電極部７がイオン結合などによってイオン性物質を吸着する場合に比べて、電極部７によるイオン性物質の吸着および放出を、高効率に行うことができる。
【００６７】
また本発明の実施の形態１によれば、洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えは、検査部１１の検査結果に基づいて行われるので、洗浄工程ＳＴ２を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また洗浄工程ＳＴ２における電極部７の洗浄処理が不充分な状態で浄化処理工程ＳＴ１に移行することを防止できるので、浄化処理工程ＳＴ１による浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６８】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理方法は、循環洗浄モードＳＴ３を有するので、循環洗浄モードＳＴ３を有しない場合に比べて、電極部７の洗浄処理に必要な液量を低減できる。また循環洗浄モードＳＴ３から排水段階ＳＴ５を経て通過洗浄モードＳＴ６に切り替えるこの切り替えは、検査部１１による検査結果に基づいて行われるので、循環洗浄モードＳＴ３を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また循環洗浄モードＳＴ３が不充分な状態で浄化処理工程ＳＴ１が再開されることを防止できるので、浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６９】
また本発明の実施の形態１によれば、洗浄工程ＳＴ２では、浄化後水槽１４内の処理水の少なくとも一部を用いて電極部７を洗浄するので、被処理水を用いて洗浄する場合に比べて、電極部７を短時間で充分に洗浄できる。
【００７０】
また本発明の実施の形態１によれば、浄化処理工程ＳＴ１において、浄化処理後の処理水を、浄化後水槽に貯留するか否かを、検査部１１による検査結果に基づいて判断する。浄化処理工程ＳＴ１では、特に初期において、電極部７を洗浄処理したときの多孔質電極４からの不純物が水処理装置１内に残存している場合がある。このような場合であっても、浄化後水槽１４に貯留するか否かを検査結果に基づいて判断するので、電極部７からの不純物が混入した水が浄化後水槽１４に貯留されることを防止できる。
【００７１】
実施の形態１において水処理装置１では、粒状の多孔質電極４を用いたＣＤＩの例を示したけれども、少なくとも一対の電極を有し、その電極間に直流電圧または直流電流を印加して被処理水中のイオンを電極に吸着することによって水中からイオン性物質を除去するＣＤＩであれば、特に制限されるものではない。
【００７２】
実施の形態１においてポンプ５は、予め定める順路における処理槽２の上流側に設けたけれども、ポンプ５はポンプの下流側に設けられても良い。また実施の形態１において、返送管路２３は浄化後水槽１４内の処理水を、処理槽２よりも上流側の管路２５に導くものとしたけれども、必ずしもこれに限定しない。返送管路２３は、浄化後水槽１４内の処理水を循環管路６に導いても良い。また処理槽２およびポンプ５よりも上流側の管路に流路が接続される水槽を別途設け、さらに返送管路２３内の水を搬送する返送用のポンプを別途設け、浄化後水槽内の処理水の少なくとも一部を、返送管路２３を介して返送用のポンプによって、前記水槽に供給する構成とすることも可能である。このような構成によって浄化後水槽１４内の処理水を、返送管路２３を介して処理槽２に導くことができる。
【００７３】
実施の形態１において、多孔質電極４は粒子状の活性炭によって形成される例をあげたが、多孔質電極４を成す材料は、粒子状の活性炭に限定するものではない。例えば、粒子状ではない多孔質炭素部材、多孔質導電ビーズ、多孔質金属、活性炭繊維、活性炭不織布、活性炭シート、カーボンエアロゲルのいずれであっても良い。また多孔質電極４は、粒子状活性炭を板状、またはシート状に加工したものであっても構わないけれども、実施の形態１のように、粒子状の活性炭を集電極３とセパレータ４５との間に詰めて配置した状態でも、水の浄化処理に利用できる。多孔質電極４の処理槽２外への流出を防止するためには、処理槽２と下流側の管路２６との境目の近傍に、液体の通過を許容し固体成分の通過を阻止する流出防止材を設けても良い。流出防止材は、処理槽２と上流側の管路２５との境目の近傍に設けても良く、処理槽２に空気が流入する部分に設けても良い。処理槽２に排水弁３２を設ける場合は、排水弁３２にも流出防止材を設けても良い。すなわち多孔質電極４の処理槽２外への流出を防止するために、処理槽２内へ流体が流入する箇所、処理槽２から液体が流出および排出される箇所、空気が流入および流出する可能性がある箇所に、流出防止材を設けても良い。なお、流出防止材は、使用する多孔質電極４に応じて形状および材質が異なっても良い。
【００７４】
また一対の集電極３の間には、イオン交換樹脂、イオン交換膜、半透膜のいずれか１つ以上が配置されても良い。またイオン交換樹脂またはイオン交換基によって、セパレータ４５およびセパレータ４５側の多孔質電極４のいずれか一方または両方をコーティングしても良い。
【００７５】
実施の形態１に係る水処理方法において、浄化処理工程ＳＴ１は、所定時間が経過したか否かに基づいて、終了すべきか否かを制御部１２が判断したけれども、この構成に限定するものではない。例えば検査部１１の検査結果に基づいて、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率が最小値に達した後に増大し、電気伝導率が予め定める所定値まで上昇したときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。また検査部１１の検査結果が示す電気伝導率が予め定める所定値になったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。
【００７６】
また浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきか否かは、検査部１１および上流側検査部３１両方の検査結果に基づいて判断しても良い。その場合、例えば電気伝導率の比に関して０．１から０．９までのいずれかの値を所定値と定め、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の示す電気伝導率の所定値倍以上となったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。一般的に検査部１１による検査結果としての電気伝導率は、処理槽２において電極部７が効果的に機能し始めるに従って一旦低下し、極小値となった後に、再び上昇する。この上昇は、多孔質電極４へのイオン性物質の吸着によって、電極部７の単位時間あたりの吸着効率が下がることによる。したがって、検査部１１による検査結果が極小値となったときの電気伝導率を基準として、その所定値倍を超える電気伝導率が検出されたときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了しても良い。これによって、電極部７が最も効果的に機能する間に浄化処理工程ＳＴ１を行うことができる。また電気伝導率としての所定値を定めておき、検査部１１における検査結果が所定値よりも一旦低い値となり、その後、所定値を超えたときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。このときの電気伝導率としての所定値は、上流側検査部３１が示すと予想される電気伝導率以下の値に設定する。
【００７７】
また処理水の電気伝導率に目標値がある場合には、例えば検査部１１の一定時間内の検査結果の平均値を求め、その平均値に基づいて浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。例えば前記目標値の０．８倍から１．０倍までのいずれかの値を所定値と定め、前記平均値が前記所定値以下となったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。
【００７８】
実施の形態１において洗浄工程ＳＴ２は、循環洗浄モードＳＴ３、その後の排水段階ＳＴ５、およびその後の通過洗浄モードＳＴ６を含む構成としたけれども、この構成に限定するものではない。たとえば洗浄モードは、通過洗浄モードと、その後の循環洗浄モードと、その後に再度行われる通過洗浄モードを含んで構成されても良い。多孔質電極４の洗浄工程ＳＴ２を開始した直後は、多孔質電極４の洗浄によって、洗浄に用いた水が速やかに不純物を多く含んでしまう場合があるので、循環洗浄モードＳＴ３よりも前に通過洗浄モードを行うことによって、洗浄工程ＳＴ２を開始した直後の水とは異なる水で、その後の循環洗浄モードＳＴ３を行うことができる。したがって、不純物の少ない水で循環洗浄モードＳＴ３を行うことができる。また循環洗浄モードＳＴ３に用いた水が水処理装置１内に残存していても、循環洗浄モードＳＴ３の後の通過洗浄モードＳＴ６によって除去することができるので、その後の浄化処理工程ＳＴ１を不純物が除去された処理槽２で行うことができる。また、浄化処理工程ＳＴ１と、次の回の浄化処理工程ＳＴ１との間に、循環洗浄モードＳＴ３および通過洗浄モードＳＴ６を複数回にわたって実施しても良い。そのとき、循環洗浄モードＳＴ３の終了の判断基準、および通過洗浄モードＳＴ６の終了の判断基準は、前回の判断基準とは異なっても良い。
【００７９】
実施の形態１において循環洗浄モードＳＴ３は、検査部１１の検査結果に基づいて判断するものとしたけれども、例えば過去において実施した循環洗浄モードＳＴ３の時間の長さを記憶し蓄積する記憶装置を設けて、記憶装置に記憶し蓄積した時間の長さに基づいて、循環洗浄モードＳＴ３の実施時間を決定しても良い。例えば過去に循環洗浄モードＳＴ３を実施した時間の長さの平均値を循環洗浄モードＳＴ３の実施時間とするなどの処理を、制御部１２によって行っても良い。また浄化処理工程ＳＴ１、および通過洗浄モードＳＴ６も、実施時間の長さによって終了を判断しても良い。
【００８０】
また実施の形態における通過洗浄モードＳＴ６では、被処理水供給部１３からの水を循環管路６に導く構成としたけれども、通過洗浄モードＳＴ６において循環管路６内の空気を抜くときには、被処理水ではなく水道水を用いる構成としても良い。また洗浄工程ＳＴ２において例えば水道水などの電気伝導率の低い水を洗浄水として使用しても良い。
【００８１】
上記の実施の形態１においては、浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２との相互の切り替え、および循環洗浄モードＳＴ３と通過洗浄モードＳＴ６との相互の切り替えが制御部１２によって行われる一例について説明していた。しかしながら、本発明は当一例に限定されるものではない。切り替えを手動によって実現する構成であっても良い。手動にすることによって、装置構成が容易となる効果を奏する。
【００８２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る水処理装置１Ｂおよび水処理方法について、図に基づいて以下に説明する。実施の形態２は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態２の相違点を中心に説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る水処理装置１Ｂの構成を表す図である。
【００８３】
図４に示すように、本実施の形態では、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側、かつ流路切替弁２２よりも上流側に設けられる。図５は、本発明の実施の形態２に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。本実施の形態における検査部１１は、浄化処理工程ＳＴ２１および通過洗浄モードＳＴ６では常時、水質を検査することができるけれども、循環洗浄モードＳＴ２３では、水質を常時、検査することはない。
【００８４】
図５に示すように、本実施の形態における水処理方法では、まず浄化処理工程ＳＴ２１に移行し、水の浄化処理を行う。この浄化処理工程ＳＴ２１は、実施の形態１の浄化処理工程ＳＴ１と同様である。次に、洗浄工程ＳＴ２２に移行する。洗浄工程ＳＴ２２では、まず循環洗浄モードＳＴ２３に移行し、水を循環部３３Ｂに循環させながら、多孔質電極４の洗浄を行う。この循環洗浄モードＳＴ２３では、検査部１１における検査を行わず、同時並行で、継続時間判断ＳＴ２４を行う。継続時間判断ＳＴ２４では、循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間を制御部１２で計測し、その継続時間が予め定める所定時間以上となったか否かを制御部１２で判断する。
【００８５】
循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間が所定時間以上となっていないと制御部１２で判断されると、循環洗浄モードＳＴ２３を継続する。循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間が所定時間以上となったと制御部１２で判断されると、次の循環中検査段階ＳＴ２５に移行する。循環中検査段階ＳＴ２５では、制御部１２によって一時的に下流側切替弁１５が開かれ、循環部３３Ｂを流れる水の一部を下流側切替弁１５よりも下流に流し、検査部１１において検査する。下流側切替弁１５を開くだけで、検査部１１での検査に必要な量の水を下流側に流すことができない場合には、下流側切替弁１５と同時に、上流側切替弁１６を制御部１２によって被処理水供給部１３からポンプ５の方向に一時的に開いても良い。この循環中検査段階ＳＴ２５の動作は、例えば１分間に１度、行われる。
【００８６】
循環中検査段階ＳＴ２５では、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを制御部１２で判断する。このときの判断基準は、実施の形態１の循環終了判断ＳＴ４のときと同じであっても良いけれども、実施の形態２では、検査部１１および上流側検査部３１両方の検査結果を制御部１２が受け取り、これらの検査結果に基づいて、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを制御部１２で判断する。例えば電気伝導率の比に関して１．０から１０．０までのいずれかの実数を所定値と定め、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の示す電気伝導率の所定値倍以下となったときに、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと制御部１２で判断する。なお、検査部１１の示す電気伝導率と上流側検査部３１の示す電気伝導率の比は、制御部１２で算出する。
【００８７】
循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを判断する基準としての所定値を、この範囲内に定めることには、次のような理由がある。仮に、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の１０．０倍よりも大きい場合、処理槽２において多孔質電極４から水へのイオン性物質の放出がほとんど生じておらず、この状態で循環洗浄モードＳＴ２３を継続すると、稼働率が不必要に低下する可能性がある。したがって、前記所定値を１０．０よりも大きな値に設定すべきではない。なお、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かの判断を、検査部１１の検査結果のみに基づいて判断しても良い。この場合には、電気伝導率としての所定値を定めておき、検査部１１の検査結果が所定値を超えた場合に、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと判断する。
【００８８】
循環中検査段階ＳＴ２５において循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきでないと制御部１２で判断されると循環洗浄モードＳＴ２３を継続する。その後さらに循環洗浄モードＳＴ２３を実施し、所定時間経過後に循環中検査段階ＳＴ２５に移行し、排水段階ＳＴ５に移行するか否かを制御部１２で判断する。循環中検査段階ＳＴ２５において循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと制御部１２で判断されると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。排水段階ＳＴ５から洗浄終了判断ＳＴ７までは、実施の形態１と同様である。なお、循環中検査段階ＳＴ２５が繰り返して実施される場合には、循環洗浄モードＳＴ２３を継続する時間は、前回の循環洗浄モードＳＴ２３の継続時間と異なる設定としても良い。
【００８９】
実施の形態２に係る水処理装置１Ｂでは、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側、かつ流路切替弁２２よりも上流側に設けられるので、検査部１１を循環部３３Ｂ内に設けることができない場合に適用可能である。例えば水処理装置１Ｂにおいて小形化が要求される場合に、検査部１１を循環部３３Ｂの外部に設けることができるので、設計の自由度を向上できる。また、実施の形態１のように検査部１１を下流側切替弁１５よりも上流側に設ける場合に比べて、循環管路６を短くできる。したがって、洗浄工程ＳＴ２２での水の使用量を抑制でき、循環部３３Ｂの規模を小さくすることが可能となる。したがって、実施の形態２の構成によって、洗浄工程ＳＴ２２での水の使用量の抑制と、循環部３３Ｂの外部での検査部１１の設置との両方によって、循環部３３Ｂが小形化でき、水処理装置１Ｂ全体についても小形化が可能となる。
【００９０】
また実施の形態２に係る水処理装置１Ｂでは、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側に設けられるので、検査部１１が循環部３３Ｂ内に設けられる場合に比べて、循環洗浄モードＳＴ２３の処理槽２において電気伝導率が増大した水に、検査部１１が接触する機会を減らすことができる。したがって、検査部１１の安定性を向上できる。
【００９１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る水処理装置１Ｃを図に基づいて以下に説明する。実施の形態３は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図６は、本発明の実施の形態３に係る水処理装置１Ｃの構成を表す図である。
【００９２】
本実施の形態において水処理装置１Ｃは、循環管路６の途中に貯留槽４６を有する。貯留槽４６には、排水弁３２Ｃが設けられる。この排水弁３２Ｃは、実施の形態１における排水弁３２と同様に、制御部１２Ｃによって制御され、開くことによって循環管路６内の水の排出を許容する。貯留槽４６は、貯留している水の量を変化させることができ、貯留槽４６内の水の量が変化することによって、循環部３３Ｃを流れる水の量が変化する。貯留槽４６には水位センサなどを設置しても良い。これによって、循環部３３Ｃを流れる水の一部を外部に取り出す場合に、上流側切替弁１６よりも上流側から水を流入させる必要がなくなり、検査などの自由度を向上させることができる。貯留槽４６内には、貯留槽４６内の洗浄水の水質検査のために、水質検査部を設けても良い。水質検査部を設ける場合には、循環洗浄モードＳＴ２３における洗浄水の水質検査を水質検査部で行うことができる。
【００９３】
また洗浄工程ＳＴ２の循環洗浄モード開始時に貯留槽４６に循環洗浄モードで使用する洗浄水を所定量、貯留することで、循環する洗浄水の量を任意に変更することができる。また、図６では浄化後水槽１４を返送切替弁２４によって上流側の管路２５に接続しているが、浄化後水槽１４をポンプなどの移送手段および弁などを介して貯留槽４６に接続することで、洗浄工程ＳＴ２で処理水を洗浄水の一部または全部として用いることが可能である。例えば、循環洗浄モード開始時に浄化後水槽１４から処理水を貯留槽４６へ所定量、移送することで、循環洗浄モードの洗浄水に処理水を用いることができる。さらに、浄化後水槽１４から貯留槽４６に処理水を所定量、移送し、上流側切替弁１６を循環管路６からポンプ５に向けて開き、下流側切替弁１５を検査部１１から流路切替弁２２に向けて開くことで、通過洗浄モードにおいても処理水を洗浄水として用いることができる。
【００９４】
また循環管路６から水を排出した後、再び水を導入した場合など、循環管路６内に空気が残存している場合などは、貯留槽４６において循環管路６に残存する空気を抜くことができる。制御部１２Ｃがポンプ５の流量を急激に増大すると、処理槽２および循環部３３Ｃ内の空気は貯留槽４６に到達し、貯留槽４６において循環管路６に残存する空気を抜くことができる。
【００９５】
また貯留槽４６には排水弁３２Ｃが設けられるので、循環管路６内の水を貯留槽４６に設けられた排水弁３２Ｃから排出できる。したがって、処理槽２の下流側からのみ水を排出する場合に比べて、貯留槽４６内の水を速やかに排出できる。したがって、仮に貯留槽４６に多量の水が存在していたとしても、水の排出に時間がかかることによって水処理装置１Ｃの稼働率が低下することは防止される。
【００９６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る水処理装置１Ｄを図に基づいて以下に説明する。実施の形態４は、先に説明した実施の形態３に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態４に係る水処理装置１Ｄの構成を表す図である。
【００９７】
図７に示すように、実施の形態４に係る水処理装置１Ｄは、複数の処理槽２が上流側から下流側に、直列して連結した状態で構成される。各処理槽２を中心としたそれぞれの構成を「水処理部５１」と称すると、各水処理部５１は実施の形態３で示した水処理装置１Ｃと同様の構成である。図７には、２台の水処理部５１が連結した状態を図示している。上流側の水処理部５１Ａの浄化後水槽１４Ｄは、下流側の水処理部５１Ｂの被処理水供給部１３Ｄを兼ねている。これによって、浄化処理工程ＳＴ２１では、上流側に被処理水として供給された水は、２回の浄化処理を経て、下流側の水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄに貯留される。
【００９８】
複数の水処理部５１において、制御部１２Ｄは１つにまとめられ、上流側の水処理部５１Ａおよび下流側の水処理部５１Ｂの両方に関し、制御部１２Ｄが制御する。複数の処理槽２における直流電源３４は、１つにまとめられても良いけれども、図７では、各水処理部５１に１つの直流電源３４が設けられる場合を示した。
【００９９】
本実施の形態に係る水処理装置１Ｄは、さらに直接移送管路５２を備える。直接移送管路は、下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６の途中から、上流側の水処理部５１Ａの循環管路６に備えられる貯留槽４６に流路を繋いでいる。下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６と、直接移送管路５２との接続部には、直接移送切替弁５３が備えられる。直接移送切替弁５３は、下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６に水を循環させるか、または下流側の処理槽２の下流側の管路２６から循環管路６に流れてきた水を、直接移送管路５２を介して上流側の貯留槽４６に送るのかを切り替える。
【０１００】
これにより浄化処理中に水処理部５１Ｂの下流側切替弁１５と直接移送切替弁５３とを制御することで、水処理部５１Ｂの処理槽２における処理水を水処理部５１Ａの貯留槽４６に移送することができ、水処理部５１Ａの循環洗浄モードの洗浄水として水処理部５１Ｂの処理槽２における処理水を用いることができる。また水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄと水処理部５１Ａの貯留槽４６とを接続し、かつ水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄと水処理部５１Ｂの貯留槽４６とを接続し、それらの配管の途中位置にポンプなどの移送手段を設けることによって、実施の形態３に記載したように、水処理部５１Ａ、５１Ｂの洗浄工程ＳＴ２で、２回の浄化処理を経た処理水を洗浄水の一部または全部として用いることが可能である。
【０１０１】
実施の形態４によれば、複数の水処理部５１を、上流側から下流側に直列して連結することによって、より電気伝導率の低い処理水を得ることができるので、いわゆる純水、超純水などを生成する場合に適する。
【０１０２】
また実施の形態４によれば、水処理装置１Ｄは、直接移送管路５２、直接移送切替弁５３を備えるので、２回の浄化処理を行った処理水を、上流側の水処理部５１Ａの貯留槽４６に移送でき、水処理部５１Ａにおける循環洗浄モードにおいて、２回の浄化処理を行った処理水を使用できる。
【０１０３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る水処理装置１Ｅを図に基づいて以下に説明する。実施の形態５は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態５の相違点を中心に説明する。図８は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置１Ｅの構成を表す図である。
【０１０４】
水処理装置１Ｅは、切換回路部５５を備える。実施の形態１では、電極部７に印加する電気の向き、電気の印加の停止および短絡の状態は、制御部１２によって切換えられたけれども、実施の形態５では、電極部７に印加する電気の向き、電気の印加の停止および短絡の状態を、切換回路部５５が制御部１２の決定に従って切換える。切換回路部５５は、直流電源３４から電極部７までの接続経路の途中位置に設けられるとともに、制御部１２に接続される。
【０１０５】
また水処理装置１Ｅは、電気的状態検査部としての電気検査部５４を備える。電気検査部５４は、処理槽２の電気的状態を検査する。具体的には、電極部７間における電圧、電流および電荷量のうち少なくとも１つを測定する。電荷量は、電流を時間積分することで求める。電荷量の計算は制御部１２で行っても良い。電気検査部５４は、電気的状態ベース制御部としての制御部１２に接続されており、制御部１２は、電極部７への電気の印加を行うか、または電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、電気検査部５４の測定結果に基づいて決定し、切換回路部５５を切換える。本実施の形態において制御部１２は、水質ベース制御部を兼ねている。
【０１０６】
次に、水処理方法を説明する。図９は、水処理方法の各工程を表すフローチャートである。本実施の形態における浄化処理工程ＳＴ３１では、実施の形態１と同様の処理に加えて、電気検査部５４によって電極部７間に流れる電流から電荷量を求める。浄化処理工程ＳＴ３１は、所定時間が経過したことを以て終了する。以下の説明において、水処理方法の各工程における判断基準としての所定時間を区別するために、浄化処理工程ＳＴ３１の終了の判断基準とする所定時間を「第１所定時間」とする。また、浄化処理工程ＳＴ３１の開始から終了までに電極部７間に流れた電荷量は、データとして保存しておく。以下、この電荷量を「総合電荷量」と称する。
【０１０７】
浄化処理工程ＳＴ３１の後、循環洗浄モードＳＴ３４に移行し、循環管路６を介して水を循環させながら多孔質電極４を洗浄処理する。この循環洗浄モードＳＴ３４では、浄化処理工程ＳＴ３１における総合電荷量に応じて、電極部７間を短絡するかまたは逆接続する。なお逆接続は浄化処理工程ＳＴ３１での電気印加方向と逆向きに電気を電極部７に印加することを意味する。このときの判断基準となる、電荷量に関する所定値を「第１所定電荷量」とする。総合電荷量が第１所定電荷量以下であれば、循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を短絡するものと定め、総合電荷量が第１所定電荷量を超えていれば、循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を逆接続するものと定める。この選択および決定は、制御部１２が行い、短絡および逆接続は切換回路部５５が制御部１２に従って行う。
【０１０８】
循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を短絡するか逆接続するかを、総合電荷量の大小に応じて決定するのは、次のような技術的理由によるものである。総合電荷量が第１所定電荷量よりも小さければ、浄化処理工程ＳＴ３１において多孔質電極４に電気的に吸着されたイオン性物質の量は少ないと予想されるので、逆接続することが多孔質電極４の洗浄において重要性を持たず、電極部７間の短絡のみで多孔質電極４に吸着されたイオン性物質を脱着できると判断できる。しかし総合電荷量が第１所定電荷量よりも大きければ、浄化処理工程ＳＴ３１において多孔質電極４に多くのイオン性物質が電気的に吸着されたと判断でき、逆接続することが多孔質電極４の洗浄において重要性を持つものと判断できる。総合電荷量の大きさを判断する基準としての第１所定電荷量は、このような技術的理由に基づいて決定される。
【０１０９】
循環洗浄モードＳＴ３４において逆接続を行う場合、電極部７間には浄化処理工程ＳＴ３１のときとは逆方向の電気が流れる。このとき、電気検査部５４は、電極部７間に流れる電気の向きを検知するとともに、電極部７にかかる電圧、電極部７間に流れる電流、および電極部７間に流れる電荷量のうち、少なくとも１つを測定する。電荷量については、電流計で測定した電流を時間で積分することによって、電極部７に流れる電荷量を求める。
【０１１０】
次に、循環終了判断ＳＴ３５に移行する。循環洗浄モードＳＴ３４を終了させるべきか否かについては、継続時間および電荷量に関して、所定値を定めておく。循環終了判断ＳＴ３５において判断基準として設定される、継続時間に関する所定値を「第２所定時間」とし、電荷量に関する所定値を「第２所定電荷量」と称する。
【０１１１】
循環終了判断ＳＴ３５では、循環洗浄モードＳＴ３４において第２所定時間の経過を判断基準とする場合、循環洗浄モードＳＴ３４の継続時間が第２所定時間を超えたことを以て、循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。第２所定電荷量を判断基準とする場合、電極部７間が短絡されている場合には、短絡時に電極部７間に流れる電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。電極部７間を逆接続した場合には、逆接続時に電極部７間に流れた電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。また循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間の短絡と逆接続との両方を行った場合、電極部７間に流れた電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。なお、第２所定電荷量は総合電荷量以下の値とする。循環洗浄モードＳＴ３４を終了すると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。
【０１１２】
排水段階ＳＴ５は、実施の形態１と同様である。次に通過洗浄モードＳＴ６に進む。通過洗浄モードＳＴ６では、電極部７間を短絡する。ただし、短絡に限るものではなく、逆接続を実施しても良いし、逆接続と短絡の両方を実施しても良い。通過洗浄モードＳＴ６では、洗浄終了判断ＳＴ３６を同時並行で行う。洗浄終了判断ＳＴ３６では、通過洗浄モードＳＴ６を終了するか否かの判断を、通過洗浄モードＳＴ６の継続時間または電極部７間に流れた電荷量で判断する。このときの判断基準を「第３所定時間」および「第３所定電荷量」とする。洗浄終了判断ＳＴ３６を第３所定時間で定める場合、通過洗浄モードＳＴ６の継続時間が第３所定時間未満であれば、通過洗浄モードＳＴ６を継続する。通過洗浄モードＳＴ６の継続時間が第３所定時間以上である場合には、通過洗浄モードＳＴ６を終了する。洗浄終了判断ＳＴ３６を第３所定電荷量で定める場合、電極部７間に流れる電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分することで電荷量を計算し、この電荷量が第３所定電荷量未満であれば通過洗浄モードＳＴ６を継続し、第３所定電荷量以上の場合には、通過洗浄モードＳＴ６を終了する。
【０１１３】
洗浄終了判断ＳＴ３６における判断は、制御部１２によって行う。洗浄終了判断ＳＴ３６における判断によって、通過洗浄モードＳＴ６を終了すると、これによって洗浄工程ＳＴ３３を終了することとなり、浄化処理工程ＳＴ３１に移行する。洗浄工程ＳＴ３３から浄化処理工程ＳＴ３１に移行するときの電極部７間の電気の向きは、制御部１２の決定に基づいて、切換回路部５５によって行う。
【０１１４】
洗浄工程ＳＴ３３を実施している時間のうち、逆接続している時間以外の時間には、直流電源３４からの電気の印加は解除し、電極部７間は短絡しているものとする。
【０１１５】
電気検査部５４は、電流を時間で積分することによって電荷量を求めて判断基準としたけれども、これに限定するものではない。電流、電圧の少なくともいずれか一方を測定し、その結果を制御の判断基準としても良い。この場合にも、電気検査部５４は、電圧計、電流計などを用いて実現できる。
【０１１６】
浄化処理工程ＳＴ３１は、その継続時間が第１所定時間を超えたことを以て終了するものとしたけれども、浄化処理工程ＳＴ３１において電極部７間に流れた電荷量が、所定の電荷量を超えたことを以て、終了するものと判断しても良い。この場合、終了を判断するための所定の電荷量は、電極部７が吸着可能な最大容量に対応する電荷量以下の電荷量として、定められる。
【０１１７】
また浄化処理工程ＳＴ３１の終了を、水質を検査する検査部１１の検査結果に基づいて判断しても良い。この場合には、処理槽２における浄化能力が下がってきたことを以て浄化処理工程ＳＴ３１の終了を決定できるので、水処理装置１Ｅによる効率化を図ることができる。
【０１１８】
また、初流を濃縮塩水槽２１に導く処理の終了を、浄化処理工程ＳＴ３１の開始から電極部７間に流れた電荷量が所定の電荷量を超えたことを以て、制御部１２が判断しても良い。
【０１１９】
循環終了判断ＳＴ３５における判断基準は、循環洗浄モードＳＴ３４で逆接続を行う場合であっても、必ずしも電荷量の所定値に限定するものではない。例えば、水処理装置１Ｅの運転開始から１回目の循環終了判断ＳＴ３５では、実施の形態１と同様に、洗浄水の電気伝導率の単位時間当たりの変化量を基準に循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断し、２回目以降の循環終了判断ＳＴ３５では、１回目の循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間に流れた電荷量に基づいて、循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断しても良い。
【０１２０】
また試験運転を行い、試験運転では洗浄水の電気伝導率の単位時間当たりの変化量を基準に循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断し、試験運転におけるデータを保存しておいて、試験運転での循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間に流れた電荷量に基づいて、本格的な稼働における循環終了判断ＳＴ３５で、循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断しても良い。
【０１２１】
また、逆接続時の供給電荷量決定に、電気検査部５４で測定された浄化処理工程ＳＴ３１で電極部７に供給した電荷量以外に、浄化処理工程ＳＴ３１で供給された電荷量に対する実際に吸着したイオン性物質の電荷の総量の割合を示す吸着効率を用いても良い。なお、この吸着効率はイオン性物質が電気的に電極部７に吸着される場合は１００％を超えることはない。
【０１２２】
直流電源３４がバイポーラ電源などのように、逆接続および短絡を切換回路部５５なしに実現できる場合には、水処理装置１Ｅの構成から切換回路部５５を省略しても良い。直流電源３４が、逆接続を切換回路部５５なしに実現可能であっても、短絡ができない場合には、短絡を切換回路部５５によって実現しても良い。また洗浄工程ＳＴ３３では、任意のタイミングおよび任意の回数で、逆接続を行う設定としても良い。洗浄工程ＳＴ３３を実施している時間のうち、逆接続していない間は短絡しておくと良い。
【０１２３】
また、本実施の形態では、電気検査部５４の検査結果に基づいて逆接続および短絡の実施を制御部１２で制御したが、電気検査部５４を設けず、逆接続時に一定の電荷量を供給しても良い。このときの電荷量の最大は、浄化処理工程ＳＴ３１で電極部７に供給した電荷量または電極部７のイオン性物質の吸着容量を吸着する際に必要な電荷量以下であればいかなる値でも良い。
【０１２４】
また洗浄工程ＳＴ３３における検査部１１の検査結果は、次回以降の洗浄工程ＳＴ３３における逆接続の実施の有無、逆接続における電圧、電流および電荷量の増減などを制御部１２が決定するときの判断材料として使用しても良い。
【０１２５】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１２６】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  水処理装置、２  処理槽、３  集電極、４  多孔質電極、５  ポンプ、６  循環管路、７  電極部、１１  検査部、１２，１２Ｃ，１２Ｄ  制御部、１３，１３Ｄ  被処理水供給部、１４，１４Ｄ  浄化後水槽、１５  下流側切替弁、１６  上流側切替弁、２１  濃縮塩水槽、２２  流路切替弁、２３  返送管路、２４  返送切替弁、２５  上流側の管路、２６  下流側の管路、３１  上流側検査部、３２，３２Ｃ  排水弁、３３，３３Ｂ，３３Ｃ  循環部、３４  直流電源、４１  陽極、４２  陰極、４３  陰極側多孔質電極、４４  陽極側多孔質電極、４５  セパレータ、４６  貯留槽、５１，５１Ａ，５１Ｂ  水処理部、５２  直接移送管路、５３  直接移送切替弁、５４  電気検査部、５５  切換回路部。
【図１】
2019193901.tif 000003
【図２】
2019193901.tif 000004
【図３】
2019193901.tif 000005
【図４】
2019193901.tif 000006
【図５】
2019193901.tif 000007
【図６】
2019193901.tif 000008
【図７】
2019193901.tif 000009
【図８】
2019193901.tif 000010
【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月18日(2019.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の不純物を除去する水処理装置において、
前記不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、前記水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量、のうち、少なくともいずれか一つに基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部と、
を備え、
前記不純物は、イオン性物質である、
水処理装置。
【請求項２】
前記水質を検査する水質検査部と、
前記水質検査部の検査結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する水質ベース制御部と、
を備える請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量、のうち、少なくともいずれか一つを検査する電気的状態検査部と、
前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する電気的状態ベース制御部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記下流部が排出へと導いた前記水を排出する排出部を備え、
前記水質検査部は、前記下流部に配置してある
請求項２に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記水質ベース制御部が、前記電極部への電圧または電流の印加を行うか、または
電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記水質検査部の検査結果に基づいて決定する請求項２または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記電気的状態ベース制御部が、前記電極部への電圧または電流の印加を行うか、または電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項３に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記電極部における電圧または電流の印加、電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加を切り替える切替回路部を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記処理槽の前記電気的状態検査部は、前記電極部における電圧または電流の印加の向きと、電流、電圧および電荷量のうちいずれか１つ以上とを検査し、
前記電気的状態ベース制御部は、前記電極部への電圧または電流の印加を行うか、または電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項３または請求項６に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記下流部に配置された前記水質検査部は、前記下流部のうち、前記処理槽から前記下流部と前記循環管路との接続位置までの間の途中位置における前記水の水質を検査する請求項２または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記上流部の途中位置における前記水の水質を検査する上流側検査部を備え、
前記水質ベース制御部が、前記上流側検査部の検査結果と前記水質検査部の検査結果とに基づき、前記電極部への電圧または電流の印加を行うか、または電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行うかを決定するとともに、前記上流側検査部の検査結果と前記水質検査部の検査結果とに基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する請求項４または請求項９に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記循環管路の途中位置に、前記水を貯留する貯留槽を備える請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記電極部は、
電圧または電流の印加によって、前記処理槽内において電界を発生可能な一対の集電極と、
前記集電極と電気的に接続される一対の多孔質電極とを有し、
前記多孔質電極は、粒子状の活性炭によって形成される請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくとも一つに基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備える水処理装置を用い、
前記電極部への電圧または電流の印加を行い前記処理槽内の前記水中に含まれるイオン性物質を前記電極部に吸着することによって前記水を浄化処理する浄化処理工程と、前記電極部における電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行い前記電極部から前記イオン性物質を放出することによって前記電極部を洗浄する洗浄工程とが交互に繰り返され、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくとも一つに基づいて行われ、
前記不純物は、イオン性物質である、
水処理方法。
【請求項１５】
前記水処理装置は、前記水質を検査する水質検査部と、
前記水質検査部の検査結果に基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する水質ベース制御部とを備え、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記水質ベース制御部によって決定される請求項１４に記載の水処理方法。
【請求項１６】
前記水処理装置は、前記処理槽の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくとも一つを検査する電気的状態検査部と、
前記電気的状態検査部の検査結果に基づき、前記下流部へ導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかの切り替えを決定する電気的状態ベース制御部とを備え、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記電気的状態ベース制御部によって決定される請求項１４または請求項１５に記載の水処理方法。
【請求項１７】
前記水処理装置は、前記電極部における電圧または電流の印加、電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加を切り替える切替回路部を備え、
前記洗浄工程では、前記電極部における電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを、前記切替回路部によって行う請求項１５または請求項１６に記載の水処理方法。
【請求項１８】
前記電気的状態検査部は、前記電極部における電圧または電流の印加の向きと、電流、電圧および電荷量のうちいずれか１つ以上とを検査し、
前記電気的状態ベース制御部は、前記電極部への電圧または電流の印加を行うか、または電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、前記電気的状態検査部の検査結果に基づいて決定する請求項１６に記載の水処理方法。
【請求項１９】
前記洗浄工程は、
前記循環管路を介して前記水を、前記下流部から前記上流部に導きながら、前記電極部を洗浄処理する循環洗浄モードと、
前記上流部の前記水を、前記循環管路を介することなく、前記下流部に導かれた前記水を排出に導きながら前記電極部を洗浄処理する通過洗浄モードとを有し、
前記浄化処理工程どうしの間の１回の前記洗浄工程では、前記循環洗浄モード、および前記通過洗浄モードの少なくともいずれか一方が行われる請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２０】
前記浄化処理工程どうしの間の１回の前記洗浄工程において、前記通過洗浄モードを、前記循環洗浄モードの前と後の両方において行う請求項１９に記載の水処理方法。
【請求項２１】
前記水処理装置は、
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備え、
前記洗浄工程では、前記処理水貯留槽内の前記処理水の少なくとも一部を前記処理水供給部を介して前記処理槽に導くことによって前記電極部を洗浄する請求項１４から請求項２０のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２２】
前記水処理装置は、前記洗浄工程で用いた前記水、または前記処理槽において前記不純物が除去された処理水の排出を許容する排水弁を有し、
前記洗浄工程は、前記循環洗浄モードと、前記循環洗浄モードの後に前記排水弁を開くことによって前記循環管路内の前記水を排出する排水段階とを含む請求項１９または請求項２０に記載の水処理方法。
【請求項２３】
前記循環管路の途中位置に、前記水を貯留する貯留槽を備え、前記洗浄工程において前記貯留槽内の前記水を用いる請求項１４から請求項２２のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項２４】
前記水処理装置は、
前記処理槽において前記不純物が除去された処理水を貯留する処理水貯留槽と、
前記処理水貯留槽に貯留された前記処理水を前記上流部に供給する処理水供給部とを備え、
前記排水段階の後に行われる前記通過洗浄モードは、前記処理水貯留槽内の前記処理水の少なくとも一部を、前記処理水供給部を介して前記処理槽に供給することによって、前記処理槽を前記処理水で満たす通過洗浄準備段階を含む請求項２２に記載の水処理方法。
【請求項２５】
前記水処理装置は、前記処理槽において前記不純物が除去された前記水を貯留する処理水貯留槽を備え、
前記浄化処理工程において、浄化処理後の前記水を前記処理水貯留槽に貯留するか否かを、前記水質検査部による検査結果に基づいて判断する請求項１５に記載の水処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン性物質を含む水溶液からイオン性物質を除去することによって水を浄化処理する水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ技術を用いた電気式脱塩技術（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ＤｅＩｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＣＤＩ）は、クーロン力を利用して処理の対象となる水溶液からイオン性物質を除去する方法である。この従来技術として例えば、電気絶縁性シート、活性炭層、集電極、押え板を有する通液型電気二重層コンデンサに、イオン性物質を含む液体を通液しながら、集電極への直流定電圧の印加と集電極間の短絡または逆接続とを交互に繰り返す、液体の処理方法が知られている。
【０００３】
ＣＤＩ技術として、例えば特許文献１では、一対の電極に直流電圧を印加して通液中の被処理液のイオン成分を除去する通液型コンデンサ装置が提案されている。この通液型コンデンサ装置では、除去されたイオン成分の回収工程において、通液型コンデンサ装置からの流出液を通液型コンデンサ装置の流入側に戻して所定時間循環させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなＣＤＩ技術では、印加した電極に水溶液のイオン性物質を吸着させることによってイオン性物質の除去を行い、吸着させたイオン性物質を電極から放出させることによって新たなイオン性物質の吸着を可能とする。そのためＣＤＩ技術では、イオン性物質の除去性能を考慮し、吸着させたイオン性物質を電極から放出させる放出効率の更なる向上が求められている。
【０００６】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、ＣＤＩ技術を用いて吸着させたイオン性物質の放出効率を向上し得る水処理装置および水処理方法を提供することを目的とする。以下、被処理水は、電極部に水中の不純物を吸着する浄化処理前の水、処理水は電極部に水中の不純物を吸着した浄化処理後の水、洗浄水は電極部に吸着した不純物を電極部から放出させる洗浄時に用いる水を表す。また、被処理水、処理水、および洗浄水を含めて水と表す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水処理装置は、水中の不純物を除去する水処理装置において、
前記不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、前記水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくともいずれか一つに基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備え、
前記不純物は、イオン性物質である。
【０００８】
また本発明に係る水処理方法は、不純物の吸脱着を行う電極部と、
前記電極部が内部に配置してある処理槽と、
前記処理槽に接続してあり、水を前記内部に導く上流部と、
前記処理槽に接続してあり、前記電極部が前記吸脱着を行った前記内部の前記水を排出へ導く下流部と、
前記上流部と前記下流部とに接続してあり、前記下流部に導かれた水を前記上流部に導く循環管路と、
前記下流部へ導かれた前記水の水質、前記処理槽内の一対の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくともいずれか一つに基づいて、前記下流部に導かれた前記水を排出へ導くか、または前記循環管路へ導くかを切り替える切替部とを備える水処理装置を用い、
前記電極部への電圧または電流の印加を行い前記処理槽内の前記水中に含まれるイオン性物質を前記電極部に吸着することによって前記水を浄化処理する浄化処理工程と、前記電極部における前記電圧または電流の印加の停止、前記電極部の短絡および逆方向での電圧または電流の印加の少なくともいずれか１つを行い前記電極部から前記イオン性物質を放出することによって前記電極部を洗浄する洗浄工程とが交互に繰り返され、
前記洗浄工程から前記浄化処理工程への切り替えは、前記下流部へ導かれた前記水の水質、および前記処理槽内の前記電極部における電圧、前記電極部における電流、前記電極部における電荷量のうち、少なくともいずれか一つに基づいて行われ、
前記不純物は、イオン性物質である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る水処理装置および水処理方法によれば、ＣＤＩ技術を用いて吸着させたイオン性物質の放出効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る処理槽の構成を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る水処理装置の構成を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。なお、以下に示す各実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る水処理装置１の構成を表す図である。図１に示すように、水処理装置１は、処理槽２と、電極部７と、流体搬送部としてのポンプ５と、水質検査部としての検査部１１と、水質ベース制御部としての制御部１２とを有する。処理槽２は、水を貯留する。電極部７は、処理槽２の内部に配置してあり、処理槽２内において、直流電圧または直流電流の印加によって、水中のイオン性物質を吸着する。これによって電極部７は、処理槽２内において、水を浄化処理する。以下、本実施の形態では直流電圧を印加した場合の例を記載する。また電極部７は、電極部７が吸着したイオン性物質を、浄化処理における直流電圧の印加の解除、すなわち直流電圧の停止、短絡および逆接続のいずれかによって水中に放出する。これによって電極部７は、処理槽２内において洗浄処理される。
【００１３】
また電極部７は、一対の集電極３と、一対の多孔質電極４とを有する。一対の集電極３に直流電圧が印加されることによって、多孔質電極４に直流電圧が印加される。一対の多孔質電極４は、集電極３に電気的に接続される粒子状の活性炭によって形成され、処理槽２内の水に含まれるイオン性物質を吸着する。洗浄処理では、多孔質電極４からのイオン性物質の水中への放出が行われる。一対の多孔質電極４は、セパレータ４５によって離間され、一対の多孔質電極４の短絡が防止された状態で処理槽２内に配置されている。
【００１４】
ポンプ５は、予め定める順路における処理槽２の上流側および下流側の少なくともいずれか一方において、水を、順路に沿って移動させる。図１には、ポンプ５が処理槽２の上流側に設けられる場合を図示している。検査部１１は、処理槽２およびポンプ５よりも下流側において水質を検査する。制御部１２は、集電極３間の直流電圧を制御することによって、多孔質電極４によるイオン性物質の吸着と、多孔質電極４からのイオン性物質の放出との間を切り替える。これによって制御部１２は、処理槽２内における水の浄化処理および多孔質電極４の洗浄処理を切り替える。
【００１５】
また制御部１２は、多孔質電極４の洗浄処理から処理槽２内における水の浄化処理への切り替えを、検査部１１による検査結果に基づいて判断する。制御部１２としては、指定した条件通りに装置を運転するためのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、シーケンサ、数値制御装置等が使用可能である。また制御部１２には、検査部１１による検査結果、後述する上流側検査部３１による検査結果、および初期に入力したデータを記憶する記憶部も備えられている。
【００１６】
本実施の形態に係る水処理装置１は、イオン性物質を含む水溶液からイオン性物質を除去することによって、水を浄化処理する装置である。以下、純水および水溶液を含めて「水」と称する。また浄化処理された後の水を、特に「処理水」と称する。また多孔質電極４によって除かれるもの全てを「不純物」と称する。水処理装置１は、例えば浄水場においてイオン性物質を除去する処理に用いられても良いし、水道水を更に浄化する浄水器として用いられても良い。また海水の淡水化に用いられても良いし、工場排水の浄化に用いられても良い。電化製品に付属させ、電化製品内の配管および金属部分等に生じる錆、スケールの抑制等に用いることも可能である。総じてイオン性物質の除去が必要な場面で使用可能である。
【００１７】
水処理装置１の大きさは、例えば各槽が池ほどの大きさであるものから、家庭内の電化製品に組み込み可能な程度の大きさのものまで、用途に応じて設定される。本実施の形態に係る水処理装置１は、浄水場に設置され、脱塩装置として用いられる。水の浄化処理および多孔質電極４の洗浄処理が行われているとき、処理槽２内の水は、貯留される水を排除する場合を除いて、常に流動している。集電極３への直流電圧の印加およびその制御も、処理槽２内の水が流動している間に行われる。
【００１８】
水処理装置１はさらに、循環管路６と、被処理水供給部１３と、浄化後水槽１４と、下流側切替弁１５と、上流側切替弁１６とを有している（下流側切替弁１５と上流側切替弁１６とを合わせて請求の範囲では切替部と称する）。循環管路６は、処理槽２、ポンプ５および検査部１１よりも下流側と、処理槽２およびポンプ５よりも上流側とを接続する。循環管路６は、処理槽２、ポンプ５および検査部１１よりも下流側で下流側切替弁１５と接続され、処理槽２およびポンプ５よりも上流側で上流側切替弁１６と接続される。被処理水供給部１３は、処理槽２、ポンプ５および上流側切替弁１６よりも上流側から浄化処理の対象となる被処理水を、処理槽２に供給する。
【００１９】
浄化後水槽１４は、処理槽２、ポンプ５および下流側切替弁１５よりも下流側において、浄化処理後の処理水の少なくとも一部を貯留する。本実施の形態では、被処理水供給部１３は、水処理装置１のうち最も上流側にあり、浄化後水槽１４は、後述する濃縮塩水槽２１とともに最も下流側にある。本実施の形態では、循環管路６を除き、処理槽２よりも上流側の管路２５、処理槽２、処理槽２よりも下流側の管路２６は、予め定める順路を構成している。なお、処理槽２よりも上流側の管路２５は上流部であり、処理槽２よりも下流側の管路２６は下流部である。また、浄化後水槽１４は処理水貯留槽である。
【００２０】
下流側切替弁１５は、制御部１２によって検査部１１の検査結果に基づいて制御され、処理槽２およびポンプ５よりも下流側において、処理槽２からの流路を、浄化後水槽１４への流れおよび循環管路６への流れの間で切り替え可能に設けられる。上流側切替弁１６は、制御部１２によって検査部１１の検査結果に基づいて制御され、処理槽２およびポンプ５よりも上流側において、処理槽２に向かう流路を、被処理水供給部１３からの流れおよび循環管路６からの流れの間で切り替え可能に設けられる。また制御部１２は、検査部１１の検査結果に基づくのみならず、後述する上流側検査部３１の検査結果に基づいて判断しても良く、また検査部１１および上流側検査部３１の両方の検査結果に基づいて判断しても良い。
【００２１】
本実施の形態において検査部１１は、処理槽２よりも下流側、かつ下流側切替弁１５よりも上流側に設けられる。また処理槽２および下流側切替弁１５よりも下流側に、濃縮塩水槽２１が設けられる。濃縮塩水槽２１は、多孔質電極４の洗浄処理において処理槽２の下流側から排水される水を貯留する。したがって濃縮塩水槽２１には、被処理水よりもイオン性物質の濃度の高い水が貯留される。また、濃縮塩水槽２１は浄化処理された処理水の一部を貯留しても良い。また順路において下流側切替弁１５よりも更に下流側、かつ浄化後水槽１４および濃縮塩水槽２１の上流側には、処理槽２の下流側の管路２６から浄化後水槽１４に向かう流路と、処理槽２の下流側の管路２６から濃縮塩水槽２１に向かう流路とを切り替えるために、流路切替弁２２が設けられる。なお、排水部は前記下流部と循環管路６との接続点よりも下流側の部分を指す。すなわち濃縮塩水槽２１は排水部に含まれる。
【００２２】
また水処理装置１は、返送管路２３を有する。返送管路２３は、浄化後水槽１４内の処理水を、処理槽２およびポンプ５よりも上流側の管路および循環管路６の少なくともいずれか一方に導く。図１では、浄化後水槽１４内の処理水を、後述する上流側検査部３１よりも上流側に導く場合を図示した。返送管路２３と処理槽２よりも上流側の管路２５との接続部には、返送切替弁２４が設けられる。返送切替弁２４は、制御部１２によって制御され、処理槽２に向かう流路を、被処理水供給部１３からの流れと返送管路２３からの流れとの間で切り替える。なお、多孔質電極４の洗浄処理において浄化後水槽１４に貯留された処理水を用いない場合は、返送管路２３および返送切替弁２４は配置しなくても良い。なお、返送管路２３は処理水供給部である。
【００２３】
また水処理装置１は、さらに上流側検査部３１を有し、上流側検査部３１は、処理槽２よりも上流側において水質を検査する。本実施の形態において上流側検査部３１は、上流側切替弁１６よりも上流側に設けられる。制御部１２は、処理槽２内における多孔質電極４の洗浄処理から水の浄化処理への切り替えを、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の片方または両方に基づいて判断する。また水処理装置１は、排水弁３２を有する。排水弁３２は、制御部１２によって制御され、循環管路６の途中において、開くことによって循環管路６内の水の排出を許容する。排水弁３２を開くだけでは循環管路６内の水の排水が困難な場合には、外部から循環管路６内への空気の流入を許容する空気弁を設けても良い。
【００２４】
排水弁３２は、上流側切替弁１６の近傍に配置される。これによって循環管路６内に下流側切替弁１５から水を送り込むときに、既に循環管路６内に存在する水を排水弁３２から排出する作業が容易になる。図１に示すように、ポンプ５、処理槽２、検査部１１、下流側切替弁１５、循環管路６、排水弁３２、および上流側切替弁１６は、水の循環経路を成す循環部３３を構成している。また循環管路６を除き、被処理水供給部１３、上流側検査部３１、上流側切替弁１６、ポンプ５、処理槽２、検査部１１、下流側切替弁１５、流路切替弁２２およびこれらを繋ぐ流路を構成する管路は、順路を構成している。
【００２５】
検査部１１および上流側検査部３１は、制御部１２による制御に必要な水質情報を検査する。検査部１１および上流側検査部３１は、液体の電気伝導率、電気抵抗、イオン濃度、硬度のいずれかを測定可能で、測定結果を信号として出力する。本実施の形態において検査部１１および上流側検査部３１は、電気伝導率を測定する。水中のイオン性物質の濃度が高いほど、電気伝導率は高くなる。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１における処理槽２内の構造を表す図である。図２では、水の浄化処理が行われているときの、様子を表している。図２ではナトリウムイオン（Ｎａ＋）と塩化物イオン（Ｃｌ−）の除去を例として示している。一対の集電極３は、制御部１２によって制御される直流電源３４が接続され、直流電圧が印加される。直流電源３４の近傍には電流値の測定器および電圧値の測定器が取り付けられ、集電極３間の電流値および電圧値はそれぞれの測定器によって測定される。集電極３は、例えば黒鉛シート、黒鉛板、グラフォイル（登録商標）、チタン板、ステンレス板、銅板など、電気伝導率の高い良導体が用いられる。
【００２７】
処理槽２内のこれらの集電極３にはそれぞれ、多孔質電極４が電気的に接続されている。集電極３間に直流電圧が印加されていることによって、多孔質電極４に直流電圧が印加されて、多孔質電極４が正または負に帯電している。上流方向Ｘ１から順路に沿って処理槽２内に流入する水には塩化ナトリウムが含まれている。集電極３の陽極４１および陰極４２の配置関係は、上流方向Ｘ１および下流方向Ｘ２のいずれであっても構わない。図２では、上流側に陽極４１を配置した場合を図示している。陽極４１は、陰極４２よりも電位が高く、陰イオンが集まるアノードである。陰極４２は、陽極４１よりも電位が低く、陽イオンが集まるカソードである。
【００２８】
集電極３間には多孔質電極４が配置され、多孔質電極４は、具体的には陰極側多孔質電極４３および陽極側多孔質電極４４から成る。陽極側多孔質電極４４および陰極側多孔質電極４３は、いずれも粒子状の活性炭によって形成される。粒子状の活性炭は、集電極３との電気的な接続が図れれば良く、その粒径は問わない。例えば粒状であっても、粉末状であっても良い。多孔質電極４を成す活性炭は、多孔質に形成されるので、活性炭粒子と粒径が同じ球体を想定した場合、活性炭の表面積は、想定された球体の外表面の面積よりも大きい。
【００２９】
陽極側多孔質電極４４と陰極側多孔質電極４３とは絶縁性のセパレータ４５によって互いに隔離される。陽極側多孔質電極４４は陽極４１に電気的に接続して配置され、陽極４１とセパレータ４５との間に詰めて配置される。陰極側多孔質電極４３は陰極４２に電気的に接続して配置され、陰極４２とセパレータ４５との間に詰めて配置される。セパレータ４５は、例えば濾紙、多孔性フィルム、不織布、発泡材料など、液体の通過が容易でかつ電気絶縁性を有する材料が用いられる。
【００３０】
陽極側多孔質電極４４は、陽極４１に電気的に接続されるので、陰極４２よりも電位が高く、正に帯電する。したがって陽極側多孔質電極４４には、処理槽２内の水中の陰イオン、具体的には塩化物イオン（Ｃｌ−）が吸着される。これによって陽極側多孔質電極４４を成す固体の表面上には、電気二重層が形成される。陰極側多孔質電極４３は、陰極４２に電気的に接続されるので、陽極４１よりも電位が低く、負に帯電する。したがって陰極側多孔質電極４３には、処理槽２内の水中の陽イオン、具体的にはナトリウムイオン（Ｎａ＋）が吸着される。これによって陰極側多孔質電極４３を成す固体の表面上には、電気二重層が形成される。
【００３１】
水の浄化処理において多孔質電極４に吸着された塩化物イオンおよびナトリウムイオンは、直流電圧が印加されている間、それぞれ陽極側多孔質電極４４および陰極側多孔質電極４３に吸着された状態で、保持される。水に他の陽イオンが含まれる場合には、その陽イオンはナトリウムイオンと同様に陰極側多孔質電極４３に吸着され、水に他の陰イオンが含まれる場合には、その陰イオンは塩化物イオンと同様に陽極側多孔質電極４４に吸着される。
【００３２】
一対の集電極３間に印加される直流電圧は、水の電気分解が生じる電圧未満に設定される。水の電気分解が生じる電位、すなわち水の酸化電位の理論値は、標準水素電極を基準としておよそ１．２３Ｖであるけれども、水処理装置１において接地電位を基準とした場合、集電極３間電位はおよそ２Ｖまでは、水の電気分解は生じない。これには処理槽２内における内部抵抗および過電圧など複数の要因が考えられるけれども、実用上、水の電気分解が生じない範囲の集電極３間電圧であれば良い。また複数の処理槽２を直列に接続するような場合には、各集電極３間に印加される直流電圧が２Ｖ以下であれば良いので、全体として高い直流電圧を印加しても良い。
【００３３】
次に、実施の形態１に係る水処理方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る水処理方法を表すフローチャートである。本実施の形態に係る水処理方法は、前述した少なくとも処理槽２、電極部７、直流電源３４、制御部１２、ポンプ５、および検査部１１を有する水処理装置１を用いて行われる。水処理方法では、浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２とが交互に繰り返される。浄化処理工程ＳＴ１では、処理槽２内の水中に含まれるイオン性物質を、電極部７によって吸着することによって、処理槽２内の水を浄化処理する。
【００３４】
洗浄工程ＳＴ２では、電極部７からイオン性物質を処理槽２内の水中に放出することによって、電極部７の、特に多孔質電極４を洗浄する。洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えは、検査部１１の検査結果および上流側検査部３１の検査結果に基づいて行われる。なお、検査部１１の検査結果に基づいて洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えを行っても良い。
【００３５】
洗浄工程ＳＴ２は、循環洗浄モードＳＴ３と、通過洗浄モードＳＴ６とを有する。前述したように、水処理装置１は、さらに循環管路６を有し、循環洗浄モードＳＴ３では、循環管路６を介して水を、処理槽２よりも下流側から処理槽２よりも上流側に導きながら多孔質電極４を洗浄処理する。すなわち循環洗浄モードＳＴ３では、処理槽２を一度通過させた後の水を再度処理槽２に通過させる。
【００３６】
通過洗浄モードＳＴ６では、処理槽２よりも上流側の水を、循環管路６を介することなく、処理槽２を介して処理槽２よりも下流側に導きながら、多孔質電極４を洗浄する。すなわち、通過洗浄モードＳＴ６では処理槽２に水を一度だけ通過させ、循環させない。循環洗浄モードＳＴ３から通過洗浄モードＳＴ６への切り替えは、検査部１１の検査結果に基づいて行われる。繰り返して行われる浄化処理工程ＳＴ１どうしの間では、循環洗浄モードＳＴ３、および通過洗浄モードＳＴ６の少なくともいずれか一方が行われる。
【００３７】
本発明において浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２との相互の切り替え、および循環洗浄モードＳＴ３と通過洗浄モードＳＴ６との相互の切り替えは、前述した制御部１２によって行われる。
【００３８】
次に、各処理について具体的に説明する。図３に示すように、本処理開始後、浄化処理工程ＳＴ１に移行し、水の浄化処理を行う。この浄化処理工程ＳＴ１では、まず下流側切替弁１５が上流側から下流側に流路を導く状態に、制御部１２によって制御する。また流路切替弁２２は、処理槽２より下流側の流路を濃縮塩水槽２１に導く状態に、制御部１２によって制御する。次に制御部１２の制御によって上流側切替弁１６を開き、被処理水供給部１３の水をポンプ５および処理槽２に導く。
【００３９】
次に、制御部１２の制御によってポンプ５を稼動し、処理槽２の上流側の管路２５、処理槽２、および処理槽２の下流側の管路２６を被処理水によって満たす。次に制御部１２の制御によって直流電源３４を起動し、集電極３間に直流電圧を印加する。検査部１１および上流側検査部３１は、それ自身が設置されている位置の管路が液体によって満たされている状態であれば、常時、液体の電気伝導率の測定を続ける。
【００４０】
浄化処理工程ＳＴ１において、集電極３間に印加される直流電圧の向きは、１回の浄化処理工程ＳＴ１において変化することはない。１回の浄化処理工程ＳＴ１に続く洗浄工程ＳＴ２では、直流電圧の印加は停止、短絡または逆接続の少なくともいずれか一つが行われる。このとき、直流電圧を停止または短絡するのみでも良いし、直流電源を逆接続することによって、浄化処理工程ＳＴ１における直流電圧の向きとは逆向きの直流電圧を一時的に印加しても良い。これによって多孔質電極４に吸着されたイオン性物質は、クーロン力の反発力によって、積極的に水中に放出される。本実施の形態の洗浄工程ＳＴ２では、その前の浄化処理工程ＳＴ１で印加されていた直流電圧を短絡する構成とした。
【００４１】
また、浄化処理工程ＳＴ１において、直流電圧の向きは、複数の浄化処理工程ＳＴ１において全て同じ向きであっても良いし、例えばあるときの浄化処理工程ＳＴ１と次の浄化処理工程ＳＴ１とで逆にしても良い。１回の浄化処理工程ＳＴ１における予め定める向きが変化しなければ良い。本実施の形態において、直流電圧の向きは、繰り返される複数の浄化処理工程ＳＴ１において全て同じ向きとした。
【００４２】
集電極３間において直流電圧の印加が開始されたときに、すでに処理槽２から流出した水は、ほぼ被処理水と同じ電気伝導率を示すので、濃縮塩水槽２１に貯留する。この、いわゆる初流を濃縮塩水槽２１に貯留し、その後、検査部１１によって得られた処理水の電気伝導率が所定値以下となると、制御部１２が処理水の電気伝導率が所定値以下となったと判断し、制御部１２の制御によって流路切替弁２２を切り替え、処理槽２から排出される処理水を浄化後水槽１４に貯留する。なお所定値は、浄化処理前に上流側検査部３１または検査部１１で得られる浄化処理前の被処理水の電気伝導率以下であれば良い。
【００４３】
この切り替えは、検査部１１の検査結果および上流側検査部３１の検査結果の両方に基づいて制御部１２が判断しても良い。この場合は、上流側検査部３１と検査部１１の検査結果を制御部１２が受け取り、検査部１１の検査結果を上流側検査部３１の検査結果で除した値が所定値以下になったと制御部１２が判断すると、制御部１２の制御によって流路切替弁２２を切り替え、処理槽２から排出される処理水を浄化後水槽１４に貯留する。この場合、所定値は１以下であれば良い。これによって浄化後水槽１４は、処理槽２の下流側から排出される水のうち、処理槽２において浄化処理された水、すなわち電気伝導率の低い水を選択的に貯留する。ただし流路切替弁２２におけるこの切り替えについては、初流に関して予め定める時間が経過したことを、制御部１２が判断して制御部１２によって流路切替弁２２を切り替えても良い。
【００４４】
また、上流側検査部３１の検査結果を用いることなく、検査部１１の検査結果のみに基づく場合には、検査部１１の検査結果から制御部１２で電気伝導率の単位時間当たりの変化量を算出し、この電気伝導率の単位時間当たりの変化量に関して予め所定値を定め、これを判断基準としても良い。例えば、毎分の電気伝導率の変化量に関して、判断基準となる所定値は、例えば０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以上、１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以下のいずれかの値に定められる。
【００４５】
浄化処理工程ＳＴ１を終了して次の洗浄工程ＳＴ２に移行するか、または浄化処理工程ＳＴ１を継続するかは、本実施の形態では、予め定める所定時間が経過したか否かを制御部１２が判断し、制御部１２によって浄化処理工程ＳＴ１を終了して次の洗浄工程ＳＴ２に移行するか、または浄化処理工程ＳＴ１を継続するかが判断される。所定時間は、例えば１分以上２００分以下のいずれかの値に定められ、さらには５分以上１５０分以下のいずれかの値に定めることが望ましい。なお、浄化処理工程ＳＴ１の実施時間は、処理の規模、および求められる水質に応じて任意に決定しても良い。浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきか否かを水質に応じて判断する場合には、検査部１１の検査結果に基づいて、または検査部１１および上流側検査部３１の両方の検査結果に基づいて判断しても良い。
【００４６】
所定時間が経過すると、浄化処理工程ＳＴ１を終了し、次の洗浄工程ＳＴ２に移行する。図３に示すように、洗浄工程ＳＴ２では、循環洗浄モードＳＴ３に移行し、まず制御部１２によって排水弁３２および下流側切替弁１５を制御し、排水弁３２が開いた状態で、処理槽２の下流側からの流路を循環管路６に向かわせる。そして循環管路６を水で満たす。循環管路６が水で満たされたか否かは、下流側切替弁１５が切り替えられてからの時間および流量のいずれか片方または両方に基づいて判断しても良い。また排水弁３２の付近に、循環管路６内が水で満たされたことを検知するセンサを設けて、そのセンサの信号を受け取った制御部１２がそのセンサの信号に基づいて判断しても良い。
【００４７】
循環管路６内が水で満たされた後、制御部１２によって排水弁３２が閉じられる。さらに制御部１２による上流側切替弁１６の制御によって、被処理水供給部１３から処理槽２に向かっていた流路を、循環管路６から処理槽２に向かう流路に切り替える。また循環管路６内が水で満たされた後、制御部１２による直流電源３４の制御によって、集電極３間の直流電圧の印加を解除する。すなわち直流電圧の停止、短絡および逆接続のいずれかを行う。
【００４８】
洗浄工程ＳＴ２において集電極３間には、浄化処理工程ＳＴ１において印加していた直流電圧とは逆の向きの直流電圧を印加しても良い。本実施の形態では、短絡することによって多孔質電極４および集電極３に蓄えられた電気を放電する。なお本実施の形態では、循環管路６が水で満たされた後に直流電圧の印加の停止、短絡および逆接続のいずれかを行ったが、直流電圧の停止、短絡および逆接続は、浄化処理工程ＳＴ１を終了した時点で行っても良い。
【００４９】
図３に示すように、循環洗浄モードＳＴ３が開始された後、循環終了判断ＳＴ４を行う。この循環終了判断ＳＴ４は、循環洗浄モードＳＴ３と同時並行で行われ、制御部１２が検査部１１による検査結果に基づいて、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきか否かを判断する。本実施の形態では、検査部１１による検査結果を制御部１２が受け取り、制御部１２が検査部１１で得た循環洗浄モードＳＴ３で使用されている洗浄水の電気伝導率の検査結果から、単位時間当たりの変化量を算出し、その単位時間当たりの変化量が、予め定める所定値以下であれば、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと制御部１２が判断する。この所定値は、検査部１１が示す電気伝導率の、単位時間当たりの変化量として、例えば、予め０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以上０．５［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］以下の範囲で、いずれかの値に定められる。
【００５０】
循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと判断する基準としての所定値を、この範囲内に定めることには、次のような理由がある。仮に、電気伝導率の単位時間当たりの変化量が０．５［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］よりも大きい場合、多孔質電極４から水へのイオン性物質の流出が激しく起きていることを表す。したがって、この場合、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきではない。また電気伝導率の単位時間当たりの変化量が、０．００１［（ｍＳ／ｃｍ）／ｍｉｎ］よりも小さい場合、多孔質電極４から水へのイオン性物質の流出はほとんど起きていないことを表す。したがって、この場合、循環洗浄モードＳＴ３を継続すべきではない。なお、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきか否かは、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の両方を制御部１２が受け取り、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果に基づいて制御部１２によって判断しても良い。
【００５１】
循環終了判断ＳＴ４で、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきでないと制御部１２によって判断されると、循環洗浄モードＳＴ３が継続される。循環終了判断ＳＴ４で、循環洗浄モードＳＴ３を終了すべきと判断されると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。排水段階ＳＴ５では、処理槽２および循環管路６内の水を排出する。この排水段階ＳＴ５では、制御部１２による制御によって排水弁３２が開き、ポンプ５が起動され、これによって処理槽２および循環管路６の水は、排水弁３２から排出される。なお、排水弁３２から排水するために循環管路６の途中に、制御部１２によって制御され開くことによって外気の流入を許容する空気弁が設けられている。
【００５２】
処理槽２内の水は、排水弁３２を用いずに、処理槽２よりも下流側の管路２６から排出されても良い。この場合には、循環管路６のうち可能な限り下流側切替弁１５に近い場所または下流側切替弁１５に、開くことによって外気の流入を許容する空気弁を設け、空気弁を開くと同時に、下流側切替弁１５は処理槽２の下流側からの流路を、下流側切替弁１５よりも下流側に向かわせてポンプ５または重力を用いて処理槽２および循環管路６内の水を排出する。なお、このとき制御部１２が流路切替弁２２を下流側切替弁１５から濃縮塩水槽２１に向けて開き、これによって排出された洗浄水は、濃縮塩水槽２１に向けて排出される。
【００５３】
排水段階ＳＴ５における排水の方法は、これらに限定するものではない。例えば処理槽２の下流側の管路２６からのみ排出しても良い。また排水弁３２から排出する場合には、上流側切替弁１６とポンプ５との間に、開くことによって外気の流入を許容する空気弁を設けても良い。また循環管路６において複数の排水弁３２を設け、それらを介して排水しても良い。また処理槽２の近傍の上流側に外気を強制的に吸気する空気ポンプを設け、空気ポンプによって外気を処理槽２に流入させて、これによって処理槽２内の水を排出しても良い。また処理槽２に空気弁と排水弁とを設け、これによって処理槽２内の水を排出しても良い。
【００５４】
次に、通過洗浄モードＳＴ６に移行し、被処理水供給部１３からの水を、循環管路６を介することなく、処理槽２の上流側の管路２５、処理槽２、および処理槽２の下流側の管路２６に導き、多孔質電極４の洗浄を行う。この通過洗浄モードＳＴ６では、まず制御部１２によってポンプ５、排水弁３２、上流側切替弁１６および下流側切替弁１５を制御し、排水弁３２が開いた状態で、被処理水供給部１３からの水を循環管路６に導き、上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気を抜く。なお、排水段階ＳＴ５の後の通過洗浄モードＳＴ６において、洗浄水として処理水を用いる場合には、制御部１２が、ポンプ５、排水弁３２、上流側切替弁１６、下流側切替弁１５および返送切替弁２４を制御し、排水弁３２が開いた状態で浄化後水槽１４から処理水を循環管路６に導き、上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気を抜く。この処理を通過洗浄準備段階と称する。
【００５５】
なお、この空気を抜く作業においては、排水弁３２から空気を抜くのではなく、下流側切替弁１５および流路切替弁２２を制御し、処理槽２からの流路を濃縮塩水槽２１への流路に接続し、ポンプ５によって水を送り、濃縮塩水槽２１から空気を抜いても良い。さらに処理槽２よりも下流側の管路２６に空気抜き弁を設けて、空気を抜いても良い。その後、下流側切替弁１５および流路切替弁２２を制御し、処理槽２からの水を濃縮塩水槽２１に向かわせる。
【００５６】
前述した上流側切替弁１６から下流側切替弁１５までの間の空気抜きは、所定時間が経過したと制御部１２が判断すると、終了する。空気抜きを実施した後、制御部１２は、上流側切替弁１６を上流側検査部３１から処理槽２に向けて開き、下流側切替弁１５を処理槽２から流路切替弁２２に向けて開き、流路切替弁２２を下流側切替弁１５から濃縮塩水槽２１に向けて開く。洗浄水として被処理水を使用する場合には、制御部１２が、返送切替弁２４を被処理水供給部１３から上流側切替弁１６に向けて開く。また洗浄水として処理水を用いる場合には、制御部１２が、返送切替弁２４を浄化後水槽１４から上流側切替弁１６に向けて開く。
【００５７】
図３に示すように、通過洗浄モードＳＴ６が開始されると、次の洗浄終了判断ＳＴ７を行う。この洗浄終了判断ＳＴ７は、通過洗浄モードＳＴ６と同時並行で行われ、制御部１２が検査部１１による検査結果を受け取り、この検査結果に基づいて、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきか否かを制御部１２が判断する。この判断は、検査部１１による検査結果のみに基づいて行っても良い。本実施の形態において洗浄終了判断は、検査部１１による検査結果および上流側検査部３１による検査結果の両方に基づいて、行われる。
【００５８】
洗浄工程ＳＴ２の通過洗浄モードＳＴ６では、処理槽２に流入した水は、処理槽２において浄化処理されないので、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率は、上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率と同等以上の値となる。したがって、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率を、上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率で除算した値、すなわち検査部１１の検査結果が示す電気伝導率と上流側検査部３１の検査結果との比は、１以上となる。
【００５９】
制御部１２はこの検査部１１の検査結果が示す電気伝導率と上流側検査部３１の検査結果が示す電気伝導率との比を算出し、この値を判断基準として、例えば予め１以上２０以下のいずれかの所定値を定め、検査部１１が示す電気伝導率を上流側検査部３１が示す電気伝導率で除算した値がその所定値以下となったときに、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきと制御部１２が判断する。この判断基準としての所定値を、１以上２０以下の範囲内のいずれかの値に定めることには、次のような理由がある。仮に検査部１１における電気伝導率を上流側検査部３１における電気伝導率で除算した値が２０を超える場合、イオン濃度の高い水が処理槽２内に残存していることを表す。したがって、この場合、洗浄工程ＳＴ２を終了すべきではない。
【００６０】
洗浄終了判断ＳＴ７において洗浄工程ＳＴ２を終了すべきでないと制御部１２で判断されると、通過洗浄モードＳＴ６が継続される。洗浄終了判断ＳＴ７において洗浄工程ＳＴ２を終了すべきと制御部１２で判断されると、浄化処理工程ＳＴ１に移行する。
【００６１】
本発明の実施の形態１によれば、制御部１２は、電極部７からのイオン性物質の放出から、電極部７によるイオン性物質の吸着への切り替えを、検査部１１による検査結果に基づいて制御部１２で判断するので、電極部７の洗浄処理を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また電極部７からのイオン性物質の放出が不充分な状態で水の浄化処理を再開することを防止できるので、浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６２】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、処理槽２およびポンプ５よりも下流側から、処理槽２およびポンプ５よりも上流側に流路を導く循環管路６を有するので、循環管路６を有しない場合に比べて、電極部７からのイオン性物質の放出に必要な液量を低減できる。また水処理装置１は、下流側切替弁１５および上流側切替弁１６が設けられるので、制御部１２は、下流側切替弁１５および上流側切替弁１６を切り替えることによって、処理槽２からの流路および処理槽２への流路を切り替えることができる。これによって処理槽２の水を浄化後水槽１４に向かわせることと、循環管路６を経て再度、処理槽２に向かわせることとの両方が可能となる。またこのとき、流路切替弁２２も制御部１２によって切り替える構成としても良い。
【００６３】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、返送管路２３を有するので、浄化後水槽１４内の処理水を、電極部７からイオン性物質を放出する洗浄工程ＳＴ２で用いることができる。これによって、被処理水を用いて電極部７を洗浄処理する場合に比べて、効率良く電極部７からのイオン性物質の放出を行うことができる。また浄化後水槽１４内の処理水をさらに処理槽２において浄化処理することによって、純度の高い処理水を得ることが可能となる。
【００６４】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理装置１は、排水弁３２を有するので、電極部７の洗浄処理の後に、循環管路６内の水を排水弁３２から排出できる。これによって、循環管路６内を、次の処理に適した水質の水で満たすための準備が可能となる。また、処理槽２の下流側からのみ排水する場合に比べて、循環管路６内の水を速やかに排出できる。
【００６５】
また本発明の実施の形態１によれば、制御部１２は、処理槽２内における電極部７からのイオン性物質の放出から、水中のイオン性物質の吸着への切り替えを、検査部１１の検査結果と上流側検査部３１の検査結果との両方に基づいて判断するので、検査部１１の検査結果のみに基づく場合に比べて、高い精度で制御を行うことができる。
【００６６】
また本発明の実施の形態１によれば、電極部７は、一対の集電極３と、一対の多孔質電極４とを有し、セパレータ４５によって離間されているので、電極部７によるイオン性物質の吸着を、クーロン力による電気二重層の形成によって行うことができる。したがって、一対の集電極３間を短絡することによって、多孔質電極４に吸着されたイオン性物質を速やかに水中に放出できる。したがって、電極部７がイオン結合などによってイオン性物質を吸着する場合に比べて、電極部７によるイオン性物質の吸着および放出を、高効率に行うことができる。
【００６７】
また本発明の実施の形態１によれば、洗浄工程ＳＴ２から浄化処理工程ＳＴ１への切り替えは、検査部１１の検査結果に基づいて行われるので、洗浄工程ＳＴ２を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また洗浄工程ＳＴ２における電極部７の洗浄処理が不充分な状態で浄化処理工程ＳＴ１に移行することを防止できるので、浄化処理工程ＳＴ１による浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６８】
また本発明の実施の形態１によれば、水処理方法は、循環洗浄モードＳＴ３を有するので、循環洗浄モードＳＴ３を有しない場合に比べて、電極部７の洗浄処理に必要な液量を低減できる。また循環洗浄モードＳＴ３から排水段階ＳＴ５を経て通過洗浄モードＳＴ６に切り替えるこの切り替えは、検査部１１による検査結果に基づいて行われるので、循環洗浄モードＳＴ３を必要充分な時間に制限できる。したがって、水の浄化処理の稼働率が無駄に低下することを防止できる。また循環洗浄モードＳＴ３が不充分な状態で浄化処理工程ＳＴ１が再開されることを防止できるので、浄化処理後の水質が低下することを防止できる。
【００６９】
また本発明の実施の形態１によれば、洗浄工程ＳＴ２では、浄化後水槽１４内の処理水の少なくとも一部を用いて電極部７を洗浄するので、被処理水を用いて洗浄する場合に比べて、電極部７を短時間で充分に洗浄できる。
【００７０】
また本発明の実施の形態１によれば、浄化処理工程ＳＴ１において、浄化処理後の処理水を、浄化後水槽に貯留するか否かを、検査部１１による検査結果に基づいて判断する。浄化処理工程ＳＴ１では、特に初期において、電極部７を洗浄処理したときの多孔質電極４からの不純物が水処理装置１内に残存している場合がある。このような場合であっても、浄化後水槽１４に貯留するか否かを検査結果に基づいて判断するので、電極部７からの不純物が混入した水が浄化後水槽１４に貯留されることを防止できる。
【００７１】
実施の形態１において水処理装置１では、粒状の多孔質電極４を用いたＣＤＩの例を示したけれども、少なくとも一対の電極を有し、その電極間に直流電圧または直流電流を印加して被処理水中のイオンを電極に吸着することによって水中からイオン性物質を除去するＣＤＩであれば、特に制限されるものではない。
【００７２】
実施の形態１においてポンプ５は、予め定める順路における処理槽２の上流側に設けたけれども、ポンプ５はポンプの下流側に設けられても良い。また実施の形態１において、返送管路２３は浄化後水槽１４内の処理水を、処理槽２よりも上流側の管路２５に導くものとしたけれども、必ずしもこれに限定しない。返送管路２３は、浄化後水槽１４内の処理水を循環管路６に導いても良い。また処理槽２およびポンプ５よりも上流側の管路に流路が接続される水槽を別途設け、さらに返送管路２３内の水を搬送する返送用のポンプを別途設け、浄化後水槽内の処理水の少なくとも一部を、返送管路２３を介して返送用のポンプによって、前記水槽に供給する構成とすることも可能である。このような構成によって浄化後水槽１４内の処理水を、返送管路２３を介して処理槽２に導くことができる。
【００７３】
実施の形態１において、多孔質電極４は粒子状の活性炭によって形成される例をあげたが、多孔質電極４を成す材料は、粒子状の活性炭に限定するものではない。例えば、粒子状ではない多孔質炭素部材、多孔質導電ビーズ、多孔質金属、活性炭繊維、活性炭不織布、活性炭シート、カーボンエアロゲルのいずれであっても良い。また多孔質電極４は、粒子状活性炭を板状、またはシート状に加工したものであっても構わないけれども、実施の形態１のように、粒子状の活性炭を集電極３とセパレータ４５との間に詰めて配置した状態でも、水の浄化処理に利用できる。多孔質電極４の処理槽２外への流出を防止するためには、処理槽２と下流側の管路２６との境目の近傍に、液体の通過を許容し固体成分の通過を阻止する流出防止材を設けても良い。流出防止材は、処理槽２と上流側の管路２５との境目の近傍に設けても良く、処理槽２に空気が流入する部分に設けても良い。処理槽２に排水弁３２を設ける場合は、排水弁３２にも流出防止材を設けても良い。すなわち多孔質電極４の処理槽２外への流出を防止するために、処理槽２内へ流体が流入する箇所、処理槽２から液体が流出および排出される箇所、空気が流入および流出する可能性がある箇所に、流出防止材を設けても良い。なお、流出防止材は、使用する多孔質電極４に応じて形状および材質が異なっても良い。
【００７４】
また一対の集電極３の間には、イオン交換樹脂、イオン交換膜、半透膜のいずれか１つ以上が配置されても良い。またイオン交換樹脂またはイオン交換基によって、セパレータ４５およびセパレータ４５側の多孔質電極４のいずれか一方または両方をコーティングしても良い。
【００７５】
実施の形態１に係る水処理方法において、浄化処理工程ＳＴ１は、所定時間が経過したか否かに基づいて、終了すべきか否かを制御部１２が判断したけれども、この構成に限定するものではない。例えば検査部１１の検査結果に基づいて、検査部１１の検査結果が示す電気伝導率が最小値に達した後に増大し、電気伝導率が予め定める所定値まで上昇したときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。また検査部１１の検査結果が示す電気伝導率が予め定める所定値になったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。
【００７６】
また浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきか否かは、検査部１１および上流側検査部３１両方の検査結果に基づいて判断しても良い。その場合、例えば電気伝導率の比に関して０．１から０．９までのいずれかの値を所定値と定め、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の示す電気伝導率の所定値倍以上となったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。一般的に検査部１１による検査結果としての電気伝導率は、処理槽２において電極部７が効果的に機能し始めるに従って一旦低下し、極小値となった後に、再び上昇する。この上昇は、多孔質電極４へのイオン性物質の吸着によって、電極部７の単位時間あたりの吸着効率が下がることによる。したがって、検査部１１による検査結果が極小値となったときの電気伝導率を基準として、その所定値倍を超える電気伝導率が検出されたときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了しても良い。これによって、電極部７が最も効果的に機能する間に浄化処理工程ＳＴ１を行うことができる。また電気伝導率としての所定値を定めておき、検査部１１における検査結果が所定値よりも一旦低い値となり、その後、所定値を超えたときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。このときの電気伝導率としての所定値は、上流側検査部３１が示すと予想される電気伝導率以下の値に設定する。
【００７７】
また処理水の電気伝導率に目標値がある場合には、例えば検査部１１の一定時間内の検査結果の平均値を求め、その平均値に基づいて浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。例えば前記目標値の０．８倍から１．０倍までのいずれかの値を所定値と定め、前記平均値が前記所定値以下となったときに、浄化処理工程ＳＴ１を終了すべきと判断しても良い。
【００７８】
実施の形態１において洗浄工程ＳＴ２は、循環洗浄モードＳＴ３、その後の排水段階ＳＴ５、およびその後の通過洗浄モードＳＴ６を含む構成としたけれども、この構成に限定するものではない。たとえば洗浄モードは、通過洗浄モードと、その後の循環洗浄モードと、その後に再度行われる通過洗浄モードを含んで構成されても良い。多孔質電極４の洗浄工程ＳＴ２を開始した直後は、多孔質電極４の洗浄によって、洗浄に用いた水が速やかに不純物を多く含んでしまう場合があるので、循環洗浄モードＳＴ３よりも前に通過洗浄モードを行うことによって、洗浄工程ＳＴ２を開始した直後の水とは異なる水で、その後の循環洗浄モードＳＴ３を行うことができる。したがって、不純物の少ない水で循環洗浄モードＳＴ３を行うことができる。また循環洗浄モードＳＴ３に用いた水が水処理装置１内に残存していても、循環洗浄モードＳＴ３の後の通過洗浄モードＳＴ６によって除去することができるので、その後の浄化処理工程ＳＴ１を不純物が除去された処理槽２で行うことができる。また、浄化処理工程ＳＴ１と、次の回の浄化処理工程ＳＴ１との間に、循環洗浄モードＳＴ３および通過洗浄モードＳＴ６を複数回にわたって実施しても良い。そのとき、循環洗浄モードＳＴ３の終了の判断基準、および通過洗浄モードＳＴ６の終了の判断基準は、前回の判断基準とは異なっても良い。
【００７９】
実施の形態１において循環洗浄モードＳＴ３は、検査部１１の検査結果に基づいて判断するものとしたけれども、例えば過去において実施した循環洗浄モードＳＴ３の時間の長さを記憶し蓄積する記憶装置を設けて、記憶装置に記憶し蓄積した時間の長さに基づいて、循環洗浄モードＳＴ３の実施時間を決定しても良い。例えば過去に循環洗浄モードＳＴ３を実施した時間の長さの平均値を循環洗浄モードＳＴ３の実施時間とするなどの処理を、制御部１２によって行っても良い。また浄化処理工程ＳＴ１、および通過洗浄モードＳＴ６も、実施時間の長さによって終了を判断しても良い。
【００８０】
また実施の形態における通過洗浄モードＳＴ６では、被処理水供給部１３からの水を循環管路６に導く構成としたけれども、通過洗浄モードＳＴ６において循環管路６内の空気を抜くときには、被処理水ではなく水道水を用いる構成としても良い。また洗浄工程ＳＴ２において例えば水道水などの電気伝導率の低い水を洗浄水として使用しても良い。
【００８１】
上記の実施の形態１においては、浄化処理工程ＳＴ１と洗浄工程ＳＴ２との相互の切り替え、および循環洗浄モードＳＴ３と通過洗浄モードＳＴ６との相互の切り替えが制御部１２によって行われる一例について説明していた。しかしながら、本発明は当一例に限定されるものではない。切り替えを手動によって実現する構成であっても良い。手動にすることによって、装置構成が容易となる効果を奏する。
【００８２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る水処理装置１Ｂおよび水処理方法について、図に基づいて以下に説明する。実施の形態２は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態２の相違点を中心に説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る水処理装置１Ｂの構成を表す図である。
【００８３】
図４に示すように、本実施の形態では、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側、かつ流路切替弁２２よりも上流側に設けられる。図５は、本発明の実施の形態２に係る水処理方法の各工程を表すフローチャートである。本実施の形態における検査部１１は、浄化処理工程ＳＴ２１および通過洗浄モードＳＴ６では常時、水質を検査することができるけれども、循環洗浄モードＳＴ２３では、水質を常時、検査することはない。
【００８４】
図５に示すように、本実施の形態における水処理方法では、まず浄化処理工程ＳＴ２１に移行し、水の浄化処理を行う。この浄化処理工程ＳＴ２１は、実施の形態１の浄化処理工程ＳＴ１と同様である。次に、洗浄工程ＳＴ２２に移行する。洗浄工程ＳＴ２２では、まず循環洗浄モードＳＴ２３に移行し、水を循環部３３Ｂに循環させながら、多孔質電極４の洗浄を行う。この循環洗浄モードＳＴ２３では、検査部１１における検査を行わず、同時並行で、継続時間判断ＳＴ２４を行う。継続時間判断ＳＴ２４では、循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間を制御部１２で計測し、その継続時間が予め定める所定時間以上となったか否かを制御部１２で判断する。
【００８５】
循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間が所定時間以上となっていないと制御部１２で判断されると、循環洗浄モードＳＴ２３を継続する。循環洗浄モードＳＴ２３が開始されてからの継続時間が所定時間以上となったと制御部１２で判断されると、次の循環中検査段階ＳＴ２５に移行する。循環中検査段階ＳＴ２５では、制御部１２によって一時的に下流側切替弁１５が開かれ、循環部３３Ｂを流れる水の一部を下流側切替弁１５よりも下流に流し、検査部１１において検査する。下流側切替弁１５を開くだけで、検査部１１での検査に必要な量の水を下流側に流すことができない場合には、下流側切替弁１５と同時に、上流側切替弁１６を制御部１２によって被処理水供給部１３からポンプ５の方向に一時的に開いても良い。この循環中検査段階ＳＴ２５の動作は、例えば１分間に１度、行われる。
【００８６】
循環中検査段階ＳＴ２５では、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを制御部１２で判断する。このときの判断基準は、実施の形態１の循環終了判断ＳＴ４のときと同じであっても良いけれども、実施の形態２では、検査部１１および上流側検査部３１両方の検査結果を制御部１２が受け取り、これらの検査結果に基づいて、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを制御部１２で判断する。例えば電気伝導率の比に関して１．０から１０．０までのいずれかの実数を所定値と定め、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の示す電気伝導率の所定値倍以下となったときに、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと制御部１２で判断する。なお、検査部１１の示す電気伝導率と上流側検査部３１の示す電気伝導率の比は、制御部１２で算出する。
【００８７】
循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かを判断する基準としての所定値を、この範囲内に定めることには、次のような理由がある。仮に、検査部１１の示す電気伝導率が上流側検査部３１の１０．０倍よりも大きい場合、処理槽２において多孔質電極４から水へのイオン性物質の放出がほとんど生じておらず、この状態で循環洗浄モードＳＴ２３を継続すると、稼働率が不必要に低下する可能性がある。したがって、前記所定値を１０．０よりも大きな値に設定すべきではない。なお、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきか否かの判断を、検査部１１の検査結果のみに基づいて判断しても良い。この場合には、電気伝導率としての所定値を定めておき、検査部１１の検査結果が所定値を超えた場合に、循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと判断する。
【００８８】
循環中検査段階ＳＴ２５において循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきでないと制御部１２で判断されると循環洗浄モードＳＴ２３を継続する。その後さらに循環洗浄モードＳＴ２３を実施し、所定時間経過後に循環中検査段階ＳＴ２５に移行し、排水段階ＳＴ５に移行するか否かを制御部１２で判断する。循環中検査段階ＳＴ２５において循環洗浄モードＳＴ２３を終了すべきと制御部１２で判断されると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。排水段階ＳＴ５から洗浄終了判断ＳＴ７までは、実施の形態１と同様である。なお、循環中検査段階ＳＴ２５が繰り返して実施される場合には、循環洗浄モードＳＴ２３を継続する時間は、前回の循環洗浄モードＳＴ２３の継続時間と異なる設定としても良い。
【００８９】
実施の形態２に係る水処理装置１Ｂでは、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側、かつ流路切替弁２２よりも上流側に設けられるので、検査部１１を循環部３３Ｂ内に設けることができない場合に適用可能である。例えば水処理装置１Ｂにおいて小形化が要求される場合に、検査部１１を循環部３３Ｂの外部に設けることができるので、設計の自由度を向上できる。また、実施の形態１のように検査部１１を下流側切替弁１５よりも上流側に設ける場合に比べて、循環管路６を短くできる。したがって、洗浄工程ＳＴ２２での水の使用量を抑制でき、循環部３３Ｂの規模を小さくすることが可能となる。したがって、実施の形態２の構成によって、洗浄工程ＳＴ２２での水の使用量の抑制と、循環部３３Ｂの外部での検査部１１の設置との両方によって、循環部３３Ｂが小形化でき、水処理装置１Ｂ全体についても小形化が可能となる。
【００９０】
また実施の形態２に係る水処理装置１Ｂでは、検査部１１が下流側切替弁１５よりも下流側に設けられるので、検査部１１が循環部３３Ｂ内に設けられる場合に比べて、循環洗浄モードＳＴ２３の処理槽２において電気伝導率が増大した水に、検査部１１が接触する機会を減らすことができる。したがって、検査部１１の安定性を向上できる。
【００９１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る水処理装置１Ｃを図に基づいて以下に説明する。実施の形態３は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図６は、本発明の実施の形態３に係る水処理装置１Ｃの構成を表す図である。
【００９２】
本実施の形態において水処理装置１Ｃは、循環管路６の途中に貯留槽４６を有する。貯留槽４６には、排水弁３２Ｃが設けられる。この排水弁３２Ｃは、実施の形態１における排水弁３２と同様に、制御部１２Ｃによって制御され、開くことによって循環管路６内の水の排出を許容する。貯留槽４６は、貯留している水の量を変化させることができ、貯留槽４６内の水の量が変化することによって、循環部３３Ｃを流れる水の量が変化する。貯留槽４６には水位センサなどを設置しても良い。これによって、循環部３３Ｃを流れる水の一部を外部に取り出す場合に、上流側切替弁１６よりも上流側から水を流入させる必要がなくなり、検査などの自由度を向上させることができる。貯留槽４６内には、貯留槽４６内の洗浄水の水質検査のために、水質検査部を設けても良い。水質検査部を設ける場合には、循環洗浄モードＳＴ２３における洗浄水の水質検査を水質検査部で行うことができる。
【００９３】
また洗浄工程ＳＴ２の循環洗浄モード開始時に貯留槽４６に循環洗浄モードで使用する洗浄水を所定量、貯留することで、循環する洗浄水の量を任意に変更することができる。また、図６では浄化後水槽１４を返送切替弁２４によって上流側の管路２５に接続しているが、浄化後水槽１４をポンプなどの移送手段および弁などを介して貯留槽４６に接続することで、洗浄工程ＳＴ２で処理水を洗浄水の一部または全部として用いることが可能である。例えば、循環洗浄モード開始時に浄化後水槽１４から処理水を貯留槽４６へ所定量、移送することで、循環洗浄モードの洗浄水に処理水を用いることができる。さらに、浄化後水槽１４から貯留槽４６に処理水を所定量、移送し、上流側切替弁１６を循環管路６からポンプ５に向けて開き、下流側切替弁１５を検査部１１から流路切替弁２２に向けて開くことで、通過洗浄モードにおいても処理水を洗浄水として用いることができる。
【００９４】
また循環管路６から水を排出した後、再び水を導入した場合など、循環管路６内に空気が残存している場合などは、貯留槽４６において循環管路６に残存する空気を抜くことができる。制御部１２Ｃがポンプ５の流量を急激に増大すると、処理槽２および循環部３３Ｃ内の空気は貯留槽４６に到達し、貯留槽４６において循環管路６に残存する空気を抜くことができる。
【００９５】
また貯留槽４６には排水弁３２Ｃが設けられるので、循環管路６内の水を貯留槽４６に設けられた排水弁３２Ｃから排出できる。したがって、処理槽２の下流側からのみ水を排出する場合に比べて、貯留槽４６内の水を速やかに排出できる。したがって、仮に貯留槽４６に多量の水が存在していたとしても、水の排出に時間がかかることによって水処理装置１Ｃの稼働率が低下することは防止される。
【００９６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る水処理装置１Ｄを図に基づいて以下に説明する。実施の形態４は、先に説明した実施の形態３に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態４に係る水処理装置１Ｄの構成を表す図である。
【００９７】
図７に示すように、実施の形態４に係る水処理装置１Ｄは、複数の処理槽２が上流側から下流側に、直列して連結した状態で構成される。各処理槽２を中心としたそれぞれの構成を「水処理部５１」と称すると、各水処理部５１は実施の形態３で示した水処理装置１Ｃと同様の構成である。図７には、２台の水処理部５１が連結した状態を図示している。上流側の水処理部５１Ａの浄化後水槽１４Ｄは、下流側の水処理部５１Ｂの被処理水供給部１３Ｄを兼ねている。これによって、浄化処理工程ＳＴ２１では、上流側に被処理水として供給された水は、２回の浄化処理を経て、下流側の水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄに貯留される。
【００９８】
複数の水処理部５１において、制御部１２Ｄは１つにまとめられ、上流側の水処理部５１Ａおよび下流側の水処理部５１Ｂの両方に関し、制御部１２Ｄが制御する。複数の処理槽２における直流電源３４は、１つにまとめられても良いけれども、図７では、各水処理部５１に１つの直流電源３４が設けられる場合を示した。
【００９９】
本実施の形態に係る水処理装置１Ｄは、さらに直接移送管路５２を備える。直接移送管路は、下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６の途中から、上流側の水処理部５１Ａの循環管路６に備えられる貯留槽４６に流路を繋いでいる。下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６と、直接移送管路５２との接続部には、直接移送切替弁５３が備えられる。直接移送切替弁５３は、下流側の水処理部５１Ｂの循環管路６に水を循環させるか、または下流側の処理槽２の下流側の管路２６から循環管路６に流れてきた水を、直接移送管路５２を介して上流側の貯留槽４６に送るのかを切り替える。
【０１００】
これにより浄化処理中に水処理部５１Ｂの下流側切替弁１５と直接移送切替弁５３とを制御することで、水処理部５１Ｂの処理槽２における処理水を水処理部５１Ａの貯留槽４６に移送することができ、水処理部５１Ａの循環洗浄モードの洗浄水として水処理部５１Ｂの処理槽２における処理水を用いることができる。また水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄと水処理部５１Ａの貯留槽４６とを接続し、かつ水処理部５１Ｂの浄化後水槽１４Ｄと水処理部５１Ｂの貯留槽４６とを接続し、それらの配管の途中位置にポンプなどの移送手段を設けることによって、実施の形態３に記載したように、水処理部５１Ａ、５１Ｂの洗浄工程ＳＴ２で、２回の浄化処理を経た処理水を洗浄水の一部または全部として用いることが可能である。
【０１０１】
実施の形態４によれば、複数の水処理部５１を、上流側から下流側に直列して連結することによって、より電気伝導率の低い処理水を得ることができるので、いわゆる純水、超純水などを生成する場合に適する。
【０１０２】
また実施の形態４によれば、水処理装置１Ｄは、直接移送管路５２、直接移送切替弁５３を備えるので、２回の浄化処理を行った処理水を、上流側の水処理部５１Ａの貯留槽４６に移送でき、水処理部５１Ａにおける循環洗浄モードにおいて、２回の浄化処理を行った処理水を使用できる。
【０１０３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る水処理装置１Ｅを図に基づいて以下に説明する。実施の形態５は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態５の相違点を中心に説明する。図８は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置１Ｅの構成を表す図である。
【０１０４】
水処理装置１Ｅは、切替回路部５５を備える。実施の形態１では、電極部７に印加する電気の向き、電気の印加の停止および短絡の状態は、制御部１２によって切替えられたけれども、実施の形態５では、電極部７に印加する電気の向き、電気の印加の停止および短絡の状態を、切替回路部５５が制御部１２の決定に従って切替える。切替回路部５５は、直流電源３４から電極部７までの接続経路の途中位置に設けられるとともに、制御部１２に接続される。
【０１０５】
また水処理装置１Ｅは、電気的状態検査部としての電気検査部５４を備える。電気検査部５４は、処理槽２の電気的状態を検査する。具体的には、電極部７間における電圧、電流および電荷量のうち少なくとも１つを測定する。電荷量は、電流を時間積分することで求める。電荷量の計算は制御部１２で行っても良い。電気検査部５４は、電気的状態ベース制御部としての制御部１２に接続されており、制御部１２は、電極部７への電気の印加を行うか、または電気の印加の停止、短絡および逆方向での電気の印加の少なくともいずれか１つを行うかを、電気検査部５４の測定結果に基づいて決定し、切替回路部５５を切替える。本実施の形態において制御部１２は、水質ベース制御部を兼ねている。
【０１０６】
次に、水処理方法を説明する。図９は、水処理方法の各工程を表すフローチャートである。本実施の形態における浄化処理工程ＳＴ３１では、実施の形態１と同様の処理に加えて、電気検査部５４によって電極部７間に流れる電流から電荷量を求める。浄化処理工程ＳＴ３１は、所定時間が経過したことを以て終了する。以下の説明において、水処理方法の各工程における判断基準としての所定時間を区別するために、浄化処理工程ＳＴ３１の終了の判断基準とする所定時間を「第１所定時間」とする。また、浄化処理工程ＳＴ３１の開始から終了までに電極部７間に流れた電荷量は、データとして保存しておく。以下、この電荷量を「総合電荷量」と称する。
【０１０７】
浄化処理工程ＳＴ３１の後、循環洗浄モードＳＴ３４に移行し、循環管路６を介して水を循環させながら多孔質電極４を洗浄処理する。この循環洗浄モードＳＴ３４では、浄化処理工程ＳＴ３１における総合電荷量に応じて、電極部７間を短絡するかまたは逆接続する。なお逆接続は浄化処理工程ＳＴ３１での電気印加方向と逆向きに電気を電極部７に印加することを意味する。このときの判断基準となる、電荷量に関する所定値を「第１所定電荷量」とする。総合電荷量が第１所定電荷量以下であれば、循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を短絡するものと定め、総合電荷量が第１所定電荷量を超えていれば、循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を逆接続するものと定める。この選択および決定は、制御部１２が行い、短絡および逆接続は切替回路部５５が制御部１２に従って行う。
【０１０８】
循環洗浄モードＳＴ３４において、電極部７間を短絡するか逆接続するかを、総合電荷量の大小に応じて決定するのは、次のような技術的理由によるものである。総合電荷量が第１所定電荷量よりも小さければ、浄化処理工程ＳＴ３１において多孔質電極４に電気的に吸着されたイオン性物質の量は少ないと予想されるので、逆接続することが多孔質電極４の洗浄において重要性を持たず、電極部７間の短絡のみで多孔質電極４に吸着されたイオン性物質を脱着できると判断できる。しかし総合電荷量が第１所定電荷量よりも大きければ、浄化処理工程ＳＴ３１において多孔質電極４に多くのイオン性物質が電気的に吸着されたと判断でき、逆接続することが多孔質電極４の洗浄において重要性を持つものと判断できる。総合電荷量の大きさを判断する基準としての第１所定電荷量は、このような技術的理由に基づいて決定される。
【０１０９】
循環洗浄モードＳＴ３４において逆接続を行う場合、電極部７間には浄化処理工程ＳＴ３１のときとは逆方向の電気が流れる。このとき、電気検査部５４は、電極部７間に流れる電気の向きを検知するとともに、電極部７にかかる電圧、電極部７間に流れる電流、および電極部７間に流れる電荷量のうち、少なくとも１つを測定する。電荷量については、電流計で測定した電流を時間で積分することによって、電極部７に流れる電荷量を求める。
【０１１０】
次に、循環終了判断ＳＴ３５に移行する。循環洗浄モードＳＴ３４を終了させるべきか否かについては、継続時間および電荷量に関して、所定値を定めておく。循環終了判断ＳＴ３５において判断基準として設定される、継続時間に関する所定値を「第２所定時間」とし、電荷量に関する所定値を「第２所定電荷量」と称する。
【０１１１】
循環終了判断ＳＴ３５では、循環洗浄モードＳＴ３４において第２所定時間の経過を判断基準とする場合、循環洗浄モードＳＴ３４の継続時間が第２所定時間を超えたことを以て、循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。第２所定電荷量を判断基準とする場合、電極部７間が短絡されている場合には、短絡時に電極部７間に流れる電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。電極部７間を逆接続した場合には、逆接続時に電極部７間に流れた電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。また循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間の短絡と逆接続との両方を行った場合、電極部７間に流れた電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分して得られる電荷量が第２所定電荷量を超えたときに循環洗浄モードＳＴ３４を終了する。なお、第２所定電荷量は総合電荷量以下の値とする。循環洗浄モードＳＴ３４を終了すると、次の排水段階ＳＴ５に移行する。
【０１１２】
排水段階ＳＴ５は、実施の形態１と同様である。次に通過洗浄モードＳＴ６に進む。通過洗浄モードＳＴ６では、電極部７間を短絡する。ただし、短絡に限るものではなく、逆接続を実施しても良いし、逆接続と短絡の両方を実施しても良い。通過洗浄モードＳＴ６では、洗浄終了判断ＳＴ３６を同時並行で行う。洗浄終了判断ＳＴ３６では、通過洗浄モードＳＴ６を終了するか否かの判断を、通過洗浄モードＳＴ６の継続時間または電極部７間に流れた電荷量で判断する。このときの判断基準を「第３所定時間」および「第３所定電荷量」とする。洗浄終了判断ＳＴ３６を第３所定時間で定める場合、通過洗浄モードＳＴ６の継続時間が第３所定時間未満であれば、通過洗浄モードＳＴ６を継続する。通過洗浄モードＳＴ６の継続時間が第３所定時間以上である場合には、通過洗浄モードＳＴ６を終了する。洗浄終了判断ＳＴ３６を第３所定電荷量で定める場合、電極部７間に流れる電流を電気検査部５４で測定し、それを時間積分することで電荷量を計算し、この電荷量が第３所定電荷量未満であれば通過洗浄モードＳＴ６を継続し、第３所定電荷量以上の場合には、通過洗浄モードＳＴ６を終了する。
【０１１３】
洗浄終了判断ＳＴ３６における判断は、制御部１２によって行う。洗浄終了判断ＳＴ３６における判断によって、通過洗浄モードＳＴ６を終了すると、これによって洗浄工程ＳＴ３３を終了することとなり、浄化処理工程ＳＴ３１に移行する。洗浄工程ＳＴ３３から浄化処理工程ＳＴ３１に移行するときの電極部７間の電気の向きは、制御部１２の決定に基づいて、切替回路部５５によって行う。
【０１１４】
洗浄工程ＳＴ３３を実施している時間のうち、逆接続している時間以外の時間には、直流電源３４からの電気の印加は解除し、電極部７間は短絡しているものとする。
【０１１５】
電気検査部５４は、電流を時間で積分することによって電荷量を求めて判断基準としたけれども、これに限定するものではない。電流、電圧の少なくともいずれか一方を測定し、その結果を制御の判断基準としても良い。この場合にも、電気検査部５４は、電圧計、電流計などを用いて実現できる。
【０１１６】
浄化処理工程ＳＴ３１は、その継続時間が第１所定時間を超えたことを以て終了するものとしたけれども、浄化処理工程ＳＴ３１において電極部７間に流れた電荷量が、所定の電荷量を超えたことを以て、終了するものと判断しても良い。この場合、終了を判断するための所定の電荷量は、電極部７が吸着可能な最大容量に対応する電荷量以下の電荷量として、定められる。
【０１１７】
また浄化処理工程ＳＴ３１の終了を、水質を検査する検査部１１の検査結果に基づいて判断しても良い。この場合には、処理槽２における浄化能力が下がってきたことを以て浄化処理工程ＳＴ３１の終了を決定できるので、水処理装置１Ｅによる効率化を図ることができる。
【０１１８】
また、初流を濃縮塩水槽２１に導く処理の終了を、浄化処理工程ＳＴ３１の開始から電極部７間に流れた電荷量が所定の電荷量を超えたことを以て、制御部１２が判断しても良い。
【０１１９】
循環終了判断ＳＴ３５における判断基準は、循環洗浄モードＳＴ３４で逆接続を行う場合であっても、必ずしも電荷量の所定値に限定するものではない。例えば、水処理装置１Ｅの運転開始から１回目の循環終了判断ＳＴ３５では、実施の形態１と同様に、洗浄水の電気伝導率の単位時間当たりの変化量を基準に循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断し、２回目以降の循環終了判断ＳＴ３５では、１回目の循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間に流れた電荷量に基づいて、循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断しても良い。
【０１２０】
また試験運転を行い、試験運転では洗浄水の電気伝導率の単位時間当たりの変化量を基準に循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断し、試験運転におけるデータを保存しておいて、試験運転での循環洗浄モードＳＴ３４で電極部７間に流れた電荷量に基づいて、本格的な稼働における循環終了判断ＳＴ３５で、循環洗浄モードＳＴ３４の終了を判断しても良い。
【０１２１】
また、逆接続時の供給電荷量決定に、電気検査部５４で測定された浄化処理工程ＳＴ３１で電極部７に供給した電荷量以外に、浄化処理工程ＳＴ３１で供給された電荷量に対する実際に吸着したイオン性物質の電荷の総量の割合を示す吸着効率を用いても良い。なお、この吸着効率はイオン性物質が電気的に電極部７に吸着される場合は１００％を超えることはない。
【０１２２】
直流電源３４がバイポーラ電源などのように、逆接続および短絡を切替回路部５５なしに実現できる場合には、水処理装置１Ｅの構成から切替回路部５５を省略しても良い。直流電源３４が、逆接続を切替回路部５５なしに実現可能であっても、短絡ができない場合には、短絡を切替回路部５５によって実現しても良い。また洗浄工程ＳＴ３３では、任意のタイミングおよび任意の回数で、逆接続を行う設定としても良い。洗浄工程ＳＴ３３を実施している時間のうち、逆接続していない間は短絡しておくと良い。
【０１２３】
また、本実施の形態では、電気検査部５４の検査結果に基づいて逆接続および短絡の実施を制御部１２で制御したが、電気検査部５４を設けず、逆接続時に一定の電荷量を供給しても良い。このときの電荷量の最大は、浄化処理工程ＳＴ３１で電極部７に供給した電荷量または電極部７のイオン性物質の吸着容量を吸着する際に必要な電荷量以下であればいかなる値でも良い。
【０１２４】
また洗浄工程ＳＴ３３における検査部１１の検査結果は、次回以降の洗浄工程ＳＴ３３における逆接続の実施の有無、逆接続における電圧、電流および電荷量の増減などを制御部１２が決定するときの判断材料として使用しても良い。
【０１２５】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１２６】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  水処理装置、２  処理槽、３  集電極、４  多孔質電極、
５  ポンプ、６  循環管路、７  電極部、１１  検査部、
１２，１２Ｃ，１２Ｄ  制御部、１３，１３Ｄ  被処理水供給部、
１４，１４Ｄ  浄化後水槽、１５  下流側切替弁、１６  上流側切替弁、
２１  濃縮塩水槽、２２  流路切替弁、２３  返送管路、２４  返送切替弁、
２５  上流側の管路、２６  下流側の管路、３１  上流側検査部、
３２，３２Ｃ  排水弁、３３，３３Ｂ，３３Ｃ  循環部、３４  直流電源、４１  陽極、４２  陰極、４３  陰極側多孔質電極、４４  陽極側多孔質電極、４５  セパレータ、
４６  貯留槽、５１，５１Ａ，５１Ｂ  水処理部、５２  直接移送管路、
５３  直接移送切替弁、５４  電気検査部、５５  切替回路部。
【国際調査報告】
2019193901.tif 000012
2019193901.tif 000013
2019193901.tif 000014
2019193901.tif 000015