(57)【要約】【課題】  被処理水の中にイオン化して存在している砒素、硝酸性窒素等の物質を除去する水処理装置及び水処理システムに関し、水処理が迅速に行われるとともに処理効率が良くまた小スペース化が図れる水処理装置及び水処理システムを提供することを課題とする。【解決手段】  容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、上記両電極間に設けられ、吸着剤が充填された充填層とを有し、上記電極間に被処理水を連続的に注水するとともに上記充填層の内外に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、
上記両電極間に設けられ、吸着剤が充填された充填層とを有し、
上記電極間に被処理水を連続的に注水するとともに上記充填層の内外に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、
上記第一の電極側に設けられ吸着剤が充填された第一の充填層、及び上記第二の電極側に設けられ吸着剤が充填された第二の充填層と、
これら第一の充填層と第二の充填層との間に形成された空間部からなる水路とを有し、
上記水路に被処理水を注水するとともに上記第一の充填層及び第二の充填層に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水することを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
上記水路に多孔性の洗浄電極を配置する一方、上記第一の電極と上記第二の電極とを陰極、上記洗浄電極を陽極として両電極間に直流電源を通電し、上記両充填層内に保持滞留する上記イオン化物質を上記水路内に移動させ、注水した水とともに洗浄排出することを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
上記直流電源を通電する上記第一の電極と上記第二の電極との極性を、５分から３０分毎に反転させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の水処理装置。
【請求項５】
容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、
上記各電極の内、陽極となる電極側に設けられ、吸着剤が充填された充填層と、
上記各電極の内、陰極となる電極と上記充填層との間に形成された空間部からなる水路とを有し、
上記水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水することを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
上記第一の電極を円柱状又は円筒状に形成するとともに、上記第二の電極を円筒状に形成して第一の電極の外側に配置し、かつこの第二の電極を水処理の容器として利用することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の水処理装置。
【請求項７】
容器内に所定の間隔をおいて順に配置された第一の電極、第二の電極及び第三の電極と、
上記各電極間にそれぞれ設けられ、吸着剤が充填された充填層と、
上記各充填層にそれぞれ形成され、各充填層を二分する水路とを有し、
上記各水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記第一の電極及び第三の電極を同じ極性として上記第二の電極との間に直流電源を通電し、水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
上記電極同士の間隔を一定にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の水処理装置。
【請求項９】
円筒状の容器内に、中心から放射状に所定の角度を設けて配置された４極以上の電極と、
上記各電極間にそれぞれ設けられ、吸着剤が充填された充填層と、
上記各充填層にそれぞれ形成され、各充填層を二分する水路とを有し、
上記各水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記各電極の隣り合う電極間に異なる極性の直流電源を通電し、水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
上記電極の表面全体を被うように上記充填層を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の水処理装置。
【請求項１１】
上記吸着剤として粒状の金属酸化物を用い、上記被処理水に含まれるマイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などの物質を吸着することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の水処理装置。
【請求項１２】
上記吸着剤として粒状の酸化アルミニウムを用い、上記被処理水に含まれるマイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などの物質を吸着することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の水処理装置。
【請求項１３】
複数並列に配置された請求項３に記載の水処理装置と、
当該水処理装置から排水された処理水を蓄える洗浄水タンクとを有し、
複数の上記水処理装置を同時に稼動させて水処理を行う一方、上記水処理装置の洗浄の際には、上記洗浄水タンク内の処理水を上記水処理装置に注水し、上記水路内に移動したイオン化物質を上記注水した水とともに排出することを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水の中にイオン化して存在している砒素、硝酸性窒素等のイオン化物質を除去する水処理装置及び水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理水から砒素等の有害物質を除去する方法として、活性炭や酸化アルミニュウムなどの吸着剤を利用した、共沈法、吸着砂ろ過法、活性アルミナ法、吸着剤を使用したイオン交換法としてのＡＤＩ法、又は砒素除去装置とは用途が異なるが電極とイオン交換膜を組み合わせたイオン交換膜透析法などの方法がある。
【０００３】
上記共沈法は、被処理水と吸着剤とを反応させる反応槽と吸着剤を沈殿させる沈殿槽からなり、反応槽へ被処理水と活性炭や酸化アルミニュウムなどの吸着剤を入れ、一定時間、被処理水と吸着剤を反応槽でかき混ぜ、沈殿槽へ吸着処理の終わった被処理水を移して吸着剤を沈殿させ、被処理水から砒素を除去する。
【０００４】
上記ＡＤＩ法は、被処理水がタンクの中を通過する際に吸着剤と被処理水に含まれる砒素との間でイオン交換を行い、被処理水から砒素を選択的に除去するもので、これは共沈法の反応槽と沈殿槽の処理過程をタンクの中でイオン交換に似た方法で行なうものである。上記吸着剤を使用する方法では、反応を促進する為の反応槽か或いは反応を行うタンクを必要とする（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、イオン交換膜透析法は、イオン交換膜を利用して被処理水へ直流電源を通電し、被処理水のマイナスイオンとプラスイオンを分離する。
【特許文献１】特開平０７−１９５０７０号公報
【非特許文献１】「株式会社サニックス  ホームページ」、[ｏｎｌｉｎｅ]［２００２年１０月２８日検索］インターネット＜ＵＲＬ： http://www.sanix.co.jp/p06/p6051.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、上記共沈法では、反応槽で一定時間かき混ぜることで被処理水中の砒素を活性炭等へ吸着させ、沈殿槽で沈殿させる方法であるため、このような反応槽と沈殿槽を必要とし水処理装置を導入する際に広い設置場所を必要とするという問題がある。
【０００７】
また、上記活性アルミナ法は、水と酸化アルミニュウムをタンクの中でかき混ぜて砒素を酸化アルミニュウムへ吸着させ除去するものであり、又ＡＤＩ法はタンクの中でイオン交換を行うため、活性アルミナ法及びＡＤＩ法はともに所定容量のタンクを必要とするという問題がある。また、活性炭等の吸着剤を使用しない方法として、逆浸透膜を使用する方法があるが、この方法は被処理水のうち利用できる水が半分ほどで残り半分は排水として捨てられるため効率が悪いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、水処理が迅速に行われるとともに処理効率が良くまた小スペース化が図れる水処理装置及び水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る水処理装置は、図１又は図５に示すように、容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、上記両電極間に設けられ、吸着剤が充填された充填層とを有し、上記電極間に被処理水を連続的に注水するとともに上記充填層の内外に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。
【００１０】
本発明に係る水処理装置は、図１に示すように、容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、上記第一の電極側に設けられ吸着剤が充填された第一の充填層、及び上記第二の電極側に設けられ吸着剤が充填された第二の充填層と、これら第一の充填層と第二の充填層との間に形成された空間部からなる水路とを有し、上記水路に被処理水を注水するとともに上記第一の充填層及び第二の充填層に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。
【００１１】
本発明に係る水処理装置は、上記水路に多孔性の洗浄電極を配置する一方、上記第一の電極と上記第二の電極とを陰極、上記洗浄電極を陽極として両電極間に直流電源を通電し、上記両充填層内に保持滞留する上記イオン化物質を上記水路内に移動させ、注水した水とともに洗浄排出する構成である。
【００１２】
本発明に係る水処理装置は、上記直流電源を通電する上記第一の電極と上記第二の電極との極性を、５分から３０分毎に反転させるものである。
【００１３】
本発明に係る水処理装置は、図５に示すように、容器内に所定の間隔をおいて配置された第一の電極及び第二の電極と、上記各電極の内、陽極となる電極側に設けられ、吸着剤が充填された充填層と、上記各電極の内、陰極となる電極と上記充填層との間に形成された空間部からなる水路とを有し、上記水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。
【００１４】
本発明に係る水処理装置は、上記第一の電極を円柱状又は円筒状に形成するとともに、上記第二の電極を円筒状に形成して第一の電極の外側に配置し、かつこの第二の電極を水処理の容器として利用する構成である。
【００１５】
本発明に係る水処理装置は、容器内に所定の間隔をおいて順に配置された第一の電極、第二の電極及び第三の電極と、上記各電極間にそれぞれ設けられ、吸着剤が充填された充填層と、上記各充填層にそれぞれ形成され、各充填層を二分する水路とを有し、上記各水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記第一の電極及び第三の電極を同じ極性として上記第二の電極との間に直流電源を通電し、水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。
【００１６】
本発明に係る水処理装置は、上記電極同士の間隔を一定にした構成である。
【００１７】
本発明に係る水処理装置は、円筒状の容器内に、中心から放射状に所定の角度を設けて配置された４極以上の電極と、上記各電極間にそれぞれ設けられ、吸着剤が充填された充填層と、上記各充填層にそれぞれ形成され、各充填層を二分する水路とを有し、上記各水路に被処理水を注水するとともに上記充填層に浸透させる一方、上記各電極の隣り合う電極間に異なる極性の直流電源を通電し、水中のイオン化物質を上記充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、上記イオン化物質を除去して排水する構成である。
【００１８】
本発明に係る水処理装置は、上記電極の表面全体を被うように上記充填層を形成した構成である。
【００１９】
本発明に係る水処理装置は、上記吸着剤として粒状の金属酸化物を用い、上記被処理水に含まれるマイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などの物質を吸着する構成である。
【００２０】
本発明に係る水処理装置は、上記吸着剤として粒状の酸化アルミニウムを用い、上記被処理水に含まれるマイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などの物質を吸着する構成である。
【００２１】
本発明に係る水処理システムは、複数並列に配置された上記記載の水処理装置と、当該水処理装置から排水された処理水を蓄える洗浄水タンクとを有し、複数の上記水処理装置を同時に稼動させて水処理を行う一方、上記水処理装置の洗浄の際には、上記洗浄水タンク内の処理水を上記水処理装置に注水し、上記水路内に移動したイオン化物質を上記注水した水とともに排出する構成である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る水処理装置によれば、電極間に被処理水を連続的に注水するとともに充填層の内外に浸透させる一方、両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を充填層内に移動及び吸着剤に吸着させ、イオン化物質を除去して排水する構成としたから、処理能力及び処理効率の高いイオン化物質の除去装置が得られるとともに、イオン化物質は吸着剤に吸着され、また陽極に引き付けられて吸着剤の浸透可能な隙間に高濃度で蓄積滞留されて被処理水から除去されるので、効率的な吸着剤の利用が行え併せて充填層のコンパクト化が図れる。また、吸着剤と被処理水をかき混ぜるための反応槽、或いは吸着反応やイオン交換反応を行うタンクを必要とせず、このため装置自体が小型化されて省スペース化が図れ、さらに被処理水の全部を処理水として得ることができて処理効率が良いという効果がある。
【００２３】
本発明に係る水処理装置によれば、水路に被処理水を注水するとともに第一の充填層及び第二の充填層に浸透させる一方、両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させ、イオン化物質を除去して排水する構成としたから、上記と同様な効果が得られるとともに、水路によって連続的かつ効果的な注水が行え、この水路からイオン化物質が充填層を介して陽極に引き付けられて途中の吸着剤に吸着され、また吸着剤の隙間に高濃度で蓄積滞留されて除去されるので処理の効率化が図れる。また充填層を各電極毎に設けたから電極の陰陽の極性を反転して水処理を行うことが可能となり、電極に付着したイオン化物質が容易に除去され、電極の状態が良好に維持され水処理が効率良く行えるという効果がある。
【００２４】
本発明に係る水処理装置によれば、第一の電極と上記第二の電極とを陰極、洗浄電極を陽極として両電極間に直流電源を通電し、両充填層内に保持滞留するイオン化物質を水路内に移動させ、注水した水とともに洗浄排出する構成としたから、洗浄処理によって充填層内のイオン化物質が速やかに排出され、水処理装置における水処理が良好な処理環境で繰り返し行なえ、実用的でかつ耐久性にも優れるという効果がある。
【００２５】
本発明に係る水処理装置によれば、直流電源を通電する第一の電極と第二の電極との極性を、５分から３０分毎に反転させるものとしたから、電極に付着したイオン化物質が電極から離散して電極が良好な状態に維持され、実用性、耐久性に優れるという効果がある。
【００２６】
本発明に係る水処理装置によれば、陽極となる電極側に充填層を設け、陰極となる電極と充填層との間の水路に被処理水を注水するとともに、両電極間に直流電源を通電して水中のイオン化物質を充填層内に移動及び吸着剤に吸着させ、イオン化物質を除去して排水する構成としたから、上記効果と同様にイオン化物質が良好に吸着蓄積されて除去され、また装置自体が小型化されて省スペース化が図れるとともに、注水した被処理水が水路を通じて良好に流通し、処理効率が良いという効果がある。
【００２７】
本発明に係る水処理装置によれば、第一の電極を円柱状又は円筒状に形成し、第二の電極を円筒状に形成して第一の電極の外側に配置しかつこの第二の電極を水処理の容器として利用することとしたから、装置の製造が容易であるとともに第二の電極の利用価値が高められ、また円筒状の容器は耐圧性に優れるという効果がある。
【００２８】
本発明に係る水処理装置によれば、第一の電極、第二の電極及び第三の電極、充填層及び水路を有し、各水路に被処理水を注水するとともに第一の電極及び第三の電極を同じ極性として第二の電極との間に直流電源を通電し、水中のイオン化物質を充填層内に移動及び上記吸着剤に吸着させる構成としたから、上記効果と同様にイオン化物質が良好に吸着蓄積されて除去され、また第二の電極が共有化できるとともに処理量が容易に増大され、また装置自体が小型化されて広い設置場所を必要としないので省スペース化が図れるという効果がある。
【００２９】
本発明に係る水処理装置によれば、電極同士の間隔を一定にした構成としたから、電極面同士が平行に維持され、電極全体について均一かつバランスの良い水処理が行えるという効果がある。
【００３０】
本発明に係る水処理装置によれば、容器内に放射状に所定の角度を設けて配置された４極以上の電極、充填層及び水路とを有し、各水路に被処理水を注水するとともに各電極の隣り合う電極間に異なる極性の直流電源を通電し、水中のイオン化物質を充填層内に移動及び吸着剤に吸着させる構成としたから、上記効果と同様にイオン化物質が良好に吸着蓄積されて除去され、また放射状に電極を配置する形態では、容器の内径を増大しかつ電極の数を増やすことが容易に行なえて比較的簡単に処理能力の高い装置が得られ、しかも円筒容器により耐圧性にも優れた水処理装置が得られるという効果がある。
【００３１】
本発明に係る水処理装置によれば、記電極の表面全体を被うように充填層を形成したから、イオン化物質が効率的に吸着除去されバランスの良い水処理が行えるという効果がある。
【００３２】
本発明に係る水処理装置によれば、吸着剤として粒状の金属酸化物を用い、被処理水に含まれるマイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などの物質を吸着する構成とし、また吸着剤として粒状の酸化アルミニウムを用いる構成としたから、マイナスにイオン化した砒素或いは硝酸性窒素などのイオン化物質の吸着が効率的かつ良好に行なえるという効果がある。
【００３３】
また、本発明に係る水処理システムによれば、複数の水処理装置を同時に稼動させて水処理を行う一方、水処理装置の洗浄の際には、洗浄水タンク内の処理水を水処理装置に注水し、水路内に移動したイオン化物質を注水した水とともに排出する構成としたから、被処理水の量に合わせて水処理装置の接続台数を選択することで、最適な水処理システムが構築され、また設置された水処理装置の稼動台数を水処理量に応じて自由に増減可能であり、１日に処理する被処理水の量に違いがある場合であっても被処理水の量に応じて最適な稼動環境を構成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る水処理装置及び水処理システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。上記水処理装置１９は図１に示すように、全体が略円筒形状であり、円筒状の容器１７の上部及び下部にはそれぞれ蓋部１３が固定された外形をなしている。この水処理装置１９は、工業用排水等の汚染水の浄化、井戸水の浄化などの水処理に用いられる。
【００３５】
上記容器１７の中央部には、上下向きに円筒状の第一の電極１１が配置されている。この第一の電極１１は、ステンレス、チタン、銅その他の金属からなる。この第一の電極１１の外側には、所定の肉厚を有する円筒状の第一の充填層１０が設けられている。この第一の充填層１０の内側及び外側にはステンレス製の金網１８が設けられ、これらの間には粒状の吸着剤が所定の粒子同士の隙間を有して充填されている。上記第一の充填層１０は、第一の電極１１の表面全体を覆うように配置されている。
【００３６】
上記容器１７は、ステンレス、チタン、銅その他の金属からなり、第二の電極１７として機能する。この容器１７の内側には、所定の肉厚を有する円筒状の第二の充填層７が設けられている。この第二の充填層７の内側及び外側にはステンレス製の金網１８が設けられ、これらの間には粒状の吸着剤が所定の粒子同士の隙間を有して充填されている。この第二の充填層７は、電極としての上記容器１７の表面全体を被うように配置されている。
【００３７】
ここでは、上記吸着剤として吸着性の良い酸化アルミニウムを用いている。これは、酸化アルミニウムが砒素、硝酸性窒素等の吸着力に優れるとともに粒状に加工し易く、また廉価であるためである。他の吸着剤としては、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化チタン等の金属酸化物、或いはデオライトなどが使用可能である。この吸着剤は、被処理水にマイナスにイオン化して含まれた砒素、硝酸性窒素、塩素等のイオン化物質を吸着する。
【００３８】
上記吸着剤は、径が２〜３ｍｍの粒子にして上記金網１８内に充填し、上記第一の充填層１０等の充填層を形成している。これら充填層には、粒状の吸着剤が水の浸透が可能な所定の隙間を有して充填されている。水処理の際、水はこの酸化アルミニウムの粒子の間を浸透し通過することから、上記粒子の径が小さすぎると水の流通が悪くなり、また径が大きすぎると粒子全体の表面積が低下して吸着の効率が悪くなる。また、上記第一の充填層１０と上記第二の充填層７とは容積を略同一として、砒素等の吸着量が同程度になるようにしている。なお、デオライトなど多孔質の材料は海綿状の状態で充填層を形成することが可能である。
【００３９】
そして、上記第一の充填層１０と第二の充填層７との間に、一定間隔の空間部（筒状）を形成しここを水路８として利用する。さらに、この水路８を内側と外側に二分する状態で筒状の洗浄電極９が設けられている。この洗浄電極９は、水及びイオン化された物質の通過が可能なように、ステンレス等の金属製の金網などの多孔性の材料からなる。図２及び図３は、水処理装置１９の内部における各部材の形状を示したものである。このように、上記第一の電極１１、第一の充填層１０、上記第二の充填層７及び第二の電極１７の各部材同士の間隔は一定としている。
【００４０】
上記水路８は、水の流通を良くしかつ水路８から上記イオン化物質を良好に充填層に移動させ処理の効率化、迅速化を図るとともに、洗浄電極９を配置するスペースとして設けたものである。なお、この水路８が無い構造であっても、電極間に形成された充填層の内外に水が浸透し通過するとともに、電気分解によってさらにイオン化物質を充填層を介して電極方向へ引き付けられるので、砒素等のイオン化物質が吸着剤に吸着され充填層に蓄積滞留されて、被処理水からイオン化物質を除去する作用は発揮し得る。
【００４１】
図１及び図４に示すように、上記第二の充填層７等の部材の上部及び下部にはそれぞれ端板部１５が配置されている。これら端板部１５は、それぞれ上記容器１７の上部の蓋部１３及び下部の蓋部１３の内側に形成されている。これら端板部１５は、それぞれ周囲部を残して中央部には円形状の凹部を形成し、蓋部１３との間に所定の空間部が確保されるようにしている。これら端板部１５の凹部の中央部には、円孔部が設けられこの円孔部に上記円筒状の第一の電極１１が突入して接合されている。また上部側の端板部１５の上面部には、上記第一の電極１１から電極受金具１６が延設されている。
【００４２】
また、各端板部１５に設けられた円環状の間隙部には、非導電性の化学繊維材を充填した化学繊維部６が形成され、この化学繊維部６により上記洗浄電極９の端部が支持されている。このとき上記洗浄電極９は、上端部の一部が上記化学繊維部６から上部に突出形成されている。上記化学繊維部６は、上記洗浄電極９を支持するとともに、この化学繊維材は繊維が絡んだ形態であるので水は自由に通過可能である。
【００４３】
そして、上記蓋部１３が上記容器１７の上部及び下部に外嵌して取り付けられ、各蓋部１３と各端板部１５との間には所定の空間部２０が形成されている。また、これら蓋部１３と容器１７との間にはシール用のパッキン５，１２が配置されている。この蓋部１３は、ステンレス等の金属材からなる。
【００４４】
上記上部の蓋部１３には、中央に排水口１が設けられている。またこの蓋部１３の所定の位置には孔部が設けられ、この孔部に充填された非導電性材により上記洗浄電極９から延設された電極端子４が絶縁保持されている。また、蓋部１３に設けた他の孔部に充填された非導電性材により、上記電極受金具１６に接続された電極端子２が絶縁保持され、併せて上記容器１７（第二の電極）とは電気的に接続される蓋部１３から電極端子３が延設され、これを保持している。一方、上記下部の蓋部１３には、中央に注水口１４が設けられている。
【００４５】
上記水処理装置１９を作動させる場合、通常の浄水時には上記容器１７（第二の電極）の電極端子３と、上記第一の電極１１の電極端子２には、それぞれ陽極又は陰極の直流電源を通電する。そして、上記水処理装置１９を洗浄のために作動させる場合には、上記洗浄電極９の電極端子４に陽極の直流電源を通電し、上記第一の電極１１及び容器１７（第二の電極）の電極端子２，３に陰極の直流電源を通電する。
【００４６】
水処理装置１９への被処理水の注水の開始とともに、第一の電極１１の電極端子２と容器１７（第二の電極）の電極端子３とには、それぞれ陽極又は陰極の直流電源が印加され、容器１７内で電気分解が開始される。このとき、上記注水口１４から注水された非処理水は、蓋部１３と端板部１５との間の空間部２０及び化学繊維部６を通過して上記水路８に流れ込み、上記第一の充填層１０又は上記第二の充填層７に浸透しながら、次第に容器１７内を上昇する。このとき、水路８内の水及びイオン化物質は自由に多孔性の洗浄電極９を通過可能である。
【００４７】
この水処理装置１９の水処理により、被処理水にマイナスにイオン化して含まれた砒素、硝酸性窒素、塩素等のイオン化物質が除去される。さらに水処理装置１９により、イオン化されたカドミウム、フッ素、ヨウ素、ケイ素、リン、硫黄、セレン、窒素、臭素、ホウ素などの除去が可能である。
【００４８】
そして、上記電気分解により、上記水路８から上記イオン化物質は陽極方向に移動し、第一の充填層１０又は第二の充填層７の内部に侵入する。このとき、酸化アルミニウムの粒子はイオン化物質を吸着し、また、これら粒子間には隙間があり、酸化アルミニウムに吸着できないイオン化物質（砒素等）は陽極に引き付けられる状態で上記隙間に蓄積滞留し、イオン化物質の濃度の濃い領域ができる。
【００４９】
このように、酸化アルミニウムの粒子間の隙間をイオン化物質の滞留場所として有効に利用するので、酸化アルミニウムの使用量が少なく抑えられて効率的かつ経済的であり、また単位容量当たりのイオン化物質の保持量が増えるので充填層のコンパクト化が図れる。なお、ここでの電気分解は、イオン化物質を電極の方へ移動させかつ引き付ける（陰陽間で引力が作用する原理を利用）ために行うものであり、これは電流を通じて本格的な化学反応を起こして処理するものではないため消費電力は少なくてよい。
【００５０】
上記電気分解の処理により、排水口１からはイオン化物質が除去され浄化された処理水が排水される。このように水処理装置１９では、下部の注水口１４から連続的に注水を行って上部の排水口１から排水する構成を採用することで、水処理の処理能力を高めかつ効率化を図っている。また、マイナスにイオン化された物質の一部は、やがて陽極となっている各電極１１，１７に到着してここに付着する。このとき、イオン化物質が電極に多く付着した場合には、電極の機能が低下して好ましくない。
【００５１】
そこで、この実施の形態では、１０分毎に第一の電極と第二の電極の極性を反転させることとしている。この極性の反転により、それまでの陽極が陰極に変わることから陽極に付着していたカルシウム等のイオン化物質が、反転して陰極となった電極から離散するので、電極が浄化されて電気分解が良好に行なえる。この極性の反転により、例えばそれまで第一の充填層１０へ移動していたイオン化物質は、今度は水路８から第二の充填層７の方へ移動する。
【００５２】
上記電極の反転は、５分〜３０分毎に行なえば良いが、特に１０分程度毎に行うのが好適である。この反転間隔が短いと電気分解の効率が悪くなり、また反転間隔が長いと電極に付着したイオン化物質が離散しにくくなる。また、上記電極の反転に際しては、それまで陽極側の充填層の吸着剤の隙間に滞留していたイオン化物質は、反対側の陽極に反転した電極までは移動することはなく、またこのような移動がないように電極に印加する電圧電流の制御が行なわれる。
【００５３】
上記水処理装置１９による被処理水を処理が進むにつれ、やがて多くのイオン化された砒素、硝酸性窒素等の物質が上記第一の充填層１０及び上記第二の充填層７に吸着、滞留蓄積する。このため、定期的にこの水処理装置１９では、上記イオン化物質の洗浄処理を行う。この洗浄処理では上記注水口１４から、一度水処理して砒素等が除去された処理水（浄水）を注水して行う。そして、上記洗浄電極９の電極端子４に陽極の直流電源を通電し、上記第一の電極１１及び第二の電極１７（容器１７）の電極端子２，３に陰極の直流電源を通電して電気分解を行う。
【００５４】
この洗浄処理の電気分解により、上記第一の電極１１及び第二の電極１７に付着したカルシウム等のマイナスのイオン化物質が電極から離散する。そして、上記第一の充填層１０及び上記第二の充填層７の各充填層内に高濃度で滞留していた砒素等のマイナスのイオン化物質、及び上記第一の電極１１及び第二の電極１７から離散したカルシウム等のマイナスのイオン化物質が、上記陽極の洗浄電極９に向けて移動する。上記洗浄電極９は上記第一の充填層１０及び上記第二の充填層７から近い距離にあるため、これら充填層１０，７に滞留するイオン化物質を洗浄電極９に引き付けることが可能であり、またそのように洗浄処理における電気分解の好適な制御を行う。
【００５５】
やがて、上記イオン化物質が水路８内の洗浄電極９の周辺に到達する。ここで、上記注水口１４から水路８への注水により、上記水路８内に滞留し又上記洗浄電極９に付着したイオン化物質を水とともに、上記排水口１から排出して容器１７内から洗い流す。上記洗浄処理により、水処理装置１９の水処理が良好な処理環境の基で繰り返して行なえ、実用的でかつ効率の良い水処理が長期間継続して行える。
【００５６】
したがって、上記実施の形態に係る水処理装置によれば、容器内の電極間に印加することで砒素等のイオン化物質を移動吸引させ、陽極側にある充填層に砒素等を吸着し、蓄積させて除去する構成であるため、処理能力及び処理効率の高いイオン化物質の除去装置が得られるとともに、吸着剤と被処理水をかき混ぜるための反応槽、或いは吸着反応やイオン交換反応を行うタンクを必要とせず、このため装置自体が小型化されて広い設置場所を必要としないので省スペース化が図れる。
【００５７】
またこの水処理装置では、下部の注水口から連続的に注水を行って上部の排水口から排水する構成を採用することで、水処理が効率的かつ迅速に行なえ、加えてこの水処理装置を複数用いて並列に処理するシステムの構築が容易かつ効果的に行なえる。また、被処理水の全部を処理水（浄化水）として得ることができるため、排水として棄てられる水がなく処理効率が良い。
【００５８】
なお、他の電極等の形態として、平板の電極を用いた形態がある。この場合、電極、充填層及び水路の形態は何れも平板状であり、上記実施の形態に係る円筒状の電極等を平面状に開いた形態となる。各部材の配置形態についても、上記実施の形態と同様であり電極同士の間に充填層、水路及び洗浄電極を設ける。この形態の水処理装置についても、上記水処理装置と同様な作用効果が得られる。
【００５９】
図５は、他の実施の形態に係る水処理装置２２を示したものである。この水処理装置２２は、円筒状の容器２４内に充填層２６を一つ設け、この充填層２６と容器２４との間に一定間隔の空間部（筒状）を形成し、これを水路３０として利用する。また上記容器２４は、第二の電極２４として機能する。
【００６０】
この容器２４の内側には、上記実施の形態と同様に、粒状の酸化アルミニウムが水の浸透が可能な隙間を有して充填され、所定の厚みを有する円筒状の充填層２６が設けられている。この充填層２６は、上記容器２４の表面全体を被うように配置されている。上記容器２４（第二の電極）の中央部には、上下向きに円筒状の第一の電極２８が配置されている。この水処理装置２２の、容器２４（第二の電極）、第一の電極２８及び充填層２６の基本的な構造及び材料は上記水処理装置１９と同様であり、また同一構成の他の部材についても同一符号を付してここでの詳細な説明は省略する。
【００６１】
また、蓋部１３に設けた孔部に充填された非導電性材により、電極受金具１６に接続された電極端子２が絶縁保持され、併せて上記容器２４（第二の電極）とは電気的に接続される蓋部１３から延設される電極端子３を保持している。一方、上記下部の蓋部１３には、中央に注水口１４が設けられている。
【００６２】
上記水処理装置１９を作動させる場合、通常の浄水時には上記容器２４（第二の電極）には陰極、上記第一の電極２８には陽極の直流電源を通電する。そして、注水口１４から注水された非処理水は、蓋部１３と端板部１５との間の空間部２０及び化学繊維部６を通過して上記水路３０に流れ込み、上記充填層２６に浸透しながら、次第に容器２４内を上昇する。
【００６３】
水処理装置２２へ被処理水を連続的に注水するととともに、容器２４内で電気分解を開始する。上記電気分解により、マイナスにイオン化された砒素、硝酸性窒素等のイオン化物質は陽極方向に移動し、充填層２６の内部に侵入する。このとき、充填層２６内の酸化アルミニウムの粒子は、イオン化物質を吸着し、また粒子同士の隙間にイオン化物質を蓄積保持する。このように水処理装置２２によって、被処理水に含まれたイオン化物質が除去され、水処理後の浄水が排水口１から排出される。
【００６４】
また、定期的に容器２４内の洗浄を行う。この水処理装置２２を砒素等の洗浄のために作動させる場合には、電極の極性を反転し、上記容器２４（第二の電極）の電極端子３に陽極の直流電源を通電し、上記第一の電極２８の電極端子２には陰極の直流電源を通電する。この極性の反転により、陽極が陰極に変わることから、それまで陽極に付着していたカルシウム等のイオン化物質が、電極（反転して陰極）から離散する。
【００６５】
そして上記洗浄処理の電気分解により、上記第一の電極２８から離散したイオン化物質、及び上記充填層２６に吸着した一部のイオン化物質、及び充填層内に滞留していた砒素等のイオン化物質が、上記陽極の第二の電極２４に向けて移動する。やがて、上記イオン化物質が第二の電極２４の近傍の水路３０内に到達するので、ここで上記注水口１４からの注水により、上記イオン化物質を上記排水口１から水とともに排出して容器２４内から洗い流す。この洗浄処理により、電極が良好に維持され、また水処理装置２２の水処理が良好な処理環境の基で繰り返して行なえ、実用的でかつ効率の良い水処理が長期間継続して行える。
【００６６】
また、上記水処理装置２２は、容器２４（第二の電極）と充填層２６との間に水路３０を設ける構成としたが、他に、第一の電極２８と充填層２６との間に空間部を形成し、この空間部を水路とする形態としてもよい。この場合、充填層は容器２４（第二の電極）側寄りに設ける。そして、水処理時には第一の電極２８を陰極、容器２４（第二の電極）を陽極として電気分解を行う。この水処理装置２２についても上記水処理装置と同様に、イオン化物質が良好に吸着蓄積されて除去され、また装置自体が小型化されて省スペース化が図れるとともに、注水した被処理水が水路を通じて良好に流通し、処理効率が良いという効果がある。
【００６７】
他に、３つの電極を用いた水処理装置として、上記水処理装置１９における第二の電極１７の外側に第三の電極を設ける形態とすることもできる。この水処理装置は陰陽の電極に挟まれた処理室を２つ有する形態である。この水処理装置は、第二の電極を第一の電極と第三の電極とが共有（相手の電極として）する形態である。各電極間にはそれぞれ、上記水処理装置１９又は水処理装置２２と同様な形態で充填層、水路等を設ける。例えば、各電極間にそれぞれ第一の充填層及び第二の充填層を設け、これらの間には、水路として一定間隔の空間部を形成しまた洗浄電極を設ける。電気分解の際には、第一の電極と第三の電極とを同一の極性とする。この水処理装置における各構成要素の基本的構造及び材料は、上記水処理装置と同様であり、また動作及び作用効果も同様であり、更に省スペース化が図れる。
【００６８】
なお、上記何れの水処理装置についても電極等の形態は、円筒状及び板状の形態がある。この場合、各部材の基本的な配置形態は同様であり、電気分解による水処理の方法及び作用効果は同様である。但し、例えば縦に平行に配置された平板状の電極を用いる形態では、水の流れ方向は、下部から被処理水を注水して上部で排水（或いはこの逆）する上下方向の流れの形態に加えて、電極間を水平な方向に流す左右方向の流れの形態もあり得る。
【００６９】
さらに他の水処理装置の形態として、円筒状の容器内に、複数の平板状の電極をこの断面円形の容器の中心から軸方向と平行にかつ一定の角度を設けて放射状（電極同士の間隔は扇形状）に配置する形態がある。この形態では、電極の数は４極以上で、かつ隣りの電極とは陰陽を逆の関係にする必要上、２の倍数の電極を設けることが好ましい。例えば、４極の電極では、円筒状の容器内に断面十字状に４枚の電極を配置し、順に陽，陰，陽，陰（極性を反転した場合は陰，陽，陰，陽）の極性の直流電源を通電する。また、この電極の形態では、充填層は断面が扇形状となる。
【００７０】
この水処理装置の形態の場合、特に注水した被処理水を容器の筒側から中心に向けて流す形態を採用することができる。これにより、容器の筒側付近では電極間の間隔が広いためイオン化物質の吸引作用は小さい代りに水流が遅く、また容器の中心付近では水流が速くなる代わりに電極間の間隔が狭いためイオン化物質の吸引作用は大きく、迅速に電極方向に吸引される。このため、電極同士の間隔は一定でなくても、電気分解の処理として電極の各部に係るイオン化物質の処理効果は略均一でありバランスがとれた処理が行える。また、この円筒状の容器に放射状に電極を配置する形態では、容器の内径を大きくし併せて電極の数を増やして装置を大型化することが容易に行なえ、このため簡単に処理能力の高い水処理装置が得られ、しかも円筒形状の容器の採用により耐圧性にも優れた水処理装置が得られる。
【００７１】
図６は、上記水処理装置１９（又は上記水処理装置２２）を複数用いた水処理システムを示したものである。この水処理システムは、被処理水の量が大量の場合に、複数の水処理装置１９を同時に稼動させることにより、被処理水の量に応じた水処理が行えるものである。この水処理システムは、３台の水処理装置１９、洗浄水タンク６０、ポンプ６１，６２、切換弁６６，６７，６８、活性炭フィルタ６４及びろ過機６５を有する。
【００７２】
被処理水としての原水７０は、原水路７１に送られ、ろ過機６５によってろ過され、ポンプ６２によって各水処理装置１９に送られる。各水処理装置１９の注水口１４には切換弁６６を介して、原水の注水が行われる。これら水処理装置１９における水処理では、上述したように電気分解及び吸着によって砒素等のイオン化物質が除去される。また上記電気分解では、１０分毎に電極の極性を反転させ、電極へのイオン化物質の付着を防止する。
【００７３】
そして、各水処理装置１９の排水口１に接続された切換弁６７により、水処理装置１９からの処理水が上水として上水路７２に送られる。また、水処理装置１９における水処理によってもなお残存する物質を除去するため、上記上水路７２の途中に活性炭フィルタ６４を設け、ここを通過する水の浄化を行なう。このようにして、水処理システムによって浄化処理された原水が、上水６９として取り出される。
【００７４】
一方、水処理装置１９から上水路に送られる処理水は、切換弁６８により洗浄水タンク６０に送ることができる。この洗浄水タンク６０内の処理水は、水処理装置１９における洗浄処理の際に用いる。この洗浄処理では、上述したように洗浄電極９を用いて行なう。このとき切換弁６６により、水処理装置１９には原水に代えて洗浄水タンク６０内の処理水（浄化水）を注水する。この洗浄水タンク６０内の処理水は、ポンプ６１によって水処理装置１９に送られる。
【００７５】
上記洗浄処理により、洗浄電極９側に移動したイオン化物質は、処理水とともに水路８を通じて水処理装置１９から排出される。なお、上記洗浄処理の際には、予め切換弁６７を操作して水処理装置１９の排水口１からの排水を上水路７２から排水路７３に切換えておく。そして、この排水は所定の洗浄排水処理装置７４へ送られる。また、各水処理装置毎に切換弁を独立して操作することで、浄化処理を行う水処理装置と洗浄処理を行う水処理装置とを同時並行に処理を行わせることができる。
【００７６】
上記水処理システムは、３台の水処理装置１９を同時稼動させて水処理量を高めているが、この水処理装置１９は複数並列に数多く設置することができるので、一日当たりに処理する被処理水の量に合わせて水処理装置１９の接続台数を選択することで、一日の処理推量に柔軟に対応することができる。また、設置された水処理装置１９の稼動台数は水処理量に応じて自由に増減することができ、処理水の量により必要な台数の水処理装置１９のみ稼動させることもできる。このように、上記水処理システムによれば、１日に処理する被処理水の量に違いがある場合であっても被処理水の量に応じて柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施の形態に係る水処理装置の断面図を示したものである。
【図２】容器から脱着した水処理装置の平面図を示したものである。
【図３】容器内に装着する前の水処理装置の断面図を示したものである。
【図４】水処理装置の分解斜視図である。
【図５】実施の形態に係り、他の形態の水処理装置を示したものである。
【図６】水処理装置を用いた水処理システム図を示したものである。
【符号の説明】
【００７８】
７  第一の充填層
８  水路
９  洗浄電極
１０  第二の充填層
１１  第二の電極
１３  蓋部
１７  第一の電極（容器）
１８  金網
１９，２２  水処理装置
２０  洗浄水タンク
【図１】
2006142268.tif 000003
【図２】
2006142268.tif 000004
【図３】
2006142268.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006142268.tif 000007
【図６】
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