(57)【要約】【課題】  水処理装置において、カソード電極の溶出を回避する。【解決手段】  水処理装置１では、電解槽１０の給水口１１を介して所定の量の被処理水が導入されると、給水バルブ１１０が閉じられ、被処理水の電解処理のために、アノード電極３１とカソード電極３２との間に１０００Ａの電流が流される。なお、電解槽１０への被処理水の導入が開始されてアノード電極３１とカソード電極３２が被処理水に浸かり出してから電解処理が開始されるまで、および、電解処理が終了してから電解槽１０の被処理水がアノード電極３１とカソード電極３２が浸からない程度にまで排出されるまで、アノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａ程度の電流が流される。【選択図】        図１
2006043688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、
前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する検出手段と、
前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させ、
前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させる、水処理装置。
【請求項２】
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、
前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する第１の検出手段と、
前記電解槽に、前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことを検出する第２の検出手段と、
前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されて前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことが検出されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させ、
前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させる、水処理装置。
【請求項３】
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、
前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する検出手段と、
前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させ、
電解処理を終了する条件が成立したことに応じて、前記電解槽から被処理水を排出させ、
前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の排出が開始されてから被処理水の排出が完了するまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させる、水処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させる、請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、
前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する第１の検出手段と、
前記電解槽に、前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことを検出する第２の検出手段と、
前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させ、
電解処理を終了する条件が成立したことに応じて、前記電解槽から被処理水を排出させ、
前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の排出が開始されてから被処理水の量が前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量以下となるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させる、水処理装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されて前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことが検出されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させる、請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記前記カソード電極の溶出を防ぐために流される電流の電流値は、前記被処理水を電解するために流される電流の電流値よりも低い、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項８】
前記前記カソード電極の溶出を防ぐために流される電流の電流値は、前記被処理水を電解するために流される電流の電流値の１／１０〜１／１００である、請求項７に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記電力供給手段は、前記アノード電極と前記カソード電極との間の電圧が特定の値以下となるように制御する、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記カソード電極は、前記電解槽内で被処理水に浸される部分に銀メッキを施されている、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１１】
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段とを含み、
前記カソード電極は、前記電解槽内で被処理水に浸される部分に銀メッキを施されている、水処理装置。
【請求項１２】
前記カソード電極は、周期表の第１１族もしくは第１２族の元素の一種類以上を含む導電体、または、鉄もしくは鉄を含有する化合物から構成される電極に、銀メッキが施されている、請求項１１に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関し、特に、被処理水中に電極対を浸し、当該電極対を用いた電解反応により、被処理水から所定の成分を除去させる水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、川や湖の富栄養化の原因の一つに、窒素化合物の存在があることは周知である。そして、従来から、生活排水や工場排水に対し、生物処理に代わって電解処理を行なうことにより、窒素化合物を効率良く除去するための技術が、特許文献１等において開示されてきた。
【０００３】
なお、特許文献１には、電解処理に用いるカソード電極の材料を、周期表の第１１族もしくは第１２族を含む導電体、または、同族を含む導電体を被覆されたものとすることにより、効率良く窒素酸化物を除去する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２４８４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような技術では、被処理水のｐＨが比較的高い場合または比較的低い場合には、当該被処理水中にカソード電極を構成する金属元素が溶出しやすくなるため、被処理水が電解処理後に排出された場合、環境に悪影響を与えることが懸念される。このようなことから、さらに、当該金属元素を除去するための別の処理が必要とされ、処理が煩雑となっていた。また、カソード電極が溶出することにより、当該カソード電極の耐久性を低くしており、この点に関しても、改善を求められていた。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、水処理装置において、カソード電極の溶出を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある局面に従った水処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する検出手段と、前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させ、前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の局面に従った水処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する第１の検出手段と、前記電解槽に、前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことを検出する第２の検出手段と、前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されて前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことが検出されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させ、前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させることを特徴とする。
【０００８】
本発明のさらに他の局面に従った水処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する検出手段と、前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させ、電解処理を終了する条件が成立したことに応じて、前記電解槽から被処理水を排出させ、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の排出が開始されてから被処理水の排出が完了するまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のさらに他の局面に従った水処理装置では、前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させることが好ましい。
【００１０】
本発明の別の局面に従った水処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段と、前記電解槽に所定の量の被処理水が導入されたことを検出する第１の検出手段と、前記電解槽に、前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことを検出する第２の検出手段と、前記電解槽における被処理水の導入および排出、ならびに、前記電力供給手段による前記アノード電極と前記カソード電極の間の通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電解槽に前記所定の量の被処理水が導入されたことが検出されたことに応じて被処理水の導入を停止させた後、前記電力供給手段に、前記アノード電極と前記カソード電極との間に被処理水を電解処理するための電流を流させ、電解処理を終了する条件が成立したことに応じて、前記電解槽から被処理水を排出させ、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の排出が開始されてから被処理水の量が前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量以下となるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の局面に従った水処理装置では、前記制御手段は、前記電力供給手段に、前記電解槽において被処理水の導入が開始されて前記アノード電極および前記カソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かる量の被処理水が導入されたことが検出されてから前記所定の量の被処理水が導入されるまで、前記カソード電極の溶出を防ぐために、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電流を流させることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に従った水処理装置では、前記カソード電極の溶出を防ぐために流される電流の電流値は、前記被処理水を電解するために流される電流の電流値よりも低いことが好ましい。
【００１３】
また、本発明に従った水処理装置では、前記カソード電極の溶出を防ぐために流される電流の電流値は、前記被処理水を電解するために流される電流の電流値の１／１０〜１／１００であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に従った水処理装置では、前記電力供給手段は、前記アノード電極と前記カソード電極との間の電圧が特定の値以下となるように制御することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に従った水処理装置では、前記カソード電極は、前記電解槽内で被処理水に浸される部分に銀メッキを施されていることが好ましい。
【００１６】
本発明のさらに別の局面に従った水処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に設置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極に、これらの間に電流を流すために電力を供給する電力供給手段とを含み、前記カソード電極は、前記電解槽内で被処理水に浸される部分に銀メッキを施されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に従った水処理装置では、前記カソード電極は、周期律表のＩｂ族もしくはＩＩｂ族の元素の一種類以上を含む導電体、または、鉄もしくは鉄を含有する化合物から構成される電極に、銀メッキが施されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のある局面によると、電解槽において、電解処理が始まる前であっても、電解槽への被処理水の導入が開始された時点で、カソード電極の溶出を防ぐために、アノード電極とカソード電極との間に電流が流される。
【００１９】
これにより、被処理水のｐＨが比較的高い場合または比較的低い場合でも、カソード電極の溶出が回避される。
【００２０】
本発明の他の局面によると、電解槽において、電解処理が始まる前であっても、電解槽においてアノード電極およびカソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かるところまで被処理水が導入された時点で、カソード電極の溶出を防ぐために、アノード電極とカソード電極との間に電流が流される。
【００２１】
これにより、被処理水のｐＨが比較的高い場合または比較的低い場合でも、カソード電極の溶出が回避されるとともに、カソード電極の溶出を防ぐために電流が流される際にはアノード電極とカソード電極の間に被処理水が介在していることになるため、当該カソード電極の溶出を防ぐために電流が流される際に必要とされる電圧値を抑えることができる。
【００２２】
本発明のさらに他の局面によると、電解槽において、電解処理が終了した後であっても、電解槽からの被処理水の排出が終了するまで、カソード電極の溶出を防ぐために、アノード電極とカソード電極との間に電流が流される。
【００２３】
これにより、被処理水のｐＨが比較的高い場合または比較的低い場合でも、カソード電極の溶出が回避される。
【００２４】
また、さらに、電解槽において、電解処理が始まる前であっても電解槽への被処理水の導入が開始された時点でカソード電極の溶出を防ぐためにアノード電極とカソード電極との間に電流が流されるため、より確実に、カソード電極の溶出が回避される。
【００２５】
本発明の別の局面によると、電解槽において、電解処理が終了した後であっても、電解槽からの被処理水の排出が開始されてからアノード電極およびカソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かっている間は、カソード電極の溶出を防ぐために、アノード電極とカソード電極との間に電流が流される。
【００２６】
これにより、被処理水のｐＨが比較的高い場合または比較的低い場合でも、カソード電極が溶出することが回避されるとともに、カソード電極の溶出を防ぐために電流が流される際にはアノード電極とカソード電極の間に被処理水が介在していることになるため、当該カソード電極の溶出を防ぐために電流が流される際に必要とされる電圧値を抑えることができる。
【００２７】
また、さらに、電解槽において、電解処理が始まる前であっても、電解槽においてアノード電極およびカソード電極の少なくとも一部が被処理水に浸かるところまで被処理水が導入された時点でカソード電極の溶出を防ぐためにアノード電極とカソード電極との間に電流が流されるようになるため、より確実に、カソード電極の溶出が回避される。
【００２８】
また、本発明では、カソード電極の溶出を防ぐために流される電流値は、被処理水を電解するために流される電流値よりも低く、好ましくは、１／１０〜１／１００とされるため、カソード電極の溶出が回避されつつ、電解処理以外に利用される電力の消費が効果的に抑えられる。
【００２９】
また、本発明では、アノード電極とカソード電極との間の電圧が抑えられるため、水処理装置における電気的な安全性が確保される。
【００３０】
本発明のさらに別の局面によると、カソード電極がメッキされることによって、被処理水に浸されたときに溶出することを確実に回避できる。なお、メッキの材料となる銀は、硝酸イオンの還元性においても優れているため、電極がメッキされることによる電解処理能力の低下を回避することもできる。また、銀がメッキの材料として利用されるため、銀単体でカソード電極を構成するよりも電極のコストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の水処理装置の実施の形態を説明する。各図を通して同じ符号を付したものは、特記する場合を除き、同じ作用を奏するものとし、説明を繰り返さない。なお、本発明の水処理装置は、たとえば、家庭や工場から流出しかつ１次処理を施された廃水（被処理水）を導入され、そして、当該被処理水に対して主に窒素成分を除去する処理を行なう。
【００３２】
［第１の実施の形態］
図１に、本発明の第１の実施の形態である水処理装置を模式的に示す。
【００３３】
図１を参照して、水処理装置１は、主に、被処理水を収容する電解槽１０と、当該水処理装置１の動作を全体的に制御するための制御回路２０と、電解槽１０内に収容される電極に直流の電流を供給するための直流電源２１とを含む。
【００３４】
電解槽１０は、当該電解槽１０内に被処理水を導入するための給水口１１、当該給水口１１を開閉するための給水バルブ１１０、当該電解槽１０外へ被処理水を排出するための排出口１２、当該排出口１２を開閉するための排水バルブ１２０、当該電解槽１０外へ気体を排出するための排気口１３、当該電解槽１０内で被処理水を循環させるための循環管１４、当該電解槽１０の下方に位置する被処理水を当該循環管１４を介して上方に流すための循環ポンプ１４１、および、当該電解槽１０内から循環ポンプ１４１に導かれる被処理水の量を調整する循環バルブ１４０を含む。給水バルブ１１０、排水バルブ１２０、および、循環バルブ１４０は、それぞれ、その開閉を制御回路２０に制御され、また、循環ポンプ１４１は、その動作を制御回路２０に制御される。なお、基本的に、給水バルブ１１０、排水バルブ１２０、および、循環バルブ１４０は、閉じた状態とされているものとし、循環ポンプ１４１は、駆動されることにより、図１中の矢印Ａ方向に水を送り出す。
【００３５】
水処理装置１は、さらに、電解槽１０内に収容され、直流電源２１から電力を供給されるアノード電極３１およびカソード電極３２、ならびに、電解槽１０内の水位を検出するための第１水位計４１および第２水位計４２を含む。
【００３６】
アノード電極３１は、たとえば、Ｔｉ基体にＰｔなどの貴金属をコーティングしたＤＳＡ（dimensionally stable anode）電極やカーボン電極からなる。カソード電極３２は、たとえば、真鍮、銅、亜鉛などの、周期表の第１１族もしくは第１２族の元素を含む導電体、または、そのような導電体を被覆された電極からなる。
【００３７】
第１水位計４１は、電解槽１０内の水位が、電解槽１０において電解処理が行なわれる際に適するとされる水位（たとえば、図１に示す水面１００の高さ方向の位置、以下、「第１の水位」と呼ぶ））となったか否かを検出する。第２水位計４２は、電解槽１０内の水位が、アノード電極３１およびカソード電極３２の少なくとも一部が水に浸かるような水位（以下、「第２の水位」と呼ぶ）となったか否かを検出する。
【００３８】
直流電源２１からアノード電極３１およびカソード電極３２への電力の供給態様は、制御回路２０によって制御される。また、第１水位計４１および第２水位計４２の検出出力は、制御回路２０に入力される。
【００３９】
電解槽１０では、所定の量の被処理水が導入された後、給水バルブ１１０が閉じられ、そして、アノード電極３１とカソード電極３２との間に適当な電流値の電流が流されることにより、当該所定の量の被処理水に対して電解処理がなされる。その後、電解槽１０では、電解処理された当該所定の量の被処理水が電解槽１０外へ排出口１２を介して排出された後、新たに上記の所定の量の被処理水が導入されて、電解処理がなされる。つまり、本実施の形態では、電解槽１０において、いわゆるバッチ処理で、被処理水に対する電解処理が施される。
【００４０】
ここで、電解槽１０で、アノード電極３１とカソード電極３２との間に電流が流されることによって予測される化学反応の一例について説明する。
【００４１】
電解槽１０内の被処理水中では、アノード電極３１近傍において、式（１）に示すように、水の電気分解により酸素ガスが発生する。
【００４２】
２Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｏ２↑＋４Ｈ＋＋４ｅ−  （１）
また、電解槽１０内の被処理水に含まれる塩化物イオンは、式（２）に示すように、塩素ガスとなり、そして、生じた塩素ガスの一部は、式（３）に示すように水和して次亜塩素酸となる。
【００４３】
２Ｃｌ−  ⇔  Ｃｌ２↑＋２ｅ−  （２）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｈ＋＋Ｃｌ−＋ＨＣｌＯ  （３）
一方、カソード電極３２近傍では、式（４）に示すように、水の電気分解により水素ガスが発生する。
【００４４】
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  ⇔  Ｈ２↑＋２ＯＨ−  （４）
そして、電解槽１０内に導入された被処理水中の窒素成分である硝酸イオンは、カソード電極３１表面で、亜硝酸イオンを経て（式（５）参照）、アンモニアに還元される（式（６）参照）。
【００４５】
ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  ⇔  ＮＯ２−＋２ＯＨ−  （５）
ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  ⇔  ＮＨ３＋７ＯＨ−  （６）
そして、上記の式（３）に従って生じた次亜塩素酸と、上記の式（６）に従って生じたアンモニアとが、次に示す式（７）に従って反応することにより、窒素ガスが生じる。
【００４６】
2/3ＮＨ３＋ＨＣｌＯ  →  1/3Ｎ２↑＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ  （７）
つまり、水処理装置１では、被処理水に対して電解処理がなされることにより、当該被処理水に含まれる窒素成分である硝酸イオンが、上記のように窒素ガスが発生することにより、被処理水から除去される。また、被処理水に亜硝酸イオンが含まれる場合でも、当該亜硝酸イオンが式（６）に従ってアンモニアに還元されるため、同様に、上記のような窒素ガスの発生によって、被処理水から除去される。
【００４７】
水処理装置１が被処理水に対する電解処理の際に実行する処理について、当該電解処理の際に制御回路２０の実行する電解制御処理のフローチャートである図２をさらに参照して、より具体的に詳細に説明する。
【００４８】
電解制御処理では、制御回路２０は、まずステップＳＡ１（以下、「ステップ」を省略して単にＳＡ１と呼ぶ）で、給水バルブ１１０を開ける。これにより、給水口１１を介して、電解槽１０に、被処理水が導入される。
【００４９】
次に、制御回路２０は、ＳＡ２で、第２水位計４２が電解槽１０内で上記した第２の水位まで被処理水が導入されたことを検出したか否かを判断する。そして、第２の水位計４２が上記の第２の水位に達したことを検出したと判断すると、制御回路２０は、ＳＡ３に処理を進める。
【００５０】
ＳＡ３では、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａ（アンペア）の電流を流すように、制御を行なう。電解槽１０において、１０Ａとは、カソード電極の溶出を防止するために流される電流値の一例である。
【００５１】
次に、ＳＡ４で、制御回路２０は、第１水位計４１が電解槽１０内で上記した第１の水位まで被処理水が導入されたことを検出したか否かを判断する。そして、第１の水位計４１が上記の第１の水位に達したことを検出したと判断すると、制御回路２０は、ＳＡ５に処理を進める。
【００５２】
ＳＡ５では、制御回路２０は、給水バルブ１１０を閉じる。
次に、ＳＡ６で、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２の間に流す電流を１０００Ａに上昇させるように、制御を行なう。１０００Ａとは、電解槽１０において、被処理水に対する電解処理を行なうために適当と考えられる電流値の一例である。
【００５３】
次に、制御回路２０は、ＳＡ７で、循環バルブ１４０を開け、ＳＡ８で、循環ポンプ１４１を駆動させ、そして、ＳＡ９で、所定の電解時間が経過したか否かを判断する。制御回路２０は、図示せぬタイマを備えており、ＳＡ９では、当該タイマの計測する時間を参照することにより、判断を行なう。また、所定の電解時間とは、電解槽１０内に導入された上記の所定の量の被処理水に含まれる窒素成分を電解処理により除去するために必要と考えられる時間であり、上記の所定の量や、電解槽１０内に導入される被処理水の水質等に基づいて、適宜、決定される時間である。そして、制御回路２０は、上記の所定の電解時間が経過したと判断すると、ＳＡ１０に処理を進める。
【００５４】
ＳＡ１０では、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２との間の通電を停止させる。
【００５５】
次に、制御回路２０は、ＳＡ１１で、循環ポンプ１４１の駆動を停止させ、ＳＡ１２で、排水バルブ１２０を開け、そして、ＳＡ１３で、排水バルブ１２０を開けてから所定の排水時間が経過したか否かを判断する。所定の排水時間とは、電解槽１０内に導入された被処理水のすべてが、排水口１２を介して電解槽１０外へ流出するために必要な時間であり、電解槽１０の容量や排水口１２の径等に基づいて、適宜、決定される時間である。そして、制御回路２０は、上記の所定の排水時間が経過したと判断すると、ＳＡ１４で、排水バルブ１２０を閉じて、ＳＡ１に処理を戻す。
【００５６】
以上説明した本実施の形態では、電解槽１０に所定の量の被処理水が導入され、当該電解槽１０内の所定の量の被処理水に対して電解処理が施された後、電解槽１０内の被処理水が入れ替えられて、次の電解処理が施される。つまり、本実施の形態では、いわゆるバッチ処理の方式で、電解処理が実行される。
【００５７】
ただし、本発明は、このようなバッチ処理の方式で被処理水に対する電解処理が実行されるものに限らず、電解処理以外の場合にもカソード電極が被処理水に浸される事態の生じるような水処理装置であれば、すべての場合において、適用することができる。
【００５８】
また、以上説明した本実施の形態では、電解槽１０に被処理水が導入される際、アノード電極３１およびカソード電極３２の少なくとも一部が被処理水に浸ると考えられる時点から、電解槽１０で電解処理が可能な全量（上記した所定の量）の被処理水が導入されるまで、アノード電極３１とカソード電極３２との間に、電流が流される。このように電流が流されることにより、カソード電極３２は、電流が流されない状態よりも、酸化しにくい状態となる。したがって、被処理水のｐＨが比較的高い場合であっても低い場合であっても、カソード電極３２を構成する材料が被処理水に溶出することを回避できる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、カソード電極３２の溶出を回避するために流される電流値は、１０Ａとされたが、これは、一例であり、電解槽１０に導入される被処理水の水質や、カソード電極３２の材料の酸化電位等に基づいて、適宜、決定されても良い。
【００６０】
また、カソード電極３２の溶出を回避するために流される電流値は、本格的な電解処理の際に流される電流値（本実施の形態では１０００Ａ）と同様とすることもできるが、電解処理以外に利用する電力を抑えることを考慮すると、本実施の形態のように、本格的な電解処理の際に流される電流値よりも低い値とされることが好ましい。なお、具体的には、カソード電極３２の溶出を回避するために流される電流値は、たとえば、本格的な電解処理の際に流される電流値の１／１０〜１／１００とすることができる。つまり、本実施の形態では、本格的な電解処理の際に流される電流値が１０００Ａであるので、カソード電極３２の溶出を回避するために流される電流値は、たとえば、その１／１０〜１／１００の、１００〜１０Ａが好ましいとされる。
【００６１】
また、以上説明した本実施の形態では、電解槽１０内の収容される電極は、アノード電極３１とカソード電極３２の１対の電極とされているが、本発明はこれに限定されない。水処理装置１は、電解槽１０内に複数の電極対が収容され、当該複数の電極対を利用して電解槽１０内の被処理水に対する電解処理を実行するにように構成されても良い。
【００６２】
また、以上説明した本実施の形態では、水処理装置１は、給水バルブ１１０が開けられれば、給水口１１を介して電解槽１０に被処理水が導入されるタイプの装置であったが、本発明はこれに限定されず、給水バルブ１１０よりも上流側（給水口１１を介して電解槽１０に導入される被処理水の流れについての上流側）に備えられたポンプが駆動されることによって、電解槽１０に被処理水が導入されるタイプの装置であっても良い。
【００６３】
また、以上説明した本実施の形態において、直流電源２１は、アノード電極３１とカソード電極３２との間に電流を流す際、アノード電極３１とカソード電極３２の間の電圧の上限値が設定できるよう構成されることが好ましい。ここで、上限値とは、アノード電極３１とカソード電極３２の間の電圧がその値を越えると異常な発熱等の観点から危険であると判断される値であって、たとえば、７Ｖ（ボルト）程度とすることができる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
本実施の形態の水処理装置は、図１に示した水処理装置１と同様の構成を有するものであるが、第１の実施の形態の水処理装置１に対して、制御回路２０の実行する電解制御処理の内容のみが異なる。そこで、以下に、図３（および図１）を参照して、本実施の形態の制御回路２０の実行する電解制御処理について説明する。図３は、当該処理のフローチャートである。
【００６５】
本実施の形態の電解制御処理では、制御回路２０は、まずＳＢ１で、給水バルブ１１０を開ける。これにより、給水口１１を介して、電解槽１０に、被処理水が導入される。
【００６６】
次に、ＳＢ２で、制御回路２０は、第１水位計４１が電解槽１０内で上記した第１の水位まで被処理水が導入されたことを検出したか否かを判断する。そして、第１の水位計４１が上記の第１の水位に達したことを検出したと判断すると、制御回路２０は、ＳＢ３に処理を進める。
【００６７】
ＳＢ３では、制御回路２０は、給水バルブ１１０を閉じる。
次に、ＳＢ４で、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２の間に流す電流を１０００Ａに上昇させるように、制御を行なう。
【００６８】
次に、制御回路２０は、ＳＢ５で、循環バルブ１４０を開け、ＳＢ６で、循環ポンプ１４１を駆動させ、そして、ＳＢ７で、所定の電解時間が経過したか否かを判断する。そして、制御回路２０は、上記の所定の電解時間が経過したと判断すると、ＳＢ８に処理を進める。
【００６９】
ＳＢ８では、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａの電流を流すように、制御を行なう。
【００７０】
次に、制御回路２０は、ＳＢ９で、循環ポンプ１４１の駆動を停止させ、ＳＢ１０で、排水バルブ１２０を開け、そして、ＳＢ１１で、第２水位計４２が電解槽１０内で上記した第２の水位まで被処理水が排出されたことを検出したか否かを判断する。そして、第２の水位計４２が上記の第２の水位に達したことを検出したと判断すると、制御回路２０は、ＳＢ１２に処理を進める。
【００７１】
ＳＢ１２では、制御回路２０は、直流電源２１に対して、アノード電極３１とカソード電極３２との間の通電を停止させる。
【００７２】
そして、ＳＢ１３で、排水バルブ１２０を開けてから所定の排水時間が経過したか否かを判断する。そして、制御回路２０は、上記の所定の排水時間が経過したと判断すると、ＳＢ１４で、排水バルブ１２０を閉じて、ＳＢ１に処理を戻す。
【００７３】
以上説明した本実施の形態では、電解槽１０において所定の量の被処理水が導入されて電解処理が終了した後、電解槽１０から被処理水が排出される際にも、アノード電極３１とカソード電極３２との間に電流が流されることになる。
【００７４】
［第３の実施の形態］
本実施の形態の水処理装置は、図１に示した水処理装置１と同様の構成を有するものであるが、第１の実施の形態および第２の実施の形態の水処理装置１に対して、制御回路２０の実行する電解制御処理の内容のみが異なる。図４は、本実施の形態における当該処理のフローチャートである。
【００７５】
図４を参照して、本実施の形態の電解制御処理は、図３を用いて説明した電解制御処理に対して、ＳＢ１とＳＢ２の処理の間に、図２を用いて説明した第１の実施の形態におけるＳＡ２およびＳＡ３の処理が追加されている。
【００７６】
これにより、本実施の形態では、第２の実施の形態において電解処理後に電解槽１０から被処理水が排出される際にアノード電極３１とカソード電極３２の間にカソード電極３２の溶出を回避するための電流が流されるのに加えて、電解処理前に電解槽１０に被処理水が導入される際に両電気の間にカソード電極３２の溶出を回避するための電流が流される。
【００７７】
したがって、電極処理の前後両方において、カソード電極３２の溶出を回避するための制御がなされる。
【００７８】
［第４の実施の形態］
図５に、本実施の形態の水処理装置を模式的に示す。
【００７９】
本実施の形態の水処理装置１０１は、図１を用いて説明した第１の実施の形態における水処理装置１に対して、第２水位計４２を削除したものに相当する。
【００８０】
これにより、水処理装置１０１の制御回路２０の実行する電解制御処理は、第１の実施の形態の水処理装置１の実行する電解制御処理に対して、第２水位計４２の検出出力に関連する処理を省略したものとなる。
【００８１】
図６に、本実施の形態の制御回路２０の実行する電解制御処理のフローチャートを示す。本実施の形態の電解制御処理では、図２を用いて説明した第１の実施の形態における電解制御処理と比較して、ＳＡ２が省略されている。
【００８２】
つまり、第１の実施の形態の電解制御処理では、給水バルブ１１０が開けられた後第２水位計４２が水位を検出したことを条件としてアノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）電流が流されるのに対し、本実施の形態の電解制御処理では、給水バルブ１１０が開けられたら、すぐにアノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）電流が流されるようになる。
【００８３】
［第５の実施の形態］
本実施の形態の水処理装置は、図５に示した水処理装置１０１と同様の構成を有するものであるが、第４の実施の形態の水処理装置１０１に対して、制御回路２０の実行する電解制御処理の内容のみが異なる。
【００８４】
本実施の形態の水処理装置１０１の制御回路２０の実行する電解制御処理は、第２の実施の形態の水処理装置１の実行する電解制御処理に対して、第２水位計４２の検出出力に関連する処理を省略したものとなる。
【００８５】
図７に、本実施の形態の制御回路２０の実行する電解制御処理のフローチャートを示す。本実施の形態の電解制御処理では、図３を用いて説明した第２の実施の形態における電解制御処理と比較して、ＳＢ１１が省略され、また、ＳＢ１２とＳＢ１３の実行される順序が逆になっている。
【００８６】
つまり、第２の実施の形態の電解制御処理では、排水バルブ１２０が開けられた後第２水位計４２が水位を検出したことを条件としてアノード電極３１とカソード電極３２の間の１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）通電が停止されていたのに対し、本実施の形態の電解制御処理では、排水バルブ１２０が開けられた後、さらに、所定の排水時間が経過したことを条件として、アノード電極３１とカソード電極３２の間の１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）通電が停止されるようになる。
【００８７】
［第６の実施の形態］
本実施の形態の水処理装置は、図５に示した水処理装置１０１と同様の構成を有するものであるが、第４の実施の形態の水処理装置１０１に対して、制御回路２０の実行する電解制御処理の内容のみが異なる。
【００８８】
本実施の形態の水処理装置１０１の制御回路２０の実行する電解制御処理は、第３の実施の形態の水処理装置１の実行する電解制御処理に対して、第２水位計４２の検出出力に関連する処理を省略したものとなる。
【００８９】
図８に、本実施の形態の制御回路２０の実行する電解制御処理のフローチャートを示す。本実施の形態の電解制御処理では、図４を用いて説明した第３の実施の形態における電解制御処理と比較して、ＳＡ２およびＳＢ１１が省略され、また、ＳＢ１２とＳＢ１３の実行される順序が逆になっている。
【００９０】
つまり、第３の実施の形態の電解制御処理では、電解処理前では、給水バルブ１１０が開けられた後第２水位計４２が水位を検出したことを条件としてアノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）電流が流され、また、電解処理後では、排水バルブ１２０が開けられた後第２水位計４２が水位を検出したことを条件としてアノード電極３１とカソード電極３２の間の１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）通電が停止されていたのに対し、本実施の形態の電解制御処理では、電解処理前では、給水バルブ１１０が開けられたら、すぐにアノード電極３１とカソード電極３２の間に１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）電流が流されるようになり、また、電解処理後では、排水バルブ１２０が開けられた後、さらに、所定の排水時間が経過したことを条件として、アノード電極３１とカソード電極３２の間の１０Ａの（カソード電極３２の溶出を回避するための）通電が停止されるようになる。
【００９１】
［第７の実施の形態］
本実施の形態の水処理装置は、カソード電極３２の構成に特徴を有する。
【００９２】
本実施の形態の水処理装置を図９に示す。
図９に示された水処理装置は、基本的に図１に示された第１の実施の形態の水処理装置と同様の構成を有する。つまり、たとえば、本実施の形態の水処理装置では、電解槽１０において、アノード電極３１とカソード電極３２が水位１００まで被処理水に浸され、また、アノード電極３１およびカソード電極３２は、直流電源２１から電力を供給される。当該電力の供給は、制御回路２０によって制御される。
【００９３】
また、アノード電極３１は、たとえば、Ｔｉ基体にＰｔなどの貴金属をコーティングしたＤＳＡ電極やカーボン電極からなり、カソード電極３２は、たとえば、真鍮、銅、亜鉛などの、周期表の第１１族もしくは第１２族の元素を含む導電体、または、そのような導電体を被覆された電極からなる。
【００９４】
そして、本実施の形態のカソード電極３２は、少なくとも、電解槽１０内で被処理水に浸されることによって、電解反応に直接関与する部分には、銀メッキが施されている。図９では、カソード電極３２の中のこのような部分にハッチングが施されている。
【００９５】
なお、上記した第１〜第６の実施の形態においても、カソード電極３２は、本実施の形態と同様の銀メッキを施されることが好ましい。
【００９６】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態は、可能な限り単独でも組合されても実施されるものであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態である水処理装置を模式的に示す図である。
【図２】図１の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態である水処理装置の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施の形態である水処理装置の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施の形態である水処理装置を模式的に示す図である。
【図６】図５の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施の形態である水処理装置の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第６の実施の形態である水処理装置の制御回路が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第７の実施の形態である水処理装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１  水処理装置、１０  電解槽、１１  給水口、１２  排水口、１３  排気口、１４  循環管、２０  制御回路、２１  直流電源、３１  アノード電極、３２  カソード電極、４１  第１水位計、４２  第２水位計、１１０  給水バルブ、１２０  排水バルブ、１４０  循環バルブ、１４１  循環ポンプ。
【図１】
2006043688.tif 000003
【図２】
2006043688.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006043688.tif 000008
【図７】
2006043688.tif 000009
【図８】
2006043688.tif 000010
【図９】
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