(57)【要約】【課題】  効率的に被処理水を加温することで、泡沫の生成及び成長することによる不都合を回避することができる水処理方法及び水処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の水処理方法は、被処理水中に少なくとも一対の電極３１、３２を少なくとも一部浸漬し、電気化学的手法により被処理水を処理する方法において、電気化学的手法により処理される被処理水、即ち、処理中の被処理水と、当該処理の前段における被処理水とを熱交換させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に少なくとも一対の電極を少なくとも一部浸漬し、電気化学的手法により被処理水を処理する方法であって、
前記電気化学的手法により処理される被処理水と、当該処理の前段における被処理水とを熱交換させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記被処理水中に消泡剤を添加することを特徴とする請求項１の水処理方法。
【請求項３】
被処理水を処理する水処理装置であって、
前記被処理水を貯溜する処理槽と、
前記処理槽内の前記被処理水に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電極と、
前記処理槽内の被処理水と当該処理槽内に供給される前の被処理水とを熱交換させる熱交換手段を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
前記熱交換手段は、前記処理槽内に供給される前の被処理水に代えて、所定の冷却媒体と前記処理槽内の被処理水とを熱交換可能とされていることを特徴とする請求項３の水処理装置。
【請求項５】
前記熱交換手段における熱交換を制御する制御手段と、前記処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１を検出する前段温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記前段温度検出手段の出力に基づき、前記処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌより低い温度域にある場合は、前記熱交換手段により、当該処理槽内に供給される前の被処理水と前記処理槽内の被処理水とを熱交換させることを特徴とする請求項３又は請求項４の水処理装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記処理槽内の被処理水の温度Ｔ２を検出する処理槽内温度検出手段を備え、
該処理槽温度検出手段に基づき、当該処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈ以上の温度域にある場合は、前記熱交換手段により、前記所定の冷却媒体と前記処理槽内の処理水とを熱交換させることを特徴とする請求項４又は請求項５の水処理装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が前記所定の高温度Ｔ２Ｈより低い温度域にある場合は、前記熱交換手段により、前記処理槽内の被処理水と前記処理槽内に供給される前の被処理水との熱交換、又は、前記処理槽内の被処理水と前記所定の冷却媒体との熱交換を選択的に行うことを特徴とする請求項６の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば畜産業者などから排出される有機性廃水中の有機態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素、アンモニア態窒素などの窒素化合物などの処理を行う水処理方法及び水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、川や湖の富栄養化の原因の１つに窒素化合物の存在があることは周知である。また、この窒素化合物は、一般家庭の生活排水中や工場排水中、若しくは畜産業者などの廃水中に多く存在するが、浄化処理が困難なものであり、有効な対策がとれないのが現状である。特に、養豚業者などの畜産業者から排出される有機性廃水（以下、被処理水と称す）中には、アンモニア態窒素や有機態窒素ＣＯＤ（化学的酸素要求量）又はＢＯＤ（生物学的酸素要求量）の高い有機物が多く含まれており、浄化処理は非常に困難なものであった。
【０００３】
このような浄化処理方法として、一般には、生物的処理が行われているが、この生物的処理では、硝化細菌及び脱窒素細菌を保有するために大容量の嫌気槽が必要となり、設備建設コストの高騰、装置設置面積の拡大を招く問題があった。更に、該硝化細菌及び脱窒素細菌は、周囲の温度環境、その他、被処理水中に含まれる成分などに著しく影響される。特に、温度が低くなる冬場では、これら細菌の活動が低下することで、脱窒素作用が低下し、処理効率が不安定となる問題もあった。
【０００４】
そこで、上記技術的課題を解決するために、従来では、被処理水を電気分解することで、被処理水中の窒素化合物の脱窒処理を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５４−１６８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した如き電解処理では、処理の過程において酸素、水素、窒素等のガスが発生する。この場合において、特に有機物を含む被処理水を処理する場合には、当該被処理水は、粘性が高いことから、ガスの発生により泡沫が生成される。特に、冬場など外気温が低い場合には、泡沫の生成が顕著となり、被処理水の表面には、泡沫の層が形成されることとなる。当該層が成長することで、被処理水が処理槽から溢出する不都合や、電極間のショート等の不都合が発生する問題がある。
【０００６】
そこで、電解処理時には、被処理水中に消泡剤を添加することにより、泡沫の生成を抑制することが考えられる。しかし、当該消泡剤によっても、被処理水の温度が所定温度以下の場合には、十分な破泡効果を得ることができない。通常、電解処理時には、電解熱が発生し、当該熱により被処理水が昇温されることとなるが、被処理水の温度が所定温度以下の電解処理の初期段階では、被処理水の加温が十分に行われていないことから、この時点において、被処理水の表面に泡沫が生成されてしまう。一旦生成された泡沫には、その後被処理水が所定温度にまで昇温された場合であっても、熱の伝導がほとんど行われないため、消泡剤が添加されている場合であっても、当該泡沫の層は消失しない。
【０００７】
そのため、泡沫の層が成長することによって、電極間のショートの問題や、処理槽から溢出してしまう問題がある。また、電極表面に付着された泡沫により、実質上電解に寄与する電極面積が狭められ、電解効率が低下する問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、効率的に被処理水を加温することで、泡沫の生成及び成長することによる不都合を回避することができる水処理方法及び水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の水処理方法は、被処理水中に少なくとも一対の電極を少なくとも一部浸漬し、電気化学的手法により被処理水を処理する方法であって、電気化学的手法により処理される被処理水と、当該処理の前段における被処理水とを熱交換させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の水処理方法は、上記発明において、被処理水中に消泡剤を添加することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の水処理装置は、被処理水を処理するものであって、被処理水を貯溜する処理槽と、処理槽内の被処理水に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電極と、処理槽内の被処理水と当該処理槽内に供給される前の被処理水とを熱交換させる熱交換手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の水処理装置は、上記発明において、熱交換手段は、処理槽内に供給される前の被処理水に代えて、所定の冷却媒体と処理槽内の被処理水とを熱交換可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の水処理装置は、上記各水処理装置の発明において、熱交換手段における熱交換を制御する制御手段と、処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１を検出する前段温度検出手段とを備え、制御手段は、前段温度検出手段の出力に基づき、処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌより低い温度域にある場合は、熱交換手段により、当該処理槽内に供給される前の被処理水と処理槽内の被処理水とを熱交換させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の水処理装置は、請求項４又は請求項５の発明において、制御手段は、処理槽内の被処理水の温度Ｔ２を検出する処理槽内温度検出手段を備え、該処理槽温度検出手段に基づき、当該処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈ以上の温度域にある場合は、熱交換手段により、所定の冷却媒体と処理槽内の処理水とを熱交換させることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明の水処理装置は、上記発明において、制御手段は、処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈより低い温度域にある場合は、熱交換手段により、処理槽内の被処理水と処理槽内に供給される前の被処理水との熱交換、又は、処理槽内の被処理水と所定の冷却媒体との熱交換を選択的に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被処理水中に少なくとも一対の電極を少なくとも一部浸漬し、電気化学的手法により被処理水を処理する方法において、電気化学的手法により処理される被処理水と、当該処理の前段における被処理水とを熱交換させることにより、電気化学的手法により処理される際に生成される電解熱によって昇温された被処理水を用いることで、格別に加熱手段を設けることなく、処理の前段における被処理水を加温することが可能となる。
【００１７】
これにより、当該処理が屋外において行われる場合においても、外気温の影響により低温とされた処理の前段における被処理水を予め加温することが可能となり、被処理水の粘性を低減させることができる。従って、電気化学的手法による処理時における泡沫の生成を未然に抑制することが可能となる。そのため、泡沫により形成された層による電極間のショートや実質上電解に寄与する電極面積が狭められることによるの不都合を回避することができるようになり、当該泡沫による電解効率の低下、更には、処理効率の低下を回避することができるようになる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、上記発明において、被処理水中に消泡剤を添加することにより、より効果的に被処理水中に生成された泡沫を破泡することができるようになる。特に、本発明によれば、処理の前段において、前回の電解処理時において電解熱により加温された被処理水と熱交換することで昇温されていることから、電解処理の初期段階における被処理水は、所定温度以上を確保することが可能となり、消泡剤による破泡効果を十分に発揮することができるようになる。
【００１９】
これにより、電解処理の初期段階において被処理水の表面に泡沫の層が形成されることを未然に回避することが可能となり、これによっても電極間のショートの問題や、当該泡沫が処理槽から溢出してしまう不都合を回避することができるようになる。また、電極表面に付着した泡沫により、実質上電解に寄与する電極面積の狭小を回避することができ、電解効率の向上、被処理水の処理効率の向上を実現することができるようになる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、被処理水を処理する水処理装置であって、被処理水を貯溜する処理槽と、処理槽内の被処理水に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電極と、処理槽内の被処理水と当該処理槽内に供給される前の被処理水とを熱交換させる熱交換手段を備えたことにより、電気化学的手法により処理される際に生成される電解熱によって昇温された被処理水を用いることで、格別に加熱手段を設けることなく、処理槽内に供給される前の被処理水を加温することが可能となる。
【００２１】
これにより、当該処理が屋外において行われる場合においても、外気温の影響により低温とされた処理の前段における被処理水を予め加温することが可能となり、被処理水の粘性を低減させることができる。従って、電気化学的手法による処理時における泡沫の生成を未然に抑制することが可能となる。そのため、泡沫により形成された層による電極間のショートや実質上電解に寄与する電極面積が狭められることによる不都合を回避することができるようになり、当該泡沫による電解効率の低下、更には、処理効率の低下を回避することができるようになる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、上記発明において、熱交換手段は、処理槽内に供給される前の被処理水に代えて、所定の冷却媒体と処理槽内の被処理水とを熱交換可能とされていることにより、処理槽内の被処理水の温度が所定温度以上である場合に、前記処理槽内に供給される前の被処理水を昇温させるための熱交換手段を用いて、処理槽内の被処理水を所定の冷却媒体と熱交換させることにより、積極的に冷却することが可能となる。
【００２３】
これにより、電解熱により被処理水温度が所定温度以上にまで上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく前記熱交換手段を用いて処理槽内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽を、耐熱温度が比較的低い素材、例えば塩化ビニル等で構成した場合であっても、当該処理槽の変質を抑制することができる。処理槽の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、請求項３又は請求項４の発明において、熱交換手段における熱交換を制御する制御手段と、処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１を検出する前段温度検出手段とを備え、制御手段は、前段温度検出手段の出力に基づき、処理槽内に供給される前の被処理水の温度Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌより低い温度域にある場合は、熱交換手段により、当該処理槽内に供給される前の被処理水と処理槽内の被処理水とを熱交換させることで、処理槽内に供給される前の被処理水の温度に応じて、電気化学的手法により処理される際に生成される電解熱によって昇温された被処理水を用いた熱交換を行うことが可能となり、格別に加熱手段を設けることなく、処理槽内に供給される前の被処理水を加温することが可能となる。
【００２５】
これにより、供給前の被処理水の温度Ｔ１が、所定の低温度Ｔ１Ｌより低い温度域である場合には、熱交換により昇温された後、処理槽に供給することが可能となるため、当該処理槽に供給される被処理水は、粘性が低減される。そのため、電解初期の段階から、電解により発生するガスに伴い生成される泡沫の発生を抑制することができるようになる。これにより、泡沫により形成された層による電極間のショートや実質上電解に寄与する電極面積が狭められることによる不都合を回避することができるようになり、電解効率の低下、更には処理効率の低下を回避することができるようになる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、請求項４又は請求項５の発明において、制御手段は、処理槽内の被処理水の温度Ｔ２を検出する処理槽内温度検出手段を備え、該処理槽温度検出手段に基づき、当該処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈ以上の温度域にある場合は、熱交換手段により、所定の冷却媒体と処理槽内の処理水とを熱交換させることにより、処理槽内の被処理水の温度に応じて、前記処理槽内に供給される前の被処理水を昇温させるための熱交換手段を用いて、処理槽内の被処理水を所定の冷却媒体と熱交換させることにより、積極的に冷却することが可能となる。
【００２７】
これにより、電解熱により被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈ以上の温度域にまで上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく前記熱交換手段を用いて処理槽内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽を、耐熱温度が比較的低い素材、例えば塩化ビニル等で構成した場合であっても、当該処理槽の変質を抑制することができる。処理槽の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、上記発明において、制御手段は、処理槽内の被処理水の温度Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈより低い温度域にある場合は、熱交換手段により、処理槽内の被処理水と処理槽内に供給される前の被処理水との熱交換、又は、処理槽内の被処理水と所定の冷却媒体との熱交換を選択的に行うことにより、処理槽内に供給される前の被処理水の加温を確実に行う必要があるシステムの場合は、当該前段の被処理水と処理槽内の被処理水とを熱交換させ、処理中の被処理水の温度管理を確実に行う必要があるシステムでは、冷却媒体と熱交換させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の水処理装置１の概要を示す説明図である。本実施例における水処理装置１は、原水として供給される例えば養豚場廃液等の有機物及び窒素化合物を含有する有機性廃水（以下、被処理水と称する）を処理するものであり、当該有機性廃水を生物化学的に処理する生物処理槽２と、生物的処理をされた後の被処理水を貯溜する貯溜槽３と、電解処理装置４とを有している。
【００３０】
本実施例における生物処理槽２は、図示しない好気槽を備えており、この好気槽内には、有機物を有機低分子、硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に変換するための脱窒素細菌が保有されている。
【００３１】
そのため、当該生物処理槽２にて、有機性廃水に含有される有機物（有機高分子）を一旦、有機低分子、硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に分解することができるため、後段における電解処理装置４における電解処理の処理効率をより一層向上させることができるようになる。
【００３２】
本実施例における貯溜槽３は、内部に槽内の被処理水の温度を検出する温度センサ（前段温度検出手段）８及び当該被処理水の水位を検出する水位センサ９を備えている。また、貯溜槽３は、図示しない被処理水の流入口と流出口を有しており、搬送手段としてのポンプ６が介設される導入管７を介して、前段において生物処理された後の被処理水を槽３内に供給する。貯溜槽３内の被処理水は、搬送手段としてのポンプ１２が介設される導出管１１及び三方弁１３を介して、一方は配管１４により後段の電解処理装置４の処理槽２９に送出され、他方は配管１５、三方弁１６及び配管１７を介して詳細は後述する熱交換器（熱交換手段）２０に送出される。尚、これらポンプ６、１２、温度センサ８、水位センサ９、三方弁１３、１６は、詳細は後述する制御装置（制御手段）５０に接続されている。
【００３３】
前記電解処理装置４は、内部に図示しない被処理水の流入口と流出口を有する処理槽２９と、処理槽２９内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように配置された少なくとも一対の電極３１、３２と、該電極３１、３２に通電するための電源３０が設けられると共に、当該処理槽２９内にも被処理水の温度を検出する温度センサ（処理槽内温度検出手段）３３及び当該被処理水の水位を検出する水位センサ３４を備えている。また、この処理槽２９には、初回の電解開始時において被処理水を加温するための補助加熱ヒータ３５が設けられている。尚、本実施例において用いられる処理槽２９は、生産コストの低廉化を図るため、比較的耐熱温度が低い塩化ビニルにより構成されているものとする。
【００３４】
また、処理槽２９の前記流出口には、処理槽２９内にて処理された後の被処理水を外部に排出するための排出管４１が接続されており、当該排出管４１には、電磁弁４０が介設されている。更に、処理槽２９には、当該槽２９内の被処理水を前記熱交換器２０に送出するための循環用配管３８が設けられており、当該循環用配管３８には、搬送手段としてのポンプ３７が介設されている。尚、上記貯溜槽３と同様に、電源３０、温度センサ３３、水位センサ３４、補助加熱ヒータ３５、電磁弁４０、ポンプ３７は、前記制御装置５０に接続されている。
【００３５】
前記電極３１及び３２は、例えば、白金（Ｐｔ）又は白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などの貴金属電極、又は、これらを被覆した不溶性の導電体から構成される。尚、本実施例では、白金電極を用いる。尚、当該電極３１又は３２は、これ以外にも、極性切換を行わないで、電気化学的処理、即ち、電解処理を行う場合には、少なくともアノードを構成する電極のみを貴金属又はこれら貴金属を被覆した導電体により構成し、カソードを構成する電極は、その他の導電体により構成してもよいものとする。
【００３６】
また、上記において、貴金属又は貴金属を被覆した導電体は、導電体に貴金属をメッキすることにより構成してもよい。この場合には、貴金属を焼結することが好ましい。これによると、被覆した導電体よりも、高効率に有機性廃水を電気化学的処理することができると共に、電極の耐久性の向上を図ることができる。
【００３７】
次に、上述した如き貯溜槽３内の被処理水と電解処理装置４の処理槽２９内の被処理水との熱交換を行う熱交換器２０及びこれら配管構成（回路）について説明する。本実施例における熱交換器２０は、電解処理装置４の前段における貯溜槽３内の被処理水と、電解処理装置４の処理槽２９内の被処理水との熱交換を行うほか、冷却媒体としての地下水等の外部冷却水と、電解処理装置４の処理槽２９内の被処理水との熱交換を行うことを可能とする。
【００３８】
即ち、上述した如く貯溜槽３は、ポンプ１２が介設される導出管１１が接続され、当該導出管１１の他端は、三方弁１３の入口側に接続される。当該三方弁１３の一方の出口側には、他端が前記電解処理装置４の処理槽２９に接続される配管１４が接続され、他方の出口側には、他端が前記三方弁１６の一方の入口側に接続される配管１５が接続される。これにより、三方弁１３が切り換えられることで、貯溜槽３から汲み上げられる被処理水は、前記処理槽２９又は三方弁１６側のいずれかに送出される。
【００３９】
前記三方弁１６の他方の入口側には、外部冷却水としての地下水の供給源とを接続する配管１８が接続され、三方弁１６の出口側には、配管１７が接続される。当該配管１７は、熱交換器２０において後述する処理槽２９からの被処理水が流入する配管２３と交熱的に設けられる。そのため、三方弁１６が切り換えられることで、配管１７には、貯溜槽３からの被処理水又は外部冷却水のいずれか一方が流入する。
【００４０】
そして、熱交換器２０から出た配管１７は、三方弁２１の入口側に接続される。当該三方弁２１の一方の出口側には、一端が貯溜槽３に接続された戻り配管４４が接続され、他方の出口側には、外部に排出するための排出管１９が接続される。これにより、三方弁２１が切り換えられることで、熱交換器２０から出た被処理水又は外部冷却水は、貯溜槽３又は外部のいずれかに送出される。これにより、貯溜槽３内の被処理水が循環する回路及び外部冷却水が流通する回路が構成される。
【００４１】
他方、上述した如く処理槽２９は、ポンプ３７が介設される循環用配管３８が接続され、当該循環用配管３８の他端は、三方弁２８の入口側に接続される。当該三方弁２８の一方の出口側には、配管２３が接続される。当該配管２３は、熱交換器２０において前記貯溜槽３からの被処理水、若しくは、外部冷却水が流入する配管１７と交熱的に設けられる。そして、熱交換器２０から出た配管２３は、三方弁２４の一方の入口側に接続される。
【００４２】
前記三方弁２８の他方の出口側には、一端が熱交換器２５に接続される配管２７が接続される。当該熱交換器２５の近傍には、熱交換器用の送風機２６が配設されている。そして、この熱交換器２５は、配管４２を介して前記三方弁２４の他方の入口側に接続される。この三方弁２４の出口側には、一端が処理槽２９に接続された戻り配管４３が接続される。これにより、三方弁２４及び２８が切り換えられることで、処理槽２９から送出された被処理水を熱交換器２０側又は熱交換器２５側のいずれかに送出される。これにより、処理槽２９内の被処理水が循環する回路が構成される。
【００４３】
尚、上述した如きいずれの三方弁１３、１６、２１、２４、２８も前記制御装置５０により切換制御されるものとする。
【００４４】
次に、図２を参照して本実施例における制御装置５０について説明する。制御装置５０の入力側には、前段温度検出手段としての温度センサ８、処理槽内温度検出手段としての温度センサ３３、水位センサ９、３４が接続される。また、出力側には、各ポンプ６、１２、３７、各三方弁１３、１６、２１、２８、２４、電磁弁４０、電解処理装置４の電源３０、補助加熱ヒータ３５及び熱交換器用送風機２６が接続される。
【００４５】
次に、図３を参照して本実施例における水処理装置１の動作を説明する。上述した如く本実施例において用いる被処理水は、有機性廃水、例えば養豚業者からの廃水であるものとする。以下、各処理ステップについて（１）から（３）を参照して説明する。
【００４６】
（１）生物処理ステップ
先ず、生物処理槽２において被処理水としての廃水の生物処理を実行する。当該生物処理ステップでは、有機性廃水に含有される有機物（有機高分子）を有機低分子、硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に分解する。当該生物処理ステップを実行した後、制御装置５０は、ポンプ６を運転することにより、貯溜槽３に設けられた水位センサ９の出力に基づき、槽３内に所定量の被処理水を送出する。
【００４７】
（２）前処理ステップ
次に、制御装置５０は、貯溜槽３に設けられる温度センサ（前段温度検出手段）８が検出する前段被処理水温度Ｔ１（処理槽２９内に供給される前の被処理水温度）に基づき、各ポンプ１２、３７、各三方弁１３、１６、２１、２４、２８を後述する如く制御し、電解処理装置４の処理槽２９内の被処理水と熱交換器２０において熱交換させることで、加温を行う。そして、制御装置５０は、三方弁１３を配管１４側に切り換え、処理槽２９に設けられる水位センサ３４の出力に基づきポンプ１２を運転し、貯溜槽３内の被処理水を電解処理装置４の処理槽２９内に送出する。
【００４８】
（３）電気化学的処理ステップ
電気化学的処理ステップを開始する時点において、制御装置５０は、処理槽２９内に設けられる温度センサ（処理槽内温度検出手段）３３に基づき処理槽内温度Ｔ２（処理槽２９内の被処理水温度）を検出する。この場合において、処理槽内温度Ｔ２が所定の低温度Ｔ２Ｌ、本実施例では＋２０℃未満である場合には、補助加熱ヒータ３５に通電を行い、被処理水の加温を行う。尚、本実施例では、通常、連続して被処理水の処理を行うため、２回目以降の電気化学的処理では、後述する如く予め貯溜槽３内において加温された被処理水が処理槽２９内に供給されるため、補助加熱ヒータ３５による加温は行われないこととなる。
【００４９】
温度センサ３３の検出に基づき処理槽内温度Ｔ２がＴ２Ｌ（本実施例では＋２０℃）以上となった場合には、制御装置５０は、電源３０をＯＮとし、電極３１に正電位を、電極３２に負電位を印加する。これにより、電極３１はアノードとなり、電極３２はカソードとなる。
【００５０】
係る電位の印加により、各電極３１、３２は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な不溶性導電体により構成されていることため、アノードを構成する電極３１側では、被処理水中に含有される塩化物イオン（ハロゲン化物イオン）が電子を放出して塩素（ハロゲン）を生成する（反応Ａ）。そして、この塩素（ハロゲン）は水に溶解して次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸）を生成する（反応Ｂ）。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。以下、反応Ａ及び反応Ｂを示す。
反応Ａ    ２Ｃｌ-→Ｃｌ2↑＋２ｅ-
反応Ｂ    Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
【００５１】
尚、各電極３１、３２は、不溶性導電体であるため、電解により、電極３１、３２が被処理水中に溶出する不都合を回避することができ、電極３１、３２の交換などのメンテナンス作業性を簡素化することができるようになる。また、本実施例の如く貴金属電極又は貴金属を被覆した電極により構成しているため、より一層効率的に被処理水中に次亜ハロゲン酸などを生成することが可能となる。
【００５２】
そして、生成された次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸）は、被処理水中に含有されるアンモニア（アンモニウムイオン）と反応し、複数の化学変化を経た後、窒素ガスに変換される（反応Ｃ）。以下、反応Ｃを示す。
反応Ｃ    ＮＨ3＋ＨＣｌＯ→ＮＨ2Ｃｌ＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＨＣｌＯ→ＮＨＣｌ2＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＮＨＣｌ2→Ｎ2↑＋３ＨＣｌ
【００５３】
また、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電極３１側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と反応Ｄに示す如く反応し、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。以下、反応Ｄを示す。
反応Ｄ    ２ＮＨ3（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ2↑＋３Ｈ2Ｏ
【００５４】
一方、被処理水中に含有される有機物は、被処理水が電気分解される規定と鬼より、硝酸態窒素としての硝酸イオンやアンモニア態窒素としてのアンモニアやアンモニウムイオン若しくは、二酸化炭素及び水などに分解される（反応Ｅ）。以下に、反応Ｅを示す。
反応Ｅ    有機物→ＮＯ3-＋ＮＨ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
【００５５】
これにより、被処理水中の有機物は、電気化学的処理ステップにおいても、硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に変換され、当該硝酸態窒素及びアンモニア態窒素も上記と同様に電気化学的処理により窒素ガスにまで脱窒処理される。
【００５６】
尚、上述した如き電気化学的処理ステップにおいて、処理槽２９内の被処理水は、電解熱の発生により昇温される。そのため、少なくとも処理槽２９における電気化学的処理ステップの実行時において、処理槽２９内の被処理水の貯溜槽３内の被処理水又は外部冷却水若しくは通風空気との熱交換制御を実行する。以下、各熱交換制御について（４）から（６）を参照して説明する。
【００５７】
（４）前段被処理水温度Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌよりも低い場合の熱交換制御
先ず、温度センサ８の出力に基づき生物処理槽２から貯溜槽３に供給された直後の貯溜槽３内の被処理水温度（前段被処理水温度）Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌ、本実施例では、＋２０℃未満である場合であって、温度センサ３３の出力に基づき処理槽２９内の被処理水温度（処理槽内温度）Ｔ２が所定の高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では、＋５５℃未満である場合には、制御装置５０は、貯溜槽３内の被処理水と、処理槽２９内の被処理水との熱交換を行う。
【００５８】
即ち、制御装置５０は、三方弁１３を配管１５側に切り換え、三方弁１６を配管１５側に切り換え、三方弁２１を戻り配管４４側に切り換え、貯溜槽３から導出管１１、ポンプ１２、配管１５、１７、戻り配管４４の一連の回路を形成する。また、制御装置５０は、三方弁２４及び２８を共に配管２３側に切り換え、処理槽２９から循環用配管３８、ポンプ３７、配管２３、戻り配管４３の一連の回路を形成する。
【００５９】
これにより、ポンプ１２及び３７を運転することで、貯溜槽３内の被処理水は、配管１７に流入し、処理槽２９内の被処理水は、配管２３に流入する。そして、これら配管１７及び２３が交熱的に設けられる熱交換器２０において、貯溜槽３内の被処理水及び処理槽２９内の被処理水は、熱交換を行うことができる。処理槽２９内の被処理水は、電解熱により加温されていることから、当該処理槽２９内の被処理水によって、貯溜槽３内の被処理水を加温することができる。
【００６０】
電解処理装置４における電気化学的処理ステップが終了した後、制御装置５０は、処理後の処理槽２９内の被処理水を電磁弁４０を開放することで、排出管４１を介して外部に排出する。その後、制御装置５０は、電磁弁４０を閉鎖した後、三方弁１３を配管１４に切り換え、ポンプ１２を運転することで、貯溜槽３内の被処理水を処理槽２９内に送出する。この場合において、貯溜槽３内から処理槽２９内に送出された被処理水は、上述した如く、前回の電気化学的処理ステップにおいて電解熱によって加温された処理槽２９内の被処理水と熱交換することで、加温されていることから、格別に補助加熱ヒータ３５などにより加温することなく、電気化学的処理ステップを実行することが可能となる。
【００６１】
通常、本実施例の如く有機物を含んでいる被処理水の電気化学的処理を行うと、当該被処理水は、粘性が高いことから、電解時に発生するガスにより泡沫が生成される。特に、冬場など屋外において当該電気化学的処理を実行した場合には、被処理水の温度が著しく低下するため、泡沫の生成が顕著となる。そのため、被処理水の表面には、泡沫の層が形成することとなるが、本実施例の如く処理槽２９内に供給される被処理水は、予め加温された状態で供給されるため、被処理水の粘性を低減させることができる。従って、電気化学的処理を供給後すぐに開始した場合であっても、電気化学的処理に伴いガスが発生しても、泡沫の生成を抑制することができる。
【００６２】
特に、処理槽２９内の被処理水は、処理開始時点においては、電解熱による加温効果が得られないため、被処理水の粘性が高い状態のまま処理が開始されると、泡沫が生成され、泡沫による層を被処理水表面に形成してしまい、電極間のショートや反応に寄与されない電極面積が増大してしまう不都合や、当該泡沫層が処理槽２９から溢出してしまう不都合が発生する。処理開始時点において生成された泡沫層は、その後、電解熱により被処理水が加温された場合であっても、当該泡沫層には、熱が伝達し難いため、一旦形成された泡沫層は消滅し難い。これに対し、本実施例の如く熱交換により加温された状態の被処理水を処理槽２９に供給することで、処理開始時点から泡沫が生成される不都合を回避することができる。そのため、泡沫層の形成に伴う電極間のショート等や被処理水が処理槽２９から溢出してしまう不都合を回避することができる。また、泡沫発生による電解効率の低下、更には、処理効率の低下を回避することができるようになる。
【００６３】
また、本実施例では、処理槽２９に被処理水が供給される際に、当該被処理水中に消泡剤を添加してもよいものとする。当該消泡剤は、有機物を含有する被処理水に発生した泡沫を消失させるために使用する薬剤であるが、使用される被処理水温度が著しく低い場合には、当該消泡剤による破泡効果が得られなくなる。これに対し、本実施例では、被処理水は、上述した如き熱交換によって加温された状態で処理槽２９内に供給されることから、処理開始時点においても、被処理水は、所定温度以上を確保することが可能となり、当該消泡剤による破泡効果が十分に発揮されることとなる。そのため、これによっても、電解処理の初期段階において被処理水の表面に泡沫の層が形成されることを未然に回避することが可能となり、電極間のショートの問題や、当該泡沫が処理槽から溢出してしまう不都合を回避することができるようになる。また、電極表面に付着した泡沫により、実質上電解に寄与する電極面積の狭小を回避することができ、電解効率の向上、被処理水の処理効率の向上を実現することができるようになる。
【００６４】
尚、上述した如く貯溜槽３内の被処理水と、処理槽２９内の被処理水との熱交換を行っている場合において、電解処理が進行し、電解熱により処理槽２９内の被処理水の温度（処理槽内温度）Ｔ２が前記高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では、＋５５℃以上となった場合には、制御装置５０は、貯溜槽３内の被処理水と、処理槽２９内の被処理水との熱交換を停止して、外部冷却水と、処理槽２９内の被処理水との熱交換を行う。
【００６５】
即ち、制御装置５０は、三方弁１６を配管１８側に切り換え、三方管２１を排出管１９側に切り換え、外部冷却水を配管１７内に流入させる一連の回路を形成する。尚、処理槽２９側の回路は、上記の状態を維持する。
【００６６】
これにより、ポンプ１２の運転を停止し、図示しない外部冷却水用のポンプ及びポンプ３７を運転することで、外部冷却水は、配管１７内に流入し、処理槽２９内の被処理水は、配管２３に流入する。そして、これら配管１７及び２３が交熱的に設けられる熱交換器２０において、外部冷却水及び処理槽２９内の被処理水は、熱交換を行うことができる。
【００６７】
そのため、貯溜槽３内の被処理水を熱交換により加温するための回路及び熱交換器２０を用いて、処理槽２９内の被処理水と外部冷却水とを熱交換させることで、当該処理槽２９内の被処理水を積極的に冷却することが可能となる。これにより、電解熱により被処理水温度が異常に上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく熱交換器２０を用いて処理槽２９内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽２９を、本実施例の如く耐熱温度が比較的低い素材等で構成した場合であっても、当該処理槽２９の変質を抑制することができる。処理槽２９の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００６８】
尚、上記では、熱交換器２０を水冷式の熱交換器として用いることで、処理槽２９内の被処理水の冷却を行っているが、これ以外にも、空冷式の熱交換器２５を用いて、処理槽２９内の被処理水の冷却を行ってもよいものとする。この場合、制御装置５０は、処理槽内温度Ｔ２が前記高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では、＋５５℃以上となった場合には、熱交換器２０を用いることなく、処理槽２９内の被処理水を空冷式の熱交換器２５を用いて冷却を行う。
【００６９】
即ち、制御装置５０は、三方弁２８を配管２７側に切り換え、三方管２４を配管４２側に切り換え、処理槽２９内の被処理水を熱交換器２５に流入させる一連の回路を形成する。尚、この場合、貯溜槽３側の回路は使用しない。
【００７０】
これにより、ポンプ３７及び熱交換器用送風機２６を運転することで、処理槽２９内の処理水は、熱交換器２５内に流入し、当該熱交換器２５において、空冷される。そのため、外部冷却水を用いることなく、処理槽２９内の被処理水を積極的に冷却することが可能となる。これにより、電解熱により被処理水温度が異常に上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく熱交換器２０を用いて処理槽２９内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽２９を、本実施例の如く耐熱温度が比較的低い素材等で構成した場合であっても、当該処理槽２９の変質を抑制することができる。処理槽２９の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００７１】
尚、上述した如く熱交換器２０を水冷式熱交換器として処理槽２９内の被処理水を冷却するか、空冷式の熱交換器２５を用いて処理槽２９内の被処理水の冷却を行うかは、いずれの方法であってもよいものとする。
【００７２】
（５）前段被処理水温度Ｔ１が所定の低温度Ｔ１Ｌよりも高い場合の熱交換制御
他方、前段被処理水温度Ｔ１が前記低温度Ｔ１Ｌよりも高い場合には、上述した如き理由により、格別に加温することなく、処理槽２９に供給しても、当該処理槽２９において、被処理水が低温であることによる泡沫生成が生じ難い。そのため、制御装置５０は、貯溜槽３内の被処理水と処理槽２９内の被処理水の熱交換を行うことなく、前回の処理槽２９内における被処理水の処理が終了した後、三方弁１３を配管１４に切り換えた状態でポンプ１２を運転し、水位センサ３４の出力に基づき、貯溜槽３から処理槽２９への被処理水の送出を行う。
【００７３】
また、この場合においても、処理槽２９における電解処理が進行し、電解熱により処理槽２９内の被処理水の温度（処理槽内温度）Ｔ２が前記高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では、＋５５℃以上となった場合には、制御装置５０は、外部冷却水と、処理槽２９内の被処理水との熱交換を行う。
【００７４】
即ち、制御装置５０は、三方弁１６を配管１８側に切り換え、三方管２１を排出管１９側に切り換え、外部冷却水を配管１７内に流入させる一連の回路を形成する。尚、処理槽２９側の回路は、上記の状態を維持する。
【００７５】
これにより、ポンプ１２の運転を停止し、図示しない外部冷却水用のポンプ及びポンプ３７を運転することで、外部冷却水は、配管１７内に流入し、処理槽２９内の被処理水は、配管２３に流入する。そして、これら配管１７及び２３が交熱的に設けられる熱交換器２０において、外部冷却水及び処理槽２９内の被処理水は、熱交換を行うことができる。
【００７６】
そのため、貯溜槽３内の被処理水を熱交換により加温するための回路及び熱交換器２０を用いて、処理槽２９内の被処理水と外部冷却水とを熱交換させることで、当該処理槽２９内の被処理水を積極的に冷却することが可能となる。これにより、電解熱により被処理水温度が異常に上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく熱交換器２０を用いて処理槽２９内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽２９を、本実施例の如く耐熱温度が比較的低い素材等で構成した場合であっても、当該処理槽２９の変質を抑制することができる。処理槽２９の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００７７】
尚、上記では、熱交換器２０を水冷式の熱交換器として用いることで、処理槽２９内の被処理水の冷却を行っているが、これ以外にも、空冷式の熱交換器２５を用いて、処理槽２９内の被処理水の冷却を行ってもよいものとする。この場合、制御装置５０は、処理槽内温度Ｔ２が前記高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では、＋５５℃以上となった場合には、熱交換器２０を用いることなく、処理槽２９内の被処理水を空冷式の熱交換器２５を用いて冷却を行う。
【００７８】
即ち、制御装置５０は、三方弁２８を配管２７側に切り換え、三方管２４を配管４２側に切り換え、処理槽２９内の被処理水を熱交換器２５に流入させる一連の回路を形成する。
【００７９】
これにより、ポンプ３７及び熱交換器用送風機２６を運転することで、処理槽２９内の処理水は、熱交換器２５内に流入し、当該熱交換器２５において、空冷される。そのため、外部冷却水を用いることなく、処理槽２９内の被処理水を積極的に冷却することが可能となる。これにより、電解熱により被処理水温度が異常に上昇してしまった場合であっても、格別に冷却手段を設けることなく熱交換器２０を用いて処理槽２９内の被処理水を冷却することが可能となる。そのため、処理槽２９を、本実施例の如く耐熱温度が比較的低い素材等で構成した場合であっても、当該処理槽２９の変質を抑制することができる。処理槽２９の生産コストの低廉化を実現することができる。
【００８０】
尚、上述した如く熱交換器２０を水冷式熱交換器として処理槽２９内の被処理水を冷却するか、空冷式の熱交換器２５を用いて処理槽２９内の被処理水の冷却を行うかは、いずれの方法であってもよいものとする。
【００８１】
（６）処理槽内温度Ｔ２が所定の低温度Ｔ２Ｌよりも高い所定の高温度Ｔ２Ｍ以上であって所定の高温度Ｔ２Ｈよりも低い場合の熱交換制御
上記（４）及び（５）のいずれの場合であっても、温度センサ３３によって検出される処理槽内温度Ｔ２が所定の低温度Ｔ２Ｌ、本実施例では、＋２０℃よりも高い、所定の高温度Ｔ２Ｍ、本実施例では＋４５℃以上であって、前記所定の高温度Ｔ２Ｈ、本実施例では＋５５℃未満である場合には、制御装置５０は、上述した如き熱交換器２０によって貯溜槽３内の被処理水と処理槽２９内の被処理水との熱交換、又は、上述した如き熱交換器２０によって外部冷却水と処理槽２９内の被処理水との熱交換、若しくは、熱交換器２５によって処理槽２９内の被処理水の空冷のいずれかを選択的に行うものとする。
【００８２】
即ち、当該水処理装置１において、処理槽２９内に供給される前の被処理水、即ち、貯溜槽３内の被処理水の加温を確実に行う必要がある場合は、当該貯溜槽３の被処理水と処理槽２９内の被処理水とを熱交換を実行し、処理中の被処理水の温度管理を確実に行う必要がある場合には、外部冷却水との熱交換や空冷によって処理槽２９内の被処理水の冷却を行うことが可能となる。
【００８３】
尚、本実施例では、処理槽２９内に供給される前の被処理水を貯溜槽３内に貯溜し、当該貯溜された被処理水を熱交換器２０において、処理槽２９内の被処理水と熱交換することにより、処理槽２９内に供給される前の被処理水の加温を行っているが、本発明は、これに限るものではなく、処理槽２９内に供給される前の被処理水と、処理槽２９内の被処理水、即ち、処理中の被処理水との熱交換を実現することができるものであれば、他の手段によってもよいものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】水処理装置の概要を示す説明図である。
【図２】水処理装置の制御装置の電気ブロック図である。
【図３】Ｔ１及びＴ２に基づく制御動作説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    水処理装置
２    生物処理槽
３    貯溜槽
４    電解処理装置
５    導出口
６、１２、３７  ポンプ
８    温度センサ（前段温度検出手段）
９、３４  水位センサ
１１  導出管
１３、１６、２１、２４、２８  三方弁
１４、１５、１７、１８、２３、２７、４２  配管
１９、４１  排出管
２５  熱交換器（空冷用）
２６  熱交換器用送風機
２９  処理槽
３０  電源
３１、３２  電極
３３  温度センサ（処理槽内温度検出手段）
３５  補助加熱ヒータ
３８  循環用配管
４０  電磁弁
４３、４４  戻り配管
５０  制御装置
【図１】
2006326423.tif 000003
【図２】
2006326423.tif 000004
【図３】
2006326423.tif 000005