(57)【要約】【課題】被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を効率的に処理することができると共に、環境に負荷の低い状態で被処理水を排出することができる排水処理システムを提供する。【解決手段】被処理水中に含まれる物質を処理する排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０と、被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を電気化学的手法により除去するＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１と、被処理水を殺菌する殺菌装置１１とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に含まれる物質を処理する排水処理手段と、
前記被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を除去するＮ／Ｐ除去手段と、
前記被処理水を殺菌する殺菌手段とを備えることを特徴とする排水処理システム。
【請求項２】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置され、前記殺菌手段は、これらの最後段に設置されることを特徴とする請求項１の排水処理システム。
【請求項３】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、
一方の前記電極の材料は、不溶性導電体とされると共に、
他方の前記電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、
前記一方の電極をアノードとし、前記他方の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理することを特徴とする請求項１又は請求項２の排水処理システム。
【請求項４】
一方の前記電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体であることを特徴とする請求項３の排水処理システム。
【請求項５】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記電極の極性を切り換えて電気化学的手法により前記被処理水中のリン化合物を処理することを特徴とする請求項３又は請求項４の排水処理システム。
【請求項６】
前記殺菌手段は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により被処理水を処理するものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の排水処理システム。
【請求項７】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は前記被処理水を殺菌する機能を有することを特徴とする請求項１の排水処理システム。
【請求項８】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されることを特徴とする請求項７の排水処理システム。
【請求項９】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１及び第２の電極を備え、
前記第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、
前記第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、
前記第１の電極をアノードとし、前記第２の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、前記第１の電極をカソードとし、前記第２の電極をアノードとして電気化学的手法により前記被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、
前記第１の電極をアノードとし、前記第２の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする請求項７又は請求項８の排水処理システム。
【請求項１０】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第３の電極を備え、
前記第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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フェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、当該セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は、当該炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス、若しくは、当該ステンレスを被覆した導電体とされ、
前記第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、
前記第３の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、
前記第１の電極をアノードとし、前記第２の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、前記第１の電極をカソードとし、前記第２の電極をアノードとして電気化学的手法により前記被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、
前記第３の電極をアノードとし、前記第２の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする請求項７又は請求項８の排水処理システム。
【請求項１１】
前記Ｎ／Ｐ除去手段は、前記被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第４の電極を備え、
前記第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、
前記第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、
前記第３及び第４の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、
前記第１の電極をアノードとし、前記第２の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、前記第１の電極をカソードとし、前記第２の電極をアノードとして電気化学的手法により前記被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、
前記第３の電極をアノードとし、前記第４の電極をカソードとして電気化学的手法により前記被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする請求項７又は請求項８の排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば有機態窒素、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や、例えばリン酸、リン酸イオンなどのリン化合物を含む排水の処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。この窒素化合物は、一般家庭の生活排水中や工場排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。一般には、排水処理手段として生物的処理が行われている。この生物的処理は、被処理水中に含有されるアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程と、当該硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程の２つの工程により行われる。
【０００３】
しかしながら、係る生物的処理では、上記２つの工程を行うため、それぞれの反応を行うための反応槽が必要となると共に、処理時間が遅く、処理効率が低いという問題があった。また、この生物的処理では、硝化細菌及び脱窒素細菌により被処理水中に含有される窒素化合物を処理するため、温度環境や、被処理水中に含有される成分により処理能力が大きく影響されるという問題があった。特に温度が低くなる冬場になると、当該細菌の活動が低下して脱窒素作用が低下するため、処理効率が不安定となる問題もあった。
【０００４】
そのため、従来では、比較的窒素化合物やリン化合物などが処理されていない状態で、然も、格別に殺菌処理を施すことなく外部に排出されていた。
【０００５】
しかしながら、一般家庭の生活排水や工業排水などを処理が十分に行われていない状態で、河川や海などに排出されると、これら河川や海などが汚濁されてしまい、環境破壊を招く問題があった。
【０００６】
そこで、効率的に被処理水中の窒素化合物やリン化合物などを処理する方法として、被処理水に電流を流してアンモニア、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素を酸化、又は、還元分解して窒素ガスにする方法がある。該電気分解による被処理水の処理方法では、アノードに例えば、白金やイリジウムとその酸化物などの導電性材料を用いていた。
【０００７】
そして、被処理水に電流を流すことにより、アノードにおいて、アンモニア態窒素が次亜塩素酸等の次亜ハロゲン酸や活性酸素により、酸化され、窒素化合物が窒素ガスに変換され、窒素化合物の処理を行っていた。
【０００８】
また、更に、他の方法では、アノードに白金を用い、カソードに不錆鋼等を用いて被処理水を電解することにより、有機性廃水を無害化する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５４−１６８４４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電解による被処理水中の窒素化合物の処理方法では、窒素化合物の除去処理能力が低いため、実際に生活排水や工場排水の処理において、窒素化合物を十分に処理することは困難であった。また、硝酸態窒素は窒素ガスになり難く、低濃度の硝酸イオンの除去は難しいため、水中の窒素成分として残留し、除去できないという問題もある。
【００１１】
更にまた、電解によって生成される次亜塩素酸等の次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは活性酸素などは、被処理水中に含有される窒素化合物の除去処理に専ら用いられ、被処理水自体の殺菌処理を行うことは、困難であった。
【００１２】
そのため、被処理水中に残留した菌などが生存した状態のまま河川や海などの環境に排出されてしまうと、環境破壊を招く問題がある。
【００１３】
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、被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を効率的に処理することができると共に、環境に負荷の低い状態で被処理水を排出することができる排水処理システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の排水処理システムは、被処理水中に含まれる物質を処理する排水処理手段と、被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を除去するＮ／Ｐ除去手段と、被処理水を殺菌する殺菌手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明の排水処理システムは、請求項１の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置され、殺菌手段は、これらの最後段に設置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明の排水処理システムは、請求項１又は請求項２の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、一方の電極の材料は、不溶性導電体とされると共に、他方の電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、一方の電極をアノードとし、他方の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明の排水処理システムは、請求項３の発明において、一方の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明の排水処理システムは、請求項３又は請求項４の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、電極の極性を切り換えて電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明の排水処理システムは、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の発明において、殺菌手段は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により被処理水を処理するものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明の排水処理システムは、請求項１の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は被処理水を殺菌する機能を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明の排水処理システムは、請求項７の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明の排水処理システムは、請求項７又は請求項８の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１及び第２の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明の排水処理システムは、請求項７又は請求項８の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第３の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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フェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、当該セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は、当該炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス、若しくは、当該ステンレスを被覆した導電体とされ、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明の排水処理システムは、請求項７又は請求項８の発明において、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第４の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３及び第４の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第４の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行することを特徴とする。
【００２５】
請求項１の発明の排水処理システムによれば、被処理水中に含まれる物質を処理する排水処理手段と、被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を除去するＮ／Ｐ除去手段と、被処理水を殺菌する殺菌手段とを備えるので、効率的に被処理水中の物質や、窒素化合物及び／又はリン化合物を除去処理（処理）することができると共に、当該被処理水は、殺菌手段にて殺菌処理されることにより、環境に負荷の低い状態で排出することができるようになる。
【００２６】
また、請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されることにより、効率的に被処理水中に含有される物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理することができるようになる。特に、Ｎ／Ｐ除去手段を排水処理手段の後段に設置することにより、排水処理手段にて処理された後の被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物を後段におけるＮ／Ｐ除去手段により効率的に除去処理することができるようになる。
【００２７】
更にまた、殺菌手段は、これら排水処理手段及びＮ／Ｐ除去手段の最後段に設置されるので、殺菌手段の前段において、殺菌処理に大きな影響を与える被処理水中の物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理した後に、被処理水の殺菌処理を行うため、効率的な殺菌処理を行うことができるようになる。
【００２８】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、一方の電極の材料は、不溶性導電体とされると共に、他方の電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、一方の電極をアノードとし、他方の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、カソードを構成する他方の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じる。これにより、効果的に被処理水中の硝酸態窒素や亜硝酸態窒素をアンモニアにまで還元処理することができるようになる。
【００２９】
特に、この場合において、カソードを構成する他方の電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【００３０】
また、請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、一方の電極の材料は、電気化学的手法により、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導電体とすることにより、アノードを構成する他方の電極において、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることができるようになり、カソードを構成する他方の電極において生じたアンモニアの脱窒処理を行うことができるようになる。
【００３１】
これにより、より一層、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００３２】
請求項５の発明によれば、請求項３又は請求項４の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、電極の極性を切り換えて電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードとなる他方の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。これにより、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができるようになる。
【００３３】
請求項６の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の発明に加えて、殺菌手段は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により被処理水を処理するものであるので、被処理水中に残存するアンモニアを効率的に窒素ガスにまで処理することができると共に、被処理水を殺菌効果の高い次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により殺菌処理することができるようになる。
【００３４】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は被処理水を殺菌する機能を有するので、一つの手段にて被処理水中の窒素化合物及び／又はリン化合物の除去及び被処理水の殺菌を行うことができるようになる。これにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００３５】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されているので、効率的に被処理水中に含有される物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理することができるようになる。特に、Ｎ／Ｐ除去手段を排水処理手段の後段に設置することにより、排水処理手段にて処理された後の被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物を後段におけるＮ／Ｐ除去手段により効率的に除去処理することができるようになる。
【００３６】
更にまた、このＮ／Ｐ除去手段は、被処理水を殺菌する機能を有していることから、効率的に被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物の除去処理を行いつつ、被処理水を殺菌することができ、高い排水処理能力により、環境に負荷の少ない状態で被処理水を排出することができるようになる。
【００３７】
請求項９の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１及び第２の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００３８】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【００３９】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００４０】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【００４１】
また、殺菌処理ステップでは、窒素処理ステップにおいて被処理水中の窒素化合物を処理された後、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質により、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。
【００４２】
特に、この殺菌方法によれば、被処理水を薬剤添加により殺菌処理することなく、電気化学的手法により処理を行うため、環境に対して害をもたらす問題を招くこともない。
【００４３】
これにより、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができるようになり、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００４４】
また、請求項１０の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第３の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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フェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、当該セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は、当該炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス、若しくは、当該ステンレスを被覆した導電体とされ、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００４５】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【００４６】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００４７】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【００４８】
また、殺菌処理ステップでは、第３の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第３の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質を効率的に生成することができるようになり、効果的に、然も短時間で、被処理水を殺菌することができるようになる。
【００４９】
特に、第３の電極は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることにより、窒素処理ステップにおいてアノードされる第１の電極と比して、より一層次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることができ、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。これにより、環境に対して害をもたらす問題を招くことなく、効果的に被処理水を殺菌処理して排出することができるようになる。
【００５０】
また、係る発明においても、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができるようになり、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００５１】
請求項１１の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第４の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３及び第４の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第４の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００５２】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【００５３】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００５４】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【００５５】
また、殺菌処理ステップでは、第３の電極をアノードとし、第４の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第３の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質を効率的に生成することができるようになり、効果的に、然も、短時間で被処理水を殺菌することができるようになる。
【００５６】
特に、第３の電極は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることにより、窒素処理ステップにおいてアノードされる第１の電極と比して、より一層次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることができ、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。これにより、環境に対して害をもたらす問題を招くことなく、効果的に被処理水を殺菌処理して排出することができるようになる。
【００５７】
また、第４の電極も第３の電極と同様に電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることから、第４の電極と第３の電極とを極性切り替えして殺菌処理することも可能となる。
【００５８】
これにより、一方の電極のみに付着する固着物質を効果的に除去することができるようになり、より一層電解効率が向上し、被処理水の殺菌効果を向上させることができるようになる。
【００５９】
また、係る発明においても、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができ、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
（１）第１の実施例
先ず、図１及び図２を用いて本発明の一実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施例の排水処理システムＳの概要を示す説明図である。この実施例における排水処理システムＳは、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０と、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１と、殺菌手段としての殺菌装置１１とを備えている。
【００６１】
生物的処理浄化槽１０は、従来より用いられている排水処理手段であり、まず、被処理水中に含有されるアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程と、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程の２つの工程を行うための、図示しない２つの反応槽が設けられており、これら反応槽内には、硝化細菌や脱窒素細菌が保有されている。
【００６２】
尚、本実施例では、排水処理手段として生物的処理浄化槽１０を用いているが、これ以外に被処理水中に含まれる物質、例えば、固形物や被処理水中に溶解している溶液を処理するものであれば、他の装置、例えば、被処理水中に含まれる固形物を捕獲するろ過装置などであってもよいものとする。
【００６３】
電気化学的処理装置１は、図２に示す如く内部に図示しない排水の流入口と流出口を有する処理室４を構成する処理槽２と、該処理室４内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極５、６と、該電極５、６に通電するための電源７（図１のみ図示する。）及び該電源７を制御するための図示しない制御装置などから構成されている。尚、処理槽２内には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良い。
【００６４】
前記電極６は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして例えば、鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体により構成されており、前記電極５は、不溶性導電体として、例えば、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体である白金（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ている。
【００６５】
尚、本実施例では、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているが、これ以外に、周期表第ＶＩＩＩ族を含む導電体であれば、コバルト（Ｃｏ）やニッケル（Ｎｉ）等であってもよいものとする。また、電極５は、貴金属電極又はこれらを被覆した不溶性の導電体により構成されているが、これ以外に、被処理水中の低ハロゲンイオン濃度では、あまり次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは活性酸素を発生しないフェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス鋼若しくは、ステンレスを被覆した導電体などであってもよいものとする。尚、この実施例では白金とイリジウム（白金・イリジウム）の混合物を用いる。
【００６６】
殺菌装置１１は、例えば次亜塩素酸発生装置若しくは、被処理水を殺菌するのに通常、用いられる次亜塩素酸などの薬剤を添加する薬剤添加装置であるものとする。また、これ以外に、殺菌装置１１は、オゾン又は、紫外線若しくは、加熱などによって被処理水を殺菌するものであっても良いものとする。
【００６７】
以上の構成により、被処理水の処理工程について説明する。尚、本実施例において処理される被処理水は、一般家庭などから排出される家庭用排水や工業用排水などであるものとする。先ず初めに、本発明の排水処理システムＳに搬送された被処理水は、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０において、処理される。即ち、生物的処理浄化槽１０では、図示しない２つ反応槽を経て、被処理水中に含有されるアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程と、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程を行い、被処理水中の窒素化合物の処理を行う。尚、ここで、行われる生物的処理では、特に、硝化細菌及び脱窒素細菌の温度管理や被処理水中に含有される成分により処理効率が変動するため、被処理水中に窒素化合物が残存する場合であっても処理時間を延長することなく、所定時間経過後に電気化学的処理装置１に搬送するものとする。
【００６８】
電気化学的処理装置１に搬送された被処理水は処理槽２内の処理室４に貯留される。そして、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極５に正電位を印加する（窒素処理ステップ。図２の左側）。これにより、電極５はアノードとなり、電極６はカソードとなる。
【００６９】
係る電位の印加により、カソードを構成する電極６側では、アノードを構成する電極５側において生成された電子が供給され、被処理水中に含まれる硝酸態窒素としての硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される（反応Ａ）。更に、亜硝酸イオンに還元された硝酸態窒素は、カソードを構成する電極６側において、電子が供給され、アンモニア（アンモニウムイオン）まで還元される（反応Ｂ）。以下に、反応Ａ及び反応Ｂを示す。
反応Ａ　ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→ＮＯ２−＋２ＯＨ−
反応Ｂ　ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−→ＮＨ３（ａｑ）＋７ＯＨ−
【００７０】
一方、本実施例では、アノードを構成する電極５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を発生する白金・イリジウムにより構成されているため、電極５側では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。尚、本実施例では、被処理水中に塩化物イオンが含有されているため、次亜塩素酸が生成されているが、これ以外に他のハロゲン化物イオンが被処理水中に含有されている場合には、次亜フッ素酸や次亜臭素酸などの他の次亜ハロゲン酸が生成されても同様の効果を奏するものとする。
【００７１】
ここで、被処理水中に含まれる塩化物イオン濃度が低い場合には、被処理水中に、例えば塩化物イオンや、ヨウ化物イオンや、臭化物イオンなどのハロゲンイオンや、これらハロゲンイオンを含む化合物、例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどを添加してもよい。即ち、被処理水の塩化ナトリウムの塩化物イオンを例えば１０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ以下とする。
【００７２】
このような被処理水中に本来含まれる塩化物イオンや上述の如く添加した塩化ナトリウムは、アノードを構成する電極５において酸化され、塩素を生成し（反応Ｃ。塩化ナトリウムの場合で示す）、生成された塩素は、被処理水中で水と反応し、次亜塩素酸を生成する（反応Ｄ）。そして、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ｂで被処理水中に生成されたアンモニア（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Ｅ）。以下、反応Ｃ乃至反応Ｅを示す。
2004097949.tif 000003
【００７３】
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５側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と反応Ｆ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。
反応Ｆ　２ＮＨ３（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ２↑＋３Ｈ２Ｏ
【００７４】
これにより、被処理水中に含有される硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を効果的に除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００７５】
特に、本実施例において、カソードを構成する電極６の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているので、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【００７６】
このような窒素化合物の処理（窒素処理ステップ）の終了後、制御装置は各電極５、６に印加する電位の極性を切り換える（図２の右側。リン処理ステップ。尚、極性切り換え後も被処理水中では上記窒素処理反応が継続している）。これにより、電極５はカソード、電極６はアノードを構成することになる。これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極６は、上述の如き導電体にて構成されていることから、電極６より鉄（ＩＩ）イオンが被処理水中に溶出して、被処理水中において鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化される。
【００７７】
生成された鉄（ＩＩＩ）イオンは、反応Ｇに示す如く脱リン反応により、被処理水中のリン酸イオンと凝集沈殿し、水に難溶性のリン酸鉄を生成する。
反応Ｇ　Ｆｅ３＋＋ＰＯ４３−→ＦｅＰＯ４↓
これにより、被処理水中に含有されたリン化合物としてのリン酸イオンをリン酸鉄として沈殿処理することができる。
【００７８】
また、電子の供給のために被処理水中に鉄（ＩＩ）イオンの状態で溶出し、電極上或いは被処理水中で酸化された鉄（ＩＩＩ）イオンの一部は、この場合にカソードを構成する電極５側において、再度電子が供給され、鉄（ＩＩ）イオンに還元されて再びアノードを構成する電極６側において酸化される。
【００７９】
尚、鉄（ＩＩ）イオンを含有した被処理水を電解することにより、被処理水中に含有される硝酸イオンをアンモニウムイオンにまで還元処理する技術については、既に、１９９９年３月１６日から３月１８日に渡って開催された第３３回日本水環境学会において配布された日本水環境学会年会講演集の「電気化学反応を用いた無機窒素化合物処理技術の開発」において開示されている。
【００８０】
また、前記窒素処理ステップにおいてカソードを構成する電極６の表面に成長するスケール（ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２等）は、このリン処理ステップで電極６がアノードとなることにより表面から落とされる。これにより、電極６の電解性能を高く維持できるようになる。
【００８１】
これにより、上述した如く本発明におけるＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１は、同一の装置にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができる。
【００８２】
尚、本実施例により処理される被処理水は、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１の前段に排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０が設けられていることから、初め生物的処理浄化槽１０にてある程度被処理水中の窒素化合物を処理した後の被処理水を電気化学的処理装置１にて処理することができる。そのため、被処理水中の窒素化合物濃度がある程度低下している状態で電気化学的処理を行うことができ、電解効率を向上させることができるようになる。これにより、より一層電気化学的処理装置１における窒素化合物処理効率を向上させることができるようになる。また、一旦、生物的処理浄化槽１０により処理された後の被処理水を電気化学的処理装置１にて処理を行うことにより、被処理水中に残存する窒素化合物を処理することができ、被処理水中に含有される窒素化合物をほぼ処理することができるようになる。
【００８３】
また、本実施例では、排水処理手段を生物的処理浄化槽１０により構成しているが、これ以外に、前述した如く被処理水中に含まれる固形物を捕獲するろ過装置であってもよい。かかる場合には、ろ過装置によって被処理水中の固形物が除去された状態で電気化学的処理装置１に被処理水を搬送することができるため、固形物による電解効率の阻害を回避することができ、かかる場合にあっても、窒素除去処理効率を向上させることができるようになる。
【００８４】
そして、電気化学的処理装置１にて処理された後の被処理水は、殺菌装置１１に搬送され、当該殺菌装置１１にて、次亜塩素酸生成装置により生成される次亜塩素酸又は殺菌効果を有する次亜塩素酸等の薬剤を被処理水に添加することにより、被処理水は殺菌処理される。
【００８５】
尚、この場合において、電気化学的処理装置１においてアノードを構成する電極５が、電気化学的手法により、被処理水中のアンモニア態窒素を窒素ガスにまで還元する程の量の次亜ハロゲン酸等を生成する材料により構成されていない場合には、被処理水中にアンモニア態窒素が残存した状態で殺菌装置１１に搬送されることとなる。
【００８６】
かかる場合には、殺菌装置１１は、次亜ハロゲン酸等を被処理水に発生される若しくは、添加するものである必要があり、かかる場合には、殺菌装置１１にて、被処理水中のアンモニア態窒素が次亜ハロゲン酸等により窒素ガスにまで還元されるものとする。また、このアンモニア態窒素の窒素ガスへの還元反応と共に被処理水は、次亜ハロゲン酸等により殺菌処理される。
【００８７】
これにより、被処理水は、環境に負荷の低い状態で排出することができるようになる。尚、本実施例では、殺菌装置１１は、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０及びＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１の最後段に設置されているため、殺菌装置１１の前段において、殺菌処理に大きな影響を与える被処理水中の物質や窒素化合物及び／またはリン化合物を処理した後に、被処理水の殺菌処理を行うため、効率的な殺菌処理を行うことができるようになる。
【００８８】
尚、本実施例では、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置１は、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０の後段に設置されているが、これ以外に、排水処理手段の前段、若しくは、排水処理手段内に設置されていても段階的に被処理水中の物質や窒素化合物及び／またはリン化合物を処理することができるため、被処理水の処理効率が向上する。
【００８９】
（２）第２の実施例
次に、本発明の第２の実施例について図３及び図４を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施例の排水処理システムＴの概要を示す説明図である。尚、図３において図２と同一符号は同一若しくは同様の作用を奏するものとする。
【００９０】
係る実施例における排水処理システムＴは、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０と、詳細は後述する殺菌機能を備えたＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１とを備えている。尚、係る実施例における排水処理手段は、上記第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００９１】
係る実施例における電気化学的処理装置２１は、図４に示す如く内部に図示しない排水の流入口と流出口を有する処理室２４を構成する処理槽２２と、該処理室４内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極２５（第１の電極）、２６（第２の電極）と、これら電極２５、２６に通電するための電源２７（図３のみ図示する。）及び該電源２７を制御するための図示しない制御装置などから構成されている。尚、処理槽２２内には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良い。
【００９２】
前記電極２６は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして例えば、鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体により構成されており、前記電極２５は、不溶性導電体として、例えば、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体であるフェライト若しくは、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ている。
【００９３】
尚、本実施例においても、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているが、上述の如く他の物質であっても良いものとする。また、電極５は、フェライト若しくは、貴金属電極又はこれらを被覆した不溶性の導電体により構成されているが、上述の如く他の物質であっても良いものとする。尚、係る実施例では白金とイリジウム（白金・イリジウム）の混合物を用いる。
【００９４】
以上の構成により、被処理水の処理工程について説明する。尚、本実施例において処理される被処理水は、一般家庭などから排出される家庭用排水や工業用排水などであるものとする。先ず初めに、本発明の排水処理システムＴに搬送された被処理水は、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０において、上記実施例と同様に処理される。
【００９５】
電気化学的処理装置２１に搬送された被処理水は処理槽２２内の処理室２４に貯留される。そして、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極２５に正電位を印加する（窒素処理ステップ。図４の左側）。これにより、電極２５はアノードとなり、電極２６はカソードとなる。
【００９６】
係る電位の印加により、カソードを構成する電極２６側では、アノードを構成する電極２５側において生成された電子が供給され、被処理水中に含まれる硝酸態窒素としての硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される（前記反応Ａ）。更に、亜硝酸イオンに還元された硝酸態窒素は、カソードを構成する電極６側において、電子が供給され、アンモニア（アンモニウムイオン）まで還元される（前記反応Ｂ）。
【００９７】
一方、本実施例では、アノードを構成する電極２５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生する白金・イリジウム若しくは、被処理水中に十分なハロゲン化物イオンが存在する場合には同じく電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生するフェライトにより構成されているため、電極２５側では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。尚、本実施例では、被処理水中に塩化物イオンが含有されているため、次亜塩素酸が生成されているが、上記実施例と同様、他のハロゲン化物イオンが被処理水中に含有されている場合には、同様の効果を奏する次亜ハロゲン酸が生成される。
【００９８】
このような被処理水中の塩化物イオンは、アノードを構成する電極２５において酸化され、塩素を生成し（前記反応Ｃ。）、生成された塩素は、被処理水中で水と反応し、次亜塩素酸を生成する（前記反応Ｄ）。そして、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ｂで被処理水中に生成されたアンモニア（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（前記反応Ｅ）。
【００９９】
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２５側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と前述した如き反応Ｆを生じ、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。
【０１００】
これにより、被処理水中に含有される硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を効果的に除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１０１】
特に、係る実施例においても、カソードを構成する電極２６の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているので、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１０２】
尚、係る窒素処理ステップでは、アノードを構成する電極２５側では、上述の如き次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素等の殺菌効果を有する物質が生成されているが、上述の如くこの殆どは、被処理水中に含有される窒素化合物の脱窒処理に用いられているため、被処理水中の大腸菌や芽胞菌などの菌が残留している場合がある。
【０１０３】
上述如き窒素化合物の処理（窒素処理ステップ）の終了後、制御装置は各電極２５、２６に印加する電位の極性を切り換える（図４の中央。リン処理ステップ。尚、極性切り換え後も被処理水中では上記窒素処理反応が継続している）。これにより、電極２５はカソード、電極２６はアノードを構成することになる。これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極２６は、上述の如き導電体にて構成されていることから、電極２６より鉄（ＩＩ）イオンが被処理水中に溶出して、被処理水中において鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化される。
【０１０４】
生成された鉄（ＩＩＩ）イオンは、前述した如き脱リン反応（反応Ｇ）により、被処理水中のリン酸イオンと凝集沈殿し、水に難溶性のリン酸鉄を生成する。これにより、被処理水中に含有されたリン化合物としてのリン酸イオンをリン酸鉄として沈殿処理することができる。
【０１０５】
上記リン化合物の処理（リン処理ステップ）の終了後、制御装置は各電極２５、２６に印加する電位の極性を切り換える（図４の右側。殺菌処理ステップ。）。これにより、電極２５はアノード、電極２６はカソードを構成することになる。
【０１０６】
これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極２５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生する白金・イリジウム若しくは、被処理水中に十分なハロゲン化物イオンが存在する場合には同じく電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生するフェライトにより構成されているため、電極２５側では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
【０１０７】
これにより、被処理水中に窒素化合物が殆ど存在しない状態で被処理水中に次亜塩素酸等の殺菌効果の高い物質が生成されることが可能となり、効果的に被処理水を殺菌処理することができるようになる。尚、この場合において、当該殺菌処理ステップは、被処理水中に大腸菌や芽胞菌などが存在しないことが明らかな場合には、当該殺菌処理ステップを実行することなく、排水しても良いものとする。また、係る実施例では、窒素処理ステップを実行した後、リン処理ステップを行い、その後、殺菌処理ステップを実行しているが、これ以外に、窒素処理ステップを実行した後、電極２５、２６の極性を切り換えることなく、電解時間を延長し、被処理水の殺菌を行った後、当該電極２５、２６の極性を切り換えリン処理ステップを実行しても良いものとする。
【０１０８】
これにより、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１は被処理水を殺菌する機能を有するので、一つの装置にて被処理水中の窒素化合物及び／又はリン化合物の除去及び被処理水の殺菌を行うことができるようになる。これにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１０９】
更にまた、このＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１は、被処理水を殺菌する機能を有していることから、効率的に被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物の除去処理を行いつつ、被処理水を殺菌することができ、高い排水処理能力により、環境に負荷の少ない状態で被処理水を排出することができるようになる。
【０１１０】
尚、本実施例により処理される被処理水は、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１の前段に排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０が設けられていることから、上記実施例と同様に、初め生物的処理浄化槽１０にてある程度被処理水中の窒素化合物を処理した後の被処理水を電気化学的処理装置２１にて処理することができる。そのため、被処理水中の窒素化合物濃度がある程度低下している状態で電気化学的処理を行うことができ、電解効率を向上させることができるようになる。
【０１１１】
これにより、より一層電気化学的処理装置２１における窒素化合物処理効率を向上させることができるようになる。また、一旦、生物的処理浄化槽１０により処理された後の被処理水を電気化学的処理装置２１にて処理を行うことにより、被処理水中に残存する窒素化合物を効率的に処理することができ、被処理水中に含有される窒素化合物をほぼ処理することができるようになる。
【０１１２】
また、係る実施例においても、排水処理手段を生物的処理浄化槽１０により構成しているが、これ以外に、前述した如く被処理水中に含まれる固形物を捕獲するろ過装置であってもよい。かかる場合には、ろ過装置によって被処理水中の固形物が除去された状態で電気化学的処理装置２１に被処理水を搬送することができるため、固形物による電解効率の阻害を回避することができ、かかる場合にあっても、窒素除去処理効率を向上させることができるようになる。
【０１１３】
尚、係る実施例では、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１は、排水処理手段としての生物的処理浄化槽１０の後段に設置されているが、これ以外に、排水処理手段の前段、若しくは、排水処理手段内に設置されていても段階的に被処理水中の物質や窒素化合物及び／またはリン化合物を処理することができるため、被処理水の処理効率が向上する。本実施例の如くＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置２１を排水処理手段の後段に設置することにより、排水処理手段にて処理された後の被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物を後段におけるＮ／Ｐ除去手段により、より一層効率的に除去処理することができるようになる。
【０１１４】
次に、図５及び図６を参照して、上記排水処理システムＴに用いられる殺菌機能を備えたＮ／Ｐ除去手段としての他の実施例としての電気化学的処理装置３１及び４１を説明する。図５は電気化学的処理装置３１の概要を示す図、図６は電気化学的処理装置４１の概要を示す図である。尚、各図において図４と同一符号は同一若しくは同様の作用を奏するものとする。
【０１１５】
図５に示す如き電気化学的処理装置３１は、図５に示す如く内部に図示しない排水の流入口と流出口を有する処理室２４を構成する処理槽２２と、該処理室４内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された３つの電極３５（第１の電極）、３６（第２の電極）、３７（第３の電極）と、これら電極３５、３６、３７に通電するための図示しない電源及び該電源を制御するための図示しない制御装置などから構成されている。
【０１１６】
前記電極３６は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして例えば、鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体により構成されており、前記電極３５は、不溶性導電体として、例えば、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生させることが可能な導電体であるフェライトにより構成されており、前記電極３７は、同じく電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生させることが可能な導電体である白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などの貴金属電極により構成されているものとする。
【０１１７】
尚、この場合において、フェライト及び白金とイリジウムの混合物とでは、白金とイリジウムの混合物の方が、より電解効率が良く、次亜ハロゲン酸等の発生効率が高い。
【０１１８】
以上の構成により、電気化学的処理装置３１に搬送された被処理水は処理槽２２内の処理室２４に貯留される。そして、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極３５に正電位を印加する（窒素処理ステップ。図５の左側）。これにより、電極３５はアノードとなり、電極３６はカソードとなる。
【０１１９】
係る電位の印加により、上記実施例と同様に、カソードを構成する電極３６側では、被処理水中に含まれる硝酸態窒素としての硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される（前記反応Ａ）。更に、亜硝酸イオンに還元された硝酸態窒素は、カソードを構成する電極３６側において、更にアンモニア（アンモニウムイオン）まで還元される（前記反応Ｂ）。
【０１２０】
一方、アノードを構成する電極３５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を発生するフェライトにより構成されているため、電極３５側では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
【０１２１】
このような被処理水中に本来含まれる塩化物イオンや上述の如く添加した塩化ナトリウムは、アノードを構成する電極３５において酸化され、塩素を生成し（前記反応Ｃ。）、生成された塩素は、被処理水中で水と反応し、次亜塩素酸を生成する（前記反応Ｄ）。そして、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ｂで被処理水中に生成されたアンモニア（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（前記反応Ｅ）。
【０１２２】
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３５側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と前述した如き反応Ｆを生じ、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。
【０１２３】
これにより、被処理水中に含有される硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を効果的に除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１２４】
また、係る場合においても、カソードを構成する電極３６の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているので、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１２５】
尚、係る窒素処理ステップの時点では、アノードを構成する電極３５側より生成される次亜ハロゲン酸等は、強い殺菌力を有するものであるが、殆どは、被処理水中の窒素化合物の処理に用いられてしまうため、被処理水を十分に殺菌することが困難であり、被処理水中に大腸菌や芽胞菌などの菌が残留している場合がある。
【０１２６】
上述の如き窒素化合物の処理（窒素処理ステップ）の終了後、制御装置は各電極３５、３６に印加する電位の極性を切り換える（図５の中央。リン処理ステップ。尚、極性切り換え後も被処理水中では上記窒素処理反応が継続している）。これにより、電極３５はカソード、電極３６はアノードを構成することになる。これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極３６は、上述の如き導電体にて構成されていることから、上述と同様に、鉄（ＩＩＩ）イオンが生成され、これにより、被処理水中のリン酸イオンは、水に難溶性のリン酸鉄を生成するため、沈殿処理することができる。
【０１２７】
上述の如きリン化合物の処理（リン処理ステップ）の終了後、制御装置は電極３７に正電位を印加する（図５の右側。殺菌処理ステップ。）。これにより、電極３７はアノード、電極３６はカソードを構成することになる。
【０１２８】
これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われる。ここで、アノードを構成する電極３７は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生する白金・イリジウムにより構成されているため、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
【０１２９】
これにより、当該殺菌処理ステップでは、被処理水中に窒素化合物が殆ど存在しない状態で被処理水中に次亜塩素酸等の殺菌効果の高い物質が生成されることにより、効果的に被処理水を殺菌処理することができるようになる。
【０１３０】
尚、係る電気化学的処理装置３１では、殺菌処理ステップにおいて、窒素処理ステップでフェライトにより構成された電極３５をアノードとして使用せずに、白金・イリジウム電極３７をアノードとして使用している。これは、窒素処理ステップにおいて、白金・イリジウム電極３７をアノードとして使用した場合には、材質による電解効率により、多くの次亜塩素酸が発生するため亜硝酸態窒素の硝酸態窒素への酸化反応（上記窒素処理ステップにおける逆反応）が顕著となる。そこで、殺菌処理ステップでは、被処理水中に窒素化合物が殆ど存在していないため、比較的次亜ハロゲン酸等の発生効率が高い電極材料を用いることが可能となり、より一層効率的に被処理水の殺菌処理を行うことができる。
【０１３１】
尚、この場合において、当該殺菌処理ステップは、被処理水中に大腸菌や芽胞菌などが存在しないことが明らかな場合には、当該殺菌処理ステップを実行することなく、排水しても良いものとする。
【０１３２】
図６に示す電気化学的処理装置４１は、上記実施例における電気化学的処理装置３１に電極３８（第４の電極）を追加したものである。この電極３８は、電極３７と同様の材質、即ち、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸等を発生させることが可能な導電体である白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などにより構成されており、上記殺菌処理ステップにおいて、制御装置により電極３７に正電位を印加するものである（図６の右側。殺菌処理ステップ。）。これにより、電極３７はアノード、電極３８はカソードを構成し、電気化学的手法により被処理水中に次亜ハロゲン酸等を生成し、被処理水を殺菌処理するものである。
【０１３３】
このとき、当該電気化学的処理装置４１では、電極３７及び電極３８は、同様の材質により構成されていることから、極性を切り換えて使用した場合であっても被処理水中に次亜ハロゲン酸等を生成することができる。そのため、カソードを構成する電極の表面に成長するスケール（ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２等）を効率的に表面から落とすことができ、これらの電極３７及び３８の電解性能を高く維持することができるようになる。
【０１３４】
これにより、Ｎ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置３１及び４１に関しても、電気化学的処理装置２１と同様に被処理水を殺菌する機能を有するので、一つの装置にて被処理水中の窒素化合物及び／又はリン化合物の除去及び被処理水の殺菌を行うことができるようになる。これにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１３５】
更にまた、このＮ／Ｐ除去手段としての電気化学的処理装置３１及び４１は、被処理水を殺菌する機能を有していることから、効率的に被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物の除去処理を行いつつ、被処理水を殺菌することができ、高い排水処理能力により、環境に負荷の少ない状態で被処理水を排出することができるようになる。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明の排水処理システムによれば、被処理水中に含まれる物質を処理する排水処理手段と、被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を除去するＮ／Ｐ除去手段と、被処理水を殺菌する殺菌手段とを備えるので、効率的に被処理水中の物質や、窒素化合物及び／又はリン化合物を除去処理（処理）することができると共に、当該被処理水は、殺菌手段にて殺菌処理されることにより、環境に負荷の低い状態で排出することができるようになる。
【０１３７】
また、請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されることにより、効率的に被処理水中に含有される物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理することができるようになる。特に、Ｎ／Ｐ除去手段を排水処理手段の後段に設置することにより、排水処理手段にて処理された後の被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物を後段におけるＮ／Ｐ除去手段により効率的に除去処理することができるようになる。
【０１３８】
更にまた、殺菌手段は、これら排水処理手段及びＮ／Ｐ除去手段の最後段に設置されるので、殺菌手段の前段において、殺菌処理に大きな影響を与える被処理水中の物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理した後に、被処理水の殺菌処理を行うため、効率的な殺菌処理を行うことができるようになる。
【０１３９】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、一方の電極の材料は、不溶性導電体とされると共に、他方の電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、一方の電極をアノードとし、他方の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、カソードを構成する他方の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じる。これにより、効果的に被処理水中の硝酸態窒素や亜硝酸態窒素をアンモニアにまで還元処理することができるようになる。
【０１４０】
特に、この場合において、カソードを構成する他方の電極の材料は周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１４１】
また、請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、一方の電極の材料は、電気化学的手法により、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導電体とすることにより、アノードを構成する他方の電極において、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることができるようになり、カソードを構成する他方の電極において生じたアンモニアの脱窒処理を行うことができるようになる。
【０１４２】
これにより、より一層、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１４３】
請求項５の発明によれば、請求項３又は請求項４の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、電極の極性を切り換えて電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードとなる他方の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。これにより、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができるようになる。
【０１４４】
請求項６の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の発明に加えて、殺菌手段は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により被処理水を処理するものであるので、被処理水中に残存するアンモニアを効率的に窒素ガスにまで処理することができると共に、被処理水を殺菌効果の高い次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素により殺菌処理することができるようになる。
【０１４５】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は被処理水を殺菌する機能を有するので、一つの手段にて被処理水中の窒素化合物及び／又はリン化合物の除去及び被処理水の殺菌を行うことができるようになる。これにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１４６】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、排水処理手段の前段、又は、当該排水処理手段内、若しくは、後段に設置されているので、効率的に被処理水中に含有される物質や窒素化合物及び／又はリン化合物を処理することができるようになる。特に、Ｎ／Ｐ除去手段を排水処理手段の後段に設置することにより、排水処理手段にて処理された後の被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物を後段におけるＮ／Ｐ除去手段により効率的に除去処理することができるようになる。
【０１４７】
更にまた、このＮ／Ｐ除去手段は、被処理水を殺菌する機能を有していることから、効率的に被処理水中に残存する窒素化合物及び／又はリン化合物の除去処理を行いつつ、被処理水を殺菌することができ、高い排水処理能力により、環境に負荷の少ない状態で被処理水を排出することができるようになる。
【０１４８】
請求項９の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１及び第２の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１４９】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１５０】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１５１】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【０１５２】
また、殺菌処理ステップでは、窒素処理ステップにおいて被処理水中の窒素化合物を処理された後、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質により、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。
【０１５３】
特に、この殺菌方法によれば、被処理水を薬剤添加により殺菌処理することなく、電気化学的手法により処理を行うため、環境に対して害をもたらす問題を招くこともない。
【０１５４】
これにより、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができるようになり、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１５５】
また、請求項１０の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第３の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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フェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、当該セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は、当該炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス、若しくは、当該ステンレスを被覆した導電体とされ、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１５６】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１５７】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１５８】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【０１５９】
また、殺菌処理ステップでは、第３の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第３の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質を効率的に生成することができるようになり、効果的に、然も短時間で、被処理水を殺菌することができるようになる。
【０１６０】
特に、第３の電極は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることにより、窒素処理ステップにおいてアノードされる第１の電極と比して、より一層次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることができ、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。これにより、環境に対して害をもたらす問題を招くことなく、効果的に被処理水を殺菌処理して排出することができるようになる。
【０１６１】
また、係る発明においても、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができるようになり、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１６２】
請求項１１の発明によれば、請求項７又は請求項８の発明に加えて、Ｎ／Ｐ除去手段は、被処理水中に少なくとも一部が浸漬された第１乃至第４の電極を備え、第１の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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導電体とされると共に、第２の電極の材料は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとされ、第３及び第４の電極の材料は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体とされると共に、第１の電極をアノードとし、第２の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する窒素除去処理ステップ、及び／又は、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するリン除去処理ステップと、第３の電極をアノードとし、第４の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理する殺菌処理ステップを実行するので、窒素除去処理ステップでは、カソードとした第２の電極において、被処理水中の窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を生じ、アノードとした第１の電極では、次亜ハロゲン酸等の物質が生じることにより、カソードとした第２の電極において生じるアンモニアを脱窒処理することができる。これにより、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１６３】
ここで、窒素除去処理ステップにおいてカソードとされる第２の電極は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は、第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものにより構成されることから、被処理水中に含有される窒素化合物としての硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、当該還元反応に要する時間を短縮し、且つ、低濃度の窒素化合物としての硝酸イオンをも処理することができるようになる。
【０１６４】
第２の電極において生じたアンモニアは、アノードとされる第１の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質と脱窒反応をすることになるので、効果的に硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を除去することができるようになる。これにより、被処理水から効率的に窒素化合物を除去することができるようになり、窒素化合物の処理能力が向上される。
【０１６５】
また、リン除去処理ステップでは、第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとして電気化学的手法により被処理水中のリン化合物を処理するので、アノードされる第２の電極より被処理水中に周期表の第ＶＩＩＩ族の例えば鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、被処理水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと被処理水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【０１６６】
また、殺菌処理ステップでは、第３の電極をアノードとし、第４の電極をカソードとして電気化学的手法により被処理水を処理するので、アノードとされる第３の電極で生じる次亜ハロゲン酸等の物質を効率的に生成することができるようになり、効果的に、然も、短時間で被処理水を殺菌することができるようになる。
【０１６７】
特に、第３の電極は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることにより、窒素処理ステップにおいてアノードされる第１の電極と比して、より一層次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることができ、効率的に被処理水を殺菌することができるようになる。これにより、環境に対して害をもたらす問題を招くことなく、効果的に被処理水を殺菌処理して排出することができるようになる。
【０１６８】
また、第４の電極も第３の電極と同様に電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、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貴金属、又は、当該貴金属を被覆した導電体により構成されていることから、第４の電極と第３の電極とを極性切り替えして殺菌処理することも可能となる。
【０１６９】
これにより、一方の電極のみに付着する固着物質を効果的に除去することができるようになり、より一層電解効率が向上し、被処理水の殺菌効果を向上させることができるようになる。
【０１７０】
また、係る発明においても、Ｎ／Ｐ除去手段は、同一の手段にて被処理水中の窒素化合物及びリン化合物を処理することができると共に、被処理水の殺菌処理をも行うことができ、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】図１のシステムにおいて用いられる電気化学的処理装置の概要を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の排水処理システムの概要を示す説明図である。
【図４】図３のシステムにおいて用いられる電気化学的処理装置の概要を示す図である。
【図５】図３のシステムにおいて用いられる電気化学的処理装置の概要を示す図である。
【図６】図３のシステムにおいて用いられる電気化学的処理装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｔ　排水処理システム
１、２１、３１、４１　電気化学的処理装置
２、２２　処理槽
４、２４　処理室
５、６、２５、２６、３５、３６、３７、３８　電極
７、２７　電源
１０　生物的処理浄化槽
１１　殺菌装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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