(57)【要約】【課題】汚染地下水などの窒素化合物を含有する被処理水を効率的に処理することができる窒素処理方法及び窒素処理システムを提供する。【解決手段】本発明の窒素処理方法を適用した窒素処理システムＳは、被処理水中の窒素化合物を処理するものであって、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極５、６と、被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させる希釈処理手段として希釈槽１１を備え、被処理水を希釈し、被処理水の窒素化合物濃度を低下させた後、被処理水を電気化学的手法により処理する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を処理する方法であって、
前記被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させた後、当該被処理水を電気化学的手法により処理することを特徴とする窒素処理方法。
【請求項２】
前記被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲に希釈することを特徴とする請求項１の窒素処理方法。
【請求項３】
前記被処理水の窒素化合物濃度を、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈することを特徴とする請求項１の窒素処理方法。
【請求項４】
前記電気化学的手法により処理された後の前記被処理水を希釈液として用いることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の窒素処理方法。
【請求項５】
前記被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度に基づいて希釈率を調整することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の窒素処理方法。
【請求項６】
被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理システムであって、
前記被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、
前記被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させる希釈処理手段を備えることを特徴とする窒素処理システム。
【請求項７】
前記希釈処理手段は、前記被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲に希釈することを特徴とする請求項６の窒素処理システム。
【請求項８】
前記希釈処理手段は、前記被処理水の窒素化合物濃度を、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈することを特徴とする請求項６の窒素処理システム。
【請求項９】
前記電気化学的手法により処理された後の前記被処理水を希釈液として用いることを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項８の窒素処理システム。
【請求項１０】
前記希釈処理手段は、
前記被処理水を貯留する希釈槽と、
前記電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、
前記希釈槽へ前記被処理水を供給する供給手段と、
前記希釈槽内の被処理水を前記処理槽に搬送する搬送手段と、
前記処理槽内の被処理水を希釈液として前記希釈槽へ返送する返送手段と、
前記処理槽内の前記被処理水を排出する排出手段と、
これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、
前記希釈槽内には、該希釈槽内の水位を検出する水位検出手段を備え、
前記制御手段は、当該水位検出手段の出力に基づいて前記供給手段及び前記返送手段を制御することを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項９の窒素処理システム。
【請求項１１】
前記希釈処理手段は、前記被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段を備え、
前記濃度検出手段の検出する濃度に基づいて当該被処理水の希釈率を調整することを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９の窒素処理システム。
【請求項１２】
前記濃度検出手段は、イオンセンサであることを特徴とする請求項１１の窒素処理システム。
【請求項１３】
前記希釈処理手段は、
前記被処理水を貯留する希釈槽と、
前記電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、
前記希釈槽へ前記被処理水を供給する供給手段と、
前記希釈槽内の被処理水を前記処理槽に搬送する搬送手段と、
前記処理槽内の被処理水を希釈液として前記希釈槽へ返送する返送手段と、
前記処理槽内の前記被処理水を排出する排出手段と、
これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、
前記濃度検出手段は、前記希釈槽内又は前記希釈槽の前段に設けられ、
前記制御手段は、前記供給手段により前記被処理水を前記希釈槽に供給すると共に、前記濃度検出手段の出力に基づき、前記処理槽内にて電気化学的手法により処理された前記被処理水を前記返送手段により前記希釈槽に返送し、前記排出手段により前記処理槽内の前記被処理水を排出した後、前記希釈槽内にて希釈された前記被処理水を前記搬送手段により前記処理槽に搬送することを特徴とする請求項１１又は請求項１２の窒素処理システム。
【請求項１４】
前記希釈槽内への前記被処理水及び前記希釈液の供給量の積算値を検出する供給量検出手段を備え、
前記制御手段は、当該供給量検出手段の出力に基づいて前記供給手段及び前記返送手段を制御することを特徴とする請求項１０及び請求項１３の窒素処理システム。
【請求項１５】
前記希釈処理手段は、
前記被処理水を貯留し、該処理水に前記電極が浸漬される処理槽と、
該処理槽へ前記被処理水を供給する供給手段と、
前記処理槽内の前記被処理水を排出する排出手段と、
前記処理槽内の水位を検出する水位検出手段と、
前記供給手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、
前記濃度検出手段は、前記処理槽又は前記処理槽の前段に設けられ、
前記制御手段は、前記濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、前記排出手段により前記処理槽内にて電気化学的手法により処理された前記被処理水の一部を排出した後、前記供給手段により前記被処理水を前記処理槽に供給することを特徴とする請求項１１又は請求項１２の窒素処理システム。
【請求項１６】
カソードを構成する前記電極は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成し、アノードを構成する前記電極は、不溶性材料又はカーボンにより構成することを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求項１５の窒素処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理方法及び窒素処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、湖沼、内湾等の閉鎖性水域において、生活排水や産業排水中の窒素やリンなどの栄養塩類流入が原因と考えられる赤潮、アオコの異常発生が大きな社会問題となっている。このため、行政指導の下で大規模集中汚染源に対しては活性汚泥法などによる排水処理を行われている。閉鎖系水域への排水の水質基準は、一日当たりの排水量が５０トン以上と規模の大きな事業場に対する規制があり、この排出規制は、これまではＣＯＤ（化学的酸素要求量）のみであった。窒素については全窒素量で１２０ｍｇ／ｌの一般排出基準に留まっていたが、今後は全窒素量を現行の１／１０にすることも検討されている。
【０００３】
しかし、一般の小規模生活排水ではＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）のみを処理するものが多く、硝酸塩などの窒素成分は処理されていないのが現状である。また、ヨーロッパ地域では、化学肥料や家畜の排泄物から、水溶性の硝酸塩が土壌中に浸透して起こる地下水の汚染が深刻な問題になっている。汚染水を人間が摂取した場合、神経障害、ガン、幼児のメトヘモグロビン血症などを引き起こすことが知られている。以上の点で、高性能な硝酸態窒素除去法の早期開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
硝酸態窒素の除去には、一般的には嫌気的条件下での脱窒細菌による生物的処理が用いられている。脱窒菌の殆どは従属栄養細菌であり、増殖には有機物を必要とする。それ故、無機系排水のように有機物をあまり含有しない排水を処理する場合、水素供与体としてメタノール等を添加するだけでなく、嫌気性浄化槽の設置が不可欠となる。そのため、設置場所や経費面が問題となっている。また、生物的処理では、温度や排水に含まれる有害成分の影響を受けやすいという課題もある。
【０００５】
生物的手法以外にはイオン交換法、膜分離法、触媒法等の物理化学的手法が存在するが、その経済性に問題が残されている。一方、電解法による排水処理は操作が簡単であり、装置の大きさに対して処理能力が大きく、ＢＯＤ源がない排水の処理も可能である。
【０００６】
従来の電解法による窒素除去に関する研究としては、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。この場合、従来の被処理水の電気分解法では、アノードに例えば、白金、イリジウム、パラジウムなどの貴金属材料を用いていた。
【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活性酸素や次亜塩素酸により酸化され、窒素化合物が窒素ガスに変換されることで窒素化合物の処理が行われていた。
【０００８】
しかしながら、従来の電解による窒素化合物の処理方法では、被処理水の窒素化合物の濃度が所定の値以上、例えば１０００ｍｇ／ｌ以上では、脱窒反応の電流効率が著しく低下するため、窒素化合物の処理効率が低いという問題があった。
【０００９】
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、汚染地下水などの窒素化合物を含有する被処理水を効率的に処理することができる窒素処理方法及び窒素処理システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の窒素処理方法は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を処理する方法であって、処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させた後、当該被処理水を電気化学的手法により処理することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を処理する方法において、処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させた後、当該被処理水を電気化学的手法により処理するので、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００１２】
請求項２の発明の窒素処理方法は、上記発明において、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲に希釈することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明の窒素処理方法は、請求項１の発明において、被処理水の窒素化合物濃度を、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上記発明において、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲、例えば請求項３の発明の如く３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈するので、電気化学的手法による被処理水中の窒素化合物の処理に最適な窒素化合物濃度で窒素処理を行うことができるようになり、より一層窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【００１５】
請求項４の発明の窒素処理方法は、上記各発明において、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いるので、新たな上水等を用いることなく被処理水の希釈を行うことができるようになり、排水量の増加によるランニングコストの高騰を抑制することができると共に、環境に適した窒素処理を実現することができるようになる。
【００１７】
請求項５の発明の窒素処理方法は、上記各発明において、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度に基づいて希釈率を調整することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、上記各発明において、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度に基づいて希釈率を調整するので、常に、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【００１９】
請求項６の発明の窒素処理システムは、被処理水中の窒素化合物を処理するものであって、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させる希釈処理手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理システムにおいて、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させる希釈処理手段を備えるので、被処理水を希釈処理手段にて希釈処理した後、前記各電極を用いて電気化学的手法により効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００２１】
請求項７の発明の窒素処理システムは、上記発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲に希釈することを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明の窒素処理システムは、請求項６の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水の窒素化合物濃度を、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明によれば、上記発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲、例えば請求項８の如く３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈するので、前記各電極を用いた電気化学的手法による被処理水中の窒素化合物の処理に最適な窒素化合物濃度で窒素処理を行うことができるようになり、より一層窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【００２４】
請求項９の発明の窒素処理システムは、請求項６、請求項７又は請求項８の発明に加えて、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明によれば、請求項６、請求項７又は請求項８の発明に加えて、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いるので、新たな上水等を用いることなく被処理水の希釈を行うことができるようになり、排水量の増加によるランニングコストの高騰を抑制することができると共に、環境に適した窒素処理を実現することができるようになる。
【００２６】
請求項１０の発明の窒素処理システムは、請求項６、請求項７又は請求項９の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、希釈槽内には、該希釈槽内の水位を検出する水位検出手段を備え、制御手段は、当該水位検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、請求項６、請求項７又は請求項９の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、希釈槽内には、該希釈槽内の水位を検出する水位検出手段を備え、制御手段は、当該水位検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御するので、常に、窒素処理に適した窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【００２８】
請求項１１の発明の窒素処理システムは、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段を備え、濃度検出手段の検出する濃度に基づいて当該被処理水の希釈率を調整することを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明の窒素処理システムは、上記発明において、濃度検出手段は、イオンセンサであることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１の発明によれば、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段を備え、濃度検出手段の検出する濃度に基づいて当該被処理水の希釈率を調整するので、常に、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【００３１】
特に、請求項１２の発明によれば、濃度検出手段は、イオンセンサであるので、容易に硝酸態窒素としての硝酸イオン及び亜硝酸態窒素としての亜硝酸態イオンの濃度を検出することができ、容易に、且つ、低コストにて本発明を実現することができるようになる。
【００３２】
請求項１３の発明の窒素処理システムは、請求項１１又は請求項１２の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、希釈槽内又は希釈槽の前段に設けられ、制御手段は、供給手段により被処理水を希釈槽に供給すると共に、濃度検出手段の出力に基づき、処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水を返送手段により希釈槽に返送し、排出手段により処理槽内の被処理水を排出した後、希釈槽内にて希釈された被処理水を搬送手段により処理槽に搬送することを特徴とする。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、請求項１１及び請求項１２の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯留する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、希釈槽内又は希釈槽の前段に設けられ、制御手段は、供給手段により被処理水を希釈槽に供給すると共に、濃度検出手段の出力に基づき、処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水を返送手段により希釈槽に返送し、排出手段により処理槽内の被処理水を排出した後、希釈槽内にて希釈された被処理水を搬送手段により処理槽に搬送するので、希釈槽内に貯留された被処理水を濃度検出手段の出力に基づき、供給手段及び返送手段により、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【００３４】
これにより、簡易なシステムにて、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００３５】
また、希釈槽内にて窒素化合物濃度を調整された被処理水は、搬送手段により処理槽に搬送され、希釈槽とは別槽にて電解による脱窒処理を行うことができる。そのため、希釈処理及び脱窒処理を別段で行うため、処理効率の向上を図ることができる。
【００３６】
請求項１４の発明の窒素処理システムは、請求項１０又は請求項１３の発明に加えて、希釈槽内への被処理水及び希釈液の供給量の積算値を検出する供給量検出手段を備え、制御手段は、当該供給量検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御することを特徴とする。
【００３７】
請求項１４の発明によれば、請求項１０又は請求項１３の発明に加えて、希釈槽内への被処理水及び希釈液の供給量の積算値を検出する供給量検出手段を備え、制御手段は、当該供給量検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御するので、簡易なシステムにて、希釈槽内の被処理水を窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【００３８】
請求項１５の発明の窒素処理システムは、請求項１１又は請求項１２の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水を貯留し、該処理水に電極が浸漬される処理槽と、該処理槽へ被処理水を供給する供給手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、処理槽内の水位を検出する水位検出手段と、供給手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、処理槽又は処理槽の前段に設けられ、制御手段は、濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、排出手段により処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水の一部を排出した後、供給手段により被処理水を処理槽に供給することを特徴とする。
【００３９】
請求項１５の発明によれば、請求項１１又は請求項１２の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水を貯留し、該処理水に電極が浸漬される処理槽と、該処理槽へ被処理水を供給する供給手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、処理槽内の水位を検出する水位検出手段と、供給手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、処理槽又は処理槽の前段に設けられ、制御手段は、濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、排出手段により処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水の一部を排出した後、供給手段により被処理水を処理槽に供給するので、処理槽内に貯留された被処理水を濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、供給手段及び排出手段により、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【００４０】
これにより、簡易なシステムにて、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００４１】
また、被処理水を希釈する槽と窒素処理を行う槽とを同一槽にて行うことにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００４２】
請求項１６の発明の窒素処理システムは、上記各窒素処理システムの発明に加えて、カソードを構成する電極は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成し、アノードを構成する電極は、不溶性材料又はカーボンにより構成することを特徴とする。
【００４３】
請求項１６の発明によれば、上記各窒素処理システムの発明に加えて、カソードを構成する電極は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成し、アノードを構成する電極は、不溶性材料又はカーボンにより構成するので、被処理水中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、還元反応に要する時間を短縮することができるようになる。また、本発明の如く被処理水中の窒素化合物濃度が低い場合であっても効率的に窒素化合物の除去を行うことができるようになる。
【００４４】
【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。図１は本発明の窒素処理方法を適用した窒素処理システムＳの概要を示す説明図である。本実施例における窒素処理システムＳによって処理される被処理水は、例えば化学肥料や家畜の排泄物により水溶性の硝酸塩、即ち、硝酸態窒素が土壌中に浸透し、当該硝酸態窒素により汚染された地下水、若しくは、工業排水又は家庭用排水であるものとする。尚、本実施例で用いられる被処理水は硝酸態窒素などを含む全窒素濃度が比較的高い、例えば１０００ｍｇ／ｌ以上の硝酸態窒素を含有する汚染地下水等であるものである。また、本実施例における被処理水は、少なくともハロゲン化物イオンとして塩化物イオンが含有されているものとする。
【００４５】
係る窒素処理システムＳは、上記被処理水を貯留するための貯留槽１０と、貯留槽１０に貯留された被処理水を希釈する希釈処理手段（詳細は後述する。）と、前記希釈処理手段にて希釈された被処理水の窒素処理を行う窒素処理手段としての窒素処理装置１とにより構成されている。
【００４６】
希釈処理手段は、希釈槽１１を備えており、この希釈槽１１内には、貯留される被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段としてのイオンセンサ２２が設けられている。また、この希釈槽１１には、供給手段としての供給電磁弁１３を介して配管１２が接続されており、これにより、貯留槽１０内の被処理水が希釈槽１１に搬送可能とされる。更に、この希釈槽１１には、搬送手段としての搬送電磁弁１５を介して配管１４が接続されており、これにより、当該希釈槽１１内の被処理水が前記窒素処理装置１（詳細は後述する処理槽２）に搬送可能とされる。
【００４７】
前記窒素処理装置１を構成する処理槽２には、返送手段としてのポンプ１７及び返送電磁弁１８を介して配管１６が接続されており、これにより、処理槽２内の被処理水を希釈液として希釈槽１１に返送可能とされている。更に、前記処理槽２には、窒素処理した後の被処理水の一部を外部に排水するための配管２３が排出手段としての排出電磁弁１９を介して接続されている。
【００４８】
尚、配管１２であって供給電磁弁１３の上流側、及び配管１４であって搬送電磁弁１５の上流側にはそれぞれポンプ２０、２１が設けられていてもよいものとする。
【００４９】
また、本実施例では、供給電磁弁１３が設けられる配管１２及び返送電磁弁１８が設けられる配管１６には、当該電磁弁１３及び１８を通過する被処理水及び希釈液の供給量の積算値を検出する供給量検出センサ（供給量検出手段）２４、２５がそれぞれ設けられているものとする。
【００５０】
尚、本実施例では、希釈槽１１への被処理水や希釈液の供給量は供給量検出センサ２４、２５のみにより検出しているが、これ以外に、希釈槽１１内の水位を検出する水位センサ（水位検出手段）を並設若しくは、該水位センサのみにより希釈槽１１内への供給量を検出してもよいものとする。
【００５１】
ここで、図２は窒素処理システムＳの制御装置としてのマイクロコンピュータ３０を示している。マイクロコンピュータ３０の入力側には、前記イオンセンサ２２及び供給量検出センサ２４、２５が接続されていると共に、マイクロコンピュータ３０の出力側には、各電磁弁１３、１５、１８、１９及び各ポンプ１７、２０、２１が接続されている。これにより、各電磁弁１３、１５、１８、１９及び各ポンプ１７、２０、２１は、各センサ２２、２４、２５の出力に基づいて制御される。
【００５２】
次に、図３を参照して窒素処理装置１について説明する。本実施例における窒素処理装置１は、電気化学的手法（電解）により被処理水の脱窒処理を行うものであり、内部に配管１４を介して希釈された被処理水を流入させる図示しない流入口と、配管２３を介して外部に被処理水を流出される流出口２９（図１のみ図示する。）及び、配管１６を介して脱窒処理された被処理水を希釈液として希釈槽１１に返送する返送口３１（図１のみ図示する。）を有する処理室４を構成する処理槽２と、該処理室４内の希釈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る一対の電極、即ち、アノード５と、カソード６と、該電極５、６に通電するための電源７とから構成されている。尚、電源７は、上記マイクロコンピュータ３０の出力側に接続されており、該マイクロコンピュータ３０により制御されている。また、図３において８は、処理槽２内を撹拌するための撹拌手段としての撹拌子である。
【００５３】
前記カソード６は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものとして、例えば、亜鉛、銅、銀、亜鉛と銅の合金である真鍮により構成されており、前記アノード５は、不溶性金属、例えば白金、イリジウム、パラジウム又はその酸化物などから構成される不溶性電極又はカーボンより構成されている。
【００５４】
また、図３に示す如くアノード５とカソード６との間に位置して、アノード５を囲繞するように、円筒状に形成された遮蔽部材９が設けられている。該遮蔽部材９は、例えばガラス繊維やプラスチックのメッシュなどの非導電性部材にて構成されており、これにより、アノード５から発生する酸素気泡が、カソード６側に通過することを阻止することができる。このとき、アノード５側に存するイオンは、該遮蔽部材９を通過してカソード６側に移動することができる。また、遮蔽部材９は、汚泥の流水により生じる撹拌又は、前記撹拌子８による撹拌によりアノードに流水の影響を与えない構成とされている。
【００５５】
以上の構成により、本実施例の窒素処理システムＳの窒素処理について説明する。まず、貯留槽１０内に予め貯留された被処理水を配管１２を介して希釈槽１１内に搬送する。初めマイクロコンピュータ３０は、搬送電磁弁１５を閉じ、供給電磁弁１３を開放する。更に、マイクロコンピュータ３０は、ポンプ２０を運転し、供給量検出センサ２４により希釈槽１１内に供給される被処理水の供給量を検出する。そして、希釈槽１１内に設けられたイオンセンサ２２により検出された被処理水中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度及び供給量検出センサ２４によって検出された供給量に基づいて、ポンプ２０を停止し、供給電磁弁１３を閉鎖する。
【００５６】
即ち、イオンセンサ２２により検出された硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が高い場合には、供給量検出センサ２４の出力により、比較的少ない量の被処理水のみを希釈槽１１に供給し、イオンセンサ２２により検出された硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が比較的低い場合には、供給量検出センサ２４の出力により、比較的多量の被処理水を希釈槽１１に供給する。
【００５７】
その後、マイクロコンピュータ３０は、返送手段としての返送電磁弁１８を開放し、ポンプ１７を運転し、詳細は後述する窒素処理装置１によって処理された後の希釈液としての被処理水を希釈槽１１内に供給し、供給量検出センサ２５によって検出された供給量に基づいて、希釈槽１１内の被処理水中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が脱窒処理における電流効率が高くなる範囲、例えば、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲となるように調整する。
【００５８】
本実施例では、上述の如く検出されたイオン濃度に応じて希釈槽１１内に貯留された被処理水に希釈液を加え、希釈槽１１内に一定量の希釈被処理水を調整する。尚、特に脱窒処理における電流効率が高くなる、即ち電流効率が７０％以上となる４００ｍｇ／ｌ以上６３０ｍｇ／ｌ以下の範囲に被処理水を調整してもよい。本実施例では、上記範囲において最も電流効率の良い５００ｍｇ／ｌ程度に被処理水を調整するものとする。
【００５９】
但し、窒素処理装置１により処理された被処理水がない場合には、水道水や工業用水などを希釈槽１１に供給し、希釈槽１１内に貯留された被処理水の硝酸イオン及び亜硝酸イオンが上記濃度範囲となるように調整する。
【００６０】
上述の如く希釈槽１１において所定の濃度範囲に調整された希釈被処理水は、マイクロコンピュータ３０によりポンプ２１が運転され、搬送電磁弁１５が開放されることにより、窒素処理装置１の処理槽２に搬送される。このとき、排出電磁弁１９及び返送電磁弁１８はマイクロコンピュータ３０により閉鎖されているものとする。
【００６１】
そして、マイクロコンピュータ３０により電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電することにより、処理槽２内に搬送された希釈被処理水は、電解処理される。カソード６側では、希釈被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される（反応式Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される（反応式Ｂ）。以下に、反応式Ａ及び反応式Ｂを示す。
反応式Ａ　ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→ＮＯ２−＋２ＯＨ−
反応式Ｂ　ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−→ＮＨ３（ａｑ）＋７ＯＨ−
【００６２】
一方、アノード５側では、上述の如く希釈被処理水中に少なくともハロゲン化物イオンとして塩化物イオンが存在することから、アノード５の表面から次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、希釈被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する（反応式Ｃ）。以下に、反応Ｃを示す。
反応式Ｃ　２ＮＨ３＋３ＨＣｌＯ→Ｎ２↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ２Ｏ
【００６３】
尚、ここで、希釈被処理水中に含有される塩化物イオンが所定の濃度、例えば１００ｍｇ／ｌに満たない場合には、図示しない塩化物イオン調整手段により、格別に塩化物イオンとして例えば塩化カリウム又は塩化ナトリウムを濃縮被処理水中に添加する。これにより、希釈被処理水は、電解により、より一層次亜塩素酸を発生しやすい状態となり、効率的に希釈被処理水中のアンモニアの脱窒処理を行うことができるようになる。
【００６４】
これにより、５００ｍｇ／ｌ程度の硝酸イオン及び亜硝酸イオンを含有する希釈被処理水は、窒素処理装置１において、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができ、１０乃至３０ｍｇ／Ｌの硝酸態窒素を含有する被処理水として外部に排水処理することができるようになる。
【００６５】
また更に、本実施例では、希釈槽１１において窒素化合物としての硝酸イオンや亜硝酸イオンを５００ｍｇ／ｌ程度にまで希釈処理した後の被処理水を窒素処理装置１により電解処理するため、効率的に窒素化合物の除去処理を行うことができる。
【００６６】
ここで、図４に示される実験結果は、アノード５に白金系の電極を使用し、カソード６に真鍮の電極を使用した場合における被処理水中の硝酸態窒素濃度を示している。この実験では硝酸態窒素を含有する各溶液３００ｍｌに各電極５、６を浸漬し、該電極５、６間に２．５Ａを流し、定電流電解を行った。
【００６７】
図４は、硝酸態窒素濃度が１００ｍｇ／ｌ、３００ｍｇ／ｌ、５００ｍｇ／ｌ、８００ｍｇ／ｌ、１０００ｍｇ／ｌの各溶液を電解した場合における脱窒反応の電流効率を示している。これによると、硝酸態窒素濃度が１００ｍｇ／ｌの溶液を電解した場合の電流効率は３５．２％、３００ｍｇ／ｌの溶液を電解した場合の電流効率は６８．４％、５００ｍｇ／ｌの溶液を電解した場合の電流効率は７０．６％、８００ｍｇ／ｌの溶液を電解した場合の電流効率は６１．８％、１０００ｍｇ／ｌの溶液を電解した場合の電流効率は３０．９％であった。
【００６８】
これにより、被処理水の硝酸態窒素濃度が３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の場合において、脱窒反応の電解効率が６０％を上回っていることが分かる。特に、硝酸態窒素濃度が１００ｍｇ／ｌや１０００ｍｇ／ｌの被処理水の電解を行った場合には、電解効率が上記濃度範囲の場合と比して半分以下となっており、極端に効率が低下していることが分かる。
【００６９】
そのため、被処理水を希釈し窒素化合物濃度を低下させた後、電解することにより、効率的に被処理水中の窒素化合物の脱窒処理を行うことができるようになる。特に、被処理水を脱窒反応の電解効率が高くなる範囲、例えば３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に調整することにより、著しく脱窒反応の電解効率を向上させることができるようになり、より一層窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【００７０】
また、本実施例では、希釈槽１１に設けられた硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度を検出するイオンセンサ２２の出力に基づき貯留槽１０からの被処理水の供給量と処理槽２からの希釈液の供給量を制御し、被処理水の希釈率を調整するので、常に、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に被処理水を希釈した後、高効率で脱窒処理を行うことができるようになる。
【００７１】
更にまた、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段は上述の如くイオンセンサ２２であるので、容易に硝酸態窒素としての硝酸イオン及び亜硝酸態窒素としての亜硝酸イオンの濃度を検出することができ、容易、且つ、低コストにて本発明を実現することができるようになる。
【００７２】
上述の如き希釈被処理水の脱窒処理が終了した後、若しくは、脱窒処理を行っている間に、マイクロコンピュータ３０は、搬送電磁弁１５を閉じ、供給電磁弁１３を開放し、再び、貯留槽１０内に貯留された被処理水を配管１２を介して希釈槽１１内に搬送する。そして、マイクロコンピュータ３０は、ポンプ２０を運転し、供給量検出センサ２４により希釈槽１１内に供給される被処理水の供給量を検出する。そして、希釈槽１１内に設けられたイオンセンサ２２により検出された被処理水中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度及び供給量検出センサ２４によって検出された供給量に基づいて、ポンプ２０を停止し、供給電磁弁１３を閉鎖する。
【００７３】
その後、マイクロコンピュータ３０は、返送電磁弁１８を開放し、ポンプ１７を運転し、上述の如く被処理水中の脱窒処理が終了した被処理水を希釈液として希釈槽１１内に供給し、供給量検出センサ２５によって検出された供給量に基づいて、希釈槽１１内の被処理水中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が脱窒処理における電流効率が高くなる範囲、例えば、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲となるように調整する。
【００７４】
尚、処理槽２内の被処理水のうち、希釈液として希釈槽１１内に供給されなかった被処理水は、マイクロコンピュータ３０により排出電磁弁１９を開放することにより、外部に排水される。
【００７５】
その後、希釈槽１１内において上述の如く所定の濃度範囲に調整された希釈被処理水は、マイクロコンピュータ３０によって搬送電磁弁１５を開放することにより、窒素処理装置１の処理槽２内に搬送され、上述の如く脱窒処理される。
【００７６】
ここで、被処理水を希釈する希釈液は、上述の如く脱窒処理された後の被処理水を用いることにより、新たな上水等を用いることなく、被処理水の希釈を行うことができる。これにより、排水量の増加によるランニングコストの高騰を抑制することができると共に、環境に適した窒素処理を実現することができるようになる。
【００７７】
また、本実施例によれば、上述した如く希釈槽１１と、マイクロコンピュータ３０に接続された各電磁弁１３、１５、１８、１９及びポンプ１７、２０、２１、並びにイオンセンサ２２と、供給量検出センサ２４、２５により構成された希釈処理手段を備えた簡易なシステムにて、容易に被処理水を窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【００７８】
更にまた、本実施例によれば、希釈槽１１内にて窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整された被処理水は、搬送電磁弁１５を介して処理槽２に搬送され、希釈槽１１とは別槽にて電解による脱窒処理を行うことができる。そのため、希釈処理及び脱窒処理を別段で行うことが可能となり、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。
【００７９】
次に、もう一つの本発明の実施例について図５を参照して説明する。図５は本発明の第２の実施例の窒素処理方法を実現するための窒素処理システムＴの概要を示す説明図である。尚、図５において図１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。
【００８０】
この実施例における窒素処理システムＴも被処理水を貯留するための貯留槽１０と、貯留槽１０に貯留された被処理水を希釈する希釈処理手段と、前記希釈処理手段にて希釈された被処理水の窒素処理を行う窒素処理手段としての窒素処理装置１とにより構成されている。
【００８１】
希釈処理手段は、前記電極が少なくとも一部浸漬される処理槽２を備えている。前記貯留槽１０には、供給手段としての供給電磁弁１３を介して配管１２が接続されており、これにより、貯留槽１０内の被処理水が処理槽２に搬送可能とされる。そして、該貯留槽１０には、処理槽２への前段として該貯留槽１０に貯留される被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段としてのイオンセンサ２２が設けられている。また、処理槽２には、窒素処理した後の被処理水の一部を外部に排水するための配管２３が排出手段としての排出電磁弁１９を介して接続されている。尚、配管１２であって供給電磁弁１３の上流側にはポンプ２０が設けられていてもよいものとする。
【００８２】
また、本実施例では、処理槽２には、該処理槽２内の水位を検出する水位センサ（水位検出手段）３２が設けられているものとする。更に、この処理槽２には、電気化学的手法により、被処理水中の窒素化合物を処理する電極、即ち、アノード５と、カソード６と、該電極５、６に通電するための電源７とが設けられている。
【００８３】
尚、本実施例においても、前記カソード６は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものとして、例えば、亜鉛、銅、銀、亜鉛と銅の合金である真鍮により構成されており、前記アノード５は、不溶性金属、例えば白金、イリジウム、パラジウム又はその酸化物などから構成される不溶性電極又はカーボンより構成されている。
【００８４】
ここで、図６は窒素処理システムＴの制御装置としてのマイクロコンピュータ３３を示している。マイクロコンピュータ３３の入力側には、前記イオンセンサ２２及び水位センサ３２が接続されていると共に、マイクロコンピュータ３３の出力側には、各電磁弁１３、１９及びポンプ２０及び電源７が接続されている。これにより、各電磁弁１３、１９及びポンプ２０及び電源７は、各センサ２２、３２の出力に基づいて制御される。
【００８５】
以上の構成により、かかる実施例の窒素処理システムＴの窒素処理について説明する。尚、通常、処理槽２内には、前回の脱窒処理において脱窒処理された被処理水が貯留されているものとする。但し、処理槽２内に脱窒処理された被処理水が貯留されていない場合には、水道水や工業用水などを予め処理槽２内に貯留しておくものとする。まず、マイクロコンピュータ３３は、イオンセンサ２２により貯留槽１０内に貯留された被処理水の中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度を検出し、この濃度に基づいて、排出弁１９を開閉制御し、処理槽２内に前記イオンセンサ２２により検出した濃度に応じた量の被処理水を残留させる。
【００８６】
次いで、マイクロコンピュータ３３は、供給電磁弁１３を開放すると共に、ポンプ２０を運転し、上記と同様にイオンセンサ２２により検出した濃度に応じた量の被処理水を供給する。
【００８７】
即ち、イオンセンサ２２により検出された硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が高い場合には、マイクロコンピュータ３３は、水位センサ３２から検出される被処理水の水位が比較的高い位置になるように排出電磁弁１９の開閉を制御し、その後、水位センサ３２が満水を検出するまで供給電磁弁１３を開き、貯留槽１０から処理槽２へ被処理水を供給する。他方、イオンセンサ２２により検出された硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が低い場合には、マイクロコンピュータ３３は、水位センサ３２から検出される被処理水の水位が低い位置になるまで排出電磁弁１９を開放し、その後、水位センサ３２が満水を検出するまで供給電磁弁１３を開き、貯留槽１０から処理槽２へ被処理水を供給する。
【００８８】
これにより、処理槽２内の被処理水は、硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度が脱窒処理における電流効率が高くなる範囲、例えば、３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲となるように調整される。尚、特に脱窒処理における電流効率が高くなる、即ち電流効率が７０％以上となる４００ｍｇ／ｌ以上６３０ｍｇ／ｌ以下の範囲に被処理水を調整してもよい。本実施例では、上記範囲において最も電流効率の良い５００ｍｇ／ｌ程度に被処理水を調整するものとする。
【００８９】
上述の如く処理槽２内において希釈処理された希釈被処理水は、マイクロコンピュータ３３により電源７がＯＮとされることにより、カソード６及びアノード５に通電され、処理槽２内に搬送された希釈被処理水は、電解処理される。カソード６側では、希釈被処理水中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される（前記反応式Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される（前記反応式Ｂ）。
【００９０】
一方、アノード５側では、上述の如く希釈被処理水中に少なくともハロゲン化物イオンとして塩化物イオンが存在することから、アノード５の表面から次亜塩素酸やオゾン又は活性酸素が発生し、希釈被処理水中におけるアンモニアの脱窒作用を生じ、窒素ガスを生成する（前記反応式Ｃ）。
【００９１】
これにより、かかる実施例においても、被処理水は、希釈処理手段により、脱窒処理に最適な窒素化合物濃度に希釈した後、脱窒処理されるため、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００９２】
また、かかる実施例では、被処理水の窒素化合物の濃度に基づいて、処理槽２内への被処理水の供給及び排出をマイクロコンピュータ３３により制御することで、被処理水を脱窒反応に最適な窒素化合物濃度に希釈処理することができ、簡易なシステムにて本発明を実現することができるようになる。
【００９３】
更にまた、かかる実施例では、被処理水を希釈する槽と、窒素処理を行う槽とを同一の処理槽２にて行うことにより、より一層システムの簡素化を図ることができるようになる。
【００９４】
また、上記各実施例によれば、従来の如く被処理水中にメタノールなどの格別な添加剤を用いることなく、被処理水中に含有される硝酸態窒素などの窒素化合物を効率的に除去することができるため、メンテナンス作業性を向上させることができる。
【００９５】
更に、従来のように生物的処理により硝酸態窒素などの窒素化合物の処理を行わないため、細菌等の温度管理を不要とすることができると共に、窒素処理システム自体を小型化することができ、コストの削減を図ることができるようになる。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を処理する方法において、処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させた後、当該被処理水を電気化学的手法により処理するので、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００９７】
請求項２の発明によれば、上記発明において、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲、例えば請求項３の発明の如く３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈するので、電気化学的手法による被処理水中の窒素化合物の処理に最適な窒素化合物濃度で窒素処理を行うことができるようになり、より一層窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【００９８】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いるので、新たな上水等を用いることなく被処理水の希釈を行うことができるようになり、排水量の増加によるランニングコストの高騰を抑制することができると共に、環境に適した窒素処理を実現することができるようになる。
【００９９】
請求項５の発明によれば、上記各発明において、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度に基づいて希釈率を調整するので、常に、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【０１００】
請求項６の発明によれば、被処理水中の窒素化合物を処理する窒素処理システムにおいて、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水を希釈し、当該被処理水の窒素化合物濃度を低下させる希釈処理手段を備えるので、被処理水を希釈処理手段にて希釈処理した後、前記各電極を用いて電気化学的手法により効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【０１０１】
請求項７の発明によれば、上記発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水の窒素化合物濃度を、脱窒反応の電流効率が高くなる範囲、例えば請求項８の如く３００ｍｇ／ｌ以上８００ｍｇ／ｌ以下の範囲に希釈するので、前記各電極を用いた電気化学的手法による被処理水中の窒素化合物の処理に最適な窒素化合物濃度で窒素処理を行うことができるようになり、より一層窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【０１０２】
請求項９の発明によれば、請求項６、請求項７又は請求項８の発明に加えて、電気化学的手法により処理された後の被処理水を希釈液として用いるので、新たな上水等を用いることなく被処理水の希釈を行うことができるようになり、排水量の増加によるランニングコストの高騰を抑制することができると共に、環境に適した窒素処理を実現することができるようになる。
【０１０３】
請求項１０の発明によれば、請求項６、請求項７又は請求項９の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯溜する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、希釈槽内には、該希釈槽内の水位を検出する水位検出手段を備え、制御手段は、当該水位検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御するので、常に、窒素処理に適した窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【０１０４】
請求項１１の発明によれば、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水中の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度を検出する濃度検出手段を備え、濃度検出手段の検出する濃度に基づいて当該被処理水の希釈率を調整するので、常に、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に被処理水を希釈することができるようになる。
【０１０５】
特に、請求項１２の発明によれば、濃度検出手段は、イオンセンサであるので、容易に硝酸態窒素としての硝酸イオン及び亜硝酸態窒素としての亜硝酸態イオンの濃度を検出することができ、容易に、且つ、低コストにて本発明を実現することができるようになる。
【０１０６】
請求項１３の発明によれば、請求項１１及び請求項１２の発明において、希釈処理手段は、被処理水を貯留する希釈槽と、電極が浸漬される被処理水を貯留する処理槽と、希釈槽へ被処理水を供給する供給手段と、希釈槽内の被処理水を処理槽に搬送する搬送手段と、処理槽内の被処理水を希釈液として希釈槽へ返送する返送手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、これら供給手段、搬送手段、返送手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、希釈槽内又は希釈槽の前段に設けられ、制御手段は、供給手段により被処理水を希釈槽に供給すると共に、濃度検出手段の出力に基づき、処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水を返送手段により希釈槽に返送し、排出手段により処理槽内の被処理水を排出した後、希釈槽内にて希釈された被処理水を搬送手段により処理槽に搬送するので、希釈槽内に貯留された被処理水を濃度検出手段の出力に基づき、供給手段及び返送手段により、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【０１０７】
これにより、簡易なシステムにて、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【０１０８】
また、希釈槽内にて窒素化合物濃度を調整された被処理水は、搬送手段により処理槽に搬送され、希釈槽とは別槽にて電解による脱窒処理を行うことができる。そのため、希釈処理及び脱窒処理を別段で行うため、処理効率の向上を図ることができる。
【０１０９】
請求項１４の発明によれば、請求項１０又は請求項１３の発明に加えて、希釈槽内への被処理水及び希釈液の供給量の積算値を検出する供給量検出手段を備え、制御手段は、当該供給量検出手段の出力に基づいて供給手段及び返送手段を制御するので、簡易なシステムにて、希釈槽内の被処理水を窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【０１１０】
請求項１５の発明によれば、請求項１１又は請求項１２の発明に加えて、希釈処理手段は、被処理水を貯留し、該処理水に電極が浸漬される処理槽と、該処理槽へ被処理水を供給する供給手段と、処理槽内の被処理水を排出する排出手段と、処理槽内の水位を検出する水位検出手段と、供給手段及び排出手段を制御する制御手段とを備え、濃度検出手段は、処理槽又は処理槽の前段に設けられ、制御手段は、濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、排出手段により処理槽内にて電気化学的手法により処理された被処理水の一部を排出した後、供給手段により被処理水を処理槽に供給するので、処理槽内に貯留された被処理水を濃度検出手段及び水位検出手段の出力に基づき、供給手段及び排出手段により、窒素処理に最適な窒素化合物濃度に調整することができるようになる。
【０１１１】
これにより、簡易なシステムにて、効率的に被処理水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【０１１２】
また、被処理水を希釈する槽と窒素処理を行う槽とを同一槽にて行うことにより、システムの簡素化を図ることができるようになる。
【０１１３】
請求項１６の発明によれば、上記各窒素処理システムの発明に加えて、カソードを構成する電極は、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成し、アノードを構成する電極は、不溶性材料又はカーボンにより構成するので、被処理水中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、還元反応に要する時間を短縮することができるようになる。また、本発明の如く被処理水中の窒素化合物濃度が低い場合であっても効率的に窒素化合物の除去を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の窒素処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】本発明の窒素処理システムのマイクロコンピュータのブロック図である。
【図３】窒素処理装置の概要を示す説明図である。
【図４】被処理水の硝酸態窒素濃度に対する脱窒反応の電流効率を示す図である。
【図５】他の実施例の窒素処理システムの概要を示す説明図である。
【図６】他の実施例の窒素処理システムのマイクロコンピュータのブロック図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｔ　窒素処理システム
１　窒素処理装置
２　処理槽
４　排水処理室
５　アノード
６　カソード
１０　貯留槽
１１　希釈槽
１２、１４、１６、２３　配管
１３、１５、１８、１９　電磁弁
１７、２０、２１　ポンプ
２２　イオンセンサ
２４、２５　供給量検出センサ
３０、３３　マイクロコンピュータ
３２　水位センサ
【図１】
2004057924.tif 000003
【図２】
2004057924.tif 000004
【図３】
2004057924.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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