(57)【要約】【課題】簡便な構成によって、大量の二次廃棄物の発生やろ過材の溶出等を伴うことなく、水中の不純物質を除去することのできる水処理方法および装置を提供する。【解決手段】電荷を帯びた不純物質３，４を含む原水１が導入される分離槽７と、水を透過し前記不純物質の拡散を抑制する拡散層８，９を介して前記分離槽７に接して設けられ前記不純物質に対して電気力を作用する電場を形成する電極１３ａ，１３ｂを備え前記原水よりも前記不純物質の濃度の高い濃縮水を前記原水から分離収容する濃縮槽１０，１１とを備えた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を帯びた不純物質を含む原水が導入される分離槽と、水を透過し前記不純物質の拡散を抑制する拡散層を介して前記分離槽に接して設けられ前記不純物質に対して電気力を作用する電場を形成する電極を備え前記原水よりも前記不純物質の濃度の高い濃縮水を前記原水から分離収容する濃縮槽とを備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記濃縮槽は、前記分離槽の対向する側面に対をなして設けられていることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記電極は、前記濃縮槽の前記拡散層から最も離れた部分に設けられていることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項４】
電荷を帯びた不純物質を含む原水に水を透過し前記不純物質の拡散を抑制する拡散層を介して電界を印加し前記拡散層の前面に前記不純物質の濃度の低い処理水を生成することを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に溶解性成分あるいは不溶解性成分として存在する不純物質を分離して水を浄化する水処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中の不純物質は、例えば水道水においては、そこに含まれるカルシウムやマグネシウムなどのいわゆるミネラル成分が溶解性成分であり、鉄配管から発生する鉄錆などが不溶解性成分である。
【０００３】
水中に含まれる溶解性成分を分離する方法としては、イオン交換法が一般的に広く採用されている。イオン交換法は、樹脂にカチオン性あるいはアニオン性のイオン交換基を付加したイオン交換樹脂を充填した反応塔に原水を通水し、原水中に溶解したカチオン成分あるいはアニオン成分をイオン交換樹脂のイオン交換基に捕捉されている無害イオンと交換することで原水から不純な溶解性成分を分離するものである。
【０００４】
水中の不溶解性成分を分離する方法としては、ろ過法が広く採用されている。
これは微細な孔径を持つろ過材を配置したろ過器に原水を通水し、ろ過材によって不溶解性成分を分離するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換法は根本的な問題として使用済みのイオン交換樹脂が大量の二次廃棄物となること、あるいは、イオン交換樹脂のイオン交換基と樹脂基体との結合が弱いため、水温の上昇によって両者が分解し、その分解生成物がさらなる不純物質として溶出してしまうことがあげられる。また、イオン交換樹脂はいろいろな有機物の複合構造体であるため、処理水中に微量の有機性不純物質が溶出することは避けられない。
【０００６】
ろ過法のろ過材としては高分子有機物や金属あるいはセラミックス燒結体などがあるが、高分子有機物のろ過材は水温の上昇により有機物の分解や変形が生じ、また、金属あるいはセラミックス燒結体のろ過材では構成物質の溶出が避けられない、という問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、簡便な構成によって、大量の二次廃棄物の発生やろ過材の溶出等を伴うことなく、水中の不純物質を除去することのできる水処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は水処理装置であり、電荷を帯びた不純物質を含む原水が導入される分離槽と、水を透過し前記不純物質の拡散を抑制する拡散層を介して前記分離槽に接して設けられ前記不純物質に対して電気力を作用する電場を形成する電極を備え前記原水よりも前記不純物質の濃度の高い濃縮水を前記原水から分離収容する濃縮槽とを備えた構成とする。
【０００９】
請求項２の発明は、前記濃縮槽は、前記分離槽の対向する側面に対をなして設けられている構成とする。
請求項３の発明は、前記電極は、前記濃縮槽の前記拡散層から最も離れた部分に設けられている構成とする。
【００１０】
請求項４の発明は水処理方法であり、電荷を帯びた不純物質を含む原水に水を透過し前記不純物質の拡散を抑制する拡散層を介して電界を印加し前記拡散層の前面に前記不純物質の濃度の低い処理水を生成する構成とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明の第１の実施の形態の水処理装置は、図１に示すように、第１および第２の拡散層８，９が対向方向に設置され原水１が導入される電気絶縁性の分離槽７と、この分離槽７の前記第１の拡散層８を隔てて設置され電極１３ａを有する電気絶縁性の第１の濃縮槽１０と、前記第２の拡散層９を隔てて前記第１の濃縮槽１０と対向方向に設置され電極１３ｂを有する電気絶縁性の第２の濃縮槽１１とで構成されている。
【００１２】
原水１には陽電荷不純物３或いは陰電荷不純物質４が含まれている。この原水１が分離槽７を流れる間に、第１の濃縮槽１０と第２の濃縮槽１１に設置された電極１３ａ，１３ｂから電場を印加する。電場によって原水中の不純物質３，４に電気力が作用して電気泳動が起こるため、不純物質３，４は、その電荷に従って分離槽７から第１の拡散層８を通して第１の濃縮槽１０へ、あるいは第２の拡散層９を通して第２の濃縮槽１１へとそれぞれ分離する。拡散層８，９においては不純物質３，４の拡散が抑制される。
【００１３】
そして、濃縮槽１０からは陰電荷不純物質４の濃度の高い濃縮水６が取り出され、濃縮槽１１からは陽電荷不純物質３の濃度の高い濃縮水５が取り出され、分離槽７からは陽電荷不純物質３および陰電荷不純物質４の濃度の低い処理水２が取り出される。
【００１４】
本実施の形態の水処理装置において、原水１は純水と同程度の水質であっても分離効果は損なわれることがない。これは純水のような極めて電気抵抗の高い原水であっても、原水中の不純物質に与える電気力は電場が一定であれば変わることがないためである。
【００１５】
また、原水１が溶解性無機成分を含む場合には、その成分の電荷極性に従って電極の電位方向に分離することができる。原水１が溶解性金属成分を含む場合には、負の電位方向に分離することができる。さらに、原水が不溶解性成分を含む場合においても、その電荷極性に従って電場を与えている電極方向に分離することができる。
【００１６】
原水１は半導体産業あるいは電力発電産業、製薬医療産業、バイオ産業で使用されるような電気抵抗が数ＭΩ・ｃｍと極めて純度の高い純水（超純水）に対して特に有効である。これはこれらの産業で使用される高純度な水が非常に高い電気抵抗を持つことによるもので、通常の電気抵抗の低い水では大きな電流に伴うガスや熱の発生などのため印加できないような高い電場を与えることができる。
【００１７】
原水１はたとえ８０℃を大きく上回るような高温であっても処理を行うことに問題はない。これは本実施の形態の水処理装置全体が耐熱性の高い材料により構成できるためである。
【００１８】
電極１３ａ，１３ｂを濃縮槽１０，１１の外部（図１の右左）に設けて電場を濃縮槽１０，１１の外部から印加するようにすることもできる。この場合、原水と非接触な処理ができるため優れた純度の水質の処理水２を得ることが可能となる。
【００１９】
拡散層８，９は電場によって影響されない高分子材料や無機材料のもを使用する。例えば高分子材料にすれば処理水２に無機成分の溶出をなくすことが可能で、また、無機材料にすれば処理水に有機成分の溶出をなくすことが可能である。
拡散層８，９は、内部に水および不純物質３，４が通過することのできる孔を有する固体であり、膜、焼結品、ブロック等によって構成する。
電極１３ａ，１３ｂは不溶性材料とすることが望ましく、特に純度の高い水を処理する場合には電極成分が溶出するようなことのない白金等を使用する。
【００２０】
分離槽７及び濃縮槽１０，１１は電気絶縁性を有することが必要であるが、この材質としては基本的には耐久性に優れるセラミック等の無機材料が適する。しかし、基材がステンレススチール等の金属材料である場合でも、内張りとして高分子材料を施すことにより電気絶縁性を満たすことができる。
【００２１】
つぎに本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の水処理装置は、図２に示すように、内部に拡散層８ａが設けられた電気絶縁性の分離槽７と、前記拡散層８ａを隔てて設置され電極１３ａを有する電気絶縁性の第１の濃縮槽１０、および前記第１の濃縮槽１０の対向方向に設置され電極１３ｂを有する電気絶縁性の第２の濃縮槽１１とを備えている。
【００２２】
原水１には陽電荷或いは陰電荷を持つ不純物質３，４が含まれ、この原水１が分離槽７内の拡散層８ａを流れる間に、第１の濃縮槽１０と第２の濃縮槽１１に設置された電極１３ａ，１３ｂから電場を印加すると、原水中に電気力が作用して不純物質３，４の電気泳動が起こるため、不純物質３，４はその電荷に従って分離槽７内の拡散層８ａから第１の濃縮槽１０あるいは第２の濃縮槽１１へとそれぞれ分離する。
【００２３】
この実施の形態によれば、拡散層８ａの体積を大きくとることができるので、高い純度の処理水２を得ることができる。その他の構成および作用・効果は第１の実施の形態におけると同じである。
【００２４】
つぎに本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の水処理装置は、図３に示すように、電気絶縁性の分離槽７と、前記分離槽７に設置され第１の拡散層８を持ち電極１３ａを有する電気絶縁性の第１の濃縮槽１０と、前記第１の濃縮槽１０と対向方向に設置され第２の拡散層９を持ち電極１３ｂを有する電気絶縁性の第２の濃縮槽１１とを備えている。
【００２５】
原水１には陽電荷或いは陰電荷を持つ不純物質３，４が含まれ、この原水１が分離槽７を流れる間に、第１の濃縮槽１０と第２の濃縮槽１１に設置された電極１３ａ，１３ｂから電場を印加すると、原水中に電気力が作用して不純物質３，４の電気泳動が起こるため、不純物質３，４は、それぞれの持つ電荷に従って第１の拡散層８を通して第１の濃縮槽１０へ、あるいは第２の拡散層９を通して第２の濃縮槽１１へとそれぞれ分離する。
【００２６】
この実施の形態においては、濃縮槽１０，１１の拡散層８，９は袋形状とすることができ、これによれば濃縮槽１０，１１の表面がすべて拡散層となるため大きな処理速度が得られる。その他の構成および作用・効果は第１の実施の形態におけると同じである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な構成によって、大量の二次廃棄物の発生やろ過材の溶出等を伴うことなく、水中の不純物質を除去することのできる水処理方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の水処理装置の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の水処理装置の概略構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の水処理装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…原水、２…処理水、３…陽電荷不純物質、４…陰電荷不純物質、５，６…濃縮水、７…分離槽、８，８ａ，９…拡散層、１０，１１…濃縮槽、１２…固定材、１３ａ，１３ｂ…電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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