(57)【要約】【課題】  被処理水の水質及び水量を的確に検出し、被処理水の状態に応じた電解密度によって電解処理を行う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】  電解用電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ及び１２Ｃを下水の下水道配管１内の電解槽１５内に浸漬し、下水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成して下水を処理するにあたり、処理前及び／又は処理後の下水の状態を流量センサ１６及び濁度センサ１７により検出し、これに応じて、通電を行う電極の数（通電面積）及び／又は各電極への供給電力を制御する。【選択図】      図４
2005081315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極を被処理水の流路中に浸漬し、該被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成して該被処理水を処理する水処理方法において、
処理前及び／又は処理後の前記被処理水の状態に応じて、前記電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記被処理水の状態は、前記被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、前記被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、前記被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、前記被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、前記被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、前記被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、前記被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、前記被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、前記被処理水の導電率を検出する導電率検出手段により検出することを特徴とする請求項１の水処理方法。
【請求項３】
前記被処理水のハロゲン化物イオン濃度、又は、前記被処理水の電気抵抗、又は、前記被処理水の導電率に応じて、当該被処理水にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加することを特徴とする請求項１又は請求項２の水処理方法。
【請求項４】
前記電極は、複数枚の電極により構成され、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極が切り換えられることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の水処理方法。
【請求項５】
被処理水の流路中に浸漬され、通電により該被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成可能とする少なくとも一対の電極と、
前記電極の上流側及び／又は下流側に配設され、前記被処理水の状態を検出する被処理水検出手段と、前記被処理水検出手段の出力に基づき、前記電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
前記被処理水検出手段は、前記被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、前記被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、前記被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、前記被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、前記被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、前記被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、前記被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、前記被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、前記被処理水の導電率を検出する導電率検出手段であることを特徴とする請求項５の水処理装置。
【請求項７】
前記電極の上流側及び／又は下流側に配設され、前記被処理水中のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、前記被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、前記被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、前記ハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、前記電気抵抗検出手段、又は、導電率検出手段の出力に基づき、前記電極の上流側の被処理水中にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加するハロゲン化物イオン添加手段を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６の水処理装置。
【請求項８】
前記電極は、複数枚の電極により構成され、前記制御装置は、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極を切り換えることを特徴とする請求項５、請求項６又は請求項７の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、汚水や雨水を含む下水などの有機物を含有した被処理水を中水として使用可能とするため、或いは、プールや、共同浴場などの有機物を含有した被処理水の循環浄化を行うための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】
従来の下水処理システムは、各家庭や工場などから排出される汚水や降雨時の雨水（以下、この汚水と雨水とをあわせて「下水」と称する。）を集めて流す複数の下水道管から構成される合流式下水道と、合流式下水道により集められた下水を処理場まで搬送するための中継となるポンプ所と、搬送さた下水を浄化して河川や海などの放流水域に放流する下水処理場などから構成されている。
【０００３】
通常、家庭や工場からの汚水や、雨水などの下水は、下水道管を介して下水処理場まで順次搬送され、当該下水処理場にて浄化処理された後、河川や海などの放流水域に放流される。しかしながら、集中豪雨などの異常増水時には、下水道管内の自然流下による下水処理場への搬送処理能力を越える下水が流下する場合がある。係る場合には、全ての下水を下水処理場へ搬送することが不可能となるため、その一部又は全部を直接河川や海などの放流水域に放流する。これにより下水が直接河川や海などの放流水域に放流されることとなり、河川や海などが汚濁し、公共水域の保全が図れないという問題がある。
【０００４】
そこで、従来では、下水道管内において、流通する下水の電気化学的処理を行い、当該下水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素などを生成することにより、下水処理を行うことが提案されている。
【０００５】
しかしながら、かかる場合では、下水の流量や水質に応じて電気化学的処理の電解強度、即ち、電解による処理の程度を変化させることができないため、通常の下水の水質や流量に対応した電解処理能力で下水の処理を行った場合、通常の水質や流量を逸脱した量若しくは、通常の水質よりも汚濁した状態の下水が下水道管内に流入した際に、処理能力が不足するという問題があった。他方、通常の水質や流量を逸脱した流量又は汚濁した下水を処理することを前提として、必要以上の電解処理能力で下水処理を行った場合、電解処理能力が余剰となり、余分なランニングコストが生じるという問題があった。
【０００６】
他方、従来では、被処理水中に電解によってイオン水を生成する電解イオン水生成器が開発されている。これらは、電解により水道水からイオン水を生成する機器であり、通水量や水質の変動に応じて電界強度を調整するもの（特許文献１参照。）や、当該装置に供給される被処理水の塩化物イオン濃度を検出し、これに基づいて電解に使用する電流値を変更するもの（特許文献２参照。）がある。
【特許文献１】特開平５−１１５８７６号公報
【特許文献２】特開平６−１２６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のイオン水生成器は、何れも水道水のような汚染されていない被処理水を電解処理の対象とするものであり、用いられている水質の変化を検出する手段や塩化物イオン濃度を検出する手段は、対象が汚染されていない水質の検出となる。そのため、上述した如きイオン水生成器に用いられる水質の検出手段や塩化物イオン濃度を検出する手段では、測定対象の濃度範囲が異なり、家庭や工場からの汚水や、雨水などの下水道管内を流通する下水中の水質を検出するのに適用することができない。特に、下水中には、高濃度の有機物が含まれているため、的確な汚濁度合いを検出することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水処理方法は、少なくとも一対の電極を被処理水の流路中に浸漬し、被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成して被処理水を処理するにあたり、処理前及び／又は処理後の被処理水の状態に応じて、電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御するものである。
【０００９】
請求項２の発明の水処理方法は、上記発明において、被処理水の状態は、被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段により検出するものである。
【００１０】
請求項３の発明の水処理方法は、上記各発明において、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度、又は、電気抵抗、又は、導電率に応じて、当該被処理水にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加するものである。
【００１１】
請求項４の発明の水処理方法は、上記各発明において、電極は、複数枚の電極により構成され、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極が切り換えられるものである。
【００１２】
請求項５の発明の水処理装置は、被処理水の流路中に浸漬され、通電により被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成可能とする少なくとも一対の電極と、電極の上流側及び／又は下流側に配設され、被処理水の状態を検出する被処理水検出手段と、被処理水検出手段の出力に基づき、電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御する制御手段とを備えるものである。
【００１３】
請求項６の発明の水処理装置は、上記発明において、被処理水検出手段は、被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段であるものとする。
【００１４】
請求項７の発明の水処理装置は、請求項５又は請求項６の発明において、電極の上流側及び／又は下流側に配設され、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、ハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、電気抵抗検出手段、又は、導電率検出手段の出力に基づき、電極の上流側の被処理水中にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加するハロゲン化物イオン添加手段を備えるものである。
【００１５】
請求項８の発明の水処理装置は、請求項５、請求項６又は請求項７の発明において、電極は、複数枚の電極により構成され、制御装置は、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極を切り換えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、少なくとも一対の電極を被処理水の流路中に浸漬し、被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成して被処理水を処理するにあたり、処理前及び／又は処理後の被処理水の状態に応じて、電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御するので、被処理水の流量や汚濁度に応じて電解の度合いを調整することが可能となる。これにより、被処理水の流量が少ない場合や被処理水が比較的きれいな場合に、使用する電極の通電面積を減少させたり、電極への供給電力を減少させることにより、省エネ運転を実行することができるようになる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、上記発明において、被処理水の状態は、被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段により検出するので、各検出手段の検出に基づき、使用する電極の通電面積の調整や、電極への供給電力の調整を行うことが可能となる。即ち、流量検出手段により、処理対象となる被処理水の流量に応じて電解能力を調整することが可能となる。濁度検出手段により、被処理水の濁度に応じて電解能力を調整することが可能となる。色度検出手段により、被処理水が透明の場合であっても有機物等が溶解し着色された状態を検出することができ、これによっても、電解能力を調整することが可能となる。有機物検出手段により、被処理水中に含有される有機物の量、特に、ＢＯＤやＣＯＤなどを検出することが可能となり、当該有機物の量に応じて電解能力を調整することが可能となる。更に、残留塩素濃度検出手段により、被処理水中の塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンを検出することが可能となり、これに基づき、電解能力を調整することが可能となる。ｐＨ検出手段により、被処理水のｐＨに応じて、電解能力を調整することが可能となる。ハロゲン化物イオン検出手段により、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度に応じて電解能力を調整することが可能となる。電気抵抗検出手段により、被処理水の電気抵抗に応じて電解能力を調整することが可能となる。導電率検出手段により、被処理水の導電率に応じて電解能力を調整することが可能となる。
【００１８】
これにより、的確に被処理水の状態を把握し、これに基づき係る被処理水の処理に充足するだけの電解能力、即ち、使用する電極の通電面積や電極への供給電力を決定することができ、過不足のない電力量にて被処理水の処理を実行することができるようになる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度又は、電気抵抗、若しくは、導電率に応じて、当該被処理水にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加するので、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を一定以上に保つことが可能となり、電気化学的処理により生成される次亜塩素酸濃度を十分に確保することができるようになる。これにより、効果的に被処理水の処理を実現することができるようになる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、電極は、複数枚の電極により構成され、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極が切り換えられるので、複数枚の電極を平均して使用することが可能となり、特定の電極のみが使用され、耐久性が低下する不都合を未然に回避することができるようになる。
【００２１】
請求項５の発明の水処理装置によれば、被処理水の流路中に浸漬され、通電により被処理水中に次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を生成可能とする少なくとも一対の電極と、電極の上流側及び／又は下流側に配設され、被処理水の状態を検出する被処理水検出手段と、被処理水検出手段の出力に基づき、電極への通電面積及び／又は当該電極への供給電力を制御する制御手段とを備えるので、制御手段により、被処理水検出手段の出力に基づき被処理水の流量や汚濁度に応じて電解の度合いを調整することが可能となる。これにより、被処理水の流量が少ない場合や被処理水が比較的きれいな場合に、使用する電極の通電面積を減少させたり、電極への供給電力を減少させることにより、省エネ運転を実行することができるようになる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、上記発明において、被処理水検出手段は、被処理水の流量を検出する流量検出手段、又は、被処理水の濁度を検出する濁度検出手段、又は、被処理水の色度を検出する色度検出手段、又は、被処理水中に含有される有機物濃度を検出する有機物検出手段、又は、被処理水の残留塩素濃度を検出する残留塩素検出手段、又は、被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段、又は、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段であるので、各検出手段の検出に基づき、使用する電極の通電面積の調整や、電極への供給電力の調整を行うことが可能となる。即ち、流量検出手段により、処理対象となる被処理水の流量に応じて電解能力を調整することが可能となる。濁度検出手段により、被処理水の濁度に応じて電解能力を調整することが可能となる。色度検出手段により、被処理水が透明の場合であっても有機物等が溶解し着色された状態を検出することができ、これによっても、電解能力を調整することが可能となる。有機物検出手段により、被処理水中に含有される有機物の量、特に、ＢＯＤやＣＯＤなどを検出することが可能となり、当該有機物の量に応じて電解能力を調整することが可能となる。更に、残留塩素濃度検出手段により、被処理水中の塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンを検出することが可能となり、これに基づき、電解能力を調整することが可能となる。ｐＨ検出手段により、被処理水のｐＨに応じて電解能力を調整することが可能となる。ハロゲン化物イオン検出手段により、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度に応じて、電解能力を調整することが可能となる。電気抵抗検出手段により、被処理水の電気抵抗に応じて、電解能力を調整することが可能となる。導電率検出手段により、被処理水の導電率に応じて、電解能力を調整することが可能となる。
【００２３】
これにより、的確に被処理水の状態を把握し、これに基づき係る被処理水の処理に充足するだけの電解能力、即ち、使用する電極の通電面積や電極への供給電力を決定することができ、過不足のない電力量にて被処理水の処理を実行することができるようになる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、請求項５又は請求項６の発明において、電極の上流側及び／又は下流側に配設され、被処理水中のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、被処理水の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段、又は、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、ハロゲン化物イオン濃度検出手段、又は、電気抵抗、若しくは導電率の出力に基づき、電極の上流側の被処理水中にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質を添加するハロゲン化物イオン添加手段を備えるので、被処理水のハロゲン化物イオン濃度を一定以上に保つことが可能となり、電気化学的処理により生成される次亜塩素酸濃度を十分に確保することができるようになる。これにより、効果的に被処理水の処理を実現することができるようになる。
【００２５】
請求項８の発明によれば、請求項５、請求項６又は請求項７の発明において、電極は、複数枚の電極により構成され、制御装置は、各電極へ供給された積算電力量に基づき、通電電極を切り換えるので、複数枚の電極を平均して使用することが可能となり、特定の電極のみが使用され、耐久性が低下する不都合を未然に回避することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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、被処理水の水質及び水量を的確に検出し、被処理水の状態に応じた電解強度によって電解処理を行うことができる水処理方法及び水処理装置を提供する。以下に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。尚、本実施例では、被処理水として、下水処理システムにおいて処理される各家庭や工場などから排出される汚水や降雨時の雨水などの下水を対象とするものとする。
【００２７】
図１は本実施例の被処理水としての下水の処理を行う下水処理システムＳの概要を示す説明図である。下水処理システムＳは、複数の下水道管１により構成される合流式下水道２において下水処理を行うシステムであり、下水道管１には、汚水及び雨水の両者が収容されるものである。合流式下水道２は、複数の下水道管１により収容された下水を下水処理場３まで搬送するものであり、各下水道管１は、搬送側が緩やかに低くなるように傾斜して地下に埋設されている。尚、各家庭や工場からの汚水や、雨水などは汚水ます４や雨水ます６等において一旦貯留し、下水道管１の傾斜に沿って自然流下させる構成とされている。
【００２８】
また、下水道管１は上述の如く下水処理場３に向かって自然流下させるため傾斜して埋設されているが、平坦な地形では下流に流下するに従って徐々に深くなっていくため、ある程度の深さにおいてポンプ所７が設置されている。このポンプ所７は、図示しない揚水ポンプで下水を地表近くまで汲み上げ、再び、下流側の下水道管１に流し、自然流下させ、下水処理場３まで順次搬送可能とするものである。
【００２９】
また、合流式下水道２には、集中豪雨などの異常増水時に、各下水道管１や下水処理場３における収容力を越えた下水が一時期に流下した際に、その一部又は全部を異常時越流水として直接、河川や海などの放流水域８に放流するための越流水路９が設けられている。通常、この越流水路９は、各下水道管１と交差する箇所に図示しない越流堰が設けられ、当該越流堰において下水道管１の上部より溢出した下水を越流水路９にて受容し河川などの放流水域８側に設けられる放流口２０より前記放流水域８に放流可能とするものである。尚、越流水路９は、ポンプ所７にも設けられており、これによっても、異常時越流水を直接放流水域８に放流することが可能となり、浸水などの災害の発生を防止している。
【００３０】
また、下水処理場３は、複数の下水道管１により構成された合流式下水道２に収容され、流下した下水を浄化処理する施設であり、本実施例における下水処理場３では、詳細は後述する複数の電解用電極による電気化学的手法（電解）により浄化処理を行うが、これ以外に、図示しない生物学的処理を行う活性汚泥槽や沈殿槽若しくは、曝気槽、塩素接触槽などの各種の浄化施設を設け、これらの施設を通過することにより、下水の浄化を行い排水管１０を介して河川や海などの放流水域８に放流するものとする。
【００３１】
一方、前記下水道管１内部には、図２に示す如き処理手段としての電解用電極１１、１２が設けられている。この電解用電極１１、１２は少なくとも一部が下水に浸漬するように対応して配置されており、当該電極１１、１２に通電するための後述する電源１３が接続されている。また、この電源１３には、電極１１、１２への通電電極の電位を制御するための制御装置１４が接続されている。
【００３２】
また、下水道管１には、より一層下水道管１中における下水の滞留時間を延長させ、処理能力の向上を図るため、図３に示す如く下水道管１の外部に電解槽１５を形成し、この電解槽１５内に電解用電極１１、１２を設けている。ここで、電解槽１５内に電解用電極１１、１２が設けられている例について図４を参照して説明する。図４は電解槽１５内に設けられる電解用電極及びこれら電極への通電制御を説明する図である。
【００３３】
本実施例では、電解槽１５内に、３対の電解用電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ、１２Ｃが設けられており、これらは、それぞれ切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを介して電源回路（電源）１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに接続されている。そして、更に、電解槽１５の上流側に位置する下水道管１内には、下水の状態を検出する手段として、本実施例では、下水の流量を検出する流量センサ（流量検出手段）１６と、下水の濁度を検出する濁度センサ（濁度検出手段）１７が配設されている。これら流量センサ１６及び濁度センサ１７は、前記制御装置１４の入力側に接続されると共に、この制御装置１４の出力側には、電源回路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ及び切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃが接続されている。尚、電源回路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは制御装置１４の出力に従ってそれぞれ独立して流れる電流値を調整可能とされているものとする。また、係る制御装置１４には、下水道管１内に配設される上記電解用電極１１、１２への給電を供給する電源１３も接続されているものとする。
【００３４】
本実施例において、電解用電極１１、１２、１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ及び１２Ｃ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ている。尚、これ以外にも上述した如き電解用電極は、炭素系導電体又は当該炭素系導電体を被覆した導電体、若しくはフェライトを含む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、若しくはステンレスなどの鉄の合金又は当該鉄の合金を被覆した導電体より構成されていてもよいものとする。
【００３５】
以上の構成により、本実施例の動作について説明する。本実施例における合流式下水道２において、各家庭や工場から排出された汚水や、雨水などは、一旦汚水ます４や雨水ます６等において貯留される。そして、貯留された汚水や雨水は、それぞれ下水道管１内に流下し、下水として下水道管１内を傾斜に沿って自然流下する。
【００３６】
ここで、下水道管１内では上述した如く電解用電極１１、１２が設けられていることから、制御装置１４により電源１３が定期的又は継続的又は必要に応じて当該電解用電極１１、１２に給電されることにより、下水道管１内を流下する下水は、当該電解用電極１１、１２により電気化学的処理、即ち、本実施例では、電解処理される。
【００３７】
電解処理では、制御装置１４により電源１３をＯＮとすることにより、電極１１に正電位を、電極１２に負電位を印加し、電極１１はアノードとなり、電極１２はカソードとなる。係る電位の印加により、下水（特に、汚水）中に含まれる有機物が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Ａ）。以下に、反応Ａを示す。
反応Ａ  有機物→ＮＯ3-＋ＮＨ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
【００３８】
これにより、下水（汚水）中の有機物を効率的に硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に変換することができるようになる。
【００３９】
そして、アノードを構成する電解用電極１１側において、下水中に含有される塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する（反応Ｂ）。この塩素は水に溶解して次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸を生成する（反応Ｃ）。生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ａで下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Ｄ）。以下、反応Ｂ乃至反応Ｄを示す。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
反応Ｂ  ＮａＣｌ→Ｎａ+＋Ｃｌ-
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
反応Ｃ  Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
反応Ｄ  ＮＨ3＋ＨＣｌＯ→ＮＨ2Ｃｌ＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＨＣｌＯ→ＮＨＣｌ2＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＮＨＣｌ2→Ｎ2↑＋３ＨＣｌ
【００４０】
また、下水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電解用電極１１側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と反応Ｅ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Ｅ  ２ＮＨ3（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ2↑＋３Ｈ2Ｏ
【００４１】
これにより、下水中に含有される有機物を硝酸態窒素、亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素を経て窒素ガスにまで処理することが可能となる。また、アノードを構成する電解用電極１１の近傍では、上述の如く塩素又は次亜塩素酸が生成されることにより、当該電解用電極１１近傍を通過する下水中に存在する例えば大腸菌などの微生物の殺菌が可能となる。
【００４２】
また、本実施例によれば、電解により生成された直後の次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素により下水を処理することが可能となり、これにより、著しく高い殺菌効果を得ることができるようになる。更に、下水は薬剤を用いることなく電気化学的手法により殺菌を行うため、環境に対する害を低減できる。
【００４３】
更にまた、下水に含有される有機物や大腸菌などの汚濁物質を特別な消毒剤などの薬剤を下水に注入することなく処理を行うことができるようになるため、消毒剤などの薬剤を貯留する貯留施設が不要となると共に、薬剤の貯留により生じる危険性を回避することができるようになる。
【００４４】
一方、図４に示す如く下水道管１に設けられた電解槽１５内に配設された電解用電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ及び１２Ｃは、制御装置１４により各電源回路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが制御されることにより、通電される電極１１Ａ、１１Ｂ及び／又は１１Ｃに正電位が、電極１２Ａ、１２Ｂ及び／又は１２Ｃに負電位が印加され、電極１１Ａ、１１Ｂ及び／又は１１Ｃはアノードとなり、電極１２Ａ、１２Ｂ及び／又は１２Ｃはカソードとなる。
【００４５】
これにより、上記下水道管１に配設される電解用電極１１及び１２と同様に、下水（特に、汚水）中に含まれる有機物が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（前記反応Ａ）。これによっても、下水（汚水）中の有機物を効率的に硝酸態窒素及びアンモニア態窒素に変換することができる。
【００４６】
また、アノードを構成する電解用電極側において、下水中に含有される塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成し（前記反応Ｂ）、この塩素が水に溶解して次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸を生成する（前記反応Ｃ）。更に、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ａで下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Ｄ）。そして、下水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電解用電極側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と前記反応Ｅ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。
【００４７】
これにより、下水中に含有される有機物を硝酸態窒素、亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素を経て窒素ガスにまで処理することが可能となる。また、アノードを構成する電解用電極１１の近傍では、上述の如く塩素又は次亜塩素酸が生成されることにより、当該電解用電極１１近傍を通過する下水中の例えば大腸菌などの微生物の殺菌が可能となる。
【００４８】
また、本実施例では、電解槽１５の上流側に位置する下水道管１内に設置された流量センサ１６及び濁度センサ１７の出力に基づき、制御装置１４は、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ、１５ＣのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと共に、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ、１５ＣがＯＮとされた電源回路１３Ａ、１３Ｂ及び／又は１３Ｃの電流値を制御する。
【００４９】
具体的には、制御装置１４は、流量センサ１６にて検出される下水の流量が、予め設定された最大流量値よりも多い場合には、全ての切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ、１５ＣをＯＮとし、予め設定された最小流量値よりも少ない場合には、何れか一つの切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ又は１５ＣをＯＮとする。そして、流量センサ１６にて検出される下水の流量が、最小流量値以上最大流量値以下である場合には、制御装置は、何れか二つの切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ又は１５ＣをＯＮとするものとする。
【００５０】
また、制御装置１４は、濁度センサ１７にて検出される下水の濁度が、所定の濁度よりも高い場合には、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ又は１５Ｃの内、ＯＮとされている電源回路１３Ａ、１３Ｂ又は１３Ｃの電流強度を増加させ、電解電極１１Ａ、１２Ａ又は、１１Ｂ、１２Ｂ若しくは、１１Ｃ、１２Ｃ上での電流密度を上げることで、下水中の次亜塩素酸の生成量の増加を図る。他方、制御装置１４は、濁度センサ１７にて検出される下水の濁度が、所定の濁度よりも低い場合には、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ又は１５Ｃの内、ＯＮとされている電源回路１３Ａ、１３Ｂ又は１３Ｃの電流強度を減少させ、電解電極１１Ａ、１２Ａ又は、１１Ｂ、１２Ｂ若しくは、１１Ｃ、１２Ｃ上での電流密度を下げることで、下水中の次亜塩素酸の生成量の減少を図る。
【００５１】
これにより、電解槽１５における電気化学的処理を行う前の下水の状態に応じて、通電を行う電解用電極の数や電解用電極への供給電力、本実施例では、電流密度を制御することにより、下水の流量や汚濁度に応じて電解の度合い、電解能力を調整することが可能となる。そのため、下水の流量が少ない場合や下水が比較的きれいな場合には、使用する電解用電極の数を減少させたり、電解用電極への供給電力を減少させることにより、余剰な電力の消費を抑制でき、省エネ運転を実行することができるようになる。また、残留塩素の放出量を抑制できるようになる。
【００５２】
また、本実施例では、各電源回路１３Ａ、１３Ｂ又は１３Ｃに対し、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ又は１５Ｃと、一対の電解用電極１１Ａ、１２Ａ又は、１１Ｂ、１２Ｂ若しくは、１１Ｃ、１２Ｃを設けた構成としているが、これ以外にも、図５に示す如く、制御装置１４に基づき電流値を変更可能とする電源回路１３に対し、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを並列に接続し、各切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃに対応する各電解用電極１１Ａ、１２Ａ又は、１１Ｂ、１２Ｂ若しくは、１１Ｃ、１２Ｃを接続してもよいものとする。
【００５３】
尚、本実施例では、通電を行う電解用電極の数により通電電極の面積を調整可能としているが、実際上、通電を行う電極の面積を調整可能とする構成であれば、これ以外の方法であっても、同様の効果を奏するものとする。
【００５４】
本実施例では、下水の状態を流量センサ１６及び濁度センサ１７により検出し、これらの検出結果を基に制御装置１４により使用する電解用電極の数や電流密度を調整するため、確実に下水の流量や汚濁度合いに応じて電解能力を変更することができるようになる。尚、本実施例では、下水の状態を把握する手段として流量センサ１６及び濁度センサ１７の両者を用いているが、これ以外にも、図６に示す如く流量センサ１６のみを設け、下水道管１内を流通する下水の流量を検出し、これに基づき、使用する電解用電極の数（若しくは通電電極の面積）を変更してもよいものとする。更に、図７に示す如く濁度センサ１７のみを設け、下水道管１内を流通する下水の濁度を検出し、これに基づき、通電する電流密度を変更してもよいものとする。
【００５５】
また、上記以外にも、下水の状態を検出する手段として、下水の色度を検出する色度センサ、下水中に含有される有機物濃度、例えばＢＯＤ、ＣＯＤを検出する有機物センサ、下水中の残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度センサ、下水のｐＨを検出するｐＨセンサ、下水中のハロゲン化物イオン濃度を検出するハロゲン化物イオン濃度センサ、下水の電気抵抗を検出する電気抵抗測定装置、下水の導電率を検出する導電率測定装置などを用いてもよいものとする。尚、これらの検出手段は、上記流量センサ１６及び濁度センサ１７に代えて用いてもよいし、これ以外にも流量センサ１６及び／又は濁度センサ１７と、上記何れかの検出手段、若しくは、これらの組み合わせであってもよいものとする。
【００５６】
これにより、色度センサにより、濁度が低く透明に近い下水であっても、有機物等が溶解し着色された状態を検出することが可能となり、色度が高い場合には電解能力として例えば電流密度を増加させ、色度が低い場合には、電流密度を減少させることが可能となる。また、有機物センサにより、下水中に含有される有機物の量、特にＢＯＤやＣＯＤを検出することが可能となり、当該有機物の量が所定量以上である場合には、電解能力として例えば電流密度を増加させ、所定量以下である場合には、電流密度を減少させることが可能となる。
【００５７】
更には、残留塩素濃度センサにより、下水中の塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンを直接検出することが可能となり、これに基づき、残留する塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンが所定量以上である場合には、必要以上に下水中に塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンを生成する必要がないため、電解能力として電流密度を減少させることが可能となる。他方、下水中に残留する塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンが所定量以下である場合には、下水を処理するための塩素酸イオンや次亜塩素酸イオンが不足しているため、電解能力として電流密度を増加させることが可能となる。
【００５８】
また、ｐＨセンサにより、下水のｐＨを検出することが可能となり、これに基づき、下水のｐＨがアルカリ性である場合には、殺菌力を増大させるために、電解能力として電流密度を増加させることが可能となる。
【００５９】
ハロゲン化物イオン濃度センサにより、ハロゲン化物イオン濃度に応じて電解能力を調整することが可能となる。電気抵抗測定装置により、下水の電気抵抗に応じて電解能力を調整することが可能となる。更に、導電率測定装置により、下水の導電率に応じて電解能力を調整することが可能となる。
【００６０】
これにより、的確に下水の状態を把握し、これに基づき係る下水の処理に充足するだけの電解能力、即ち、使用する電極の数又は通電面積や電極への供給電力を決定することができ、過不足のない電力量にて被処理水の処理を実行することができるようになる。
【００６１】
尚、制御装置１４は、時限手段及び記憶手段を備えており、各電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ又は１２Ｃに通電された時間及び電流値を積算するものとする。そして、この積算値に基づいて、各電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ又は１２Ｃに通電される時間及び電流値、即ち、積算電力を平準化するように、使用する電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ又は１２Ｃを選択し、切換スイッチ１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃの制御を行うものとする。
【００６２】
これにより、複数枚の電極１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ又は１２Ｃを平均して使用することが可能となり、特定の電極のみが使用され、耐久性が低下する不都合を未然に回避することができるようになる。
【００６３】
また、上記実施例に加えて、下水道管１中に塩化物イオン濃度センサ（ハロゲン化物イオン濃度検出手段）を備え、下水道管１中の下水の塩化物イオン濃度を検出し、これに基づき、下水にハロゲン化物イオン又は、ハロゲン化物イオンを含有する物質、例えば食塩を添加してもよいものとする。これにより、当該下水の塩化物イオン濃度を一定以上に保つことが可能となり、電気化学的処理により生成される次亜塩素酸濃度を十分に確保することができるようになる。これによって、効果的に下水の処理を実現することができるようになる。尚、塩化物イオン濃度センサ（ハロゲン化物イオン濃度検出手段）に代えて、電気抵抗測定装置や導電率測定装置であっても、同様の効果を奏するものとする。
【００６４】
上述した如く下水道管１及び電解槽１５内において、電気化学的手法としての電解処理により下水中の有機物及び大腸菌などの汚濁物質を十分に処理した後、若しくは処理しながら、当該下水は、下流側の下水道管１や上記ポンプ所７を経て、下水処理場３に搬送される。そして、再び、下水処理場３において、浄化処理された後、排水管１０を介して放流水域８に放流することができるようになる。これにより、予め下水道管１内において処理した後の下水が下水処理場３に搬送されることから、下水処理場３における浄化処理負担が軽減され、効率的に下水処理を行うことができるようになる。
【００６５】
尚、上記実施例において、下水の状態の検出は、電解槽１５の上流側、即ち、電解槽１５における処理前に行っているが、電解槽１５の下流側に検出手段を配設し、この検出に基づき、フィードバック形式で電解能力、即ち、使用する電極の数又は通電面積や電極への供給電力を制御してもよいものとする。また、電解槽１５の上流側及び下流側の両者、即ち、電解槽１５における処理の前後に、下水の状態の検出を行い、これに基づき電解能力を制御してもよいものとする。係る場合には、より一層的確に下水の状態を把握することが可能となり、精密な電解能力の制御を行うことが可能となる。
【００６６】
尚、本実施例では、被処理水として、下水を用いているが、これ以外にも雨水、プールの水、温泉水、大型浴場の排水、工業排水、家庭用排水など、処理後に中水としての利用が可能となるものを用いても、同様の効果を奏する。更に、処理後に、中水として利用するもの以外でも、例えば、プールや共同浴場など有機物を含有した被処理水を循環浄化する手段に本発明を適用することによっても、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】下水処理システムの概要説明図である。
【図２】図１の下水処理システムの下水道管内の概要を示す説明図である。
【図３】電解槽を備えた下水道管内の概要を示す説明図である。
【図４】電解槽内に設けられる電解用電極及びこれら電極への通電制御を説明する図である。
【図５】他の実施例の各電極への通電制御を説明する図である。
【図６】もう一つの他の実施例の各電極への通電制御を説明する図である。
【図７】更にもう一つの他の実施例の各電極への通電制御を説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｓ  下水処理システム
１  下水道管
２  合流式下水道
３  下水処理場
４  汚水ます
６  雨水ます
７  ポンプ所
８  放流水域
９  越流水路
１０  排水管
１１、１２、１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、１１Ｃ、１２Ｃ  電解用電極
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  電源回路（電源）
１４  制御装置
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ  切換スイッチ
１６  流量センサ
１７  濁度センサ
２０  放流口
【図１】
2005081315.tif 000003
【図２】
2005081315.tif 000004
【図３】
2005081315.tif 000005
【図４】
2005081315.tif 000006
【図５】
2005081315.tif 000007
【図６】
2005081315.tif 000008
【図７】
2005081315.tif 000009