(57)【要約】【課題】高価な電極を用いることなく、しかも実運用期間を通じて電極の腐食が生じないようにする。【解決手段】電極間にイオン交換膜で区画された複数の室を配列し各室に所定の液体を供給して原水の電気透析を行う電気透析槽の少なくとも１つの室に、電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い液体を洗浄水として供給して該室を洗浄する。【選択図】図１５
2009279525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間にイオン交換膜で区画された複数の室を配列し各室に所定の液体を供給して原水の電気透析を行う電気透析槽と、
前記各室に液体を供給する液体供給系と、
前記複数の室の少なくとも１つの室に、電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い流体を洗浄水として供給して該室を洗浄するように前記液体供給系を制御する制御部を有することを特徴とする電気透析装置。
【請求項２】
電極間にイオン交換膜で区画された複数の室を配列し各室に所定の液体を供給して原水の電気透析を行う電気透析槽の少なくとも１つの室に、電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い液体を洗浄水として供給して該室を洗浄することを特徴とする電気透析装置の運用方法。
【請求項３】
前記洗浄水として前記室に供給される原水成分濃度が低い液体は、電気透析の際に他の室に供給される液体、または処理水であることを特徴とする請求項２記載の電気透析装置の運用方法。
【請求項４】
前記室の洗浄水による洗浄を、電気透析装置の運転を停止する前または後に行うことを特徴とする請求項２または３記載の電気透析装置の運用方法。
【請求項５】
前記原水は、フッ素を含む排水であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の電気透析装置の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばフッ素を含む排水（フッ素含有排水）を処理する電気透析装置及びその運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気透析装置は、液体中の有価物の回収または脱イオン・脱塩等に広く用いられている。
【０００３】
近年の資源に関わる問題として、フッ素の原料である良質の蛍石が中国などへ偏在していることから、フッ素の価格が高騰していることが挙げられる。フッ素を取り扱う業界、例えば半導体製造業や電子部品製造業においては、フッ酸（ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＮＨ４Ｆ＋ＨＦ）またはＰＦＣｓガスの取扱量が多いことから、フッ素含有排水が大量に排出されている。フッ素濃度が１０〜１０００ｍｇ／Ｌ程度の希薄な排水については電気透析などの分離濃縮技術による濃厚液としてフッ素を回収する技術、および回収した濃厚液中のフッ素の再資源化を図る技術が求められている。
【０００４】
図１は、フッ素濃度が希薄なフッ素含有排水を原水とし、これを電気透析して、フッ素を濃縮したフッ素濃縮水と、フッ素濃度を低減した処理水を得るようにした電気透析装置の電気透析槽の例を模式的に示し、図２は、図１に示す電気透析槽を備えた電気透析装置の全体構成の例を模式的に示す。
【０００５】
図１に示すように、電気透析槽１０の両側には、陽極１２と陰極１４が配置され、陽極１２と陰極１４との間には、陽極１２側から順に、陽極室１６ａ、バッファ室１６ｂ、フッ素濃縮室１６ｃ、脱塩室１６ｄ、フッ素濃縮室１６ｅ、脱塩室１６ｆ、フッ素濃縮室１６ｇ及び陰極室１６ｈがイオン交換膜１８ａ〜１８ｇで区画されて配列されている。これらのイオン交換膜１８ａ〜１８ｇのうち、陽極室１６ａとバッファ室１６ｂとの間に配置されるイオン交換膜１８ａ、バッファ室１６ｂとフッ素濃縮室１６ｃとの間に配置されるイオン交換膜１８ｂ、脱塩室１６ｄとフッ素濃縮室１６ｅとの間に配置されるイオン交換膜１８ｄ、及び脱塩室１６ｆとフッ素濃縮室１６ｇとの間に配置されるイオン交換膜１８ｆはカチオン交換膜で、他のイオン交換膜１８ｃ，１８ｅ，１８ｇはアニオン交換膜である。
【０００６】
そして、陽極１２と陰極１４との間に所定の電圧を印加しながら、脱塩室１６ｄ，１６ｆにフッ素含有排水（原水）を供給し、同時に、図２に示すように、陽極水槽２０から陽極室１６ａに陽極水を、陰極水槽（図示せず）から陰極室１６ｈに陰極水を、バッファ水槽２２からバッファ室１６ｂにバッファ水を、更にフッ素濃縮水槽２４からフッ素濃縮室１６ｃ，１６ｅ，１６ｇにフッ素濃縮水をそれぞれ通水して循環させる。
【０００７】
これにより、脱塩室１６ｄ，１６ｆに供給されるフッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素イオンF−として分離し、この分離されたフッ素イオンＦ−をフッ素濃縮室１６ｃ，１６ｅに通水されて循環するフッ素濃縮水側へ移動させて、原水からフッ素を除き、同時に、フッ素濃縮水のフッ素濃度を高める。これによって、フッ素が濃縮されたフッ素濃縮水とフッ素濃度を低減させた処理水を得ることができる。
【０００８】
なお、図３に示すように、図１に示す電気透析槽１０からバッファ室１６ｂ及びバッファ室１６ｂとフッ素濃縮室１６ｃとの間に配置されるイオン交換膜１８ｂを省略して電気透析槽１０ａを構成してもよい。
【０００９】
図４は、電気透析槽の別の一例を模式的に示し、図５は、図４に示す電気透析槽を備えた電気透析装置の構成の例を示す。原水中に、スケール生成の原因となるＣａ２＋、Ｍｇ２＋や、再資源化を阻害するＮＨ４＋が含まれる場合の例であり、これらの物質とフッ素を別々に濃縮する構成である。
【００１０】
図４に示すように、電気透析槽１０ｂの両側には、陽極１２と陰極１４が配置され、陽極１２と陰極１４との間には、陽極１２側から順に、陽極室２６ａ、バッファ室２６ｂ、フッ素濃縮室２６ｃ、脱塩室２６ｄ、アルカリ濃縮室２６ｅ、酸供給室２６ｆ、複極室２６ｇ、バッファ室２６ｈ、フッ素濃縮室２６ｉ、脱塩室２６ｊ、アルカリ濃縮室２６ｋ、酸供給室２６ｌ及び陰極室２６ｍがイオン交換膜２８ａ〜２８ｌで区画されて配列されている。このイオン交換膜２８ａ〜２８ｌのうち、陽極室２６ａとバッファ室２６ｂとの間に配置されるイオン交換膜２８ａ、バッファ室２６ｂとフッ素濃縮室２６ｃとの間に配置されるイオン交換膜２８ｂ、脱塩室２６ｄとアルカリ濃縮室２６ｅとの間に配置されるイオン交換膜２８ｄ、複極室２６ｇとバッファ室２６ｈとの間に配置されるイオン交換膜２８ｇ、バッファ室２６ｈとフッ素濃縮室２６ｉとの間に配置されるイオン交換膜２８ｈ、及び脱塩室２６ｊとアルカリ濃縮室２６ｋとの間に配置されるイオン交換膜２８ｊはカチオン交換膜で、他のイオン交換膜２８ｃ，２８ｅ，２８ｆ、２８ｉ、２８ｋ，２８ｌはアニオン交換膜である。
【００１１】
この例にあっては、陽極１２と陰極１４との間に所定の電圧を印加しながら、脱塩室２６ｄ，２６ｊにフッ素含有排水（原水）を供給し、同時に、図５に示すように、陽極水槽２０から陽極室２６ａ及び複極室２６ｇに陽極水を、陰極水槽（図示せず）から陰極室２６ｍに陰極水を、バッファ水槽２２からバッファ室２６ｂ，２６ｈにバッファ水を、フッ素濃縮水槽２４からフッ素濃縮室２６ｃ，２６ｉにフッ素濃縮水をそれぞれ通水して循環させる。更に、酸供給槽３０から酸供給室２６ｆ、２６ｌにＨＣｌ等の酸を、アルカリ濃縮水槽３２からアルカリ濃縮室２６ｅ，２６ｋにアルカリ濃縮水をそれぞれ供給して循環させる。
【００１２】
これにより、脱塩室２６ｄ、２６ｊに供給されるフッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素イオンＦ−として分離し、この分離されたフッ素イオンＦ−をフッ素濃縮室２６ｃ，２６ｉに供給されて循環されるフッ素濃縮水側へ移動させて、フッ素濃縮水のフッ素濃度を高める。同時に、フッ素含有排水（原水）中のフッ化物に含まれるＣａ２＋、Ｍｇ２＋やＮＨ４＋等の陽イオンＭ＋としてフッ化物イオンから分離し、この分離された陽イオンＭ＋をアルカリ濃縮室２６ｅ，２６ｋに供給されて循環されるアルカリ濃縮水側に移動させて、アルカリ濃縮水のアルカリ濃度を高める。これによって、フッ素濃縮水、アルカリ濃縮水、及びフッ素濃度を低減させた処理水を得ることができる。
【００１３】
なお、図６に示すように、図４に示す電気透析槽１０ｂからバッファ室２６ｂ，２６ｈ、バッファ室２６ｂとフッ素濃縮室２６ｃとの間に配置されるイオン交換膜２８ｂ、及びバッファ室２６ｈとフッ素濃縮室２６ｉとの間に配置されるイオン交換膜２８ｈを省略して電気透析槽１０ｃを構成してもよい。
【００１４】
更に、図７に示すように、図４に示す電気透析槽１０ｂから酸供給室２６ｆ，２６ｌを省略して電気透析槽１０ｄを構成したり、更には、図８に示すように、図７に示す電気透析槽１０ｄからバッファ室２６ｂ、２６ｈを省略して電気透析槽１０ｅを構成してもよい。
【００１５】
フッ素は強い腐食性がある。このため、例えば図１及び図２に示すように、フッ素含有排水の処理に電気透析装置を適用する場合に、電極１２，１４が腐食されることが問題となっている。電気透析槽１０の陽極１２には、チタン材に白金めっきした電極（白金めっき電極）が一般に使用されている。陽極が設置される陽極室内に循環通水される陽極水中のフッ素濃度が１ｍｇ−Ｆ／Ｌ未満では、白金めっき電極のフッ酸による腐食は認められずに、電気透析装置の安定した運転が継続できるが、陽極水中のフッ素濃度が１ｍｇ−Ｆ／Ｌを超えると、ごく短時間で白金めっき電極の腐食が観察されるようになり、次第に白金めっき電極が消耗して、基材のチタンの溶解が進行し、同時に電気透析槽の運転電圧も上昇するという不具合が生じる。このため、フッ素に耐え得る電極が要望されているが、これまで長時間安定して実用可能な電極は存在せず、フッ素含有排水の処理に電気透析法を用いる場合には、短時間での電極の交換が必須であった。
【００１６】
フッ酸に耐える金属は、金と白金だけであることが知られている。金は非常に安定した金属で、耐食性に優れ、電気抵抗も小さい金属であるが、高価である。電極としての金の使用量を低減するため、導電性の母材の上に金めっきを施した電極（金めっき電極）を使用しようとすると、薄い金めっき膜にはピンホールが多く存在して、そこから母材が腐食されるという問題がある。めっき膜厚を厚くすると、ピンホールは少なくなるが、ゼロになるわけではなく、母材の腐食の問題は解決されない。しかも、金の使用量が増えるので高価となる。また、純金めっきは柔らか過ぎて耐摩耗性に劣り、母材への付着力が弱く剥離しやすいという欠点もある。さらに、金めっき電極を電気透析槽の陽極として用いようとすると、水が電気分解した際に発生する酸素によって電極表面が消耗するという現象も見られる。このため、これまで金めっき電極は、電気透析槽の陽極として使用されていなかった。
【００１７】
導電性の母材、特にチタン金属に白金めっきした白金めっき電極は、（１）電気伝導率が非常に良い、（２）中性電解液に限らず、酸性、アルカリ性の電解液に対しても耐食性が優れている、（３）発生期の酸素に耐えられる、（４）電気めっき法による加工はプロセス的に最も簡便な方法であり、めっき技術の向上で、１〜１０μｍの膜厚のめっき膜を自由にめっき出来るようになっている、（５）白金はチタンから剥離できて再生加工が容易である、などの電極として優れた特徴を有している。このため、白金は高価であるにもかかわらず、白金めっき電極は、万能型電極として広く使われている。
【００１８】
しかし、白金めっき膜は、デンドライトが成長しやすく、凹凸の大きいピンホールや水素吸蔵等の問題から、めっき膜に欠陥が生じやすいという問題がある。めっき膜に欠陥が生じすると、欠陥部は、チタンが露出した状態となり、このため、特に腐食性の強いフッ酸環境下で電極として使用するとチタン自身の腐食が生じやすい。
【００１９】
チタンの腐食は、白金めっき膜の下を平面方向に進み（アンダーカッティング腐食）、白金めっき膜とチタンとの結合力を失わせて白金めっき膜を脱落させる。このアンダーカッティング腐食は、加速度的に進行するので、電極の劣化が始まると短時間に電極寿命がつきる。このため、純白金板をフッ酸環境下で陽極として使用した際の白金の溶出・損耗は非常に小さいにもかかわらず、白金めっき電極の場合には、実際のめっき厚に相当した寿命が発揮されないという問題があった。
【００２０】
このため、フッ酸環境下での電極の長寿命化を目的として、緻密で欠陥のないめっき膜を形成する技術の開発が試みられてきたが、純白金と同等までの長寿命化は達成できていない。また、従来の白金めっき電極に比較して寿命が延びた電極の報告もあるが、この場合、（１）電極の製造方法が複雑でコストが高い、（２）製造可能な電極の大きさや形状に制約がある、（３）純白金と同等の寿命には程遠い、などの問題があり、工業的に実用に供され、フッ酸環境下で長時間に亘って安定して使用される電極は未だ開発されていないのが現状である。
【００２１】
フッ素含有排水を対象とする電気透析装置に関しては、導電性の基板の表面にホウ素をドープしたＣＶＤダイヤモンド薄膜を成膜した電極を使用するようにしたもの（特許文献１参照）や、電極室とフッ酸が濃縮された濃縮室との間にバッファ室を設け、濃縮室に高濃度に存在するフッ酸が電極室に到達する現象を抑制するようにしたもの（特許文献２，３参照）等が提案されている。
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−１２６８６３
【特許文献２】特開２００３−３０５４７５
【特許文献３】特開２００４−１７４４３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、電極そのものを高い耐食性を持つダイヤモンド電極にすると、電極そのものがかなり高価となる。また、電極室とフッ酸が濃縮された濃縮室との間にバッファ室を設けても、電気透析装置の休止中または停止中における濃縮室中のフッ素の挙動が問題となり、実用上の問題は解決されていない。以下、電気透析装置の休止中または停止中における濃縮室中のフッ素の挙動について説明する。
【００２４】
例えば、図１及び図２に示すように、電気透析槽１０には、陽極１２を設置する陽極室１６ａと陰極１４を設置する陰極室１６ｈがあり、陽極１２と陰極１４との間に電圧を印加することで、フッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素濃縮水側へ移動させる。運転中の場合、フッ素濃縮水中のフッ素イオンは、陽極室１６ａおよび陰極室１６ｈへリークすることなく、安定した運転が可能となる。しかし、運転停止後、フッ素濃縮水を循環通水させるフッ素濃縮室１６ｃ，１６ｅ，１６ｇにおけるフッ素濃度が高い状態で長時間放置された状態にあると、濃度拡散により、図１及び図２に示すように、フッ素濃縮室１６ｃ，１６ｅ内のフッ素イオンＦ−が陽極室１６ａにリークして陽極１２を腐食してしまう。このことは、陰極側にあっても同様である。
【００２５】
また、図４に示す電気透析槽１０ｂにあっても同様に、運転停止後、フッ素濃縮水を通水して循環させるフッ素濃縮室２６ｃ，２６ｉにおけるフッ素濃度が高い状態で長時間放置された状態にあると、図５に示すように、フッ素イオンＦ−が陽極側にリークして陽極１２を腐食してしまう。
【００２６】
従って、安価で、フッ酸環境下で長時間に亘って安定して使用される電極が未だ開発されていない現状では、運転停止後に、電気透析槽内のフッ素濃度の高い室をフッ素濃度の低い洗浄水によって洗浄し、各室におけるフッ素濃度を低減させることで、フッ素イオンのリークによる電極の腐食を防止して、長期間安定して電気透析装置の運転を行うことが考えられる。
【００２７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高価な電極を用いることなく、しかも実運用期間を通じて電極の腐食が生じないようにした電気透析装置及びその運用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
請求項１に記載の発明は、電極間にイオン交換膜で区画された複数の室を配列し各室に所定の液体を供給して原水の電気透析を行う電気透析槽と、前記各室に液体を供給する液体供給系と、前記複数の室の少なくとも１つの室に、電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い流体を洗浄水として供給して該室を洗浄するように前記液体供給系を制御する制御部を有することを特徴とする電気透析装置である。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、電極間にイオン交換膜で区画された複数の室を配列し各室に所定の液体を供給して原水の電気透析を行う電気透析槽の少なくとも１つの室に、電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い液体を洗浄水として供給して該室を洗浄することを特徴とする電気透析装置の運用方法である。
【００３０】
このように、電気透析槽を構成する複数の室の少なくとも１つの室を、該室に電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い液体（洗浄水）で洗浄することで、該室における原水成分濃度、例えばフッ素濃度を低くして、運転停止時におけるフッ素イオン等のリークを防止することができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、前記洗浄水として前記室に供給される原水成分濃度が低い液体は、電気透析の際に他の室に供給される液体、または処理水であることを特徴とする請求項２記載の電気透析装置の運用方法である。
これにより、電気透析装置に使用される液体、または処理水を有効に利用して、装置としての簡素化を図ることができる。
【００３２】
請求項４に記載の発明は、前記室の洗浄水による洗浄を、電気透析装置の運転を停止する前または後に行うことを特徴とする請求項２または３記載の電気透析装置の運用方法である。
なお、ここで言う電気透析装置の運転を停止する前または後とは、電気透析槽の陽極と陰極との間に電圧を印加することを停止する前または後、または電気透析装置で処理する原水の供給を停止する前または後を指す。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、前記原水は、フッ素を含む排水であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の電気透析装置の運用方法である。
これにより、強い腐食性があるフッ素を含む排水を、高価な電極を用いることなく、しかも実運用期間を通じて電極腐食が生じないようして、処理することができる。
【００３４】
これにより、フッ素含有排水を電気透析装置で処理する時に、最もフッ素濃度が高くなるフッ素濃縮室内におけるフッ素濃度を低くして、例えば運転停止時や運転休止時におけるフッ素イオンのリークによる電極の腐食を防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電気透析槽を構成する複数の室の少なくとも１つの室を、該室に電気透析の際に供給される液体よりも原水成分濃度が低い液体（洗浄水）で洗浄することで、該室における原水成分濃度、例えばフッ素濃度を低くして、例えば運転停止時や運転休止時におけるフッ素イオン等のリークによる電極の腐食を防止して、高価な電極を使用することなく、長期間安定して運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下の例では、フッ素濃度が希薄なフッ素含有排水を原水としている。
【００３７】
本発明の電気透析装置の運用方法では、図９に示すように、電気透析装置が運転状態から運転待機に至る途中の、電気透析装置の運転を停止する前または後に、電気透析槽内の任意の室を洗浄して該室におけるフッ素濃度を低減させ、これによって、電気透析装置が待機状態にある時に、フッ素イオンＦ−のリークによって、電極が腐食されるのを防止するようにしている。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の形態の電気透析装置における電気透析槽内の構成を簡略化して示す。図１０に示すように、電気透析槽内にイオン交換膜で区画されて配列され、洗浄水によって洗浄されるＡ室４０は、供給配管４２と戻り配管４４でＡ槽４６に接続されており、この供給配管４２には入口側三方弁４８が、戻り配管４４には出口側三方弁５０が介装されている。ここで、三方弁と同様の機能を持つ構成を複数の二方弁で形成しても良い。Ａ槽４６は、電気透析を行う時にＡ室４０に通水し循環させる液体５２を貯蔵する槽である。Ａ槽４６の底部には、液引抜き管５４ａの一端が接続され、この液引抜き管５４ａの他端はＢ槽５６に接続されている。
【００３９】
なお、このＡ槽４６がフッ素濃縮水槽の場合、Ａ槽（フッ素濃縮水槽）４６には、内部の液体（フッ素濃縮水）５２を引抜いてフッ素再資源化装置に導くか、または産業廃棄物処理するための液引抜き管５４ｂが接続される。
【００４０】
Ａ槽４６には、この内部に洗浄水を直接供給する洗浄水供給管５８ａが接続されている。また、入口側三方弁４８の１つの入口ポートに洗浄水供給管５８ｂが、出口側三方弁５０の１つの出口ポートに洗浄水排出管６０がそれぞれ接続されており、洗浄水排出管６０の他端は、Ｂ槽５６に接続されている。これらの配管によって、Ａ室４０への液体供給系が構成されており、この液体供給系は、制御部によって制御されるようになっている。
【００４１】
ここで、Ａ室４０は、具体的には、図１及び図２に示す電気透析槽１０にあっては、陽極室１６ａ、バッファ室１６ｂ、フッ素濃縮室１６ｃ，１６ｄ、及び陰極室１６ｈのいずれか１つの室であり、図４及び図５に示す電気透析槽１０ｂにあっては、陽極室２６ａ、バッファ室２６ｂ，２６ｈ、フッ素濃縮室２６ｃ，２６ｉ、アルカリ濃縮室２６ｅ，２６ｋ、複極室２６ｇ及び酸供給室２６ｆ，２６ｌのいずれか１つの室である。
【００４２】
Ａ槽４６は、具体的には、図１及び図２に示す電気透析槽１０にあっては、陽極水槽２０、バッファ水槽２２、フッ素濃縮水槽２４及び陰極水槽（図示せず）のいずれか１つの槽であり、図４及び図５に示す電気透析槽１０ｂにあっては、陽極水槽２０、バッファ水槽２２、フッ素濃縮水槽２４、陰極水槽、酸供給槽３０及びアルカリ濃縮水槽３２のいずれか１つの槽である。Ｂ槽５６は、電気透析装置に設置されるＡ槽４６以外の循環槽または原水槽である。
【００４３】
洗浄水は、Ａ槽４６内に貯蔵されて、電気透析の時にＡ室４０に循環通水される液体５２よりもフッ素濃度が低い液であり、例えばＡ槽４６がフッ素濃縮槽の場合、洗浄水として該当する液として、フッ素濃縮水よりもフッ素濃度が低い、バッファ水、陽極水、陰極水、アルカリ濃縮水、酸供給水、処理水、及びイオン交換水（純水）、市水、工業用水等が挙げられる。
【００４４】
次に、図１１乃至図１８を参照して、Ａ室４０の第１の洗浄方法について説明する。なお、図１１及び図１８において、太線は液体の流れを示す。このことは、以下の例においても同様である。
【００４５】
図１１は、例えば図１及び図２に示す電気透析槽１０の陽極１２と陰極１４との間に所定の電圧を印加しながら、電気透析槽１０の各室１６ａ〜１６ｈに所定の液体を供給して、フッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素イオンとして分離・濃縮する、電気透析装置の運転状態を示す。この時、循環ポンプ（図示せず）の駆動に伴って、Ａ室（例えばフッ素濃縮室）４０にはＡ槽（例えばフッ素濃縮水槽）４６から液体（例えばフッ素濃縮水）５２が通水されて循環する。
【００４６】
そして、電気透析装置の運転を停止する場合には、例えば図１及び図２に示す電気透析槽１０の陽極１２と陰極１４との間への電圧の印加を解き、電気透析槽１０の各室１６ａ〜１６ｈへの所定の液体の供給を停止する。これにより、図１２に示すように、Ａ槽４６からＡ室４０への液体５２の通水が停止される。
【００４７】
次に、図１３に示すように、例えばＡ槽４６がフッ素濃縮水槽である場合には、Ａ槽（フッ素濃縮水槽）４６内の液体（フッ素濃縮水）５２を、液引抜き管５４ｂを通して排水して、フッ素再資源化装置に導くか、または産業廃棄物処理する。Ａ槽４６がフッ素濃縮水槽以外の槽である場合には、Ａ槽４６内の液体５２を、液引抜き管５４ａを通して排水してＢ槽５６に導く。
【００４８】
Ａ槽４６内が空となった時に、図１４に示すように、洗浄水供給管５８ａからＡ槽４６内に洗浄水６２を供給する。洗浄水６２は、電気透析の時にＡ槽４６からＡ室４０に供給される液体５２よりフッ素濃度が低い液であり、例えばＡ槽４６がフッ素濃縮槽の場合、洗浄水６２として、バッファ水、陽極水、陰極水、酸供給水、処理水、またはイオン交換水（純水）等が使用される。
【００４９】
そして、洗浄水の供給を停止した後、図１５に示すように、循環ポンプ（図示せず）を駆動して、Ａ槽４６内の洗浄水６２をＡ室４０に通水し循環させる。これによって、Ａ室４０の内部を、電気透析の時にＡ槽４６からＡ室４０に供給される液体５２よりフッ素濃度が低い洗浄水６２で洗浄し、Ａ室４０におけるフッ素濃度を低減させる。
【００５０】
Ａ室４０の内部を所定時間に亘って洗浄液６２で洗浄した後、図１６に示すように、Ａ槽４６内の洗浄液６２を、液引抜き管５４ａを通して引抜いてＢ槽５６に排水する。
上記図１４〜図１６に示す工程を、必要に応じて、繰返し行ってもよく（繰返し洗浄）、これによって、新たな洗浄水を使用して、Ａ室４０におけるフッ素濃度を徐々に低減させることができる。
【００５１】
そして、図１７に示すように、洗浄水供給管５６ａを通してＡ槽４６内に洗浄水６２を再度供給して、Ａ槽４６内を洗浄液６２で満たす。そして、図１８に示すように、この状態で、次回の電気透析装置の運転開始まで待機するのであり、Ａ室４０は、前述のように、洗浄液６２で洗浄され、Ａ室４０内のフッ素濃度が低減されているため、この待機時にＡ室４０内のフッ素イオンが拡散によって隣接した他の室にリークすることが防止される。
【００５２】
次に、図１９乃至図２５を参照して、Ａ室４０の第２の洗浄方法について説明する。
図１９は、前記図１１と同様に、例えば図１及び図２に示す電気透析槽１０の陽極１２と陰極１４との間に所定の電圧を印加しながら、電気透析槽１０の各室１６ａ〜１６ｈに所定の液体を供給して、フッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素イオンとして分離・濃縮する、電気透析装置の運転状態を示す。この時、循環ポンプ（図示せず）の駆動に伴って、Ａ室（例えばフッ素濃縮室）４０にはＡ槽（例えばフッ素濃縮水槽）４６から液体（例えばフッ素濃縮水）５２が通水されて循環する。
【００５３】
そして、電気透析装置の運転を停止する場合には、例えば図１及び図２に示す電気透析槽１０の陽極１２と陰極１４との間への電圧の印加を解き、電気透析槽１０の各室１６ａ〜１６ｈへの所定の液体の供給を停止する。これにより、図２０に示すように、Ａ槽４６からＡ室４０への液体５２の通水が停止される。
【００５４】
次に、図２１に示すように、供給配管４２に設置した入口側三方弁４８と戻り配管４４に介装した出口側三方弁５０のＡ槽４６側ポートを閉じてＡ室４０とＡ槽４６を遮断し、入口側三方弁４８の洗浄水供給管５８ｂ側ポートと出口側三方弁５０の洗浄水排出管６０側ポートを開く。
【００５５】
この状態で、図２２に示すように、洗浄水供給管５８ｂを通してＡ室４０内に洗浄水を連続的に供給し、Ａ室４０内を通過した洗浄水を、洗浄水排出管６０を通してＢ槽５６に排出する。この洗浄水は、前述と同様に、Ａ槽４６内に貯蔵されて、電気透析の時にＡ室４０に循環通水される液体５２によりもフッ素濃度が低い液である。これによって、Ａ室４０の内部を、電気透析の時にＡ槽４６からＡ室４０に循環通水される液体５２よりフッ素濃度が低い洗浄水で洗浄し、Ａ室４０におけるフッ素濃度を低減させる。
【００５６】
Ａ室４０の内部を、所定時間に亘って洗浄水で洗浄した後、図２３に示すように、洗浄水供給管５８ｂからの洗浄水の供給を停止し、しかる後、図２４に示すように、入口側三方弁４８と出口側三方弁５０のＡ槽４６側ポートを開き、入口側三方弁４８の洗浄水供給管５８ｂ側ポートと出口側三方弁５０の洗浄水排出管６０側ポートを閉じる。そして、図２５に示すように、この状態で、次回の電気透析装置の運転開始まで待機する。
【００５７】
次に、図２６乃至図３７を参照して、電気透析装置の電気透析槽を構成するフッ素濃縮室及びバッファ室の洗浄例について説明する。図２６乃至図３７に示すように、電気透析装置には、処理の対象となるフッ素含有排水（原水）を溜める原水槽７０と、原水の電気透析を行う電気透析槽７２と、循環槽としての陽極水槽７４、バッファ水槽７６、フッ素濃縮水槽７８及び陰極水槽８０と、処理後の処理水を溜める処理水槽８２と、フッ素濃度を高めたフッ素濃縮水を溜める濃縮水槽８４が備えられている。電気透析槽７２には、陽極室８６ａ、バッファ室８６ｂ、フッ素濃縮室８６ｃ、脱塩室８６ｄ及び陰極室８６ｅがイオン交換膜（図示せず）で区画されて備えられており、陽極室８６ａには陽極が、陰極室８６ｅには陰極がそれぞれ設置されている。
【００５８】
電気透析装置の運転に際しては、陽極室８６ａ内に設置した陽極と陰極室８６ｅ内に設置した陰極との間に所定の電圧を印加しながら、図２６に示すように、原水槽７０内の原水（フッ素含有排水）を脱塩室８６ｄに供給し、同時に、陽極水槽７４内の陽極水を陽極室８６ａ内に、バッファ水槽７６内のバッファ水をバッファ室８６ｂに、フッ素濃縮水槽７８内のフッ素濃縮水をフッ素濃縮室８６ｃにそれぞれ通水し循環させる。これによって、脱塩室８６ｄに供給されるフッ素含有排水（原水）中のフッ素をフッ素イオンとして分離し、この分離されたフッ素イオンをフッ素濃縮室８６ｃに通水されて循環されるフッ素濃縮水側へ移動させて、原水からフッ素を除き、同時に、フッ素濃縮水のフッ素濃度を高める。
【００５９】
そして、陽極水槽７４内に純水を供給しながら、陽極水槽７４内の陽極水の一部をバッファ水槽７６に、バッファ水槽７６内のバッファ水の一部をフッ素濃縮水槽７８にそれぞれ移送しながら、フッ素濃度を高めたフッ素濃縮水槽７８内のフッ素濃縮水の一部を濃縮水槽８４に引抜き、フッ素再資源化装置で再資源として利用するか、または廃棄処分する。陰極水槽８０にあっては、陰極水槽８０に純水を供給しつつ、陰極水槽８０内の陰極水の一部を原水槽７０に移送する。一方、脱塩室８６ｄを出た、フッ素濃度が低減された処理水は、処理水槽８２に溜められて、例えば純水製造装置に送られるか、スクラバ循環水として利用されるか、または中和処理槽に送られる。
【００６０】
原水槽７０内の原水のフッ素濃度は、例えば１０〜１００ｐｐｍ程度で、処理水槽８２内の処理水のフッ素濃度は、例えば数ｐｐｍ以下である。濃縮水槽８４内のフッ素濃縮水のフッ素濃度は、例えば１００００ｐｐｍ程度である。
【００６１】
そして、電気透析装置の運転を停止する場合には、陽極室８６ａ内の陽極と陰極室８６ｅ内の陰極１４との間への電圧の印加を解き、図２７に示すように、電気透析槽７２の各室８６ａ〜８６ｅへの所定の液体の通水（供給）を停止する。そして、電気透析装置の運転を停止した直後に、バッファ室８６ｂ及びフッ素濃縮室８６ｃの洗浄を開始する。
【００６２】
先ず、図２８に示すように、フッ素濃縮水槽７８内のフッ素濃縮水を引抜いて濃縮水槽８４に排出する。濃縮水槽８４内に溜められたフッ素濃縮水は、フッ素再資源化装置に移送されるか、または廃棄処分される。そして、図２９に示すように、バッファ水槽７６内のバッファ水をフッ素濃縮水槽７８内に移送し、更に、図３０に示すように、陽極水槽７４内の陽極水をバッファ水槽７６内に移送する。これにより、フッ素濃縮水槽７８は、電気透析を行う時にフッ素濃縮室８６ｃに循環通水されるフッ素濃縮水よりもフッ素濃度の低いバッファ水で満たされ、バッファ水槽７６は、電気透析を行う時にバッファ室８６ｂに循環通水されるバッファ水よりもフッ素濃度の低い陽極水で満たされる。この例では、バッファ水を洗浄水としてフッ素濃縮室８６ｃを洗浄し、陽極水を洗浄水としてバッファ室８６ｂを洗浄するようにしている。
【００６３】
つまり、フッ素濃縮水槽７８内をバッファ水で、バッファ水槽７６内を陽極水でそれぞれ満たした状態で、図３１に示すように、洗浄水としてのバッファ水をフッ素濃縮室８６ｃに、洗浄水としての陽極水をバッファ室８６ｂにそれぞれ通水して循環させる。これによって、フッ素濃縮室８６ｃ内をバッファ水で、バッファ室８６ｂ内を陽極水でそれぞれ洗浄して、フッ素濃縮室８６ｃ及びバッファ室８６ｂにおけるフッ素濃度を低減させる。
【００６４】
フッ素濃縮室８６ｃ及びバッファ室８６ｂの洗浄を終了した後、図３２に示すように、フッ素濃縮水槽７８内に残る洗浄水として使用したバッファ水を原水槽７０に移送し、しかる後、図３３に示すように、バッファ水槽７６内に残る洗浄水として使用した陽極水をフッ素濃縮水槽７８に移送する。この状態で、図３４に示すように、洗浄水としての陽極水をフッ素濃縮室８６ｃに通水して循環させる。これによって、フッ素濃縮室８６ｃ内を陽極水で再度洗浄して、フッ素濃縮室８６ｃにおけるフッ素濃度を更に低減させる。
【００６５】
次に、図３５に示すように、フッ素濃縮水槽７８内に残る洗浄水として使用した陽極水を原水槽７０に移送し、また陰極水槽８０内の陰極水も原水槽７０に移送する。しかる後、図３６に示すように、処理水槽８２内の、フッ素濃度が、例えば数ｐｐｍ以下の処理水を、陽極水槽７４、バッファ水槽７６、フッ素濃縮水槽７８及び陰極水槽８０にそれぞれ移送する。そして、図３７に示すように、この状態で、次回の電気透析装置の運転開始まで待機する。
【００６６】
この例によれば、電気透析の際に最もフッ素濃度が高いフッ素濃縮水が循環通水されるフッ素濃縮室８６ｃ内を、運転停止直後に、フッ素濃縮水よりもフッ素濃度が低いバッファ水、更にバッファ水よりもフッ素濃度が低い陽極水で洗浄して、フッ素濃縮室８６ｃにおけるフッ素濃度を低くし、また電気透析の際にバッファ水が循環通水されるバッファ室８６ｂ内を、運転停止直後に、バッファ水よりもフッ素濃度が低い陽極水で洗浄して、バッファ室８６ｂにおけるフッ素濃度を低くすることができる。これによって、例えば運転停止時や運転休止時に、フッ素イオンのリークによって電極が腐食されるのを防止して、高価な電極を使用することなく、長期間安定して運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】電気透析装置の電気透析槽を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す電気透析槽を有する電気透析装置を模式的に示す図である。
【図３】電気透析槽の他の例を模式的に示す図である。
【図４】電気透析槽の更に他の例を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す電気透析槽を有する電気透析装置を模式的に示す図である。
【図６】電気透析槽の更に他の例を模式的に示す図である。
【図７】電気透析槽の更に他の例を模式的に示す図である。
【図８】電気透析槽の更に他の例を模式的に示す図である。
【図９】本発明の電気透析装置の運用方法を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態の電気透析装置における電気透析槽内の構成を簡略化して示す図である。
【図１１】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の運転状態を示す図である。
【図１２】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の運転停止状態を示す図である。
【図１３】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の液体排出工程を示す図である。
【図１４】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の洗浄液流入工程を示す図である。
【図１５】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の洗浄液による循環洗浄工程を示す図である。
【図１６】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の洗浄水排出工程を示す図である。
【図１７】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の洗浄水流入工程を示す図である。
【図１８】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第１の洗浄方法を実施する時の運転待機状態を示す図である。
【図１９】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時の運転状態を示す図である。
【図２０】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時の運転停止状態を示す図である。
【図２１】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時のバルブ切替え後の状態を示す図である。
【図２２】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時の通水洗浄工程を示す図である。
【図２３】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時の通水停止時の状態を示す図である。
【図２４】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時のバルブ切替え後の状態を示す図である。
【図２５】図１０に示す電気透析装置を使用して室の第２の洗浄方法を実施する時の運転待機状態を示す図である。
【図２６】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例における電気透析装置の運転状態を示す図である。
【図２７】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例における電気透析装置の運転停止状態を示す図である。
【図２８】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるフッ素濃縮水排出工程を示す図である。
【図２９】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるバッファ水のフッ素濃縮水槽への移送工程を示す図である。
【図３０】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例における陽極水のバッファ水槽への移送工程を示す図である。
【図３１】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるフッ素濃縮室及びバッファ室の洗浄工程を示す図である。
【図３２】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるフッ素濃縮室洗浄水排出工程を示す図である。
【図３３】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるバッファ水（陽極水）のフッ素濃縮室への移送工程を示す図である。
【図３４】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるフッ素濃縮室の洗浄工程を示す図である。
【図３５】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例におけるフッ素濃縮室洗浄水及び陰極水の排出工程を示す図である。
【図３６】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例における処理水の各槽への移送工程を示す図である。
【図３７】電気透析装置の電気透析槽の洗浄例における運転待機状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  電気透析槽
１２  陽極
１４  陰極
４０  Ａ室
４２  供給配管
４４  戻り配管
４６  Ａ槽
４８，５０  三方弁
５２  液体
５４ａ，５４ｂ  液引抜き管
５６  Ｂ槽
５８ａ，５８ｂ  洗浄水供給管
６０  洗浄水排出管
６２  洗浄水
７０  原水槽
７２  電気透析槽
７４  陽極水槽
７６  バッファ水槽
７８  フッ素濃縮水槽
８０  陰極水槽
８２  処理水槽
８４  濃縮水槽
８６ａ  陽極室
８６ｂ  バッファ室
８６ｃ  フッ素濃縮室
８６ｄ  脱塩室
８６ｅ  陰極室
【図１】
2009279525.tif 000003
【図２】
2009279525.tif 000004
【図３】
2009279525.tif 000005
【図４】
2009279525.tif 000006
【図５】
2009279525.tif 000007
【図６】
2009279525.tif 000008
【図７】
2009279525.tif 000009
【図８】
2009279525.tif 000010
【図９】
2009279525.tif 000011
【図１０】
2009279525.tif 000012
【図１１】
2009279525.tif 000013
【図１２】
2009279525.tif 000014
【図１３】
2009279525.tif 000015
【図１４】
2009279525.tif 000016
【図１５】
2009279525.tif 000017
【図１６】
2009279525.tif 000018
【図１７】
2009279525.tif 000019
【図１８】
2009279525.tif 000020
【図１９】
2009279525.tif 000021
【図２０】
2009279525.tif 000022
【図２１】
2009279525.tif 000023
【図２２】
2009279525.tif 000024
【図２３】
2009279525.tif 000025
【図２４】
2009279525.tif 000026
【図２５】
2009279525.tif 000027
【図２６】
2009279525.tif 000028
【図２７】
2009279525.tif 000029
【図２８】
2009279525.tif 000030
【図２９】
2009279525.tif 000031
【図３０】
2009279525.tif 000032
【図３１】
2009279525.tif 000033
【図３２】
2009279525.tif 000034
【図３３】
2009279525.tif 000035
【図３４】
2009279525.tif 000036
【図３５】
2009279525.tif 000037
【図３６】
2009279525.tif 000038
【図３７】
2009279525.tif 000039