專利名稱：水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理裝置，本發(fā)明特別是涉及通過微生物處理以外的方法去除被處理水內(nèi)的氮成份的水處理裝置。
背景技術(shù)：
在過去的水處理裝置中，工廠廢水，地下水等的被處理水中的氮成份(有機性氮，硝酸性氮，亞硝酸性氮，以及氨性氮等)通過微生物處理而去除。

發(fā)明內(nèi)容
但是，由于微生物的活動受到溫度的影響，故過去的水處理裝置存在去除氮成份的能力在夏季和冬季，發(fā)生很大變化的問題。另外，微生物處理還具有下述問題，即，由于必要氫供給體的有機物(乙醇等)，故維修的頻率高。
本發(fā)明是針對上述實際情況而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種水處理裝置，在該水處理裝置中，氮成份的去除能力不受到溫度的影響。
本發(fā)明的某個方面的水處理裝置，其特征在于該裝置包括接納部，該接納部接納被處理水；氮處理用電極對，該氮處理用電極對浸泡于上述接納部內(nèi)的被處理水中，通過電化學(xué)方式對該被處理水內(nèi)的氮化合物進行處理。
氮化合物為有機性氮，銨離子，硝酸離子，亞硝酸離子等的化合物。
如果采用本發(fā)明的某個方面，在氮處理用電極對中，進行用于從被處理水中去除氮成份(有機性氮，硝酸性氮，亞硝酸性氮，以及氨性氮等)的反應(yīng)。具體來說，在電極上，通過電化學(xué)方式，將被處理水中的氮成份轉(zhuǎn)換為銨離子等，接著，通過與另一個電極上的反應(yīng)生成物的反應(yīng)等方式，將已轉(zhuǎn)換的銨離進一步轉(zhuǎn)換為氮氣。
由此，在水處理裝置中，通過電化學(xué)方式，即，在不依賴微生物的情況下，去除被處理水中的氮成份。因此，水處理裝置中的氮成份的去除能力不伴隨溫度而變化。
另外，在本發(fā)明的水處理裝置中，最好，上述氮處理用電極對中的其中一個電極由導(dǎo)電性的非溶性材料，涂敷有上述導(dǎo)電性的非溶性材料的導(dǎo)電材料，或涂敷有上述導(dǎo)電性的非溶性材料的石墨形成，上述氮處理用電極對中的另一個電極由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一種以上的導(dǎo)電體，或鐵，或包含鐵的化合物形成。
由此，在上述電極上，可提高用于從被處理水中去除氮成份的反應(yīng)的效率。
此外，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，上述氮處理用電極對中的其中一個電極由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一種以上的導(dǎo)電體，或鐵，或包含鐵的化合物形成。
由此，在水處理裝置中，通過使其中一個電極為陰極，可去除被處理水中的氮，通過使另一個電極為陰極，可去除被處理水中的磷。
還有，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，還包括電位控制部，該電位控制部對提供給上述氮處理用電極對的電位進行控制，并且定期地交換形成上述氮處理用電極對的電極的極性。
由此，由于在電極表面上產(chǎn)生的反應(yīng)定期地變化，故可抑制電極表面產(chǎn)生膜等。
再有，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，還包括固定部件，該固定部件用于形成上述氮處理用電極對的電極，固定于上述接納部上，上述固定部件與下述端子成整體形成，該端子安裝于上述電極上，以便與向上述電極提供電位的電源連接。
由此，將端子的位置固定，容易防止該端子與被處理水接觸。
另外，在本發(fā)明的水處理裝置中，上述固定部件的內(nèi)部設(shè)置有布線的至少一部分，該布線將上述電極以及向該電極提供電位的電源連接。
由此，可按照緊湊的體積，并且難于浸泡于水中的方式設(shè)置布線。
此外，在本發(fā)明的水處理裝置中，通過采用微生物，對上述被處理水進行處理的微生物槽處理后的被處理水送入到上述接納部。
由此，可避免微生物槽內(nèi)的微生物因下述酸的作用，而受到不利影響，該酸指認(rèn)為是由于電極反應(yīng)而生成的次氯酸等的酸。
還有，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，上述接納部設(shè)置于對上述被處理水進行消毒的消毒槽的處理之前。
再有，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，2次處理后的被處理水送入到上述接納部中。
另外，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，還包括離子供給電極對，該離子供給電極對通過電解方式，提供金屬離子。
由此，還可通過已供給的金屬離子，去除被處理水內(nèi)的磷成份。
此外，最好，在本發(fā)明的水處理裝置中，通過上述離子供給電極對，將金屬離子發(fā)生反應(yīng)之前的被處理水送入到上述接納部中。
還有，最好，本發(fā)明的水處理裝置還包括流入氮化合物離子量傳感器，該流入氮化合物離子量傳感器檢測送入上述接納部的被處理水內(nèi)的氮化合物離子的總量。
再有，最好，本發(fā)明的水處理裝置還包括流出氮化合物離子量傳感器，該流出氮化合物離子量傳感器檢測從上述接納部排出的被處理水內(nèi)的氮化合物離子的總量。
另外，最好，本發(fā)明的水處理裝置還包括電流量控制部，該電流量控制部對應(yīng)于上述流入氮化合物離子量傳感器，或上述流出氮化物離子量傳感器的檢測輸出，對在形成上述氮處理用電極對的電極之間流過的電流量進行控制。
由此，可更加確實地從被處理水中，去除氮成份。
此外，最好，本發(fā)明的水處理裝置還包括化合物量控制部，該化合物量控制部對應(yīng)于上述流入氮化合物離子量傳感器，或上述流出氮化物離子量傳感器的檢測輸出，對向上述被處理水內(nèi)，提供鹵素離子的化合物的添加，或注入的量進行控制。
由此，可避免在被處理水中，在鹵素離子達(dá)到充分量之前，添加，或注入上述化合物。


圖1為以示意方式表示包括作為本發(fā)明的第1實施例的水處理裝置的水處理系統(tǒng)的處理步驟的圖；圖2為形成圖1所示的水處理系統(tǒng)的裝置的示意性的縱向剖視圖；圖3(A)為以示意方式表示圖1的電解槽的結(jié)構(gòu)的圖，圖3(B)為用于說明圖3(A)的氮去除槽的組成圖；圖4為圖3(A)和圖3(B)的電極對的立體圖；圖5為圖4的支承部的分解立體圖；
圖6為用于說明圖1的電解槽內(nèi)的反應(yīng)的圖；圖7為圖4的電極對的變形實例的立體圖；圖8為圖4的電極對的另一變形實例的立體圖；圖9為圖4的電極對的再一變形實例的立體圖；圖10為圖9的電極的側(cè)視圖；圖11為以示意方式表示圖1的電解槽的結(jié)構(gòu)的變形實例的圖；圖12為以示意方式表示圖1的電解槽的結(jié)構(gòu)的另一變形實例的圖；圖13為以示意方式表示圖1的電解槽的結(jié)構(gòu)的再一變形實例的圖；圖14為以示意方式表示圖3(A)和圖3(B)的存儲部的結(jié)構(gòu)的變形實例的圖；圖15為以示意方式表示圖3(A)和圖3(B)的存儲部的結(jié)構(gòu)的另一變形實例的圖；圖16為以示意方式表示在圖3(A)和圖3(B)的電極之間，供給通過設(shè)置于該電極的上游的膜后的被處理水的機構(gòu)的圖；圖17(A)至圖17(C)為表示圖1的處理步驟的變形實例的圖；圖18為表示圖2的槽的變形實例的圖；圖19為表示圖2的槽的另一變形實例的圖；圖20(A)至圖20(C)分別為圖1，圖17(B)，圖17(C)的處理步驟的變形實例的圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實施例進行描述。另外，下面給出的水處理裝置主要適合用于對家庭用廢水，工廠廢水進行處理的大規(guī)模的廢水處理設(shè)施，但是其也可適合用于家庭用合并凈化槽等的中小規(guī)模的廢水處理設(shè)施。另外，如果采用下面給出的水處理裝置，則特別是，可通過電解處理，從被處理水中去除包含在生活廢水，鍍金工廠的廢水等中的氮化合物。
圖1為以示意方式表示包括作為本發(fā)明的第一實施例的水處理裝置的水處理系統(tǒng)的處理步驟的圖，圖2為形成該系統(tǒng)的裝置的示意性的縱向剖視圖。
參照圖1和圖2，本實施例的水處理系統(tǒng)主要由槽1和電解槽100形成。該槽1埋設(shè)于地中。在該槽1的內(nèi)部，通過第一分隔壁2，第二分隔壁3，第三分隔壁4和第四分隔壁20，劃分為第一厭氧濾床槽5，第二厭氧濾床槽10，接觸曝氣槽14，沉淀槽19和消毒槽21。另外，在上述槽1的頂部，在多個檢查孔28處，形成蓋。此外，上述槽1的內(nèi)部的部件，與位于上述槽1的外部的部件(第三送風(fēng)機30等)連接。還有，在圖2中，為了方便起見，將第三送風(fēng)機30等的，位于上述槽1的外部的部件畫在槽1的上方，但是這些部件不是必須設(shè)置于上述槽1的上方。
第一厭氧濾床槽5包括作為被處理水的生活雜廢水流入的進入口6，在其內(nèi)部，設(shè)置有第一厭氧濾床7。即，在上述第一厭氧濾床槽5中，由于生活雜廢水流入，故在本實施例中，其也為夾雜物去除槽。此外，在本實施例中，通過上述第一厭氧濾床槽5，形成流入槽。在該第一厭氧濾床槽5中，使生活雜廢水中的難于分解的雜物沉淀分離，并且通過附著于第一厭氧濾床7上的厭氧性微生物，使生活雜廢水中的有機物進行厭氧分解。還有，將硝酸性的氮還原為氮氣。
此外，在第一厭氧濾床槽5中，設(shè)置有第一平流管8。另外，在第一分隔壁2的頂部，形成第一供水口9。第一平流管8的一端設(shè)置于第一厭氧濾床槽5內(nèi)部，其另一端設(shè)置于第二厭氧濾床槽10內(nèi)部。通過第一厭氧濾床槽5進行厭氧分解的處理過的水通過第一平流管8，供給到后退的第二厭氧濾床槽10。
在該第二厭氧濾床槽10中，設(shè)置有第二厭氧濾床11。通過該第二厭氧濾床11，俘獲浮游物質(zhì)，通過厭氧性微生物，對有機物進行厭氧分解處理，將硝酸性的氮還原為氮氣。
在第二厭氧濾床槽10中，設(shè)置有第二平流管12。另外，在第二平流管12的頂部，安裝有噴射器32。該噴射器32與第三送風(fēng)機30連接。此外，該噴射器32通過穿過第二分隔壁3的頂部的第二供水口13，將第二厭氧濾床槽10和接觸曝氣槽14連接。
噴射器32從第三送風(fēng)機30傳送空氣，由此從噴嘴31向第二平流管12內(nèi)部吹空氣。由此，促進第二平流管12中的處理過的水從第二厭氧濾床槽10，朝向接觸曝氣槽14的供給。
上述接觸曝氣槽14具有接觸材料15。接觸材料15的設(shè)置目的在于促進好氧性微生物的培養(yǎng)。在接觸曝氣槽14的底部附近，設(shè)置有第一曝氣管16。
該第一曝氣管16的頂端與第一送風(fēng)機17連接。在第一曝氣管16的底面?zhèn)龋纬捎卸鄠€孔。另外，如果從第一送風(fēng)機17，送入空氣，則該空氣從該孔作為氣泡排出。此外，在第一曝氣管16的底面?zhèn)龋纬捎锌?，由此，相對在頂面，或?cè)面，形成有孔的場合，污泥難于進入該曝氣管16的內(nèi)部。
由于氣泡從第一曝氣管16排出，故接觸曝氣槽14保持在好氧狀態(tài)。由此，在接觸曝氣槽14中，處理過的水因好氧性微生物而好氧分解，并且對其進行硝酸化處理，將氨性氮分解為硝酸性的氮。在接觸曝氣槽14內(nèi)的好氧性微生物中，包含有硝化細(xì)菌。一般，“硝化細(xì)菌”指氨氧化細(xì)菌和亞硝酸化細(xì)菌。
在接觸材料15上，附著有繁殖而慢慢地變大的生物膜。另外，如果氣泡從第一曝氣管16排出，則附著于接觸材料15上的生物膜剝離。
在接觸曝氣槽14的底部，具有泵33。另外，在該泵33的上方，連接有污泥返回傳送通路34，在該污泥返回傳送通路34的頂端，按照延伸到圖中的左側(cè)的方式，連接有污泥返回傳送通路35。由此，將在接觸曝氣槽14中產(chǎn)生的污泥，傳送到第一厭氧濾床槽5。此外，第三分隔壁4的底端不與槽1的內(nèi)壁面連接，接觸曝氣槽14和沉淀槽19在底部連接。
在沉淀槽19的頂部，設(shè)置有消毒槽21。該消毒槽21按照沉淀槽19的澄清液流入其內(nèi)的方式形成。此外，在消毒槽21中，設(shè)置有殺菌器22。在該殺菌器22中，設(shè)置有氯類等藥品。流入到消毒槽19中的處理過的水經(jīng)過該藥品消毒，通過排水口23，傳送給電解槽100。除了該電解槽100以外，還設(shè)置有用于將鹵素離子供給到該電解槽100的內(nèi)部的存儲部111和泵110。電解槽100用于從被處理水中，去除氮成份，其獨立于后面將要描述的電解槽59而設(shè)置。另外，有關(guān)電解槽100的組成，將在后面進行描述。
另外，在沉淀槽19中，設(shè)置有第三平流管38和泵39。接觸曝氣槽14內(nèi)的處理過的水通過第三平流管38，流入沉淀槽19中。另外，通過泵39，促進該水的流動。
沉淀槽19和第一厭氧濾床槽5，通過第一返回傳送管24連接。在該第一返回傳送管24的內(nèi)部，設(shè)置有第二曝氣管25。該第二曝氣管25與第二送風(fēng)機26連接。在第二曝氣管25中，適當(dāng)?shù)匦纬捎杏糜趪娚淇諝獾膰娚淇?。此外，第二曝氣?5從該噴射孔，噴射從第二送風(fēng)機26供給的空氣，通過該第一返回傳送管24，將沉淀槽19內(nèi)的處理過的水，送入到第一厭氧濾床槽5中。
此外，在第一厭氧濾床槽5的頂部，設(shè)置有電解槽59。被處理水從第一返回傳送管24，送入該電解槽59內(nèi)。另外，在電解槽59的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有電極對51，52。該電極對51，52分別與電源57連接。
在電解槽59的內(nèi)部，通過電極對51，52的電分解(適當(dāng)?shù)貙⑵浞Q為“電解”)反應(yīng)，溶出鐵離子，鋁離子等的金屬離子。由此，在電解槽59的內(nèi)部，溶出來的金屬離子與處理過的水內(nèi)的磷化合物等發(fā)生反應(yīng)，在水中，生成難于溶解的金屬鹽，它們凝聚。在溶出作為金屬離子的鐵離子時，作為所生成的難于溶解的金屬鹽，主要可列舉FePO4，F(xiàn)e(OH)3，F(xiàn)eOOH，F(xiàn)e2O3，以及Fe3O4的化合物。即，如果向被處理水中供給鐵離子，則主要是上述的5種化合物發(fā)生凝聚。
在電解槽59的下游側(cè)，設(shè)置有磁性處理機構(gòu)60。該電解槽59內(nèi)的被處理水流入到磁性處理機構(gòu)60內(nèi)部。
在該磁性處理機構(gòu)60中，被處理水與磁鐵接觸。另外，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4受到磁鐵吸引。即，由于將鐵離子供給到被處理水中而產(chǎn)生的凝聚物包括Fe2O3，F(xiàn)e3O4，故其受到磁鐵的吸引。由此，與Fe2O3，F(xiàn)e3O4一起凝聚的FePO4也受到磁鐵的吸引，其與被處理水分離。
在通過磁性處理機構(gòu)60處理后，再次將被處理水送到第一厭氧濾床槽5中。
即，在本實施例的水處理系統(tǒng)中，如圖1所示，被處理水通過第一，第二厭氧濾床槽5，14處理，然后，傳送給接觸曝氣槽14，接著，傳送給沉淀槽19。沉淀槽19中的被處理水與沉淀的污泥一起，通過電解槽59，返回到第一厭氧濾床槽5。另外，被處理水，與還從沉淀槽19，朝向接觸曝氣槽14沉淀的污泥一起，實現(xiàn)流動，另外被處理水，與接觸劑15剝離的污泥一起，還從接觸曝氣槽14，流入到第二厭氧濾床槽10中。沉淀槽19內(nèi)的被處理水的澄清液流入到消毒槽21中。此外，消毒槽21內(nèi)的被處理水通過排水口23，送到電解槽100中。
下面還參照圖3(A)，對電解槽100的組成進行描述。圖3(A)為以示意方式表示電解槽100的結(jié)構(gòu)的圖。另外，在圖3(A)中，還同時示出電解槽100的周邊的部件。
被處理水從送入管123，送入到電解槽100中。另外，被處理水從該電解槽100，通過送出管122排出。
在電解槽100的內(nèi)部，接納有氮去除槽100A。將電解槽100內(nèi)的被處理水送入到氮去除槽100A的內(nèi)部，2塊電極101，102浸泡于該被處理水內(nèi)部。由控制電路115內(nèi)部的電源1150，使電極101，102帶有電位。通過電極101，102，形成氮處理用的電極對。
在電解槽100的上游側(cè)，設(shè)置有離子濃度儀116，而在其下游側(cè)，設(shè)置有離子濃度儀117。該離子濃度儀116，117檢測氮類的離子的總量。接著，將這些檢測輸出輸入到控制電路115中。
通過泵110，從存儲部111，將在水溶液中，提供鹵素離子的化合物(氯化鈉等)供給到氮去除槽100A中。在該存儲槽111中，該化合物按照具有液體等的流動性的形式，存儲。鹵素離子通過后面將要描述的，與在氮去除槽100A內(nèi)的氮去除有關(guān)的反應(yīng)消耗掉。另外，來自存儲部111的，提供鹵素離子的化合物的注入量通過控制電路115，根據(jù)離子濃度儀116，117的檢測輸出而控制。具體來說，如果氮類的離子的總量較多，按照該化合物的注入量變多的方式進行控制。
在這里，還參照圖3(B)，對氮去除槽100A的組成進行描述。圖3(B)為僅僅表示電解槽100內(nèi)的氮去除槽100A的圖。
氮去除槽100A的底部具有閥180。另外，在氮去除槽100A中，設(shè)置可向該氮去除槽100A內(nèi)部送風(fēng)的送風(fēng)機121。該送風(fēng)機121的送風(fēng)動作通過控制電路115控制。下面對該送風(fēng)機的控制形式，以及閥180的開閉進行描述。
首先，在向電極101，102的供電停止的狀態(tài)，由送風(fēng)機121，向該氮去除槽100A內(nèi)部送風(fēng)。由此，該氮去除槽100A的內(nèi)部氣壓上升。如果氮去除槽100A內(nèi)的氣壓變高，則由于該壓力，閥180關(guān)閉，并且該氮去除槽100A內(nèi)部的被處理水通過排出管122，排到該氮去除槽100A的外部。圖3(B)表示閥180關(guān)閉的狀態(tài)。另外，此時的被處理水的流動由箭頭R4，R5，R6表示。
接著，經(jīng)過一定時間后，停止送風(fēng)機121的送風(fēng)。由此，上述氮去除槽100A內(nèi)的氣壓下降。在該狀態(tài)，開始電極101，102的供電。另外，由于上述氮去除槽100A內(nèi)的氣壓下降，將閥180打開，將被處理水從電解槽100，送向氮去除槽100A內(nèi)部。圖3(A)表示閥180打開的狀態(tài)。另外，此時，流入氮去除槽100A內(nèi)部的被處理水的流動由箭頭R1，R2，R3表示。
然后，在規(guī)定時間保留在該狀態(tài)。由此，伴隨著在電極101，102附近所產(chǎn)生的反應(yīng)，將氮去除。
之后，反復(fù)進行上面描述的那樣的，使向電極101，102的供電停止，由送風(fēng)機121，向上述氮去除槽100A內(nèi)部送風(fēng)的狀態(tài)，以及使送風(fēng)機121的送風(fēng)停止，向電極101，102供電的狀態(tài)。由此，確實將通過電極101，102的電化學(xué)反應(yīng)而生成的物質(zhì)，供給到被處理水中，可確實去除被處理水內(nèi)的氮，并且可有效地將被處理水送入電極101，102附近，由此，可有效地去除被處理水內(nèi)的氮成份。
象這樣，按照間斷地進行送風(fēng)動作的方式控制送風(fēng)機121用作間歇定量泵。
另外，控制電路115也根據(jù)離子濃度儀116，117的檢測輸出，對在電極101，102之間流動的電流量進行控制。具體來說，如果氮類的離子的總量變多，則按照流過電極101，102之間的電流量變多的方式進行控制。
下面對由電極101，102形成的電極對的結(jié)構(gòu)進行更具體的描述。圖4為該電極對的立體圖。
參照圖4，形成電極對的電極101，102安裝于支承部103上。從該支承部103的頂部，延伸有將電極101，102與控制電路115連接的布線120。
下面對支承部103的結(jié)構(gòu)進行描述。圖5為支承部103的分解立體圖。
參照圖5，在支承部103的內(nèi)部，蓋103A，襯墊103B，金屬板103C，絕緣體103D，金屬板103E，襯墊103F依次重合。另外，在支承部103的頂面，開設(shè)有使布線120穿過用的孔103G。布線120的前端具有2個端子。布線120通過孔103G，插入到支承部103的內(nèi)部，分別將前端的2個端子，與金屬板103C，103E導(dǎo)通。即，圖4和圖5所示的支承部103的內(nèi)部設(shè)置布線120的一部分。
電極101通過金屬螺釘?shù)?，在支承?03的外側(cè)，借助蓋103A和襯墊103B與金屬板103C導(dǎo)通實現(xiàn)固定。電極102通過金屬螺釘?shù)?，在支承?03的內(nèi)側(cè)，借助支承部103的內(nèi)面和襯墊103F與金屬板103E導(dǎo)通實現(xiàn)固定。
另外，金屬板103B和金屬板103E，通過絕緣體103D實現(xiàn)絕緣。由此，即使在將布線120送入支承部103的內(nèi)部的情況下，電極101和電極102之間仍是電絕緣的。另外，如果從電極101和電極102之間的絕緣的觀點來說，最好，支承部103本身由絕緣體形成。
此外，電極101和電極102分別安裝于支承部103的外面?zhèn)?，?nèi)面?zhèn)龋纱?，支承?03以一定間距支承電極101和電極102。由此，可避免電極101與電極102接觸，發(fā)生短路的情況。
在這里，對基于電極101，102通電時的電解反應(yīng)的，被處理水中的氮去除反應(yīng)進行描述。圖6為用于說明電解槽100內(nèi)的電解反應(yīng)的圖。
參照圖6，電極101，102通過控制電路115內(nèi)的電源1150通電。另外，在電極101，102中的1個為陰極，另一個為陽極而通電的場合，在陽極側(cè)，對位于被處理水中的鹵素離子(圖6中的氯化物離子)進行氧化，生成鹵素氣體(在氯化物離子被氧化時為氯)，然后，該氣體與被處理水中的水發(fā)生反應(yīng)，生成次氯酸。在陰極側(cè)，將被處理水中的氮成份(被處理水中的有機系氮化合物等)轉(zhuǎn)換為硝酸離子，此外，將硝酸離子轉(zhuǎn)換為銨離子。另外，象這樣，通過以電化學(xué)方式生成的次氯酸與銨離子發(fā)生反應(yīng)，將氮成份，通過氯胺類，轉(zhuǎn)換為氮氣。
即，在電解槽100內(nèi)部，以電化學(xué)方式，將被處理水中的氮成份轉(zhuǎn)換為氮氣，從被處理水中，將該成份去除。
再有，如果考慮上述這樣的反應(yīng)機構(gòu)，作為存儲于存儲部111(或后面將要描述的存儲部140，150)中的，提供鹵素離子的化合物，最好為次氯酸，或次氯酸鹽等的，可提供次氯酸離子的化合物。
另外，電極101，102中的1個，比如，由具有導(dǎo)電性的非溶性材料，涂敷有該非溶性材料的導(dǎo)電材料，或涂敷有該非溶性材料的碳等形成。通過象這樣形成電極101，102中的1個，還可通過電解處理，將被處理水中的有機性的氮成份轉(zhuǎn)換為氮氣。
最好，在這里所說的導(dǎo)電性的非溶性材料比如，為包括元素周期表中的Ib族，或IIb族中的元素中的至少1種的導(dǎo)電對。由此，電極101，102的陰極側(cè)的反應(yīng)(與氮成份有關(guān)的反應(yīng))的效率提高。
此外，電極101，102按照相應(yīng)的極性相互不同的方式通電，但是，最好，控制電路115定期地更換(交換)這些電極的極性。由此，可避免在電極101，102上僅僅進行相同的反應(yīng)，這樣，可避免反應(yīng)的副產(chǎn)物呈膜狀累積于電極101，102上。
還有，最好，電極101，102中的另一個由鐵，或者具有鐵的化合物(包含鐵的合金)形成。由此，可將上述的電極101，102中的1個作為陰極，在該其中一個電極上，進行與氮去除有關(guān)的反應(yīng)，另外，在電極101，102之間更換極性，將另一個電極(鐵，或含有鐵的化合物)作為陰極，在該另一個電極上，進行與磷去除有關(guān)的反應(yīng)。即，可僅僅在電解槽100中，實現(xiàn)電化學(xué)的氮去除和磷去除。
另外，電極101，102中的另一個也可為上述導(dǎo)電性的非溶性材料，或石墨電極。
再有，最好，電極101，102中的，形成陽極的一方由白金，氧化鈦等的具有氧化催化劑作用的物質(zhì)形成，或涂敷這樣的物質(zhì)。由此，促進認(rèn)為是在陽極側(cè)進行的，鹵素離子的氧化反應(yīng)。
此外，如通過圖4和圖5所描述的那樣，將電極101，102與布線120連接用的端子設(shè)置于支承部103的內(nèi)部，但是也可將這樣的端子設(shè)置于支承部103之外，并且與支承部103形成一體。圖7表示象這樣形成的電極對(支承部103和電極101，102)。
圖7表示圖4所示的電極對的變形實例，但是在該變形實例中，管104A固定于支承部103的孔103G中，端子104B安裝于該管104A的前端。在管104A的內(nèi)部，穿有將電極101，102與端子104B導(dǎo)通的布線。管104A由塑料等的，可將端子104B固定于支承部103上的物質(zhì)形成。由此，可容易將電極101，102與電源1150連接。
另外，人們認(rèn)為通過電解槽100內(nèi)的陽極與陰極進行的反應(yīng)的速度是不同的。具體來說，人們認(rèn)為在陰極側(cè)進行的反應(yīng)比在陽極側(cè)進行的反應(yīng)慢。在這樣的場合，人們認(rèn)為最好的是，在陰極和陽極中，反應(yīng)速度慢的一個電極的表面積，大于快的相應(yīng)電極的表面積。圖8表示其中的一個實例。
在圖8所示的電極對中，電極101和電極102按照同心，并且直徑不同的筒狀的方式形成。最好，在圖8所示的電極對中，將電極101作為陰極，將電極102作為陽極。在圖8所示的實例中，電極101，102的表面積不同，此外，這些電極按照同心的方式設(shè)置。由此，電極101和電極102的表面從整體上是等間距的。因此，在兩個電極生成的物在電極101內(nèi)部，可均等地反應(yīng)。
另外，為了提高電極101，102上的反應(yīng)效率，最好在這些電極的表面上，形成凹凸部，增加表面積。圖9和圖10表示這樣的實例。圖9為圖4所示的電極對的變形實例的立體圖，圖10為圖9所示的電極101的側(cè)視圖。
在圖9所示的電極對中，電極101，102呈波板狀，其安裝于支承部103上。即，在圖9所示的電極對中，電極101(和電極102)的側(cè)面象圖10所示的那樣，呈波浪線狀。
此外，也可使電極101，102的表面形狀為多孔狀等，從微觀的觀點來說，在電極的表面上，設(shè)置凹凸部。
還有，人們認(rèn)為在電解槽100內(nèi)部，污泥累積。因此，為了避免由于污泥的作用，妨礙電極101，102上的反應(yīng)，最好，在電解槽100內(nèi)部，設(shè)置將污泥與電極101，102剝離的機構(gòu)，和/或從電解槽100中排出污泥的機構(gòu)。圖11表示具有這樣的機構(gòu)的，電解槽100的變形實例。
參照圖11，在電解槽100內(nèi)部，設(shè)置有超聲波振蕩器132，污泥量傳感器131，曝氣管135，此外，在電解槽100的底部，設(shè)置有閥133。
曝氣管135與圖中未示出的泵連接，設(shè)置于電極101，102的底部，從電極101，102的底部，朝向上方排放氣泡。通過該氣泡，附著于電極101，102上的污泥粉碎，從該電極剝離。
上述超聲波振蕩器132和污泥量傳感器131與控制電路130連接。超聲波振蕩器132振蕩產(chǎn)生超聲波，由此，將固定于電解槽100內(nèi)的底部上的污泥粉碎。
再有，作為用于使附著于電極101，102上的污泥粉碎剝離，或使電解槽100的底部的污泥粉碎的機構(gòu)，除了曝氣管，超聲波振蕩器以外，還可例舉將攪拌桿插入到電解槽100內(nèi)部，或者采用磁性的攪拌器(由磁鐵形成，根據(jù)從外部提供的磁場的變化，進行旋轉(zhuǎn)等的運動的方式)等。
通過污泥量傳感器131，檢測電解槽100內(nèi)的污泥到達(dá)規(guī)定量的情況。將污泥量傳感器131的檢測輸出信號發(fā)送給控制電路130。該控制電路130對應(yīng)于污泥到達(dá)規(guī)定量的情況，打開閥133。由此，在電解槽100中，如果污泥量到達(dá)規(guī)定量，則自動地打開閥133，排出污泥。另外，控制電路130也可按照在污泥到達(dá)規(guī)定量時，通報該情況，通過手動方式，打開閥133的方式形成。此外，污泥量傳感器131由可檢測比如，導(dǎo)電率的傳感器形成。其原因在于人們認(rèn)為，對應(yīng)于被處理水的污泥量，被處理水的導(dǎo)電率變化。
圖12表示作為電解槽100的另一變換實例的，僅僅電解槽100的底部的結(jié)構(gòu)。參照圖12，傳送管142與電解槽100的底部連接。在傳送管142的內(nèi)部，設(shè)置有螺旋葉片141。該螺旋葉片141與電動機140連接，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。通過螺旋葉片141的旋轉(zhuǎn)，將累積于電解槽100的底部的污泥傳送到該電解槽100之外(在圖12中為右方向)。同樣通過安裝具有這樣的螺旋葉片141的機構(gòu)，可避免污泥累積于電解槽100的底部。
另外，作為電解槽100的，還有一變形實例，如圖13所示，例舉在電解槽100的內(nèi)部，具有多個電極對的方式。參照圖13，在電解槽100的內(nèi)部，在相應(yīng)的支承部103A，103B，103C上，安裝有電極101A，102A，101B，102B，101C，102C這3組電極，此外，安裝與電源1150連接的布線120A，120B，120C。象這樣，通過增加設(shè)置于電解槽100內(nèi)的電極對的數(shù)量，可增加單位時間的氮成份的處理量。
此外，在本實施例中，象采用圖3(A)和圖3(B)等而描述的那樣，為了促進通過圖6而描述的氮去除反應(yīng)，在電解槽100中，注入在水溶液中供給鹵素離子的化合物。另外，象從圖6所理解的那樣，鹵素離子用于陽極的反應(yīng)。由此，最好，將提供鹵素離子的化合物，注入到陽極側(cè)。
還原，這樣的化合物按照具有流動性的形式，存儲于存儲部111，但是也可為小丸狀等的固體形式。下面對將固體形式的化合物添加于電解槽100上的實例進行描述。圖14以示意方式表示存儲部111的結(jié)構(gòu)的變形實例。
參照圖14，在電解槽100的上游側(cè)，設(shè)置有存儲作為固體形式的化合物的存儲部140。另外，該存儲部140按照與被處理水的，通向電解槽100的流路連接的方式設(shè)置，在該存儲部140的底部，在面對該流路的部分，開設(shè)有孔140A。由此，存儲部140內(nèi)的化合物通過流入到電解槽100中的被處理水，送入到電解槽100內(nèi)部。即，可不采用泵等的裝置，并且可將存儲部140內(nèi)的化合物添加于電解槽100中。
再有，圖15表示存儲部111的再一變形實例。在圖15所示的實例中，上述化合物存儲于存儲部150中，進一步，設(shè)置有流路151，該流路151使電解槽100內(nèi)部的被處理水在存儲部150內(nèi)部循環(huán)，再次將其返回到電解槽100。還有，在流路151中，安裝有泵152。該泵152可將電解槽100內(nèi)部的處理過的水，送入到存儲部150內(nèi)部，進一步，將處理過的水從存儲部150內(nèi)部，傳送給電解槽100。由此，與圖14所示的實例相同，存儲部150內(nèi)部的化合物通過流入到電解槽100中的被處理過的水，添加到電解槽100內(nèi)部。另外，在圖15所示的實例中，通過對泵152的動作形式進行控制，可對存儲部150內(nèi)的化合物的添加量進行控制。
另外，采用圖11等，對去除附著于電極101，102的表面上的污泥的機構(gòu)進行了描述，但是，作為避免電極101，102的表面上的污泥的附著本身的措施，考慮向電極101，102，供給通過規(guī)定的膜的被處理水。下面參照圖16，對這樣的措施進行具體描述。圖16為以示意方式表示在電極101，102之間，供給通過設(shè)置于該電極101，102的上游的膜后的被處理水的機構(gòu)。
在圖16所示的機構(gòu)中，電極101，102設(shè)置于匯集管160內(nèi)部。另外，在電極101，102的上游側(cè)，設(shè)置有筒狀的膜盒161，在該膜盒的內(nèi)部設(shè)置有中空過濾器等的膜166。在膜盒161的底部，設(shè)置有在側(cè)面形成有孔的曝氣管163。膜盒161的外周的頂部由膜殼164覆蓋，其外周的底部由曝氣外殼165覆蓋。
匯集管160和膜盒161通過多個管162連接。各管162的一端送入到匯集管160的內(nèi)部，其另一端與膜166相對。送入到膜盒161內(nèi)部的被處理水通過膜166，然后，在曝氣管163排出的氣泡的作用下上抬，通過管162送入到匯集管160的內(nèi)部。
此外，在圖16中，電極101，102分別按照沿匯集管160的內(nèi)壁面的方式設(shè)置。由此，可避免由于電極101，102的作用，匯集管160內(nèi)部的被處理水的流動受到妨礙的情況。
通過適當(dāng)?shù)馗淖儏R集管160的長度或形狀，可按照電極101，102的反應(yīng)，或與其對應(yīng)而產(chǎn)生的反應(yīng)所必需的時間，使被處理水滯留。象本實施例那樣，在用于電解反應(yīng)，進行被處理水的氮去除的場合，最好，匯集管160按照可確保至少1個小時的滯留時間的方式形成。
還有，在圖16所示的那樣的機構(gòu)后，還可設(shè)置采用圖11而描述的，使污泥剝離粉碎的機構(gòu)，采用圖12而描述的，傳送污泥的機構(gòu)，采用圖13而描述的，使被處理水通過多個電極對的機構(gòu)，以及采用圖14，圖15而描述的存儲部140，150。
在上面已描述的本實施例中，沿圖1所示的那樣的流動，對被處理水進行處理。即，由于通過磷去除用的電解槽59和氮去除用的電解槽100，對被處理水進行處理，故可去除被處理水中的磷成份和氮成份。此外，在電解槽100中，象通過圖6所描述的那樣，在反應(yīng)步驟中，產(chǎn)生次氯酸等的，具有阻礙微生物的活動的危險的化合物。由此，最好，氮去除用的電解槽100設(shè)置于微生物處理后，即，設(shè)置于具有厭氧濾床槽5，10和接觸曝氣槽14的生物過濾槽，活性污泥槽，載體流動處理槽的處理后。
再有，氮去除用的電解槽100設(shè)置于磷去除用的電解槽59的下游側(cè)，但是電解槽100和電解槽59之間的位置關(guān)系不限于此。只要是在微生物處理后，電解槽100也可設(shè)置于磷去除處理的上游側(cè)。
再有，上述的槽1和電解槽100主要適合用于對家庭用廢水，工廠廢水進行處理的大型的廢水處理設(shè)施，但是，電解槽100也可設(shè)置于地下水，純凈水的抽吸泵的后段，其用于這些水的氮成份的去除。
另外，在本實施例中，象根據(jù)圖1和圖2所理解的那樣，電解槽100設(shè)置于槽1的后段，即按照送入2次處理后的被處理水的方式設(shè)置。如上所述，作為被處理水的3次處理用的裝置采用電解槽100時的處理的流動，圖17(B)，圖17(C)表示其變形實例。另外，圖17(A)表示圖17(B)，圖17(C)的處理的流動的一部分。
參照圖17(A)和圖17(B)，在本實例中，首先，被處理水在步驟200中，進行厭氧性處理和好氧性處理。
步驟200的處理指圖17(A)所示的步驟的處理。具體來說，將通過厭氧床槽201處理的被處理水，送給接觸曝氣槽202。通過該接觸曝氣槽202處理后的被處理水的一部分與剝離污泥一起，返還給厭氧床槽201，一部分送給沉淀槽203。沉淀槽203內(nèi)的被處理水的一部分與沉淀污泥一起，返還給接觸曝氣槽202，但是一部分送給下一步驟。
接著，參照圖17(B)，通過步驟200處理后的被處理水傳送給接觸曝氣槽210。該接觸曝氣槽210的處理過的水傳送給沉淀槽211。另外，接觸曝氣槽210的剝離污泥傳送給單獨設(shè)置的，沉淀槽，污泥濃縮存儲槽，污泥濃縮設(shè)備等。沉淀槽211的被處理水的一部分與沉淀污泥一起，傳送給厭氧床槽201(參照圖17(A))，一部分傳送給沙過濾原水槽212，然后傳送給沙過濾器213。
通過沙過濾器213產(chǎn)生的清洗排水傳送給磷去除用的電解槽214，然后，返還給厭氧床槽201(參照圖17(A))。沙過濾器213的過濾后的被處理水傳送給沙過濾處理水槽215后，通過消毒槽216消毒，通過氮去除用的電解槽100處理，然后，排放到設(shè)施之外。
下面參照圖17(A)和圖17(C)，對另一變形實例進行描述。
同樣在該實例中，首先，在步驟200中，對被處理水進行厭氧性處理和好氧性處理。
另外，步驟200的處理后的被處理水在中間流量調(diào)整槽220，凝聚槽221，凝聚沉淀槽222，磷去除用的電解槽223中循環(huán)。還有，磷去除用的電解槽223的被處理水傳送給步驟200內(nèi)的厭氧床槽201。
此外，凝聚沉淀槽222內(nèi)的澄清液傳送給消毒槽224，然后通過氮去除用的電解槽100處理，之后，排放到設(shè)施之外。
在上面描述的本實施例中，好氧性微生物的處理作為在接觸曝氣槽14中進行的槽1中的3次處理，設(shè)置電解槽100和氮去除槽100A，但是本發(fā)明不限于此。如圖18所示，對于電解槽100和氮去除槽100A，好氧性微生物的處理也可用作在生物過濾槽14A中進行的那樣的槽1中的3次處理，以代替接觸曝氣槽14。
還有，在圖18所示的槽1中，設(shè)置有處理水槽19A，以代替沉淀槽19。另外，在圖18所示的槽1中，代替圖1中的第三分隔壁4而設(shè)置的第三分隔壁4的底端，與槽1的內(nèi)壁連接，接觸曝氣槽14和處理水槽19A的底部不連接。
再有，在上面描述的本實施例中，電解槽100和氮去除槽100A以進行3次處理的方式設(shè)置于槽1的后段，但是，在槽1內(nèi)部，上述電解槽100和氮去除槽100A也可用作2次處理的一部分。另外，由于象上述那樣，通過電解槽100處理的被處理水中包含的物質(zhì)具有妨礙微生物的活動的危險，故最好，電解槽100象圖19所示的那樣，設(shè)置于沉淀槽190中。在圖19所示的槽1中，在沉淀槽190中，將被處理水的氮去除。由此，可以緊湊的尺寸形成進行磷去除和氮去除的裝置。另外，圖19所示的槽1將圖2所示的槽1中的沉淀槽19，用作添加有電解槽100和氮去除槽100A的，沉淀槽190。
如圖19所示，在電解槽100和氮去除槽100A設(shè)置于槽1內(nèi)部時，采用圖11等而描述的，去除電解槽100內(nèi)部，電極101，102表面上的污泥的機構(gòu)特別有效。
另外，由于最好槽1的最終階段的處理為消毒槽21中的處理，故最好電解槽100和氮去除槽100A設(shè)置于消毒槽21的上游側(cè)。
此外，在消毒槽21內(nèi)部，也可設(shè)置電解槽100和氮去除槽100A。在消毒槽21中設(shè)置電解槽100的場合，圖1所示的處理步驟為圖20(A)所示的步驟。另外，圖17(B)，圖17(C)所示的步驟分別為圖20(B)，圖20(C)所示的步驟。圖1，圖17(B)，圖17(C)所示的步驟指在消毒槽21內(nèi)部，進行電解槽100的處理。
還有，在上述的本實施例中，在磷去除用的電解槽59中，通過電解方式，提供金屬離子，但是形成電極對51，52的電極既可為鐵或鋁的金屬板，也可為將這些金屬覆蓋于不銹鋼等的導(dǎo)電體上的電極。此外，對于電極，通過將鐵覆蓋于導(dǎo)電體上，以代替鐵板，可使電極的重量減輕。
電極的重量的減輕在水處理裝置中，具有重要的意義。在公寓或養(yǎng)豬場等，必須要求去除磷的水處理裝置中，希望將電極的更換頻率控制在3～4個月的程度，其原因在于單位表面積的電極的重量的減輕大大地支配一次性作業(yè)時的電極的重量。
即，在每天處理10m3的污水的，50人用的公寓用而設(shè)置的水處理裝置中，作為去除用的電極，將1.5kg左右的鐵板采用8塊。另外，在每天處理20～30m3左右的污水的，設(shè)置于養(yǎng)豬場的水處理裝置中，作為同樣的電極，將1.5kg左右的銅板采用32塊。由于這樣的情況，采用在導(dǎo)電體上覆蓋鐵而形成電極等措施，以代替鐵板，減輕電極的重量，由此，水處理裝置的電極的更換的作業(yè)容易。
應(yīng)認(rèn)為，此次公開的實施例從各方面來說是通過實例給出的，其不是限制性的實例。
權(quán)利要求
1.一種水處理裝置，該水處理裝置包括接納部，該接納部接納被處理水；氮處理用電極對，該氮處理用電極對浸泡于上述接納部內(nèi)的被處理水中，通過電化學(xué)方式對該被處理水內(nèi)的氮化合物進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于上述氮處理用電極對中的其中一個電極由導(dǎo)電性的非溶性材料，涂敷有上述導(dǎo)電性的非溶性材料的導(dǎo)電材料，或涂敷有上述導(dǎo)電性的非溶性材料的石墨形成；上述氮處理用電極對中的另一個電極由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一種以上的導(dǎo)電體，或鐵，或者包含鐵的化合物形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其特征在于通過采用微生物，對上述被處理水進行處理的微生物槽處理后的被處理水送入到上述接納部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其特征在于上述接納部設(shè)置于對上述被處理水進行消毒的消毒槽的處理之前。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其特征在于2次處理后的被處理水送入到上述接納部中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于上述氮處理用電極對中的一個電極由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一種以上的導(dǎo)電體，或鐵，或包含鐵的化合物形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于通過采用微生物，對上述被處理水進行處理的微生物槽處理后的被處理水送入到上述接納部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于上述接納部設(shè)置于對上述被處理水進行消毒的消毒槽的處理之前。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于2次處理后的被處理水送入到上述接納部中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該裝置還包括電位控制部，該電位控制部對提供給上述氮處理用電極對的電位進行控制，并且定期地交換形成上述氮處理用電極對的電極的極性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該裝置還包括固定部件，該固定部件用于形成上述氮處理用電極對的電極，固定于上述接納部上；上述固定部件與下述端子成整體形成，該端子安裝于上述電極上，以便與向上述電極提供電位的電源連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水處理裝置，其特征在于上述固定部件的內(nèi)部設(shè)置有布線的至少一部分，該布線將上述電極以及向該電極提供電位的電源連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該裝置還包括離子供給電極對，該離子供給電極對通過電分解方式，提供金屬離子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水處理裝置，其特征在于通過上述離子供給電極對，使金屬離子發(fā)生反應(yīng)之前的被處理水送入到上述接納部中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該裝置還包括氮化合物離子量傳感器，該氮化合物離子量傳感器檢測送入上述接納部，或從上述接納部排出的被處理水內(nèi)的氮化合物離子的總量；電流量控制部，該電流量控制部對應(yīng)于上述氮化合物離子量傳感器的檢測輸出，對在形成上述氮處理用電極對的電極之間流過的電流量進行控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該裝置還包括氮化合物離子量傳感器，該氮化合物離子量傳感器檢測送入上述接納部，或從上述接納部排出的被處理水內(nèi)的氮化合物離子的總量；化合物量控制部，該化合物量控制部對應(yīng)于上述氮化合物離子量傳感器的檢測輸出，對向上述被處理水內(nèi)，提供鹵素離子的化合物的添加，或注入的量進行控制。
全文摘要
一種水處理裝置，該水處理裝置包括接納部，該接納部接納被處理水；氮處理用電極對，該氮處理用電極對浸泡于上述接納部內(nèi)的被處理水中，通過電化學(xué)方式對該被處理水內(nèi)的氮化合物進行處理。由此，在水處理裝置中，通過電化學(xué)方式，即，在不依賴微生物的情況下，去除被處理水中的氮成分。因此，水處理裝置中的氮成份的去除能力不伴隨溫度而變化。
文檔編號C02F3/30GK1403395SQ0214199
公開日2003年3月19日 申請日期2002年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者北山直樹, 森泉雅貴, 廣瀨潤 申請人:三洋電機株式會社