水處理裝置的製作方法
2023-05-29 15:51:41
專利名稱：水處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於通過電化學反應，對水進行脫氮處理的水處理裝置。
背景技術：
由於分散於工廠廢水，生活排水、地下水等中的硝酸離子、亞硝酸離子、氨等的氮成分為水質汙染的原因物質，故必需去除這些物質。
作為去除上述成分中的硝酸離子、亞硝酸離子等的氧化態氮的方法，在過去，人們知道有採用脫氮菌的生物脫氮法。
但是，由於脫氮菌等的生物催化劑的活動程度由溫度控制，故生物脫氮法具有氮成分的去除能力因季節，氣候等而發生較大變化的問題。
於是，人們探討不採用生物催化劑，而通過電化學反應，將氧化態氮去除的方式。
比如，在專利文獻1中，提出了下述裝置·通過陽離子交換膜，將陰極側的電極與作為相對電極的陽極側電極之間隔開，形成陰極室和陽極室形成，該陰極側電極具有通過電化學反應，將氧化態氮還原的功能；·首先將水送入陰極室，將水中包含的氧化態氮還原，然後，·對送入陽極室，通過在先的還原反應產生的氨進行氧化處理，而形成氮分子，將其去除。
另外，人們還簡單地提出省略陽離子交換膜的裝置。
在上述裝置中，陰極側的電極採用比如黃銅等的電極，該電極象上述那樣，具有通過電化學反應還原氧化態氮的功能，另外陽極側的電極採用鉑銥電極等，該電極具有通過電化學反應從包含氯的水中產生次氯酸或其離子的功能。
另外，如果從電源電路，通過兩個電極使直流電流流過自來水等具有氯的水，或根據需要添加了食鹽等的水，則可產生下述的式(1)～(4)的電化學反應，將氧化態氮轉換為氮氣，將其去除。
(陰極側)(1)(陽極側)2Cl-→Cl2+2e-(2)(3)(陽極側+陰極側)(4)專利文獻1日本第347558/1999號發明專利公開公報(第007欄，圖1)發明內容但是，如果連續進行上述電化學反應，則具有水的pH偏向鹼性的傾向，如果產生這樣的偏移，由於在陰極側，產生亞硝酸恢復為硝酸的逆反應，故產生脫氮處理的效率顯著降低的問題。
另外，如果水的pH偏向鹼性，則還產生下述問題，即在陽極側產生的氯(Cl2)容易氣化，產生的氯氣對電極中的從水中露出的部分進行腐蝕。另外，還具有下述問題，即為了防止已發生的氯氣洩漏到系統之外，內部設置有電極的電解槽必須為嚴密的密封結構。
本發明的目的在於提供一種新的水處理裝置，該水處理裝置可使脫氮處理的效率高於目前的水平，可更加有效地進行脫氮處理，還可抑制氯氣的發生。
本發明的第一發明涉及一種水處理裝置，該水處理裝置包括電解槽，該電解槽用於通過藉助水中的電化學反應，還原氧化態氮，對水進行脫氮處理；處理水路，該處理水路用於將水供給該電解槽，並且將處理後的水從電解槽排出；pH傳感器，該pH傳感器用於測定流過處理水路的水的pH；酸性劑供給機構，該酸性劑供給機構用於將酸性劑供給到供向電解槽中的水中；控制機構，該控制機構用於從酸性劑供給機構，供給酸性劑，以便在電解槽中的電化學反應時，將pH傳感器的測定值保持在8以下。
按照第一發明的方案，根據通過pH傳感器測定的水的pH的測定值，由酸性劑供給機構，間歇地或者連續地將比如，稀硫酸等的酸性劑供給到水中，由此，防止電解槽中的電化學反應時的pH偏向鹼性，可保持適合脫氮處理的8以下的pH值的狀態。
由此，防止在陰極側，發生亞硝酸恢復為硝酸的逆反應，可使脫氮處理的效率高於目前的水平。
另外，如果在將pH保持在8以下的同時，進行電化學反應，則還可抑制氯氣的發生。於是，可防止比如，電極的，從水中露出的部分的腐蝕，相對目前的狀況，還可簡化內部設置有電極的電解槽的密封結構。
本發明的第二發明涉及第一發明所述的水處理裝置，其特徵在於上述處理水路包括循環水路，該循環水路用於再次將從電解槽排出的水供給電解槽；循環泵，該循環泵用於通過循環水路，使水循環，在上述循環水路中，設置有pH傳感器與酸性劑供給機構。
按照第二發明的方案，可使水反覆地通過循環水路，將其供給電解槽，對其進行脫氮處理。
由此，由於即使在比如，粘度高於普通的水的，難於混合的工廠廢水等的情況下，仍可通過反覆地使其通過循環通路，強制地對其進行攪拌，同時對其進行脫氮處理，故可進一步提高處理的效率。
本發明的第三發明涉及第二發明所述的水處理裝置，其特徵在於在循環水路的途中，設置有貯水槽，該貯水槽用於貯存已通過電解槽處理的水，電解槽採用下述結構，其中，該槽內始終盛滿水，不貯存通過電化學反應產生的氯氣。
按照第三發明的方案，可更加確實地防止氯氣造成的電極的腐蝕。
本發明的第四發明所述的發明涉及第三發明所述的水處理裝置，其特徵在於pH傳感器設置於循環水路的，貯水槽的下遊側，電解槽的上遊側。
按照第四發明的方案，可在電解槽內的電化學反應時，極力地排除流過電極之間的電流的影響，通過pH傳感器，測定更加正確的水的pH。
本發明的第五發明所述的發明涉及第四發明所述的水處理裝置，其特徵在於酸性劑供給機構設置於循環水路的，電解槽的下遊側，貯水槽的上遊側。
按照第五發明的方案，可通過使從酸性劑供給機構供給的酸性劑，通過貯水槽，在與水更加均勻地混合的狀態，將該混合液供給設置於貯水槽的下遊側的pH傳感器。於是，可通過pH傳感器，測定更加正確的水的pH。
本發明的第六發明所述的發明涉及第一發明所述的水處理裝置，其特徵在於控制機構在每當以一定時間，停止電化學反應的狀態，通過pH傳感器，測定水的pH，根據該測定值，從酸性劑供給機構，供給酸性劑。
另外，本發明的第七發明涉及第一發明所述的水處理裝置，其特徵在於在處理水路中，在設置pH傳感器的位置附近處，設置有接地部。
按照第六和第七發明的方案，可在電解槽內的電化學反應時，極力地排除流過電極之間的電流的影響，通過pH傳感器，測定更加正確的水的pH。
本發明的第八發明涉及第一發明所述的水處理裝置，其特徵在於在電解槽內，設置加熱器，或在處理水路的電解槽的下遊側，設置內部設有加熱器的加熱槽，通過該加熱器，對電化學反應中，或反應後的水進行加熱，由此，使由電化學反應產生的氨態氮氣化，將其從水中去除。
按照第八發明的方案，由於特別是在陽離子交換膜式的裝置中，對通過電化學反應產生的氨態氮進行加熱，使其氣化，可從反應系統，逐漸地將其去除，故可更加順利地進行電化學反應，可進一步提高脫氮處理的效率。另外，如果將加熱溫度設定在一定值，故即使在對應於氣溫等，水的溫度變化的情況下，仍可將處理的效率保持在一定程度。另外，由於在陽離子交換膜式的裝置中，不必要求採取用於去除氨態氮的有效氯成分等的措施，故還可簡化裝置的結構。
本發明的第九發明涉及第八發明所述的水處理裝置，其特徵在於在設置有加熱器的電解槽，或加熱槽中，連接有排氣路，該排氣路具有將已氣化的氨態氮轉換為氮氣的催化劑，以及用於排氣的風扇。
按照第九發明的方案，由於可將具有刺激性臭味的氨態氮轉換為沒有臭味的氮氣，將其排出，故環境衛生性能良好。
圖1為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，比如，在工場等中，將貯存於廢水箱中的水排到排水溝中的設備中，裝配本發明的一個實施例的水處理裝置的圖；圖2為表示上述實例的水處理裝置的，電氣組成的方框圖；圖3為表示上述實例的水處理裝置的，水的pH調整的流程的流程圖；圖4為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，仍在工場等中，將貯存於廢水箱中的水排到排水溝中的設備中，裝配本發明的另一實施例的水處理裝置的圖；圖5為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，在工場等中，將貯存於廢水箱中的水排到排水溝中的設備中，裝配本發明的又一實施例的水處理裝置的圖；圖6為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，在工場等中，將貯存於廢水箱中的水排到排水溝中的設備中，裝配本發明的還一實施例的水處理裝置的圖。
具體實施例方式
圖1為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，比如，在工場等中，將貯存於廢水箱2中的水w1排到排水溝D中的設備中，裝配本發明的一個實施例的水處理裝置1。
該圖的實例的水處理裝置1具有處理水路10，該處理水路10從廢水箱2，獲取水w1，通過電解槽11，對其進行脫氮處理，然後，將其排向排水溝D。
另外，電解槽11包括箱狀的殼體11a，該殼體11a構成反應容器；蓋體11b，蓋體11b關閉該蓋體11a的頂部開口；外容器11c，該外容器11c成一體形成於殼體11a的外側，其用於接納從殼體11a溢出的剩餘的水。
在其中的殼體11a的底部，連接有排水通路10b，該排水通路10b用於將進行了脫氮處理的水w1排到排水溝D，該該排水通路10b相當於處理水路10的下遊側。
如果象上述那樣，將排水通路10b連接於殼體11a的底部，則可防止工場廢水中包含的固體成分等積澱於，或沉澱於該殼體11a的底部，可提高脫氮處理的效率。
此外，在蓋體11b上，設置有水位傳感器S1，該水位傳感器S1連接用於從廢水箱2供給水w1的，相當於處理水路10的上遊側的供水通路10a，其用於測定槽內的水位；電極11d，該電極11d用於通過電化學反應，進行脫氮處理；pH傳感器S2，該pH傳感器S2用於測定水w1的pH。
還有，在蓋體11b上，連接有供水通路12b，該供水通路12b用於將貯存於酸性劑供給機構12的酸性劑槽12a中的，稀硫酸等的酸性劑L1供給電解槽11；送氣管13，該送氣管13用於使通過空氣泵Pa送入的空氣變為微小的氣泡，將其送出到電極11d之間；排氣管14，該排氣管14用於藉助吹風機BM的排氣力，將通過電化學反應發生的氣體，排到電解槽11之外。
其中，如果通過送氣管13，將微小的氣泡送出到電極11d之間，則由於特別是能夠防止水垢附著於陰極側的電極11d的表面，故可延長電極11d的壽命，並且可提高脫氮處理的效率。
另外，在酸性劑供給機構12的供水通路12b上，設置有定量泵Pb，該定量泵Pb用於每次按照一定量，將貯存於酸性劑槽12a中的酸性劑L1供給電解槽11。
排水通路10c與外容器11c連接，該排水通路10c用於將在溢出該外容器11c的水排到排水溝D。
電解槽11在本實例中，採用省略陽離子交換膜的方式，為了通過前述的式(1)～(4)的電化學反應，進行脫氮處理，將電極11d中的，作為陰極側的電極的，黃銅等的電極，與作為陽極側的電極的，鉑銥電極等組合。
在供水通路10a上，依次設置有泵P1和電動機閥V1，該泵P1用於將水w1，從廢水箱2，供給電解槽11，該電動機閥V1用於實現管10a的開閉。
此外，在供水通路10a上，在電動機閥V1與電解槽11之間的匯合點J1，連接有促進劑供給機構15的供水通路15b。
促進劑供給機構15用於將促進劑L2添加於供給電解槽11的水w1中，以便供給進行上述式(1)～(4)的電化學反應時所必需的氯離子，在供水通路15b中，設置有定量泵Pc。另外，圖中的標號15c表示用於向促進劑槽15a供給水的供水通路，標號15d表示用於將從促進劑槽15a溢出的多餘的水排到排水溝D的排水通路。另外，標號S3表示用於檢測水位的水位傳感器，以便對通過供水通路15c，供向促進劑槽15a的水的量進行控制。
在促進劑供給機構15中，將食鹽等的含氯的水溶性的化合物接納於促進劑槽15a，通過藉助供水通路15c，象達到一定的水位的那樣供給的水，將化合物溶解，產生飽和濃度，或接近該飽和濃度的高濃度的促進劑L2，通過驅動定量泵Pc，每次一定量地，通過供水通路15b，將已產生的促進劑L2供給電解槽11。
另外，在陽極側的電極，不是前述的鉑銥電極等，而採用不具有從含氯的水產生次氯酸或其離子的功能的電極的場合，促進劑供給機構15可不供給具有食鹽水等的氯離子的溶液，而供給具有通過前述式(4)的反應，與氨態氮反應的次氯酸離子的溶液，比如，供給次氯酸鈉水溶液等。或，採用上述的鉑銥電極等，使食鹽水等發生電解反應，將產生次氯酸離子的裝置用作促進劑供給機構15。
在排水通路10b中，依次設置有泵P2，該泵P2用於從電解槽11，排出水w1；電動機閥V2，該電動機閥V2用於實現管10b的開閉。
圖2為表示圖1的水處理裝置1的，電氣組成的方框圖。
象該圖所示的那樣，水處理裝置1包括作為控制機構的控制部30，該控制部30對電解槽11的電極11d進行通電控制，同時，使構成水處理裝置的各部分動作。
水位傳感器S1，pH傳感器S2和水位傳感器S3的輸出供給控制部30。在控制部30的內部，設置有計時器31，該計時器31用於規定各種動作的時刻；存儲器32，該存儲器32登記構成各種動作的基準的初始值等。
控制部30根據各傳感器S1～S3的輸出，由計時器31規定的時刻，以及記錄於存儲器32中的初始值等，進行各種運算，根據該運算結果，將控制信號提供給驅動器33。接著，驅動器33根據所提供的信號，對電極11d進行通電控制，並且對泵P1，P2、空氣泵Pa、定量泵Pb，Pc、吹風機BM、電動機閥V1、V2進行驅動控制。
下面給出控制部30的，水處理裝置1的，普通運轉時的控制的一個實例。
首先，如果開始水處理裝置1的運轉，則控制部30通過水位傳感器S1，測定電解槽11內的水位。
接著，在電解槽11的水位小於預先設定的下限值的場合，在關閉電動機閥V2，並且使泵P2停止的狀態，打開電動機閥V1，驅動泵P1，將水w1，從廢水箱2，送到電解槽11中。另外，隨時地驅動定量泵Pc，將促進劑L2從促進劑槽15a，送到電解槽11中。
然後，在電解槽11的水位上升到預先設定的上限值的時刻，關閉電動機閥V1，並且停止泵P1，然後驅動空氣泵Pa，通過送氣管13，將微小的氣泡送出到電極11d之間，驅動吹風機BM，通過排氣管14，進行排氣，同時，對電極11d進行通電。
如果象這樣，則可通過上述式(1)～(4)的電化學反應，對水w1進行脫氮處理。
另外，在此期間，控制部30通過pH傳感器S2，連續地測定電解槽11內的水w1的pH，同時，從酸性劑供給機構12，供給酸性劑L1，進行pH的調整。
此外，比如，在經過通過計時器31規定的處理的時間的時刻，停止對電極11d進行通電，並且，停止空氣泵Pa與吹風機BM，接著，打開電動機閥V2，驅動泵P2，由此，將進行了脫氮處理的水w1排到排水溝D。
還有，控制部30還具有下述作用，與上述流程不同，通過水位傳感器S3，檢測促進劑槽15a內的促進劑L2的水位，在該已檢測的水位小於預先設定的下限值的時刻，打開圖中未示出的供水龍頭，通過供水通路15c，供給水，將促進劑槽15a內的促進劑L2的水位始終保持在一定範圍內。
圖3表示控制部30的pH調整的流程的一個實例。
如果在步驟SP1，開始裝置的運轉，則控制部30讀入預先記錄於存儲器32中的，pH值的上限值和下限值，並且開始pH傳感器S2的pH的測定(步驟SP2)。
另外，由於上述的原因，將pH的上限值限定為8。另外，最好pH的限制值為6。這樣做的原因在於在pH小於6的區域，因添加極少量的酸性劑，pH急劇地變化，pH的控制不容易。
接著進行步驟SP3，控制部30判斷pH的測定值是否小於上限值(pH≤8)，在pH小於上限值的場合，進行步驟SP4，判斷pH的測定值是否大於下限值(pH≥6)。
此外，在pH大於下限值的場合，進行步驟SP5，反覆進行步驟SP3～SP5，直至通過裝置的操作人員等，選擇運轉結束。接著，如果在步驟SP5，選擇裝置的運轉結束，則進行步驟SP6，結束裝置的運轉。
但是，如果連續進行電化學反應，則具有象前述那樣，水的pH偏向鹼性，即，pH增加的傾向。
由此，在步驟SP3，在判定pH超過上限值(pH＞8)的場合，控制部30進行步驟SP7，驅動酸性劑供給機構12的定量泵Pb，開始從酸性劑槽12a，通過供水通路12b，將酸性劑供給電解槽11的操作。接著，在步驟SP5，在未選擇裝置的運轉結束的期間，返回到步驟SP3，反覆進行步驟SP3→SP7→SP5，直至pH小於上限值(pH≤8)。
此外，如果pH小於上限值(pH≤8)，則接著，控制部30進行步驟SP4，判斷pH是否大於下限值(pH≥6)，在pH大於下限值，並且在步驟SP5，未選擇裝置的運轉結束的期間，反覆進行步驟SP3→SP4→SP5。
另外，在步驟SP4，判定pH小於下限值(pH＜6)的場合，控制部30進行步驟SP8，停止定量泵Pb，停止酸性劑的供給。
在pH小於下限值，並且在步驟SP5，未選擇裝置的運轉結束的期間，反覆進行步驟SP3→SP4→SP8→SP5。另外，通過連續進行電化學反應，水的pH上升，如果pH大於下限值，則在pH大於下限值，並且在步驟SP5，未選擇裝置的運轉結束的期間，控制部30反覆進行步驟SP3→SP4→SP5。另外，如果pH進一步上升而超過上限值，則控制部30再次進行步驟SP7，在水中添加酸性劑。
通過反覆進行以上的操作，可使電解槽11內的水w1的pH小於8，最好可將其保持在6～8的範圍內，可連續進行電化學反應。
此外，如果考慮在電解槽11內的電化學反應時，極力地排除流過電極11d之間的電流的影響，通過pH傳感器S1，測定更加正確的水的pH，則以上的操作最好在每當按照一定時間，停止電化學反應的狀態，通過pH傳感器，測定水的pH，根據該測定值進行。
作為具體的方法，可採用照原樣利用在每當按照一定時間，停止電化學反應的狀態測定的pH值的方法；在每當按照一定時間，停止電化學反應的狀態，根據已測定的pH值，對目前的pH值進行補償，然後利用的方法。
圖4為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，同樣在將貯存於廢水箱2中的水w1排到排水溝D中的設備中，裝配本發明的另一實施例的水處理裝置1的圖。
該圖中的實例的水處理裝置1與在先的圖1的實例的不同之處在於在水處理水路10上，設置有循環水路10d，該循環水路10d用於將從電解槽11排出的水再次供給電解槽11；在該循環水路10d的途中，設置有循環泵P3，與pH傳感器S2，以及在該循環通路10d上，連接酸性劑供給機構12的供水通路12b。其它的部分與圖1的實例相同，相同的部位採用同一標號，省略對其的描述。另外，在該圖的實例中，省略了空氣泵Pa與送氣泵13，但是也可以不省略，而設置這些泵。
循環水路10d從電解槽11的殼體10a的底部伸出，通過循環泵P3，電動機驅動式的三向閥V3，pH傳感器S2，酸性劑供給機構12的供水通路12b的匯合點J2，連接到電解槽11的蓋體11b。
如果將循環水路10d，象上述那樣與殼體11a的底部連接，則通過流過循環水路10d的水流，在殼體11a的內部，強制地進行攪拌，防止在其底部，工廠廢水中包含的固體成分積澱，沉澱的情況，可提高脫氮效率。
另外，如果象上述那樣，將pH傳感器S2，設置於酸性劑供給機構12的供水通路12b的匯合點J2的上遊側，則由於對循環水路10d進行循環，可測定使酸性劑與水充分地混合的狀態的pH，故可提高pH的測定精度。
此外，來自廢水箱2的供水通路10a，與上述循環水路10d的，供水通路12b的匯合點J2的下遊側的匯合點J3連接，排水溝D的排水通路10b與上述三向閥V3連接。
如果象上述那樣，將供水通路10a與排水通路10b一起連接，則分別一個地形成電解槽11的水的入口和出口，可簡化電解槽11的結構。
還有，三向閥V3因設置於上述的位置，可用作電解槽11內的水的，通過循環水路11d的循環，與通過排水通路10b而朝向排水溝D的排水的切換機構。
該圖中的實例的水處理裝置1的電氣組成除了下述方面的其它方面是相同的，在該下述方面，將上述圖2中的泵P2改為循環泵P3，另外將電動機閥V2改為三向閥V3，省略空氣泵Pa。
下面給出控制部30的，水處理裝置1的普通運轉時的控制的一個實例。
首先，如果開始水處理裝置1的運轉，則控制部30通過水位傳感器S1，測定電解槽11內的水位。
接著，在電解槽11的水位小於預先設定的下限值的場合，將三向閥V3在循環水路10d側打開，並且使循環泵P3停止，在該狀態，打開電動機閥V1，驅動泵P1，從廢水箱2，將水w1送到電解槽11。另外，隨時地驅動定量泵Pc，將促進劑L2，從促進劑槽15a，送到電解槽11。
然後，在電解槽11內的水位上升到預定的上限值的時刻，關閉電動機閥V1，並且停止泵P1，然後，驅動循環泵P3，通過循環水路10d，使電解槽11內的水循環，驅動吹風機BM，通過排氣管14，進行排氣，同時，對電極11d進行通電。
如果象這樣，則可按照上述式(1)～(4)的電化學反應，對水w1進行脫氮處理。
另外，此時，由於即使在比如，粘度高於普通的水的，難於混合的工廠廢水等的情況下，仍可通過反覆地使其通過循環通路10d，強制地對其進行攪拌，同時對其進行脫氮處理，故可提高處理的效率。
此外，在比如，經過通過計時器31規定的處理的時間的時刻，停止對電極11d的通電，停止循環泵P3與吹風機BM，然後，將三向閥V3在排水通路10b側打開，並且再次驅動循環泵P3，由此，將經脫氮處理的水w1排到排水溝D。
還有，在此期間，控制部30與前述相同，通過pH傳感器S2，連續地測定水w1的pH，同時從酸性劑供給機構12，供給酸性劑L1，進行pH的調整。控制的流程象圖3所示的那樣。
還有，控制部30仍與前述相同，根據水位傳感器S3的測定結果，通過供水通路15c，供給水，由此，還具有將促進劑槽15a內的促進劑L2的水位始終保持在一定範圍內的作用。
圖5為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，將貯存於廢水箱2中的水w1排到排水溝D中的設備中，裝配本發明的又一實施例的水處理裝置1的圖。
該圖中的實例的水處理裝置1與在先的圖4的實例的不同點在於在循環水路10d的，原有的電解槽11的位置，設置貯水槽16，除了不具有電極以外，該貯水槽16的其它的組成相同；電解槽11採用下述結構，其中，比如，在形成構成循環通路10d的管的一部分的管路部件內，裝配電極11d，槽內始終盛滿水，未貯存因電化學反應而產生的氯氣；上述電解槽11設置於循環水路10d的，pH傳感器S2，與酸性劑供給機構12的供水通路12b的匯合點J2之間；此外，循環水路10d的，pH傳感器S2的前後，設置有接地部ET。由於其它的部分與圖4的實例相同，故同一部位採用相同標號，省略對其的描述。
貯水槽16包括箱狀的殼體16a；蓋體16b，該蓋體16b關閉該殼體16a的頂部開口；外容器16c，該外容器16c成一體形成於殼體16a的外側，用於接納從殼體16a溢出的剩餘的水。
循環水路10d與殼體16a的底部連接。如果象這樣連接，通過流過循環水路10d的水流，還強制地在殼體16a的內部進行攪拌，防止工廠廢水中包含的固體成分等積澱，沉澱於其底部，可提高脫氮處理的效率。
另外，在蓋體16b上設置有水位傳感器S1，該水位傳感器S1連接循環水路10d以及排氣管14，該排氣管14用於通過吹風機BM的排氣力，將通過電化學反應發生的氣體排到貯水槽16之外，該水位傳感器S1用於測定槽內的水位。
此外，排水通路10c與外容器16c連接，該排水通路10c用於將溢出該外容器16c的水排到排水溝D。
電解槽11象前述那樣，採用下述結構，其中，在形成構成循環通路10d的管的一部分的管路部件內，裝配電極11d，槽內始終盛滿水，不貯存因電化學反應而產生的氯氣。
於是，可更加確實地防止氯氣造成的電極11d的腐蝕。另外，通過循環水路10d，將通過電化學反應發生的氯氣，氮氣送到貯水槽16，藉助吹風機BM的排氣力，通過排氣管14，將該氣體排到貯水槽16之外。
還有，在本實例中，通過將電解槽11設置於圖中的位置，將pH傳感器S2，設置於循環水路10d的，貯水槽16的下遊側，電解槽11的上遊側，將酸性劑供給機構12的供水通路12b的匯合點J2，設置於循環水路10d的，電解槽11的下遊側，貯水槽16的上遊側。
如果象這樣構成，則可極力地排出在電解槽11中的電化學反應時，流過電極之間的電流的影響，將由酸性劑供給機構12供給的酸性劑L1通過貯水槽16，更加均勻地與水混合，在該狀態，可將其供給pH傳感器S2，故可通過該pH傳感器S2，測定更加正確的水的pH。
還有，在該圖中的實例中，由於象上述那樣，在循環水路10d的，pH傳感器S2的前後，設置接地部ET，故同樣通過該方式，極力地排出在於電解槽11中的電化學反應時，流過電極之間的電流的影響，可通過pH傳感器S2，測定更加正確的水的pH。
作為接地部ET的結構，比如，可在形成構成循環水路10d的管的一部分的管路部件內，固定通過鈦等形成的筒狀的接地部件，連接接地用的布線，或連接用於該部分的管路部件本身接地的布線。另外，也可僅僅將連接接地用的布線的鈦等的金屬杆插入到循環水路10d的內部。
該圖中的實例的水處理裝置1的電氣組成與前述圖4的場合完全相同。
下面給出控制部30的，水處理裝置1的，普通運轉時的控制的一個實例。
首先，如果開始水處理裝置1的運轉，則控制部30通過水位傳感器S1，測定貯水槽16內的水位。
接著，在貯水槽16的水位小於預定的下限值的場合，將三向閥V3在循環水路10d側打開，並且使循環泵P3停止，在該狀態，打開電動機閥V1，並且驅動泵P1，將水w1從廢水箱2，送到貯水槽16。另外，隨時地驅動定量泵Pc，將促進劑L2從促進劑槽15a，送到貯水槽16。
然後，在貯水槽16內的水位上升到預定的上限值的時刻，關閉電動機閥V1，停止泵P1，然後，驅動循環泵P3，通過循環水路10d，使貯水槽16內的水循環，驅動吹風機BM，通過排氣管14，進行排氣，同時，對電解槽11的電極11d進行通電。
如果象這樣，可通過上述式(1)～(4)的電化學反應，對水w1進行脫氮處理。
另外，此時，由於即使在比如，粘度高於普通的水的，難於混合的工廠廢水等的情況下，仍可通過反覆地使其通過循環通路10d，強制地對其進行攪拌，同時對其進行脫氮處理，故可提高處理的效率。
此外，比如在經過通過計時器31規定的處理的時間的時刻，停止對電極11d進行通電，並且，停止循環泵P3與吹風機BM，接著，在排水通路10b側，打開三向閥V3，再次驅動泵P3，由此，將進行了脫氮處理的水w1排到排水溝D。
還有，在此期間，控制部30與前述相同，通過pH傳感器S2，連續地對水w1的pH進行測定，從酸性劑供給機構12，供給酸性劑L1，進行pH的調整。控制的流程象圖3所示的那樣。
再有，控制部30仍按照與前述相同的方式，根據水位傳感器S3的測定結果，通過供水通路15c，供給水，由此，還均勻將促進劑槽15a內的促進劑L2的水位始終保持在一定的範圍內的作用。
圖6為表示以簡化方式表示下述結構的圖，在該結構中，仍將貯存於廢水箱2中的水w1排到排水溝D中的設備中，裝配本發明的還一實施例的水處理裝置1的圖。
該圖中的實例的水處理裝置1與在先的圖1的實例的不同之處在於在排水通路10b的，電解槽11與泵P2之間，依次設置電動機閥V4，與內部設置有加熱器H1的加熱槽17；將促進劑供給機構15省略；在加熱槽17上，形成外容器17c，排水通路10c與該外容器17c連接，以此代替省略電解槽11的外容器11c；排氣管14設置於加熱槽17中；在排氣管14的途中，設置用於將氨態氮轉換為氮氣的催化劑CT。其它的部分與圖1的實例相同，同一部位採用相同標號，省略對其的描述。
另外，因上述加熱器H1的氨態氮去除效果象前述那樣，特別是對於陽離子交換膜式的裝置有效，故在圖中的實例中，電解槽11採用下述方式，其中，電極11d中的，作為陰極側的電極的黃銅等的電極，與作為陽極側的電極通過陽離子交換膜等間隔開，雖然關於這一點的描述省略。
水的流動可以做成以下形式，即象前面已描述的那樣，首先在陰極側還原水中包含的氧化態氮，接著在陽極側將在先的還原反應產生的氨態氮氧化成氮分子，將其去除，然後，將其送到加熱槽17，也可做成以下形式，即將在陰極側還原氧化態氮的水與通過陽極側的水混合，將其送到加熱槽17。
加熱槽17包括箱狀的殼體17a；蓋體17b，該蓋體17b關閉該殼體17a的頂部開口；外容器17c，該外容器17c象前述那樣，成一體形成於殼體17a的外側，接受從殼體17a溢出的剩餘的水。
排水通路10b與殼體17a的底部連接。如果象這樣連接，則可防止工場廢水中包含的固體成分等積澱於，或沉澱於該殼體17a的底部，可提高脫氮處理的效率。
此外，在蓋體17b上，連接排水通路10b；加熱器H1，該加熱器H1用於通過對水進行加熱，使氨態氮氣化，從水中將其去除；排氣管14，該排氣管14用於通過吹風機BM的排氣力，將已氣化的氨態氮排到加熱槽17之外，並且在該蓋體17b上，設置有用於保持一定水溫用的熱控管S4。
通過吹風機BM的排氣力，排向加熱槽17之外的氨態氮，通過設置於排氣管14的途中的催化劑CT，轉換為氮，排到裝置之外。另外，為了促進催化劑的轉換反應，最好，在排氣管14上，設置下述機構，該機構對該催化劑CT本身進行加熱，或，對通過排氣管14的氨態氮進行加熱。
該圖中的實例的水處理裝置1的電氣組成除了在上述圖2中，添加加熱器H1，與電動機閥V4以外，其它的方面是相同的。
下面給出控制部30的，水處理裝置1的，普通運轉時的控制的一個實例。
首先，如果開始水處理裝置1的運轉，則控制部30通過水位傳感器S1，測定電解槽11內的水位。
接著，在電解槽11的水位小於預定的下限值的場合，在關閉電動機閥V4的狀態打開電動機閥V1，並且驅動泵P1，將水w1從廢水箱2送到電解槽11中。
然後，在電解槽11內的水位上升到預定的上限值的時刻，將電動機閥V1關閉，並且停止泵P1後，驅動空氣泵Pa，通過送氣管13，在電極11d之間，送出細微的氣泡，同時，對電極11d進行通電。
如果象這樣，則可通過上述式(1)～(4)的電化學反應，對水w1進行脫氮處理。
另外，在此期間，控制部30通過pH傳感器S2連續地對電解槽11內的水w1的pH進行測定，同時，從酸性劑供給機構12供給酸性劑L1進行pH的調整。
此外，比如，在經過通過計時器31規定的處理的時間的時刻，停止對電極11d進行通電，並且，停止空氣泵Pa，接著關閉電動機閥V2，停止泵P2，在此狀態，打開電動機閥V4，將水w1從電解槽11送到加熱槽17。
還有，關閉電動機閥V2，V4，停止泵P2，另外驅動吹風機BM，通過排氣管14進行排氣，同時，對加熱器H1進行通電，對水w1進行加熱。通過熱控管S4設定的加熱溫度適合為60℃左右。
由此，使水w1中的氨態氮氣化，進而通過排氣管14中的催化劑CT的功能將其轉換為氮氣，然後可將其排放到大氣中等處。
然後，在經過通過計時器31規定的處理的時間的時刻，停止對電極11d進行通電，並且，停止吹風機BM，接著，打開電動機閥V2，驅動泵P2，由此，將進行了脫氮處理的水w1排到排水溝D中。
另外，也可將加熱器H1設置於電解槽11內部，省略加熱槽17。但是，由於水的溫度越低，在電解槽11的內部進行的電化學反應越順利地進行，故最好象該圖中的實例那樣，分別設置電解槽11，與內部設有加熱器H1的加熱槽17。
本發明不限於以上描述的實施例，也可進行各種變更。
權利要求
1.一種水處理裝置，該水處理裝置包括電解槽，該電解槽用於通過藉助水中的電化學反應，還原氧化態氮，對水進行脫氮處理；處理水路，該處理水路用於將水供給該電解槽，並且將處理後的水從電解槽排出；pH傳感器，該pH傳感器用於測定流過處理水路的水的pH；酸性劑供給機構，該酸性劑供給機構用於將酸性劑供給到供向電解槽中的水中；控制機構，該控制機構用於從酸性劑供給機構，供給酸性劑，以便在電解槽中的電化學反應時，將pH傳感器的測定值保持在8以下。
2.根據權利要求1所述的水處理裝置，其特徵在於上述處理水路包括循環水路，該循環水路用於再次將從電解槽排出的水供給電解槽；循環泵，該循環泵用於通過循環水路，使水循環，在上述循環水路中，設置有pH傳感器與酸性劑供給機構。
3.根據權利要求2所述的水處理裝置，其特徵在於在循環水路的途中，設置有貯水槽，該貯水槽用於貯存已通過電解槽處理的水，電解槽採用下述結構，其中，該槽內始終盛滿水，不貯存通過電化學反應產生的氯氣。
4.根據權利要求3所述的水處理裝置，其特徵在於pH傳感器設置於循環水路的，貯水槽的下遊側，電解槽的上遊側。
5.根據權利要求4所述的水處理裝置，其特徵在於酸性劑供給機構設置於循環水路的，電解槽的下遊側，貯水槽的上遊側。
6.根據權利要求1所述的水處理裝置，其特徵在於控制機構在每當以一定時間，停止電化學反應的狀態，通過pH傳感器，測定水的pH，根據該測定值，從酸性劑供給機構，供給酸性劑。
7.根據權利要求1所述的水處理裝置，其特徵在於在處理水路中，在設置pH傳感器的位置附近處，設置有接地部。
8.根據權利要求1所述的水處理裝置，其特徵在於在電解槽內，設置加熱器，或在處理水路的電解槽的下遊側，設置內部設有加熱器的加熱槽，通過該加熱器，對電化學反應中，或反應後的水進行加熱，由此，使由電化學反應產生的氨態氮氣化，將其從水中去除。
9.根據權利要求8所述的水處理裝置，其特徵在於在設置有加熱器的電解槽，或加熱槽中，連接有排氣路，該排氣路具有將已氣化的氨態氮轉換為氮氣的催化劑，以及用於排氣的風扇。
全文摘要
一種水處理裝置，該水處理裝置可使脫氮處理的效率高於目前的水平，可更有效地進行脫氮處理，還可抑制氯氣的發生。在用於對水(w1)進行脫氮處理的電解槽(11)或用於向電解槽(11)供水並從電解槽(11)排出處理後的水的處理水路(10)中，設有pH傳感器(S2)，該pH傳感器用於測定流過處理水路(10)的水(w1)的pH，並設置用於將酸性劑(L1)供到水中的酸性劑供給機構(12)，為了在電解槽(11)中的電化學反應時，將pH傳感器(S2)的測定值保持在8以下，從酸性劑供給機構(12)供給酸性劑(L1)。通過將電化學反應時的水的pH抑制在8以下，使脫氮處理的效率高於目前水平，可抑制氯氣的發生。
文檔編號B01D19/00GK1488585SQ0315617
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月2日 優先權日2002年9月4日
發明者稻本吉宏, 廣田達哉, 杉本宗明, 中西稔, 岸稔, 廣直樹, 哉, 明 申請人:三洋電機株式會社