专利名称：水处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理装置，本发明特别是涉及通过微生物处理以外的方法去除被处理水内的氮成份的水处理装置。
背景技术：
在过去的水处理装置中，工厂废水，地下水等的被处理水中的氮成份(有机性氮，硝酸性氮，亚硝酸性氮，以及氨性氮等)通过微生物处理而去除。
发明内容
但是，由于微生物的活动受到温度的影响，故过去的水处理装置存在去除氮成份的能力在夏季和冬季，发生很大变化的问题。另外，微生物处理还具有下述问题，即，由于必要氢供给体的有机物(乙醇等)，故维修的频率高。
本发明是针对上述实际情况而提出的，本发明的目的在于提供一种水处理装置，在该水处理装置中，氮成份的去除能力不受到温度的影响。
本发明的某个方面的水处理装置，其特征在于该装置包括接纳部，该接纳部接纳被处理水；氮处理用电极对，该氮处理用电极对浸泡于上述接纳部内的被处理水中，通过电化学方式对该被处理水内的氮化合物进行处理。
氮化合物为有机性氮，铵离子，硝酸离子，亚硝酸离子等的化合物。
如果采用本发明的某个方面，在氮处理用电极对中，进行用于从被处理水中去除氮成份(有机性氮，硝酸性氮，亚硝酸性氮，以及氨性氮等)的反应。具体来说，在电极上，通过电化学方式，将被处理水中的氮成份转换为铵离子等，接着，通过与另一个电极上的反应生成物的反应等方式，将已转换的铵离进一步转换为氮气。
由此，在水处理装置中，通过电化学方式，即，在不依赖微生物的情况下，去除被处理水中的氮成份。因此，水处理装置中的氮成份的去除能力不伴随温度而变化。
另外，在本发明的水处理装置中，最好，上述氮处理用电极对中的其中一个电极由导电性的非溶性材料，涂敷有上述导电性的非溶性材料的导电材料，或涂敷有上述导电性的非溶性材料的石墨形成，上述氮处理用电极对中的另一个电极由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一种以上的导电体，或铁，或包含铁的化合物形成。
由此，在上述电极上，可提高用于从被处理水中去除氮成份的反应的效率。
此外，最好，在本发明的水处理装置中，上述氮处理用电极对中的其中一个电极由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一种以上的导电体，或铁，或包含铁的化合物形成。
由此，在水处理装置中，通过使其中一个电极为阴极，可去除被处理水中的氮，通过使另一个电极为阴极，可去除被处理水中的磷。
还有，最好，在本发明的水处理装置中，还包括电位控制部，该电位控制部对提供给上述氮处理用电极对的电位进行控制，并且定期地交换形成上述氮处理用电极对的电极的极性。
由此，由于在电极表面上产生的反应定期地变化，故可抑制电极表面产生膜等。
再有，最好，在本发明的水处理装置中，还包括固定部件，该固定部件用于形成上述氮处理用电极对的电极，固定于上述接纳部上，上述固定部件与下述端子成整体形成，该端子安装于上述电极上，以便与向上述电极提供电位的电源连接。
由此，将端子的位置固定，容易防止该端子与被处理水接触。
另外，在本发明的水处理装置中，上述固定部件的内部设置有布线的至少一部分，该布线将上述电极以及向该电极提供电位的电源连接。
由此，可按照紧凑的体积，并且难于浸泡于水中的方式设置布线。
此外，在本发明的水处理装置中，通过采用微生物，对上述被处理水进行处理的微生物槽处理后的被处理水送入到上述接纳部。
由此，可避免微生物槽内的微生物因下述酸的作用，而受到不利影响，该酸指认为是由于电极反应而生成的次氯酸等的酸。
还有，最好，在本发明的水处理装置中，上述接纳部设置于对上述被处理水进行消毒的消毒槽的处理之前。
再有，最好，在本发明的水处理装置中，2次处理后的被处理水送入到上述接纳部中。
另外，最好，在本发明的水处理装置中，还包括离子供给电极对，该离子供给电极对通过电解方式，提供金属离子。
由此，还可通过已供给的金属离子，去除被处理水内的磷成份。
此外，最好，在本发明的水处理装置中，通过上述离子供给电极对，将金属离子发生反应之前的被处理水送入到上述接纳部中。
还有，最好，本发明的水处理装置还包括流入氮化合物离子量传感器，该流入氮化合物离子量传感器检测送入上述接纳部的被处理水内的氮化合物离子的总量。
再有，最好，本发明的水处理装置还包括流出氮化合物离子量传感器，该流出氮化合物离子量传感器检测从上述接纳部排出的被处理水内的氮化合物离子的总量。
另外，最好，本发明的水处理装置还包括电流量控制部，该电流量控制部对应于上述流入氮化合物离子量传感器，或上述流出氮化物离子量传感器的检测输出，对在形成上述氮处理用电极对的电极之间流过的电流量进行控制。
由此，可更加确实地从被处理水中，去除氮成份。
此外，最好，本发明的水处理装置还包括化合物量控制部，该化合物量控制部对应于上述流入氮化合物离子量传感器，或上述流出氮化物离子量传感器的检测输出，对向上述被处理水内，提供卤素离子的化合物的添加，或注入的量进行控制。
由此，可避免在被处理水中，在卤素离子达到充分量之前，添加，或注入上述化合物。
图1为以示意方式表示包括作为本发明的第1实施例的水处理装置的水处理系统的处理步骤的图；图2为形成图1所示的水处理系统的装置的示意性的纵向剖视图；图3(A)为以示意方式表示图1的电解槽的结构的图，图3(B)为用于说明图3(A)的氮去除槽的组成图；图4为图3(A)和图3(B)的电极对的立体图；图5为图4的支承部的分解立体图；
图6为用于说明图1的电解槽内的反应的图；图7为图4的电极对的变形实例的立体图；图8为图4的电极对的另一变形实例的立体图；图9为图4的电极对的再一变形实例的立体图；图10为图9的电极的侧视图；图11为以示意方式表示图1的电解槽的结构的变形实例的图；图12为以示意方式表示图1的电解槽的结构的另一变形实例的图；图13为以示意方式表示图1的电解槽的结构的再一变形实例的图；图14为以示意方式表示图3(A)和图3(B)的存储部的结构的变形实例的图；图15为以示意方式表示图3(A)和图3(B)的存储部的结构的另一变形实例的图；图16为以示意方式表示在图3(A)和图3(B)的电极之间，供给通过设置于该电极的上游的膜后的被处理水的机构的图；图17(A)至图17(C)为表示图1的处理步骤的变形实例的图；图18为表示图2的槽的变形实例的图；图19为表示图2的槽的另一变形实例的图；图20(A)至图20(C)分别为图1，图17(B)，图17(C)的处理步骤的变形实例的图。
具体实施例方式
下面根据附图，对本发明的实施例进行描述。另外，下面给出的水处理装置主要适合用于对家庭用废水，工厂废水进行处理的大规模的废水处理设施，但是其也可适合用于家庭用合并净化槽等的中小规模的废水处理设施。另外，如果采用下面给出的水处理装置，则特别是，可通过电解处理，从被处理水中去除包含在生活废水，镀金工厂的废水等中的氮化合物。
图1为以示意方式表示包括作为本发明的第一实施例的水处理装置的水处理系统的处理步骤的图，图2为形成该系统的装置的示意性的纵向剖视图。
参照图1和图2，本实施例的水处理系统主要由槽1和电解槽100形成。该槽1埋设于地中。在该槽1的内部，通过第一分隔壁2，第二分隔壁3，第三分隔壁4和第四分隔壁20，划分为第一厌氧滤床槽5，第二厌氧滤床槽10，接触曝气槽14，沉淀槽19和消毒槽21。另外，在上述槽1的顶部，在多个检查孔28处，形成盖。此外，上述槽1的内部的部件，与位于上述槽1的外部的部件(第三送风机30等)连接。还有，在图2中，为了方便起见，将第三送风机30等的，位于上述槽1的外部的部件画在槽1的上方，但是这些部件不是必须设置于上述槽1的上方。
第一厌氧滤床槽5包括作为被处理水的生活杂废水流入的进入口6，在其内部，设置有第一厌氧滤床7。即，在上述第一厌氧滤床槽5中，由于生活杂废水流入，故在本实施例中，其也为夹杂物去除槽。此外，在本实施例中，通过上述第一厌氧滤床槽5，形成流入槽。在该第一厌氧滤床槽5中，使生活杂废水中的难于分解的杂物沉淀分离，并且通过附着于第一厌氧滤床7上的厌氧性微生物，使生活杂废水中的有机物进行厌氧分解。还有，将硝酸性的氮还原为氮气。
此外，在第一厌氧滤床槽5中，设置有第一平流管8。另外，在第一分隔壁2的顶部，形成第一供水口9。第一平流管8的一端设置于第一厌氧滤床槽5内部，其另一端设置于第二厌氧滤床槽10内部。通过第一厌氧滤床槽5进行厌氧分解的处理过的水通过第一平流管8，供给到后退的第二厌氧滤床槽10。
在该第二厌氧滤床槽10中，设置有第二厌氧滤床11。通过该第二厌氧滤床11，俘获浮游物质，通过厌氧性微生物，对有机物进行厌氧分解处理，将硝酸性的氮还原为氮气。
在第二厌氧滤床槽10中，设置有第二平流管12。另外，在第二平流管12的顶部，安装有喷射器32。该喷射器32与第三送风机30连接。此外，该喷射器32通过穿过第二分隔壁3的顶部的第二供水口13，将第二厌氧滤床槽10和接触曝气槽14连接。
喷射器32从第三送风机30传送空气，由此从喷嘴31向第二平流管12内部吹空气。由此，促进第二平流管12中的处理过的水从第二厌氧滤床槽10，朝向接触曝气槽14的供给。
上述接触曝气槽14具有接触材料15。接触材料15的设置目的在于促进好氧性微生物的培养。在接触曝气槽14的底部附近，设置有第一曝气管16。
该第一曝气管16的顶端与第一送风机17连接。在第一曝气管16的底面侧，形成有多个孔。另外，如果从第一送风机17，送入空气，则该空气从该孔作为气泡排出。此外，在第一曝气管16的底面侧，形成有孔，由此，相对在顶面，或侧面，形成有孔的场合，污泥难于进入该曝气管16的内部。
由于气泡从第一曝气管16排出，故接触曝气槽14保持在好氧状态。由此，在接触曝气槽14中，处理过的水因好氧性微生物而好氧分解，并且对其进行硝酸化处理，将氨性氮分解为硝酸性的氮。在接触曝气槽14内的好氧性微生物中，包含有硝化细菌。一般，“硝化细菌”指氨氧化细菌和亚硝酸化细菌。
在接触材料15上，附着有繁殖而慢慢地变大的生物膜。另外，如果气泡从第一曝气管16排出，则附着于接触材料15上的生物膜剥离。
在接触曝气槽14的底部，具有泵33。另外，在该泵33的上方，连接有污泥返回传送通路34，在该污泥返回传送通路34的顶端，按照延伸到图中的左侧的方式，连接有污泥返回传送通路35。由此，将在接触曝气槽14中产生的污泥，传送到第一厌氧滤床槽5。此外，第三分隔壁4的底端不与槽1的内壁面连接，接触曝气槽14和沉淀槽19在底部连接。
在沉淀槽19的顶部，设置有消毒槽21。该消毒槽21按照沉淀槽19的澄清液流入其内的方式形成。此外，在消毒槽21中，设置有杀菌器22。在该杀菌器22中，设置有氯类等药品。流入到消毒槽19中的处理过的水经过该药品消毒，通过排水口23，传送给电解槽100。除了该电解槽100以外，还设置有用于将卤素离子供给到该电解槽100的内部的存储部111和泵110。电解槽100用于从被处理水中，去除氮成份，其独立于后面将要描述的电解槽59而设置。另外，有关电解槽100的组成，将在后面进行描述。
另外，在沉淀槽19中，设置有第三平流管38和泵39。接触曝气槽14内的处理过的水通过第三平流管38，流入沉淀槽19中。另外，通过泵39，促进该水的流动。
沉淀槽19和第一厌氧滤床槽5，通过第一返回传送管24连接。在该第一返回传送管24的内部，设置有第二曝气管25。该第二曝气管25与第二送风机26连接。在第二曝气管25中，适当地形成有用于喷射空气的喷射孔。此外，第二曝气管25从该喷射孔，喷射从第二送风机26供给的空气，通过该第一返回传送管24，将沉淀槽19内的处理过的水，送入到第一厌氧滤床槽5中。
此外，在第一厌氧滤床槽5的顶部，设置有电解槽59。被处理水从第一返回传送管24，送入该电解槽59内。另外，在电解槽59的内侧，设置有电极对51，52。该电极对51，52分别与电源57连接。
在电解槽59的内部，通过电极对51，52的电分解(适当地将其称为“电解”)反应，溶出铁离子，铝离子等的金属离子。由此，在电解槽59的内部，溶出来的金属离子与处理过的水内的磷化合物等发生反应，在水中，生成难于溶解的金属盐，它们凝聚。在溶出作为金属离子的铁离子时，作为所生成的难于溶解的金属盐，主要可列举FePO4，Fe(OH)3，FeOOH，Fe2O3，以及Fe3O4的化合物。即，如果向被处理水中供给铁离子，则主要是上述的5种化合物发生凝聚。
在电解槽59的下游侧，设置有磁性处理机构60。该电解槽59内的被处理水流入到磁性处理机构60内部。
在该磁性处理机构60中，被处理水与磁铁接触。另外，Fe2O3，Fe3O4受到磁铁吸引。即，由于将铁离子供给到被处理水中而产生的凝聚物包括Fe2O3，Fe3O4，故其受到磁铁的吸引。由此，与Fe2O3，Fe3O4一起凝聚的FePO4也受到磁铁的吸引，其与被处理水分离。
在通过磁性处理机构60处理后，再次将被处理水送到第一厌氧滤床槽5中。
即，在本实施例的水处理系统中，如图1所示，被处理水通过第一，第二厌氧滤床槽5，14处理，然后，传送给接触曝气槽14，接着，传送给沉淀槽19。沉淀槽19中的被处理水与沉淀的污泥一起，通过电解槽59，返回到第一厌氧滤床槽5。另外，被处理水，与还从沉淀槽19，朝向接触曝气槽14沉淀的污泥一起，实现流动，另外被处理水，与接触剂15剥离的污泥一起，还从接触曝气槽14，流入到第二厌氧滤床槽10中。沉淀槽19内的被处理水的澄清液流入到消毒槽21中。此外，消毒槽21内的被处理水通过排水口23，送到电解槽100中。
下面还参照图3(A)，对电解槽100的组成进行描述。图3(A)为以示意方式表示电解槽100的结构的图。另外，在图3(A)中，还同时示出电解槽100的周边的部件。
被处理水从送入管123，送入到电解槽100中。另外，被处理水从该电解槽100，通过送出管122排出。
在电解槽100的内部，接纳有氮去除槽100A。将电解槽100内的被处理水送入到氮去除槽100A的内部，2块电极101，102浸泡于该被处理水内部。由控制电路115内部的电源1150，使电极101，102带有电位。通过电极101，102，形成氮处理用的电极对。
在电解槽100的上游侧，设置有离子浓度仪116，而在其下游侧，设置有离子浓度仪117。该离子浓度仪116，117检测氮类的离子的总量。接着，将这些检测输出输入到控制电路115中。
通过泵110，从存储部111，将在水溶液中，提供卤素离子的化合物(氯化钠等)供给到氮去除槽100A中。在该存储槽111中，该化合物按照具有液体等的流动性的形式，存储。卤素离子通过后面将要描述的，与在氮去除槽100A内的氮去除有关的反应消耗掉。另外，来自存储部111的，提供卤素离子的化合物的注入量通过控制电路115，根据离子浓度仪116，117的检测输出而控制。具体来说，如果氮类的离子的总量较多，按照该化合物的注入量变多的方式进行控制。
在这里，还参照图3(B)，对氮去除槽100A的组成进行描述。图3(B)为仅仅表示电解槽100内的氮去除槽100A的图。
氮去除槽100A的底部具有阀180。另外，在氮去除槽100A中，设置可向该氮去除槽100A内部送风的送风机121。该送风机121的送风动作通过控制电路115控制。下面对该送风机的控制形式，以及阀180的开闭进行描述。
首先，在向电极101，102的供电停止的状态，由送风机121，向该氮去除槽100A内部送风。由此，该氮去除槽100A的内部气压上升。如果氮去除槽100A内的气压变高，则由于该压力，阀180关闭，并且该氮去除槽100A内部的被处理水通过排出管122，排到该氮去除槽100A的外部。图3(B)表示阀180关闭的状态。另外，此时的被处理水的流动由箭头R4，R5，R6表示。
接着，经过一定时间后，停止送风机121的送风。由此，上述氮去除槽100A内的气压下降。在该状态，开始电极101，102的供电。另外，由于上述氮去除槽100A内的气压下降，将阀180打开，将被处理水从电解槽100，送向氮去除槽100A内部。图3(A)表示阀180打开的状态。另外，此时，流入氮去除槽100A内部的被处理水的流动由箭头R1，R2，R3表示。
然后，在规定时间保留在该状态。由此，伴随着在电极101，102附近所产生的反应，将氮去除。
之后，反复进行上面描述的那样的，使向电极101，102的供电停止，由送风机121，向上述氮去除槽100A内部送风的状态，以及使送风机121的送风停止，向电极101，102供电的状态。由此，确实将通过电极101，102的电化学反应而生成的物质，供给到被处理水中，可确实去除被处理水内的氮，并且可有效地将被处理水送入电极101，102附近，由此，可有效地去除被处理水内的氮成份。
象这样，按照间断地进行送风动作的方式控制送风机121用作间歇定量泵。
另外，控制电路115也根据离子浓度仪116，117的检测输出，对在电极101，102之间流动的电流量进行控制。具体来说，如果氮类的离子的总量变多，则按照流过电极101，102之间的电流量变多的方式进行控制。
下面对由电极101，102形成的电极对的结构进行更具体的描述。图4为该电极对的立体图。
参照图4，形成电极对的电极101，102安装于支承部103上。从该支承部103的顶部，延伸有将电极101，102与控制电路115连接的布线120。
下面对支承部103的结构进行描述。图5为支承部103的分解立体图。
参照图5，在支承部103的内部，盖103A，衬垫103B，金属板103C，绝缘体103D，金属板103E，衬垫103F依次重合。另外，在支承部103的顶面，开设有使布线120穿过用的孔103G。布线120的前端具有2个端子。布线120通过孔103G，插入到支承部103的内部，分别将前端的2个端子，与金属板103C，103E导通。即，图4和图5所示的支承部103的内部设置布线120的一部分。
电极101通过金属螺钉等，在支承部103的外侧，借助盖103A和衬垫103B与金属板103C导通实现固定。电极102通过金属螺钉等，在支承部103的内侧，借助支承部103的内面和衬垫103F与金属板103E导通实现固定。
另外，金属板103B和金属板103E，通过绝缘体103D实现绝缘。由此，即使在将布线120送入支承部103的内部的情况下，电极101和电极102之间仍是电绝缘的。另外，如果从电极101和电极102之间的绝缘的观点来说，最好，支承部103本身由绝缘体形成。
此外，电极101和电极102分别安装于支承部103的外面侧，内面侧，由此，支承部103以一定间距支承电极101和电极102。由此，可避免电极101与电极102接触，发生短路的情况。
在这里，对基于电极101，102通电时的电解反应的，被处理水中的氮去除反应进行描述。图6为用于说明电解槽100内的电解反应的图。
参照图6，电极101，102通过控制电路115内的电源1150通电。另外，在电极101，102中的1个为阴极，另一个为阳极而通电的场合，在阳极侧，对位于被处理水中的卤素离子(图6中的氯化物离子)进行氧化，生成卤素气体(在氯化物离子被氧化时为氯)，然后，该气体与被处理水中的水发生反应，生成次氯酸。在阴极侧，将被处理水中的氮成份(被处理水中的有机系氮化合物等)转换为硝酸离子，此外，将硝酸离子转换为铵离子。另外，象这样，通过以电化学方式生成的次氯酸与铵离子发生反应，将氮成份，通过氯胺类，转换为氮气。
即，在电解槽100内部，以电化学方式，将被处理水中的氮成份转换为氮气，从被处理水中，将该成份去除。
再有，如果考虑上述这样的反应机构，作为存储于存储部111(或后面将要描述的存储部140，150)中的，提供卤素离子的化合物，最好为次氯酸，或次氯酸盐等的，可提供次氯酸离子的化合物。
另外，电极101，102中的1个，比如，由具有导电性的非溶性材料，涂敷有该非溶性材料的导电材料，或涂敷有该非溶性材料的碳等形成。通过象这样形成电极101，102中的1个，还可通过电解处理，将被处理水中的有机性的氮成份转换为氮气。
最好，在这里所说的导电性的非溶性材料比如，为包括元素周期表中的Ib族，或IIb族中的元素中的至少1种的导电对。由此，电极101，102的阴极侧的反应(与氮成份有关的反应)的效率提高。
此外，电极101，102按照相应的极性相互不同的方式通电，但是，最好，控制电路115定期地更换(交换)这些电极的极性。由此，可避免在电极101，102上仅仅进行相同的反应，这样，可避免反应的副产物呈膜状累积于电极101，102上。
还有，最好，电极101，102中的另一个由铁，或者具有铁的化合物(包含铁的合金)形成。由此，可将上述的电极101，102中的1个作为阴极，在该其中一个电极上，进行与氮去除有关的反应，另外，在电极101，102之间更换极性，将另一个电极(铁，或含有铁的化合物)作为阴极，在该另一个电极上，进行与磷去除有关的反应。即，可仅仅在电解槽100中，实现电化学的氮去除和磷去除。
另外，电极101，102中的另一个也可为上述导电性的非溶性材料，或石墨电极。
再有，最好，电极101，102中的，形成阳极的一方由白金，氧化钛等的具有氧化催化剂作用的物质形成，或涂敷这样的物质。由此，促进认为是在阳极侧进行的，卤素离子的氧化反应。
此外，如通过图4和图5所描述的那样，将电极101，102与布线120连接用的端子设置于支承部103的内部，但是也可将这样的端子设置于支承部103之外，并且与支承部103形成一体。图7表示象这样形成的电极对(支承部103和电极101，102)。
图7表示图4所示的电极对的变形实例，但是在该变形实例中，管104A固定于支承部103的孔103G中，端子104B安装于该管104A的前端。在管104A的内部，穿有将电极101，102与端子104B导通的布线。管104A由塑料等的，可将端子104B固定于支承部103上的物质形成。由此，可容易将电极101，102与电源1150连接。
另外，人们认为通过电解槽100内的阳极与阴极进行的反应的速度是不同的。具体来说，人们认为在阴极侧进行的反应比在阳极侧进行的反应慢。在这样的场合，人们认为最好的是，在阴极和阳极中，反应速度慢的一个电极的表面积，大于快的相应电极的表面积。图8表示其中的一个实例。
在图8所示的电极对中，电极101和电极102按照同心，并且直径不同的筒状的方式形成。最好，在图8所示的电极对中，将电极101作为阴极，将电极102作为阳极。在图8所示的实例中，电极101，102的表面积不同，此外，这些电极按照同心的方式设置。由此，电极101和电极102的表面从整体上是等间距的。因此，在两个电极生成的物在电极101内部，可均等地反应。
另外，为了提高电极101，102上的反应效率，最好在这些电极的表面上，形成凹凸部，增加表面积。图9和图10表示这样的实例。图9为图4所示的电极对的变形实例的立体图，图10为图9所示的电极101的侧视图。
在图9所示的电极对中，电极101，102呈波板状，其安装于支承部103上。即，在图9所示的电极对中，电极101(和电极102)的侧面象图10所示的那样，呈波浪线状。
此外，也可使电极101，102的表面形状为多孔状等，从微观的观点来说，在电极的表面上，设置凹凸部。
还有，人们认为在电解槽100内部，污泥累积。因此，为了避免由于污泥的作用，妨碍电极101，102上的反应，最好，在电解槽100内部，设置将污泥与电极101，102剥离的机构，和/或从电解槽100中排出污泥的机构。图11表示具有这样的机构的，电解槽100的变形实例。
参照图11，在电解槽100内部，设置有超声波振荡器132，污泥量传感器131，曝气管135，此外，在电解槽100的底部，设置有阀133。
曝气管135与图中未示出的泵连接，设置于电极101，102的底部，从电极101，102的底部，朝向上方排放气泡。通过该气泡，附着于电极101，102上的污泥粉碎，从该电极剥离。
上述超声波振荡器132和污泥量传感器131与控制电路130连接。超声波振荡器132振荡产生超声波，由此，将固定于电解槽100内的底部上的污泥粉碎。
再有，作为用于使附着于电极101，102上的污泥粉碎剥离，或使电解槽100的底部的污泥粉碎的机构，除了曝气管，超声波振荡器以外，还可例举将搅拌杆插入到电解槽100内部，或者采用磁性的搅拌器(由磁铁形成，根据从外部提供的磁场的变化，进行旋转等的运动的方式)等。
通过污泥量传感器131，检测电解槽100内的污泥到达规定量的情况。将污泥量传感器131的检测输出信号发送给控制电路130。该控制电路130对应于污泥到达规定量的情况，打开阀133。由此，在电解槽100中，如果污泥量到达规定量，则自动地打开阀133，排出污泥。另外，控制电路130也可按照在污泥到达规定量时，通报该情况，通过手动方式，打开阀133的方式形成。此外，污泥量传感器131由可检测比如，导电率的传感器形成。其原因在于人们认为，对应于被处理水的污泥量，被处理水的导电率变化。
图12表示作为电解槽100的另一变换实例的，仅仅电解槽100的底部的结构。参照图12，传送管142与电解槽100的底部连接。在传送管142的内部，设置有螺旋叶片141。该螺旋叶片141与电动机140连接，可实现旋转。通过螺旋叶片141的旋转，将累积于电解槽100的底部的污泥传送到该电解槽100之外(在图12中为右方向)。同样通过安装具有这样的螺旋叶片141的机构，可避免污泥累积于电解槽100的底部。
另外，作为电解槽100的，还有一变形实例，如图13所示，例举在电解槽100的内部，具有多个电极对的方式。参照图13，在电解槽100的内部，在相应的支承部103A，103B，103C上，安装有电极101A，102A，101B，102B，101C，102C这3组电极，此外，安装与电源1150连接的布线120A，120B，120C。象这样，通过增加设置于电解槽100内的电极对的数量，可增加单位时间的氮成份的处理量。
此外，在本实施例中，象采用图3(A)和图3(B)等而描述的那样，为了促进通过图6而描述的氮去除反应，在电解槽100中，注入在水溶液中供给卤素离子的化合物。另外，象从图6所理解的那样，卤素离子用于阳极的反应。由此，最好，将提供卤素离子的化合物，注入到阳极侧。
还原，这样的化合物按照具有流动性的形式，存储于存储部111，但是也可为小丸状等的固体形式。下面对将固体形式的化合物添加于电解槽100上的实例进行描述。图14以示意方式表示存储部111的结构的变形实例。
参照图14，在电解槽100的上游侧，设置有存储作为固体形式的化合物的存储部140。另外，该存储部140按照与被处理水的，通向电解槽100的流路连接的方式设置，在该存储部140的底部，在面对该流路的部分，开设有孔140A。由此，存储部140内的化合物通过流入到电解槽100中的被处理水，送入到电解槽100内部。即，可不采用泵等的装置，并且可将存储部140内的化合物添加于电解槽100中。
再有，图15表示存储部111的再一变形实例。在图15所示的实例中，上述化合物存储于存储部150中，进一步，设置有流路151，该流路151使电解槽100内部的被处理水在存储部150内部循环，再次将其返回到电解槽100。还有，在流路151中，安装有泵152。该泵152可将电解槽100内部的处理过的水，送入到存储部150内部，进一步，将处理过的水从存储部150内部，传送给电解槽100。由此，与图14所示的实例相同，存储部150内部的化合物通过流入到电解槽100中的被处理过的水，添加到电解槽100内部。另外，在图15所示的实例中，通过对泵152的动作形式进行控制，可对存储部150内的化合物的添加量进行控制。
另外，采用图11等，对去除附着于电极101，102的表面上的污泥的机构进行了描述，但是，作为避免电极101，102的表面上的污泥的附着本身的措施，考虑向电极101，102，供给通过规定的膜的被处理水。下面参照图16，对这样的措施进行具体描述。图16为以示意方式表示在电极101，102之间，供给通过设置于该电极101，102的上游的膜后的被处理水的机构。
在图16所示的机构中，电极101，102设置于汇集管160内部。另外，在电极101，102的上游侧，设置有筒状的膜盒161，在该膜盒的内部设置有中空过滤器等的膜166。在膜盒161的底部，设置有在侧面形成有孔的曝气管163。膜盒161的外周的顶部由膜壳164覆盖，其外周的底部由曝气外壳165覆盖。
汇集管160和膜盒161通过多个管162连接。各管162的一端送入到汇集管160的内部，其另一端与膜166相对。送入到膜盒161内部的被处理水通过膜166，然后，在曝气管163排出的气泡的作用下上抬，通过管162送入到汇集管160的内部。
此外，在图16中，电极101，102分别按照沿汇集管160的内壁面的方式设置。由此，可避免由于电极101，102的作用，汇集管160内部的被处理水的流动受到妨碍的情况。
通过适当地改变汇集管160的长度或形状，可按照电极101，102的反应，或与其对应而产生的反应所必需的时间，使被处理水滞留。象本实施例那样，在用于电解反应，进行被处理水的氮去除的场合，最好，汇集管160按照可确保至少1个小时的滞留时间的方式形成。
还有，在图16所示的那样的机构后，还可设置采用图11而描述的，使污泥剥离粉碎的机构，采用图12而描述的，传送污泥的机构，采用图13而描述的，使被处理水通过多个电极对的机构，以及采用图14，图15而描述的存储部140，150。
在上面已描述的本实施例中，沿图1所示的那样的流动，对被处理水进行处理。即，由于通过磷去除用的电解槽59和氮去除用的电解槽100，对被处理水进行处理，故可去除被处理水中的磷成份和氮成份。此外，在电解槽100中，象通过图6所描述的那样，在反应步骤中，产生次氯酸等的，具有阻碍微生物的活动的危险的化合物。由此，最好，氮去除用的电解槽100设置于微生物处理后，即，设置于具有厌氧滤床槽5，10和接触曝气槽14的生物过滤槽，活性污泥槽，载体流动处理槽的处理后。
再有，氮去除用的电解槽100设置于磷去除用的电解槽59的下游侧，但是电解槽100和电解槽59之间的位置关系不限于此。只要是在微生物处理后，电解槽100也可设置于磷去除处理的上游侧。
再有，上述的槽1和电解槽100主要适合用于对家庭用废水，工厂废水进行处理的大型的废水处理设施，但是，电解槽100也可设置于地下水，纯净水的抽吸泵的后段，其用于这些水的氮成份的去除。
另外，在本实施例中，象根据图1和图2所理解的那样，电解槽100设置于槽1的后段，即按照送入2次处理后的被处理水的方式设置。如上所述，作为被处理水的3次处理用的装置采用电解槽100时的处理的流动，图17(B)，图17(C)表示其变形实例。另外，图17(A)表示图17(B)，图17(C)的处理的流动的一部分。
参照图17(A)和图17(B)，在本实例中，首先，被处理水在步骤200中，进行厌氧性处理和好氧性处理。
步骤200的处理指图17(A)所示的步骤的处理。具体来说，将通过厌氧床槽201处理的被处理水，送给接触曝气槽202。通过该接触曝气槽202处理后的被处理水的一部分与剥离污泥一起，返还给厌氧床槽201，一部分送给沉淀槽203。沉淀槽203内的被处理水的一部分与沉淀污泥一起，返还给接触曝气槽202，但是一部分送给下一步骤。
接着，参照图17(B)，通过步骤200处理后的被处理水传送给接触曝气槽210。该接触曝气槽210的处理过的水传送给沉淀槽211。另外，接触曝气槽210的剥离污泥传送给单独设置的，沉淀槽，污泥浓缩存储槽，污泥浓缩设备等。沉淀槽211的被处理水的一部分与沉淀污泥一起，传送给厌氧床槽201(参照图17(A))，一部分传送给沙过滤原水槽212，然后传送给沙过滤器213。
通过沙过滤器213产生的清洗排水传送给磷去除用的电解槽214，然后，返还给厌氧床槽201(参照图17(A))。沙过滤器213的过滤后的被处理水传送给沙过滤处理水槽215后，通过消毒槽216消毒，通过氮去除用的电解槽100处理，然后，排放到设施之外。
下面参照图17(A)和图17(C)，对另一变形实例进行描述。
同样在该实例中，首先，在步骤200中，对被处理水进行厌氧性处理和好氧性处理。
另外，步骤200的处理后的被处理水在中间流量调整槽220，凝聚槽221，凝聚沉淀槽222，磷去除用的电解槽223中循环。还有，磷去除用的电解槽223的被处理水传送给步骤200内的厌氧床槽201。
此外，凝聚沉淀槽222内的澄清液传送给消毒槽224，然后通过氮去除用的电解槽100处理，之后，排放到设施之外。
在上面描述的本实施例中，好氧性微生物的处理作为在接触曝气槽14中进行的槽1中的3次处理，设置电解槽100和氮去除槽100A，但是本发明不限于此。如图18所示，对于电解槽100和氮去除槽100A，好氧性微生物的处理也可用作在生物过滤槽14A中进行的那样的槽1中的3次处理，以代替接触曝气槽14。
还有，在图18所示的槽1中，设置有处理水槽19A，以代替沉淀槽19。另外，在图18所示的槽1中，代替图1中的第三分隔壁4而设置的第三分隔壁4的底端，与槽1的内壁连接，接触曝气槽14和处理水槽19A的底部不连接。
再有，在上面描述的本实施例中，电解槽100和氮去除槽100A以进行3次处理的方式设置于槽1的后段，但是，在槽1内部，上述电解槽100和氮去除槽100A也可用作2次处理的一部分。另外，由于象上述那样，通过电解槽100处理的被处理水中包含的物质具有妨碍微生物的活动的危险，故最好，电解槽100象图19所示的那样，设置于沉淀槽190中。在图19所示的槽1中，在沉淀槽190中，将被处理水的氮去除。由此，可以紧凑的尺寸形成进行磷去除和氮去除的装置。另外，图19所示的槽1将图2所示的槽1中的沉淀槽19，用作添加有电解槽100和氮去除槽100A的，沉淀槽190。
如图19所示，在电解槽100和氮去除槽100A设置于槽1内部时，采用图11等而描述的，去除电解槽100内部，电极101，102表面上的污泥的机构特别有效。
另外，由于最好槽1的最终阶段的处理为消毒槽21中的处理，故最好电解槽100和氮去除槽100A设置于消毒槽21的上游侧。
此外，在消毒槽21内部，也可设置电解槽100和氮去除槽100A。在消毒槽21中设置电解槽100的场合，图1所示的处理步骤为图20(A)所示的步骤。另外，图17(B)，图17(C)所示的步骤分别为图20(B)，图20(C)所示的步骤。图1，图17(B)，图17(C)所示的步骤指在消毒槽21内部，进行电解槽100的处理。
还有，在上述的本实施例中，在磷去除用的电解槽59中，通过电解方式，提供金属离子，但是形成电极对51，52的电极既可为铁或铝的金属板，也可为将这些金属覆盖于不锈钢等的导电体上的电极。此外，对于电极，通过将铁覆盖于导电体上，以代替铁板，可使电极的重量减轻。
电极的重量的减轻在水处理装置中，具有重要的意义。在公寓或养猪场等，必须要求去除磷的水处理装置中，希望将电极的更换频率控制在3～4个月的程度，其原因在于单位表面积的电极的重量的减轻大大地支配一次性作业时的电极的重量。
即，在每天处理10m3的污水的，50人用的公寓用而设置的水处理装置中，作为去除用的电极，将1.5kg左右的铁板采用8块。另外，在每天处理20～30m3左右的污水的，设置于养猪场的水处理装置中，作为同样的电极，将1.5kg左右的铜板采用32块。由于这样的情况，采用在导电体上覆盖铁而形成电极等措施，以代替铁板，减轻电极的重量，由此，水处理装置的电极的更换的作业容易。
应认为，此次公开的实施例从各方面来说是通过实例给出的，其不是限制性的实例。
权利要求
1.一种水处理装置，该水处理装置包括接纳部，该接纳部接纳被处理水；氮处理用电极对，该氮处理用电极对浸泡于上述接纳部内的被处理水中，通过电化学方式对该被处理水内的氮化合物进行处理。
2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于上述氮处理用电极对中的其中一个电极由导电性的非溶性材料，涂敷有上述导电性的非溶性材料的导电材料，或涂敷有上述导电性的非溶性材料的石墨形成；上述氮处理用电极对中的另一个电极由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一种以上的导电体，或铁，或者包含铁的化合物形成。
3.根据权利要求2所述的水处理装置，其特征在于通过采用微生物，对上述被处理水进行处理的微生物槽处理后的被处理水送入到上述接纳部。
4.根据权利要求2所述的水处理装置，其特征在于上述接纳部设置于对上述被处理水进行消毒的消毒槽的处理之前。
5.根据权利要求2所述的水处理装置，其特征在于2次处理后的被处理水送入到上述接纳部中。
6.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于上述氮处理用电极对中的一个电极由包括元素周期表中的Ib族，或IIb族的元素的一种以上的导电体，或铁，或包含铁的化合物形成。
7.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征在于通过采用微生物，对上述被处理水进行处理的微生物槽处理后的被处理水送入到上述接纳部。
8.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征在于上述接纳部设置于对上述被处理水进行消毒的消毒槽的处理之前。
9.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征在于2次处理后的被处理水送入到上述接纳部中。
10.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于该装置还包括电位控制部，该电位控制部对提供给上述氮处理用电极对的电位进行控制，并且定期地交换形成上述氮处理用电极对的电极的极性。
11.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于该装置还包括固定部件，该固定部件用于形成上述氮处理用电极对的电极，固定于上述接纳部上；上述固定部件与下述端子成整体形成，该端子安装于上述电极上，以便与向上述电极提供电位的电源连接。
12.根据权利要求11所述的水处理装置，其特征在于上述固定部件的内部设置有布线的至少一部分，该布线将上述电极以及向该电极提供电位的电源连接。
13.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于该装置还包括离子供给电极对，该离子供给电极对通过电分解方式，提供金属离子。
14.根据权利要求13所述的水处理装置，其特征在于通过上述离子供给电极对，使金属离子发生反应之前的被处理水送入到上述接纳部中。
15.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于该装置还包括氮化合物离子量传感器，该氮化合物离子量传感器检测送入上述接纳部，或从上述接纳部排出的被处理水内的氮化合物离子的总量；电流量控制部，该电流量控制部对应于上述氮化合物离子量传感器的检测输出，对在形成上述氮处理用电极对的电极之间流过的电流量进行控制。
16.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于该装置还包括氮化合物离子量传感器，该氮化合物离子量传感器检测送入上述接纳部，或从上述接纳部排出的被处理水内的氮化合物离子的总量；化合物量控制部，该化合物量控制部对应于上述氮化合物离子量传感器的检测输出，对向上述被处理水内，提供卤素离子的化合物的添加，或注入的量进行控制。
全文摘要
一种水处理装置，该水处理装置包括接纳部，该接纳部接纳被处理水；氮处理用电极对，该氮处理用电极对浸泡于上述接纳部内的被处理水中，通过电化学方式对该被处理水内的氮化合物进行处理。由此，在水处理装置中，通过电化学方式，即，在不依赖微生物的情况下，去除被处理水中的氮成分。因此，水处理装置中的氮成份的去除能力不伴随温度而变化。
文档编号C02F3/30GK1403395SQ0214199
公开日2003年3月19日 申请日期2002年9月2日 优先权日2001年9月4日
发明者北山直树, 森泉雅贵, 广濑润 申请人:三洋电机株式会社