專(zhuān)利名稱：水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于不使用生物脫氮處理方法而通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的脫氮處理的水處理裝置。
背景技術(shù)：
由于溶解在工業(yè)廢水、生活用排水、地下水等中的硝酸離子、亞硝酸離子、氨等氮成分是造成水質(zhì)污染的物質(zhì)，因此開(kāi)發(fā)除去該氮成分的方法是非常重要的。
作為除去上述氮成分中的硝酸離子、亞硝酸離子等氧化態(tài)氮的方法，已知的是使用脫氮菌的生物脫氮法，但是由于上述脫氮菌等生物催化劑的活動(dòng)程度受溫度影響，因此存在除去氮成分的能力因季節(jié)而發(fā)生較大變化的問(wèn)題。
另一方面，在特開(kāi)平11-347558號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了不使用脫氮菌等生物催化劑而通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)除去上述氮成分的方法。
在通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)除去氮成分的處理過(guò)程中，在陰極發(fā)生下述反應(yīng)式(1)所示的硝酸離子的還原反應(yīng)，在陽(yáng)極發(fā)生下述反應(yīng)式(2)和(3)所示的反應(yīng)。下述反應(yīng)式(4)是表示通過(guò)在陰極產(chǎn)生的氨和在陽(yáng)極產(chǎn)生的次氯酸的反應(yīng)而產(chǎn)生并揮發(fā)出氮?dú)獾倪^(guò)程的方程式。
(1)(2)(3)(4)
利用該電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行被處理水的脫氮處理的裝置上，不存在像生物脫氮法那樣因季節(jié)不同氮成分的除去能力發(fā)生變化的問(wèn)題，而且在生物催化劑的維護(hù)方面不需要花費(fèi)工夫。
但是，在通過(guò)上述電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的脫氮處理中，需要嚴(yán)格控制并調(diào)節(jié)向電解槽的通電量和電解質(zhì)在被處理水中的溶解量。另外，當(dāng)不能充分地控制并調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致硝酸離子的還原反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，或者流過(guò)過(guò)大的電流而對(duì)電極產(chǎn)生損傷，或者產(chǎn)生以高濃度含有毒性比硝酸離子還高的氨的處理水。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行以下工序的裝置結(jié)構(gòu)，該工序?yàn)橥ㄟ^(guò)電化學(xué)反應(yīng)將被處理水中的(亞)硝酸離子還原后，再使生成的氨變?yōu)榈獨(dú)鈴谋惶幚硭谐サ囊幌盗兴幚砉ば颉?br> (第1水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第1水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量該電解槽內(nèi)氫氣濃度的氫氣傳感器、和根據(jù)該氫氣傳感器的測(cè)量值和上述電解槽的控制電流值來(lái)檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束的還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第1水處理裝置中設(shè)置有氫氣傳感器。因此，當(dāng)進(jìn)行通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將被處理水中的(亞)硝酸離子還原為氨后再使該氨變成為氮?dú)舛纸獬サ囊幌盗兴幚砉ば驎r(shí)，通過(guò)測(cè)量在電解槽內(nèi)產(chǎn)生的氫氣濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化。另外，在該一系列水處理工序中，(i)當(dāng)相對(duì)于控制電流值而言氫氣濃度較少時(shí)(當(dāng)電解槽內(nèi)的氫氣濃度少于由在上述陰極和陽(yáng)極中流通的控制電流值設(shè)定的濃度時(shí))，可以判斷被處理水中含有的(亞)硝酸離子的量較多。另一方面，(ii)當(dāng)氫氣濃度相對(duì)于控制電流值較多時(shí)(當(dāng)電解槽內(nèi)的氫氣濃度超過(guò)由上述控制電流值設(shè)定的濃度時(shí))，可以判斷被處理水中含有的(亞)硝酸離子的含量較少。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第1水處理裝置，可以利用在陰極和陽(yáng)極中流通的控制電流值、由氫氣傳感器測(cè)量的電解槽內(nèi)的氫氣濃度、控制電流值和氫氣濃度的相關(guān)數(shù)據(jù)、以及上述還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)，判斷符合上述(i)或者(ii)中的哪一個(gè)。進(jìn)而，在判斷為符合上述(i)的情況下，認(rèn)為(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)已結(jié)束，可以結(jié)束該反應(yīng)，由此，可以防止不必要的電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行和隨之而來(lái)的成本浪費(fèi)。另一方面，在判斷為符合上述(ii)的情況下，認(rèn)為所述還原反應(yīng)尚未結(jié)束，可以繼續(xù)/開(kāi)始該反應(yīng)。
因此，本發(fā)明的第1水處理裝置作為用于自動(dòng)檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束并通過(guò)自動(dòng)控制以高效率完成上述一系列水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第1水處理裝置，在上述一系列的水處理工序中，可以自動(dòng)地檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束。
即，該還原反應(yīng)的結(jié)束檢測(cè)方法的特征在于，向上述第1水處理裝置的電解槽中引入被處理水后一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量電解槽內(nèi)的氫氣濃度，并根據(jù)該氫氣濃度的測(cè)量值和上述電解槽的控制電流值檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉在電解槽內(nèi)產(chǎn)生的氫氣濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用氫氣傳感器測(cè)量電解槽內(nèi)氫氣濃度的程序。在根據(jù)氫氣濃度的測(cè)量值和控制電流值檢測(cè)出上述還原反應(yīng)的結(jié)束時(shí)，與上述第1水處理裝置相同，可以根據(jù)控制電流值、電解槽內(nèi)的氫氣濃度、控制電流值和氫氣濃度的相關(guān)數(shù)據(jù)、以及上述還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。該檢測(cè)方法作為在采用脫氮處理的水處理裝置的自動(dòng)控制中，自動(dòng)判斷(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束的方法，是非常適合的。
(第2水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第2水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置上述陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量該電解槽內(nèi)氫氣濃度的氫氣傳感器、和根據(jù)該氫氣傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第2水處理裝置中設(shè)有氫氣傳感器。因此，與本發(fā)明中的第1水處理裝置相同，在進(jìn)行上述一系列水處理工序時(shí)可通過(guò)測(cè)量在電解槽內(nèi)產(chǎn)生的氫氣濃度，捕捉該濃度隨時(shí)間的變化。進(jìn)而，根據(jù)上述第2水處理裝置，可以以氫氣傳感器的測(cè)量值及其隨時(shí)間的變化為基礎(chǔ)，檢測(cè)出陰極上(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)能力的下降。例如，(I)可以以由氫氣傳感器測(cè)量的電解槽內(nèi)的氫氣濃度顯示規(guī)定值時(shí)的、在上述電解槽中流通的控制電流值為基礎(chǔ)，來(lái)推測(cè)被處理水中含有的(亞)硝酸離子濃度，(II)以控制電流值、推測(cè)出的(亞)硝酸離子濃度、陰極上的(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)能力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推測(cè)將被處理水中含有的(亞)硝酸離子還原所需要的通電時(shí)間，進(jìn)而(III)根據(jù)如此推測(cè)的還原反應(yīng)所需通電時(shí)間和實(shí)際結(jié)束還原反應(yīng)所需的通電時(shí)間的相異，檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力是否下降。
上述第2水處理裝置中，為了進(jìn)行上述(I)-(III)的程序，優(yōu)選還具有根據(jù)上述氫氣傳感器的測(cè)量值和上述電解槽的控制電流值推測(cè)被處理水中的(亞)硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)，和根據(jù)由該(亞)硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的(亞)硝酸離子濃度、上述控制電流值和陰極的還原反應(yīng)能力值推測(cè)還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子所需要的通電時(shí)間的所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)，而且，上述還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由上述所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需通電推測(cè)時(shí)間和實(shí)際所需通電時(shí)間的不同來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的機(jī)構(gòu)。
如上所述，根據(jù)第2水處理裝置，通過(guò)使用氫氣傳感器和還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，求出用電化學(xué)反應(yīng)還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子時(shí)所推測(cè)的必要的時(shí)間和實(shí)際還原處理中所需要的時(shí)間的差異，可以自動(dòng)地而且較早地檢測(cè)出陰極的還原處理能力的下降。另外，可以自動(dòng)判斷交換陰極的必要性。
因此，本發(fā)明的第2水處理裝置及其理想的形態(tài)作為通過(guò)進(jìn)行自動(dòng)控制以高效率完成上述一系列的水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第2水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)地檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。
即，該反應(yīng)能力下降的檢測(cè)方法的特征在于，向上述第2水處理裝置的電解槽中引入被處理水后一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量電解槽內(nèi)的氫氣濃度，根據(jù)該測(cè)量值檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉在電解槽內(nèi)產(chǎn)生的氫氣濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用氫氣傳感器測(cè)量電解槽內(nèi)氫氣濃度的程序。在推測(cè)被處理水的(亞)硝酸離子濃度的過(guò)程中，與上述第2水處理裝置相同，可以根據(jù)控制電流值、電解槽內(nèi)的氫氣濃度、控制電流值和氫氣濃度的相關(guān)數(shù)據(jù)、以及(亞)硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。
上述檢測(cè)方法中，在進(jìn)行上述(I)-(III)的程序時(shí)，根據(jù)上述氫氣傳感器的測(cè)量值和上述電解槽的控制電流值推測(cè)被處理水中的(亞)硝酸離子濃度，進(jìn)而根據(jù)上述控制電流值、該硝酸離子推測(cè)濃度和陰極的還原反應(yīng)能力值推測(cè)出還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子所需要的通電時(shí)間，然后根據(jù)該推測(cè)的所需通電時(shí)間和實(shí)際所需通電時(shí)間的不同，檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。
這些檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的方法，是非常適合的。
(第3水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第3水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置上述陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水中的殘留氯濃度的殘留氯傳感器和根據(jù)該殘留氯傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束的脫氮反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第3水處理裝置中設(shè)有殘留氯傳感器。因此，在進(jìn)行上述一系列水處理工序時(shí)通過(guò)測(cè)量被處理水中所含有的殘留氯的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化。
在上述一系列的水處理工序中，被處理水中必須含有用于通過(guò)與氨反應(yīng)而將其分解為氮?dú)獾臍埩袈?。因此，以往采用的是，例如通過(guò)向被處理水中引入氯化物離子，經(jīng)陽(yáng)極反應(yīng)生成次氯酸(離子)的方法，或者向被處理水中直接引入次氯酸(離子)的處理方法。在這里，在被處理水中引入/生成的次氯酸(離子)可在進(jìn)行脫氮處理的同時(shí)被消耗掉，因此其量通常隨著時(shí)間而遞減。因此，(a)當(dāng)用殘留氯傳感器測(cè)量的次氯酸(離子)等殘留氯濃度沒(méi)有發(fā)生變化或者顯示增加的趨勢(shì)且可測(cè)量出超過(guò)規(guī)定值的濃度時(shí)，可以判斷在被處理水中不含有需要進(jìn)行脫氮處理的量(可通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行脫氮處理的量)的氨。相反，(b)如果殘留氯濃度逐漸減少，可測(cè)量出在規(guī)定值以下的濃度，則可以判斷在被處理水中殘存著需要進(jìn)行脫氮處理的量的氨。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第3水處理裝置，可以根據(jù)用殘留氯傳感器測(cè)量的被處理水的殘留氯濃度，判斷是否存在需要進(jìn)行脫氮處理的氨(即，符合上述(a)或者(b)的哪一個(gè))。另外當(dāng)判斷為符合上述(a)時(shí)，可以判斷為脫氮反應(yīng)(氨的分解·除去處理)已結(jié)束，從而可以使該反應(yīng)結(jié)束。即，可以檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束。另一方面，當(dāng)判斷為符合上述(b)時(shí)，可以判斷為脫氮反應(yīng)還沒(méi)有結(jié)束，從而可以繼續(xù)/實(shí)行該反應(yīng)。
因此，本發(fā)明的第3水處理裝置作為通過(guò)自動(dòng)判斷脫氮反應(yīng)的結(jié)束，并通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列的水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
上述第3水處理裝置優(yōu)選還具有測(cè)量上述電解槽內(nèi)氫氣濃度的氫氣傳感器，而且，上述脫氮反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)上述殘留氯傳感器的測(cè)量值和上述氫氣傳感器的測(cè)量值檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)利用電化學(xué)反應(yīng)的(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)和脫氮反應(yīng)可知，當(dāng)被處理水中的(亞)硝酸離子濃度在某一程度以上時(shí)，在陰極主要產(chǎn)生(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)(氨的生成反應(yīng))。另一方面，當(dāng)(亞)硝酸離子濃度下降，進(jìn)而還發(fā)生作為其還原產(chǎn)物的氨的分解反應(yīng)，且該濃度下降時(shí)，在陰極主要發(fā)生的是隨著水的電解產(chǎn)生氫的反應(yīng)。
因此，根據(jù)上述第3水處理裝置中的理想方式，通過(guò)測(cè)量電解槽內(nèi)的殘留氯濃度的變化和氫氣濃度的變化，可以更加準(zhǔn)確地檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束。
如上所述，通過(guò)使用第3水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束。
即，該檢測(cè)出反應(yīng)的結(jié)束的方法的特征在于，向上述第3水處理裝置的電解槽中引入被處理水，然后一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的殘留氯濃度，并根據(jù)該殘留氯濃度的測(cè)量值檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水中的殘留氯濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用殘留氯傳感器測(cè)量被處理水中的殘留氯濃度的程序。在檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束時(shí)，與上述第3水處理裝置相同，可以利用殘留氯傳感器所測(cè)量的測(cè)量值隨時(shí)間的變化。
上述檢測(cè)方法中，優(yōu)選向上述水處理裝置的理想方式的電解槽中引入被處理水，然后一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的殘留氯濃度和電解槽內(nèi)的氫氣濃度，并根據(jù)該殘留氯濃度和氫氣濃度的測(cè)量值檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束。
這些檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制自動(dòng)判斷脫氮反應(yīng)的結(jié)束的方法，是非常適合的。
(第4水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第4水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置該陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的殘留氯濃度的殘留氯傳感器、和根據(jù)該殘留氯傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第4水處理裝置中設(shè)有殘留氯傳感器和殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。因此，在進(jìn)行上述一系列水處理工序時(shí)通過(guò)測(cè)量被處理水中含有的殘留氯的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化，進(jìn)而根據(jù)該濃度的測(cè)量值和隨時(shí)間的變化，可以自動(dòng)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。
例如，首先根據(jù)被處理水的(亞)硝酸離子濃度和用殘留氯傳感器測(cè)量的殘留氯濃度，推測(cè)將被處理水中的(亞)硝酸離子還原為氨所需的殘留氯的量。接著，推測(cè)可以生成與該所需殘留氯的量相對(duì)應(yīng)的次氯酸(離子)的氯化物離子的量，根據(jù)陽(yáng)極的氯化物離子生成能力等數(shù)據(jù)，將對(duì)應(yīng)于次氯酸(離子)生成量的氯化物離子源(例如，食鹽水等)引入電解槽中。在這里，與所推測(cè)的(亞)硝酸離子的還原中所需的氯化物離子的量進(jìn)行比較，當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)還原反應(yīng)而實(shí)際引入的氯化物離子的量較多時(shí)，可以判斷為在陽(yáng)極生成次氯酸(離子)等的殘留氯的能力正在下降。
為了更加簡(jiǎn)單而且準(zhǔn)確地進(jìn)行陽(yáng)極上的殘留氯生成能力的下降的判斷，上述第4水處理裝置優(yōu)選還具有
根據(jù)上述殘留氯傳感器的測(cè)量值和上述被處理水的(亞)硝酸離子量，推測(cè)將作為該(亞)硝酸離子的還原產(chǎn)物的氨分解為氮?dú)馑璧臍埩袈攘康乃铓埩袈攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，上述殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由上述所需殘留氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需殘留氯推測(cè)量和實(shí)際所需殘留氯量的不同來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
還有，在上述本發(fā)明的第4水處理裝置的理想方式中，被處理水的(亞)硝酸離子量，既可以是用(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x等實(shí)測(cè)的值，也可以是由在電解槽中流通的控制電流值和電解槽內(nèi)的氫氣量推測(cè)出的值。
上述第4水處理裝置及其理想方式作為可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第4水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)地檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。
即，該檢測(cè)方法的特征在于，向上述第4水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的殘留氯濃度，并根據(jù)該殘留氯濃度的測(cè)量值檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水的殘留氯濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用殘留氯傳感器測(cè)量被處理水的殘留氯濃度的程序。陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降與上述第4水處理裝置相同，例如，可以通過(guò)推測(cè)還原反應(yīng)所需的殘留氯量，以被處理水的殘留氯量的實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)，求出進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)所需的殘留氯量，通過(guò)將其與推測(cè)值進(jìn)行比較而完成檢測(cè)。
為了更加簡(jiǎn)單而且準(zhǔn)確地進(jìn)行上述判斷，上述檢測(cè)方法優(yōu)選根據(jù)上述殘留氯濃度的測(cè)量值和上述被處理水的(亞)硝酸離子量，推測(cè)將作為該(亞)硝酸離子的還原產(chǎn)物的氨分解為氮?dú)馑璧臍埩袈攘?，然后基于該所需殘留氯推測(cè)量和實(shí)際所需殘留氯量的不同來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。
這些檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)判斷陽(yáng)極的次氯酸生成能力下降的方法，是非常適合的。
(第5水處理裝置)
用于解決上述課題的本發(fā)明中的第5水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束的還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第5水處理裝置中設(shè)有硝酸離子測(cè)量?jī)x和/或亞硝酸離子測(cè)量?jī)x。因此，當(dāng)進(jìn)行上述一系列的水處理工序時(shí)，通過(guò)測(cè)量被處理水中含有的(亞)硝酸離子的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化。另外，在上述一系列的水處理工序中，當(dāng)用(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x測(cè)量的被處理水的(亞)硝酸離子濃度下降到不需要進(jìn)行還原為氨的處理和脫氮處理的程度時(shí)，可以不進(jìn)行不必要的電解，自動(dòng)結(jié)束水處理。即，可以根據(jù)(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值，檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束。另一方面，當(dāng)(亞)硝酸離子濃度高到需要進(jìn)行還原處理的程度時(shí)，可以自動(dòng)地判斷電解的繼續(xù)/進(jìn)行。
因此，本發(fā)明的第5水處理裝置作為可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列的水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第5水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束。
即，該檢測(cè)方法的特征在于，向上述第5水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的(亞)硝酸離子濃度，并根據(jù)該(亞)硝酸離子濃度的測(cè)量值檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水的(亞)硝酸離子濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x測(cè)量被處理水的殘留氯濃度的程序。該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)判斷水處理的結(jié)束的方法，是非常適合的。
(第6水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第6水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將(亞)硝酸離子還原的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的(亞)硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降的氨生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第6水處理裝置中設(shè)有硝酸離子測(cè)量?jī)x和/或亞硝酸離子測(cè)量?jī)x、和氨生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)進(jìn)行上述一系列的水處理工序時(shí)，通過(guò)測(cè)量被處理水中含有的(亞)硝酸離子的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化，進(jìn)而根據(jù)該濃度的測(cè)量值及其隨時(shí)間的變化，可以自動(dòng)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降。
例如，首先，根據(jù)(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值，推測(cè)還原被處理水中的(亞)硝酸離子后可得到的氨的量、和將該氨分解為氮?dú)馑枰挠行萚例如，次氯酸(離子)等]的量，并引入電解槽內(nèi)。在這里，當(dāng)即使引入次氯酸(離子)等有效氯(亞)硝酸離子濃度也不會(huì)減少時(shí)，或者減少的速度比預(yù)料的還慢時(shí)，可以判斷為陰極上的氨的生成能力正下降。
為了更加容易而且準(zhǔn)確地進(jìn)行陰極上的氨生成能力是否下降的判斷，上述第6水處理裝置優(yōu)選還具有根據(jù)上述(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值，推測(cè)將由(亞)硝酸離子的還原所獲得的氨分解為氮?dú)馑璧挠行攘康乃栌行攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，上述氨生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由上述所需有效氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量的不同，檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的第6水處理裝置及其理想方式作為可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列的水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第6水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降。
即，該檢測(cè)方法的特征在于，向上述第6水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的(亞)硝酸離子濃度，并根據(jù)該(亞)硝酸離子濃度的測(cè)量值檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水的(亞)硝酸離子濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x測(cè)量被處理水的(亞)硝酸離子濃度的程序。檢測(cè)出陽(yáng)極的氨生成能力的下降時(shí)，與上述第6水處理裝置相同，例如，可以根據(jù)被處理水的(亞)硝酸離子濃度的實(shí)測(cè)值，求出還原被處理水中的(亞)硝酸離子后可得到的氨的量和將該氨分解所需的有效氯(殘留氯)量，然后，通過(guò)該所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量進(jìn)行比較。
為了更加容易而且準(zhǔn)確地進(jìn)行上述判斷，上述檢測(cè)方法中，優(yōu)選向上述水處理裝置的理想方式的電解槽內(nèi)引入被處理水之后，根據(jù)上述硝酸離子濃度的測(cè)量值，推測(cè)將可由(亞)硝酸離子的還原得到的氨分解為氮?dú)庑枰挠行攘?，然后根?jù)該所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量的不同來(lái)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降。
該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)判斷陰極的氨生成能力的下降的方法，是非常適合的。
上述第2水處理裝置是，根據(jù)氫氣傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的裝置，在其理想方式中，可根據(jù)氫氣濃度和控制電流值推測(cè)被處理水的(亞)硝酸離子濃度，進(jìn)而推測(cè)還原反應(yīng)中所需要的通電時(shí)間，并根據(jù)與實(shí)際通電時(shí)間的差異來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。上述第6水處理裝置是根據(jù)(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力下降的裝置，在其理想方式中，可根據(jù)(亞)硝酸離子濃度的實(shí)測(cè)值推測(cè)還原反應(yīng)中所需要的有效氯量，并可根據(jù)與實(shí)際所需的有效氯量的差異來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。
另一方面，陰極的還原反應(yīng)能力的下降也可以根據(jù)上述(亞)硝酸離子濃度的實(shí)測(cè)值、控制電流值和還原處理所需的通電時(shí)間的推測(cè)/實(shí)測(cè)值進(jìn)行檢測(cè)。
此時(shí)理想的水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極，陽(yáng)極，收置上述陰極和陽(yáng)極的電解槽，測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x，根據(jù)該(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值、上述控制電流值和陰極的還原反應(yīng)能力值來(lái)推測(cè)還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子所需要的通電時(shí)間的所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)，和根據(jù)由該所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需通電推測(cè)時(shí)間和實(shí)際所需通電時(shí)間的不同來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)上述的水處理裝置，可以以(亞)硝酸離子濃度的實(shí)測(cè)值和控制電流值為基礎(chǔ)，推測(cè)還原反應(yīng)中需要的通電時(shí)間。即，即使不使用氫氣傳感器，也可以實(shí)行上述第2水處理裝置的理想方式中的(I)和(II)步驟。
通過(guò)使用上述水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。即，該檢測(cè)出反應(yīng)能力的下降的方法的特征在于，向上述水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的(亞)硝酸離子濃度，并根據(jù)該(亞)硝酸離子濃度的測(cè)量值、上述電解槽的控制電流值和陰極的還原反應(yīng)能力值，推測(cè)還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子所需的通電時(shí)間，然后根據(jù)該所需通電推測(cè)時(shí)間和實(shí)際所需通電時(shí)間的不同來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降。該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的方法，是非常適合的。
(第7水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第7水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置上述陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的氨濃度的氨測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出氨的分解反應(yīng)的結(jié)束的分解反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第7水處理裝置中設(shè)有氨測(cè)量?jī)x。因此，在進(jìn)行上述一系列水處理工序時(shí)通過(guò)測(cè)量被處理水中含有的氨的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化。
在上述一系列的水處理工序中，當(dāng)用氨測(cè)量?jī)x測(cè)量的被處理水的氨濃度下降到不需要進(jìn)行脫氮處理的程度時(shí)，可以不進(jìn)行不必要的電解，自動(dòng)結(jié)束水處理。另一方面，當(dāng)氨濃度高到需要進(jìn)行脫氮處理的程度時(shí)，可以自動(dòng)判斷電解的繼續(xù)/開(kāi)始。
因此，本發(fā)明的第7水處理裝置作為可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列的水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第7水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中檢測(cè)出氨分解反應(yīng)的結(jié)束。
即，該檢測(cè)方法的特征在于，向上述第7水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的氨濃度，并根據(jù)該氨濃度的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出氨分解反應(yīng)的結(jié)束。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水的氨濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用氨測(cè)量?jī)x測(cè)量被處理水的氨濃度的程序。該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)判斷水處理的結(jié)束的方法，是非常適合的。
(第8水處理裝置)用于解決上述課題的本發(fā)明中的第8水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置該陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的氨濃度的氨測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降的有效氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
在上述第8水處理裝置中設(shè)有氨測(cè)量?jī)x和有效氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。因此，在進(jìn)行上述一系列水處理工序時(shí)通過(guò)測(cè)量被處理水中含有的氨的濃度，可以捕捉該濃度隨時(shí)間的變化，進(jìn)而根據(jù)該濃度的測(cè)量值和隨時(shí)間的變化，可以自動(dòng)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降。
例如，首先根據(jù)氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值，推測(cè)將被處理水中的氨分解為氮?dú)獠⒊r(shí)所需要的有效氯量。然后，推測(cè)對(duì)應(yīng)于該所需有效氯量的次氯酸(離子)的量，并以陽(yáng)極上的氨的生成反應(yīng)能力[(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)能力]數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)上述次氯酸(離子)推測(cè)量，推測(cè)所需的氯化物離子的量，并引入到電解槽內(nèi)。在這里，當(dāng)即使引入氯化物離子也沒(méi)有看到氨濃度隨著與次氯酸(離子)等有效氯的反應(yīng)(脫氮反應(yīng))而減少時(shí)、或者減少的速度比預(yù)料的慢時(shí)，可以判斷為陽(yáng)極上的有效氯的生成能力正下降。
為了更加容易而且準(zhǔn)確地進(jìn)行陽(yáng)極上的有效氯生成能力是否下降的判斷，上述第8水處理裝置優(yōu)選還具有根據(jù)上述氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值，推測(cè)將該氨分解為氮?dú)馑璧挠行攘康乃栌行攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，上述有效氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由上述所需有效氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量的不同來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
上述第8水處理裝置及其理想方式作為可以通過(guò)自動(dòng)控制以高效率進(jìn)行上述一系列水處理工序的裝置結(jié)構(gòu)，是非常適合的。
如上所述，通過(guò)使用第8水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中自動(dòng)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降。
即，檢測(cè)出該生成能力的下降的方法的特征在于，向上述第8水處理裝置的電解槽中引入被處理水之后，一邊對(duì)該電解槽通電，一邊測(cè)量被處理水的氨濃度，然后根據(jù)該氨濃度的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降。
在上述檢測(cè)方法中，為了捕捉被處理水的氨濃度隨時(shí)間的變化，在上述一系列的水處理工序中，插入了用氨測(cè)量?jī)x測(cè)量被處理水的氨濃度的程序。
為了更加容易而且準(zhǔn)確地進(jìn)行陽(yáng)極上的有效氯生成能力是否下降的判斷，上述檢測(cè)方法中，優(yōu)選根據(jù)上述氨濃度的測(cè)量值，推測(cè)將該氨分解為氮?dú)馑璧挠行攘?，再根?jù)該所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量的不同，檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。
該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)判斷陰極的氨生成能力的下降的方法，是非常適合的。
上述第4水處理裝置是根據(jù)殘留氯傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的裝置，在其理想方式中，可根據(jù)被處理水的殘留氯濃度和(亞)硝酸離子量推測(cè)出氨的分解反應(yīng)所需的殘留氯量，從而可根據(jù)與實(shí)際所需殘留氯量的差異，檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。上述第8水處理裝置是根據(jù)氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降的裝置，在其理想方式中，可根據(jù)被處理水的氨濃度的實(shí)測(cè)值推測(cè)分解反應(yīng)中所需要的有效氯量，并可根據(jù)與實(shí)際所需的有效氯量的差異，檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降。
另一方面，陽(yáng)極的殘留氯(有效氯)生成能力的下降可以根據(jù)被處理水中的(亞)硝酸離子濃度的實(shí)測(cè)值、由該離子量推測(cè)的所需殘留氯(有效氯)量和實(shí)際所需殘留氯(有效氯)量進(jìn)行檢測(cè)。
這時(shí)理想的水處理裝置的特征在于，具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極，陰極，收置上述陽(yáng)極和陰極的電解槽，根據(jù)蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的(亞)硝酸離子量，推測(cè)將作為該(亞)硝酸離子的還原產(chǎn)物的氨分解為氮?dú)馑璧臍埩袈攘?，進(jìn)而推測(cè)生成該殘留氯所需的氯化物離子量的所需氯化物離子量推測(cè)機(jī)構(gòu)，和根據(jù)通過(guò)該推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需氯化物離子推測(cè)量和實(shí)際使用的氯化物離子量的不同來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)上述的水處理裝置，不依靠殘留氯傳感器和氨測(cè)量?jī)x也可檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯(有效氯)生成能力的下降。在上述水處理裝置中，被處理水的(亞)硝酸離子量，既可以是使用(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x測(cè)量的實(shí)測(cè)值，也可以是根據(jù)在電解槽流通的控制電流值和相對(duì)于該電流值的電解槽內(nèi)氫氣濃度的實(shí)測(cè)值所推測(cè)出的值。
通過(guò)使用上述水處理裝置，可以在上述一系列的水處理工序中，自動(dòng)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯(有效氯)生成能力的下降。即，檢測(cè)出該生成能力的下降的方法的特征在于，向上述水處理裝置的電解槽中引入被處理水，然后根據(jù)被處理水的(亞)硝酸離子量，推測(cè)將作為該(亞)硝酸離子的還原產(chǎn)物的氨分解為氮?dú)馑璧臍埩袈攘?，進(jìn)而推測(cè)生成該殘留氯所需的氯化物離子量，然后根據(jù)該所需氯化物離子推測(cè)量和實(shí)際所需氯化物離子量的不同來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降。該檢測(cè)方法作為在水處理裝置的自動(dòng)控制中自動(dòng)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯(有效氯)生成能力下降的方法，是非常適合的。
本發(fā)明的水處理裝置中，電解槽的限制電流優(yōu)選為由直流電源流出的電流，而且由供電功率控制機(jī)構(gòu)根據(jù)對(duì)電源的交流輸入電流值和/或直流輸出電流值來(lái)控制通電時(shí)的供電功率。
這時(shí)，電源的電能19可以較小，而且作為構(gòu)成電解槽等的材料，只要耐蝕性高，即使是耐熱性低的材料也可以使用。特別是，可以使用廉價(jià)而且加工性良好的硬質(zhì)氯乙烯等。由此，可以減少水處理裝置的成本。
在本發(fā)明的水處理裝置中，被處理水的水位控制機(jī)構(gòu)優(yōu)選為沒(méi)有浮標(biāo)的水位傳感器。無(wú)浮標(biāo)型的水位傳感器與浮標(biāo)式水位傳感器相比，不易發(fā)生誤操作，而且如果是電極式的傳感器，則不易附著上污垢，更不易發(fā)生誤操作，從而具有這種液面計(jì)的電控制變得容易的優(yōu)點(diǎn)。另外，還具有可以進(jìn)行多點(diǎn)控制的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的水處理裝置，更優(yōu)選的是還具有臭氧發(fā)生裝置。
如果將由臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧引入到電解槽的被處理水中，則會(huì)引起如下述式(5)所示的釋放出氧原子的反應(yīng)，由此釋放出的氧原子會(huì)與被處理水中的氨進(jìn)行反應(yīng)。其結(jié)果，可產(chǎn)生在下述反應(yīng)式(6)中所示的氨氧化脫氮反應(yīng)，從而生成氮?dú)?。下述反?yīng)式(7)是由臭氧引起的氨氧化脫氮反應(yīng)的反應(yīng)式。
(5)(6)(7)因此，通過(guò)使本發(fā)明的水處理裝置具備臭氧發(fā)生裝置，可以迅速地進(jìn)行脫氮反應(yīng)。


圖1是表示本發(fā)明的水處理裝置的一個(gè)實(shí)施方式的模式圖。
圖2是表示本發(fā)明的水處理裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的模式圖。
圖3是表示本發(fā)明的水處理裝置的又一個(gè)實(shí)施方式的模式圖。
圖4是表示本發(fā)明的水處理裝置的又一個(gè)實(shí)施方式的模式圖。
圖5是表示使用本發(fā)明的水處理裝置的水處理工序的一個(gè)例子的流程圖。
圖6是表示圖5的后續(xù)部分的流程圖。
圖7是表示使用本發(fā)明的水處理裝置的水處理工序的另一個(gè)例子的流程圖。
圖8是表示圖7的后續(xù)部分的流程圖。
圖9是表示使用本發(fā)明的水處理裝置的水處理工序的又一個(gè)例子的流程圖。
圖10是表示圖9的后續(xù)部分的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照表示水處理裝置的示意圖和表示使用該裝置的水處理工序的流程圖，對(duì)本發(fā)明中的水處理裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1～圖4是本發(fā)明中的水處理裝置的一個(gè)實(shí)施方式。
在圖1和圖3中所示的水處理裝置是所謂具有無(wú)隔膜式的電解槽10的裝置，而且在電解槽10內(nèi)，配置有陰極15、陽(yáng)極16和水位傳感器22。
在圖2和圖4中所示的水處理裝置是所謂具有隔膜分離式的電解槽11的裝置，而且電解槽11被不透過(guò)(亞)硝酸離子而透過(guò)氫離子(H+)的膜14劃分為陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18。在陰極反應(yīng)區(qū)域17中配置有陰極15，在陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18中配置有陽(yáng)極16。
在圖1-圖4中，示出了由陰極(cathode)15和陽(yáng)極(anode)16組成的電極對(duì)，但是本發(fā)明的水處理裝置中的電解槽并不限于此，也可以具有多個(gè)電極對(duì)。
在本發(fā)明中，作為通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極，可以舉例為含有黃銅、銅、鋅等11族或者12族元素的導(dǎo)電體，或者將11族或者12族元素覆蓋在導(dǎo)電體上而成的材料。其中，從硝酸離子的還原特性非常好的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用于本發(fā)明的是黃銅。另一方面，當(dāng)不對(duì)陰極要求具有還原(亞)硝酸離子的能力時(shí)，對(duì)陰極的種類(lèi)沒(méi)有特別限制，除了上述例示的陰極之外，可以使用以往公知的各種電解用電極。
在本發(fā)明中，作為通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極，沒(méi)有特別限制，可以舉例為在鈦基體材料上電鍍或者燒結(jié)鉑、鈀等10族元素或者釕、銥等而形成的金屬電極、或者碳電極或者鐵素體電極等。另一方面，當(dāng)不對(duì)陽(yáng)極要求具有生成氯的能力時(shí)，對(duì)陽(yáng)極的種類(lèi)沒(méi)有特別限制，除了上述例示的陽(yáng)極之外，可以使用以往公知的各種電解用電極。
在圖2和圖4中所示的水處理裝置中，作為將電解槽11劃分為陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18的隔膜14，可使用不透過(guò)(亞)硝酸離子而透過(guò)氫離子(H+)的膜。作為不透過(guò)氨和次氯酸(離子)而透過(guò)電子的膜，可以舉例為，例如陽(yáng)離子交換膜、膜濾器(例如，超濾膜等)等。
在陰極15和陽(yáng)極16上連接有用于供給直流電流的直流電源25，另外在陰極15的配線側(cè)插入有電流傳感器26?？梢杂秒娏鱾鞲衅?6測(cè)量直流電流的電流值。
在圖1-圖4中所示的水處理裝置中，在電解槽10，11中，配置有用于引入被處理水的注入口20。通過(guò)開(kāi)放電磁閥21可將被處理水由注入口20引入到電解槽10、11中。被處理水的注入口20并不限于此，但是從提高(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)和氨的分解·除去反應(yīng)的效率方面考慮，更優(yōu)選設(shè)置在陰極15附近。
在圖1-圖4中所示的水處理裝置中，除了用于引入被處理水的注入口20，同時(shí)還設(shè)置有用于將自來(lái)水等稀釋水引入到電解槽10、11中的配管32和控制稀釋水的注入的電磁閥31。如在圖2和圖4中所示的水處理裝置，當(dāng)電解槽11為隔膜分離式時(shí)，在電解槽11的陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18都分別設(shè)置有稀釋水用的配管32(注入口)。
水位傳感器22在無(wú)隔膜式的電解槽10中優(yōu)選設(shè)置在陰極15的附近，在隔膜分離式的電解槽11中分別設(shè)置在陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18中。水位傳感器22也可以是浮標(biāo)液面計(jì)，但是優(yōu)選為圖1-圖4中所示的沒(méi)有浮標(biāo)的液面計(jì)。如上所述，浮標(biāo)液面計(jì)、特別是電極式的沒(méi)有浮標(biāo)的水位傳感器不容易粘附污物，與浮標(biāo)式的水位傳感器相比，具有不易產(chǎn)生誤操作的優(yōu)點(diǎn)，還具有可以進(jìn)行多點(diǎn)控制的優(yōu)點(diǎn)。而且，在采用電極式的情況下，對(duì)液面計(jì)的電控制將會(huì)變得容易。
在圖1-圖4中所示的水處理裝置中，在電解槽10、11中設(shè)置有氫氣傳感器30，用該傳感器30測(cè)量通過(guò)電解處理等產(chǎn)生的氫氣的濃度。在圖2和圖4中所示的隔膜分離式的電解槽11中，氫氣傳感器30設(shè)置在電解槽11的陰極反應(yīng)區(qū)域17中。
在圖1和圖3中所示的具有無(wú)隔膜式的電解槽10的水處理裝置中，作為用于向該電解槽10內(nèi)的被處理水供給氯化物離子和/或次氯酸(離子)的離子供給機(jī)構(gòu)，可以舉例為，例如食鹽水槽50或次氯酸(或者其鹽)的槽等。由食鹽水槽50向電解槽10內(nèi)供給的食鹽水可成為用于進(jìn)行上述反應(yīng)式(4)中所示的脫氮反應(yīng)的、具有氧化能力的游離殘留氯成分(有效氯)的原料。
在圖1和圖3中所示的情況下，由食鹽水槽50向電解槽10內(nèi)注入食鹽水時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)注入泵52進(jìn)行。符號(hào)53是用于防止逆流的止回閥。
另一方面，在圖2和圖4中所示的具有隔膜分離式的電解槽11的水處理裝置的情況下，在該電解槽11中，設(shè)有可以直接供給次氯酸(離子)等殘留氯成分的離子供給機(jī)構(gòu)。作為這種離子供給機(jī)構(gòu)，通常使用次氯酸(鹽)槽51。
在使用圖2和圖4中所示的隔膜分離式電解槽11的情況下，由次氯酸(鹽)槽51供給的次氯酸(離子)在陰極反應(yīng)區(qū)域17中可直接用作游離殘留氯成分(有效氯)。次氯酸(鹽)槽51等離子供給機(jī)構(gòu)與電解槽11的陰極反應(yīng)區(qū)域17相連。由該槽51向電解槽11內(nèi)注入次氯酸(離子)時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)注入泵52進(jìn)行。符號(hào)53與圖1和圖3相同，是用于防止逆流的止回閥。
在圖1-圖4中所示的水處理裝置中，也可以在使用食鹽水槽50或者次氯酸(鹽)槽51的同時(shí)設(shè)置臭氧發(fā)生裝置，或者代替這些而設(shè)置臭氧發(fā)生裝置，且被設(shè)定為由臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧，通過(guò)配管直接被引入到電解槽10的被處理水中或者陰極反應(yīng)區(qū)域17內(nèi)的被處理水中。
在圖1中所示的水處理裝置的電解槽10中，設(shè)有用于將被處理水(或者處理完的水)通入殘留氯傳感器42中或者由排水口56排出的配管36。
在圖2中所示的水處理裝置的電解槽10中，設(shè)置有用于從其陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18將蓄留在該兩個(gè)反應(yīng)區(qū)域17、18內(nèi)的被處理水(或者處理水)通入殘留氯傳感器42中或者由排水口56排出的配管36a、38。另外，在配管38上，設(shè)有控制來(lái)自陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18的排水的電磁閥39。
在圖3中所示的水處理裝置的電解槽10中，設(shè)置有用于將被處理水(或者處理完的水)通入氯化物離子測(cè)量?jī)x44、硝酸離子測(cè)量?jī)x45、亞硝酸離子測(cè)量?jī)x46和氨離子測(cè)量?jī)x47中或者由排水口56排出的配管36。
在圖4中所示的電解槽11中，設(shè)置有用于由該陰極反應(yīng)區(qū)域17和陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18將蓄留在該兩個(gè)反應(yīng)區(qū)域17、18內(nèi)的被處理水(或者處理水)通入上述各測(cè)量?jī)x44、45、46、47中或者由排水口56排出的配管36a，38。另外，在配管38上，設(shè)有控制來(lái)自陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)域18的排水的電磁閥39。
在圖1-圖4中所示的水處理裝置中，在配管36、36a上，設(shè)置有用于向該傳感器42和排水口56供給被處理水(處理水)的循環(huán)泵40、控制向殘留氯傳感器42的通水的電磁閥41和控制向排水口56的通水的電磁閥55。
通過(guò)配管36、36a提供給殘留氯傳感器42的被處理水再通過(guò)配管37循環(huán)到電解槽10。在圖1和圖2中所示的水處理裝置中，由食鹽水槽50或者次氯酸(鹽)槽51延伸出的食鹽水或者次氯酸(離子)的供給線路與配管37連接，由此，可以實(shí)現(xiàn)由該槽50、51到電解槽10、11的連接。
在配管36、36a上，設(shè)置有用于向上述各測(cè)量?jī)x44、45、46、47或者排水口56供給被處理水(處理水)的循環(huán)泵40、控制對(duì)上述各測(cè)量?jī)x44、45、46、47的通水的電磁閥41和控制對(duì)排水口56的通水的電磁閥55。在圖1-圖4中，符號(hào)57表示止回閥，符號(hào)58表示調(diào)節(jié)閥。
通過(guò)配管36、36a向上述各測(cè)量?jī)x44、45、46、47供給的被處理水，可再通過(guò)配管37循環(huán)到電解槽10中。在圖3和圖4中所示的水處理裝置中，由食鹽水槽50或者次氯酸(鹽)槽51延伸出的食鹽水或者次氯酸(離子)的供給線路與配管37連接，由此，可實(shí)現(xiàn)由該槽50、51到電解槽12、13的連接。
(1)當(dāng)電解時(shí)的控制電流值可變的情況下使用圖1中所示的水處理裝置，參照在圖5和圖6中所示的流程圖，對(duì)在電解時(shí)的控制電流值可變的情況下的水處理工序的一例進(jìn)行說(shuō)明。
在這種情況下的水處理工序中，首先，開(kāi)放注入口20的電磁閥21，在將與電解槽10相連的其它流路的電磁閥(與殘留氯傳感器42相連的電磁閥41、與排水口56相連的電磁閥55等)封閉的狀態(tài)下，注入被處理水(步驟S1)。
用水位傳感器22檢測(cè)電解槽10內(nèi)被處理水的水位，判斷是否達(dá)到滿水位置(步驟S2)。當(dāng)被處理水沒(méi)有達(dá)到滿水位置23時(shí)，返回步驟S1繼續(xù)注入被處理水。另一方面，當(dāng)達(dá)到滿水位置23時(shí)，關(guān)閉注入口20的電磁閥21，停止注入被處理水(步驟S3)，使電流流通于電解槽10的電極對(duì)(陰極15和陽(yáng)極16)中。由此，開(kāi)始電解被處理水(步驟S4)，并轉(zhuǎn)換到電解的初期運(yùn)轉(zhuǎn)。
在電解初期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為了在緊接于此的電解穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)確定流過(guò)電極對(duì)的控制電流值I，逐漸提高直流電源25的電壓(步驟S5)。同時(shí)，開(kāi)始用氫氣傳感器30測(cè)量電解槽10內(nèi)的氫氣濃度CH(步驟S6)。
在這里，如果氫氣濃度CH不足0.01％，則返回步驟S5，繼續(xù)升高電壓，如果氫氣濃度CH在0.01％以上，則停止升高電壓(步驟S7)。當(dāng)停止提高電壓時(shí)，把停止時(shí)的電流值Io乘以0.8的值確定為控制電流值I(步驟S8)。然后，把電極對(duì)中通過(guò)的電流值固定為控制電流值I，并轉(zhuǎn)換為電解的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
在電解穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)，推測(cè)被處理水的(亞)硝酸離子濃度(步驟S9)，根據(jù)由此得到的硝酸離子推測(cè)量，利用所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)，推測(cè)將(亞)硝酸離子還原到其含量在允許值以下所需要的通電時(shí)間(所需通電時(shí)間Ts)。另外，推測(cè)對(duì)由(亞)硝酸離子的還原所生成的氨進(jìn)行分解而生成氮?dú)馑璧氖雏}水的量(所需食鹽水量Qs)(步驟S11)。
在這些推測(cè)中，可使用事先設(shè)定的控制電流值I、(亞)硝酸離子濃度和所需食鹽水量的相關(guān)數(shù)據(jù)。特別是，在步驟S9中的(亞)硝酸離子量可以利用與本發(fā)明的第1水處理裝置和第1檢測(cè)方法中所述的方法相同的方法進(jìn)行推測(cè)。
還有，作為被處理水中的硝酸離子量，也可以采用利用硝酸離子測(cè)量?jī)x/亞硝酸離子測(cè)量?jī)x測(cè)量并求出的實(shí)測(cè)值，以此來(lái)代替步驟S9中所示的由硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)所推測(cè)的值。
在步驟S11中推測(cè)所需食鹽水量Qs，而這是因?yàn)橛墒雏}水槽50向圖1中所示的電解槽10供給氯化物離子。如果設(shè)置如圖2中所示的次氯酸(鹽)槽51以代替食鹽水槽50，則可以將所需食鹽水量Qs取代為所需次氯酸量進(jìn)行推測(cè)。在使用沒(méi)有氯的生成能力的陽(yáng)極的情況下，使用次氯酸(鹽)槽51更加有效。
由步驟S9求出硝酸離子推測(cè)量后，根據(jù)該硝酸離子推測(cè)量判斷應(yīng)該繼續(xù)電解還是停止電解(步驟S12)。當(dāng)硝酸離子推測(cè)量較多，判斷為需要進(jìn)行還原處理和脫氮處理時(shí)，繼續(xù)電解，進(jìn)行(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)和氨的分解·除去反應(yīng)。
當(dāng)繼續(xù)電解時(shí)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)計(jì)時(shí)器，開(kāi)始還原(亞)硝酸離子所需的通電時(shí)間T的計(jì)時(shí)(步驟S13)。另外，在開(kāi)放用于向殘留氯傳感器42通水的電磁閥41，將與排水口56相連的電磁閥55封閉的狀態(tài)下，用循環(huán)泵40將電解槽10內(nèi)的被處理水引入到殘留氯傳感器42中，從而測(cè)量被處理水的殘留氯濃度CC10(步驟S14)。
在進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理時(shí)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，使通過(guò)還原處理生成的氨在生成的同時(shí)被分解為氮?dú)?，從而可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行脫氮處理。因此，可根據(jù)通過(guò)殘留氯傳感器42測(cè)量的殘留氯濃度的測(cè)量結(jié)果，用還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)，判斷是否要注入食鹽水(步驟S15)。其結(jié)果，當(dāng)需要維持被處理水的游離殘留氯濃度時(shí)，由食鹽水槽50向電解槽10內(nèi)注入食鹽水(步驟S16)。具體為，當(dāng)殘留氯濃度在5ppm以下時(shí)，判斷為仍然存在需要進(jìn)行脫氮處理的氨，所以為了保持被處理水的游離殘留氯濃度，注入食鹽水。然后，繼續(xù)進(jìn)行上述控制。
在注入食鹽水時(shí)，根據(jù)食鹽水的注入量Q自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電源25的輸出電壓，以使控制電流值I保持不變。另外此時(shí)，累計(jì)食鹽水的注入量Q(步驟S17)。
當(dāng)在步驟S15中被處理水的游離殘留氯濃度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行氫氣濃度CH的測(cè)量(步驟S18)。具體為，當(dāng)殘留氯濃度為5ppm以上時(shí)，可以判斷為氨被充分分解·除去，從而可以中止注入食鹽水，進(jìn)行氫氣濃度CH的測(cè)量。
當(dāng)氫氣濃度CH的測(cè)量結(jié)果為0.04％以上時(shí)，利用還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)判斷為被處理水的硝酸離子濃度和氨濃度已下降到不需要進(jìn)行還原·脫氮處理的值(下降至允許值以下)(步驟S19)，停止電解(步驟S20)，同時(shí)停止計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)并確定所需通電時(shí)間T(步驟S21)。另一方面，當(dāng)氫氣濃度CH不足0.04％時(shí)，利用還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)判斷為在被處理水中殘存有需要除去的硝酸離子和氨(步驟S19)，返回步驟S14，再度進(jìn)行之后的處理。
利用步驟S15和S19中所示的還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)出還原反應(yīng)的結(jié)束，停止電解之后，對(duì)上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際需要的所需通電時(shí)間T和用步驟S10推測(cè)的所需通電推測(cè)時(shí)間Ts進(jìn)行比較(步驟S22)。在這里，當(dāng)T≥2Ts時(shí)，用步驟S22中所示的還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)判斷為陰極的還原反應(yīng)能力正下降，進(jìn)行陰極更換顯示(步驟S23)。當(dāng)T＜2Ts時(shí)，跳過(guò)步驟S22，轉(zhuǎn)換至用陽(yáng)極更換顯示機(jī)構(gòu)進(jìn)行的有關(guān)是否需要更換陽(yáng)極的判斷。
接著，比較在上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際注入的食鹽水的累計(jì)量(實(shí)際注入量)Q和用步驟S11推測(cè)的所需食鹽水推測(cè)量Qs(步驟S24)，當(dāng)Q≥2Qs時(shí)，可判斷為陽(yáng)極的游離殘留氯成分的生成能力正下降，進(jìn)行陽(yáng)極更換顯示(步驟S25)。當(dāng)Q＜2Qs時(shí)，跳過(guò)步驟24，轉(zhuǎn)換為排水處理。
最后，在將向殘留氯傳感器42通水的電磁閥41關(guān)閉的基礎(chǔ)上，開(kāi)放排水口56的電磁閥55，由排出口56排出電解槽10內(nèi)的被處理水(步驟S27)。被處理水的排水通過(guò)驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵40來(lái)進(jìn)行。
另一方面，當(dāng)判斷為在步驟S9中求出的被處理水的硝酸離子推測(cè)濃度低到不需要進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理的程度(允許值以下)時(shí)(步驟S12)，停止電解處理(步驟S26)，轉(zhuǎn)換為上述排水處理(步驟S27)。
通過(guò)步驟S27進(jìn)行排水處理后，當(dāng)對(duì)新的被處理水還需要進(jìn)行脫氮處理時(shí)，返回步驟S1，重復(fù)一系列的處理。另一方面，當(dāng)對(duì)新的被處理水不需要進(jìn)行脫氮處理時(shí)，結(jié)束處理(步驟S28)。
在圖5和圖6中所示的脫氮處理工序中，當(dāng)在停止電解后(步驟S20)不進(jìn)行陰極更換和陽(yáng)極更換的判定(步驟S22、S24)時(shí)，可以省略所需時(shí)間Ts的推測(cè)(步驟S10)、所需食鹽水量Qs的推測(cè)(步驟S11)、所需通電時(shí)間T的計(jì)時(shí)開(kāi)始及其停止(步驟S13、S21)。
當(dāng)與食鹽水槽50或者次氯酸(鹽)槽同時(shí)設(shè)有，或者代替這些而設(shè)置有臭氧發(fā)生裝置時(shí)，可以在進(jìn)行步驟S16的食鹽水的注入(或者注入次氯酸(鹽))的同時(shí)，或者代替這些，向被處理水注入臭氧。這時(shí)，有時(shí)會(huì)因被處理水過(guò)度轉(zhuǎn)換為堿性而使電化學(xué)反應(yīng)變得非常慢或者停止。因此，優(yōu)選向被處理水中注入例如鹽酸、硫酸等酸性水。
代替在圖1中所示的水處理裝置而使用如在圖2中所示的隔膜分離式的電解槽11且通過(guò)電解槽11的電流值(限制電流值)為可變的情況下，水處理工序可按照與在圖5和圖6中所示的流程圖大致相同的流程進(jìn)行。
還有，作為陽(yáng)極16，當(dāng)使用的是不生成游離殘留氯(有效氯)的電極時(shí)，可省略停止電解后(步驟S21)的陽(yáng)極交換的判定(步驟S24)。另外，由此也可省略所需食鹽水量Qs的推測(cè)(步驟S11)。
(2)當(dāng)電解時(shí)的控制電流值為定值的情況下用圖2中所示的水處理裝置，參照在圖7和圖8中所示的流程圖，對(duì)電解時(shí)的控制電流值為定值的水處理工序的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
在此時(shí)的水處理工序中，首先，開(kāi)放注入口20的電磁閥21，在將與電解槽11相連的其它流路的電磁閥(與殘留氯傳感器42相連的電磁閥41、與排水口56相連的電磁閥55等)封閉的狀態(tài)下，開(kāi)始注入被處理水(步驟T1)。
用水位傳感器22檢測(cè)電解槽10內(nèi)的被處理水的水位，判斷是否達(dá)到滿水位置23(步驟T2)。當(dāng)被處理水沒(méi)有達(dá)到滿水位置23時(shí)，返回步驟T1繼續(xù)注入被處理水。另一方面，當(dāng)達(dá)到滿水位置23時(shí)，關(guān)閉注入口20的電磁閥21而停止注入被處理水(步驟T3)，使電流流通于電解槽11的電極對(duì)(陰極15和陽(yáng)極16)中。通電時(shí)固定電流值，并通過(guò)開(kāi)始通電轉(zhuǎn)換為電解處理(步驟T4)。同時(shí)，開(kāi)動(dòng)計(jì)時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)對(duì)電解槽通電的時(shí)間T(步驟T5)。
另外，開(kāi)放用于向殘留氯傳感器42通水的電磁閥41，在將與排水口56相連的電磁閥55關(guān)閉的狀態(tài)下，用循環(huán)泵40將電解槽11內(nèi)的被處理水引入殘留氯傳感器42中，測(cè)量被處理水的殘留氯濃度CC10(步驟T6)。
在進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理時(shí)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，使由還原反應(yīng)生成的氨在生成的同時(shí)被分解為氮?dú)?，從而可使脫氮反?yīng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。因此，根據(jù)利用殘留氯傳感器42進(jìn)行的殘留氯濃度的測(cè)量結(jié)果(步驟T7)，為了維持被處理水的游離殘留氯濃度，必要時(shí)由次氯酸(鹽)槽51向電解槽11的陰極反應(yīng)區(qū)域17內(nèi)注入次氯酸(離子)(步驟T8)。具體為，當(dāng)殘留氯濃度低于5ppm時(shí)，可以判斷為需要進(jìn)行脫氮處理的氨仍然存在，所以為了保持被處理水的游離殘留氯濃度，注入次氯酸(離子)。
在注入次氯酸(離子)時(shí)，根據(jù)次氯酸(離子)的注入量W自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電源的輸出電壓，以使控制電流值I保持不變。另外，累計(jì)次氯酸(離子)的注入量W(步驟T9)。
然后，繼續(xù)進(jìn)行上述控制，如果殘留氯濃度變?yōu)?ppm以上，則中止注入次氯酸(離子)，進(jìn)行氫氣濃度CH的測(cè)量(步驟T10)。該結(jié)果，當(dāng)氫氣濃度CH為0.04％以上時(shí)，判斷為被處理水的硝酸離子濃度和氨濃度已降低到不需要進(jìn)行還原·脫氮處理的值(允許值以下)(步驟T11)，停止電解(步驟T12)，同時(shí)停止通電時(shí)間T的計(jì)時(shí)(步驟T13)。另一方面，當(dāng)氫氣濃度CH不足0.04％時(shí)，判斷為在被處理水中殘存有需要除去的硝酸離子和氨(步驟T11)，返回步驟T7，再度進(jìn)行之后的處理。
在通過(guò)步驟12停止電解后，由上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際使用的所需通電時(shí)間T和電解處理時(shí)的控制電流值I，推測(cè)出已被還原的硝酸離子的量(還原硝酸離子量)(步驟T14)，再由該還原硝酸離子的推測(cè)量，推測(cè)對(duì)由該還原反應(yīng)產(chǎn)生的氨進(jìn)行氧化脫氮處理時(shí)所需的次氯酸(離子)量(所需次氯酸量)Ws(步驟T15)。
接著，比較在上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際注入的次氯酸(離子)的累計(jì)量(實(shí)際注入量)W和用步驟T14推測(cè)的所需次氯酸推測(cè)量Ws(步驟T16)，當(dāng)W≥2Ws時(shí)，可判斷為陰極的還原反應(yīng)能力正下降，進(jìn)行陰極電極更換顯示(步驟T17)。當(dāng)W＜2Ws時(shí)，跳過(guò)步驟T17，轉(zhuǎn)換為排水處理。
最后，在將向殘留氯傳感器42通水的電磁閥41關(guān)閉的基礎(chǔ)上，開(kāi)放排水口56的是電磁閥55，由排出口56排出電解槽11內(nèi)的被處理水(步驟T18)。被處理水的排水通過(guò)驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵40來(lái)進(jìn)行。
在通過(guò)步驟T18進(jìn)行排水處理后，還需要對(duì)新的被處理水進(jìn)行脫氮處理時(shí)，返回步驟T1，重復(fù)一系列的處理。另一方面，當(dāng)不需要對(duì)新的被處理水進(jìn)行脫氮處理時(shí)，結(jié)束處理(步驟T19)。
在圖7和圖8中所示的脫氮處理工序中，當(dāng)在步驟T12的電解停止后不進(jìn)行陰極更換判定(步驟T16)時(shí)，可以省略所需通電時(shí)間T的計(jì)時(shí)開(kāi)始及其停止(步驟T5、T13)、還原硝酸離子量的推測(cè)(步驟T14)、所需次氯酸量Ws的推測(cè)(步驟T15)。
當(dāng)設(shè)有次氯酸(鹽)槽的同時(shí)或者代替這些而設(shè)置有臭氧發(fā)生裝置時(shí)，可以在進(jìn)行步驟T8的次氯酸(鹽)的注入的同時(shí)，或者代替這些，進(jìn)行對(duì)被處理水的臭氧的注入。這時(shí)，會(huì)因被處理水過(guò)度轉(zhuǎn)換為堿性而使電化學(xué)反應(yīng)變得非常慢，或者停止。因此，優(yōu)選向被處理水中注入例如鹽酸、硫酸等酸性水。
(3)當(dāng)電解時(shí)的控制電壓為定值的情況下使用圖3中所示的水處理裝置，參照在圖9和圖10中所示的流程圖，對(duì)電解時(shí)的控制電壓為定值的情況下的脫氮處理工序的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
在此時(shí)的水處理工序中，首先，開(kāi)放注入口20的電磁閥21，將與電解槽12相連的其它流路的電磁閥(與各測(cè)量?jī)x44-47相連的電磁閥43、與排水口56相連的電磁閥55等)關(guān)閉的狀態(tài)下，注入被處理水(步驟U1)。
用水位傳感器22檢測(cè)電解槽10內(nèi)被處理水的水位，如果被處理水的水位達(dá)到開(kāi)始電解處理所需的量，則開(kāi)始由恒定電壓直流電源25a向電解槽12通電，從而開(kāi)始進(jìn)行電解處理(步驟U2)。
在開(kāi)始電解處理的同時(shí)，用電流傳感器26測(cè)量流通于電解槽的電流值Io(步驟U3)，并判斷電流值Io是否低于電解槽12中所允許的最大電流值Imax(步驟U4)。當(dāng)電流值Io不足最大電流值Imax時(shí)，仍繼續(xù)注入被處理水，直到達(dá)到滿水位置。另一方面，如果電流值Io為最大電流值Imax，則停止注入被處理水，打開(kāi)電磁閥31，向電解槽12內(nèi)注入稀釋水(步驟U5)。然后，重復(fù)進(jìn)行返回步驟U4，直到達(dá)到滿水位置，進(jìn)行之后的處理。
當(dāng)通過(guò)水位傳感器22的檢測(cè)而判斷為電解槽12內(nèi)的水位達(dá)到滿水位置(步驟U6)時(shí)，停止注入被處理水或者稀釋水(步驟U7)，并把此時(shí)的電流值確定為控制電流值I(步驟U8)。然后，將電解處理時(shí)的電流值固定為上述控制電流值I，并轉(zhuǎn)換為電解初期運(yùn)轉(zhuǎn)。
在電解初期運(yùn)轉(zhuǎn)中，在關(guān)閉與排水口56相連的電磁閥55的基礎(chǔ)上，打開(kāi)向氯化物離子測(cè)量?jī)x44、硝酸離子測(cè)量?jī)x45、亞硝酸離子測(cè)量?jī)x46和氨測(cè)量?jī)x47通水的電磁閥41。用循環(huán)泵40把電解槽11內(nèi)的被處理水引入到上述4個(gè)測(cè)量?jī)x44-47中。
接著，用硝酸離子測(cè)量?jī)x45、氯化物離子測(cè)量?jī)x44等測(cè)量被處理水的硝酸離子濃度CNO、氯化物離子濃度CC1等(步驟U9、U11)，并推測(cè)達(dá)到不需要進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理((亞)硝酸離子濃度和氨濃度在允許值以下)的程度所需要的所需通電時(shí)間Ts(步驟U10)。
另外，根據(jù)測(cè)量的硝酸離子濃度CNO，推測(cè)將由還原反應(yīng)生成的氨脫氮時(shí)需要的所需食鹽推測(cè)量Qs(步驟U12)。
在這些推測(cè)中，使用事先設(shè)定的控制電流值I、(亞)硝酸離子濃度、氯化物離子濃度、所需通電時(shí)間和所需食鹽水量的相關(guān)數(shù)據(jù)。
還有，當(dāng)設(shè)置次氯酸(鹽)槽代替食鹽水槽50時(shí)，將上述所需食鹽水量代替為所需次氯酸量進(jìn)行推測(cè)。
在通過(guò)步驟U9測(cè)量(亞)硝酸離子濃度后，根據(jù)該硝酸離子濃度，判斷應(yīng)該繼續(xù)電解還是停止電解(步驟U13)。當(dāng)推測(cè)為硝酸離子濃度較高，判斷為需要進(jìn)行還原處理和脫氮處理時(shí)，繼續(xù)電解，進(jìn)行(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)和氨的分解·除去反應(yīng)。
當(dāng)繼續(xù)電解處理時(shí)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)計(jì)時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)上述還原處理和脫氮處理中需要的通電時(shí)間T(步驟U14)。另外，由此，轉(zhuǎn)換為電解的恒定運(yùn)轉(zhuǎn)。
在進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，使由還原反應(yīng)生成的氨在生成的同時(shí)被分解為氮?dú)?，從而可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行脫氮處理。因此，為了根據(jù)利用氨測(cè)量?jī)x47進(jìn)行的被處理水的氨濃度CNH的測(cè)量結(jié)果(步驟U15、16)，以適當(dāng)調(diào)節(jié)被處理水的游離殘留氯濃度，必要時(shí)由食鹽水槽50向電解槽12內(nèi)注入食鹽水(步驟U17)。根據(jù)注入的食鹽水，累計(jì)其注入量Q(步驟U18)。
然后，繼續(xù)進(jìn)行上述控制，如果氨濃度低到必要濃度以下(步驟U16)，則停止電解處理(步驟U19)，同時(shí)停止計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，確定所需通電時(shí)間T(步驟U20)。
在通過(guò)步驟U19停止電解后，比較在上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際使用的所需通電時(shí)間T和用步驟U10推測(cè)的所需通電推測(cè)時(shí)間Ts(步驟U21)，當(dāng)T≥2Ts時(shí)，判斷為陰極的還原反應(yīng)能力正下降，進(jìn)行陰極更換顯示(步驟U22)。當(dāng)T＜2Ts時(shí)，跳過(guò)步驟U22，轉(zhuǎn)換至用陽(yáng)極更換顯示機(jī)構(gòu)進(jìn)行的有關(guān)是否需要更換陽(yáng)極的判斷。
另外，在通過(guò)步驟U19停止電解后，比較在上述還原處理和脫氮處理中實(shí)際注入的食鹽水的累計(jì)量(實(shí)際注入量)Q和用步驟U12推測(cè)的所需食鹽水推測(cè)量Qs(步驟U23)，當(dāng)Q≥2Qs時(shí)，可判斷為陽(yáng)極的游離殘留氯成分的生成能力正下降，進(jìn)行陽(yáng)極交換顯示(步驟U24)。當(dāng)Q＜2Qs時(shí)，跳過(guò)步驟U24，轉(zhuǎn)換為排水處理。
最后，在將向上述4個(gè)測(cè)量?jī)x44-47通水的電磁閥43關(guān)閉的基礎(chǔ)上，開(kāi)放排水口56的電磁閥55，由排出口56排出電解槽12內(nèi)的被處理水(步驟U26)。
另一方面，當(dāng)在步驟U9中求出的被處理水的硝酸離子濃度低到不需要進(jìn)行上述還原處理和脫氮處理的程度時(shí)，停止電解處理(步驟U13、U25)，轉(zhuǎn)換為上述排水處理(步驟U26)。
在通過(guò)步驟U26進(jìn)行排水處理后，還需要對(duì)新的被處理水進(jìn)行還原·脫氮處理時(shí)，返回步驟U1，重復(fù)一系列的處理。另一方面，當(dāng)不需要對(duì)新的被處理水還原·脫氮處理時(shí)，結(jié)束處理(步驟U27)。
在圖9和圖10中所示的脫氮處理工序中，當(dāng)在步驟U19的電解停止后不進(jìn)行陰極更換判定(步驟U22)和陽(yáng)極更換判定(步驟U24)時(shí)，可以省略所需通電時(shí)間Ts的推測(cè)(步驟U10)、所需食鹽水量Qs的推測(cè)(步驟U12)、所需通電時(shí)間T的計(jì)時(shí)開(kāi)始及其停止(步驟U14、U20)。
當(dāng)設(shè)有食鹽水槽50或者次氯酸(鹽)槽的同時(shí)或者代替這些而設(shè)置有臭氧發(fā)生裝置時(shí)，可以在進(jìn)行步驟S15的食鹽水的注入(或者次氯酸(鹽)的注入)的同時(shí)，或者代替這些，進(jìn)行對(duì)被處理水的臭氧的注入。這時(shí)，會(huì)因被處理水過(guò)度轉(zhuǎn)換為堿性而使電化學(xué)反應(yīng)變得非常慢，或者停止。因此，優(yōu)選向被處理水中注入例如鹽酸、硫酸等酸性水。
代替在圖3中所示的水處理裝置而使用如在圖4中所示的、具有陽(yáng)離子交換膜或者膜濾器14的電解槽13且固定通過(guò)電解槽13的電流值(限制電流值)時(shí)，水處理工序可以按照與在圖9和圖10中所示的流程圖大致相同的流程進(jìn)行。
還有，作為陽(yáng)極16，當(dāng)使用不生成游離殘留氯(有效氯)的電極時(shí)，可省略停止電解處理后(步驟U19)的陽(yáng)極更換判定(步驟U23、U24)。另外，由此還可省略所需食鹽水量Qs的推測(cè)(步驟U12)。
權(quán)利要求
1.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量該電解槽內(nèi)的氫氣濃度的氫氣傳感器、和根據(jù)該氫氣傳感器的測(cè)量值和所述電解槽的控制電流值來(lái)檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束的還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
2.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置所述陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量該電解槽內(nèi)的氫氣濃度的氫氣傳感器、和根據(jù)該氫氣傳感器的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陰極的還原反應(yīng)能力的下降的還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其中還具有根據(jù)所述氫氣傳感器的測(cè)量值和所述電解槽的控制電流值推測(cè)被處理水中的(亞)硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)，和根據(jù)由該(亞)硝酸離子濃度推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的(亞)硝酸離子濃度、所述控制電流值和陰極的還原反應(yīng)能力值來(lái)推測(cè)還原被處理水中含有的(亞)硝酸離子所需要的通電時(shí)間的所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)，而且，所述還原反應(yīng)能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是，根據(jù)由所述所需通電時(shí)間推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需通電推測(cè)時(shí)間和實(shí)際所需通電時(shí)間之間的相異來(lái)檢測(cè)出陰極還原反應(yīng)能力的下降的機(jī)構(gòu)。
4.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置所述陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的殘留氯濃度的殘留氯傳感器、和根據(jù)該殘留氯傳感器的測(cè)量值檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束的脫氮反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的水處理裝置，其中還具有測(cè)量所述電解槽內(nèi)的氫氣濃度的氫氣傳感器，而且，所述脫氮反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)所述殘留氯傳感器的測(cè)量值和所述氫氣傳感器的測(cè)量值檢測(cè)出脫氮反應(yīng)的結(jié)束的機(jī)構(gòu)。
6.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置該陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的殘留氯濃度的殘留氯傳感器、和根據(jù)該殘留氯傳感器的測(cè)量值檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其中還具有根據(jù)所述殘留氯傳感器的測(cè)量值和所述被處理水的(亞)硝酸離子量來(lái)推測(cè)將作為該(亞)硝酸離子的還原產(chǎn)物的氨分解為氮?dú)馑璧臍埩袈攘康乃铓埩袈攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，所述殘留氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由所述所需殘留氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需殘留氯推測(cè)量和實(shí)際所需殘留氯量之間的相異來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的殘留氯生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
8.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出(亞)硝酸離子的還原反應(yīng)的結(jié)束的還原反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
9.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極、陽(yáng)極、收置該陰極和陽(yáng)極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的(亞)硝酸離子濃度的(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降的氨生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的水處理裝置，還具有根據(jù)所述(亞)硝酸離子測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)推測(cè)將由(亞)硝酸離子的還原獲得的氨分解為氮?dú)馑璧挠行攘康乃栌行攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，所述氨生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由所述所需有效氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量之間的相異來(lái)檢測(cè)出陰極的氨生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
11.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置所述陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的氨濃度的氨測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出氨的分解反應(yīng)的結(jié)束的分解反應(yīng)結(jié)束檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
12.一種水處理裝置，其中具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由氯化物離子生成氯的陽(yáng)極、陰極、收置該陽(yáng)極和陰極的電解槽、測(cè)量蓄留在該電解槽內(nèi)的被處理水的氨濃度的氨測(cè)量?jī)x、和根據(jù)該氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降的有效氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的水處理裝置，其中還具有根據(jù)所述氨測(cè)量?jī)x的測(cè)量值來(lái)推測(cè)將該氨分解為氮?dú)馑璧挠行攘康乃栌行攘客茰y(cè)機(jī)構(gòu)，而且，所述有效氯生成能力檢測(cè)機(jī)構(gòu)是根據(jù)由所述所需有效氯量推測(cè)機(jī)構(gòu)推測(cè)的所需有效氯推測(cè)量和實(shí)際所需有效氯量之間的相異來(lái)檢測(cè)出陽(yáng)極的有效氯生成能力的下降的機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的水處理裝置，其中，所述電解槽的控制電流是由直流電源流出的電流，而且供電功率的控制機(jī)構(gòu)是利用對(duì)電源的交流輸入電流值和/或直流輸出電流值來(lái)控制通電時(shí)的供給功率的機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的水處理裝置，其中還具有臭氧發(fā)生裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供在利用自動(dòng)控制而實(shí)現(xiàn)通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原被處理水中的(亞)硝酸離子并將生成的氨變?yōu)榈獨(dú)鈴谋惶幚硭谐サ囊幌盗械乃幚砉ば蛑惺褂玫难b置，本發(fā)明還提供使用用于自動(dòng)檢測(cè)出還原反應(yīng)和脫氮反應(yīng)的進(jìn)程、陰極和陽(yáng)極的處理能力下降等的該水處理裝置的檢測(cè)方法。向具有通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)還原(亞)硝酸離子的陰極15、陽(yáng)極16、收置這些的電解槽10和測(cè)量電解槽10內(nèi)氫氣濃度的氫氣傳感器30的水處理裝置的電解槽10內(nèi)引入被處理水并通電，根據(jù)氫氣傳感器30的測(cè)量值和電解槽10的控制電流值檢測(cè)出(亞)硝酸離子還原反應(yīng)的結(jié)束或陰極15的還原反應(yīng)能力的下降。
文檔編號(hào)C02F1/461GK1628079SQ03803210
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月4日
發(fā)明者中西稔, 吉田茂樹(shù), 廣直樹(shù), 河內(nèi)基樹(shù), 岸稔, 河村要藏, 稻本吉宏, 廣田達(dá)哉 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社