JP6747950B2

JP6747950B2 - 水処理装置

Info

Publication number: JP6747950B2
Application number: JP2016233428A
Authority: JP
Inventors: 典子大坂; 拓磨加藤; 安佐美相川
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP2017109199A

Description

本発明は、水処理装置に関する。

従来より、排水を処理する処理水槽とその処理後の清浄水をフィードバックする帰還流路とを具備し、処理前の排水に処理水槽での処理後の清浄水を帰還流路を介してフィードバックし混合して処理対象水を調整し、前記処理前の排水に対する処理後の清浄水の混合量は、その排水処理の態様について、処理対象水の濃度指標と流量とが処理に好適な所定の範囲となるように設定すると共に前記処理対象水の濃度指標をセンサーにより検知し、前記処理対象水の濃度指標が所定の範囲となるように処理前の排水への処理後の清浄水のフィードバック量とこの処理系からの排出量とを制御するようにしたことを特徴とする排水処理システムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０１７６８２号公報

ところで、従来の水処理装置は、電気分解で発生するガスを放散する開放型の水処理装置である。水を電気分解すると水素が生じるが、従来の水処理装置は、水素を回収していない。開放型の水処理装置で水素を回収するには、ガスを放散させずに回収する装置と、回収したガスの中から水素を抽出する装置が必要になり、水素を回収することは容易ではない。

そこで、容易に水素を回収できる水処理装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の水処理装置は、原水を貯容する第１貯容槽と、前記原水の水面上の第１気相空間を封止する第１蓋部と、前記原水が前記第１貯容槽に流入する第１流入口と、前記原水を前記第１貯容槽から排出する第１排出口とを有する、原水槽と、前記原水槽から供給される前記原水を含む処理水を貯容する第２貯容槽と、前記第２貯容槽に配置される電気分解用の第１電極及び第２電極と、前記第２貯容槽の前記処理水の水面上の第２気相空間を封止する第２蓋部と、前記第１排出口に接続される第２流入口と、前記処理水を排出する第２排出口と有する、電気分解処理槽と、前記第１流入口に設けられる遮断弁と、前記第１排出口と前記第２流入口との間に設けられ、前記原水を前記原水槽から前記電気分解処理槽に送出する第１ポンプと、前記第１貯容槽の内部に配置される第１端部と、前記第２気相空間に配置される第２端部とを有し、前記第１貯容槽と前記第２気相空間を連通する第１配管と、前記第１気相空間に配置される端部を有し、前記第１気相空間の内部のガスを取り出す第２配管とを含み、前記遮断弁を遮断した状態で、前記第１電極と前記第２電極の間に電流を流して電気分解処理を行うことにより、前記第２貯容槽内の塩化物を含む前記処理水から水素と二酸化炭素を発生させるとともに次亜塩素酸系の酸化剤と塩素を生成し、生成した前記水素、前記二酸化炭素、及び前記塩素を前記第２気相空間から前記第１配管を介して前記第１貯容槽の前記原水内に送出し、前記第１気相空間から前記第２配管を通じて前記水素を取り出す。

容易に水素を回収できる水処理装置を提供することができる。

実施の形態１の水処理装置１００を示す図である。原水槽１１０に原水１０を供給する際の動作を説明する図である。実施の形態２の水処理装置２００を示す図である。模擬試験装置３００を示す図である。

以下、本発明の水処理装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の水処理装置１００を示す図である。図１には、水処理装置１００の断面構造を示す。

水処理装置１００は、原水槽１１０、電気分解処理槽１２０、遮断弁１３０、ポンプ１４０、配管１５０、及び配管１６０を含む。水処理装置１００は、原水槽１１０と電気分解処理槽１２０とが独立したバッチ式の水処理装置である。

原水槽１１０は、貯容槽１１１、蓋部１１２、流入口１１３、及び排出口１１４を有する。

貯容槽１１１は、底面１１１Ａ及び側面１１１Ｂを有する容器状の部材である。貯容槽１１１は、原水１０を貯容するために設けられている。貯容槽１１１は、第１貯容槽の一例である。ここでは、一例として、底面１１１Ａは、上方から見た平面視で矩形状であり、側面１１１Ｂは、底面１１１Ａを囲繞するように四面に配置されている。

ここで、原水１０とは、例えば、工業用水、工場廃水、水道水、井水、河川水、湖沼水、海水、かん水等の有機物を含む水であり、水質改善の対象になる水である。

蓋部１１２は、側面１１１Ｂの上端を封止している。蓋部１１２は、貯容槽１１１に貯容される原水１０の水面１０Ａの上の気相空間１１５を封止する。原水１０の水面１０Ａの上の気相空間１１５は、第１気相空間の一例である。

蓋部１１２には、配管１５０及び配管１６０を挿通させる２つの開口部が形成されており、２つの開口部は、配管１５０及び配管１６０が通された状態で封止されている。蓋部１１２は、第１蓋部の一例である。

ここで、貯容槽１１１は、例えば、平面視で一辺の長さが数十メートル程度あるような非常に大きな槽であってもよい。このような大きな貯容槽１１１は、例えば、鉄筋コンクリートで形成することができる。この場合には、底面１１１Ａと側面１１１Ｂは、それぞれ、鉄筋コンクリートで形成される貯容槽１１１の底部の上面と側壁の内面になる。

また、この場合に、蓋部１１２は、貯容槽１１１の上部を封止できるように、例えば、樹脂、金属、又は鉄筋コンクリート等で作製すればよい。

また、貯容槽１１１は、例えば、平面視で一辺の長さが数メートル程度の比較的コンパクトな槽であってもよい。このような大きな貯容槽１１１は、例えば、樹脂製のタンクとして実現することができる。この場合に、底面１１１Ａと側面１１１Ｂは、それぞれ、樹脂製のタンクの底板の上面と側壁の内面になる。

また、この場合に、蓋部１１２は、貯容槽１１１の上部を封止できるように、例えば、タンクの上部に取り付けられる樹脂製の蓋であってもよいし、又は、貯容槽１１１と一体成型されるタンクの天板であってもよい。

なお、上述した貯容槽１１１のサイズや構成は、一例であり、貯容槽１１１は、様々な形態のものであってよく、サイズはさらに大きくても小さくてもよい。また、蓋部１１２は、貯容槽１１１の上部を封止できれば、様々な形態のものであってよい。

流入口１１３と排出口１１４は、貯容槽１１１の側面１１１Ｂに設けられる。流入口１１３は、貯容槽１１１に原水１０を流入させるために設けられている。流入口１１３は、排出口１１４よりも高い位置に取り付けられている。流入口１１３は、第１流入口の一例である。

排出口１１４は、電気分解処理槽１２０に接続されており、貯容槽１１１の内部の原水１０を電気分解処理槽１２０に供給するために設けられている。排出口１１４は、第１排出口の一例である。

電気分解処理槽１２０は、貯容槽１２１、蓋部１２２、流入口１２３、排出口１２４、及び電極１２５Ａ、１２５Ｂを有する。

貯容槽１２１は、底面１２１Ａ及び側面１２１Ｂを有する容器状の部材である。貯容槽１２１は、原水槽１１０から供給される原水１０を含む処理水２０を貯容し、電気分解処理による水質改善を行うために設けられている。

処理水２０の水質改善は、一例として、処理水２０に食塩を投入し、電気分解処理を行いながら処理水２０の中で次亜塩素酸系の酸化剤を生成する。そして、次亜塩素酸の酸化力を利用して、処理水２０に含まれる有機物等を分解し、処理水２０の殺菌や脱色を行う。このようにして、処理水２０の水質改善を行う。なお、原水１０が塩化物を含む場合には、処理水２０に食塩を加える必要はない。

貯容槽１２１は、第２貯容槽の一例である。ここでは、一例として、底面１２１Ａは、上方から見た平面視で矩形状であり、側面１２１Ｂは、底面１２１Ａを囲繞するように四面に配置されている。

ここで、処理水２０とは、原水１０を含み、電気分解処理に伴って水質改善が行われ、原水１０に含まれていた有機物が分解され、殺菌や脱色が行われる水をいう。処理水２０は、有機物等の電解質を含むため、ある程度高い導電性を有する。

また、貯容槽１２１の中では、処理水２０に含まれる有機物等は沈殿するため、処理水２０は、貯容槽１２１の上部にある上澄み液と、貯容槽１２１の下部にある沈殿液とでは、水質改善の度合が異なる。このため、処理水２０の上澄み液を排出口１２４から排出している。なお、貯容槽１２１の下部には、沈殿液を抜き取るためのドレイン（不図示）が設けられている。

蓋部１２２は、側面１２１Ｂの上端を封止している。蓋部１２２は、貯容槽１２１に貯容される処理水２０の水面２０Ａの上の気相空間１２７を封止する。処理水２０の水面２０Ａの上の気相空間１２７は、第２気相空間の一例である。

蓋部１２２には、配管１５０を挿通させる開口部が形成されており、開口部は、配管１５０が通された状態で封止されている。蓋部１２２は、第２蓋部の一例である。

ここで、貯容槽１２１は、例えば、平面視で一辺の長さが数十メートル程度あるような非常に大きな槽であってもよい。このような大きな貯容槽１２１は、例えば、鉄筋コンクリートで形成することができる。この場合には、底面１２１Ａと側面１２１Ｂは、それぞれ、鉄筋コンクリートで形成される貯容槽１２１の底部の上面と側壁の内面になる。ここでは、一例として、貯容槽１２１が貯容槽１１１よりも大きいものとする。

また、この場合に、蓋部１２２は、貯容槽１２１の上部を封止できるように、例えば、樹脂、金属、又は鉄筋コンクリート等で作製すればよい。

また、貯容槽１２１は、例えば、平面視で一辺の長さが数メートル程度の比較的コンパクトな槽であってもよい。このような大きな貯容槽１２１は、例えば、樹脂製のタンクとして実現することができる。この場合に、底面１２１Ａと側面１２１Ｂは、それぞれ、樹脂製のタンクの底板の上面と側壁の内面になる。

また、この場合に、蓋部１２２は、貯容槽１２１の上部を封止できるように、例えば、タンクの上部に取り付けられる樹脂製の蓋であってもよいし、又は、貯容槽１２１と一体成型されるタンクの天板であってもよい。

なお、上述した貯容槽１２１のサイズや構成は、一例であり、貯容槽１２１は、様々な形態のものであってよく、サイズはさらに大きくても小さくてもよい。また、蓋部１２２は、貯容槽１２１の上部を封止できれば、様々な形態のものであってよい。

流入口１２３と排出口１２４は、貯容槽１２１の側面１２１Ｂに設けられる。流入口１２３は、ポンプ１４０を介して原水槽１１０の排出口１１４に接続されており、原水槽１１０から原水１０を貯容槽１２１に流入させるために設けられている。流入口１２３は、排出口１２４と同じ高さの位置に取り付けられている。流入口１２３は、第２流入口の一例である。図１では、流入口１２３の上端と処理水２０の水面２０Ａの高さが等しいが、流入口１２３は、貯容槽１２１の内部の処理水２０の水面２０Ａよりも高い位置にあってもよい。

排出口１２４は、貯容槽１２１の内部の処理水２０を排水処理装置に排出するために設けられている。排出口１２４は、高さ方向において、貯容槽１２１の内部の処理水２０の水面２０Ａよりも低い位置にある。

図１では、排出口１２４の上端が水面２０Ａと殆ど同じ高さにあるが、貯容槽１２１で生成されるガスが排出口１２４から抜けないようにするために、排出口１２４は、高さ方向において、設計上の水面２０Ａよりも低い位置に配設される。排出口１２４は、第２排出口の一例である。

電極１２５Ａ、１２５Ｂは、貯容槽１２１の内部に配設される。電極１２５Ａと１２５Ｂの間には、直流電力を出力する電源１２６が接続されており、電極１２５Ａは陽極になり、電極１２５Ｂは陰極になる。

陽極及び陰極として用いる電極１２５Ａ及び１２５Ｂは、例えば、チタン（Ｔｉ）製の電極であればよく、陽極として用いる電極１２５Ａの表面には、コーティング処理によってプラチナ（Ｐｔ）や二酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）の被膜を形成してもよい。

電源１２６から出力される電流が電極１２５Ａと電極１２５Ｂとの間の処理水２０を介して流れることにより、処理水２０の電気分解処理が行われる。電気分解処理では、電極１２５Ａ（陽極）で水素（Ｈ_２）が発生し、電極１２５Ｂ（陰極）で二酸化炭素（ＣＯ_２）が発生する。電極１２５Ｂ（陰極）で発生する二酸化炭素は、処理水２０に含まれる有機物に由来する物である。

また、処理水２０の電気分解処理では、貯容槽１２１内の処理水２０に次亜塩素酸系の酸化剤が生成されるため、余剰の酸化剤から塩素（Ｃｌ_２）が発生する。

このため、気相空間１２７には、処理水２０から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が貯留する。

電源１２６は、電極１２５Ａ、１２５Ｂに直流電力を出力する直流電源である。電源１２６の容量と、電極１２５Ａ、１２５Ｂの数は、貯容槽１２１の容量、貯容槽１２１に貯容される処理水２０の水量等に応じて適切な値に設定すればよい。

遮断弁１３０は、原水槽１１０の流入口１１３に設けられており、原水槽１１０よりも上流側の施設（１次側の施設）から貯容槽１１１に流入する原水１０の水量を制御するために設けられている。遮断弁１３０が遮断されると、１次側の施設から貯容槽１１１に原水１０は流入しない。遮断弁１３０が開放されると、１次側の施設から貯容槽１１１に原水１０が流入する。

なお、１次側の施設は、例えば、工場、河川、湖沼等である。

ポンプ１４０は、原水槽１１０の排出口１１４と、電気分解処理槽１２０の流入口１２３との間の流路に設けられており、原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に原水１０を送出する。

ポンプ１４０は、例えば、電動式のポンプであればよく、ポンプ１４０の送出量を調整することにより、原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に供給される原水１０の量を調節することができる。ポンプ１４０は、第１ポンプの一例である。

ポンプ１４０で原水１０を原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に送出すると、送出された原水１０の分だけ電気分解処理槽１２０から排出口１２４を経て処理水２０が排出される。

このため、ポンプ１４０で送出する原水１０の量は、電気分解処理槽１２０で水質改善される処理水２０の量との関係で適切な量に設定すればよい。また、ポンプ１４０の駆動を間欠式にして、電気分解処理槽１２０である程度の量の処理水２０の水質が改善された時点で、ポンプ１４０を駆動するようにすればよい。

配管１５０は、原水槽１１０の貯容槽１１１の内部に配置される端部１５１と、電気分解処理槽１２０の処理水２０の水面２０Ａの上の気相空間１２７に配置される端部１５２とを有し、貯容槽１１１と気相空間を連通する配管である。配管１５０は、第１配管の一例である。

配管１５０は、水素、二酸化炭素、及び塩素と反応性を有しない材料であれば、どのような材料で形成されていてもよい。また、ここでは配管１５０として説明するが、貯容槽１１１と気相空間１２７の間に密閉性のある流路を形成できるものであれば、どのような形態の配管であってもよい。

配管１５０は、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を貯容槽１１１に送出する。ポンプ１４０によって原水１０が原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に送出されると、原水槽１１０内の原水１０に負圧が生じる。この負圧を利用して、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管１５０を介して貯容槽１１１に送出される。

これにより、原水１０が撹拌される。図１には、原水１０の液中に送出される水素等のガスを泡として示す。また、原水１０の液中に送出される水素、二酸化炭素、及び塩素のうち、二酸化炭素と塩素は、原水１０に溶解するため、気相空間１１５には、主に水素が貯留する。水処理装置１００では、原水１０の液中に送出される水素、二酸化炭素、及び塩素の水溶解度の違いを利用して、水素を抽出する。

なお、処理水２０から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が気相空間１２７に貯留することにより、気相空間１２７中の圧力が上昇する場合もある。このような気相空間１２７中の圧力の上昇を利用して、配管１５０を介して水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に送出してもよい。このような圧力上昇による水素等のガスの送出は、上述した負圧を利用した送出に加えて行うことができる。

配管１６０は、気相空間１１５に配置される端部１６１と、配管１６０の途中に設けられるバルブ１６２とを有し、気相空間１１５に貯留する水素ガスを取り出すために設けられている。配管１６０を介して取り出される水素ガスは、例えば、燃料電池で発電する際の原料（資源）として利用することができる。配管１６０は、第２配管の一例である。

配管１６０は、水素と反応性を有しない材料であれば、どのような材料で形成されていてもよい。また、ここでは配管１６０として説明するが、気相空間１１５に貯留する水素ガスを取り出すための流路を形成できるものであれば、どのような形態の配管であってもよい。

以上のような水処理装置１００において、原水槽１１０に原水１０を貯容し、遮断弁１３０を開放するとともにバルブ１６２を開放した状態で、流入口１１３から原水を原水槽１１０内に一定量送る。この段階で遮断弁１３０とバルブ１６２を開放するのは、気相空間１１５を大気圧にするためである。その後、遮断弁１３０とバルブ１６２を閉じ、ポンプ１４０を駆動して適切な量の原水１０を原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に供給する。

次に、遮断弁１３０を閉じるとともにバルブ１６２を閉じた状態で、電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂに電流を供給すると、電気分解処理槽１２０で処理水２０の水質改善処理が行われて、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生する。気相空間１２７に発生した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管１５０を介して原水槽１１０の原水１０の液内に送出され、二酸化炭素と塩素は原水１０に溶解するので、水素が気相空間１１５に貯留する。この段階で遮断弁１３０を閉じるとともにバルブ１６２を閉じるのは、電気分解処理槽１２０の気相空間１２７に生じた水素、二酸化炭素、及び塩素を配管１５０を介して原水槽１１０の気相空間１１５に送り込むためである。

さらに、電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂへの電流供給を停止し、遮断弁１３０を閉じるとともにバルブ１６２を開放すると、配管１６０を介して水素を取り出すことができ、燃料電池等に利用できる資源を得ることができる。

そして、原水槽１１０の気相空間１１５が大気圧になったことを確認した後に、遮断弁１３０を開放するとともにバルブ１６２を開放した状態で、ポンプ１４０を駆動して適切な量の原水１０を原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に再び供給する。この後は、遮断弁１３０を閉じるとともにバルブ１６２を閉じた状態で、電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂに電流を供給し、電気分解処理槽１２０で処理水２０の水質改善処理を行うとともに、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生させる。このような処理を繰り返すことにより、水素を効率的に取り出すことができる。

なお、上述の一連の動作における遮断弁１３０とバルブ１６２の開閉動作は、一例であり、気相空間１１５又は１２７の内圧や、水素、二酸化炭素、及び塩素の発生量等に応じて、遮断弁１３０とバルブ１６２の開放量や開閉状態を適宜調整すればよい。

次に、図２を用いて、原水槽１１０に原水１０を供給する際の動作について説明する。

図２は、原水槽１１０に原水１０を供給する際の動作を説明する図である。

原水槽１１０に原水１０を供給する際には、遮断弁１３０を開放し、電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂへの電流供給を停止し、さらにポンプ１４０を停止して、１次側の施設から原水１０を原水槽１１０の貯容槽１１１に流し込めばよい。遮断弁１３０の開放量又は開放時間を調整することにより、貯容槽１１１に貯容する原水１０の量を調整することができる。

このように、原水槽１１０に原水１０を供給している間は、電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂへの電流供給が停止されるとともにポンプ１４０が停止されるので、原水１０は原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に供給されず、電気分解処理槽１２０で水素、二酸化炭素、及び塩素が発生することはない。

原水槽１１０への原水１０の供給が完了したら、遮断弁１３０を閉じ、ポンプ１４０を駆動し、さらに電源１２６から電極１２５Ａ、１２５Ｂに電流を供給して、電気分解処理槽１２０で処理水２０の水質改善処理を行うことができる。この結果、水素、二酸化炭素、及び塩素が発生し、配管１６０を介して水素を取り出すことができる。

以上のように、実施の形態１によれば、電気分解処理槽１２０の処理水２０の水面２０Ａの上の気相空間１２７を封止してあるので、水質改善処理で発生する水素、二酸化炭素、及び塩素が気相空間１２７に貯留する。

気相空間１２７に貯留した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管１５０を介して原水槽１１０の原水１０の液内に送出され、気相空間１１５に水素が貯留する。気相空間１１５内の水素は、配管１６０を介して取り出すことができる。

従って、原水１０を利用して、エネルギー資源として利用可能な水素を容易に回収することができる。水処理装置１００は、水素、二酸化炭素、及び塩素の水溶解度の違いを利用して水素を抽出するため、分離器を用いることなく、容易に水素を回収することができる。

従来の開放型の水処理装置では、水素は放散されていたが、上述のような水処理装置１００を用いることにより、水素、二酸化炭素、及び塩素の分離に大がかりな装置を必要とすることなく、また、電気分解処理槽１２０から原水槽１１０に水素、二酸化炭素、及び塩素を送出するための動力源を必要とすることなく、容易に水素を取り出すことができる。

このように、実施の形態１によれば、容易に水素を回収できる水処理装置１００を提供することができる。

また、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を配管１５０を介して原水１０の液中に送出するので、攪拌機等の機構を用いることなく、貯容槽１１１内の原水１０を撹拌することができる。

また、実施の形態１の水処理装置１００は、電気分解処理槽１２０から原水槽１１０に水素、二酸化炭素、及び塩素を送出するための動力源が必要なく、撹拌機構を用いずに、貯容槽１１１内の原水１０を撹拌できるので、小型化を図ることができる。

貯容槽１１１内の原水１０の撹拌は、原水槽１１０の貯容槽１１１の内部に配置される配管１５０の端部１５１から送出される水素、二酸化炭素、及び塩素によって行われる。このため、端部１５１は、原水１０の撹拌が効率的に行われる位置に配置されることが好ましい。端部１５１の位置は、設計上における貯容槽１１１内の原水１０の水面１０Ａよりも低くすればよい。

実施の形態１の水処理装置１００は、開放型の水処理装置に、蓋部１１２、蓋部１２２、配管１５０、及び配管１６０を追加したような簡易な構成である。このように簡易な構成の水処理装置１００で、エネルギー資源として利用可能な水素を回収することができる。

なお、以上では、気相空間１２７に処理水２０から発生される水素、二酸化炭素、及び塩素が貯留する形態について説明したが、処理水２０に含まれる有機物の濃度によっては、二酸化炭素の発生量が微量になることもある。

また、気相空間１２７内に空気が存在する場合には、気相空間１２７には、水素、二酸化炭素、及び塩素に加えて、酸素や窒素等が存在することになる。このため、配管１５０や配管１６０の材料は、酸素も考慮して決定すればよい。

また、気相空間１２７内に空気が存在する場合に、配管１６０で水素を取り出す場合には、水素を分離する分離膜を利用して、気相空間１２７内の気体から水素を取り出せばよい。また、気相空間１２７内を真空にして、空気が極めて薄い状態にしておいてもよい。

＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２の水処理装置２００を示す図である。

水処理装置２００は、原水槽１１０、電気分解処理槽１２０、遮断弁１３０、ポンプ１４０、配管１５０、配管１６０、及びポンプ２７０を含む。実施の形態２の水処理装置２００は、実施の形態１の水処理装置１００に、ポンプ２７０を追加した構成を有する。

ポンプ２７０は、配管１５０に設けられており、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽１１０の原水１０の液内に送出するために設けられている。ポンプ２７０は、例えば、電動式のポンプである。ポンプ２７０は、第２ポンプの一例である。

実施の形態１では、遮断弁１３０を開放するとともにバルブ１６２を開放した状態で、ポンプ１４０によって原水１０が原水槽１１０から電気分解処理槽１２０に送出される際に原水槽１１０内の原水１０に生じる負圧を利用して、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽１１０の原水１０の液内に送出する形態について説明した。

しかしながら、原水槽１１０内の原水１０に生じる負圧が十分ではなく、気相空間１２７内の水素、二酸化炭素、及び塩素を原水槽１１０の原水１０の液内に送出する力が足りないような場合には、ポンプ２７０を用いてもよい。

実施の形態２によれば、気相空間１２７に貯留した水素、二酸化炭素、及び塩素は、配管１５０を介してポンプ２７０の送出力によって原水槽１１０の原水１０の液内に送出され、気相空間１１５に水素が貯留する。気相空間１１５内の水素を配管１６０を介して取り出せば、エネルギー資源として利用可能な水素を得ることができる。

このように、実施の形態２によれば、容易に水素を回収できる水処理装置２００を提供することができる。

また、気相空間１２７に貯留する水素、二酸化炭素、及び塩素を配管１５０を介してポンプ２７０で原水１０の液中に送出することにより、攪拌機等の機構を用いることなく、貯容槽１１１内の原水１０を撹拌することができる。

＜実施の形態３＞
図４は、模擬試験装置３００を示す図である。模擬試験装置３００は、電気分解処理槽１２０と、配管３００Ａ、３００Ｂと、トラップ装置３１０とを含む。電気分解処理槽１２０は、図１に示すものと同様である。

配管３００Ａ、３００Ｂの一端３０１は、電気分解処理槽１２０の気相空間１２７に配設されている。配管３００Ａは、遮断弁３０１Ａを介して取り出し口３０２Ａまで伸延しており、配管３００Ｂは、遮断弁３０１Ｂを介して、さらにトラップ装置３１０の溶液３１０Ａ内を経て、気相空間３１１から取り出し口３０２Ｂまで伸延している。

遮断弁３０１Ａ又は３０１Ｂを選択的に開放／遮断することにより、気相空間１２７に存在するガスを溶液３１０Ａを通さずに、あるいは、溶液３１０Ａを通して、取り出し口３０２Ａ又は３０２Ｂから取り出すことができる。

電気分解処理槽１２０に貯める溶液３２０は、模擬排水であり、顆粒状のインスタントコーヒーを水で希釈し、色度が１００度、ＣＯＤ（Ｃｒ）が約４１０ｍｇ／Ｌになるように調整し、電解質を与えるために食塩を０．３ｗｔ％添加したものである。溶液３２０は７５０ｍｌである。電気分解処理は、３．５Ａで１１Ｖの電流を流して２０分間行った。

トラップ装置３１０の溶液３１０Ａは、顆粒状のインスタントコーヒーを水で希釈し、色度が１００度、ＣＯＤ（Ｃｒ）が約４１０ｍｇ／Ｌになるように調整したものである。溶液３１０Ａの溶液３２０との違いは、食塩添加の有無である。

まず、遮断弁３０１Ａを開放し、遮断弁３０１Ｂを遮断して、気相空間１２７に存在するガスを溶液３１０Ａを通さずに、取り出し口３０２Ａから取り出したところ、塩素、水素、酸素、及び窒素を採取することができ、濃度は、それぞれ、約２１０ｐｐｍ、約３２％、約１４％、約５４％であった。

また、遮断弁３０１Ａを遮断し、遮断弁３０１Ｂを開放して、電気分解処理を行ったところ、取り出し口３０２Ａから塩素は採取できず、水素、酸素、及び窒素を採取することができ、濃度は、それぞれ、約２％、約１９％、約７８％であった。

以上より、塩素は溶液３１０Ａに吸収され、水素は溶液３１０Ａを通しても検出されることが分かった。

以上、本発明の例示的な実施の形態の水処理装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００水処理装置
１１０原水槽
１１１貯容槽
１１２蓋部
１１３流入口
１１４排出口
１１５気相空間
１２０電気分解処理槽
１２１貯容槽
１２２蓋部
１２３流入口
１２４排出口
１２５Ａ、１２５Ｂ電極
１２６電源
１２７気相空間
１３０遮断弁
１４０ポンプ
１５０配管
１６０配管
２００水処理装置
２７０ポンプ

Claims

原水を貯容する第１貯容槽と、前記原水の水面上の第１気相空間を封止する第１蓋部と、前記原水が前記第１貯容槽に流入する第１流入口と、前記原水を前記第１貯容槽から排出する第１排出口とを有する、原水槽と、
前記原水槽から供給される前記原水を含む処理水を貯容する第２貯容槽と、前記第２貯容槽に配置される電気分解用の第１電極及び第２電極と、前記第２貯容槽の前記処理水の水面上の第２気相空間を封止する第２蓋部と、前記第１排出口に接続される第２流入口と、前記処理水を排出する第２排出口と有する、電気分解処理槽と、
前記第１流入口に設けられる遮断弁と、
前記第１排出口と前記第２流入口との間に設けられ、前記原水を前記原水槽から前記電気分解処理槽に送出する第１ポンプと、
前記第１貯容槽の内部に配置される第１端部と、前記第２気相空間に配置される第２端部とを有し、前記第１貯容槽と前記第２気相空間を連通する第１配管と、
前記第１気相空間に配置される端部を有し、前記第１気相空間の内部のガスを取り出す第２配管と
を含み、
前記遮断弁を遮断した状態で、前記第１電極と前記第２電極の間に電流を流して電気分解処理を行うことにより、前記第２貯容槽内の塩化物を含む前記処理水から水素と二酸化炭素を発生させるとともに次亜塩素酸系の酸化剤と塩素を生成し、生成した前記水素、前記二酸化炭素、及び前記塩素を前記第２気相空間から前記第１配管を介して前記第１貯容槽の前記原水内に送出し、前記第１気相空間から前記第２配管を通じて前記水素を取り出す、水処理装置。
前記第２排出口の高さは、前記第２流入口の高さと等しい、又は、前記第２流入口の高さよりも低い、請求項１記載の水処理装置。
前記第１配管に設けられ、前記第２気相空間の内部のガスを前記第１貯容槽に送出する第２ポンプをさらに含む、請求項１又は２記載の水処理装置。