濁水浄化装置
【課題】小型かつ簡易な構造でありながら、電極付近で発生する気泡の影響を軽減することでき、更にランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる濁水浄化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】濁水中に挿入される陽電極４及び陰電極６と、陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置７とを備え、電源装置７によって陽陰両電極間に通電することによって濁水Ｗの浄化を行う濁水浄化装置１において、陽陰両電極４、６は、導電性を有する柱状本体部１０と、柱状本体部１０の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路１２と、柱状本体部１０の周側面から気泡誘導路１２につながる連通孔１４と、柱状本体部１０から発生する気泡１８、２０の動きを連通孔１４に導くように規制する気泡規制部とを有する。
【解決手段】濁水中に挿入される陽電極４及び陰電極６と、陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置７とを備え、電源装置７によって陽陰両電極間に通電することによって濁水Ｗの浄化を行う濁水浄化装置１において、陽陰両電極４、６は、導電性を有する柱状本体部１０と、柱状本体部１０の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路１２と、柱状本体部１０の周側面から気泡誘導路１２につながる連通孔１４と、柱状本体部１０から発生する気泡１８、２０の動きを連通孔１４に導くように規制する気泡規制部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川やダム、湖沼等の水域における濁水を、電気分解を利用して処理する濁水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、濁水中には、負に帯電した浮遊粒子が互いに反発し合いながら分散状態で安定している点に着目し、電気分解を利用して濁水Ｗを浄化する技術が知られていた。例えば、特許文献１には、濁水中に挿入した複数の電極に間欠的なパルス電流を印加して浄化する濁水処理方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、濁水を通過させて水流を形成する流路部に陽陰それぞれの電極を有する電極群を配置する一方、その電極群の下流側に、電極付近で発生する気泡を浮遊粒子から取り除くための邪魔板を配置し、その邪魔板により、濁水を攪拌して濁水を浄化する濁水浄化装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２８２８６１号公報
【特許文献２】特開平６−４７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の濁水処理方法では、パルス電流の印加によって電極付近に発生する気泡を電極から引き離し、気泡が通電の邪魔にならないようにしつつ濁水の浄化を行うが、電極から引き離した気泡が、濁水中の浮遊粒子と結びついてしまい、浮遊粒子の沈降を阻害するという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献２記載の濁水浄化装置では、濁水の攪拌によって濁水中の浮遊粒子から気泡を取り除き、気泡による浮遊粒子の沈降が阻害されないようにされている。しかし、この濁水浄化装置では、濁水を通過させる流路部や邪魔板、曝気装置等の攪拌装置等を設けなければならないため、装置全体が複雑で大型化してしまい、更に、濁水を浄化するのに、水流の形成や濁水の攪拌等のランニングコストも要するという問題があった。しかも、この浄化処理装置では、気泡を浮遊粒子から除去するために水流を形成する必要がある。そのため、ダムや湖沼といった流れの無い貯水域の水を浄化するためには、水を循環させるための装置ないし設備を別途設けなければならないという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型かつ簡易な構造でありながら、電極付近で発生する気泡の影響を軽減することでき、更にランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる濁水浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、濁水中に挿入される陽電極及び陰電極と、その陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置とを備え、電源装置によって陽陰両電極間に通電することによって濁水の浄化を行う濁水浄化装置において、陽陰両電極は、導電性を有する柱状本体部と、その柱状本体部の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路と、柱状本体部の周側面から気泡誘導路につながる連通孔と、前記柱状本体部から発生する気泡の動きを前記連通孔に導くように規制する気泡規制部とを有することを特徴とする。
【０００８】
この濁水浄化装置では、陽陰両電極間に通電することによって濁水中に生じる気泡の動きを、気泡規制部によって連通孔に導くように規制する。そして動きを規制された気泡は、連通孔を通って気泡誘導路へ入り込む。
【０００９】
この気泡規制部は、柱状本体部の周側面に形成され、連通孔側に気泡規制面を向けて構成される鍔状体としたり、鍔状体の周縁から連通孔側に向けて延設され、連通孔を囲む周壁部を更に備えているようにしてもよい。
【００１０】
また、前述の連通孔は、柱状本体部の軸方向に沿って複数設けるようにしてもよい。
【００１１】
この濁水浄化装置では、柱状本体部の軸方向に沿って発生する気泡が、柱状本体部の複数箇所で気泡誘導路に入り込める。
【００１２】
また更に、濁水中に挿入される陽陰両電極間の距離は、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定するようにしてもよい。
【００１３】
このような濁水浄化装置では、濁水中に挿入される陽陰両電極間の距離の設定により、濁度低下率を所定範囲内に納めるようにすることができる。
【００１４】
また、陽電極と陰電極に印加される電圧の極性を切り替える切替手段を更に備えてもよい。
【００１５】
この濁水浄化装置では、陽電極と陰電極に印加される電圧の極性が切り替えられる。
【００１６】
更にまた、複数の陽電極と複数の陰電極とからなる電極群を備え、その電極群は、異なる極性の電極が一定間隔にて交互に並ぶ電極列を複数有し、その複数の電極列が一定間隔で並列に並び、かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なるものとしてもよい。
【００１７】
このような濁水浄化装置では、複数の陽電極と複数の陰電極との間で通電される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小型かつ簡易な構造でありながら、陽陰両電極間を通電することによって電極付近で発生する気泡の影響を軽減することができ、更にランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明による濁水浄化装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、全図を通し、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。図１は本発明による第１の実施の形態に係る濁水浄化装置を概略的に示す側面図であり、陰電極を一部破断して示している。図２は、第１の実施の形態に係る濁水浄化装置の陰電極６を拡大して示す斜視図である。
【００２０】
以下の各実施の形態に係る濁水浄化装置１は、ダム、池、湖沼等の閉鎖性流域や比較的流れが緩やかな河川等における濁水Ｗを浄化する装置である。濁水Ｗとは、浮遊粒子２が漂っているために濁っている水を意味し、土壌排水や生活廃水を広く含む。以下の各実施の形態では、珪酸などを主成分とする粒径数ミクロンの土壌粒子が浮遊粒子２として存在する濁水Ｗを例に説明する。
【００２１】
浮遊粒子２は、負に帯電して濁水Ｗ中で安定しており、沈降除去が困難である。そこで、濁水浄化装置１では、陽電極４と陰電極６を濁水Ｗ中に挿入し、陽陰両電極間に２０Ｖ程度の電圧を印加する。すると、陽電極４と陰電極６との間で通電が起き、濁水Ｗが電気分解される。電気分解によって陽電極４側では水素イオン８が発生する。水素イオン８は正の電荷を有するため、負に帯電している浮遊粒子２と結びつき、浮遊粒子２の電荷を中和する。中和された微細な浮遊粒子２同士は、互いに結び付く。それによって浮遊粒子２が成長して径大となり、沈降し易くなる。本発明による濁水浄化装置１は、このように電気分解を利用して浮遊粒子２の沈降を促進し、濁水Ｗの浄化を図っている。
【００２２】
第１の実施の形態に係る濁水浄化装置１は、濁水Ｗ中に挿入される陽電極４及び陰電極６と、その陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置７とを備える。また、陽陰両電極４、６は、導電性を有する柱状本体部１０と、その柱状本体部１０の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路１２と、柱状本体部１０の周側面から気泡誘導路１２につながる連通孔１４と、柱状本体部１０から発生する気泡の動きを連通孔１４に導くように規制する気泡規制部２４Ａとを有する。この濁水浄化装置１は、電源装置７によって陽陰両電極間に通電することによって濁水Ｗの浄化を行う。以下、濁水浄化装置１について詳述する。
【００２３】
濁水浄化装置１の電源装置７は、陽電極４及び陰電極６に直流電流を流すことができればよく、直流発電機や電池、更に整流器等を備えた交流発電機等であってもよい。濁水浄化装置１は、少なくとも二つの電極を備え、一方の電極が電源装置７の正極に接続され、他方の電極が負極に接続される。正極に接続される電極が陽電極４として機能し、負極に接続される電極が陰電極６として機能する。陽陰両電極４、６同士は、絶縁性の支持部材１６によって一定間隔にて保持され、架台部（図示せず）に固定されている。
【００２４】
陽電極４と陰電極６は、径よりも軸方向に長い円筒状の柱状本体部１０を備える。陽陰両電極４、６は、柱状本体部１０の軸方向を上下方向、例えば略鉛直方向に向けて濁水Ｗ中に挿入されている。濁水Ｗ中に挿入された柱状本体部１０の上端は開放され、濁水Ｗの水面よりも上に突き出ている。なお、柱状本体部１０は、上端も含めてすべて濁水Ｗ中に水没させてもよい。
【００２５】
陽陰両電極４、６の柱状本体部１０の素材としては、導電性の金属や炭素素材等が考えられる。しかし、経済性や加工の容易性、更に電気分解に伴う溶出を極力避けて環境に配慮するためにＳＵＳ３１６が好ましい。また、この柱状本体部１０の径は、印加する電圧等の関係に基づき、電流密度が、１．０ｍＡ／ｃｍ２〜１．２ｍＡ／ｃｍ２となるように特定することが好ましい。電流密度が上がり過ぎると、金属イオン等が溶出し易くなるからである。
【００２６】
本実施の形態では、柱状本体部１０の内部、つまり筒内が気泡誘導路１２に相当する。柱状本体部１０の周側面には、連通孔１４が設けられている。連通孔１４は、柱状本体部１０の中心軸線と交差する方向に貫通して形成され、一対の連通孔１４、１４が、柱状本体部１０における周側面の対向位置に配置されている。また、この一対の連通孔１４、１４は、柱状本体部１０の軸方向に複数設けられている。なお、連通孔１４は、柱状本体部１０の周方向に複数設けられていても、一つでもよい。また、軸方向に複数設けられていてもよい。なお、柱状本体部１０の長さが短い場合には、連通孔１４が一つだけ設けられていてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、軸方向における各連通孔１４同士の間隔を１０ｃｍ程度に設定しているが、この間隔も、濁水Ｗの性状等により、適宜変更できる。例えば、水深の深いところに位置する連通孔１４同士の間隔を長く（例えば、１０ｃｍ以上）したり、浅いところを逆に短く（例えば、１０ｃｍ未満）してもよい。また、この間隔を不規則に変化させてもよい。
【００２８】
気泡規制部２４Ａは、図２に示す如く柱状本体部１０の周側面から外側に向かってはり出す厚肉円筒状の鍔状体となっている。気泡規制部２４Ａは、円還状の気泡規制面２６Ａを備えている。気泡規制面２６Ａ側の近傍には、柱状本体部１０の中心軸線と交差する方向に貫通して形成された一対の連通孔１４、１４が配置されている。つまり、図１において気泡規制部２４Ａの下方側（濁水Ｗの水深方向側）に一対の連通孔１４、１４が配置されている。
【００２９】
陰電極６の周辺で発生する水素ガスからなる気泡１８は、陰電極６における柱状本体部１０の外周面に付着して集まり、一定の大きさになった状態で浮上する。浮上する気泡１８の動きは、気泡規制部２４Ａの気泡規制面２６Ａによって規制される。気泡規制面２６Ａの近傍には、連通孔１４が設けられているため、動きを規制された気泡１８は連通孔１４に導かれる。すると、その気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２に入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００３０】
気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。仮に、柱状本体部１０の外周面に付着して気泡１８が集まったとすると、その気泡１８の集まりが、陽陰両電極間の通電を阻害する絶縁膜のような作用を奏する。しかし、連通孔１４内に気泡１８を入り込ませることができれば、集まる前の気泡１８を気泡誘導路１２内に導くことが可能となり、通電阻害を未然に抑制できる。
【００３１】
また、通電状態にある限り、陰電極６の柱状本体部１０の外周面には至るところで気泡１８が発生する可能性がある。そのため、例えば、連通孔１４と気泡規制部２４Ａを軸方向に沿って複数設けていれば、柱状本体部１０の軸方向にそって発生する気泡１８を連通孔１４に導き易くなる。特に、発生する気泡は、水面に向かって上昇する。そのため、連通孔１４と気泡規制部２４Ａを軸方向に複数設けると、より効果的に気泡１８の動きを規制でき、連通孔１４に導くことが可能となる。また、柱状本体部１０の周方向に連通孔１４を複数設けると、柱状本体部１０の周方向にそって発生する気泡１８を連通孔１４に導き易くなる。
【００３２】
以上、陰電極６側を主として説明したが、陽電極４側でも同様の作用を生じる。具体的には、陽電極４側では、水素ガスの代わりに酸素ガスが発生し、酸素ガスによる気泡２０が浮遊粒子２の沈降等を阻害する可能性がある。そのため、気泡２０の上昇を気泡規制部２４Ａの気泡規制面２６Ａによって規制し、この気泡規制面２６Ａによって気泡２０を連通孔１４に導いて気泡誘導路１２に入り込ませる。それにより浮遊粒子２の沈降阻害等を軽減できる。
【００３３】
本濁水処理装置１において濁水Ｗ中に挿入される陽陰両電極間の距離は、単位時間当りに濁度が低下する割り合い（以下、濁度低下率と云う。）が所定範囲内に納まるように設定されていることが好ましい。濁度低下率ができるだけ高くなるように陽陰両電極間の距離を設定でき、その場合は、比較的短い時間で濁水Ｗの浄化が可能になる。
【００３４】
図３は、在る閉鎖性水域にて採取した濁水Ｗに対し、浄化処理を施した実験結果であり、陽陰両電極間の距離と濁度低下率と関係を示している。図３に示すグラフでは、横軸が陽陰両電極間の距離を示しており、縦軸が濁度低下率を示している。また、図３で示す濁度低下率は、分を基準としている。
【００３５】
図３によれば、陽陰両電極間の距離が２ｃｍ（図３のＡ１）以下の範囲では、濁度低下率は比較的高く略一定（０．４５程度）に保つことができる。しかし、距離が２ｃｍを超えると、急激に濁度低下率が下がり、４ｃｍを超えたあたりで略一定の値になる。一方、陽陰両電極間の距離が短くなり過ぎると、陽陰両電極間が触れ合う可能性が高くなり、短絡の恐れを生じる。本実施の形態では、これらの点を考慮して陽陰両電極間距離を２ｃｍに設定し、これによって濁度低下率が所定範囲内に納まるようにしている。
【００３６】
ただし、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定される距離とは２ｃｍに限定されるものではなく、例えば、陽陰両電極がぶれて短絡を起こすことがないような構造とすることにより、さらに短くすることもできる。
【００３７】
一方、濁水Ｗ中に挿入される陽陰両電極４、６の長さは、濁水Ｗの水深や浄化を行おうとする部分の深さを考慮して設定すればよい。
【００３８】
また、本実施の形態に係る濁水浄化装置１では、図１に示すように、更に陽電極４と陰電極６に印加される電圧の極性を切り替える切替手段２２を備えている。この切替手段２２は、陽電極４と陰電極６の極性を反転できればよく、例えば、陽電極４につながる電源装置７の端子を負に切り替え、陰電極６につながる電源装置７の端子を正に切り替えることのできるスイッチ手段とすることができる。
【００３９】
浮遊粒子２は、負に帯電しているため、陽電極４に付着し易く、陽電極４に多く付着すると通電を阻害する絶縁層のようになる可能性がある。そこで、切替手段２２によって印加する電圧の極性を切り替えると、陽電極４に付着した浮遊粒子２が電気的に反発して陽電極４から剥離する。それにより、通電を阻害する浮遊粒子２の層の形成を未然に抑止することができる。
【００４０】
また、切替手段２２は、印加する電圧の極性の切り替えを、一定のタイミング（例えば３０分間隔毎）で繰り返して行う制御回路を備えることが好ましい。陽電極４に付着した浮遊粒子２は、一定の時間が経過すると、周囲のもの同士が集まってかたまり状になる。そのかたまり状になるタイミングを見計らって極性を切り替えると、陽電極４からかたまり状になった浮遊粒子２をまるごと剥離させることができる。するとかたまり状になった浮遊粒子２が核となり、浮遊している他の浮遊粒子２を吸着して成長する。それにより、浮遊粒子２の沈降が促進される。
【００４１】
つまり、一定のタイミングで繰り返し極性の切り替えを行うことにより、かたまり状の浮遊粒子２を適宜に濁水Ｗ中に放散でき、浮遊粒子２の沈降を促進して濁水Ｗの浄化効率を高める。なお、この一定のタイミングは、核となるかたまり状の浮遊粒子２を生じさせつつ、浮遊粒子２の電極付着による通電阻害を抑止できる時間間隔であることが好ましい。
【００４２】
なお、極性の切り替えは、一定のタイミングで繰り返す場合に限定されず、少しづつ切り替えのタイミングを遅らせたり、早めたりすることもできる。また、切り替えのタイミングを不規則に行ってもよい。更に、濁水Ｗの状態、陽電極４に付着した浮遊粒子２の状態に応じて切り替えを行ってもよい。
【００４３】
続いて、本発明に係る濁水浄化装置１の第２〜第４の実施の形態について説明する。これらの実施の形態に係る濁水浄化装置１は、前述の第１の実施の形態に係る濁水浄化装置１に対し、異なった形態の気泡規制部を備えている。図４〜図６は、陰電極６側に設けた気泡規制部の各態様について示している。なお、第２〜第４の実施の形態においては、陽電極４側にも同様の気泡規制部が設けられている。
【００４４】
図４は、第２の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｂを拡大し、柱状本体部１０の軸方向に割った断面図である。この気泡規制部２４Ｂは、前述の気泡規制部２４Ａ（鍔状体）の周縁部から連通孔１４を囲むようにして連通孔１４側に向けて延設された周壁部２８を更に備えている。
【００４５】
つまり、気泡規制部２４Ｂは、気泡規制部２４Ａ（鍔状体）と周壁部２８とを有し、その両者によって気泡１８を保持する空間が確保される。周壁部２８で囲む柱状本体部１０の周側面に連通孔１４が配置されるようになっている。気泡規制部２４Ａ（鍔状体）と周壁部２８によって空間が形成される内面が、気泡規制面２６Ｂとなる。
【００４６】
陰電極６を濁水Ｗ中に挿入する際には、気泡規制面２６Ｂを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入する。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、気泡規制部２４Ｂを設けていれば、上昇しようとする気泡１８の動きが気泡規制面２６Ｂによって規制される。
【００４７】
特に、本濁水浄化装置１では、気泡規制面２６Ｂによって空間が形成されているため、気泡１８は、この空間内で保持される。そのため、柱状本体部１０の軸方向のみならず、その交差方向にも動きを規制されて連通孔１４に導かれる。そのため、第１の実施の形態における濁水浄化装置１よりも、より効果的に気泡１８を連通孔１４に導くことができる。
【００４８】
図５は、第３の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｃを拡大して示す斜視図である。この気泡規制部２４Ｃは、前述の鍔状体２５の代わりに、柱状本体部１０の周側面に固定されている付根部３０から漸次拡径した概ね逆すりばち状のキャップ部３２によって構成されている。また、キャップ部３２の内周面は、柱状本体部１０の一部を囲み、この柱状本体部１０の一部に連通孔１４が配置されている。キャップ部３２の内周面が気泡規制面２６となる。
【００４９】
第２、第３の実施の形態と同様に、陰電極６は、気泡規制面２６Ｃを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入される。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、上昇する気泡１８はキャップ部３２の気泡規制面２６Ｃで動きを規制され、連通孔１４に導かれる。すると、気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２まで入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００５０】
特に、本濁水浄化装置１では、気泡規制面２６Ｃであるキャップ部３２の内周面が連通孔１４に向けて漸次縮径している。そのため、気泡規制面２６Ｃで動きを規制された気泡１８は、気泡規制面２６Ｃにガイドされ、連通孔１４付近に集められる。そのため第１、２の実施の形態における濁水浄化装置１よりも、より効果的に気泡１８を連通孔１４に導いて気泡誘導路１２まで入り込ませ、気泡誘導路１２に沿って上昇させることができる。
【００５１】
図６は、第５の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｄを拡大して示す斜視図である。気泡規制部２４Ｄは、連通孔１４の上側約半分を覆うひさし状の湾曲突き出し板によって構成されている。
【００５２】
気泡規制部２４Ｄでは、湾曲突き出し板の連通孔１４側の面が気泡規制面２６Ｄとなる。気泡規制部２４Ｄおよび連通孔１４は複数設けられている。また、複数の気泡規制部２４Ｄおよび連通孔１４は、柱状本体部１０の軸方向に一定の間隔を空け、かつ周方向にずれた位置に配置されており、柱状本体部１０の周側面に対し、螺旋状に配置されている。
【００５３】
本実施の形態においても、陰電極６は、気泡規制面２６Ｄを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入される。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、上昇する気泡１８は気泡規制面２６Ｄで動きを規制され、連通孔１４に導かれる。すると、気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２まで入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００５４】
特に、本実施の形態では、複数の気泡規制部２４Ｄが、柱状本体部１０の軸方向に一定の間隔を空けて設けられており、かつ周方向にずれた位置となっている。そのため、複数の気泡規制部２４Ｄが、柱状本体部１０の周側面で発生する気泡１８を満遍なく、効率的に連通孔１４に導くことが可能になる。
【００５５】
以上、気泡規制部２４Ａ〜２４Ｄの形態が異なる各態様について詳述した。これらの気泡規制部２４Ａ〜２４Ｄは、柱状本体部１０に一つだけ設けても、複数設けてもよい。つまり、柱状本体部１０に複数の連通孔１４が設けられている場合には、各連通孔１４に対応して複数設けてもよい。
【００５６】
続いて、本発明に係る濁水浄化装置１の第５、第６の実施の形態について説明する。これらの実施の形態に係る濁水浄化装置１では、陽陰両電極４、６の柱状本体部１０が円筒状ではなく、異なった形状となる。図７、図８は、陰電極６側の柱状本体部１０の各態様について示している。なお、第５、第６の実施の形態においては、陽電極４側も同様の柱状本体部１０となる。
【００５７】
図７は、第５の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側の柱状本体部１０を拡大するとともに横に割った断面を示す斜視図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図７では、説明の便宜のために気泡規制部を省略して示している。本濁水浄化装置１における柱状本体部１０は径方向よりも軸方向に長い円柱状をなし、内部には軸方向に延びる複数本（本実施の形態では２本）の気泡誘導路１２が形成されている。柱状本体部１０の周側面には、複数の連通孔１４が設けられており、各連通孔１４が、それぞれ気泡誘導路１２につながっている。
【００５８】
なお、本実施の形態では、一つの連通孔１４が、複数設けられた気泡誘導路１２のいずれか一つにつながっているが、複数の気泡誘導路１２につながっていてもよい。また、複数の連通孔１４を設ける位置も、柱状本体部１０の軸方向に沿って直線状でなくてもよく、例えば、周方向にずれていてもよい。
【００５９】
本実施の形態における濁水浄化装置１においても、気泡規制部（図示せず）が、気泡１８を連通孔１４に導く。連通孔１４に導かれた気泡１８は、連通孔１４を介して気泡誘導路１２に入り込む。すると、気泡１８は、気泡誘導路１２で保持され、いずれ気泡誘導路１２に沿って上昇する。このように気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。
【００６０】
図８は、第６の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側の柱状本体部１０の底部を拡大し、縦に割った断面図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図８では、説明の便宜のために気泡規制部を省略して示している。本濁水浄化装置１における陰電極６の柱状本体部１０は有底円筒体である。つまり、濁水Ｗ中に挿入された状態における気泡誘導路１２の下端は、底部３６によって閉塞されている。
【００６１】
本実施の形態における濁水浄化装置１においても、気泡規制部（図示せず）が、気泡１８を連通孔１４に導く。連通孔１４に導かれた気泡１８は、連通孔１４を介して気泡誘導路１２に入り込む。すると、気泡１８は、気泡誘導路１２で保持され、いずれ気泡誘導路１２に沿って上昇する。このように気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。
【００６２】
以上の各実施の形態からも明らかなように、本発明に係る柱状本体部１０は、円筒状に限定されず、円柱体も含まれる。また、多角柱体であってもよい。一方、気泡誘導路１２も、柱状本体部１０の内部に一つだけ設けられている場合に限定されず、複数設けられていてもよい。更に、気泡誘導路１２は柱状本体部１０の内部であり、柱状本体部１０の軸方向に延びる一定の流路空間が形成されていればよく、かつ、連通孔１４がつながっていればよい。
【００６３】
続いて、複数の陽電極４および複数の陰電極６を備えた第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図９は、第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１の側面図であり、気泡規制部の一部を破断して示している。また、図１０は、第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１における陽電極４と陰電極６の配置を模式的に示した平面図である。
【００６４】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１では、複数の陽電極４と複数の陰電極６とからなる電極群３８を備える。また、陽電極４と陰電極６には、上述の複数の気泡規制部２４Ｂが設けられている。隣り合う陽陰両電極４、６同士は、双方の周壁部２８（気泡規制部２４Ｂの一部要素）に接続される絶縁性の支持部材１６によって保持されており、互いの距離が一定に保たれている。電極群３８は、架台４０に固定されている。
【００６５】
図１０に示すように、電極群３８は、異なる極性の陽電極４、陰電極６が一定間隔にて交互に並ぶ電極列４２を複数有し、複数の電極列４２が一定間隔で並列に並び、かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なっている。このような配置とすることにより、一番外側の電極も有効に機能させることができ、通電による電気分解処理を効率化できる。
【００６６】
続いて、第８の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図１１は、第８の実施の形態に係る濁水浄化装置１の概略側面図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図１１中においては、説明の便宜のために詳細図示を省略している。
【００６７】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１は、電源装置７が、陽陰両電極間に電圧を印加するための電力を起こす太陽電池４４を更に有し、電源装置７と陽陰両電極４、６とを濁水Ｗ中で浮遊保持するフロート体４６を更に備えている。
【００６８】
フロート体４６は、光のエネルギーを電力に変換するための素子等を備えた太陽電池４４を上部に搭載し、下面（濁水）側に複数の陽電極４と複数の陰電極６とを吊り下げて保持する基体部４８を有する。この基体部４８は、フロート５０によって水面上に浮遊保持されている。基体４８内には、太陽電池４４と陽電極４及び陰電極６とを電気的に接続する配線が組み込まれている。なお、複数の陽電極４と複数の陰電極６の配置は、前述の実施の形態８で説明した配置（図１０参照）と同様となっている。
【００６９】
本濁水浄化装置１では、太陽光エネルギーを利用して起こした電力を用いて陽陰両電極間に通電する。そのため、ランニングコストを低く抑えることができ、また、放置した状態で自動的に濁水Ｗの浄化を行うことができる。
【００７０】
続いて、第９の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図１２は、第９の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示す模式図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図１２中においては、説明の便宜のために詳細図示を省略している。
【００７１】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１は複数の陽電極４と陰電極６とを備え、ダム６０によって堰き止められた濁水Ｗを浄化するための装置で、水力発電施設Ｐに併設されている。また、本濁水浄化装置１は水力発電施設Ｐで用いられる所内電力を利用しており、配線ライン６６を介して陽陰両電極間に電圧を印加している。本濁水浄化装置１によれば、水力発電施設Ｐで用いられる所内電力を有効利用でき、例えば、昼夜連続での浄化処理が可能となる。それにより、特に夜間における余剰電力を有効利用できる。
【００７２】
また、本濁水浄化装置１は、架台４０によって放流口６２や取水口（図示せず）の付近に固設されている。放流口６２は、ダム６０によって堰き止められた濁水Ｗを一定水位に保つためのものである。また、取水口は発電に供せられる水を取水するためのものである。そのため、本濁水浄化装置１の陽陰両電極４、６の長さは、放流口６２や取水口の水深よりも深い長さとすることが好ましい。浄化した後の水を放流し、または発電に利用するためである。
【００７３】
以上の各実施の形態に係る濁水浄化装置１によれば、濁水Ｗ中に電気分解処理を施すことによって生じる気泡１８、２０が、浮遊粒子２と結び付き、浮遊粒子２の沈降を阻害するという不都合を軽減できる。また、陰電極４や陽電極６の付近で発生した気泡が、電極周側面に留まって絶縁作用を奏する膜を形成するという不具合を未然に抑制する。特に、以上の濁水浄化装置１では、基本的に陽電極４と陰電極６の構造に特徴を持たせ、上記の効果を奏させるものである。そのため、小型、かつ簡易な構造とすることが可能である。
【００７４】
更に、濁水の攪拌等が不要であるため、沈降する浮遊粒子２を巻き上げてしまうという不都合も無く、また、ランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる。
【００７５】
なお、本発明が、以上の各実施の形態のみに限定されないことは云うまでもない。そのため、例えば、各実施の形態同士の要素を適宜組み合わせることもできる。また、陽電極４と陰電極６の構造を異ならせることもできる。なお、陽陰両電極間に通電することによって発生する水素ガスや酸素ガスを貯留槽等に集め、別途利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態に係る濁水浄化装置を概略的に示す側面図であり、陰電極を一部破断して示している。
【図２】第１の実施の形態に係る濁水浄化装置の陰電極を拡大して示す斜視図である。
【図３】在る閉鎖性水域にて採取した濁水に対し、浄化処理を施した実験結果であり、陽陰両電極間の距離と濁度低下率と関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大し、柱状本体部の軸方向に割った断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大して示す斜視図である。
【図６】第４の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大して示す斜視図である。
【図７】第５の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側の柱状本体部を拡大するとともに横に割った断面を示す斜視図である。
【図８】第６の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側の柱状本体部の底部を拡大し、縦に割った断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る濁水浄化装置の側面図であり、気泡規制部の一部を破断して示している。
【図１０】第７の実施の形態に係る濁水浄化装置における陽電極と陰電極の配置を模式的に示した平面図である。
【図１１】第８の実施の形態に係る濁水浄化装置の概略側面図である。
【図１２】第９の実施の形態に係る濁水浄化装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・濁水浄化装置、４・・・陽電極、６・・・陰電極、７・・・電源装置
１０・・・柱状本体部、１２・・・気泡誘導路、１４・・・連通孔
１８，２０・・・気泡、２２・・・切替手段、２４Ａ〜２４Ｄ・・・気泡規制部
２６Ａ〜２６Ｄ・・・気泡規制面、２８・・・周壁部
３８・・・電極群、４２・・・電極列、４４・・・太陽電池、４６・・・フロート体
６０・・・ダム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川やダム、湖沼等の水域における濁水を、電気分解を利用して処理する濁水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、濁水中には、負に帯電した浮遊粒子が互いに反発し合いながら分散状態で安定している点に着目し、電気分解を利用して濁水Ｗを浄化する技術が知られていた。例えば、特許文献１には、濁水中に挿入した複数の電極に間欠的なパルス電流を印加して浄化する濁水処理方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、濁水を通過させて水流を形成する流路部に陽陰それぞれの電極を有する電極群を配置する一方、その電極群の下流側に、電極付近で発生する気泡を浮遊粒子から取り除くための邪魔板を配置し、その邪魔板により、濁水を攪拌して濁水を浄化する濁水浄化装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２８２８６１号公報
【特許文献２】特開平６−４７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の濁水処理方法では、パルス電流の印加によって電極付近に発生する気泡を電極から引き離し、気泡が通電の邪魔にならないようにしつつ濁水の浄化を行うが、電極から引き離した気泡が、濁水中の浮遊粒子と結びついてしまい、浮遊粒子の沈降を阻害するという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献２記載の濁水浄化装置では、濁水の攪拌によって濁水中の浮遊粒子から気泡を取り除き、気泡による浮遊粒子の沈降が阻害されないようにされている。しかし、この濁水浄化装置では、濁水を通過させる流路部や邪魔板、曝気装置等の攪拌装置等を設けなければならないため、装置全体が複雑で大型化してしまい、更に、濁水を浄化するのに、水流の形成や濁水の攪拌等のランニングコストも要するという問題があった。しかも、この浄化処理装置では、気泡を浮遊粒子から除去するために水流を形成する必要がある。そのため、ダムや湖沼といった流れの無い貯水域の水を浄化するためには、水を循環させるための装置ないし設備を別途設けなければならないという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型かつ簡易な構造でありながら、電極付近で発生する気泡の影響を軽減することでき、更にランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる濁水浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、濁水中に挿入される陽電極及び陰電極と、その陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置とを備え、電源装置によって陽陰両電極間に通電することによって濁水の浄化を行う濁水浄化装置において、陽陰両電極は、導電性を有する柱状本体部と、その柱状本体部の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路と、柱状本体部の周側面から気泡誘導路につながる連通孔と、前記柱状本体部から発生する気泡の動きを前記連通孔に導くように規制する気泡規制部とを有することを特徴とする。
【０００８】
この濁水浄化装置では、陽陰両電極間に通電することによって濁水中に生じる気泡の動きを、気泡規制部によって連通孔に導くように規制する。そして動きを規制された気泡は、連通孔を通って気泡誘導路へ入り込む。
【０００９】
この気泡規制部は、柱状本体部の周側面に形成され、連通孔側に気泡規制面を向けて構成される鍔状体としたり、鍔状体の周縁から連通孔側に向けて延設され、連通孔を囲む周壁部を更に備えているようにしてもよい。
【００１０】
また、前述の連通孔は、柱状本体部の軸方向に沿って複数設けるようにしてもよい。
【００１１】
この濁水浄化装置では、柱状本体部の軸方向に沿って発生する気泡が、柱状本体部の複数箇所で気泡誘導路に入り込める。
【００１２】
また更に、濁水中に挿入される陽陰両電極間の距離は、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定するようにしてもよい。
【００１３】
このような濁水浄化装置では、濁水中に挿入される陽陰両電極間の距離の設定により、濁度低下率を所定範囲内に納めるようにすることができる。
【００１４】
また、陽電極と陰電極に印加される電圧の極性を切り替える切替手段を更に備えてもよい。
【００１５】
この濁水浄化装置では、陽電極と陰電極に印加される電圧の極性が切り替えられる。
【００１６】
更にまた、複数の陽電極と複数の陰電極とからなる電極群を備え、その電極群は、異なる極性の電極が一定間隔にて交互に並ぶ電極列を複数有し、その複数の電極列が一定間隔で並列に並び、かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なるものとしてもよい。
【００１７】
このような濁水浄化装置では、複数の陽電極と複数の陰電極との間で通電される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小型かつ簡易な構造でありながら、陽陰両電極間を通電することによって電極付近で発生する気泡の影響を軽減することができ、更にランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明による濁水浄化装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、全図を通し、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。図１は本発明による第１の実施の形態に係る濁水浄化装置を概略的に示す側面図であり、陰電極を一部破断して示している。図２は、第１の実施の形態に係る濁水浄化装置の陰電極６を拡大して示す斜視図である。
【００２０】
以下の各実施の形態に係る濁水浄化装置１は、ダム、池、湖沼等の閉鎖性流域や比較的流れが緩やかな河川等における濁水Ｗを浄化する装置である。濁水Ｗとは、浮遊粒子２が漂っているために濁っている水を意味し、土壌排水や生活廃水を広く含む。以下の各実施の形態では、珪酸などを主成分とする粒径数ミクロンの土壌粒子が浮遊粒子２として存在する濁水Ｗを例に説明する。
【００２１】
浮遊粒子２は、負に帯電して濁水Ｗ中で安定しており、沈降除去が困難である。そこで、濁水浄化装置１では、陽電極４と陰電極６を濁水Ｗ中に挿入し、陽陰両電極間に２０Ｖ程度の電圧を印加する。すると、陽電極４と陰電極６との間で通電が起き、濁水Ｗが電気分解される。電気分解によって陽電極４側では水素イオン８が発生する。水素イオン８は正の電荷を有するため、負に帯電している浮遊粒子２と結びつき、浮遊粒子２の電荷を中和する。中和された微細な浮遊粒子２同士は、互いに結び付く。それによって浮遊粒子２が成長して径大となり、沈降し易くなる。本発明による濁水浄化装置１は、このように電気分解を利用して浮遊粒子２の沈降を促進し、濁水Ｗの浄化を図っている。
【００２２】
第１の実施の形態に係る濁水浄化装置１は、濁水Ｗ中に挿入される陽電極４及び陰電極６と、その陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置７とを備える。また、陽陰両電極４、６は、導電性を有する柱状本体部１０と、その柱状本体部１０の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路１２と、柱状本体部１０の周側面から気泡誘導路１２につながる連通孔１４と、柱状本体部１０から発生する気泡の動きを連通孔１４に導くように規制する気泡規制部２４Ａとを有する。この濁水浄化装置１は、電源装置７によって陽陰両電極間に通電することによって濁水Ｗの浄化を行う。以下、濁水浄化装置１について詳述する。
【００２３】
濁水浄化装置１の電源装置７は、陽電極４及び陰電極６に直流電流を流すことができればよく、直流発電機や電池、更に整流器等を備えた交流発電機等であってもよい。濁水浄化装置１は、少なくとも二つの電極を備え、一方の電極が電源装置７の正極に接続され、他方の電極が負極に接続される。正極に接続される電極が陽電極４として機能し、負極に接続される電極が陰電極６として機能する。陽陰両電極４、６同士は、絶縁性の支持部材１６によって一定間隔にて保持され、架台部（図示せず）に固定されている。
【００２４】
陽電極４と陰電極６は、径よりも軸方向に長い円筒状の柱状本体部１０を備える。陽陰両電極４、６は、柱状本体部１０の軸方向を上下方向、例えば略鉛直方向に向けて濁水Ｗ中に挿入されている。濁水Ｗ中に挿入された柱状本体部１０の上端は開放され、濁水Ｗの水面よりも上に突き出ている。なお、柱状本体部１０は、上端も含めてすべて濁水Ｗ中に水没させてもよい。
【００２５】
陽陰両電極４、６の柱状本体部１０の素材としては、導電性の金属や炭素素材等が考えられる。しかし、経済性や加工の容易性、更に電気分解に伴う溶出を極力避けて環境に配慮するためにＳＵＳ３１６が好ましい。また、この柱状本体部１０の径は、印加する電圧等の関係に基づき、電流密度が、１．０ｍＡ／ｃｍ２〜１．２ｍＡ／ｃｍ２となるように特定することが好ましい。電流密度が上がり過ぎると、金属イオン等が溶出し易くなるからである。
【００２６】
本実施の形態では、柱状本体部１０の内部、つまり筒内が気泡誘導路１２に相当する。柱状本体部１０の周側面には、連通孔１４が設けられている。連通孔１４は、柱状本体部１０の中心軸線と交差する方向に貫通して形成され、一対の連通孔１４、１４が、柱状本体部１０における周側面の対向位置に配置されている。また、この一対の連通孔１４、１４は、柱状本体部１０の軸方向に複数設けられている。なお、連通孔１４は、柱状本体部１０の周方向に複数設けられていても、一つでもよい。また、軸方向に複数設けられていてもよい。なお、柱状本体部１０の長さが短い場合には、連通孔１４が一つだけ設けられていてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、軸方向における各連通孔１４同士の間隔を１０ｃｍ程度に設定しているが、この間隔も、濁水Ｗの性状等により、適宜変更できる。例えば、水深の深いところに位置する連通孔１４同士の間隔を長く（例えば、１０ｃｍ以上）したり、浅いところを逆に短く（例えば、１０ｃｍ未満）してもよい。また、この間隔を不規則に変化させてもよい。
【００２８】
気泡規制部２４Ａは、図２に示す如く柱状本体部１０の周側面から外側に向かってはり出す厚肉円筒状の鍔状体となっている。気泡規制部２４Ａは、円還状の気泡規制面２６Ａを備えている。気泡規制面２６Ａ側の近傍には、柱状本体部１０の中心軸線と交差する方向に貫通して形成された一対の連通孔１４、１４が配置されている。つまり、図１において気泡規制部２４Ａの下方側（濁水Ｗの水深方向側）に一対の連通孔１４、１４が配置されている。
【００２９】
陰電極６の周辺で発生する水素ガスからなる気泡１８は、陰電極６における柱状本体部１０の外周面に付着して集まり、一定の大きさになった状態で浮上する。浮上する気泡１８の動きは、気泡規制部２４Ａの気泡規制面２６Ａによって規制される。気泡規制面２６Ａの近傍には、連通孔１４が設けられているため、動きを規制された気泡１８は連通孔１４に導かれる。すると、その気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２に入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００３０】
気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。仮に、柱状本体部１０の外周面に付着して気泡１８が集まったとすると、その気泡１８の集まりが、陽陰両電極間の通電を阻害する絶縁膜のような作用を奏する。しかし、連通孔１４内に気泡１８を入り込ませることができれば、集まる前の気泡１８を気泡誘導路１２内に導くことが可能となり、通電阻害を未然に抑制できる。
【００３１】
また、通電状態にある限り、陰電極６の柱状本体部１０の外周面には至るところで気泡１８が発生する可能性がある。そのため、例えば、連通孔１４と気泡規制部２４Ａを軸方向に沿って複数設けていれば、柱状本体部１０の軸方向にそって発生する気泡１８を連通孔１４に導き易くなる。特に、発生する気泡は、水面に向かって上昇する。そのため、連通孔１４と気泡規制部２４Ａを軸方向に複数設けると、より効果的に気泡１８の動きを規制でき、連通孔１４に導くことが可能となる。また、柱状本体部１０の周方向に連通孔１４を複数設けると、柱状本体部１０の周方向にそって発生する気泡１８を連通孔１４に導き易くなる。
【００３２】
以上、陰電極６側を主として説明したが、陽電極４側でも同様の作用を生じる。具体的には、陽電極４側では、水素ガスの代わりに酸素ガスが発生し、酸素ガスによる気泡２０が浮遊粒子２の沈降等を阻害する可能性がある。そのため、気泡２０の上昇を気泡規制部２４Ａの気泡規制面２６Ａによって規制し、この気泡規制面２６Ａによって気泡２０を連通孔１４に導いて気泡誘導路１２に入り込ませる。それにより浮遊粒子２の沈降阻害等を軽減できる。
【００３３】
本濁水処理装置１において濁水Ｗ中に挿入される陽陰両電極間の距離は、単位時間当りに濁度が低下する割り合い（以下、濁度低下率と云う。）が所定範囲内に納まるように設定されていることが好ましい。濁度低下率ができるだけ高くなるように陽陰両電極間の距離を設定でき、その場合は、比較的短い時間で濁水Ｗの浄化が可能になる。
【００３４】
図３は、在る閉鎖性水域にて採取した濁水Ｗに対し、浄化処理を施した実験結果であり、陽陰両電極間の距離と濁度低下率と関係を示している。図３に示すグラフでは、横軸が陽陰両電極間の距離を示しており、縦軸が濁度低下率を示している。また、図３で示す濁度低下率は、分を基準としている。
【００３５】
図３によれば、陽陰両電極間の距離が２ｃｍ（図３のＡ１）以下の範囲では、濁度低下率は比較的高く略一定（０．４５程度）に保つことができる。しかし、距離が２ｃｍを超えると、急激に濁度低下率が下がり、４ｃｍを超えたあたりで略一定の値になる。一方、陽陰両電極間の距離が短くなり過ぎると、陽陰両電極間が触れ合う可能性が高くなり、短絡の恐れを生じる。本実施の形態では、これらの点を考慮して陽陰両電極間距離を２ｃｍに設定し、これによって濁度低下率が所定範囲内に納まるようにしている。
【００３６】
ただし、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定される距離とは２ｃｍに限定されるものではなく、例えば、陽陰両電極がぶれて短絡を起こすことがないような構造とすることにより、さらに短くすることもできる。
【００３７】
一方、濁水Ｗ中に挿入される陽陰両電極４、６の長さは、濁水Ｗの水深や浄化を行おうとする部分の深さを考慮して設定すればよい。
【００３８】
また、本実施の形態に係る濁水浄化装置１では、図１に示すように、更に陽電極４と陰電極６に印加される電圧の極性を切り替える切替手段２２を備えている。この切替手段２２は、陽電極４と陰電極６の極性を反転できればよく、例えば、陽電極４につながる電源装置７の端子を負に切り替え、陰電極６につながる電源装置７の端子を正に切り替えることのできるスイッチ手段とすることができる。
【００３９】
浮遊粒子２は、負に帯電しているため、陽電極４に付着し易く、陽電極４に多く付着すると通電を阻害する絶縁層のようになる可能性がある。そこで、切替手段２２によって印加する電圧の極性を切り替えると、陽電極４に付着した浮遊粒子２が電気的に反発して陽電極４から剥離する。それにより、通電を阻害する浮遊粒子２の層の形成を未然に抑止することができる。
【００４０】
また、切替手段２２は、印加する電圧の極性の切り替えを、一定のタイミング（例えば３０分間隔毎）で繰り返して行う制御回路を備えることが好ましい。陽電極４に付着した浮遊粒子２は、一定の時間が経過すると、周囲のもの同士が集まってかたまり状になる。そのかたまり状になるタイミングを見計らって極性を切り替えると、陽電極４からかたまり状になった浮遊粒子２をまるごと剥離させることができる。するとかたまり状になった浮遊粒子２が核となり、浮遊している他の浮遊粒子２を吸着して成長する。それにより、浮遊粒子２の沈降が促進される。
【００４１】
つまり、一定のタイミングで繰り返し極性の切り替えを行うことにより、かたまり状の浮遊粒子２を適宜に濁水Ｗ中に放散でき、浮遊粒子２の沈降を促進して濁水Ｗの浄化効率を高める。なお、この一定のタイミングは、核となるかたまり状の浮遊粒子２を生じさせつつ、浮遊粒子２の電極付着による通電阻害を抑止できる時間間隔であることが好ましい。
【００４２】
なお、極性の切り替えは、一定のタイミングで繰り返す場合に限定されず、少しづつ切り替えのタイミングを遅らせたり、早めたりすることもできる。また、切り替えのタイミングを不規則に行ってもよい。更に、濁水Ｗの状態、陽電極４に付着した浮遊粒子２の状態に応じて切り替えを行ってもよい。
【００４３】
続いて、本発明に係る濁水浄化装置１の第２〜第４の実施の形態について説明する。これらの実施の形態に係る濁水浄化装置１は、前述の第１の実施の形態に係る濁水浄化装置１に対し、異なった形態の気泡規制部を備えている。図４〜図６は、陰電極６側に設けた気泡規制部の各態様について示している。なお、第２〜第４の実施の形態においては、陽電極４側にも同様の気泡規制部が設けられている。
【００４４】
図４は、第２の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｂを拡大し、柱状本体部１０の軸方向に割った断面図である。この気泡規制部２４Ｂは、前述の気泡規制部２４Ａ（鍔状体）の周縁部から連通孔１４を囲むようにして連通孔１４側に向けて延設された周壁部２８を更に備えている。
【００４５】
つまり、気泡規制部２４Ｂは、気泡規制部２４Ａ（鍔状体）と周壁部２８とを有し、その両者によって気泡１８を保持する空間が確保される。周壁部２８で囲む柱状本体部１０の周側面に連通孔１４が配置されるようになっている。気泡規制部２４Ａ（鍔状体）と周壁部２８によって空間が形成される内面が、気泡規制面２６Ｂとなる。
【００４６】
陰電極６を濁水Ｗ中に挿入する際には、気泡規制面２６Ｂを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入する。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、気泡規制部２４Ｂを設けていれば、上昇しようとする気泡１８の動きが気泡規制面２６Ｂによって規制される。
【００４７】
特に、本濁水浄化装置１では、気泡規制面２６Ｂによって空間が形成されているため、気泡１８は、この空間内で保持される。そのため、柱状本体部１０の軸方向のみならず、その交差方向にも動きを規制されて連通孔１４に導かれる。そのため、第１の実施の形態における濁水浄化装置１よりも、より効果的に気泡１８を連通孔１４に導くことができる。
【００４８】
図５は、第３の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｃを拡大して示す斜視図である。この気泡規制部２４Ｃは、前述の鍔状体２５の代わりに、柱状本体部１０の周側面に固定されている付根部３０から漸次拡径した概ね逆すりばち状のキャップ部３２によって構成されている。また、キャップ部３２の内周面は、柱状本体部１０の一部を囲み、この柱状本体部１０の一部に連通孔１４が配置されている。キャップ部３２の内周面が気泡規制面２６となる。
【００４９】
第２、第３の実施の形態と同様に、陰電極６は、気泡規制面２６Ｃを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入される。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、上昇する気泡１８はキャップ部３２の気泡規制面２６Ｃで動きを規制され、連通孔１４に導かれる。すると、気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２まで入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００５０】
特に、本濁水浄化装置１では、気泡規制面２６Ｃであるキャップ部３２の内周面が連通孔１４に向けて漸次縮径している。そのため、気泡規制面２６Ｃで動きを規制された気泡１８は、気泡規制面２６Ｃにガイドされ、連通孔１４付近に集められる。そのため第１、２の実施の形態における濁水浄化装置１よりも、より効果的に気泡１８を連通孔１４に導いて気泡誘導路１２まで入り込ませ、気泡誘導路１２に沿って上昇させることができる。
【００５１】
図６は、第５の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側に設けた気泡規制部２４Ｄを拡大して示す斜視図である。気泡規制部２４Ｄは、連通孔１４の上側約半分を覆うひさし状の湾曲突き出し板によって構成されている。
【００５２】
気泡規制部２４Ｄでは、湾曲突き出し板の連通孔１４側の面が気泡規制面２６Ｄとなる。気泡規制部２４Ｄおよび連通孔１４は複数設けられている。また、複数の気泡規制部２４Ｄおよび連通孔１４は、柱状本体部１０の軸方向に一定の間隔を空け、かつ周方向にずれた位置に配置されており、柱状本体部１０の周側面に対し、螺旋状に配置されている。
【００５３】
本実施の形態においても、陰電極６は、気泡規制面２６Ｄを例えば鉛直下方に向けて濁水Ｗ中に挿入される。陰電極６の柱状本体部１０の周側面付近で発生する気泡１８は、水面に向けて上昇する。そのため、上昇する気泡１８は気泡規制面２６Ｄで動きを規制され、連通孔１４に導かれる。すると、気泡１８は連通孔１４を通って気泡誘導路１２まで入り込み、気泡誘導路１２に沿って上昇する。
【００５４】
特に、本実施の形態では、複数の気泡規制部２４Ｄが、柱状本体部１０の軸方向に一定の間隔を空けて設けられており、かつ周方向にずれた位置となっている。そのため、複数の気泡規制部２４Ｄが、柱状本体部１０の周側面で発生する気泡１８を満遍なく、効率的に連通孔１４に導くことが可能になる。
【００５５】
以上、気泡規制部２４Ａ〜２４Ｄの形態が異なる各態様について詳述した。これらの気泡規制部２４Ａ〜２４Ｄは、柱状本体部１０に一つだけ設けても、複数設けてもよい。つまり、柱状本体部１０に複数の連通孔１４が設けられている場合には、各連通孔１４に対応して複数設けてもよい。
【００５６】
続いて、本発明に係る濁水浄化装置１の第５、第６の実施の形態について説明する。これらの実施の形態に係る濁水浄化装置１では、陽陰両電極４、６の柱状本体部１０が円筒状ではなく、異なった形状となる。図７、図８は、陰電極６側の柱状本体部１０の各態様について示している。なお、第５、第６の実施の形態においては、陽電極４側も同様の柱状本体部１０となる。
【００５７】
図７は、第５の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側の柱状本体部１０を拡大するとともに横に割った断面を示す斜視図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図７では、説明の便宜のために気泡規制部を省略して示している。本濁水浄化装置１における柱状本体部１０は径方向よりも軸方向に長い円柱状をなし、内部には軸方向に延びる複数本（本実施の形態では２本）の気泡誘導路１２が形成されている。柱状本体部１０の周側面には、複数の連通孔１４が設けられており、各連通孔１４が、それぞれ気泡誘導路１２につながっている。
【００５８】
なお、本実施の形態では、一つの連通孔１４が、複数設けられた気泡誘導路１２のいずれか一つにつながっているが、複数の気泡誘導路１２につながっていてもよい。また、複数の連通孔１４を設ける位置も、柱状本体部１０の軸方向に沿って直線状でなくてもよく、例えば、周方向にずれていてもよい。
【００５９】
本実施の形態における濁水浄化装置１においても、気泡規制部（図示せず）が、気泡１８を連通孔１４に導く。連通孔１４に導かれた気泡１８は、連通孔１４を介して気泡誘導路１２に入り込む。すると、気泡１８は、気泡誘導路１２で保持され、いずれ気泡誘導路１２に沿って上昇する。このように気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。
【００６０】
図８は、第６の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示し、陰電極６側の柱状本体部１０の底部を拡大し、縦に割った断面図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図８では、説明の便宜のために気泡規制部を省略して示している。本濁水浄化装置１における陰電極６の柱状本体部１０は有底円筒体である。つまり、濁水Ｗ中に挿入された状態における気泡誘導路１２の下端は、底部３６によって閉塞されている。
【００６１】
本実施の形態における濁水浄化装置１においても、気泡規制部（図示せず）が、気泡１８を連通孔１４に導く。連通孔１４に導かれた気泡１８は、連通孔１４を介して気泡誘導路１２に入り込む。すると、気泡１８は、気泡誘導路１２で保持され、いずれ気泡誘導路１２に沿って上昇する。このように気泡１８を気泡誘導路１２に導くことができれば、気泡１８が柱状本体部１０の外で浮遊粒子２と結びついてしまうことを抑制でき、沈降の阻害要因を排除することが可能になる。
【００６２】
以上の各実施の形態からも明らかなように、本発明に係る柱状本体部１０は、円筒状に限定されず、円柱体も含まれる。また、多角柱体であってもよい。一方、気泡誘導路１２も、柱状本体部１０の内部に一つだけ設けられている場合に限定されず、複数設けられていてもよい。更に、気泡誘導路１２は柱状本体部１０の内部であり、柱状本体部１０の軸方向に延びる一定の流路空間が形成されていればよく、かつ、連通孔１４がつながっていればよい。
【００６３】
続いて、複数の陽電極４および複数の陰電極６を備えた第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図９は、第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１の側面図であり、気泡規制部の一部を破断して示している。また、図１０は、第７の実施の形態に係る濁水浄化装置１における陽電極４と陰電極６の配置を模式的に示した平面図である。
【００６４】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１では、複数の陽電極４と複数の陰電極６とからなる電極群３８を備える。また、陽電極４と陰電極６には、上述の複数の気泡規制部２４Ｂが設けられている。隣り合う陽陰両電極４、６同士は、双方の周壁部２８（気泡規制部２４Ｂの一部要素）に接続される絶縁性の支持部材１６によって保持されており、互いの距離が一定に保たれている。電極群３８は、架台４０に固定されている。
【００６５】
図１０に示すように、電極群３８は、異なる極性の陽電極４、陰電極６が一定間隔にて交互に並ぶ電極列４２を複数有し、複数の電極列４２が一定間隔で並列に並び、かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なっている。このような配置とすることにより、一番外側の電極も有効に機能させることができ、通電による電気分解処理を効率化できる。
【００６６】
続いて、第８の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図１１は、第８の実施の形態に係る濁水浄化装置１の概略側面図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図１１中においては、説明の便宜のために詳細図示を省略している。
【００６７】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１は、電源装置７が、陽陰両電極間に電圧を印加するための電力を起こす太陽電池４４を更に有し、電源装置７と陽陰両電極４、６とを濁水Ｗ中で浮遊保持するフロート体４６を更に備えている。
【００６８】
フロート体４６は、光のエネルギーを電力に変換するための素子等を備えた太陽電池４４を上部に搭載し、下面（濁水）側に複数の陽電極４と複数の陰電極６とを吊り下げて保持する基体部４８を有する。この基体部４８は、フロート５０によって水面上に浮遊保持されている。基体４８内には、太陽電池４４と陽電極４及び陰電極６とを電気的に接続する配線が組み込まれている。なお、複数の陽電極４と複数の陰電極６の配置は、前述の実施の形態８で説明した配置（図１０参照）と同様となっている。
【００６９】
本濁水浄化装置１では、太陽光エネルギーを利用して起こした電力を用いて陽陰両電極間に通電する。そのため、ランニングコストを低く抑えることができ、また、放置した状態で自動的に濁水Ｗの浄化を行うことができる。
【００７０】
続いて、第９の実施の形態に係る濁水浄化装置１について説明する。図１２は、第９の実施の形態に係る濁水浄化装置１を示す模式図である。なお、本濁水浄化装置１は気泡規制部を備えているが、図１２中においては、説明の便宜のために詳細図示を省略している。
【００７１】
本実施の形態に係る濁水浄化装置１は複数の陽電極４と陰電極６とを備え、ダム６０によって堰き止められた濁水Ｗを浄化するための装置で、水力発電施設Ｐに併設されている。また、本濁水浄化装置１は水力発電施設Ｐで用いられる所内電力を利用しており、配線ライン６６を介して陽陰両電極間に電圧を印加している。本濁水浄化装置１によれば、水力発電施設Ｐで用いられる所内電力を有効利用でき、例えば、昼夜連続での浄化処理が可能となる。それにより、特に夜間における余剰電力を有効利用できる。
【００７２】
また、本濁水浄化装置１は、架台４０によって放流口６２や取水口（図示せず）の付近に固設されている。放流口６２は、ダム６０によって堰き止められた濁水Ｗを一定水位に保つためのものである。また、取水口は発電に供せられる水を取水するためのものである。そのため、本濁水浄化装置１の陽陰両電極４、６の長さは、放流口６２や取水口の水深よりも深い長さとすることが好ましい。浄化した後の水を放流し、または発電に利用するためである。
【００７３】
以上の各実施の形態に係る濁水浄化装置１によれば、濁水Ｗ中に電気分解処理を施すことによって生じる気泡１８、２０が、浮遊粒子２と結び付き、浮遊粒子２の沈降を阻害するという不都合を軽減できる。また、陰電極４や陽電極６の付近で発生した気泡が、電極周側面に留まって絶縁作用を奏する膜を形成するという不具合を未然に抑制する。特に、以上の濁水浄化装置１では、基本的に陽電極４と陰電極６の構造に特徴を持たせ、上記の効果を奏させるものである。そのため、小型、かつ簡易な構造とすることが可能である。
【００７４】
更に、濁水の攪拌等が不要であるため、沈降する浮遊粒子２を巻き上げてしまうという不都合も無く、また、ランニングコストを抑えながら濁水の浄化を行うことができる。
【００７５】
なお、本発明が、以上の各実施の形態のみに限定されないことは云うまでもない。そのため、例えば、各実施の形態同士の要素を適宜組み合わせることもできる。また、陽電極４と陰電極６の構造を異ならせることもできる。なお、陽陰両電極間に通電することによって発生する水素ガスや酸素ガスを貯留槽等に集め、別途利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態に係る濁水浄化装置を概略的に示す側面図であり、陰電極を一部破断して示している。
【図２】第１の実施の形態に係る濁水浄化装置の陰電極を拡大して示す斜視図である。
【図３】在る閉鎖性水域にて採取した濁水に対し、浄化処理を施した実験結果であり、陽陰両電極間の距離と濁度低下率と関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大し、柱状本体部の軸方向に割った断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大して示す斜視図である。
【図６】第４の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側に設けた気泡規制部を拡大して示す斜視図である。
【図７】第５の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側の柱状本体部を拡大するとともに横に割った断面を示す斜視図である。
【図８】第６の実施の形態に係る濁水浄化装置を示し、陰電極側の柱状本体部の底部を拡大し、縦に割った断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る濁水浄化装置の側面図であり、気泡規制部の一部を破断して示している。
【図１０】第７の実施の形態に係る濁水浄化装置における陽電極と陰電極の配置を模式的に示した平面図である。
【図１１】第８の実施の形態に係る濁水浄化装置の概略側面図である。
【図１２】第９の実施の形態に係る濁水浄化装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・濁水浄化装置、４・・・陽電極、６・・・陰電極、７・・・電源装置
１０・・・柱状本体部、１２・・・気泡誘導路、１４・・・連通孔
１８，２０・・・気泡、２２・・・切替手段、２４Ａ〜２４Ｄ・・・気泡規制部
２６Ａ〜２６Ｄ・・・気泡規制面、２８・・・周壁部
３８・・・電極群、４２・・・電極列、４４・・・太陽電池、４６・・・フロート体
６０・・・ダム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁水中に挿入される陽電極及び陰電極と、該陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置とを備え、前記電源装置によって前記陽陰両電極間に通電することによって前記濁水の浄化を行う濁水浄化装置において、
前記陽陰両電極は、
導電性を有する柱状本体部と、
該柱状本体部の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路と、
前記柱状本体部の周側面から前記気泡誘導路につながる連通孔と、
前記柱状本体部から発生する気泡の動きを前記連通孔に導くように規制する気泡規制部とを備えていることを特徴とする濁水浄化装置。
【請求項２】
前記気泡規制部は、前記柱状本体部の周側面に形成され、前記連通孔側に気泡規制面を向けて構成される鍔状体であることを特徴とする請求項１記載の濁水浄化装置。
【請求項３】
前記気泡規制部は、前記鍔状体の周縁から前記連通孔側に向けて延設され、前記連通孔を囲む周壁部を更に備えていることを特徴とする請求項２記載の濁水浄化装置。
【請求項４】
前記連通孔は、前記柱状本体部の軸方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項５】
前記濁水中に挿入される前記陽陰両電極間の距離は、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項６】
前記陽電極と前記陰電極に印加される電圧の極性を切り替える切替手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項７】
複数の前記陽電極と複数の前記陰電極とからなる電極群を備え、
該電極群は、
異なる極性の電極が一定間隔にて交互に並ぶ電極列を複数有し、
該複数の電極列が一定間隔で並列に並び、
かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なることを特徴とする請求項1〜６のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項１】
濁水中に挿入される陽電極及び陰電極と、該陽陰両電極間に電圧を印加する電源装置とを備え、前記電源装置によって前記陽陰両電極間に通電することによって前記濁水の浄化を行う濁水浄化装置において、
前記陽陰両電極は、
導電性を有する柱状本体部と、
該柱状本体部の内側に形成され、軸方向に延びる気泡誘導路と、
前記柱状本体部の周側面から前記気泡誘導路につながる連通孔と、
前記柱状本体部から発生する気泡の動きを前記連通孔に導くように規制する気泡規制部とを備えていることを特徴とする濁水浄化装置。
【請求項２】
前記気泡規制部は、前記柱状本体部の周側面に形成され、前記連通孔側に気泡規制面を向けて構成される鍔状体であることを特徴とする請求項１記載の濁水浄化装置。
【請求項３】
前記気泡規制部は、前記鍔状体の周縁から前記連通孔側に向けて延設され、前記連通孔を囲む周壁部を更に備えていることを特徴とする請求項２記載の濁水浄化装置。
【請求項４】
前記連通孔は、前記柱状本体部の軸方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項５】
前記濁水中に挿入される前記陽陰両電極間の距離は、濁度低下率が所定範囲内に納まるように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項６】
前記陽電極と前記陰電極に印加される電圧の極性を切り替える切替手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【請求項７】
複数の前記陽電極と複数の前記陰電極とからなる電極群を備え、
該電極群は、
異なる極性の電極が一定間隔にて交互に並ぶ電極列を複数有し、
該複数の電極列が一定間隔で並列に並び、
かつ、隣接する列において隣り合う電極同士の極性が異なることを特徴とする請求項1〜６のいずれか一項記載の濁水浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２１１７１（Ｐ２００６−２１１７１Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０３７９５（Ｐ２００４−２０３７９５）
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【Ｆターム（参考）】
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