JPS5987093A - 廃水処理用電解反応装置及び廃水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は汚濁物質の処理を効率よく行なうことのできる
廃水処理用電解反応装置と、これを用いた廃水処理方法
に関するものである。

廃水処理の一般的な手段として、陽極に鉄、アルミニウ
ム等の可溶性金属を用いて電解処理し、電解作用によっ
て発生した金属イオンにより、また必要に応じて塩化ア
ルミニウムや硫酸アルミニウム等を添加して得た添加電
解質により、廃水の汚濁物質を捕獲凝集してフロックを
生成させ、同じく；電解作用によって発生した微細気泡
を７０ツ夕に吸着させて浮上分離することは周知である
。

しかしながら、従来から用いられている処理装置におい
ては、消耗した電極板の交換が必要であるとともに１電
極板にスケールが付着して電導性が低下した場合のスク
ール除去作業が困難であるなど、取扱いが面倒なもので
あった。また電極板の有効表面積を大きくするためＫは
複数の陽極と陰極を交互に配置するなどの必要があり、
構造が複雑になるとともに全体として大型傾なりゃすい
という問題もある。

木発明けこのような問題点に着目し、簡単な構成傾よっ
て汚濁物質の処理を効率的に行なうことのできる廃水処
理用電解反応装置と、これを用いた廃水処理方法を提供
することを目的としてなされたものである。

すなわち、本発明の廃水処理用電解反応装置は、絶縁物
から々る縦長の缶体の下部に下部電極板と廃水の流入口
を、上部に上部電極板と廃水の流出口をそれぞれ設け、
廃水中の汚濁物質の処理に適応した金属イオンを生成す
る材質からなり、相互問に廃水の通過を妨けない間隙を
形成できる形状の＃Ｉ導電性充填材を、下部電極板さ上
部電極板の間に充填したことを特徴としており、また廃
水処理方法は、上述した廃水処理用電解反応装置を用い
て、この装置の下部電極板と上部電極板の間に直流電圧
を印加し、反応を促進するようなイオンを生成する添加
剤、例えば塩化アルミニクムや硫酸アルミニクム等を添
加した廃水を流入口から送入して充填材の間隙を通過さ
せ、この間に電解処理して汚濁物質の分解、吸着、凝集
等を行ない、フロック化して流出口より敢出すことを特
徴としている。

このように、本発明において幻、縦長の缶体の下部電極
板上上部電極板の間に導電性の充填材を充填しており、
充填材は自重によって下部電極板の方に押し付けられ、
上層部から上層部に行くほど押し付は力は大きなものと
なっている。従って、隣接する充填材間の接触抵抗は上
層部で大きく、゛上層部に行くにつれて小さくなるので
あシ、下部電極板と上部電極板の間の電位傾度は上部で
太きく下部で小さく、はぼ連続的に変化した状態となる
。このため、下部の流入口から送入された廃水は、充填
材の間隙を通って上昇する間に、電位傾度の小さい部分
から大きい部分までを順次通過し、それぞれの汚濁物質
に個有の電位傾度の部分で電解反応が起き、廃水が下部
電極板から下部電極板まで移動する間に１含まれている
各種の汚濁物質に対する処理が効率よく行なわれること
になる。

また本発明の反応装置においては、充填材が下部電極板
と同じ極性の電極として作用し、比較的小容量の缶体を
用いながら電極の実効表面積を大きくし、充填材間を通
過する廃水との十分な接触を保って反応を促進すること
ができるのであり、更に充填材が消耗した場合にはわず
られしい交換作業は不要で上から投入して補充するだけ
でよく、洗浄作業も容易であるなど、取扱いが極めて簡
素化されるのである。

このような反応装置を用いて廃水処理を行なう本発明の
廃水処理方法においては、電解反応を促進するようなイ
オンを生成する添加剤を廃水に添加しているので、充填
材によって生成される金属イオンとの相刺作用で反応は
一層促進され、処理はよシ十分に行なわれる。得られた
フロックは缶体の上部においてかき取り、あるいけ周知
の浮上分Ｎ４’ｎに送ってここで浮上分離させてかき取
る等の手段によって除去すればよい。

次に本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明する
。第１図は廃水処理用電解反応装置の構造を示す概略断
面図、第２図は廃水処理方法を説明するための処理シス
テムの模式図、第３図は廃水処理方法の一実施例におけ
る要部の模式図である０ 第１図において、ｆ＋ｉは缶体、（２）は缶体ｆｉｌの
底部の支持枠（３）に支持された下部＠極板、（４）は
下部電極板（２）より下部に設けられた流入口、＋５）
ｌｄ缶缶体１）の上部の支持枠（６）に支持された上部
電極板、（７）−−Ｅ部電極板（５）より上部に設けら
れた流出口、（８）は充填材、（９）は底板、００）は
上蓋、（１１）は廃水、０乃は送気管、０階はパイプレ
ークである。

缶体（１１？ｄ例えば塩化ビニールやＦＲＰなどの絶縁
物で作られたものであシ、全長が直径の７〜８倍程度の
縦長の形状となっている。下部電極板（２）と」二部電
極板（５）は例えばカーボンからなる不耐性のもので、
それぞれ複数個の穴（２ａ）　（５ａ）を設けた円板状
のものであシ、使用に際しては、酸化反応を主に行なわ
せる場合には下部電極板（２）を直流電源（図示せず）
のプラス極に、上部電極板（６）を同じくマイナス極に
それぞれ接続し、還元反応を主に行なわせる場合には今
とは逆の極性に接続する。

なお反応促進をはかるため、穴（２メは穴（５ａ）より
も小さくシ、下部電極板（２）の表面積が上部電極板（
５）より大きくなるようにしである。

充填材（８）は汚濁物質の処理に適応した全屈イオ／、
ｇＡＪｔばＡ１＋＋、Ｍ／＋、Ｆｅ””、Ｆｅ＋＋＋、
Ｚｎ”、Ｃ♂七などを生成する材質からなる導電性のも
のであシ、その形状は各充填材相互間に廃水の通過を妨
げない間隙を形成できるような形状、一般的には球ある
いけこれに近い形状のものが適しており、アルミニウム
球や鉄球、または適当な磁石などが使用される。具体的
な例を示すと、製鉄用の脱酸剤として一般に用いられて
いるアルミショツ）、ｎｕるアルミニウム球が用いられ
る。これは直径２５ｍ程度、高さ１５闘程度の丸みのあ
る円錐状鋳球であって、入手が容易且つ安価であり、表
面積が大きく、廃水が適度の乱流となって通過するので
、本発明における充填材として適したものの一つである
。充填材（８）は下部電極板（２）の上に投入され、上
部型′Ｖ７ｉ、板（５）にほとんど接する位置まで充填
される。

廃水（ＩＩ）は流入口（４）から送入され、流水口（７
）から流出する。

第２図において、（２１）は原水槽、（２→は移送ポン
プ、（財）は流量、計、（財）は添加剤槽、シロ）は定
量ポンプ、（イ）はラインミキサー、（２７１は第１図
に示した電解反応装置、（ハ）は浮上分離槽、Ｑ９）は
かき取り装置である。

原水槽伝りに貯溜された廃水（川は、移送ポンプ（２）
Ｋよって流量計−、ラインミキサー（２樽を経て電解反
応装置Ｑ７１に送られるが、定量ポンプ輛により添加剤
（１（財）から所定量の添加剤−の溶液が送給され、ラ
インミキサー翰で混合される。廃水に対する添加剤参→
の濃度Ｆｉ２〜１０　ｐｐｍ程度であるが、これけ廃水
中のＢＯＤ、　ＣＯＤ、　　ＳＳ等の量に応じて適宜増
減される。添加剤１２は、イオンを生成して通電性を向
上し、電極表面の酸化物を除去し、廃水（遣す中の汚濁
物質の１次、２次的反応性を向上し、凝集作用によシフ
ロックを形成して残留を防止するなど、電解反応装Ｎ（
財）内での反応を促進する機能を有する無機あるいは有
機の塩類が主として使用される。すなわち、例えば酸性
のものとしては塩化アルミニタム、硫酸アルミニタムが
、中性のものとしては塩化ナトリウムが、アルカリ性の
ものとしては水酸化アルミニタム、水酸化カルシウムな
どが用いられる。このｔｌか、鉄、マグネシクム、マン
ガンの各化合物などが用いられ、あるいけ廃水（１１）
の種類によっては高分子系凝集剤が用いられることもあ
る。上述の塩化ナトリウムの場合、Ｎａ　ＸＣ１の各イ
オンが電解反応を促進し、文にＣｌＩｒ１充填材（８）
のアルミニウム表面に生ずる酸化皮膜を除去するのに有
効に作用する。添加剤いりは予備試験によって廃水に応
じたものを選択して使用するのであり、例えば澱粉排水
の場合に＃″ｉ塩化ナトリクムと水酸化アルミニタムが
用いられ、牛牲や豆腐排水の場合には上記の２成分のほ
か更に水酸化カルシウムが加えられる。

電解反応装置□□□では廃水（１すは充填材（８）に接
触しながらその間隙を上昇し、その間に金属水酸化物が
生成されて電極での還元あるいは酸化作用が行なわれ、
廃水中の汚濁物質はそれぞれに個有の電位傾度の部分に
おいて電解処理され、活成化した水酸化物に吸着、凝集
されてその大部分が７０ツク状となって上昇し、無数の
フロックと水の混合体となった廃水が流出口（７）から
浮上分離槽−に送られる。送気管０匂は空気０４４を送
り込んでフロックに上昇力を付与する気泡を発生させる
ためのものであり、電解作用による微細気泡だけでは上
昇力が不足するような場合に使用される。

浮−ヒ分離槽四は周知の多段式構造のものであり、陽極
及び陰極（いずれも図示せず）で酸化反応及び還元反応
がそれぞれ行なわれ、フロックはＡ生ガスを吸着して浮
上するからこれをかき取シ装置（ハ）で回収し、廃水は
清浄水（可となって放流される。

清浄水（１げけ電解作用によって水中の溶存酸素が分解
されているので、放流に際しては曝気処理を行なうこと
か望ましい。なお、電解反応装＠ｔ：２力の上ｆｌ［も
がきＫｘル装置を設けて７０ツクの１次回収を行ない、
７０ツク化が不十分でここで回収できなかったものを浮
上分１１［ｔｌ場で完全に回収するようにしてもよい。

電解反応装置伐ηを構成する缶体ｆ１１の太きさけ比較
的自由であるが、取扱いやすくするには最大でも直径３
００闘φ、全長２ｍ程度にするのがよく、この寸法のも
ので、ＢＯＤ　１，０００ｐｐｍ程度の廃水を１時間当
り１トン処理することができる。この時に必要な直流電
力Ｆｉ２０〜３０Ｖ、ＩＡ以下（平均的にはＱ２〜０．
５Ａ）程度であり、廃水の種類や濃度によって適宜増減
されるが、いずれにしても比較的小さな電力ですむ。こ
のため水の電気分解ｔＪはとんど起きず、酸素ガスや水
素ガスの発生が少なくなるので、爆発事故の危険性のな
い反応装置を得ることができる。

処理すべき廃水量が多い場合は、電解反応装置Ｑ力の本
数を多くして第２図のシステムを並列運転すればよく、
まだ汚濁物質の濃度が高い場合は、電解反応装置ｆ２η
を複数本直列忙して使用することもできる。このような
直列配置の場合には、そのうちの一つ、例えば第２段目
で下Ｓ電極板（２）を陰極にして還元反応を主体とした
一処理を行ない、下部電極板（２）を陽極とする第１段
目の酸化反応を主体とした反応で処理しきれない汚濁物
質に対する処理を行なって、より完全な処理を期すると
いうような使い方も可能となる。

第３図は、上記の目的のために２基１組として直列に接
続された電解反応装置（２７−１）　（２７−２）の例
を示し、第２図の電解反応装置（２７）の部分に置き換
えて使用される。ここでは一方の下部電極板（２）と他
方の上部電極板（５）とを接続し、一方の−Ｅ部電極板
（６）と他方の下部型ｉ　＆　＋２１とを接続し、それ
ぞれを切替スイッチ（ト）を介して直流電源（′１句に
接続してあり、切替スイッチｔ３均によって一定時間、
例えば６０分ごとに上下の電極板間に印加する直流電圧
の極性を同時に逆転するようにしたものである。このよ
うな方法を抹用すると、各電解反応装置（２７−１）（
２７−２）では一方で酸化反応を主体とし他方で還元反
応を主体とした処理が行なわれ、しかもそれか一定時聞
ご（！：に逆になるわけであシ、それぞれの反応が促進
されるとともに、電極板や充填材にイ」着した絶縁性の
スケールの除去作用も同時に行なわれることになり、処
Ｊ！Ｉ！能力が向−ヒされるのである。

なお、電解反応装Ｍ＠η内の充填材（８）の表面にスケ
ールやフロックが何着し、通電が妨げられたり反応効果
が低下したりすることは、間隙の間を通過する廃水によ
って一応防止されるが、第１図のようなバイブレータ０
濁を設けて缶体ｆｔｌの内部に微振動を与えること釦よ
り、スケールなどの付Ｉｆ　ヲよりｅ実に防止し、長時
間の使用眞耐えるものとすることができる。このパイプ
レーク０埠は缶体ｆ１１の側壁に形成した取付座α（へ
）忙張られたゴム製などのダイアプラム（１６）　Ｋ　
ＪＩＸ付けられており、微振動は無数の***を有する隔
壁θηを介して缶体（１）の内部に伝達される。

以上の実施例の説明からもり」らかなように、本発明ｒ
（よれば、下部電極板と上部電極板の間に充填される充
填材によって電極の実効表面積が大幅に拡大され、また
、自重による接触抵抗の差によって」１下の電極板間の
電位傾度が均一ではなくなるため、各種の汚濁物質に対
する反応がそれぞれの個有の電位傾度の部分でなされて
、比較的小型な装置で多すの廃水を効率的に処理するこ
とができるのであり、充填材と添加剤を適切に選定する
ことにより各種の廃水処理を効果的に行なうことが可能
となるのである。

また本発明においては、充填材は固定式の電極とは異な
り消耗時には単に必要知を補充するだけでよく、また洗
浄も容易であるから取扱いが容易であり、小型であるこ
とと相まって保守管理が簡単で維持費を低減できる効果
もある。

次に本発明の廃水処理方法による処理結果の実例を示す
。零発り］け有機、無機の各種産業廃水の処理、および
下水、中水、上水の処理など広範囲に適用することがで
きる。

（実例１）　産業廃水 （実例２）　精練染色廃水 （実例３）　洗濯廃水 （実例４）　住宅団地２次処理水 このように各種の廃水において、ＣＯＤ、　ＢＯＤ。

ＳＳ１その他の含有成分についてほとんどの場合９０％
以上の除去率を示し、通常の処理方法では除去が困難な
重金属や燐等に対しても高い除去率が得られた。なお塩
素酸基の発生によシ脱臭、脱色、殺菌等の効果も得られ
ている。

【図面の簡単な説明】

＠　１　ｒ５ｇＩは本発明の廃水処理用電解反応装置の
一実施例の概略断面図、第２図は本発明の廃水処理方法
を示す模式図、第３図は廃水処理方法の一実施例におけ
る要部の模式図である。 （１）・・・缶体、（２）・・・下部型ｉ板、（４）・
・・流入口、（５）・・・上部電極板、（７）・・・流
出口、（８）・・・充填材、（１１）・・・廃水、（２
η・・・電解反応装置、（社）・・・添加剤。 第２図 第３図 ７一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　絶縁物からなる縦長の缶体の下部に下部電極
   板と廃水の流入口を、上部に上部電極板と廃水の流出口
   をそれぞれ設け、廃水中の汚濁物質の処理に適応した金
   属イオンを生成する材質からなり、相互間に廃水の通過
   を妨げない間隙を形成できる形状の導電性の充填材を、
   下部電極板と一ヒ部電極板の間に充填したことを特徴と
   する廃水処理用電解反応装置。 （２）特ｉＴｆ請求の範囲第１項記載の廃水処理用電解
   反応装置の下部電極板と上部電極板の間に直流電圧を印
   加し、反応を促進するようなイオンを生成する添加剤を
   添加した廃水を流入口から送入して充填材の間隙を通過
   させ、この間に電解処理して汚濁物質の分解、吸温、凝
   集等を行ない、フロック化して流出口より取出すことを
   特徴とする廃水処理方法。 （３）特許請求の範囲第１項記載の廃水処理用電解反応
   装置を２基１組として直列に接続し６、一方の下部電極
   板を陽極とした時は他方の下部電極板が陰極となるよう
   な極性で各廃水処理用電解反応装置の両型′ｌｉＲ板間
   に直流電圧を印加し、且つ一定時間ごとに印加する直流
   電圧の極性をそれぞれ逆転するようにした特許請求の範
   囲＠２項記載の廃水処理方法。