CN102639206A - 通电处理方法、通电处理装置以及其阳极 - Google Patents
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Abstract
本发明提供防止水垢附着在与被处理物接触的接触面的阳极、具备该阳极的通电处理装置、以及使用该装置的通电处理方法。由滤布构成的输送带（1）是以无缝的方式跨设在辊（2、3）之间，能够在由多孔板构成的阴极板（4）的上方循环转动。沿着输送带（1）的搬运方向排列有阳极单元（21～25）。在阳极单元的阳极板（33）的下表面设置有多孔合成树脂板或多孔玻璃过滤膜等具有透水性及导电性中的至少一种特性的覆盖物层（7）。
Description
技术领域
本发明涉及除了水的电解处理和电透析处理以外，还用于将含水物脱水的电渗透脱水处理等的通电处理方法、通电处理装置以及其阳极。
背景技术
作为对在排水的生物处理过程中产生的污泥等含水物进行脱水处理的方法，众所周知电渗透脱水（专利文献1~3）。在该电渗透脱水处理中，对被处理含水物进行通电，使带负电的污泥接近阳极侧，另一方面使污泥的间隙水向阴极侧移动，一边使其分离一边施加加压力以进行脱水，因此与机械式脱水处理相比，可使脱水效率高，进一步降低污泥的含水率。
专利文献1的电渗透脱水装置在进行循环转动（Circulated）的下侧过滤带（阴极）和进行循环转动的上侧加压带（阳极）之间，对污泥进行电渗透脱水处理。
专利文献2的电渗透脱水装置，配置有与上侧加压带分开的另外的作为阳极的电极鼓，通过该电极鼓夹压上下的带（belt）。
专利文献3的电渗透脱水装置，将污泥供给到进行循环转动的输送带上，将含水物夹压在输送带下侧的阴极板和输送带上方的阳极单元之间，并且使电流流通来进行电渗透脱水。阳极单元在输送机移动方向上配设有多个。在各阳极单元的底面部设置有水平的阳极板。该阳极板能够被气缸压下，并且能够被弹簧抬起。在使阳极板上升了的状态下，输送机使含水物移动1个间距（阳极单元的设置间隔）。
如专利文献2所记载，电渗透脱水装置的阳极是例如在由钛等高耐腐蚀性金属所构成的电极母体的表面薄薄地涂敷有铂、氧化钌等贵金属类材料的构件。在电渗透脱水装置中，带负电的微粒向阳极侧移动且在阳极表面发生水垢析出现象。该析出物为绝缘体的情况下，会使阳极的表面电位上升，通电性恶化，从而脱水性能恶化。
上述专利文献2中，记载有为了抑制析出物附着在阳极上，在阳极表面泼洒弱碱水溶液来随时进行清洗的方法。
然而，泼洒该弱碱水溶液，在如专利文献2的转动式鼓构造的阳极的情况下，由于阳极在转动的过程中朝上，因而能够应用，但不适用于如专利文献3那样阳极总是朝下的装置。
另外，由于一直持续泼洒弱碱水溶液，所以弱碱水溶液混入污泥而使污泥含水率上升，使得脱水性能恶化。
另外，电极母体金属和贵金属涂敷层的界面在存在碱的情况下会劣化，使得贵金属涂敷层易于剥离。因此，若一直泼洒弱碱水溶液，会促进阳极劣化。
专利文献4中，作为制造电解铜箔或使铜镀层等电解用电极再活的方法记载有如下的方法，将附着有水垢的电极浸渍在含有硝酸和过氧化氢的水溶液中之后，进行高压水洗来除去电极表面附着物。该方法是用于除去水垢，并不是为了防止水垢附着。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-189311
专利文献2：日本特开平6-154797
专利文献3：国际公开WO2007/143840
专利文献4：日本特开2008-150700
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供具有防止在与被处理物接触的接触面附着水垢的功能的阳极、具备该阳极的通电处理装置以及使用该装置的通电处理方法。
解决问题的手段
第1技术方案的用于通电处理装置的阳极，该通电处理装置具有相向配置的该阳极和阴极，对处于该阳极和阴极之间的被处理物进行通电处理，该用于通电处理装置的阳极的特征在于，由具有透水性及导电性中的至少一种特性的原材料构成的覆盖物，覆盖与被处理物接触的接触面。
第2技术方案的用于通电处理装置的阳极的特征在于，在第1技术方案中，所述覆盖物由具有耐酸性及耐热性的原材料构成。
第3技术方案的用于通电处理装置的阳极的特征在于，在第2技术方案中，所述覆盖物是由纤维构成的编织布（woven cloth）或无纺布（non-wovencloth）。
第4技术方案的用于通电处理装置的阳极的特征在于，在第2技术方案中，所述覆盖物是多孔合成树脂或多孔玻璃。
第5技术方案的用于通电处理装置的阳极的特征在于，在第1至4技术方案中的任一方案中，所述覆盖物是由带电的表面电位为正或负的原材料构成。
第6技术方案的通电处理装置的特征在于，具有相向配置的阳极和阴极，对处于该阳极和阴极之间的被处理物进行通电处理，该通电处理装置的特征在于，该阳极是如第1至5技术方案中的任一方案所述的阳极。
第7技术方案的通电处理装置的特征在于，在第6技术方案中，所述通电处理是电渗透脱水处理。
第8技术方案的通电处理方法的特征在于，使由液状物或含水物构成的被处理物处于第6或7技术方案的通电处理装置的该阳极和阴极之间，在该阳极和阴极之间施加电压，对该被处理物通电来进行处理。
发明的效果
本发明的阳极的与被处理物接触的接触面通过具有透水性及导电性中的至少一种特性的原材料覆盖。在覆盖物具有导电性时，能够防止被处理物中的微粒状、阴离子状或阳离子状的水垢成分接近阳极表面从而防止在阳极表面析出。
覆盖物具有透水性时，通过将水存在覆盖物中，即使是原材料本身不具有导电性的覆盖物，也由于覆盖物带有导电性而能够防止水垢成分接近、析出阳极表面。作为具有透水性的覆盖物，优选由纤维构成的编织布或无纺布。
覆盖物优选PTFE过滤材料等多孔合成树脂、玻璃过滤材料等多孔玻璃等具有耐热、耐酸性的原材料。
覆盖物是带点的表面电位为正的原材料时，会吸附带负电的微粒状或阴离子状的水垢成分，排斥阳离子状的水垢成分，防止或抑制其接近阳极。由此防止在阳极析出水垢。
覆盖物是带电的表面电位为负的原材料时，会排斥带负电的微粒状或阴离子状的水垢成分，吸附阳离子状的水垢成分，防止或抑制其接近阳极。由此防止在阳极析出水垢。
覆盖物是将带电的表面电位为负的原材料和为正的原材料层叠而成的时，会吸附或排斥带负电的微粒状或阳离子、阴离子状的水垢成分，防止或抑制其接近阳极。由此防止在阳极析出水垢。
附图说明
图1中的1a是实施方式的电渗透脱水装置的概略纵剖视图，图1中的1b是沿着图1a的Ib-Ib线的剖视图。
图2是实施方式的电渗透脱水装置的概略纵剖视图。
图3是另一实施方式的电渗透脱水装置的概略纵剖视图。
图4是表示阳极的一例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明实施方式。图1中的1a及图2是实施方式的电渗透脱水装置的沿着长边方向（带转动方向）的纵剖视图，图1中的1b是沿着图1中的1a的Ib-Ib线的剖视图。此外，图1中的1a、1b是表示脱水步骤的状态，图2是表示该电渗透脱水装置的带进给步骤的状态。
由滤布构成的输送带1以无缝的方式跨设在辊2、3之间，能够循环转动。
该输送带1的上表面侧成为污泥的搬运侧，下表面侧成为返回侧。在输送带1的搬运侧的下表面配置有板状的阴极4。该阴极4是由金属等导电材料构成的板状构件，具有在上下方向贯通的多个孔。阴极4从辊2的附近延伸到辊3的附近。
在该输送带1的上表面的搬运方向上游部配设有漏斗5，来供给被处理含水物（在本实施方式中为污泥S）。
在输送带1的搬运部的上方设置有阳极单元21、22、23、24、25。此外，如图1中的1b所示，在输送带1的搬运部的两侧立设有侧壁板20，使得输送带1上的污泥不会漏出到侧方。阳极单元21~25配置在侧壁板20、20之间。
在本实施方式中，阳极单元沿着输送带搬运方向配置有5个，但不限定于此。阳极单元通常只要沿着输送带搬运方向配置2~5个左右即可。
各阳极单元21~25分别具有固定在下表面的阳极板33和沿上下方向进行冲程的气缸（省略图示）。气缸的上端固定在电渗透脱水装置主体即梁（省略图示）上，在气缸的下端安装有阳极板33。当向气缸内供给空气时，阳极板33向下方移动。当从气缸排出空气时，阳极板33上升。
阳极板33是在由钛等构成的母板的表面上形成有铂、氧化钌等贵金属涂敷层的构件。该阳极板33的下表面（与污泥S接触的接触面）33a形成有被覆层7，该被覆层7是由具有透水性及导电性中的至少一种特性的原材料构成。关于被覆层原材料的优选例后述。
从直流电源装置（省略图示）向各阳极单元21~25的阳极板33供给直流电流。
在通过如上那样构成的电渗透脱水装置进行污泥的脱水处理时，将供给到漏斗5内的污泥S送出至输送带1上，向各阳极单元21~25供给直流电流，并且向各阳极单元21~25的气缸供给空气，通过阳极单元21~25的阳极板33从上方按压该污泥。
以使阳极单元21~25为正，阴极板4为负的方式施加电压。从使装置的运转管理容易的观点而言，优选对各阳极单元21~25施加相同的电压，但也可以使施加于各阳极单元21~25的电压，越向搬运方向下游侧电压越高，或者相反，越向搬运方向下游侧电压越低。另外，也可以进行通电控制使各阳极单元的电流值相同。
可以对各阳极单元21~25的气缸供给相同压力的空气，也可以对越下游侧的阳极单元，供给空气压越大或越少。
通过这样地在阳极单元21~25和阴极板4之间通电，并且通过阳极单元21~25的阳极板33对污泥加压，使污泥电渗透脱水。然后，脱水滤液透过输送带1，通过阴极板4的孔并落下到托盘（省略图示）上，被送到排水处理设备。此外，也可以向漏斗5内供给电传导率高的滤液。若这样，则被处理污泥的电传导率变高，阳极单元21~25和阴极板4之间的污泥的电传导率变高，从而脱水性提高。由此，所得的脱水污泥的含水率低。
在如图1中的1a、1b那样向各阳极单元21~25通电并且通过阳极单元21~25对污泥加压时，输送带1停止。在通过阳极单元21~25进行了规定时间的加压及通电后，从各阳极单元21~25的气缸排出空气，使阳极板33上升。然后，使输送带1仅移动阳极单元21~25的排列间距的1个间距。由此，位于阳极单元25下侧的污泥作为脱水污泥被送出，位于各阳极单元21~24下侧的污泥分别向下游侧移动到下一个阳极单元22~25的下侧。另外，从漏斗5将未脱水处理污泥导入至阳极单元21的下侧。接着，将各阳极单元21~25的阳极板33压下并且向各阳极单元21~25和阴极4之间通电，对污泥进行电渗透脱水处理。以下，通过反复该步骤来对污泥进行电渗透脱水处理。
形成在阳极板下表面33a上且由具有透水性或导电性的原材料构成的被覆层7，用于确保通电性，维持脱水性能，并且防止水垢析出至阳极。该被覆层防止或抑制污泥中的微粒状或阴离子、阳离子状的水垢成分接近、析出到阳极表面。
优选覆盖物7为与水垢成分具有亲和性、易于吸附水垢成分的原材料。
覆盖物7是带电的表面电位为正的原材料时，会吸附带负电的微粒状或阴离子状的水垢成分，且排斥阳离子状的水垢成分而防止或抑制其接近阳极。
覆盖物7是带电的表面电位为负的原材料时，会排斥带负电的微粒状或阴离子状的水垢成分，吸附阳离子状的水垢成分而防止或抑制其接近阳极。
覆盖物7为将带电的表面电位为负的原材料和带正电的原材料层叠而成的时，会吸附或排斥带负电的微粒状或阳离子、阴离子状的水垢成分，防止或抑制这些水垢成分接近阳极。
覆盖物7优选为PTFE（Poly tetra fluoro ethylene聚四氟乙烯）过滤材料等多孔合成树脂，特别是多孔氟树脂或玻璃过滤材料等多孔玻璃等的具有耐热性及耐酸性的原材料，但只要是具有透水性或导电性，其它材料也可以。
在覆盖物7采用不具透水性的原材料的情况下，越是覆盖物7的电阻率低的原材料越优选。优选覆盖物7的电阻率为10-1Ωm以下，更优选10-3Ωm以下。但是，由于不锈钢、钛或铜等金属会因为氧化而引起劣化或丧失导电性，所以优选非金属原材料例如导电性薄膜、导电性橡胶等。
在覆盖物7采用具有透水性的原材料的情况下，由于能够通过水来确保通电性，因此可以忽略原材料本身的电阻率。
覆盖物7的厚度越薄越好，优选为10mm以下，更优选为0.01~3mm。覆盖物的孔越小越好，优选孔径为10μm以下，更优选为1~5μm。具体而言，连续气泡型的胺基甲酸酯或硅胶海绵、无纺布、编织布等较适合。
在覆盖物7采用带电的表面电位为负的原材料的情况下，由于阳极附近的PH低，因此在PH7以下时的电位为负的原材料较好，氧化铝纤维、玻璃纤维的编织布或无纺布等较适合。
在覆盖物7采用带电的表面电位为正的原材料的情况下，由于阳极附近的PH低，因此在PH7以下时的电位为正的原材料较好，尼龙纤维、丝纤维的编织布或无纺布等较适合。
覆盖物7粘贴到阳极的方法并无特别限定。可直接粘贴在阳极上，也可如图4那样，从外侧以网眼9等覆盖且加以固定。
在上述实施方式的电渗透脱水装置中，通过阳极单元21~25、输送带1及阴极4对污泥进行电渗透脱水，但本发明也能够应用于其它方式的电渗透脱水装置。例如图3那样将污泥S夹压在鼓状的阳极41和兼用作阴极的输送带42之间的电渗透脱水装置40，也能够应用本发明。这种情况下，在阳极41的与污泥接触的接触面上以围绕鼓状的阳极41的方式配设有被覆层，该被覆层具有透水性及导电性中的至少一种特性。
另外，虽然未图示，但本发明也能够应用于将被处理物夹压在过滤件彼此之间的形式的电渗透脱水装置。例如能够应用于如日本特公平7-73646、日本特许第3576269那样，在一对过滤板间通过挤压膜及电极夹压污泥的加压挤压型电渗透脱水装置。
本发明除了电渗透脱水以外的用途，例如还能够应用于下述用途。
（1）钠电解装置
例示电解食盐来制造Cl2、NaOH的装置。也可以是电解海水来制造次氯酸的装置。
（2）镀或电解箔制造装置
是将溶液中的离子电解析出至阳极或阴极，形成镀层或制造电解箔的装置。例示形成、制造铜镀层、锡镀层、锌镀层、铝箔、铜箔等的装置等。
（3）酸、碱、盐的回收装置
例示电解Na2SO4或有机物以取得硫酸、苛性钠、胺基酸等的装置。
（4）电渗析装置
例示在阳极和阴极之间配置阳离子交换膜和阴离子交换膜，将水在该等膜彼此之间通过来进行脱离子处理的装置等。
（5）碱离子水制造装置
电解水来取得碱离子水的装置。
（6）氢制造装置
例示电解KOH来制造氢的装置等。
（7）电凝聚装置
电解排水以使SS凝聚的装置。
实施例
以下，说明实施例及比较例。
使用图1、2所示的电渗透脱水装置，对含水率80％的污水处理污泥进行了电渗透脱水处理。运转条件如下。
阳极单元在输送带搬运方向上的排列数量：2个
污泥供给速度：5L/hr
施加在阳极单元上的电压：60V
＜实施例1＞
利用螺栓，在阳极板的下表面固定安装厚度为0.7mm、通气度1.3cm3/cm2/sec、平均孔径为1μm的玻璃纤维无纺布，在上述条件下对污泥进行了电渗透脱水处理。脱水滤液全部送到水处理设备。其结果为脱水污泥的含水率为62~65％。
运转103个小时后，剥离附着在各阳极单元21、22的水垢成分，测定其干燥重量如表1。
＜实施例2＞
除了取代玻璃纤维无纺布而使用厚度为0.33mm、通气度为28cm3/cm2/sec的玻璃纤维编织布以外，与实施例1同样地进行测定。测定结果如表1。
＜实施例3＞
除了取代玻璃纤维无纺布而使用厚度为0.25mm、通气度为7cm3/cm2/sec的玻璃纤维编织布以外，与实施例1同样地进行测定。测定结果如表1。
〔表1〕
＜比较例1＞
除了在阳极未安装玻璃纤维无纺布以外，同样地对污泥进行电渗透脱水处理。其结果为脱水污泥的含水率为62~65％。运转126个小时后，剥离附着在各阳极单元21、22的水垢成分，测定其干燥重量如表1。
如表1，在通过玻璃纤维无纺布或编织布被覆阳极单元的实施例1~3中，比没有覆盖物的比较例1相比，水垢析出量大幅减少。
此外，由于即使通过玻璃纤维无纺布或编织布覆盖阳极单元还能够确保通电性，因此脱水污泥的含水率在实施例1~3和比较例1中相同。
已使用特定方式详细地说明了本发明，但本领域技术人员知道在不脱离本发明的意图和范围内能够做各种变更。
此外，本申请案基于2009年12月28日提出的日本特许申请（日本特愿2009-298233），通过引用来援用其全体内容。
Claims (9)
1.一种用于通电处理装置的阳极，该通电处理装置具有相向配置的该阳极和阴极，对处于该阳极和阴极之间的被处理物进行通电处理，该用于通电处理装置的阳极的特征在于，
由具有透水性及导电性中的至少一种特性的原材料构成的覆盖物，覆盖与被处理物接触的接触面。
2.如权利要求1所述的用于通电处理装置的阳极，其特征在于，所述覆盖物由具有耐酸性及耐热性的原材料构成。
3.如权利要求2所述的用于通电处理装置的阳极，其特征在于，所述覆盖物是由纤维构成的编织布或无纺布。
4.如权利要求2所述的用于通电处理装置的阳极，其特征在于，所述纤维是玻璃纤维，覆盖物的厚度为0.01~10mm。
5.如权利要求2所述的用于通电处理装置的阳极，其特征在于，所述覆盖物是多孔合成树脂或多孔玻璃。
6.如权利要求1所述的用于通电处理装置的阳极，其特征在于，所述覆盖物是由带电的表面电位为负的原材料构成。
7.一种通电处理装置，具有相向配置的阳极和阴极，对处于该阳极和阴极之间的被处理物进行通电处理，该通电处理装置的特征在于，
该阳极是权利要求1至6中任一项所述的阳极。
8.如权利要求7所述的通电处理装置，其特征在于，所述通电处理是电渗透脱水处理。
9.一种通电处理方法，其特征在于，使由液状物或含水物构成的被处理物处于权利要求7所述的通电处理装置的该阳极和阴极之间，在该阳极和阴极之间施加电压，对该被处理物通电来进行处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120815 |