CN102786117A - 排水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种排水处理方法，能够进行比过去更加细致的控制。包括：使排水（１）通过具有隔膜电解的阳极侧（３）的阳极侧处理工序、以及通过阴极侧（４）的阴极侧处理工序。能够将阳极侧处理工序和阴极侧处理工序中的现象与排水的性状变化有机地结合起来并进行控制。可以使用阴离子交换膜（５）作为所述隔膜（Ｐ），且在阴极侧处理工序中，使排水中所含有的氯化物离子朝向阳极侧（３）移动来使之减少。

Description

排水处理方法

技术领域

本发明涉及利用具有隔膜方式的电解的排水处理方法。

背景技术

过去提出了一种排水的处理方法（专利文献1）。

即，将含有难分解性物质的废液或排水导入阳极为导电陶瓷电极的电解装置内，并用10A/dm²以上的高电流密度进行电解，使在废液或排水中生成次卤酸和活性氧并赋予强力的氧化分解作用。所谓强力的氧化分解作用，是指由以高电流密度进行的电解所形成的阳极氧化和由在此处生成的次卤酸和活性氧形成的氧化分解作用。

羟基自由基等活性氧是用阳极生成且强有力，但这种羟基自由基等活性氧的寿命短。而在电解处理水中生成的次卤酸如果不与有机物等接触，其寿命就比羟基自由基等的活性氧长。

电解处理水中的次卤酸与有机物等接触后会即时性分解而生成羟基自由基等活性氧，从而能够将难分解性化合物进行氧化分解。

然而，用这种排水的处理方法不能进行细致的控制。

专利文献1：日本发明专利公开2003－１２６８６０号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种排水处理方法，能够进行比过去更加细致的控制。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段。

（1）本发明的排水处理方法的特征在于，包括：使排水通过具有隔膜电解的阳极侧的阳极侧处理工序、以及通过阴极侧的阴极侧处理工序。由于采用上述方法，能够将阳极侧处理工序和阴极侧处理工序中的现象与排水的性状变化有机地结合起来并进行控制。

此处，所谓排水是对应需净化的水的统称，不仅包括工厂废水等废弃的水，还包括游泳池水、洗澡水、净化槽水以及其它要再利用的水。

作为阳极侧处理工序（阳极侧的电解通路）的现象，可以举出从氯化物离子（Cl^-）生成有效氯（Cl₂）（２Cl^-→Cl₂+２e^－）、ｐＨ降低（２H₂O→O₂+４H⁺+４e^－，氢离子H⁺生成）的例子。所述氯（Cl₂）与水（H₂O）反应，会生成次氯酸（HOCl）和盐酸（HCl）（Cl₂+H₂O→HOCl+HCl）。排水中的污浊成分会被次氯酸氧化分解，且化学需氧量COD会渐渐降低。而且一旦排水的PH下降，氯气（Cl₂）即容易挥发成气相（２HOCｌ+２H⁺→Cl₂↑+H₂O）。

作为所述阴极侧处理工序（阴极侧的电解通路）的现象，可以举出残留氯（有效氯）的氧化力降低（Cl₂→HOCｌ→OCｌ^－）、pＨ增加（羟基OH^-生成）的例子（２H₂O+２e^－→H₂+2OH^－）。

此处，有效氯的氧化力顺序为HOCｌ＞OCｌ^－，一旦PH增加而使OCｌ^－的比例比HOC ｌ还多（HOCl+OH^－→OCl^－+H₂O），整体的氧化力就会下降。

一旦排水的PH增加，则已挥发的氯气就容易溶解并容易回收（Cl₂+2OH^－→2HOCl）。

作为所述排水的性状，可以举出化学需氧量COD、氢离子浓度PH、残留氯浓度、以及食盐浓度等。

并且，根据阳极侧处理工序和阴极侧处理工序的顺序、组合，能够将净化后的排水的PH调制成中性，或是在处理后降低排放前的残留氯浓度（Cl₂、HOCｌ、OCl^-）。

作为排水净化工序的选择方法，可以例如将ｐＨ调整为中性（在排水要降低碱性区域的情况下选择阳极侧处理工序，而在排水要增加酸性区域的情况下则选择阴极侧处理工序），另外，如果将阴极侧处理工序设定为最终工序，就能降低排放前的残留氯浓度。

（2）也可以用阴离子交换膜作为所述隔膜，且在阴极侧处理工序中，使排水中所含的氯化物离子（Cl^-）朝向阳极侧移动来使之减少。采用这种方法，则能够从排水中减少氯化物离子（Cl^-）。

（3）也可以用阳离子交换膜作为所述隔膜，且在阳极侧处理工序中，使排水中所含的钠离子（Na⁺）朝向阴极侧移动来降低。采用这种方法，能够从排水中减少钠离子（Na⁺）。

而且，通过降低氯化物离子和钠离子的浓度来脱盐，能够从排水制造出纯水。而且如果在后道工序中使用RO膜，还能制造清洁的超纯水。

（４）也可以在所述阳极侧处理工序中降低排水的氢离子浓度，以使氯气容易挥发。采用这种方法，则无须在排水中添加盐酸（HCｌ）等酸，就能够利用阳极侧电解通路来降低氢离子浓度PH，由此使氯气（Cl₂）容易挥发，并且能够减少酸的添加量，从而减少乃至削减药剂成本。

即，通过阳极侧处理工序而呈现出PH下降的倾向（２H₂O→O₂+４H⁺+４e^－），而通过使排水的PH下降并成为酸性，使净化处理后的排水中的剩余次氯酸（HOCｌ）变成氯气（Cl₂）并挥发（２HOCｌ+２H⁺→Cl₂↑+H₂O），能够降低残留氯浓度。接着，将该排水送到阴极侧处理工序，能够从酸性返回中性。此处，能够将挥发的氯气回收并使之溶解于排水中，以再次利用。

不过，在阳极侧处理工序中PH虽然下降，但最好尽量不在阳极上生成有效氯Cl₂。即，最好避免发生从２Cl^－→Cl₂+２e^－这种氯化物离子生成氯的反应。

（5）也可以在所述阴极侧处理工序中增加排水的氢离子浓度，以使氯气容易溶解。采用这种方法，则无须在排水中添加氢氧化钠（NaOH）等碱，就能够利用阴极侧电解通路来增加氢离子浓度PH，由此使氯气（Cl₂）容易溶解，并且能够减少碱的添加量，从而减少乃至削减药剂成本。

即，通过阴极侧处理工序而呈现出PH增加的倾向（２H₂O+２e^－→H₂+2OH^－），而通过使排水的PH增加并成为碱性，使氯气（Cl₂）容易溶解（Cl₂+２OH^-→２HOCｌ），能够将剩余的有效氯回收后，再次用于需净化的排水的处理。

另外，将倾向于酸性的排水送到阴极侧处理工序，能够返回中性。

本发明的上述方法具有以下效果。

由于能够将阳极侧处理工序和阴极侧处理工序中的现象与排水性状的变化有机地结合起来并进行控制，因此这种排水处理方法能够进行比原来更细致的控制。

附图说明

图１是说明本发明排水处理方法的实施方式１的系统流程图。

图2是说明本发明排水处理方法的实施方式2的系统流程图。

图3是说明本发明排水处理方法的实施方式3的系统流程图。

附图标记说明

1排水

2无隔膜的电解槽

3阳极侧

4阴极侧

5阴离子交换膜

6阳离子交换膜

7电解右侧的路径

8处理水

9电解左侧的路径（图1）

9氯气溶解槽（图3）

10浓缩水

P  隔膜

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

［实施方式１］

如图１所示，本实施方式的排水处理方法是将排水（污水原水）１首先供给无隔膜的电解槽２。为了对排水１赋予导电性并供给将成为有效氯（Cl₂、HOCｌ、OCｌ^-）的基础的氯化物离子（Cl^-），而在排水1中添加NaCl，以使排水１的食盐浓度达到３％的程度。

并且，在排水中含有食盐的状态下进行电解（２Cl^－→Cl₂+２e^－、Cl₂+H₂O→HOCｌ+HCｌ），通过由此生成的次氯酸（HOCｌ）将排水中的污浊成分（主要是有机成分）氧化分解。此外，所述污浊成分因与阳极电极接触而被直接氧化，从而被分解。进而，所述污浊成分会被通过电解生成的羟基自由基（·OH）分解。

这种排水处理方法具备：通过具有隔膜电解的阳极侧３（电解通路）的阳极侧处理工序和通过阴极侧４（电解通路）的阴极侧处理工序。这样，就能够将阳极侧处理工序和阴极侧处理工序中的现象与排水1的性状变化有机地结合起来并进行控制，且能够进行比原来更细致的控制。以下详细说明这一点。

作为所述阳极侧处理工序（阳极侧3的电解通路）的现象，可以举出从氯化物离子（Cl^－）生成有效氯气（Cl₂）（２Cl^－→Cl₂+２e^－）、ｐＨ降低（２H₂O→O₂+４H⁺+４e^-，生成氢离子H⁺）的例子。所述氯气（Cl₂）会与水（H₂O）反应，生成次氯酸（HOCｌ）和盐酸（HCｌ）（Cl₂+H₂O→HOCｌ+HCｌ）。排水中的污浊成分会被次氯酸氧化分解，且化学需氧量COD会渐渐降低。而且一旦排水1的PH下降，氯气（Cl₂）即容易挥发成气相（２HOCｌ+２H⁺→Cl₂↑+H₂O）。

作为所述阴极侧处理工序（阴极侧4的电解通路）的现象，可以举出残留氯（有效氯）的氧化力降低（Cl₂→HOCｌ→OCｌ^－）、ｐＨ增加（羟基OH^－生成）的例子（２H₂O+２e^－→H₂+2OH^－）。

此处，有效氯的氧化力顺序为HOCｌ＞OCｌ^－，一旦PH增加而使OCｌ^－的比例比HOC ｌ还多（HOCｌ+OH^－→OCｌ^－+H₂O），整体的氧化力就会下降。

而且一旦排水1的PH增加，则已挥发的氯气就容易溶解并容易回收（Cl₂+２OH^－→２HOCｌ）。

作为所述排水1的性状，可以举出化学需氧量COD、氢离子浓度PH、残留氯浓度、以及食盐浓度等。

并且，根据阳极侧处理工序和阴极侧处理工序的顺序、组合，则能够将净化后的排水1的PH调制成中性，或是在处理后降低排放前的残留氯浓度（Cl₂、HOCｌ、OCｌ^-）。

作为排水1的净化工序的选择方法，可以将ｐＨ调整为中性（在排水1要降低碱性区域的情况下选择阳极侧处理工序，在排水1要增加酸性区域的情况下则选择阴极侧处理工序），另外，如果将阴极侧处理工序设定为最终工序，就能降低排放前的残留氯浓度。

用阴离子交换膜5作为所述隔膜P，且在阴极侧处理工序中，使排水1中所含的氯化物离子（Cl^-）朝向阳极侧3移动来使之减少，能够减少排水１中的氯化物离子（Cl^-）。从耐久性方面考虑，所述阴离子交换膜最好是氟类材质。

用阳离子交换膜6作为所述隔膜P，且在阳极侧处理工序中，使排水中所含的钠离子（Na⁺）朝向阴极侧4移动来降低，能够减少排水１中的钠离子（Na⁺）。从耐久性方面考虑，所述阳离子交换膜最好是氟类材质。

而且，通过降低氯化物离子和钠离子的浓度来脱盐，能够从排水1制造出纯水。而且，如果在后道工序中使用RO膜，还能制造清洁的超纯水。

排水１在无隔膜的电解槽２接受了氧化分解的净化作用后，在具有隔膜的电解右侧的路径７中除去氯离子和钠离子，并最终排出经过脱盐的清洁的处理水８。另一方面，在电解左侧的路径９中则产生了氯离子和钠离子的浓缩水10，因此能够使该浓缩水10返回污水原水１，以作为食盐水再次利用。由此能够削减食盐的药剂费用。

另外，在通过具有隔膜电解的阳极侧３（电解通路）的阳极侧处理工序的各阶段（由４个阶段构成）中，将已部分挥发的氯气加以收集。也可使该氯气在污水原水１中起泡溶解（图中未示）。这样一来，已溶解在排水１中的氯气就会与水反应而生成次氯酸，且这种次氯酸就会将污浊成分氧化分解。

而且，将在通过具有隔膜电解的阴极侧4（电解通路）的各阶段（由４个阶段构成）中发生的氢气加以收集。并且将收集到的氢气送到燃料电池（图中未示）以供发电，并将发生的电力作为电解用的电源加以利用。由此节约了排水处理所需的电费，且有助于节省能源。

［实施方式2］

如图2所示，本实施方式的排水处理方法是将排水（污水原水）１首先供给无隔膜的电解槽２。为了对排水１赋予导电性并供给将成为有效氯（Cl₂、HOCｌ、OCｌ^-）的基础的氯化物离子（Cl^-），而在排水1中添加NaCl，以使排水１的食盐浓度达到３％的程度。

并且，在排水中含有食盐的状态下进行电解（２Cl^－→Cl₂+２e^－、Cl₂+H₂O→HOCｌ+HCｌ），通过由此生成的次氯酸（HOCｌ）将排水中的污浊成分（主要是有机成分）氧化分解。此外，所述污浊成分会因与阳极电极接触而被直接氧化，从而被分解。进而，所述污浊成分会被通过电解生成的羟基自由基（·OH）分解。

接着在阳极侧处理工序（阳极侧３的电解通路）中使排水１的氢离子浓度降低，以使氯气容易挥发，并且无须在排水1中添加盐酸（HCｌ）等酸，就能够利用阳极侧电解通路来降低氢离子浓度PH，由此使氯气（Cl2）容易挥发，并且能够减少酸的添加量，从而减少乃至削减药剂成本。

即，通过阳极侧处理工序而呈现出PH下降的倾向（２H₂O→O₂+４H⁺+４e^－），而通过使排水1的PH下降并成为酸性，使净化处理后的排水1中的剩余次氯酸（HOCｌ）变成氯气（Cl₂）并挥发（２HOCｌ+２H⁺→Cl₂↑+H₂O），而能够降低残留氯浓度。

接着，将该排水1送到阴极侧处理工序（阴极侧4的电解通路）而能够从酸性返回中性。另一方面，能够将已挥发的氯气回收并使之溶解于无隔膜电解槽２之前的排水1中，以作为氧化剂再次利用。

不过，在阳极侧处理工序中PH虽然下降，但最好尽量不在阳极上生成有效氯Cl₂。即，最好避免发生从２Cl^－→Cl₂+２e^－这种氯化物离子生成氯的反应。

［实施方式3］

如图３所示，本实施方式的排水处理方法是在阴极侧处理工序（阴极侧４的电解通路）中使排水１的氢离子浓度增加，以使氯气（参照实施方式２）容易溶解，且无须在排水１中添加氢氧化钠（NaOH）等碱，而是能够利用阴极侧电解通路来增加氢离子浓度PH，由此使氯气（Cl₂）容易溶解，并且能够减少碱的添加量，从而减少乃至削减药剂成本。

即，通过阴极侧处理工序而呈现出PH增加的倾向（２H₂O+２e^－→H₂+2OH^－），而通过使排水１的PH增加并成为碱性，使氯气（Cl₂）容易溶解（Cl₂+２OH-→２HOCｌ），且能够在氯气溶解槽９中，使后述的阳极侧处理工序（阳极侧３的电解通路）中的剩余有效氯起泡溶解后加以回收，以再次用于需净化的排水1的处理。

接着，将排水（污水原水）１供给无隔膜的电解槽２。为了对排水１赋予导电性并供给将成为有效氯（Cl₂、HOCｌ、OCｌ^-）的基础的氯化物离子（Cl^-），而在排水1中添加NaCl，以使排水１的食盐浓度达到３％的程度。

并且，在排水中含有食盐的状态下进行电解（２Cl^-→Cl₂+２e^-、Cl₂+H₂O→HOCｌ+HCｌ），通过由此生成的次氯酸（HOCｌ）将排水中的污浊成分（主要是有机成分）氧化分解。此外，所述污浊成分会因与阳极电极接触而被直接氧化，从而被分解。进而，所述污浊成分会被通过电解生成的羟基自由基（·OH）分解。

进而，在阳极侧处理工序（阳极侧３的电解通路）中，使排水１的氢离子浓度降低，以使氯气容易挥发（在所述氯气溶解槽９中回收后再利用），并且无须在排水1中添加盐酸（HCｌ）等酸，而能够利用阳极侧电解通路来降低氢离子浓度PH，由此使氯气（Cl₂）容易挥发，并且能够减少酸的添加量，从而减少乃至削减药剂成本。

即，通过阳极侧处理工序而呈现出PH下降的倾向（２H₂O→O₂+４H⁺+４e^－），而通过使排水1的PH下降并成为酸性，使净化处理后的排水1中的剩余次氯酸（HOCｌ）变成氯气（Cl₂）并挥发（２HOCｌ+２H⁺→Cl₂↑+H₂O），而能够降低残留氯浓度。

工业上的可利用性

本发明能够进行比过去更加细致的控制，因此适用于排水处理及其它的水处理。

Claims (5)

1.一种排水处理方法，其特征在于，包括：使排水（１）通过具有隔膜电解的阳极侧（３）的阳极侧处理工序、以及通过阴极侧（４）的阴极侧处理工序。

2.如权利要求１所述的排水处理方法，其特征在于，使用阴离子交换膜（５）作为所述隔膜（Ｐ），且在阴极侧处理工序中，使排水中所含有的氯化物离子朝向阳极侧（３）移动来使之减少。

3.如权利要求1或２所述的排水处理方法，其特征在于，使用阳离子交换膜（6）作为所述隔膜（Ｐ），且在阳极侧处理工序中，使排水中所含有的钠离子朝向阴极侧（4）移动来使之减少。

4.如权利要求１至３中任一项所述的排水处理方法，其特征在于，在所述阳极侧处理工序中，使排水（１）的氢离子浓度降低，以使氯气容易挥发。

5.如权利要求１至4中任一项所述的排水处理方法，其特征在于，在所述阴极侧处理工序中，使排水（１）的氢离子浓度增加，以使氯气容易溶解。

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