JP2001300560A

JP2001300560A - 廃水処理方法、廃水処理装置及び廃水処理用触媒

Info

Publication number: JP2001300560A
Application number: JP2000117762A
Authority: JP
Inventors: Shakukai Shu; 錫海朱; Shotei Cho; 書廷張
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-10-30

Abstract

(57)【要約】【課題】難分解性の有機物の分解能力が高く、安定的
に運転でき、維持管理費が安く、高濃度の有機物濃度に
も対応でき、設備が小さい廃水処理方法及び廃水処理装
置を提供する。【解決手段】処理槽内に処理すべき廃水を流通させ、当
該処理槽内に隔膜やろ過材などを介することなく配置さ
れた陽極と陰極との間にパルス電気を通電させ、これに
より当該陽極と陰極との間に配置された触媒を活性化さ
せて、処理槽内の廃水中の酸素を還元して過酸化水素、
ヒトロキシラジカル等の活性酸素を発生させ、当該活性
酸素により廃水の酸化分解をさせる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種廃水の水処理に
関するもので、更に詳しく述べるならば、生活排水、食
品工場、化学工場、石油プラント、製紙工場、半導体工
場、産業廃棄物貯留場からの廃水等に含まれる有機物を
電気パルス活性型触媒の酸化作用で酸化分解および酸化
沈殿し、廃水を浄化する廃水処理方法及び廃水処理装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種産業及び生活から排出される廃水は
固液分離、熱処理、生物化学的処理及び物理化学的処理
などで処理される。これら各種処理方法は廃水の種類と
処理目的に応じて、最適のプロセスを選択することが重
要である。水に溶解した有機性物質は一般的に生物的な
処理が使用されている。この方法は微生物により有機物
を分解するのであるが、生物難分解性有機化合物が含ま
れる場合や有機物が高濃度の場合では要求される基準に
達成することが困難である。このような難分解性物質の
分解について様々な方法が提案された。

【０００３】一般に有機物の難分解性物質が含有する廃
水の処理方法は、化学酸化剤添加法，触媒酸化促進法及
び電気分解法に大別される。

【０００４】化学酸化剤添加法としてオゾン、過酸化水
素などがよく使用される。しかし、オゾン法はコストが
高い他に、不飽和有機物質を飽和有機物質にすることが
可能であるが不飽和有機物質を更に酸化して分解するこ
とはできない。また、過酸化水素は、単独または紫外線
およびオゾンといっしょに使用されるが、使用前の自己
分解を防ぐためにpHを酸性側に調整するか、安定剤を添
加するか、又は、不純物を除去するなどの措置が必要
で、劇物で取り扱いが難しいことも難点である。

【０００５】強い酸化力を出すために、電気化学的に活
性酸素を発生させたり、電気分解による水処理方法も多
く発明されている。例えば、特開平6-254568では、電解
質溶液であるか又は電解質溶液とした廃棄液に直流電流
を流すことにより、生成する発生期活性酸素が、廃棄液
中の被酸化物質と反応しこれを酸化分解させる方法を提
案している。一般的に電気分解を用いた方法では電極の
表面で反応を起こすので充分な反応面積を提供するには
装置の投資が高価になり、電気消費量が多く維持管理費
が高くつく。

【０００６】酸化機能を強化するために触媒法も提案さ
れた。

【０００７】例えば、過酸化水素に二価の鉄イオンを触
媒として添加しヒトロキシラジカルを生成させ,有機物
を酸化分解するフェントン法が有名である。しかし、こ
のような処理方法は維持管理費が高くかかることが欠点
である。

【０００８】特開平11-309468のように触媒の存在下、
酸化剤を添加して、有機物を酸化させる方法が多数提案
されている。これらの方法は、使用する酸化剤が劇物で
取り扱いが難しく、コストも高いのが難点である。特願
平02-265696では高温高圧において酸化触媒を用いて有
機物を湿式酸化することが開示されているが、この方法
ではエネルギーコストが大きくかかる。

【０００９】また、廃水を酸化処理したのち、半導体触
媒の存在下で光照射し、有機物を分解処理する処理方法
(特開平6-254568）が提案されている。この方式は、二
酸化チタン等の半導体触媒に光を照射することにより、
活性酸素を触媒表面に生成さしめ、有機物を酸化処理す
るものである。この方法では廃水が濁っていたり、廃水
中に懸濁物が多い場合、光を通過させることが難しく、
多くの関連特許が出願されているにも関わらず実用化は
難しい。

【００１０】このような酸化力、コスト及び取り扱いな
どの面から問題を解決するために、実用的な技術とし
て、過酸化水素が含まれた液体を使用現場で製造して、
使用に供する方法が注目された。その中、電気分解の特
徴を発揮して、効率を高めるためには、酸素を還元して
過酸化水素を発生し、その水を利用する方法(特開平6-8
8273、特開平11-156312)が提案されたが、廃水処理に使
用するには、ある程度の濃度が必要とされ、過酸化水素
の使用前の自己分解を防ぐためにpHを酸性側に調整する
か、安定剤を添加するか、又は、不純物を除去するのか
の措置(特公昭59-15990)を採らなければならないため、
コストが高くつく。そして、過酸化水素を処理槽内で発
生させて廃水中の有機物質を直接酸化分解する方法とし
て、特開平9-94580が開示されている。過酸化水素の安
定の為の措置を取る必要がないが、電極での反応のみで
は接触効率が低く実用には難しい。

【００１１】更にその性能を高めるために、充填層電極
を有する反応器を用いて酸素の電解還元により過酸化水
素を生成させる研究(化学工学、第51巻、第６号、1987
年,417頁)も行われた。これにより、反応面積が広くな
ったが隔膜が使用されるため、廃水処理の実装置では膜
の装着で設備コスト高につながる他に、膜の汚れ、目詰
まり及び破損で安定した運転が困難である。

【００１２】また、過酸化水素を効率よく生成させるた
めに、特開平11-156312では反応面積を広くする工夫と
して充填層型陰極が出願された。しかし、平面板の電極
に比べると反応面積を増やす効果があるものの、陰極だ
けしか反応が期待されないため、反応のための有効面積
が制限されている。

【００１３】また、使用される充填材はグラファイトは
酸素還元には効果があるものの、反応活性はまだ実用化
に満足できるとは言えない。更に、実際の難分性解物質
を分解する時に、過酸化水素より、ヒトロキシラジカル
の方が酸化力が高いので、過酸化水素からヒトロキシラ
ジカルを生成させて使用するのが効果的である。しか
し、酸素を還元して、過酸化水素を生成し、更に生成さ
れた過酸化水素をヒトロキシラジカルに変化させること
を同じ装置の中に効率よく実現することは、前述の特開
平6-88273、特開平11-156312、特公昭59-15990、特開平
9-94580、過酸化水素を生成させる研究(化学工学、第51
巻、第６号、1987年,417頁)、特開平11-156312等に代表
される電気分解法では難しい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、生物
的難分解性物質の処理に酸化剤や触媒法、電気分解を行
う方法では、取り扱いが難しく、維持管理費が高いこと
が現状である。高濃度有機廃水の場合、生物的処理法で
は、適当な濃度にまで希釈する必要があり、設備が大き
くなり、広い敷地面積が必要となり、処理コストが高く
なる。そのため、難分解性の有機物の分解能力が高く、
安定的に運転でき、維持管理費が安く、高濃度の有機物
濃度にも対応でき、設備が小さい廃水処理方法が求めら
れている。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、従来法より難分解性の有機物の分解能力が高く、安
定的に運転でき、維持管理費が安く、高濃度の有機物濃
度にも対応でき、設備が小さい廃水処理方法、廃水処理
装置及びこれらに使用される廃水処理用触媒を提供する
ことを目的とする。

【００１６】本発明は、以下のような課題を達成するた
めになされたものである。すなわち、下記の化学反応が
主反応になるべく研究を進めた。

【００１７】(1) 過酸化水素の生成 O_２＋ｅ⁻ → O_２ ⁻ (化１) O_２ ⁻＋H^＋ → HO_２・ (化２) 2HO_２・→ H_２O_２＋O_２ (化３) 又は O_２ ⁻＋HO_２・→O_２＋HO_２ ⁻ (化４) HO_２ ⁻＋H^＋ →H_２O_２ (化５) (2) ヒトロキシラジカルの発生 H_２O_２＋ｅ⁻→OH⁻＋・OH (化６) 又は H_２O_２＋Fe^２＋→Fe^３＋＋OH⁻＋・OH (化７) (3) 有機物の酸化有機物＋・OH→CO_２＋H_２O (化８)

【００１８】これらの反応を効率よく実現させるために
は、特殊な触媒を効率よく活性化させる方法を主眼にお
いて上記の技術課題を解決し、システム全体の構築を総
合的に考えることが重要である。総合的に研究を重ねた
結果,本発明に至った。

【００１９】

【発明が解決するための手段】本発明の請求項１記載の
廃水処理方法は、処理槽内に処理すべき廃水を流通さ
せ、当該処理槽内に隔膜やろ過材などを介することなく
配置された陽極と陰極との間にパルス電気を通電させ、
これにより当該陽極と陰極との間に配置された触媒を活
性化させて、処理槽内の廃水中の酸素を還元して過酸化
水素、ヒトロキシラジカル等の活性酸素を発生させ、当
該活性酸素により廃水の酸化分解をさせることを特徴と
する。

【００２０】本発明の請求項２記載の廃水処理方法は、
前記処理槽内を流通する廃水内に空気又は酸素を通気し
ながら前記陽極と陰極との間にパルス電気を通電するこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項３記載の廃水処理方法は、
廃水内に予め酸素を溶解させ、前記処理槽内を流通させ
ることを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項４記載の廃水処理方法は、
前記陽極と陰極に通電するパルス電気の周波数を3〜200
0Hz、パルス電気の衝撃比を5〜95％に調整し、パルス電
気の幅と振幅を適宜選択することを特徴とする。

【００２３】本発明の請求項５記載の廃水処理方法は、
前記陽極と陰極間との距離が0.2ｍ以上、印加電圧は10
〜50Ｖ、陽極と陰極との間の電場勾配は10〜100V/mにし
たことを特徴とする。

【００２４】本発明の請求項６記載の廃水処理装置は、
廃水が流通する処理槽と、当該処理槽内に隔膜やろ過材
などを介在することなく配置された少なくとも一対の陽
極及び陰極と、これら陽極と陰極との間にパルス電気を
通電する電源装置と、前記陽極及び陰極間に設置され前
記電源装置により通電されるパルス電気により活性化し
て廃水中の酸素を還元する触媒層とを備えたことを特徴
とする。

【００２５】本発明の請求項７記載の廃水処理装置は、
前記処理槽内を流通する廃水内に空気又は酸素を通気す
る通気装置を付設したことを特徴とする。

【００２６】本発明の請求項８記載の廃水処理装置は、
前記処理槽内を流通する前に廃水内に酸素を予め溶解す
る酸素溶解装置が付設されたことを特徴とする。

【００２７】本発明の請求項９記載の廃水処理装置は、
前記処理槽内の触媒層の上方から廃水を散水する散水装
置を付設したことを特徴とする。

【００２８】本発明の請求項１０記載の廃水処理装置
は、前記処理槽内の廃液を攪拌して散気する攪拌装置を
付設したことを特徴とする。

【００２９】本発明の請求項１１記載の廃水処理装置
は、前記攪拌装置が前記処理槽内下部に回転可能に設け
られた散気管であることを特徴とする。

【００３０】本発明の請求項１２記載の廃水処理装置
は、前記攪拌装置が前記処理槽内の廃水を噴出させて所
定の方向の流れを生じさせる流れ発生装置であることを
特徴とする。

【００３１】本発明の請求項１３記載の廃水処理装置
は、前記陽極と陰極に通電するパルス電気の周波数を3
〜2000Hz、パルス電気の衝撃比を5〜95％に調整し、パ
ルス電気の幅と振幅を適宜選択であることを特徴とす
る。

【００３２】本発明の請求項１４記載の廃水処理装置
は、前記陽極と陰極との距離が0.2ｍ以上、印加電圧は1
0〜50Ｖ、陽極と陰極との間電場勾配は10〜100V/mにし
たことを特徴とする。

【００３３】本発明の請求項１５記載の廃水処理用触媒
は、前記廃水処理方法及び廃水処理装置に使用される触
媒であって、遷移金属、重金属、アルカリ土類金属及び
貴金属又はその酸化物又は炭素系材料のうち、少なくと
も２種類以上からなり、粘着剤と多孔質形成剤と強度増
強剤と混合して成型されることを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る廃水処理方法、廃水処理装置、及びこれらに用いられ
る廃水処理用触媒について説明する。

【００３５】まず、図１に従って、本発明の実施の形態
の廃水処理方法等について説明する。

【００３６】図１は電気パルス活性型触媒酸化による廃
水処理装置の概略図である。処理槽２に陰極３と陽極５
が装着され、その間に触媒を充填した触媒充填層４があ
り、当該触媒充填層４の下部には多数の孔が形成された
多孔板６が配置されている。この多孔板６は触媒充填層
４の底部を支える底部支持板としての機能を有するとと
もに、後述する空気散気管１０より放出される空気を分
散する空気分散板としての機能を併せ持つ。

【００３７】そして、陰極３と陽極５にパルス電気を印
加している。有機性廃水は、有機廃水原水入口管１から
処理槽２の触媒充填層４に入り、下に流れながら空気入
口管７から空気散気管１０で生じた空気気泡９と接触し
て酸素が溶解する。処理槽の触媒充填層４はパルス電気
の作用で活性化され、有機性廃水に溶解している酸素を
酸素還元により過酸化水素を生成し、更にヒトロキシラ
ジカルを発生する。有機性廃水は触媒充填層４を流れる
過程でヒトロキシラジカルにより酸化分解され、底部か
ら処理水８として流れ出す。

【００３８】すなわち、図１に示す廃水処理方法及び廃
水処理装置は、処理槽２内に隔膜を有しない陰極３と陽
極５を設け、該電極の間に電極３，５を接触せずに、触
媒を充填した触媒充填層４を設置し、空気散気管１０に
より空気又は酸素を通気しながら、パルス電気を通電す
ることにより触媒を活性化させ、触媒表面で酸素が還元
され、過酸化水素が生成され，該過酸化水素からヒトロ
キシラジカルなどの活性酸素が発生し、処理槽２の外部
から該触媒充填層４を通過する有機性廃水を酸化分解す
るものである。

【００３９】前記パルス電気の周波数を3〜2000Hz、パ
ルス電気の衝撃比を5〜95％に調整し、パルス電気の幅
と振幅を適宜選ぶことができることが好ましい。その周
波数、振幅、幅と衝撃比は廃水の性質、濃度及び触媒に
より選択し、最適の条件を選択し得る。また、周波数は
５〜500Hzが好ましく、衝撃比は20〜80％が好ましい。

【００４０】前記電極間の距離は0.2ｍ以上、電圧は10
〜50Ｖ、電極間の電場勾配は10〜100V/mを有することが
好ましい。本発明の実施の形態のパルス電気方式は前述
した従来の電気分解方式と異なり、電気パルスで励起さ
れた触媒表面で反応がおこるため,電極間の距離を長く
とることが可能となり、少ない電極で大型の処理装置を
製作することが可能となる。また、電気パルスは触媒の
励起のみに使用されるので、小さい電場勾配で効果を発
揮することが可能である。

【００４１】ここでは、前記隔膜とは有機廃水のような
溶液(通常は懸濁液が多い)の一部分の成分のみを通過隔
離効果のある部品を指し、図１に示す本発明の実施の形
態における触媒を充填した槽では例えばイオン交換膜、
ろ過膜、膜状ろ過剤等の隔膜は一切使用していない。

【００４２】図１の廃水処理装置に使用される触媒は、
遷移金属、重金属、アルカリ土類金属及び貴金属又はそ
の酸化物又は炭素系材料のうち、少なくとも２種類以上
からなり、粘着剤と多孔質形成剤と強度増強剤と混合し
て成型されたものである。ここで、遷移金属はSc、Ti、
Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ｙ、Zr、Nb、Mo、Tc、R
u、Rh、Pd、Ag、元素周期表の57〜79の元素及びZnを指
すがこの中に重金属類と貴金属類も含まれる。更に、貴
金属としてAu及びOs、Ir、Ptも含まれ、重金属としてC
d、Pbも含まれる。アルカリ土類金属として、Ca、Sr、B
a、Ra、Be、Mgが含まれている。炭素系材料にはグラフ
ァイト、グラッシーカーボン、活性炭素などが含まれ
る。

【００４３】その粘着剤（バインダー）は粘着性と耐水
性及び加工安定性があれば物質に制限がない。例えばタ
−ル、乳状ピッチ、粘土などが挙げられるがこれに限ら
ない。多孔質形成剤としては発泡で気泡を出す途中で多
孔を形成するのか、活性炭の加工のように反応で孔を形
成するものでもよく、例えば、リン酸、硫化カリウム、
塩化亜鉛などが挙げられるがこれに限らない。強度増強
剤として、炭素、炭酸カルシウムなどが挙げられるがこ
れに限らない。成型は押し出し、造粒方法、又は成型し
てから加熱してもよい。

【００４４】上記使用量は、遷移金属を基本材料とし
て、他の金属を補助材料とすることが好ましい。また、
効果とコストの立場からTi、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Z
uを基本材料とすることが好ましい。さらに、V、Mn、F
e、Cu、Ni、Zu、Ti及びその酸化物を触媒の金属類の７
０％以上占めるようにすることがより好ましい。他の金
属及びその酸化物は処理対象物と処理条件などによって
その金属の種類と配合比率を適宜調整すればよい。

【００４５】なお、触媒を多数の孔を有する容器に入れ
るか、若しくは、電極３，５の前に孔を有する隔離板
(孔の大きさは、例えば、触媒充填材が通れなく、目詰
まりの発生はしないようなサイズ、例えば、３mm)を設
けることにより、陰極と陽極とに接触しないことを実現
できる。また電極の表面に細孔を有する膜様物（薄膜被
覆層体）で被る方法も有効である。また、触媒の接触電
気抵抗が廃水より小さい場合では電極と接触しないこと
が望ましいが、触媒の接触電気抵抗が廃水よりかなり大
きい場合では電極と接触してもかまわない。

【００４６】前記電極３，５の形状に関しては、陰極３
又は陽極５は平板又は円筒状又は半円筒上の形状、孔の
ない板又は多孔板等形状は問わない。

【００４７】電極３，５の材質に関しては、陰極３及び
陽極５ともステンレス又はステンレスを表面処理したも
のを用いることが望ましいが、陽極５では電気的に溶け
ない材質であれば他の材料例えば白金、チタン、炭素な
どどのような通電性の材料でもよい。

【００４８】廃水の流通方向について図１では処理槽２
の上部から下方に向けたものを示したが、その逆方向で
もかまわない。また、陰極３を通過し、陽極５に向かう
流動方向又はその逆方向でもよい。電気パルスの流れる
方向と処理水の流れる方向は、平行、垂直、斜め、逆
行、順行等あらゆる位置関係が可能である。

【００４９】また、被処理廃水に酸素が含有されている
ことは重要であるが、処理槽２に流入する以前に予め廃
水に酸素を含有させるようにしてもよい。また、この処
理廃水は気液分離を行ってもよいし、行わなくてもよ
い。

【００５０】触媒充填層４の上方から有機性廃水を散水
して空気を溶解し、該触媒充填層４を通過する過程でパ
ルス電気を通電するようにしてもよい。散水方法はシャ
ワー、漏板等いかなる方法でもよい。

【００５１】図２及び図３に従って、本発明の実施の他
の形態に係る廃水処理方法及び廃水処理装置について説
明する。図２は散気管回転式の電気パルス活性型触媒酸
化による廃水処理装置の概略図であり、図３はその平面
図である。

【００５２】すなわち、図２に示すように、処理槽１２
の内側に円筒型の陰極１３と陽極１６を装着し、その電
極１３，１６の間に触媒を充填した触媒充填層２１があ
る。この陰極１３の内側には円筒状の外側触媒支持板が
設けられており、陽極１６の外側には円筒状の内側触媒
支持板２２が設けられている。これらの触媒支持板２
０，２２により電極１３，１６と触媒充填層２１とが接
触しない状態が維持される。また前記触媒充填層２１の
下部には多数の孔が形成された多孔板１５が配置されて
いる。この多孔板１５は触媒充填層２１の底部を支える
底部支持板としての機能を有するとともに、後述する空
気散気管２３より放出される空気を分散する空気分散板
としての機能を併せ持つ。

【００５３】前記陰極１３と陽極１６にパルス電気が印
加されている。空気散気管２３は上部にあるモータ１７
により回転する。空気１８は攪拌機の回転軸１４を通し
て空気散気管２３から散気する。有機廃水原水１１は酸
化処理槽１２の中の触媒充填層２１に入り、下に流れ、
空気１８は空気散気管２３から気泡として上昇し、有機
性廃水と接触する。有機性廃水は上部から触媒充填層を
通過する過程で触媒表面に発生したヒトロキシラジカル
により酸化分解され、排出管から処理水１９として排出
される。この回転散気により、触媒充填層のあらゆる場
所に通気できることが実現される。

【００５４】なお、有機性廃水を酸化処理する過程で、
凝集により固形物が生じる場合又は廃水から固形物が入
る場合があるので、触媒充填層に目詰まりが生じる可能
性がある。安定運転するために目詰まり防止策が必要で
ある。空気の上昇はその目詰まりを防ぐ機能はあるが、
通常の散気では均一に空気を分散して上昇させることが
困難である場合があり、偏流が起こりやすい。しかしな
がら、本発明の実施の形態のものでは、酸化処理槽の下
部にある空気散気管を回転しながら散気して、均一の空
気分布が得られるようになるので、充填層の目詰まりを
防止することができ、安全運転に貢献することができ
る。

【００５５】なお、図１又は図２に示す固定式の空気散
気管１０又は回転する空気散気管２３の他に発明の廃水
処理装置の（例えば、処理槽２又は１２）の周辺から廃
水を噴出させることにより下部の液体に旋回流を形成す
るようにしても良い。この旋回流により空気の均一分布
を図り、充填層の目詰まりを有効に防止することができ
る。

【００５６】上述の通り、下記の要素部分の実現により
本発明が得られた。・酸素還元で過酸化水素を生成し、
更にヒトロキシラジカルに変化する反応仕組みを創出す
る。本発明はある種の金属及びその酸化物は電気パルス
により電子を放出する機能を持つことに着目し、着手し
た。即ち、電気パルスにより活性化し、酸素還元機能と
ヒトロキシラジカル発生機能を持った触媒を開発した。
・方式では、電気分解式と異なり、電気パルスによっ
て、触媒を励起するので、電極のみでなく触媒全ての表
面での反応が可能となった。・電極間に隔膜或いはろ過
材を使用せず、装置の目詰りの無い構造にした。・化学
反応の動力学の観点から考えると、一般に言えば、酸素
の還元と過酸化水素からヒトロキシラジカルを発生する
速度は有機物の酸化より速いと考えられ、電力の節約の
為に酸化剤の発生時間を短くして、有機物質の酸化反応
時間を長くすることが方法の一つである。しかし、有機
廃水の現場処理ではその制御が困難である。そこで、電
圧を確保しながら、電気を断続的に供給する方法が有効
であると考えられ、パルス電気の供給にも考慮した。即
ち、パルスの周波数、振幅、幅及び衝撃比の調整により
効率的な条件を選ぶことができることを発見した。

【００５７】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明する。（実施例１）図１に示す装置を用いて、周波数２０H
z、衝撃比５０％のパルス電気でトリクロロアセトアル
デヒドの分解実験を行った。使用した触媒はTi、Mn、C
u、Fe、V、Ni類の使用量が７８％で、他はMo、Co、Zrで
あった。金属類は全重量の約４０％を占めた。細孔形成
剤と強度増強剤として、ZnCl_２２％、CaCO_３７％、グラ
ファイト１２％を添加し、その他はピッチ、コールター
ルなどであった。そして、押し出し成型機を用いて、直
径３mm、長さ８mmのペレットにし、活性炭の製造装置で
製造されたものを使用した。実験結果を表１に示す。

【００５８】表１トリクロロアセトアルデヒドの分解実験結果 ──────────────────────────────────── 電圧(V) 電流(A) 処理時間(min) 処理前濃度(mg/L) 処理後濃度(mg/L) 30 0.15 30 500 ０ ────────────────────────────────────

【００５９】30min処理後の液を測定したところ、Cl⁻
の濃度は1.13*10^-3mol/Lで、調製された試験液中のCl⁻
濃度は1.15*10^-3mol/Lであったことから、反応後のCCl
_３CHOは炭素水素結合は全部壊れて遊離のCl⁻になった
ことが明らかである。CCl_３CHOの分解は下記のような反
応に従って進んだと考えられる。２CCl_３CHO＋O_２ → ２CHCl_３＋２CO_２↑ ２CHCl_３＋６・OH＋２ｅ→６Cl⁻＋２HO_２＋４H^＋＋２C
O_２↑

【００６０】（実施例２）図２に示す装置(電極間の距
離は1200mm)を用いて、周波数1２Hz、衝撃比４０％のパ
ルス電気で、石油油田廃水、ビール工場廃水、皮革工場
廃水に対する分解実験を行った。使用した触媒はTi、M
n、Cu、Fe、V、Ni類の使用量は７１％で、他はCo、Zr、
Ir、Sr、Rnであった。金属類は全重量の４７％を占め
た。細孔形成剤と強度増強剤として、ZnCl_２３％、CaCO
_３８％、グラファイト１２％を添加し、その他はピッ
チ、コールタールなどであった。そして、押し出し成型
機を用いて、直径３mm、長さ８mmのペレットにし、活性
炭の製造装置を利用して製造された。実験結果を表２に
示す。

【００６１】表２各種タイプの有機廃水処理実験結果 ──────────────────────────────────── 廃水種類時間電圧 CODｃｒ(mg/L) (min) (V) 処理前処理後 ──────────────────────────────────── 石油油田 50 30 413 138 皮革工場 30 20 3020 612 ビール工場 40 30 2280 560 ────────────────────────────────────

【００６２】図４には、本発明、フェントン法、電気分
解法による石油廃水の薬品代および電気代を加味した処
理費を実験的に算定した値を示す。この図に示すよう
に、本発明の処理費はフェントン法、電気分解法の約1/
5から1/10であった。（フェントン法には生じた凝集汚
泥の処理費も含む）

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水処理
方法及び廃水処理装置によれば、パルス電気により触媒
を活性化させ、酸素を還元して生成された過酸化水素を
更にヒトロキシラジカルを発生させ、これらにより有機
物質を酸化分解することができる。これにより、難分解
性の有機物の分解能力を高くすることができる。

【００６４】また、励起エネルギーとして光や熱を使わ
ず、電気パルスを利用するので、効率良く処理が行わ
れ、しかも無隔膜であるので、目詰まりもなく安定運転
が可能である。

【００６５】さらに、電気パルスによる触媒の活性化を
行うものなので、廃水の濁りなどの影響を受けずに、触
媒を活性化させることができる。

【００６６】このように、本発明では、安定的に運転で
き、維持管理費が安く、高濃度の有機物濃度にも対応で
き、設備を小さくできる廃水処理が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る廃水処理装置の縦断
面を示す概略図である。

【図２】本発明の実施の他の形態に係る廃水処理装置の
縦断面を示す概略図である。

【図３】図２の廃水処理装置の平面図である。

【図４】本発明によるパルス電気触媒酸化法と、従来の
フェントン法、電気分解法との処理コストの比較を示す
グラフである。

【符号の説明】

１：有機廃水原水入口管２：処理槽３：陰極４：触媒充填層５：陽極６：多孔板７：空気入口管８：処理水９：空気気泡１０：空気散気管１１：有機廃水原水１２：酸化処理槽１３：陰極１４：散気管回転軸１５：多孔板１６：陽極１７：モータ１８：空気１９：処理水２０：外側触媒支持板２１：触媒２２：内側触媒支持板２３：空気散気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/48 Ｃ０２Ｆ 1/48 Ｂ (72)発明者張書廷東京都文京区白山１−21−14 伊藤ビル 302号Ｆターム(参考） 4D050 AA13 AA15 AB11 BB09 BB20 BC04 BC10 BD02 BD04 4D061 DA08 DB09 EA02 EB07 EB14 EB17 EB22 EB28 EB29 EB30 EB34 EB35 EB40 ED20 4G035 AA01 AE13 4G069 AA03 AA08 BA08A BA08B BB02A BB02B BB04A BB04B BB08C BB16C BC08A BC09C BC29A BC31B BC35C BC50B BC51B BC54B BC59B BC62B BC66B BC67B BC68B BC69A BC71B BC74B BD12C CA05 CA07 CA10 EA02Y EB18Y FA01 FB67 FC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内に処理すべき廃水を流通させ、
当該処理槽内に隔膜やろ過材などを介することなく配置
された陽極と陰極との間にパルス電気を通電させ、これ
により当該陽極と陰極との間に配置された触媒を活性化
させて、処理槽内の廃水中の酸素を還元して過酸化水
素、ヒトロキシラジカル等の活性酸素を発生させ、当該
活性酸素により廃水の酸化分解をさせることを特徴とす
る廃水処理方法。
【請求項２】前記処理槽内を流通する廃水内に空気又
は酸素を通気しながら前記陽極と陰極との間にパルス電
気を通電することを特徴とする請求項１記載の廃水処理
方法。
【請求項３】廃水内に予め酸素を溶解させ、前記処理
槽内を流通させることを特徴とする請求項１記載の廃水
処理方法。
【請求項４】前記陽極と陰極に通電するパルス電気の
周波数を3〜2000Hz、パルス電気の衝撃比を5〜95％に調
整し、パルス電気の幅と振幅を適宜選択することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項５】前記陽極と陰極間との距離が0.2ｍ以
上、印加電圧は10〜50Ｖ、陽極と陰極との間の電場勾配
は10〜100V/mにしたことを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】廃水が流通する処理槽と、当該処理槽内
に隔膜やろ過材などを介在することなく配置された少な
くとも一対の陽極及び陰極と、これら陽極と陰極との間
にパルス電気を通電する電源装置と、前記陽極及び陰極
間に設置され前記電源装置により通電されるパルス電気
により活性化して廃水中の酸素を還元する触媒層とを備
えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項７】前記処理槽内を流通する廃水内に空気又
は酸素を通気する通気装置を付設したことを特徴とする
請求項６記載の廃水処理装置。
【請求項８】前記処理槽内を流通する前に廃水内に酸
素を予め溶解する酸素溶解装置が付設されたことを特徴
とする請求項６記載の廃水処理装置。
【請求項９】前記処理槽内の触媒層の上方から廃水を
散水する散水装置を付設したことを特徴とする請求項６
記載の廃水処理装置。
【請求項１０】前記処理槽内の廃液を攪拌して散気す
る攪拌装置を付設したことを特徴とする請求項６記載の
廃水処理装置。
【請求項１１】前記攪拌装置が前記処理槽内下部に回
転可能に設けられた散気管であることを特徴とする請求
項１０記載の廃水処理装置。
【請求項１２】前記攪拌装置が前記処理槽内の廃水を
噴出させて所定の方向の流れを生じさせる流れ発生装置
であることを特徴とする請求項６記載の廃水処理装置。
【請求項１３】前記陽極と陰極に通電するパルス電気
の周波数を3〜2000Hz、パルス電気の幅と衝撃比を5〜95
％に調整し、パルス電気の幅と振幅を適宜選択可能とし
たことを特徴とする請求項６〜１２のいずれかに記載の
廃水処理装置。
【請求項１４】前記陽極と陰極との距離が0.2ｍ以
上、印加電圧は10〜50Ｖ、陽極と陰極との間の電場勾配
は10〜100V/mにしたことを特徴とする請求項６〜１３の
いずれかに記載の廃水処理装置。
【請求項１５】前記廃水処理方法及び廃水処理装置に
使用される触媒であって、遷移金属、重金属、アルカリ
土類金属及び貴金属又はその酸化物又は炭素系材料のう
ち、少なくとも２種類以上からなり、粘着剤と多孔質形
成剤と強度増強剤と混合して成型されたことを特徴とす
る廃水処理用触媒。