JP2002166280A - 直流電極を設置したことを特長とする水質浄化設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な手法で排水中の処理すべき特定イオンの
濃度を上げることにより、処理効率が上げることと、簡
単な手法で排水のｐＨを処理に適するｐＨに調整するこ
とである。 【解決手段】電極により水中のイオンを誘導、濃縮した
部位に特定イオンを対象とする浄化処理装置をもうけ
る。また、電極により水を酸性化もしくはアルカリ性化
し、その部位に各条件下で吸着能力が高くなる吸着剤を
設置する。陽極と陰極との間にイオン透過性の膜を設置
する。陽極および陰極側から流出する浄化処理水を合流
して排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工場あるいは下水処
理場等からの排水中の陰イオンあるいは陽イオンの浄化
処理装置および浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水処理分野において、本発明に関
係がある陰イオンあるいは陽イオンの浄化処理を行う方
法として主に吸着濾過、凝集沈殿、電気透析、生物浄化
処理が用いられている。

【０００３】吸着濾過方式では、特定イオンを吸着する
濾過剤たとえばイオン交換樹脂あるいはリン酸イオン吸
着剤（商品名ピーキャッチ、株式会社クレアテラ製）を
用いる方法がある。これら方法は吸着に適するｐＨ範囲
があるので、ｐＨ調節のため薬品の添加等の操作が必要
となり、装置および管理が複雑となる。

【０００４】また、凝集沈殿方式では、薬品（硫酸第一
鉄、硫酸バンド、ＰＡＣ等）を添加し、鉄あるいはアル
ミニウムイオンと反応し不溶化する陽、陰イオンを除去
する方法である。この方法は沈殿槽あるいは濾過装置が
必要となる上、汚泥が発生するため汚泥処理が必要とな
る。

【０００５】また、電気透析方では水中に含まれている
陽、陰イオンを電極により濃縮することができるが、そ
れらイオンを除去することはできない。

【０００６】また、鉄あるいはアルミニウム電極に直流
電流を流し、水中に溶出する鉄あるいはアルミニウムイ
オンにより、リン酸イオン、フッ素イオン、砒素イオン
を凝集沈殿する方法がある。この方法は凝集沈殿方式と
同様の問題がある。

【０００７】また、生物浄化処理方式では、酸化槽で生
じた硝酸イオンを嫌気槽に返送し、脱窒によって処理し
ている。返送する水の硝酸イオン濃度をあげることによ
り、処理効率をあげることができる。

【０００８】このように、従来は、簡単な手法で排水中
の処理すべき特定イオンの濃度を上げることは困難であ
った。また、吸着材による除去は、排水を吸着に適する
ｐＨに調整するために、ｐＨ測定装置、酸あるいはアル
カリ水溶液の添加・混合装置とそれら水溶液の定期的な
補充が必要であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み、簡単な手法で排水中の処理すべき特定イオンの濃
度を上げることにより、排水浄化処理の効率が上げるこ
とと、簡単な手法で排水のｐＨを吸着に適するｐＨに調
整することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

【００１１】請求項１では、処理水中に直流電流を流
し、水中の陰イオンを誘導、濃縮した陽極側に陰イオン
吸着材を設置することを特徴とする水質浄化設備よりな
る。

【００１２】陰イオン吸着剤は水質中の対象イオンの濃
度が高いほど吸着能力は高まる。処理水中に直流電流を
流し、陽極側に陰イオンを選択的に誘導することによ
り、目的とする陰イオン濃度を高めることができるた
め、その部位に対象イオンの吸着材を設置することによ
り吸着効果が高まる。

【００１３】請求項２では、処理水中に直流電流を流
し、水中の陽イオンを誘導、濃縮した陰極側に陽イオン
吸着材を設置することを特徴とする水質浄化設備よりな
る。

【００１４】陽イオン吸着剤は水質中の対象イオンの濃
度が高いほど吸着能力は高まる。処理水中に直流電流を
流し、陰極側に陽イオンを選択的に誘導することによ
り、目的とする陽イオン濃度を高めることができるた
め、その部位に対象イオンの吸着材を設置することによ
り吸着効果が高まる。

【００１５】請求項３では、直流電流を流し陽極側ある
いは陰極側に特定イオンの高濃度の水を誘導し、その水
を特定イオンの浄化処理槽に送水し浄化することを特徴
とする水質浄化設備よりなる。

【００１６】水中の浄化処理の対象となる特定イオンを
高濃度にすることにより、凝集、晶析、生物処理等によ
る浄化効率を高めることができる。

【００１７】請求項４では、請求項１において陽極によ
り水を酸性化させ、その部位に酸性条件下で吸着能力が
高くなる吸着剤を設置することを特徴とする水質浄化設
備よりなる。

【００１８】水中に直流電流を通すことにより、陽極側
周辺の水は酸性化することができる。本法では水中に直
流電流を通すことにより、陽極側の水を酸性化すること
ができる。しかも、電流を制御することにより手軽に酸
性度をコントロールすることが可能となった。その結
果、従来法のような酸水溶液の添加・混合装置と酸水溶
液の定期的な補充が不要となった。

【００１９】請求項５では、請求項１あるいは請求項４
において陰イオン吸着剤がリン酸吸着剤、砒酸・亜砒酸
吸着剤、フッ素イオン吸着剤である水質浄化設備よりな
る。

【００２０】燐酸イオン、砒酸・亜砒酸イオン、フッ素
イオン吸着剤（商品名ピーキャッチ、Ａｓキャッチ、エ
フキャッチ、株式会社クレアテラ製、特許３１０３４７
３、特許３１１３１８３）の吸着性能はｐＨ５〜６程度
の酸性条件下ではｐＨ７以上の条件下での２〜３倍に高
まるので、ｐＨを下げることが処理効率を著しく向上さ
せることができる。

【００２１】請求項６では、請求項２において陽イオン
吸着剤が重金属吸着剤である水質浄化設備よりなる。

【００２２】陰極側に重金属吸着材を設置することによ
り、陰極側に集まる重金属陽イオンを効率的に吸着でき
る。

【００２３】請求項７では、請求項２あるいは請求項６
において陰極により水をアルカリ性化させ、その部位に
アルカリ性条件下で吸着能力が高くなる吸着剤を設置す
ることを特徴とする水質浄化設備よりなる。

【００２４】水中に直流電流を通すことにより、陰極側
の水はアルカリ性化することができる。本法では水中に
流す直流電流を制御することにより手軽に酸性度をコン
トロールすることが可能となった。その結果、従来法の
ようなアルカリ水溶液の添加・混合装置とアルカリ水溶
液の定期的な補充が不要となった。

【００２５】請求項８では、請求項３において陽極によ
り硝酸イオンを誘導し、硝酸イオンが濃縮した水を嫌気
槽に返送することを特徴とする水質浄化設備よりなる。

【００２６】浄化槽の曝気槽等に設置された陽極側に誘
導される硝酸イオン濃度の高い水を嫌気槽に返送するこ
とにより設備の脱窒能力が高まる。

【００２７】請求項９では、陽極により誘導・濃縮した
硝酸イオンの脱窒装置を設置することを特徴とする水質
浄化設備よりなる。

【００２８】陽極側に誘導される硝酸イオン濃度の高い
部位に脱窒装置を設けることにより、効率的に脱窒を行
うことができる。

【００２９】請求項１０では、陰極により誘導・濃縮し
たアンモニウムイオンの硝化装置を設置することを特徴
とする水質浄化設備よりなる。

【００３０】陰極側に曝気装置等を設置することによ
り、アンモニウムイオン濃度が高い部位で曝気すること
になるため水質中のアンモニウムイオンの硝化を促進す
ることができる。

【００３１】請求項１１では、請求項１〜１０において
陽極と陰極との間に隔膜を設置することを特徴とする水
質浄化設備よりなる。

【００３２】陽極と陰極との間にガラス繊維膜、合成樹
脂膜あるいは不織布などの隔膜を設置することにより、
陽極側および陰極側に集められた陰イオンおよび陽イオ
ンが水流により混じりあわないため、それぞれのイオン
濃度を高く保つことができる。また、酸性あるいはアル
カリ性を保つことができる。

【００３３】請求項１２では、請求項１〜１１において
陽極および陰極側から流出する浄化処理水を混合して排
出することを特徴とする水質浄化設備よりなる。

【００３４】酸性およびアルカリ性に分離した水を合流
し排出することにより中和して排水することができる。

【００３５】請求項１３では、請求項１〜１２において
少なくとも陽極がゴム電極からなる水質浄化設備よりな
る。

【００３６】陽極をゴム電極にすることにより、陽極か
らの電極金属イオンの溶出を抑えることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１および図２により説明する。
陽極１、陰極２、イオン透過膜３、酸性条件下で吸着力
が高まる吸着材４、アルカリ性条件下で吸着力が高まる
吸着材５、よりなる。

【００３８】排水は図１のＡ方向より流入し、吸着材４
を通った後Ｂ方向に流出する。その流下過程で、陰イオ
ンは陽極により引き寄せられ排水中の陰イオン濃度が高
まる。一方、陽イオンは陰極に引き寄せられ排水中の陽
イオン濃度が高まる。その結果、陽極側の排水は酸性化
し、陰極側の排水はアルカリ性化する。

【００３９】これに要する電流は数十ミリアンペアと低
く、必要な電力は少なくてすむ。

【００４０】この酸性化あるいはアルカリ性化を進める
ために、酸性物質あるいはアルカリ性物質を添加する必
要はない。実験によれば、12V20mAを1時間通電するだけ
で、pH7.7の流入水はpHが10.2と5.8となった。

【００４１】陽極１は、電食により溶解するので、溶解
が少ないゴム電極を用いるのが好ましい。

【００４２】イオン透過膜３は、不織布、布、金網、合
成樹脂膜等よりなり、イオンは透過するが、陽極あるい
は陰極側に引き寄せられたイオンが水流あるいは拡散等
により混合することを抑制する効果がある。

【００４３】酸性条件下で吸着力が高まる吸着材４とし
て、例えばリン酸吸着材（商品名ピーキャッチ、株式会
社クレアテラ製）がある。この吸着材の吸着能力は酸性
下では弱アルカリ性下での２〜３倍程度で、電極を用い
ｐＨを調整することにより、著しく吸着能力を高めるこ
とができる。さらに、陽極により陰イオンであるリン酸
イオンを陽極側に集め、排水中のリン濃度を高濃度とす
ることにより、リン吸着量を増すことができる。

【００４４】例えば、合併浄化槽において陽極側に集め
られた硝酸イオン濃度の高い水を、嫌気槽に返送するこ
とにより脱窒効率を高めることができる。また、例え
ば、陰極側に集められた重金属イオン濃度の高い水を吸
着槽に送水し処理することにより除去効率を上げること
ができる。陽極側の酸性排水と陰極側のアルカリ性排水
を合流し、排水することにより流出水のｐＨは流入水と
同じになり、排水のためのｐＨ調整が不要である。

【００４５】

【発明の効果】数十ミリアンペアと極めて低い電流を流
すだけで、陽極側の排水を酸性化し、陰極側の排水をア
ルカリ性化する。それぞれのｐＨ条件下で吸着力が高ま
る吸着材を設置することにより、吸着材の吸着能力を著
しく高めることができる。また、排水が流下する過程
で、陽極に陰イオンが陰極に陽イオンが引き寄せられ高
濃度となった排水中のそれぞれのイオンを効率的に吸
着、晶析、生物処理、凝集等の浄化処理を行うことがで
きる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄化処理槽の平面図である。

【図２】本発明の浄化処理槽のａ−ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 陽極 ２ 陰極 ３ イオン透過膜 ４ 酸性条件下で吸着力が高まる吸着材 ５ アルカリ性条件下で吸着力が高まる吸着材 ６ 浄化処理槽 Ａ 流入側 Ｂ 流出側

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 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｍ 3/28 3/28 Ａ 3/34 １０１ 3/34 １０１Ｂ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理水中に直流電流を流し、水中の陰イ
   オンを誘導、濃縮した陽極側に陰イオン吸着剤を設置し
   たことを特徴とする水質浄化設備。
2. 【請求項２】 処理水中に直流電流を流し、水中の陽イ
   オンを誘導、濃縮した陰極側に陽イオン吸着剤を設置し
   たことを特徴とする水質浄化設備。
3. 【請求項３】 処理水中に直流電流を流し、陽極側ある
   いは陰極側に特定イオン濃度の高い水を誘導し、その水
   を特定イオンの浄化処理槽に返送することを特徴とする
   水質浄化設備。
4. 【請求項４】 請求項１において陽極により水を酸性化
   させ、その部位に酸性条件下で吸着能力が高くなる吸着
   剤を設置したことを特徴とする水質浄化設備。
5. 【請求項５】 請求項１あるいは請求項４において陰イ
   オン吸着剤がリン酸吸着剤、砒酸・亜砒酸吸着剤、フッ
   素イオン吸着剤である水質浄化設備。
6. 【請求項６】 請求項２において陽イオン吸着剤が重金
   属吸着剤である水質浄化設備。
7. 【請求項７】 請求項２あるいは請求項６において陰極
   により水をアルカリ性化させ、その部位にアルカリ性条
   件下で吸着能力が高くなる吸着剤を設置したことを特徴
   とする水質浄化設備。
8. 【請求項８】 請求項３において陽極により硝酸イオン
   を誘導し、硝酸イオンが濃縮した水を嫌気槽に返送する
   ことを特徴とする水質浄化設備。
9. 【請求項９】 陽極により誘導・濃縮した硝酸イオンの
   脱窒装置を設置したことを特徴とする水質浄化設備。
10. 【請求項１０】 陰極により誘導・濃縮したアンモニウ
    ムイオンの硝化装置を設置したことを特徴とする水質浄
    化設備。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０において陽極と陰極と
    の間に隔膜を設置したことを特徴とする水質浄化設。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１において陽極および陰
    極側から流出する浄化処理水を合流して排出することを
    特徴とする水質浄化設備
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２において少なくとも陽
    極がゴム電極からなる水質浄化設備。