JP2003126861A - 水処理方法及び装置 - Google Patents
水処理方法及び装置Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生物難分解性物質を含む廃水を効率的、安定
的に処理する。 【解決手段】 鉄陽極と、陰極に酸素含有ガス供給能を
有する廃水電解槽にて電解し、鉄陽極から鉄イオンの溶
解、また陰極部に供給される酸素含有ガスにより過酸化
水素電解生成させ、該電解生成物によって反応生成する
ヒドロキシラジカルの酸化作用によって廃水中の難分解
性物質の分解を施し、廃水を浄化する。陰極表面に接触
する酸素は過酸化水素の生成を効率化する。電解槽に供
給されたオゾンは過酸化水素により、廃水の浄化作用を
より活性化される。電極の極性反転、回転、及び電解槽
に前処理槽、後処理槽、２次処理槽を設けることによ
り、廃水の浄化は確実に行われる。
的に処理する。 【解決手段】 鉄陽極と、陰極に酸素含有ガス供給能を
有する廃水電解槽にて電解し、鉄陽極から鉄イオンの溶
解、また陰極部に供給される酸素含有ガスにより過酸化
水素電解生成させ、該電解生成物によって反応生成する
ヒドロキシラジカルの酸化作用によって廃水中の難分解
性物質の分解を施し、廃水を浄化する。陰極表面に接触
する酸素は過酸化水素の生成を効率化する。電解槽に供
給されたオゾンは過酸化水素により、廃水の浄化作用を
より活性化される。電極の極性反転、回転、及び電解槽
に前処理槽、後処理槽、２次処理槽を設けることによ
り、廃水の浄化は確実に行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生物難分解性物質
を含む廃水を電解処理して浄化する水処理方法および装
置に関する。
を含む廃水を電解処理して浄化する水処理方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業技術の発達に伴い、廃水の性状は多
種多様化しており、様々な有機化合物の処理を余儀なく
されている。一般に、廃水処理においてＢＯＤ（Bioche
micalOxygen Demand：生物化学的酸素要求量）を低減
するため、活性汚泥処理法や嫌気性消化法等の生物処理
法が使用されているが、廃水には、生物処理法によって
は生物分解が困難な難分解物質が残存する。この生物分
解が困難な有機成分としては、フミン質類などの生物代
謝によって生じた化合物のほか、各種色素、高分子化合
物、界面活性剤、芳香族化合物類や高級アルコール類、
エ一テル類、アルデヒド類、有機塩素化合物、農薬、ダ
イオキシン等々が挙げられる。
種多様化しており、様々な有機化合物の処理を余儀なく
されている。一般に、廃水処理においてＢＯＤ（Bioche
micalOxygen Demand：生物化学的酸素要求量）を低減
するため、活性汚泥処理法や嫌気性消化法等の生物処理
法が使用されているが、廃水には、生物処理法によって
は生物分解が困難な難分解物質が残存する。この生物分
解が困難な有機成分としては、フミン質類などの生物代
謝によって生じた化合物のほか、各種色素、高分子化合
物、界面活性剤、芳香族化合物類や高級アルコール類、
エ一テル類、アルデヒド類、有機塩素化合物、農薬、ダ
イオキシン等々が挙げられる。
【０００３】この難分解性物質を含有する廃水（生物処
理水を含む）を処理するために、高度処理として凝集沈
殿法や活性炭吸着法などの難分解性物質除去技術の他、
難分解性物質の分解技術として、ヒドロキシラジカル
（ＯＨ・）を用いるオゾン、ＵＶ、過酸化水素利用技術
等が適用されつつある。
理水を含む）を処理するために、高度処理として凝集沈
殿法や活性炭吸着法などの難分解性物質除去技術の他、
難分解性物質の分解技術として、ヒドロキシラジカル
（ＯＨ・）を用いるオゾン、ＵＶ、過酸化水素利用技術
等が適用されつつある。
【０００４】上記の難分解性物質分解技術として、鉄イ
オンと過酸化水素によってヒドロキシラジカルを生成さ
せるフェントン反応の技術がある。その中でＬｉｎら
（Wat.Res.Vol.34,No.17,2000）、片岡ら（特開平９−
１５０１５９号公報）の研究により、鉄イオンを電解供
給し、その電解槽内で過酸化水素と反応させる技術が知
られている。更に、浅野ら（特開２０００−７９３９５
号公報）によって、この電解槽内で過酸化水素を電解生
成させ、電極の電解溶解鉄イオンとの反応を行う技術が
知られている。
オンと過酸化水素によってヒドロキシラジカルを生成さ
せるフェントン反応の技術がある。その中でＬｉｎら
（Wat.Res.Vol.34,No.17,2000）、片岡ら（特開平９−
１５０１５９号公報）の研究により、鉄イオンを電解供
給し、その電解槽内で過酸化水素と反応させる技術が知
られている。更に、浅野ら（特開２０００−７９３９５
号公報）によって、この電解槽内で過酸化水素を電解生
成させ、電極の電解溶解鉄イオンとの反応を行う技術が
知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】電解による過酸化
水素生成は、酸素の陰極での電解還元反応によって生成
するものであり、これは須藤ら（Electrochemistry Vo
l.69,No.3,2001）、大坂ら（特開２０００−１４４４６
６号公報）の、過酸化水素電解製造における電解陰極へ
の酸素含有ガス供給についての研究が知られている。こ
れらの技術では、過酸化水素生成反応式からも過酸化水
素電解製造には陰極への酸素の供給が必須とされる。と
ころが、従来技術では、過酸化水素は別途供給もしくは
電解により供給することとなっているが、陰極部への酸
素供給能を有していないため、過酸化水素の効率的な電
解生成は困難であり、電解による過酸化水素生成は効率
的とはいえなかった。
水素生成は、酸素の陰極での電解還元反応によって生成
するものであり、これは須藤ら（Electrochemistry Vo
l.69,No.3,2001）、大坂ら（特開２０００−１４４４６
６号公報）の、過酸化水素電解製造における電解陰極へ
の酸素含有ガス供給についての研究が知られている。こ
れらの技術では、過酸化水素生成反応式からも過酸化水
素電解製造には陰極への酸素の供給が必須とされる。と
ころが、従来技術では、過酸化水素は別途供給もしくは
電解により供給することとなっているが、陰極部への酸
素供給能を有していないため、過酸化水素の効率的な電
解生成は困難であり、電解による過酸化水素生成は効率
的とはいえなかった。
【０００６】更に、電解などでの過酸化水素の供給が低
下すると、特にｐＨが中性域の場合、陽極から溶解した
鉄イオンが、水酸化物の沈殿物となり安定化したり、ま
た処理廃水中のリンなどと化合物を形成するため、生物
難分解性物質を分解するための鉄イオンの反応寄与が困
難となる。
下すると、特にｐＨが中性域の場合、陽極から溶解した
鉄イオンが、水酸化物の沈殿物となり安定化したり、ま
た処理廃水中のリンなどと化合物を形成するため、生物
難分解性物質を分解するための鉄イオンの反応寄与が困
難となる。
【０００７】そこで本発明は、電解による溶解鉄イオン
と過酸化水素の反応によって生じたヒドロキシラジカル
生成により難分解物質の酸化分解を、電解での過酸化水
素生成能を安定的に向上させることにより促進させ、廃
水を効率良く浄化することができる水処理方法及び装置
を提供することにある。
と過酸化水素の反応によって生じたヒドロキシラジカル
生成により難分解物質の酸化分解を、電解での過酸化水
素生成能を安定的に向上させることにより促進させ、廃
水を効率良く浄化することができる水処理方法及び装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極に鉄を用
いることにより電解によって鉄イオンを、また、陰極に
酸素含有ガスを供給して、電解生成する過酸化水素を効
率的に廃水に供給し、これらの物質によってヒドロキシ
ラジカルを生成させ、廃水中の難分解性物質を酸化分解
する。また、オゾンを電解槽全体に供給して、生成され
た過酸化水素のもとで、オゾンの被処理物の酸化分解反
応を向上させるようにしたものである。
いることにより電解によって鉄イオンを、また、陰極に
酸素含有ガスを供給して、電解生成する過酸化水素を効
率的に廃水に供給し、これらの物質によってヒドロキシ
ラジカルを生成させ、廃水中の難分解性物質を酸化分解
する。また、オゾンを電解槽全体に供給して、生成され
た過酸化水素のもとで、オゾンの被処理物の酸化分解反
応を向上させるようにしたものである。
【０００９】また、本発明では、電極電源の極性を反転
させて、廃水中の塩類が陰極表面に析出して被覆を形成
し、過酸化水素の生成を減少させるのを防止するように
している。さらに、各電極を回転して、電解生成された
鉄イオンと過酸化水素を速やかに電解槽内に拡散させ
て、廃水の浄化を速やかに行わせる。
させて、廃水中の塩類が陰極表面に析出して被覆を形成
し、過酸化水素の生成を減少させるのを防止するように
している。さらに、各電極を回転して、電解生成された
鉄イオンと過酸化水素を速やかに電解槽内に拡散させ
て、廃水の浄化を速やかに行わせる。
【００１０】また、本発明では、電解槽の前段に前処理
槽を設けて廃水に酸素ガスを供給し、廃水中の酸素溶存
濃度を増加させ、電解槽での過酸化水素の生成を増加さ
せている。また、電解槽の後段に後処理槽を設け、汚泥
槽による活性微生物処理を行わせたり、固体を除去した
り、電解槽の処理を撹拌と酸素ガス供給により行わせ
て、廃水を浄化する。
槽を設けて廃水に酸素ガスを供給し、廃水中の酸素溶存
濃度を増加させ、電解槽での過酸化水素の生成を増加さ
せている。また、電解槽の後段に後処理槽を設け、汚泥
槽による活性微生物処理を行わせたり、固体を除去した
り、電解槽の処理を撹拌と酸素ガス供給により行わせ
て、廃水を浄化する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明による第１
の実施の形態を示す系統模式図である。図において、廃
水１が供給される電解槽２には、陰極３、陽極４、電解
電源５及び酸素含有ガス供給装置６が設けられている。
電解槽２で処理された廃水１は電解槽処理水７として系
外に排出される。
施の形態について説明する。図１は、本発明による第１
の実施の形態を示す系統模式図である。図において、廃
水１が供給される電解槽２には、陰極３、陽極４、電解
電源５及び酸素含有ガス供給装置６が設けられている。
電解槽２で処理された廃水１は電解槽処理水７として系
外に排出される。
【００１２】ここで、陽極４には鉄電極を使用してい
る。廃水１としては、他の公知な廃水処理プロセスを介
した廃水であってもよい。酸素含有ガス供給装置６から
供給される酸素が陰極３の表面に接触するように酸素含
有ガス供給装置６の電解槽２に取付けられる。
る。廃水１としては、他の公知な廃水処理プロセスを介
した廃水であってもよい。酸素含有ガス供給装置６から
供給される酸素が陰極３の表面に接触するように酸素含
有ガス供給装置６の電解槽２に取付けられる。
【００１３】今、生物難分解性物質を含有する廃水１が
電解槽２に供給されると、鉄陽極４の溶解によって鉄イ
オンが生成される。また、酸素含有ガス供給装置６によ
って供給される酸素含有ガス（例えば、空気又は酸素）
の酸素によって陰極上で過酸化水素が効率的に生成され
る。多量に生成された過酸化水素は陽極４付近で溶解さ
れた鉄イオンとのフェントン反応によって、ヒドロキシ
ラジカルを生成し、このヒドロキシラジカルによって生
物難分解性物質が酸化分解反応を起こし、電解槽２内で
廃水が浄化される。
電解槽２に供給されると、鉄陽極４の溶解によって鉄イ
オンが生成される。また、酸素含有ガス供給装置６によ
って供給される酸素含有ガス（例えば、空気又は酸素）
の酸素によって陰極上で過酸化水素が効率的に生成され
る。多量に生成された過酸化水素は陽極４付近で溶解さ
れた鉄イオンとのフェントン反応によって、ヒドロキシ
ラジカルを生成し、このヒドロキシラジカルによって生
物難分解性物質が酸化分解反応を起こし、電解槽２内で
廃水が浄化される。
【００１４】図２は本発明による第２の実施の形態を示
す系統模式図である。第２の実施の形態は、さらにオゾ
ン供給装置８を電解槽２に設け、電解槽全体にオゾン供
給能を配した点で、図１の実施の形態と異なる。なお、
オゾン供給装置８は、放電によるガス状オゾン合成や電
解によるオゾン合成のいずれの方式でも良い。
す系統模式図である。第２の実施の形態は、さらにオゾ
ン供給装置８を電解槽２に設け、電解槽全体にオゾン供
給能を配した点で、図１の実施の形態と異なる。なお、
オゾン供給装置８は、放電によるガス状オゾン合成や電
解によるオゾン合成のいずれの方式でも良い。
【００１５】この構成で、オゾン含有ガス供給装置８に
よってオゾンが電解槽２に供給されると共に、酸素含有
ガス供給装置６によって供給される酸素含有ガスによっ
て陰極上で過酸化水素が生成し電解槽２に拡散する。中
山ら（Ozone Science and Engineering,vol.1,1979）の
研究により、オゾンは過酸化水素の存在下で、その被処
理物の酸化分解反応性を促進させることが知られてい
る。第２の実施の形態では、電解槽２へのオゾン含有ガ
ス供給装置８によりオゾンを電解槽の廃水全体に添加す
ることによって、廃水１の浄化を促進する。
よってオゾンが電解槽２に供給されると共に、酸素含有
ガス供給装置６によって供給される酸素含有ガスによっ
て陰極上で過酸化水素が生成し電解槽２に拡散する。中
山ら（Ozone Science and Engineering,vol.1,1979）の
研究により、オゾンは過酸化水素の存在下で、その被処
理物の酸化分解反応性を促進させることが知られてい
る。第２の実施の形態では、電解槽２へのオゾン含有ガ
ス供給装置８によりオゾンを電解槽の廃水全体に添加す
ることによって、廃水１の浄化を促進する。
【００１６】図３は本発明による第３の実施の形態を示
す系統模式図である。この第３の実施の形態は、図１の
構成にさらに電解槽酸素含有ガス供給装置９を電解槽２
に付設し、電解槽の廃水全体へ酸素を供給するようにし
た点で、図１における第１の実施の形態と異なる。
す系統模式図である。この第３の実施の形態は、図１の
構成にさらに電解槽酸素含有ガス供給装置９を電解槽２
に付設し、電解槽の廃水全体へ酸素を供給するようにし
た点で、図１における第１の実施の形態と異なる。
【００１７】この構成で、電解槽２へ電解槽酸素含有ガ
ス供給装置９により、酸素含有ガスが供給されることに
より、電解槽２内の廃水中の溶存酸素濃度が増加する。
電解槽２中の液中溶存酸素濃度を増加させることによっ
て、電解槽２中の酸素含有ガス供給装置６により供給さ
れる酸素含有ガスと共に陰極で反応に関与する酸素量が
増加することで、電解生成する過酸化水素の増加を図る
ことができる。これによって、陽極溶解鉄イオンとのフ
ェントン反応におけるヒドロキシラジカル生成能を増加
させ、廃水１の浄化を促進することができる。
ス供給装置９により、酸素含有ガスが供給されることに
より、電解槽２内の廃水中の溶存酸素濃度が増加する。
電解槽２中の液中溶存酸素濃度を増加させることによっ
て、電解槽２中の酸素含有ガス供給装置６により供給さ
れる酸素含有ガスと共に陰極で反応に関与する酸素量が
増加することで、電解生成する過酸化水素の増加を図る
ことができる。これによって、陽極溶解鉄イオンとのフ
ェントン反応におけるヒドロキシラジカル生成能を増加
させ、廃水１の浄化を促進することができる。
【００１８】図４は、本発明による第４の実施の形態を
示す系統模式図である。第４の実施の形態は、図１の第
１の実施の形態における電解槽２を電解活性汚泥槽１０
とし、電解活性汚泥槽１０に電解活性汚泥槽散気装置１
１を配し、またこの処理水７の出力側に汚泥分離槽１２
を設け、この槽で分離される汚泥を返送汚泥１３として
電解活性汚泥槽へ返送、再浄化する構成とした点で、第
１の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態でいう汚
泥分離槽１２は、重力沈降や膜分離、遠心分離等、公知
技術を適用して構成できる。また、電解用の陰極３、陽
極４の取り付け位置については、電解活性汚泥槽１０内
であれば良い。
示す系統模式図である。第４の実施の形態は、図１の第
１の実施の形態における電解槽２を電解活性汚泥槽１０
とし、電解活性汚泥槽１０に電解活性汚泥槽散気装置１
１を配し、またこの処理水７の出力側に汚泥分離槽１２
を設け、この槽で分離される汚泥を返送汚泥１３として
電解活性汚泥槽へ返送、再浄化する構成とした点で、第
１の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態でいう汚
泥分離槽１２は、重力沈降や膜分離、遠心分離等、公知
技術を適用して構成できる。また、電解用の陰極３、陽
極４の取り付け位置については、電解活性汚泥槽１０内
であれば良い。
【００１９】この構成で、電解活性汚泥槽１０におい
て、電解活性汚泥槽散気装置１１による通気によって活
性汚泥微生物を用いた廃水ｌの浄化と、電解活性汚泥槽
１０にて、第１の実施の形態（図１参照）で説明した電
解効果に基づくフェントン反応による難分解物質の分解
による浄化が行われる。フェントン反応はヒドロキシラ
ジカル反応による酸化分解反応であるが、このラジカル
反応による有機物酸化分解は、Ｓａｖｅｇｅら（AIChE
Journal,vo1.45,No.7,1995）によって、有機物→酢酸→
二酸化炭素の反応経路をとることが示されいる。
て、電解活性汚泥槽散気装置１１による通気によって活
性汚泥微生物を用いた廃水ｌの浄化と、電解活性汚泥槽
１０にて、第１の実施の形態（図１参照）で説明した電
解効果に基づくフェントン反応による難分解物質の分解
による浄化が行われる。フェントン反応はヒドロキシラ
ジカル反応による酸化分解反応であるが、このラジカル
反応による有機物酸化分解は、Ｓａｖｅｇｅら（AIChE
Journal,vo1.45,No.7,1995）によって、有機物→酢酸→
二酸化炭素の反応経路をとることが示されいる。
【００２０】ところで、酢酸は酸化（分解）に対して安
定な物質であるため、ヒドロキシラジカルによる酸化反
応速度が遅い。このため、反応系内で、未反応のまま残
存する可能性がある。一方酢酸は、水質汚濁の指標であ
るＢＯＤ（生物学的酸素要求量）成分として検知される
物質である。このことから本プロセス処理によって難分
解性物質分解によって生じる酢酸のうち、系内で未反応
な酢酸によるＢＯＤ成分が残存するおそれがある。
定な物質であるため、ヒドロキシラジカルによる酸化反
応速度が遅い。このため、反応系内で、未反応のまま残
存する可能性がある。一方酢酸は、水質汚濁の指標であ
るＢＯＤ（生物学的酸素要求量）成分として検知される
物質である。このことから本プロセス処理によって難分
解性物質分解によって生じる酢酸のうち、系内で未反応
な酢酸によるＢＯＤ成分が残存するおそれがある。
【００２１】酢酸は、微生物を用いる廃水処理では分解
性が高いことから、第４の実施の形態は、電解活性汚泥
槽１０において電解処理と活性汚泥処理とを組み合わせ
ることにより、廃水の浄化作用を向上したものである。
なお、電解槽の後段に活性汚泥槽を設けて電解処理と活
性汚泥処理とを別の槽で行うようにしても良い。
性が高いことから、第４の実施の形態は、電解活性汚泥
槽１０において電解処理と活性汚泥処理とを組み合わせ
ることにより、廃水の浄化作用を向上したものである。
なお、電解槽の後段に活性汚泥槽を設けて電解処理と活
性汚泥処理とを別の槽で行うようにしても良い。
【００２２】図５は本発明による第５の実施の形態を示
す系統模式図である。第５の実施の形態は、図１におけ
る電解電源５を極性反転型電解電源１４とした点で、図
１に示す第１の実施の形態と異なる。なお、第５の実施
の形態でいう極性反転型電解電源１４は、陰極３、陽極
４の極性を定期的に反転させる機能を有している電源で
ある。
す系統模式図である。第５の実施の形態は、図１におけ
る電解電源５を極性反転型電解電源１４とした点で、図
１に示す第１の実施の形態と異なる。なお、第５の実施
の形態でいう極性反転型電解電源１４は、陰極３、陽極
４の極性を定期的に反転させる機能を有している電源で
ある。
【００２３】この構成で、廃水ｌ中に、カルシウムやマ
グネシウムなどの塩類が溶存している場合、これらが電
解によって陰極３に析出し、電極表面を被覆することに
よって陰極３表面上での過酸化水素生成能を低下させる
おそれがある。このため、極性反転型電解電源１４の極
性を定期的に反転させ、電解陰極３の極性を正電圧に反
転させることにより、陰極表面に析出した塩類を溶出さ
せて、塩類被覆の形成を防止する。これにより、陰極に
おいて電解過酸化水素を安定的に生成させて廃水の浄化
を行うことができるようになる。このとき、陽極材料も
鉄材とすることにより、極性反転時にも過酸化水素を生
成し、効率の良い浄化ができるようになる。
グネシウムなどの塩類が溶存している場合、これらが電
解によって陰極３に析出し、電極表面を被覆することに
よって陰極３表面上での過酸化水素生成能を低下させる
おそれがある。このため、極性反転型電解電源１４の極
性を定期的に反転させ、電解陰極３の極性を正電圧に反
転させることにより、陰極表面に析出した塩類を溶出さ
せて、塩類被覆の形成を防止する。これにより、陰極に
おいて電解過酸化水素を安定的に生成させて廃水の浄化
を行うことができるようになる。このとき、陽極材料も
鉄材とすることにより、極性反転時にも過酸化水素を生
成し、効率の良い浄化ができるようになる。
【００２４】図６は本発明による第６の実施の形態を示
す系統模式図である。第６の実施の形態は、図１の陰極
３、陽極４の電極に、それぞれを回転させる電極回転機
１５を設ける点て、図１に示す第１の実施の形態と異な
る。この構成で、電極回転機１５で電極３，４を回転さ
せることにより、電極−液界面に定常的な対流が生じ、
電極界面での物質移動速度が速くなる。電極表面上反応
物（酸素）と生成物（鉄イオン、過酸化水素）の物質移
動が促進され、電解生成された過酸化水素や鉄イオンは
電解槽中で速やかに電解槽２内の廃水に拡散する。これ
により、鉄イオンと過酸化水素によるフェントン反応の
促進が図られ、廃水ｌの浄化を速やかに行うことができ
るようになる。
す系統模式図である。第６の実施の形態は、図１の陰極
３、陽極４の電極に、それぞれを回転させる電極回転機
１５を設ける点て、図１に示す第１の実施の形態と異な
る。この構成で、電極回転機１５で電極３，４を回転さ
せることにより、電極−液界面に定常的な対流が生じ、
電極界面での物質移動速度が速くなる。電極表面上反応
物（酸素）と生成物（鉄イオン、過酸化水素）の物質移
動が促進され、電解生成された過酸化水素や鉄イオンは
電解槽中で速やかに電解槽２内の廃水に拡散する。これ
により、鉄イオンと過酸化水素によるフェントン反応の
促進が図られ、廃水ｌの浄化を速やかに行うことができ
るようになる。
【００２５】図７は本発明による第７の実施の形態を示
す系統模式図である。第７の実施の形態は、図１の構成
にさらに電解槽処理水７を固液分離する電解槽処理水固
液分離槽１６を設けた点で、図１に示した第ｌの実施の
形態と異なる。この電解槽処理水固液分離槽１６は、重
力沈降や膜分離、遠心分離等、公知の固液分離技術を適
用して構成できる。
す系統模式図である。第７の実施の形態は、図１の構成
にさらに電解槽処理水７を固液分離する電解槽処理水固
液分離槽１６を設けた点で、図１に示した第ｌの実施の
形態と異なる。この電解槽処理水固液分離槽１６は、重
力沈降や膜分離、遠心分離等、公知の固液分離技術を適
用して構成できる。
【００２６】この構成で、電解槽処理水７には、電解槽
２内で酸素含有ガス供給装置６からの酸素供給による溶
存酸素と、陽極３からの溶出鉄イオンとの反応として一
部生成された酸化鉄が混入される。しかし、この酸化鉄
は固体であり、また比重も大きいことから、公知の膜分
離や重力場利用の固液分離槽１６にて、酸化鉄を除いた
液体成分のみを取り出すことができる。図７の電解槽処
理水固液分離槽１６の下側における矢印は分離固形分、
即ち処理水７からの酸化鉄除去を表している。
２内で酸素含有ガス供給装置６からの酸素供給による溶
存酸素と、陽極３からの溶出鉄イオンとの反応として一
部生成された酸化鉄が混入される。しかし、この酸化鉄
は固体であり、また比重も大きいことから、公知の膜分
離や重力場利用の固液分離槽１６にて、酸化鉄を除いた
液体成分のみを取り出すことができる。図７の電解槽処
理水固液分離槽１６の下側における矢印は分離固形分、
即ち処理水７からの酸化鉄除去を表している。
【００２７】図８は本発明による第８の実施の形態を示
す系統模式図である。第８の実施の形態は、図１に示し
た第ｌの実施の形態に、廃水ｌの前処理工程として電解
槽２の前段に前処理槽１７を設けると共に、この前処理
槽１７に酸素含有ガス又はオゾンを供給する酸素含有ガ
スまたはオゾン供給装置１８を設けた点で、第ｌの実施
の形態と異なる。
す系統模式図である。第８の実施の形態は、図１に示し
た第ｌの実施の形態に、廃水ｌの前処理工程として電解
槽２の前段に前処理槽１７を設けると共に、この前処理
槽１７に酸素含有ガス又はオゾンを供給する酸素含有ガ
スまたはオゾン供給装置１８を設けた点で、第ｌの実施
の形態と異なる。
【００２８】この構成で、前処理槽１７にて、廃水１に
は酸素またはオゾンが供給される。オゾンを供給した場
合、オゾンが分解して、酸素が生成され、この酸素が前
処理槽１７水中に溶解する。酸素を供給した場合も、前
処理槽１７水中に酸素が溶解する。このように前処理層
１７にて廃水中に酸素が添加されて、電解槽２内の廃水
中の溶存酸素濃度が増加する。この電解槽２中の液中溶
存酸素濃度増加によって、電解槽２中の酸素含有ガス供
給装置６により供給される酸素含有ガスと共に陰極で反
応に関与する酸素量が増加するため、電解生成する過酸
化水素の増加を図ることができる。これにより、陽極溶
解鉄イオンとのフェントン反応でのヒドロキシラジカル
生成量が増加でき、廃水１の浄化を促進することができ
る。
は酸素またはオゾンが供給される。オゾンを供給した場
合、オゾンが分解して、酸素が生成され、この酸素が前
処理槽１７水中に溶解する。酸素を供給した場合も、前
処理槽１７水中に酸素が溶解する。このように前処理層
１７にて廃水中に酸素が添加されて、電解槽２内の廃水
中の溶存酸素濃度が増加する。この電解槽２中の液中溶
存酸素濃度増加によって、電解槽２中の酸素含有ガス供
給装置６により供給される酸素含有ガスと共に陰極で反
応に関与する酸素量が増加するため、電解生成する過酸
化水素の増加を図ることができる。これにより、陽極溶
解鉄イオンとのフェントン反応でのヒドロキシラジカル
生成量が増加でき、廃水１の浄化を促進することができ
る。
【００２９】図９は、本発明による第９の実施の形態を
示す系統模式図である。第９の実施の形態は、図１の構
成に、電解槽処理水１９の後段処理を行う２次反応槽２
０と、２次反応槽内２０中の廃水を撹拌、混和する２次
反応槽撹拌器２１を設けた点で、第１の実施の形態と異
なる。電解槽２からの処理水１９は、２次反応槽２０で
２次反応が行われて処理水２２として系外へ排出され
る。２次反応撹拌器２１は、２次反応槽２０内の廃水混
和が目的であり、公知の水中撹拌器や、空気ガス曝気に
よる撹拌等を用いることができ、特に限定する必要はな
い。
示す系統模式図である。第９の実施の形態は、図１の構
成に、電解槽処理水１９の後段処理を行う２次反応槽２
０と、２次反応槽内２０中の廃水を撹拌、混和する２次
反応槽撹拌器２１を設けた点で、第１の実施の形態と異
なる。電解槽２からの処理水１９は、２次反応槽２０で
２次反応が行われて処理水２２として系外へ排出され
る。２次反応撹拌器２１は、２次反応槽２０内の廃水混
和が目的であり、公知の水中撹拌器や、空気ガス曝気に
よる撹拌等を用いることができ、特に限定する必要はな
い。
【００３０】この構成で、電解槽処理水１９は２次反応
槽２０に流入する。この２次反応槽２０では、電解槽処
理水１９中の未反応の生物難分解成分が、未反応の過酸
化水素、鉄イオンによるフェントン反応をおこすことに
より、電解処理水１９に比べてさらに浄化された排水２
２を得ることができる。
槽２０に流入する。この２次反応槽２０では、電解槽処
理水１９中の未反応の生物難分解成分が、未反応の過酸
化水素、鉄イオンによるフェントン反応をおこすことに
より、電解処理水１９に比べてさらに浄化された排水２
２を得ることができる。
【００３１】図１０は本発明による第１０の実施の形態
を示す系統模式図である。第１０の実施の形態は、図９
に示した２次反応槽２０に、オゾン供給を行う２次反応
槽オゾン供給装置２３を設けた点で第９の実施の形態と
異なる。
を示す系統模式図である。第１０の実施の形態は、図９
に示した２次反応槽２０に、オゾン供給を行う２次反応
槽オゾン供給装置２３を設けた点で第９の実施の形態と
異なる。
【００３２】この構成で、電解槽処理水１９中に残存す
る未反応の過酸化水素による酸化反応を行うにあたり、
２次反応槽オゾン供給装置２３によってオゾン供給を行
うことによって、第２の実施の形態で説明したように、
オゾンによる酸化反応が過酸化水素存在下で促進するこ
とから、２次反応槽２０に流入する電解槽処理水１９に
残存する過酸化水素の反応性を有効に利用した水質の浄
化を行うことができる。
る未反応の過酸化水素による酸化反応を行うにあたり、
２次反応槽オゾン供給装置２３によってオゾン供給を行
うことによって、第２の実施の形態で説明したように、
オゾンによる酸化反応が過酸化水素存在下で促進するこ
とから、２次反応槽２０に流入する電解槽処理水１９に
残存する過酸化水素の反応性を有効に利用した水質の浄
化を行うことができる。
【００３３】
【実施例】次に本発明により水処理を行う実施例を示す
が、該実施例は本発明を限定するものではない。 ［実施例ｌ］図ｌの本発明の水処理装置を用いて、生物
難分解な物質であるフミン酸の水溶液を原水とする本発
明を用いた水処理試験を行った。試験条件は、水温２５
℃、処理水量４Ｌ、電源電圧０．６Ｖ、電流１０ｍＡ電
解槽ｐＨ７．２〜７．５、原水ＴＯＣ１２ｍｇ／Ｌ、原
水色度１５０、原水ｐＨ７．５８である。電極には鉄電
極（表面積７５ｃｍ2）を用いた。陰極曝気風量はｌＬ
／ｍｉｎとした。なお、比較例として、陰極曝気なしと
したもの、及び、電極に白金コートチタン電極について
も同様に試験を行った。試験結果として２４ｈ（時
間）、４８ｈ、７２ｈ電解試験後の色度、ＴＯＣ（Tota
l Organic Carbon：全有機炭素）の変化を表１に示
す。
が、該実施例は本発明を限定するものではない。 ［実施例ｌ］図ｌの本発明の水処理装置を用いて、生物
難分解な物質であるフミン酸の水溶液を原水とする本発
明を用いた水処理試験を行った。試験条件は、水温２５
℃、処理水量４Ｌ、電源電圧０．６Ｖ、電流１０ｍＡ電
解槽ｐＨ７．２〜７．５、原水ＴＯＣ１２ｍｇ／Ｌ、原
水色度１５０、原水ｐＨ７．５８である。電極には鉄電
極（表面積７５ｃｍ2）を用いた。陰極曝気風量はｌＬ
／ｍｉｎとした。なお、比較例として、陰極曝気なしと
したもの、及び、電極に白金コートチタン電極について
も同様に試験を行った。試験結果として２４ｈ（時
間）、４８ｈ、７２ｈ電解試験後の色度、ＴＯＣ（Tota
l Organic Carbon：全有機炭素）の変化を表１に示
す。
【００３４】
【表１】
【００３５】白金コートチタン電極による電解結果と本
発明の比較から、電解処理のみでは浄化効果がほとんど
観察されず、鉄イオンが溶解する鉄電極の利用が効果的
であることが明らかとなった。また、陰極曝気を行わな
い鉄電極電解と本発明の比較から、本発明による陰極曝
気の実施が、生物難分解物質の分解に効果的であること
が明らである。
発明の比較から、電解処理のみでは浄化効果がほとんど
観察されず、鉄イオンが溶解する鉄電極の利用が効果的
であることが明らかとなった。また、陰極曝気を行わな
い鉄電極電解と本発明の比較から、本発明による陰極曝
気の実施が、生物難分解物質の分解に効果的であること
が明らである。
【００３６】［実施例２］図ｌの本発明の水処理装置を
用いて、豚糞尿の活性汚泥処理水をＭＦ膜で分離した水
を原水として、本発明による水処理試験を行った。試験
条件は、水温２５℃、処理水量４Ｌ、電源電圧０．６
Ｖ、電流１０ｍＡ電解槽ｐＨ７．２〜７．６、原水ＴＯ
Ｃ１９０ｍｇ／Ｌ、原水色度４５０、原水ｐＨ７．４、
原水ＢＯＤ２．３ｍｇ／Ｌである。陽極には鉄電極（表
面積７５ｃｍ2）を用いた。陰極曝気風量は１Ｌ／ｍｉ
ｎとした。なお、比較例として、白金コートチタン電極
としたものについても同様に試験を行った。試験結果と
して４８ｈ、９６ｈ電解試験後の色度、ＴＯＣの変化を
表２に示す。
用いて、豚糞尿の活性汚泥処理水をＭＦ膜で分離した水
を原水として、本発明による水処理試験を行った。試験
条件は、水温２５℃、処理水量４Ｌ、電源電圧０．６
Ｖ、電流１０ｍＡ電解槽ｐＨ７．２〜７．６、原水ＴＯ
Ｃ１９０ｍｇ／Ｌ、原水色度４５０、原水ｐＨ７．４、
原水ＢＯＤ２．３ｍｇ／Ｌである。陽極には鉄電極（表
面積７５ｃｍ2）を用いた。陰極曝気風量は１Ｌ／ｍｉ
ｎとした。なお、比較例として、白金コートチタン電極
としたものについても同様に試験を行った。試験結果と
して４８ｈ、９６ｈ電解試験後の色度、ＴＯＣの変化を
表２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】白金コートチタン電極による電解結果と本
発明の比較から、電解処理のみでは浄化効果がほとんど
観察されず、鉄イオンが溶解する鉄電極の利用が効果的
であり、また生物処理水についても、本発明の実施は生
物難分解物質の分解に効果的であることが明らかであ
る。
発明の比較から、電解処理のみでは浄化効果がほとんど
観察されず、鉄イオンが溶解する鉄電極の利用が効果的
であり、また生物処理水についても、本発明の実施は生
物難分解物質の分解に効果的であることが明らかであ
る。
【００３９】［実施例３］図４の本発明の水処理装置を
用いて、カラメル色素含有の水溶液を原水とする分解試
験を行った。試験条件は、水温２５℃、電解活性汚泥槽
容量１０Ｌ、処理水量ｌ．５Ｌ／日、電源電圧０．６
Ｖ、電流ｌ０ｍＡ、電解槽ｐＨ７．０−８．０、原水Ｔ
ＯＣ４５０ｍｇ／Ｌ、原水色度４００、原水ｐＨ４．２
−３．６である。電極には鉄電極（表面積７５ｃｍ2）
を用いた。陰極曝気風量は１Ｌ／ｍｉｎとした。なお、
比較例として、図４の水処理装置において電解なしの活
性汚泥処理による生物処理分解性について試験を行っ
た。処理水の色度、ＴＯＣ値を表３に示す。
用いて、カラメル色素含有の水溶液を原水とする分解試
験を行った。試験条件は、水温２５℃、電解活性汚泥槽
容量１０Ｌ、処理水量ｌ．５Ｌ／日、電源電圧０．６
Ｖ、電流ｌ０ｍＡ、電解槽ｐＨ７．０−８．０、原水Ｔ
ＯＣ４５０ｍｇ／Ｌ、原水色度４００、原水ｐＨ４．２
−３．６である。電極には鉄電極（表面積７５ｃｍ2）
を用いた。陰極曝気風量は１Ｌ／ｍｉｎとした。なお、
比較例として、図４の水処理装置において電解なしの活
性汚泥処理による生物処理分解性について試験を行っ
た。処理水の色度、ＴＯＣ値を表３に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】活性汚泥処理によるカラメル色素含有廃水
の処理水値から、カラメル色素の色度成分は活性汚泥処
理での分解は困難であり、生物難分解な成分であるが、
本発明による活性汚泥中での電解処理の実施により、こ
の生物難分解な色度成分の分解が行われることが明らで
ある。このことから、本発明の、活性汚泥中での電解処
理は、生物難分解物質の分解に有効であることが明らか
である。
の処理水値から、カラメル色素の色度成分は活性汚泥処
理での分解は困難であり、生物難分解な成分であるが、
本発明による活性汚泥中での電解処理の実施により、こ
の生物難分解な色度成分の分解が行われることが明らで
ある。このことから、本発明の、活性汚泥中での電解処
理は、生物難分解物質の分解に有効であることが明らか
である。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、生
物難分解成分を含有する廃水を簡単な装置で、容易に効
率よく、安定的に、確実に浄化処理することができる。
物難分解成分を含有する廃水を簡単な装置で、容易に効
率よく、安定的に、確実に浄化処理することができる。
【図１】本発明による第１の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図２】本発明による第２の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図３】本発明による第３の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図４】本発明による第４の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図５】本発明による第５の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図６】本発明による第６の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図７】本発明による第７の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図８】本発明による第８の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図９】本発明による第９の実施の形態を説明する系統
模式図を示す。
模式図を示す。
【図１０】本発明による第１０の実施の形態を説明する
系統模式図を示す。
系統模式図を示す。
ｌ 廃水
２ 電解槽
３ 陰極
４ 陽極
５ 電解電源
６ 酸素含有ガス供給装置
７ 電解槽処理水
８ オゾン供給装置
９ 電解槽酸素含有ガス供給装置
１０ 電解活性汚泥槽
１１ 電解活性汚泥槽散気装置
１２ 汚泥分離槽
１３ 返送汚泥
１４ 極性反転型電解電源
１５ 電極回転機
１６ 電解槽処理水固液分離槽
１７ 前処理槽
１８ 酸素含有ガスまたはオゾン供給装置
１９ 電解槽処理水
２０ ２次反応槽
２１ ２次反応槽撹拌機
２２ ２次反応槽処理水
２３ ２次反応槽オゾン供給装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 柴崎 和夫
神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地
株式会社東芝京浜事業所内
Ｆターム(参考） 4D028 BC17 BD00 BD11 BD17
4D061 DA08 DB19 DC08 EA02 EB05
EB18 EB19 EB28 ED01 ED03
ED20 FA14
Claims (11)
- 【請求項１】 廃水を電解槽に流入させ電解処理して浄
化する水処理方法において、 前記電解槽内の陰極には酸素を供給すると共に、陽極材
として鉄を用いることにより、 陰極電解によって過酸化水素を生成させると共に、陽極
電解によって鉄イオンを生成させ、フェトン反応に依っ
て生じるヒドロキシラジカルの酸化作用によって、廃水
に含まれる生物難分解性物質を酸化分解することを特徴
とする水処理方法。 - 【請求項２】 前記電解槽に散気装置を取り付けて槽内
に酸素ガスを混和し微生物を育成して、電解処理と同時
に活性汚泥処理を行うことを特徴とする請求項１に記載
の水処理方法。 - 【請求項３】 廃水を電解槽に流入させ電解処理して浄
化する水処理装置において、 前記電解槽の少なくとも陽極を鉄材で構成すると共に、 前記電解槽の少なくとも陰極表面には酸素ガスを供給す
る酸素ガス供給装置を設けたことを特徴とする水処理装
置。 - 【請求項４】 前記電解槽にオゾンを供給するオゾン供
給装置を設けたことを特徴とする請求項３に記載の水処
理装置。 - 【請求項５】 前記電解槽に散気装置を取り付けて槽内
に酸素ガスを混和し微生物を育成して電解活性汚泥槽と
したことを特徴とする請求項３または４に記載の水処理
装置。 - 【請求項６】 前記電解槽の陽極と陰極の電圧極性を定
期的に反転させる手段を設けたことを特徴とする請求項
３ないし請求項５のいずれかに記載の水処理装置。 - 【請求項７】 前記電解槽の陽極と陰極の電極それぞれ
を回転させ手段を設けたことを特徴とする請求項３ない
し請求項６のいずれかに記載の水処理装置。 - 【請求項８】 前記電解槽から流出する処理水を流入し
て、固形分を分離して排水する固液分離槽を設けたこと
を特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の水処
理装置。 - 【請求項９】 前記電解槽の前段に、廃水に酸素含有ガ
スまたはオゾンを混和する前処理槽を設けたことを特徴
とする請求項３ないし８のいずれかに記載の水処理装
置。 - 【請求項１０】 前記電解槽の後段に、処理水に残留す
る未反応成分を反応させて排水する２次反応槽を設けた
ことを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の
水処理装置。 - 【請求項１１】 前記２次反応槽にオゾンを供給する手
段を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の水処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330566A JP2003126861A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 水処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330566A JP2003126861A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 水処理方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126861A true JP2003126861A (ja) | 2003-05-07 |
Family
ID=19146277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001330566A Pending JP2003126861A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 水処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003126861A (ja) |
Cited By (16)
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-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330566A patent/JP2003126861A/ja active Pending
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