JP2003211166A - 電解式水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】アルミニウム電極を備えた電解式水処理装置に
おいて、低汚濁度処理対象水の処理に際して陽極側のア
ルミニウムの溶出量を減少させるために、電解供給電流
を低減させた省電力運転においては、発生フロック量に
対して陰極での発生水素量が不足し、浮上分離が有効に
行われないことがある。以上の欠点を解消すべくなされ
たもので、水処理能力を向上させた電解式水処理装置の
提供を目的とする。 【解決手段】アルミニウム陽極電極を備えた電解槽内に
導入した処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の
汚濁成分を分離する電解式水処理装置であって、前記電
解槽内の処理室２が、陰極側に鉄を使用した複合電極３
によって区画されるように構成する。また、電解槽と電
解処理後のスカムを浮上分離する浮上分離槽との間に微
細気泡発生撹拌装置を介装して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解式水処理装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無機、あるいは有機性の電解質を含む処
理対象水に電解処理を施して処理対象水中の汚濁成分を
分離する電解式水処理装置の従来例を図６に示す。

【０００３】この従来例において、水処理装置は、アル
ミニウム板からなる陽極電極６と陰極電極７とを処理室
２内に対向配置した電解槽１と、電解槽１の後段に連結
される浮上分離槽４とを有する。電解槽１の処理室２内
において、陽極電極からＡｌ ³⁺イオンが電解により溶出
し、水の電気分解によって発生した（ＯＨ）^-イオンと
反応してＡｌ（ＯＨ）₃が生成され、（-）に帯電して親
水コロイド懸濁物となっている生成物粒子を凝集してフ
ロック８となる。

【０００４】発生したフロック８は、比重が大きなもの
は沈殿し、また、浮遊微少固形物は陰極電極７より発生
する水素ガス気泡の付着により見かけの比重が小さくな
ってスカムとして浮上し、次工程の浮上分離槽４に配置
されるスカム掻き取り装置９によって回収される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例には以下の欠点がある。まず、陰極電極７において、
抵抗皮膜が発生して陰極抵抗が増加し、電解効率が著し
く低下する。

【０００６】また、陰極電極７における水素発生量は、
電解供給電流により左右され、処理対象水の汚濁度に影
響されない。通常の運転時においては、汚濁度が高い場
合には電解供給電流は高く維持され、結果、発生したフ
ロック８を浮上させるに十分な量の水素が陰極電極７か
ら発生するためにその相関は意識されないが、例えば、
低汚濁度処理対象水の処理に際して陽極側のアルミニウ
ムの溶出量を減少させるために、電解供給電流を低減さ
せた省電力運転においては、発生フロック量に対して陰
極電極７での発生水素量が不足し、浮上分離が有効に行
われない。

【０００７】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、水処理能力を向上させた電解式水処理
装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、アルミニウム陽極電極を備えた電解槽１内に導入し
た処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の汚濁成
分を分離する電解式水処理装置であって、前記電解槽１
内の処理室２が、陰極側に鉄を使用した複合電極３によ
って区画される電解式水処理装置を提供することにより
達成される。

【０００９】従来の陽極・陰極ともにＡｌを使用した電
解槽１において陰極に付着するスケールはＡｌ（ＯＨ）
₃・ｎＨ₂Ｏを主成分とすることが知られており、発明者
は、原因成分となるＡｌは、陽極からの溶出成分の泳動
により供給されるものではなく、陰極におけるアルミン
酸塩としての溶出に基因する可能性があることを知るに
至った。

【００１０】本発明は、以上の知見に基づきなされたも
のであって、陽極にアルミニウムを使用し、陰極を鉄と
した複合電極３を使用することによって、陰極における
スケールの発生を防止するものである。このような複合
電極３を電解槽１内において所定間隔で配置すること
で、複合電極３間に導入された処理対象水の電解処理が
なされる。

【００１１】本発明における複合電極３は、陽極となる
アルミニウムプレート（陽極板３ａ）の片面に陰極とな
る鉄板（陰極板３ｂ）を接着等の手段によって脱離不能
に固定して得ることが可能であるが、例えば、図４
（ｂ）に示すように、ボルト１０等を使用して陽極板３
ａと陰極板３ｂとを分離可能にした場合には、陽極板３
ａが溶出によって消耗した場合に簡単に陽極板３ａのみ
を交換することが可能となり、メンテナンス性能が向上
する。

【００１２】さらに、電解槽１と浮上分離槽４との間に
微細気泡発生撹拌装置５を介装させることで、省電力運
転時等における陰極板３ｂでの発生水素が過少であって
も、フロック８に吸着する気泡を十分に供給することが
できる。このため、処理性能を維持したまま処理対象水
の汚濁度に応じた運転が可能となる上に、過剰な水酸化
アルミニウムが浮上分離槽４で捕捉されずに後工程に流
出することが防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１ないし５に発電所の海水系統
の取水管に付着堆積する貝類および土砂の清掃時に発生
する汚濁水を処理対象水とする廃水処理装置として構成
された本発明の実施の形態を示す。廃水処理装置は沈殿
槽１１を有し、固液分離機１２により貝殻、貝肉等の除
去が行われた廃水は、まず、この沈殿槽１１に導入さ
れ、０．１ｍｍ以上の懸濁物が自然沈降により分離され
て電解槽１に送られる。なお、図１ないし５において処
理対象水の処理方向は図中矢印により示される。電解槽
１において汚濁物は、アルミニウムイオンにより中和さ
れた後、ファン・デル・ワールス力により結合し、陰極
から発生する水素ガス、および撹拌槽１３内に供給され
る微細気泡の付着によって浮力を得てスカムとして浮上
し、後段の浮上分離槽４に配置されたスカム掻き取り装
置９により回収される。

【００１４】以上の工程によって処理された処理済み水
は総合廃水処理設備１４に送られ、流入処理対象水の減
少または停止の際はリターン管路１５を経て再び沈殿槽
１１に送られて再処理される。また、スカム掻き取り装
置９により回収されたスカムはスカム貯留槽１６に貯留
された後、搬出される。なお、図１において１７は電解
槽１で中和したコロイド粒子をより強力に結合させるた
めの凝集助剤を収容するための高分子凝集剤溶解槽を示
す。

【００１５】電解槽１は、複数（図示の例では４個）の
電解ユニット１ａを処理対象水の流路に対して直交方向
に並べて構成され、上下流端に、電解ユニット１ａから
離れるにしたがって拡幅する導入路１８、および排出路
１９が接続される。撹拌槽１３での気泡拡散による混流
を防止するために、排出路１９は導入路１８に比して長
寸に形成される。

【００１６】図３に、電解ユニット１ａの詳細を示す。
電解ユニット１ａは、複数の複合電極３、３・・を所定
間隔で廃水流路に対して直交方向に並べ、複合電極３、
３間に副室２ａを形成した電極部２０と、電極部２０の
上下流端に延設される絶縁部２１とからなる。絶縁部２
１は、各複合電極３の上下流端に塩化ビニル樹脂、ある
いはアクリル等の絶縁材料、または鋼材に絶縁材料をラ
イニングした材料により形成される絶縁壁２１ａをシー
ル２２を介して連結して形成され、絶縁壁２１ａにより
区画される絶縁流路２１ｂは各副室２ａに連通する。

【００１７】複合電極３は、図４（ａ）に示すように、
軟鉄とアルミニウムのプレートを接合し、軟鉄面を陰極
板３ｂ、アルミニウム面を陽極板３ａとしたもので、処
理室２内において陽極板３ａと陰極板３ｂとが互いに対
峙するように配置される。この複合電極３は、図４
（ａ）においては陽極板３ａと陰極板３ｂを導電性接着
剤等により分離不能に接合した場合が示されているが、
図４（ｂ）に示すように、これらをボルト１０等により
分離可能に連結することもできる。この場合、ステンレ
ス等により形成されるボルト１０に締結されるナット２
３と陽極板３ａとの間にスプリング等の付勢手段２４を
介在させ、陽極板３ａを陰極板３ｂ側に付勢すると、陽
極板３ａが消耗して厚さが減少した場合にも調整を要す
ることなく陽極板３ａと陰極板３ｂとの接合状態を維持
することができる。

【００１８】以上のように形成される電解ユニット１ａ
において、汚濁水に電解を生じさせるための電気エネル
ギーの供給は、図５に示すように、処理室２の最外壁に
配置される電極（以下「メイン電極３Ａ」という）間に
所定電圧を印加して行われ、メイン電極３Ａ、３Ａ間に
印加された電圧は、汚濁水の電気抵抗Ｒ_Sにより分圧さ
れてメイン電極３Ａ以外の複合電極３、３、・・・（以
下「サブ電極３Ｂ」という）に分配される。絶縁流路２
１ｂは、サブ電極３Ｂ間での抵抗Ｒ_Lを増加させること
によりリーク電流Ｉ_Lの発生を防止し、分圧効率を向上
させる。

【００１９】以上の構成の下、電解槽１に導入された処
理対象水に含まれる汚濁物は、電極部２０において複数
の副室２ａを通過する際、各副室２ａの一方の壁面を形
成するアルミニウム製の陽極板３ａから溶出するアルミ
ニウムイオンによってマイナス電荷を消されて反発力を
消失し、次に水酸化イオンと結合した凝集活性の大きい
水酸化アルミニウムが核となるフロック８が形成され
る。さらに、形成されたフロック８は、前記副室２ａの
もう一方の壁面を形成する鉄製の陰極板３ｂから発生す
る水素ガスに吸着されて比重が軽くなり、浮上する。

【００２０】陰極板３ｂに軟鉄を使用することで、電解
処理によっても陰極に抵抗被膜が生成されないため、電
極性能の劣化が防止されるとともに、従来定期的に必要
であった抵抗被膜を除去するための研磨を伴う清掃作業
の必要はない。したがって、陽極板３ａの消耗による交
換を除けば、処理能力を維持しつつ電解式水処理装置を
長時間連続運転することが可能となる。陽極板３ａの交
換についても、前述したように陽極板３ａと陰極板３ｂ
とを分離可能とすることで、消耗した陽極板３ａのみを
交換すれば足りることから、ランニングコストが低減で
き、メンテナンスも楽になる。

【００２１】長時間連続運転において、電解式水処理装
置は電解供給電流Ｉを調整することで電極からのアルミ
ニウムの溶出量を調整できるが、時間の経過によって変
動する処理対象水の汚濁度に応じた適切な運転をするた
めに、電解槽１の後段の撹拌槽１３には微細気泡発生撹
拌装置５が設置される。

【００２２】微細気泡発生撹拌装置５は、電解槽１の後
段の撹拌槽１３に設置され、電解供給電流Ｉを減少させ
た場合の陰極板３ｂからの水素ガスの減少による発生気
泡の減少を補い、フロック８の浮上に十分な微細気泡を
汚濁水中に供給する。本実施の形態において、微細気泡
発生撹拌装置５は、手動操作により微細気泡の供給量を
調整できるように構成されるが、電解供給電流Ｉの変化
に連動させて微細気泡発生撹拌装置５を稼動させること
で、不足する微細気泡の程度に応じた運転を自動で行う
ことも可能である。微細気泡を発生させる手段としては
泡沫発生用として使用される周知の気泡攪拌機が使用さ
れ、本実施の形態においては、下端に小さな羽根が形成
される管体の上端から気体を吸引し下端近傍において排
出する構造のものが流路に対して直交方向に２個並列に
配置される。なお、気泡攪拌機の下端を攪拌槽の底面か
ら１００ミリ程度上方に配置することで、沈殿スラッジ
を避けて効率的な撹拌が図られる。

【００２３】また、微細気泡発生撹拌装置５が設置され
る撹拌槽１３には、高分子凝集剤溶解槽１７から、溶解
されたアクリル酸エステルなどの凝集助剤が供給され、
回転する気泡攪拌機によって汚濁水に対する凝集助剤の
効率的な攪拌供給も行われ、該凝集助剤により結合を強
くしたスカムは、後段に配置される浮上分離槽４のスカ
ム掻き取り装置９によって効率的に回収することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、陰極電極に抵抗被膜が発生しないため電解効
率の低下が防止でき、また、電解効率を維持しながら処
理対象水の汚濁度に影響せずに省電力運転が可能とな
り、適正運転下における水処理能力の向上を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す全体構成図である。

【図２】図１の１Ａ-１Ａ線断面図である。

【図３】電解ユニットを示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）の３Ｂ部拡大図である。

【図４】複合電極を示す図で、（ａ）は図３（ｂ）の４
Ａ-４Ａ線断面図、（ｂ）は複合電極の変形例を示す図
である。

【図５】電解ユニットの回路図である。

【図６】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ 処理室 ３ 複合電極 ３ａ 陽極板 ３ｂ 陰極板 ４ 浮上分離槽 ５ 微細気泡発生撹拌装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 一彦 東京都中央区日本橋３丁目１番15号 株式 会社東京久栄内 Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AB02 BA04 CA04 4D061 DA08 DB11 EA08 EB01 EB04 EB27 EB28 EB33 FA20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム陽極電極を備えた電解槽内に
   導入した処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の
   汚濁成分を分離する電解式水処理装置であって、 前記電解槽内の処理室が、陰極側に鉄を使用した複合電
   極によって区画される電解式水処理装置。
2. 【請求項２】前記複合電極が、陽極板と陰極板に分離可
   能である請求項１記載の電解式水処理装置。
3. 【請求項３】電解槽と電解処理後のスカムを浮上分離す
   る浮上分離槽との間に微細気泡発生撹拌装置を介装した
   請求項１または２記載の電解式水処理装置。