JP2004066010A

JP2004066010A - Electrolysis type turbid water treatment apparatus

Info

Publication number: JP2004066010A
Application number: JP2002224623A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Fujita; 藤田　智康; Yukitoshi Ishikawa; 石川　行利; Fukashi Oguchi; 小口　深志; Shigeru Hayashibara; 林原　茂; Tatsuo Yamamoto; 山本　達生
Original assignee: AQUA TECHNICA KK; ASIA PLANNING KK; Maeda Corp
Current assignee: AQUA TECHNICA KK; ASIA PLANNING KK; Maeda Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolysis type turbid water treatment apparatus of which water purification capability can be greatly improved. <P>SOLUTION: The treatment apparatus is provided with a basket type frame 1 to be sunk into a waterway 1, a pair of electrodes 3 and 4 disposed to face the frame 2, and a perforated insulating plate 5 disposed at the frame 2 so as to part these electrodes 3 and 4 from each other. Auxiliary electrodes 6 formed by cutting used cans made of aluminum to the form of chips are housed into the frame 2 isolated by the insulating plate 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、河川や海岸での汚濁水を処理するのに好適な電気分解式濁水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、セメント系排水、上下水道における濾過工程の前処理、降雨による土砂流出、土木工事における閉鎖性水域の浄化など、水質汚濁防止の要請から電気分解式濁水処理装置が考えられている。
【０００３】
この種の装置としては、例えば特許第２５４６９２５号に示すものがあり、その概要を図３に示して説明する。この図において流路２０内に籠２１を設置し、この籠２１の両側部に陰極板２２、２３を設けてある。そして、これら陰極２２、２３の中間部分に陽極板２４を立設し、陽極板２４と陰極板２２、２３との間にアルミ製空き缶や廃エンジン部品などの金属廃材２５を投入したものである。
【０００４】
浄水に際しては、流路２０内に汚濁水を通過させるとともに、陽極板２４と陰極板２２、２３との間に直流電圧を印加する。すると、陽極となった金属廃材２５からはＡｌ^３＋イオンが溶出し、水の電気分解によって溶出した（ＯＨ）^１−イオンと反応してＡｌ（ＯＨ）_３［水酸化アルミニウム］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となる。
【０００５】
この原理から浄水能力は化学変化の量、すなわち金属廃材溶出量にほぼ比例すると考えられる。
【０００６】
以上の従来技術では安価なアルミ製空き缶などの金属廃材を電極の一部として用いることができるため、ランニングコストが安く済むという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のものでは、空き缶や廃材をそのままの形状で利用するものであった。
【０００８】
しかし、このような形状で使用すると、金属廃材としてアルミ製空き缶を使用した場合では、缶内部は半密閉された状態であるため内部での水流が期待できず、反応が進まないという問題がある。そこで、これを潰して板状にして利用することが考えられる。
【０００９】
一方、廃エンジン部品などでは肉圧がある金属廃材溶出量、すなわち浄水能力に限界があった。これらは、単位重量に対する表面積がアルミ製空き缶よりもさらに小さく、効率的な反応は期待できないという問題がある。
【００１０】
本発明者等は、アルミ廃材を効率的に利用する方法を検討した結果、これらをチップ化することで予想以上の優れた浄水能力が得られることを見い出して本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
本発明は、浄水能力を大幅に向上させた電気分解式濁水処理装置を提供することを技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気分解式濁水処理装置は、前述した技術的課題を解決するために濁水を通過させることで懸濁物質を沈殿させ水質浄化を行わせるための電気分解式濁水処理装置において、以下のように構成されている。なお、ここでは便宜上、図中の符号を使用して構成を説明する。
【００１３】
この装置は、水路１中に沈設されるべき籠型フレーム２と、この籠型フレーム２に対向的に設けられた一対の電極３、４と、これら電極３、４間を隔離するよう籠型フレーム２に設けられた有孔の絶縁板５と、この絶縁板５で隔離された籠型フレーム内にアルミニウム製の使用済み缶をチップ状に切断してなる補助電極６を収容した。
【００１４】
電極３、４としては化学的に不活性なカーボンやチタニウムを用いることができる。これらの導体を用いることで、浄水に伴う化学変化すなわち溶出を抑制することができ、電極の交換頻度を大きく低減することができる。これによってランニングコストの低減が実現される。
【００１５】
また、アルミニウム製の使用済み缶は極めて薄いアルミニウム板で形成されているため、そのチップ化に際しても僅かなエネルギーで済む。このようにチップ化することで汚濁水と接する表面積が広がるとともに、使用済み缶そのものを使用する場合のような缶内部の半閉塞が解消されるので、流水下では金属表面での反応が促進されるものと考えられる。一方、チップ化すればコストアップにつながるため、チップ化による反応促進が可能であると予測されても大幅な浄水能力の上昇が得られなければ、利用可能性に乏しい。種々試験を行った結果、アルミ廃材をチップ化をすることで、予想以上の浄化能力の向上が認められ、その効果が大きいことがわかった。
【００１６】
使用済み缶は極めて薄いアルミニウム板で形成されているため、単位重量対表面積比が極めて高い上に、汚濁水の流通が極めて良好なため、高い反応効率が得られる。また、入手が容易で低コストである利点がある。
【００１７】
なお、有孔の絶縁板５で仕切られた部位を、第１及び第２の補助電極収容部７、８とし、これら補助電極収容部７、８の少なくとも一方に補助電極６を収容して使用することが可能である。有孔の絶縁板５としては、例えばポリカーボネイト製、その他の高強度合成樹脂製の多孔板が使用できる。
【００１８】
本発明では、使用済みのアルミニウム缶を利用するものであるため、電極を製造するために溶解成型処理を行うなどの無駄なエネルギー消費を抑えられるのは勿論、このアルミ缶をチップ化することで表面積の拡大と反応表面における水流を確保することができ、化学反応が促進される。このため、濁水処理能力を大幅に改善することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気分解式濁水処理装置を図１、図２に示される実施形態について更に詳細に説明する。
【００２０】
図１は水路１中に沈設された籠型フレーム２の構造を示しており、全体として絶縁体で形成された籠型フレーム２に一対の電極３、４を対向的に設けてある。電極３は陽極、電極４は陰極であり、それぞれ直流電源９に接続されている。
【００２１】
電極３はカーボンの平面板であり、籠型フレーム２の端部に着脱可能に設けられている。
【００２２】
籠型フレーム２にはこれら電極３、４間を隔離するよう有孔の絶縁板５が設けられている。図示の例では電極４側に接近させてある。
【００２３】
この絶縁板５で隔離された籠型フレーム内を第１及び第２の補助電極収容部７、８としてあり、電極３に接する第１の補助電極収容部７内にアルミニウム製の使用済み缶をチップ状に切断してなる補助電極６が収容されている。なお、第１の補助電極収容部７側を大容量として補助電極６を収容するのは、浄化反応が陽極側で起こるためである。なお、第２の補助電極収容部８側にも空間を多くして補助電極６を収容するようにしても差し支えない。
【００２４】
絶縁板５は電極３に接触している補助電極６が電極４に接触することがないように設けられたものである。したがって、絶縁板５に形成する孔はチップ化された補助電極６が通過しない程度の大きさにする必要がある。
【００２５】
なお、電極３、４としてはチタニウム板を使用することもできるし、イニシャルコストを重視する場合にはアルミ板を使用することも可能である。アルミ板は、それ自体溶出するため定期的な交換が可能であるが、短期の使用や小規模の使用などには適する。
【００２６】
また、図１に示す例では、矢印で示す水の流れに対して電極３，４が直角になるように配置されているが、水の流れと電極板とが互いに平行になるように電極板を設置してもよい。水路の流れと電極板を平行に設置した場合には、電極が水の流れを妨げることがなく、アルミニウムイオンと電極の反応が促進されるので、より好ましい。
（試験例）
補助電極６として、アルミニウム缶を潰しただけのものを使用した場合と、本発明のチップ化したアルミニウムを用いた場合の、理論アルミニウム（溶解）濃度と実測アルミニウム（溶解）濃度を同一条件下において比較した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

この試験では、７リットルの水道水中に電極を２００ｍｍの間隔で設置し、アルミニウム缶４個分の補助電極を使用した。
【００２８】
表１に示すように、６種類の試料中、３種はアルミニウム缶を潰しただけの試料（圧縮したアルミニウム缶−１、２、３）であり、他の３種が、アルミニウム缶チップ（アルミニウム缶チップ−１、２、３）である。
【００２９】
いずれも、試料Ｎｏ，．１には電流値６０ｍＡ、試料Ｎｏ．２には電流値９６．５ｍＡ、試料Ｎｏ．３には電流値８０ｍＡをそれぞれ印加し、全て通電時間は５０４０秒とした。
【００３０】
ところで、アルミニウム（分子量２７）は、通常、３価の陽イオン（Ａｌ^３＋）として溶出するので、１Ｆの電気料で２１／３＝９ｇのアルミニウム量を溶出させることができる。ここで１Ｆは、９６５００ｃｏｏｕｌである。
【００３１】
また、１ｃｏｏｕｌは、１Ａの電流を１秒間印加したときに得られる電気量であるので、アルミニウム溶出量は以下の式で求めることができる。
【００３２】
Ｘ＝９・Ｉ・ｔ／９６５００
（ｘ：アルミニウム溶出量、Ｉ：電流値、ｔ：通電時間）
上記の式に基づいて求めた理論アルミニウム濃度は、試料１から３が、それぞれ４．０３ｍｇ／Ｌ、６．４８ｍｇ／Ｌ、５．３７ｍｇ／Ｌとなっている。
【００３３】
これに対し、表１中、圧縮したアルミニウム缶の３種の実測値はそれぞれ、４．７３ｍｇ／Ｌ、７．０３ｍｇ／Ｌ、６．０１ｍｇ／Ｌであった。
【００３４】
他方、アルミニウム缶チップの３種の実測値はそれぞれ、８．８８ｍｇ／Ｌ、１８．７ｍｇ／Ｌ、１６．７ｍｇ／Ｌの結果が得られた。
【００３５】
以上のように、アルミニウム缶チップの試料Ｎｏ．１では従来比１．８７倍の向上、同試料Ｎｏ．２では従来比２．６６倍の向上、また、同試料Ｎｏ．３では従来比２．７７倍の溶出量が得られ、浄水能力の顕著な向上が見られた。
【００３６】
図２は、以上の結果をグラフ化したものであり、横軸が理論アルミニウム濃度、縦軸が実測アルミニウム濃度を示している。
【００３７】
このように、従来のものと同一体積の装置では、少なくとも２倍以上の処理能力が得られ、また、同一の処理能力では装置の大幅な小型化が可能となった。
したがって、従来のものと比較して、実用レベルで十分な性能を有するので、種々の分野で使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、籠型フレーム内にアルミニウム製の使用済み缶をチップ状に切断してなる補助電極を収容したので、広い反応面積が得られ、また反応表面での水流も確保できるため、従来比２倍から３倍程度の浄水能力が得られた。
【００３９】
さらに、アルミニウム製缶は極めて薄いため、チップ状に切断する場合でも小さなエネルギーで行うことができ、またその装置も簡便なもので済むという優れた効果がある。
【００４０】
また、電極として化学的に不活性なカーボンやチタニウムを用いることで、電極の交換がほとんど不要となり、ランニングコストの低減をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電気分解式濁水処理装置を示す全体の斜視図である。
【図２】電気分解式濁水処理装置の効率を示すグラフ図である。
【図３】従来の電気分解式濁水処理装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　水路
２　籠型フレーム
３、４　電極
５　絶縁板
６　補助電極
７　第１の補助電極収容部
８　第２の補助電極収容部
９　直流電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolyzed turbid water treatment apparatus suitable for treating polluted water in rivers and coasts, for example.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electrolyzed turbid water treatment apparatuses have been considered in view of demands for water pollution prevention, such as pretreatment of a filtration process in cement-based drainage, water supply and sewerage, sediment runoff due to rainfall, and purification of closed water areas in civil engineering work.
[0003]
An apparatus of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2546925, and an outline thereof will be described with reference to FIG. In this figure, a basket 21 is installed in a flow path 20, and

cathode plates

22 and 23 are provided on both sides of the basket 21. An anode plate 24 is erected at an intermediate portion between the

cathodes

22 and 23, and a metal waste material 25 such as an aluminum empty can or a waste engine part is put between the anode plate 24 and the

cathode plates

22 and 23. .
[0004]
In purifying the water, the contaminated water is passed through the flow path 20 and a DC voltage is applied between the anode plate 24 and the

cathode plates

22 and 23. Then, Al ³⁺ ions elute from the metal waste material 25 serving as the anode, react with the (OH) ^1- ions eluted by the electrolysis of water to produce Al (OH) ₃ [aluminum hydroxide], and ( The product particles which are charged to − and become a hydrocolloid suspension are aggregated to form flocs.
[0005]
From this principle, it is considered that the water purification capacity is almost proportional to the amount of chemical change, that is, the amount of metal waste material eluted.
[0006]
In the above prior art, since a metal waste material such as an inexpensive aluminum empty can can be used as a part of the electrode, there is an advantage that running cost can be reduced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional apparatus, empty cans and waste materials are used in the same shape.
[0008]
However, when used in such a shape, when an aluminum empty can is used as a metal waste material, the inside of the can is in a semi-sealed state, so that there is a problem that a water flow inside cannot be expected and the reaction does not proceed. . Therefore, it is conceivable to crush this and use it in a plate shape.
[0009]
On the other hand, in waste engine parts and the like, there is a limit to the amount of metal waste material eluted with a certain pressure, that is, the water purification capacity. These have a problem that the surface area per unit weight is smaller than that of an aluminum empty can, so that an efficient reaction cannot be expected.
[0010]
The present inventors have studied a method of efficiently using aluminum waste material, and have found that by forming these into chips, an unexpectedly superior water purification capacity can be obtained, and have completed the present invention. It is.
[0011]
It is a technical object of the present invention to provide an electrolyzed turbid water treatment apparatus having a greatly improved water purification capacity.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The electrolyzed turbid water treatment apparatus of the present invention is an electrolyzed turbid water treatment apparatus for allowing suspended substances to precipitate and purify water by passing turbid water in order to solve the above-mentioned technical problem. It is configured as follows. Note that, for convenience, the configuration will be described using reference numerals in the drawings.
[0013]
The apparatus includes a cage-type frame 2 to be laid in a water channel 1, a pair of electrodes 3 and 4 provided to face the cage-type frame 2, and a cage-type so as to separate the electrodes 3 and 4 from each other. A perforated insulating plate 5 provided in the frame 2 and an auxiliary electrode 6 obtained by cutting a used can made of aluminum into chips were accommodated in a basket-shaped frame separated by the insulating plate 5.
[0014]
The electrodes 3 and 4 may be made of chemically inert carbon or titanium. By using these conductors, a chemical change, that is, elution, associated with water purification can be suppressed, and the frequency of electrode replacement can be greatly reduced. This realizes a reduction in running cost.
[0015]
In addition, since the used can made of aluminum is formed of an extremely thin aluminum plate, a small amount of energy is required for chip formation. Chipping in this way increases the surface area in contact with the polluted water and eliminates the half-blockage inside the can as in the case of using a used can itself, so that the reaction on the metal surface is promoted under running water. It is considered to be. On the other hand, chipping leads to an increase in cost. Therefore, even if it is predicted that the reaction can be promoted by chipping, if the water purification capacity is not significantly increased, the utilization is poor. As a result of various tests, it was found that the purification of the aluminum waste material into chips was improved more than expected, and the effect was great.
[0016]
Since the used can is formed of an extremely thin aluminum plate, the unit weight to surface area ratio is extremely high, and the flow of polluted water is extremely good, so that high reaction efficiency can be obtained. In addition, there is an advantage that it is easily available and the cost is low.
[0017]
The portions partitioned by the perforated insulating plate 5 are referred to as first and second auxiliary electrode housings 7 and 8, and the auxiliary electrode 6 is housed in at least one of the auxiliary electrode housings 7 and 8 for use. It is possible to do. As the perforated insulating plate 5, for example, a perforated plate made of polycarbonate or other high-strength synthetic resin can be used.
[0018]
In the present invention, since a used aluminum can is used, it is possible to suppress wasteful energy consumption such as performing a melt molding process for manufacturing an electrode, and of course, by chipping this aluminum can. The surface area can be increased and the water flow on the reaction surface can be secured, and the chemical reaction is promoted. Therefore, the turbid water treatment capacity can be significantly improved.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the electrolytic turbid water treatment apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS.
[0020]
FIG. 1 shows the structure of a cage frame 2 submerged in a water channel 1, in which a pair of electrodes 3 and 4 are provided to face a cage frame 2 made of an insulator as a whole. The electrode 3 is an anode and the electrode 4 is a cathode, which are connected to a DC power supply 9 respectively.
[0021]
The electrode 3 is a carbon flat plate, and is detachably provided at an end of the basket frame 2.
[0022]
The cage type frame 2 is provided with a perforated insulating plate 5 for separating the electrodes 3 and 4 from each other. In the example shown in the figure, it is close to the electrode 4 side.
[0023]
The inside of the basket-shaped frame separated by the insulating plate 5 is used as first and second auxiliary electrode housings 7 and 8, and a used aluminum can is placed in the first auxiliary electrode housing 7 in contact with the electrode 3. An auxiliary electrode 6 cut into a chip shape is accommodated. The reason why the auxiliary electrode 6 is accommodated in the first auxiliary electrode accommodating portion 7 with a large capacity is that the purification reaction occurs on the anode side. Note that the auxiliary electrode 6 may be accommodated by increasing the space on the second auxiliary electrode accommodation section 8 side.
[0024]
The insulating plate 5 is provided so that the auxiliary electrode 6 in contact with the electrode 3 does not contact the electrode 4. Therefore, the holes formed in the insulating plate 5 need to be large enough not to allow the chipped auxiliary electrodes 6 to pass through.
[0025]
Note that a titanium plate can be used as the electrodes 3 and 4, and an aluminum plate can be used when importance is placed on initial cost. Although the aluminum plate itself elutes and can be exchanged periodically, it is suitable for short-term use or small-scale use.
[0026]
In the example shown in FIG. 1, the electrodes 3 and 4 are arranged so as to be perpendicular to the flow of water indicated by arrows. May be installed. It is more preferable to arrange the electrode plate in parallel with the flow of the water channel, since the electrode does not hinder the flow of water and the reaction between the aluminum ion and the electrode is promoted.
(Test example)
Under the same conditions, the theoretical aluminum (dissolved) concentration and the measured aluminum (dissolved) concentration in the case where the aluminum can is crushed and the case where the chipped aluminum of the present invention is used are used as the auxiliary electrode 6. Compared. Table 1 shows the results.
[0027]
[Table 1]

In this test, electrodes were placed at intervals of 200 mm in 7 liters of tap water, and auxiliary electrodes for four aluminum cans were used.
[0028]
As shown in Table 1, among the six types of samples, three types were samples obtained by simply crushing aluminum cans (compressed aluminum cans-1, 2, and 3), and the other three types were aluminum can chips (aluminum cans). Can chip-1, 2, 3).
[0029]
In each case, sample No.,. Sample No. 1 has a current value of 60 mA. Sample No. 2 has a current value of 96.5 mA. A current value of 80 mA was applied to each of the samples No. 3 and the energization time was set to 5040 seconds.
[0030]
By the way, since aluminum (molecular weight 27) is usually eluted as a trivalent cation (Al ³⁺ ), an amount of 21/3 = 9 g of aluminum can be eluted with a 1F electric charge. Here, 1F is 96500 couls.
[0031]
In addition, since 1 cool is the amount of electricity obtained when a current of 1 A is applied for 1 second, the aluminum elution amount can be obtained by the following equation.
[0032]
X = 9 · It · 96500
(X: aluminum elution amount, I: current value, t: energization time)
The theoretical aluminum concentrations determined based on the above equation are 4.03 mg / L, 6.48 mg / L, and 5.37 mg / L for Samples 1 to 3, respectively.
[0033]
On the other hand, in Table 1, the actually measured values of the three types of the compressed aluminum cans were 4.73 mg / L, 7.03 mg / L, and 6.01 mg / L, respectively.
[0034]
On the other hand, three types of measured values of the aluminum can chip were 8.88 mg / L, 18.7 mg / L, and 16.7 mg / L, respectively.
[0035]
As described above, the sample No. In Sample No. 1, the improvement was 1.87 times as compared with the conventional sample. In the sample No. 2, the improvement is 2.66 times as compared with the conventional sample. In No. 3, the elution amount was 2.77 times that of the conventional method, and a remarkable improvement in water purification capacity was observed.
[0036]
FIG. 2 is a graph of the above results. The horizontal axis indicates the theoretical aluminum concentration, and the vertical axis indicates the measured aluminum concentration.
[0037]
As described above, in the apparatus having the same volume as the conventional apparatus, at least twice or more of the processing capacity can be obtained, and the apparatus can be significantly reduced in size with the same processing capacity.
Therefore, it has sufficient performance on a practical level as compared with the conventional one, and can be used in various fields.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the auxiliary electrode formed by cutting a used can made of aluminum into a chip shape is accommodated in a basket type frame, a wide reaction area can be obtained, and a water flow on the reaction surface can be secured. The water purification capacity was about 2 to 3 times that of the conventional one.
[0039]
Further, since the aluminum can is extremely thin, it can be cut with a small amount of energy even when it is cut into chips, and has an excellent effect that the apparatus can be simplified.
[0040]
Further, by using chemically inert carbon or titanium as the electrode, replacement of the electrode is almost unnecessary, and the running cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing an electrolytic turbid water treatment apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the efficiency of the electrolytic turbid water treatment device.
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional electrolytic turbid water treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 water channel 2 cage frame 3, 4 electrode 5 insulating plate 6 auxiliary electrode 7 first auxiliary electrode housing 8 second auxiliary electrode housing 9 DC power supply

Claims

In an electrolysis turbid water treatment device for allowing suspended substances to precipitate and purify water by passing turbid water,
A cage frame to be submerged in the water channel, a pair of electrodes provided opposite to the cage frame, a perforated insulating plate provided in the basket frame to isolate between the electrodes, An electrolyzed turbid water treatment device, wherein an auxiliary electrode formed by cutting a used can made of aluminum into chips is accommodated in a basket-shaped frame separated by an insulating plate.

A portion of the cage frame, which is partitioned by a perforated insulating plate, is a first and a second auxiliary electrode housing, and an auxiliary electrode is housed in at least one of the auxiliary electrode housings. 2. The electrolyzed turbid water treatment device according to 1.

The electrolyzed turbid water treatment device according to claim 1 or 2, wherein the electrode is made of carbon.

The electrolyzed turbid water treatment device according to claim 1, wherein the electrode is made of titanium.