JP2005262003A

JP2005262003A - 廃水の脱色方法および脱色装置

Info

Publication number: JP2005262003A
Application number: JP2004074462A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kimura; 哲也木村; Megumi Yuzawa; 恩湯沢; Tetsuo Arai; 哲雄荒井; Tsuneo Tanaka; 恒夫田中; Masakazu Kuroda; 正和黒田
Original assignee: Yamato Co Ltd
Current assignee: Yamato Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】畜舎廃水などの着色の著しい廃水を効率よく、かつ従来のものに比べてより低いコストで処理できる電解脱色の方法と装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、電解槽内に３枚以上の電極板を設け、両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続し、電解槽に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を含む着色廃水を流通させつつ、直流電流を通電して電解処理を行なう、着色廃水の脱色方法である。電極板は３ないし３００枚程度が好ましく、これらの両末端のもののみを直流電源につなぎ、全体を直列にして電解処理を行なう。電解槽と廃水処理槽を循環させて廃水処理槽で脱色と固形分の分離を行なうことができ、また、並列方式に比べて電流量が少なく電気結線を細くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家畜類の飼育場や処理場等から生ずる畜産廃水、食品や化学製品等の製造工場から生ずる産業廃水、一般家庭から流出する家庭廃水等の各種の廃水の脱色処理方法及び脱色装置に関する。

浮遊物質やＢＯＤ成分或いはＣＯＤ成分を含む、家畜類の飼育場や処理場等から生ずる畜産廃水、食品や化学製品等の製造工場から生ずる産業廃水、或いは一般家庭の家庭廃水等の種々の廃水は、一般的にはこれらの廃水の処理設備において、活性汚泥法などの生物処理、凝集沈澱処理などの物理化学処理等を施して処理した後放流されている。しかし、廃水中に着色の原因となる難分解成分を含む場合などには、これらの単独処理では十分に処理できない場合が多く、処理水が着色し、処理廃水の品質だけでなく美観の点からも好ましくなかった。特に畜産系廃水の場合には、廃水が黄褐色（フミン色）を呈しており、環境中へ排出した場合には水色の変化・汚濁が生ずるという問題があり、このために更に別途廃水の脱色処理を行うことが必要であった。

このような着色した廃水の脱色処理のために、従来から生物処理、物理化学処理等のほかに、必要に応じてこれらと組み合わせて電解脱色処理を行なうことが提案されている。
例えば、し尿の脱色処理において海水を電解処理して発生する次亜塩素酸ソーダを廃水の脱色に利用する方法（特許文献１参照）や、少量の塩酸／硫酸を添加して廃水を電解処理する方法（特許文献２参照）、電極面に付着したスカム等を除去するために陰極と陽極を間欠的に極性を切り替える方式の電解処理による脱色装置（特許文献３参照）、水溶性ニッケル塩を添加して廃水を電解処理する方法（特許文献４参照）などが提案されている。しかしながら、これらの方法はまだ脱色性能が十分満足なものでなかったり、脱色装置が高価格であったり、運転経費がかさむ等の問題があり、更なる改良が望まれていた。
また、本出願人は、リン分を含有する廃水の効率的な脱リンと脱色を目的として、陰極槽と陽極槽の２槽からなり、それぞれに多数の陰極板と陽極板を並列に結合して、廃水の電解処理を行なう方法を提案している（特許文献５参照）。

特開昭５３−５４８６３号公報特開昭５５−７９０８６号公報特開昭６２−７１５９２号公報特開昭５３−２８９５９号公報特開２００３−２３６５６３号公報

本発明は、以上のような従来の特に着色した廃水処理の問題点を解決した、新しい方式による電解処理により効率的に廃水を脱色することのできる、廃水の脱色方法と脱色装置を提供するものである。

本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、直列（複極）式の電解方式を廃水処理に採用して廃水を電解処理することにより、廃水を効率的に脱色することができ、併せて廃水中のリン分等の固形分も除去できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、以下の内容をその要旨とするものである。
（１）電解槽内に３枚以上の電極板を設け、両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続し、電解槽に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を含む着色廃水を流通させつつ、直流電流を通電して電解処理を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法。
（２）電解槽内に設ける電極板が３枚ないし３００枚であることを特徴とする、前記（１）に記載の着色廃水の脱色方法。
（３）電解処理における電流密度が０．１〜１０Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の着色廃水の脱色方法。
（４）着色廃水中の塩素イオン濃度が０．０１〜１質量％になるように塩素化合物を添加することを特徴とする、前記（１）ないし（３）のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
（５）電解槽内の電極板の配置間隔が３〜３０ｍｍであることを特徴とする、前記（１）ないし（４）のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
（６）電解槽内の電極板近傍の被処理液の循環流速が１．０〜５０ｍ／分であることを特徴とする、前記（１）ないし（５）のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
（７）両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続した３枚以上の電極板を内部に有する電解槽を、液循環配管により廃水処理槽と接続し、廃水処理槽の廃水を電解槽を通して循環させると共に、電解槽の電極板に直流電流を通電して電解処理を行い、電解処理で陽極に生成した次亜塩素酸、陰極に生成した固形物及び気泡を循環液と共に随伴して廃水処理槽に戻し、廃水処理槽において脱色反応と固形分の分離を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法。
（８）電解処理を行なう廃水中に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を添加することを特徴とする、前記（７）に記載の着色廃水の脱色方法。
（９）陰極に生成した固形物が、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸マグネシウム、ヒドロキシアパタイト、及び／又はリン酸カルシウムであることを特徴とする、前記（７）又は（８）に記載の着色廃水の脱色方法。
（１０）廃液処理槽、内部に電極板を供えた電解槽、廃液処理槽と電解槽をつなぐ液循環配管、電極板に接続する直流電源装置を必須の要素として構成され、電極板が３枚以上からなり、その両端の電極板のみをそれぞれ直流電源装置の陽極と陰極に直列に接続したものである、着色廃水の脱色装置。
（１１）電解槽内の電極板が３枚〜３００枚であることを特徴とする、前記（１０）記載の着色廃水の脱色装置。

本発明の脱色方法と脱色装置は、３枚以上の多数の電極板を直列に配置した電解槽と廃水処理槽との間を被処理液を循環させながら電解処理するため、電極板の大きさを小さく、さらに電解槽自体も比較的コンパクトにすることができるとともに、電解槽で処理された廃水を廃水処理槽に戻すことにより、廃水処理槽において被処理廃水の脱色を十分に時間をかけて行うことができると同時に、リン酸マグネシウムアンモニウム等のリン酸塩を沈殿分離し、さらに被処理廃水中に含まれる浮遊固形物を浮上分離させることができる。

また、本出願人が既に提案したような、多数の電極板を並列に取り付けて電解処理を行なう方法（並列方式）と比較した場合には、電極板１枚あたりの電流密度を同一にするためには、並列方式では本発明の方法に比べて大きな電流量を必要とする。例えば、電極板が１０枚の場合には並列方式では本発明の方法に比べて１０倍の電流を流す必要があり、直流電源装置が大型になると同時に、直流電源装置から電極板までを接続する電線にそれだけの高電流で使用可能な電線を使用する必要があり、更にこれらをそれぞれの電極板に結線する必要があるため、電気系統の設備が非常に大掛かりとなり、高コストとなるが、本発明の方法によればこのような問題が解決され、低コストの電気系統の設備の使用が可能となる。

また、並列方式では、電極の結線部の微妙な抵抗の違いや電極間隔のわずかな違いにより電極毎に流れる電流値が異なり、これが原因で処理性能が低下してしまうことがあるため、装置を精密に製作する必要があり、高コストになる。それに対し、電極の結線方法を直列方式とした本発明の方法の場合には、複数枚ある電極板の各々に流れる電流は必ず等しくなるため、電極間隔の微妙のずれ等、装置の細部にまで高い精度で製造する必要がないため、装置の製作コストを大幅に低下させることができる。

図１は、本発明の脱色方法を実施する脱色装置の一例を模式的に示す説明図であり、図２は、本発明に使用する電解槽の一例を模式的に示す説明図である。

本発明の脱色方法においては、図２に示すように、電解槽２の内部に３枚以上の、実用的には３〜３００枚の、好ましくは５０枚〜１００の電極板３を設けて、この一群の電極板３の両末端の２枚のみにそれぞれ直流電源装置６の陽極と陰極を接続する。
この電解槽２を、図１に示すように処理する着色廃水を貯留した廃水処理槽１及び循環ポンプ７を介して液循環配管４及び５で連結し、被処理廃水の循環経路を構成する。液循環配管４は廃水処理槽１の中の被処理液を廃水処理槽１の上部から抜き出し、電解槽２の下部に導入するように取り付ける。液循環配管５は電解槽２の上部から抜き出し、廃水処理槽１の下部に導入するように取り付ける。

処理する廃水に塩素イオン並びにマグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオンが適度に含まれている場合には、廃水を廃水処理槽１に入れて、液を電解槽２に循環して電解処理を行なえばよい。被処理廃水に塩素イオン並びにマグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオンが適度に含まれていない場合には、電解処理による脱色と脱リンを効率的に行なうために、廃水処理槽１内の廃水に塩素化合物とマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を添加する。塩素化合物としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどを使用することができる。これらの塩素化合物は、被処理水の塩素イオン濃度が０．０１〜２．０質量％、好ましくは０．０５〜１．５質量％になるように添加する。これらの塩素化合物を被処理廃水に加えることによって、被処理廃水が電解槽２で電気分解を受けるときに、陽極に発生する活性の高い酸素と反応して、次亜塩素酸イオンを発生し、この次亜塩素酸イオンが着色した廃水の着色成分を酸化分解して強力な脱色作用を発揮する。

また、被処理廃水には、電解処理によって廃水中に溶解しているリン分を除去するために、マグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオンが適度に含まれていない場合には、マグネシウム化合物および／またはカルシウム化合物を添加する。このようなマグネシウム化合物としては、排水中に容易に溶解してマグネシウムイオンを形成する化合物であればよいが、例えば、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等の無機酸のマグネシウム塩が好ましい。また、カルシウム化合物としては、塩化カルシウム、水酸化カルシウム等の無機酸のカルシウム塩が好ましい。廃水中へのマグネシウム化合物又はカルシウム化合物の添加割合は、理論的には排水中のリンの濃度に等モル量のマグネシウム又はカルシウムの量であればよいが、脱リン効率の点からある程度過剰量のマグネシウム塩又はカルシウム塩を加えることが好ましい。一般的には、排水中のリン酸の１モルに対して、マグネシウムイオン又はカルシウムイオンとして０．５〜５．０モル、好ましくは０．８〜３．０モル、更に好ましくは１．０〜２．０モルの割合で添加する。

このような廃水にマグネシウム化合物および／またはカルシウム化合物を加えた被処理廃水が電解槽２で電解反応を受けると、電極板の陰極近傍がアルカリ性となり、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸マグネシウム等のリンのマグネシウム塩、またはヒドロキシアパタイト、リン酸カルシウム等のリンのカルシウム塩の固形物が陰極表面に形成される。

本発明の方法においては、塩素化合物並びにマグネシウム化合物および／またはカルシウム化合物を含む被処理廃水を廃水処理槽１から電解槽２へ液循環配管４、５を通して循環させ、電解槽２の電極板３の両端の電極板１５、１６のみを直流電源装置６の陰極及び陽極と接続して多数の電極板からなる電極３の両極間に電圧をかける、いわゆる直列（複極）式の電気分解で被処理廃水の電解処理を行なう。このように多数の電極板からなる電極３の両側末端の電極板１５、１６に直流電圧をかけると、電解槽２の中の被処理廃水が電解質となり、図２に示すように、直流電源装置６に接続した両末端の電極板の中間に配置された電源に直接接続していないすべての電極板１７も、電源に接続した陽極１５に対向する側面が陰性（マイナス）となり、その電源に接続した陰極１６に対向する側面が陽性（プラス）となる。

このような直列（複極）式による電解処理では、電解反応の進行とともに、電解槽内の多数の電極板のすべてが上述のような分極が起こり、その表面で電解反応が進行する。即ち、マイナスに分極した電極板表面（陰極）では水素ガスの発生と同時に電極近傍の溶液のｐＨ値が上昇してアルカリ性となり、プラスに分極した電極板表面（陽極）では酸素ガスを発生してｐＨ値が低下し酸性に変化する。陰極表面の近傍ではｐＨが１３から１４になり、一方陽極表面の近傍ではｐＨが１〜３となり、処理槽内に大きなｐＨ分布を生ずる。陽極付近では強力な酸化作用で塩素イオンから次亜塩素酸イオンが生成する。一方、陰極付近は強いアルカリ性となるため被処理排水中のリン分が添加されたマグネシウム化合物やカルシウム化合物とリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）やリン酸カルシウムアンモニウム等の水不溶性のリン酸塩結晶１８を形成し、電極板の表面に析出する。この時被処理廃水を廃水処理槽１から電解槽２を通して循環させると、次亜塩素酸イオンとともに析出したリン酸塩結晶１８が電極の表面から剥がれて、循環する被処理廃水とともに廃水処理槽１に流入する。そして、この廃水処理槽１で十分な時間をかけて被処理廃水が次亜塩素酸イオンと接触して脱色され、同時にリン酸塩結晶は固形分として廃水処理槽１の底部に沈殿分離される。

このように電解槽２で発生する次亜塩素酸イオンとリン酸塩結晶を効率よく廃水処理槽１に循環させるためには、電解槽２内の電極板１５，１６，１７の表面近傍の被処理液の循環流速が１．０〜５０ｍ／分、好ましくは２．０〜２０ｍ／分であることが必要である。被処理液の循環流速が１．０未満では、液の流速が遅いため陰極表面に析出したリン酸塩等の固形分が陰極表面から十分に剥がれることができず、固形分が陰極表面に蓄積して処理効率が低下する。循環流速は速いほど処理に対して有利と考えられるが、循環するためのポンプのイニシャルコスト、電気代を考慮すると、実用的な循環流速の上限は５０ｍ／分である。

更に、本発明の脱色方法と脱色装置においては、循環する被処理廃水と共に電解槽で発生した水素ガス等の気体成分も微細気泡となって廃水処理槽１に随伴されるため、これが廃水処理槽１の下部に流入して、浮遊固形物を浮上分離することができる。このようにして廃水処理槽１の水面に発生するスカムはスカムスキーマー等によって除去すればよい。

本発明の脱色装置は、その電解槽２の内部に３枚以上の多数の電極板３を備え、その両側末端の電極板のみを直流電源装置６に接続する。電極板の枚数は実用的には３〜３００枚であり、５０〜１００枚程度の電極板を使用することが好ましい。電極板の相互の配置間隔は３〜３０ｍｍである。電極板の間隔が３０ｍｍを越えると電圧が高くなり電気代が実用的な範囲を超え、また３ｍｍ未満であると被処理廃水中に含まれる浮遊固形物等のつまりが生じるため好ましくない。

陰極用及び陽極用の電極板３に使用する材料は、銅、ステンレス、チタン、白金コートチタン、炭素材等の導電性で耐食性の材料であり、特に塩素過電圧の低いチタンを基材とした白金（Ｐｔ）属（Ｐｔ、Ｐｔ＋Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ＋Ｉｒ（イリジウム））等Ｐｔ薄皮膜チタンを用いることが好ましい。この場合の皮膜は、電極板の陽極側のみでも良い。

本発明の脱色方法及び脱色装置によって電気分解反応を行うための直流電源装置６からの電流値は１〜１０００ＶＡであり、処理する被処理廃水の通水量と電解槽のｐＨ値及び脱色反応の状態によって、適宜好ましい条件に調整して使用することができる。電流が高いほど電解槽のアルカリ領域が広くなりＭＡＰの沈殿の生成効率も向上し、陽極でのオゾンや次亜塩素酸イオンの発生速度も増大し脱色反応も促進される。電極板の単位面積あたりの電流である電流密度は、被処理水のリンの量や着色の程度等に依存するが、一般的に０．１〜１０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは０．５〜５ｍＡ／ｃｍ^２程度である。

廃水処理槽１は、処理する被処理廃水を貯留し、その一部を電解槽２に循環して脱色処理を行なう。電解槽２から戻ってきた被処理廃水が、廃水処理槽１の中で次亜塩素酸イオンを含む被処理液と反応することによって脱色処理が行なわれ、またその中に含まれるリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）等の水不溶性のリン酸塩結晶の固形分が沈降して分離し、廃水処理槽１の底部に蓄積する。廃水処理槽１は、その底部にこの沈殿物１１を抜き出すポンプ８を設け、ポンプ８によって蓄積した固形分を抜き出す。また、廃水処理槽１の中間部に液抜き出しポンプ９を設け、このポンプによって脱色された処理済みの廃水１０を抜き出す。更に、必要に応じて空気吹き込み配管１３を取り付け気泡を吹き込み、浮遊する固形物を浮上させて分離する。浮上した固形物やスカムはスカムスキマー１４等によって除去する。

一般に電解脱色装置では、被処理水の脱色の負荷量に応じて電極面積や電流密度を設定して対応している。本発明の脱色方法及び脱色装置では、電極板として実用的には３〜３００枚程度、更に好ましくは５０〜１００枚程度のように非常に多くの電極板を使用し、高負荷処理に対しても低い電流値で処理することが可能であり、また、負荷に応じて電極枚数を変化させて対応することができるという特徴がある。また、このように多数の電極板を使用するにもかかわらず、以下に述べるように電極板の増加による装置のコストアップが生じないというメリットを有する。

即ち、既に述べたように、電流密度を所定の値に設定した場合、高負荷に対しては、並列方式の電解処理では、電極枚数を増やすと同時に電流値も増大させなくてはならない。従って、直流電源装置から電極板まで接続する電線をそれだけの高電流値で使用可能な電線を使用しなくてはならず、さらに全ての電極板を結線する必要があるため、高負荷になればなるほど、電極板の枚数も増加し、電気系統の設備が高コストになる。また、並列方式では電極の接続部の微妙な抵抗の違いや、電極間隔のわずかな違いにより、電極毎に流れる電流値が異なり、これが原因で処理能力が低下してしまうことがあるため、装置を精密に製作する必要があり、この点からも電極枚数が増えるにつれ、ますます高コストになる。
一方、本発明の脱色方法及び脱色装置では、高負荷に対しては、電流値をそのまま増加させることなく、電極枚数を増やすだけで対応でき、それぞれの電極板への結線も必要がないため、電気系統の設備コストは高負荷になっても変わらない。また、装置製作に際し、電極間隔等、装置の細部まで気を使う必要がないため、電極枚数が増えるほど、並列方式とのコストの差は大きくなる。

次に、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。また、実施例中、「％」および「部」は、特に注記しない限り質量基準である。

図１及び図２に示す着色廃水の脱色装置を用いて、豚舎廃水の二次生物処理水の脱色を行った。使用した豚舎廃水の二次生物処理水の性状は以下の通りであった。
色度：２７４〜４４２
ＣＯＤ：１６６〜２４３ｍｇ／Ｌ
全リン分（ＴＰ）：１２８〜３３３ｍｇ／Ｌ
浮遊固形分（ＳＳ）：７０〜１５６ｍｇ／Ｌ
塩素イオン：５５１〜６９６ｍｇ／Ｌ
マグネシウムイオン：７７〜１４３ｍｇ／Ｌ
ここで、色度とは、水中に含まれる溶解性物質及びコロイド性物質が呈する類黄色〜黄褐色の程度をいう。塩化白金酸コバルトの類黄色を標準列として３９０ｎｍ付近の吸光度で比較する。

廃水処理槽１は内容量２００リットルで、沈殿物抜き出しポンプ８と処理液抜き出しポンプ９を備えている。電解槽２は内容積１．９リットルで、その内部に２０ｃｍ×２０ｃｍ×０．１ｃｍの平板状の電極板（材質：チタン基材・白金＋イリジウム皮膜）３を７枚備えている。廃水処理槽１の上部と電解槽２の下部が循環ポンプ７を介して液循環配管４で連結されており、電解槽２の上部と廃水処理槽１の下部が液循環配管５で連結されている。７枚の電極板３の両末端の電極板１５と１６は、それぞれ直流電源装置６の陽極と陰極に電気配線で接続されている。この電極板３の陽極と陰極それぞれの比表面積、即ち、陽極、陰極それぞれの表面積合計と電解槽と廃水処理槽の容量の合計の比は、陽極、陰極共に１．２（ｍ^２／ｍ^３）であった。

廃水処理槽１に上記の被検水２００リットルを仕込み、循環ポンプ７を作動させて被検水を電解槽２を通して廃水処理槽１に戻るように循環させた。次に、この状態で直流電源装置６の電源を入れて、電解槽２の電極板３にかける電圧等を種々変えて、８時間の間電解処理を続けて、被検水の脱色処理を行った。また、このときの電解槽２内の電極板３近傍での被検水の流速を種々変えて脱色処理を行なった。このときの脱色処理の条件を表１に示す。

本発明の脱色方法の設計条件であるＣａｓｅ１の条件を用いて、８時間の回分処理によって被検水の脱色処理を行い、被検水の色度、ＣＯＤ、ＴＰ及びＳＳの値の経時的な変化を測定した。その結果を各測定項目についての除去率（％）として図３に示す。この結果によれば、色度は、処理前の豚舎廃水の二次生物処理水で３４２であったものが、処理後には１９まで脱色され、除去率が９４％であった。これらの被検水の外観は処理前の豚舎廃水の二次生物処理水が暗褐色に着色していたが、処理後のものはほぼ無色透明の状態であった。その他の測定項目は、それぞれ、ＣＯＤは２０７ｍｇ／Ｌであったものが１００ｍｇ／Ｌとなり、除去率は５２％、ＴＰは３３２ｍｇ／Ｌであったものが２１０ｍｇ／Ｌとなり除去率は３７％、ＳＳは８２ｍｇ／Ｌであったものが７ｍｇ／Ｌとなり、除去率は９１％であった。

次に、同じ豚舎廃水の二次生物処理水を用いて、Ｃａｓｅ１とＣａｓｅ２の条件で、電解処理の電流密度を変えて（電極面積を同じとして電流値を変化させる）脱色処理を行なった。この場合の８時間の回分処理による脱色を終了した後の、各測定項目についての除去率（％）を表２に示す。

各測定項目の除去率は、何れも電流密度の大きいＣａｓｅ１の方が高く、処理性能が電流密度に依存していることが分かる。つまり、脱色の処理性能が電流密度をかえることにより簡単に制御できるといえる。

次に、同じ豚舎廃水の二次生物処理水を用いて、Ｃａｓｅ３とＣａｓｅ４の条件で、塩化ナトリウムを添加して脱色処理を行なった。この場合の８時間の回分処理による脱色を終了した後の、色度およびＣＯＤの除去率（％）の経時変化をそれぞれ図４および図５に示す。なお、比較のために、それぞれの図に同一の電流密度で塩化ナトリウム無添加のＣａｓｅ１の場合の結果を併せて示す。

その結果、色度について、塩化ナトリウム無添加のＣａｓｅ１の場合、除去率が９０％に達するのに約７時間を要していたのに対し、塩化ナトリウムを１２００mg-Cl/L添加したＣａｓｅ４では除去率９０％に達するのに要した時間は約２時間、１２０００mg-Cl/L添加したＣａｓｅ３では約１時間と、塩化ナトリウムの添加濃度に応じて、色度処理速度は速くなった。
また、ＣＯＤについても同様に塩化ナトリウムの濃度に応じて、除去速度が速くなった。

次に、同じ豚舎廃水の二次生物処理水を用いて、Ｃａｓｅ５の条件で、塩化マグネシウムを、被検水中でのＭｇとＰのモル比（Ｍｇ／Ｐ）が１．１となる量で添加して脱色処理を行なった。この場合の８時間の回分処理による脱色を終了した後の、リンおよび色度の除去率（％）の経時変化をそれぞれ図６および図７に示す。なお、比較のために、それぞれの図に同一の電流密度で塩化マグネシウム無添加のＣａｓｅ１の場合の結果を併せて示す。

その結果、塩化マグネシウムを添加したＣａｓｅ５の方が、Ｃａｓｅ１に比べてリン除去率が高く、処理水槽底部に蓄積する白い固形物の量も多かった。なお、この白い固形物については分析の結果、リン酸マグネシウムとリン酸カルシウムが主成分であった。
また、色度についても塩化マグネシウム添加による塩素イオン濃度の増加効果によりＣａｓｅ５の方がその除去率が高く、処理性能がよい結果となった。

次に、同じ豚舎廃水の二次生物処理水を用いて、Ｃａｓｅ１とＣａｓｅ６の条件で、電解槽内の液の循環線速度を変えて脱色処理を行なった。この場合の８時間の回分処理による脱色を終了した後のリンの除去率を表３に示す。

電解槽内循環線速度を、本発明の脱色方法の設計条件である７．８ｍ／分としたＣａｓｅ１に比べて、本発明の脱色方法の条件の範囲外である０．８ｍ／分としたＣａｓｅ６では、リンの除去率が極端に小さくなり、満足な結果が得られなかった。Ｃａｓｅ６では、電解処理中に電解槽内の陰極表面に白い固形物の付着が多く認められており、このことから、リンの除去率低下の原因を推察すると、Ｃａｓｅ６では循環線速度を小さくした影響で、陰極表面に生成したリン酸塩が剥離されず、陰極表面のアルカリ域を閉塞した状態で蓄積したために、アルカリ領域がリン酸塩の生成に効果的に利用されず、結果として、リン除去率が低下したものと考えられる。

電極の結線方法を並列方式に変えて、Ｃａｓｅ７とＣａｓｅ８の条件で、同じ豚舎廃水の二次生物処理水を用いて脱水処理を行なった。この並列方式で８時間の回分処理による脱色を終了した後の、色度およびＣＯＤの除去率（％）の経時変化を、本発明の方法であるＣａｓｅ１とＣａｓｅ２の場合と併せて表４に示す。

この結果によると、電流密度が同じ３．３A/dm²となる条件で直列方式のＣａｓｅ１と並列方式のＣａｅ７とで脱色処理を行なった場合には、結線方法の違いによる処理性能の差は見られなかった。一方、電流密度が１．７A/dm²となる条件の場合では、直列方式のＣａｓｅ２に比べて並列方式のＣａｓｅ８の場合に脱色処理後の色度、ＣＯＤ除去率が低いという結果となった。
電極の結線方法を直列方式とした場合は、複数枚ある電極板の各々に流れる電流は必ず等しくなるのに対し、並列方式では、電極の結線部の微妙な抵抗の違いや電極板の間隔の微妙な違いにより電極毎に流れる電流値が異なる場合があり、このため脱色の処理性能に影響がでることがある。Ｃａｓｅ８の場合も、７枚の電極板の電極毎の電流値の偏りやばらつきの影響により処理性能が低下したものと考えられる。

本発明の方法及び装置によって、豚舎の廃水などのような特に著しく着色した廃水についても効率よく脱色し、着色していない廃水として放流することができるため、特に家畜類の畜舎の廃水のような着色の激しい廃水の処理に有用である。更に、本発明の方法及び装置によれば、従来の２枚の電極板からなる電解処理方法に比べて、電極板と電解槽の大きさを小さくすることができ、また多数の電極板を並列に接続する方式に比べると、同一処理量でも電極板への電流量を減らすことができ、その結果電源装置と電極板までの電気結線を小さくすることが可能となり、電気系統の設備のコストダウンが可能となる。

本発明の脱色装置の一例を模式的に示す説明図である。本発明の脱色装置の電解槽の一例を模式的に示す説明図である。実施例１のCase１の条件で各測定項目の除去率の経時変化を示すグラフである。実施例３のCase１、３、４の条件での色度除去率の経時変化を示すグラフである。実施例３のCase１、３，４の条件でのＣＯＤ除去率の経時変化を示すグラフである。実施例４のCase１、５の条件でのリン除去率の経時変化を示すグラフである。実施例４のCase１、５の条件での色度除去率の経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１廃水処理槽
２電解槽
３電極板
４液循環配管
５液循環配管
６直流電源装置
７液循環ポンプ
８沈殿物抜き出しポンプ
９処理水抜き出しポンプ
１０沈殿物
１１処理水
１２着色水
１３空気
１４スカム
１５電極板（陽極）
１６電極板（陰極）
１７電極板（中間）
１８固形物

Claims

電解槽内に３枚以上の電極板を設け、両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続し、電解槽に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を含む着色廃水を流通させつつ、直流電流を通電して電解処理を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法。
電解槽内に設ける電極板が３枚ないし３００枚であることを特徴とする、請求項１に記載の着色廃水の脱色方法。
電解処理における電流密度が０．１〜１０Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする、請求項１または２に記載の着色廃水の脱色方法。
着色廃水中の塩素イオン濃度が０．０１〜２質量％になるように塩素化合物を添加することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
電解槽内の電極板の配置間隔が３〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
電解槽内の電極板近傍の被処理液の循環流速が１．０〜５０ｍ／分であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか記載の着色廃水の脱色方法。
両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続した３枚以上の電極板を内部に有する電解槽を、液循環配管により廃水処理槽と接続し、廃水処理槽の廃水を電解槽を通して循環させると共に、電解槽の電極板に直流電流を通電して電解処理を行い、電解処理で陽極に生成した次亜塩素酸、陰極に生成した固形物及び気泡を循環液と共に随伴して廃水処理槽に戻し、廃水処理槽において脱色反応と固形分の分離を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法。
電解処理を行なう廃水中に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を添加することを特徴とする、請求項７に記載の着色廃水の脱色方法。
陰極に生成した固形物が、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸マグネシウム、ヒドロキシアパタイト、及び／又はリン酸カルシウムであることを特徴とする、請求項７又は８に記載の着色廃水の脱色方法。
廃液処理槽、内部に電極板を供えた電解槽、廃液処理槽と電解槽をつなぐ液循環配管、電極板に接続する直流電源装置を必須の要素として構成され、電極板が３枚以上からなり、その両端の電極板のみをそれぞれ直流電源装置の陽極と陰極に直列に接続したものである、着色廃水の脱色装置。
電解槽内の電極板が３枚〜３００枚であることを特徴とする、請求項１０に記載の着色廃水の脱色装置。