JP2008200667A - 水の脱臭、脱色、殺菌処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水の脱色、脱臭、殺菌を安定的にかつ安全に実施する技術を提供することである。具体的には、浄水用の原水や廃液を脱色、脱臭、殺菌し、無害化して、浄水の場合は飲用に適した水を生成し、廃水の場合は安全に河川等に放流できるようにする技術を提供することである。
【解決手段】塩酸を無隔膜電解槽で電気分解した液を原水に連続的に注入する方法とした。この方法は、無隔膜電解槽を用いるので隔膜の目詰まりや消耗などがなく、かつ電解液が酸性であるため、陰極へのスケール付着もない。従って安定して連続的に脱色、脱臭、殺菌効果の高い液を得ることができる。さらに生成される液を任意の酸性にすることができるため、被処理水と混合するときアルカリ性にならないようにすることが可能で、トリハロメタンが生成する恐れがないと言う利点がある。
【選択図】図１

Description

本発明は水の脱臭及び脱色技術に関する。より詳しくは、塩酸を電気分解した液を注入することにより水の脱色及び脱臭を行う技術に関する。

廃水、浄水などの殺菌、脱色、脱臭等を電気化学的処理によって行う技術は以前より知られている。それらの技術は大きく二に分類できる。一は被処理水そのものを電気分解して処理を行う方式で、他の一は別の液を電気分解し、その電気分解液を被処理水に注入し処理する方法である。特許文献１乃至特許文献３は前者に属し、特許文献４乃至特許文献５は後者に属する。

次に個々の技術を概観する。特許文献１は、貯水槽と電解槽の間を、被処理水を循環させその間に電解槽で次亜塩素酸を生成させ被処理水を殺菌するものである。この技術は次亜塩素酸を発生させるために被処理水が塩素イオンを含んでいることが前提となるので、特に文献に記載はないが、元々被処理水に含まれているか、別途添加するものと思われる。しかし、いずれにしても塩素イオンの濃度はかなり希薄であることが推測され、そのため電解槽内の液の電気抵抗は大きく、電力の効率が低いことが推察される。また、スケール付着防止のためと思われる極性の切り替えを要件としていることから、電解槽内の液の液性は酸性ではないことも推察される。もし、電解槽内がアルカリ性であれば次亜塩素酸は次亜塩素酸イオンの形で生成されるので、活性は弱く、かつ、有機物との接触によりクロロホルムなどのトリハロメタンを生成する。

次に特許文献２は塩化物イオンを含有する染料水溶液を、脱色の目的で電気分解処理する技術と思われる。染料溶液自体が塩化物イオンを含んでいるとの記述なので、特許文献１と同じように希薄溶液の電気分解であり、低電力効率が推察される。

特許文献３は、畜舎廃水等の処理を想定し、それらの廃水を電解槽で処理し脱色を行う技術である。廃水にもともと含まれていたか、後で添加された塩素化合物などが電解され生成した次亜塩素酸などによって脱色などの効果を期待している。この技術も前２者と同様に低電力効率の問題が推察される。さらに、畜舎廃水などは既にアンモニアなどが生成しアルカリ性になっていることが予想されるが、その状態で次亜塩素酸を発生させると豊富な有機物との反応で有害なクロロホルムなどのトリハロメタンが生成され、処理済み水は河川等への放流には適さない恐れもある。

特許文献４は、特許文献３と同様畜産系産業排水の脱色を目的としているが、次亜塩素酸塩を電解により生成する場合に飽和塩水を電解する点が、処理水そのものを電解する特許文献３の技術と異なっている。この技術の問題点は塩類を電解して得られる次亜塩素酸塩の溶液はアルカリ性であり、それを有機物を含んだ被処理液に添加すると、クロロホルムなどの有害物が生成し放流に適さない処理水となってしまうことである。

特許文献５の請求項２には、別途調製した電解水を用いて、生物処理槽で処理した廃液の、上澄み液を脱色殺菌する技術が記載してある。また、同文献の請求項５には、電気的に脱窒を行う槽のプラス極側の領域に塩水を入れ、脱窒槽から排出される脱窒処理水と酸性電解水を脱色殺菌槽に送り、脱窒処理水の脱色殺菌を行う技術が記載されている。そして、請求項５の記載や、発明の詳細な説明の記載から、この発明者が電解槽として塩含有液を原液として用いる隔膜式電解槽のみを、また、酸性電解水とは隔膜式電解槽の陽極隔室から排出される酸性電解水のみを想定していることは明白である。このような技術で、下水、家畜糞、し尿等の廃水を処理すると、陰極へのスケール付着ははなはだしく、さらに隔膜の目詰まりなどにより安定した連続運転は不可能と推測される。
特開２００５−８１１６９号 特開平５−１１５８７９号 特開２００５−２６２００３号 特開２００３−１２７８号 特開２００２−３６１２５４号

本発明が解決しようとする課題は、水の脱色、脱臭、殺菌を安定的にかつ安全に実施する技術を提供することである。具体的には、浄水用の原水や廃液を脱色、脱臭、殺菌し、無害化して、浄水の場合は飲用に適した水を生成し、廃水の場合は安全に河川等に放流できるようにする技術を提供することである。このような目的には従来から、次亜塩素酸ナトリウム溶液や塩素イオンを電解酸化して生成する次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンの溶液、いわゆる電解水が使われてきた。しかし、これまでの技術には多くの問題があった。一つはアルカリ状態で被処理液と電解水が混合されることにより生成するクロロホルム等のトリハロメタンである。トリハロメタンは発癌性が疑われている環境汚染物質の代表である。一方電解酸化による生成技術に関しては、従来は塩溶液を隔膜式電解槽で電解し、陽極隔室から排出される酸性電解水を使用していたため、電極へのスケール付着や隔膜の汚れなどにより安定した生成は困難であった。本発明の課題はこれらの問題を解消し安定でかつ安全な技術を提供することである。

本発明者は、課題を解決するために、まず第一の手段として、塩酸を無隔膜電解槽で電気分解した液を原水に注入する方法とした。この方法により、電解槽に隔膜を使用することなく、脱色、脱臭、殺菌効果の高い液を得ることができること、さらに生成される液を任意の程度の酸性にすることができるため、被処理水と混合するときアルカリ性にならないようにすることが可能で、トリハロメタンが生成する恐れがないからである。

又さらに第二の手段として、塩酸の電気分解を、電解槽に塩酸を連続的に供給し、電気分解された液を連続的に取り出す方法とすることとした。これにより、被処理水の処理を連続的に実施できるようになり、処理の効率を高めたのである。

又さらに第三の手段として、塩酸を電気分解した液を、パイプや溝渠を流下中の原水に連続的に注入することとした。これにより、塩酸を電気分解した液と原水の混合が、攪拌などの仕組みを必要とせず、効率よく処理を行うことができ、処理能力の向上も可能にした。図１は本発明の基本的フローの一例である。被処理液は被処理液入り口６から、送液ポンプ５によって、処理済液出口７に送られる。その途中で、希塩酸タンク４に貯留された希塩酸が塩酸ポンプ３によって電解槽１に送られ、直流電源１から印加された電流によって電解され、電解液が被処理液の流れに注入され被処理液が処理される。図２はまた別の例である。前の例と異なる点は塩酸ポンプにより送液される希塩酸が、被処理液流路に配置された枝管８と、そこに配置された希釈水ポンプ９によって送液される被処理液の一部で希釈され電解槽に運ばれる点である。この方法によると、高濃度の塩酸を使用することが可能になり、塩酸の貯留タンク４を小型にできる利点がある。

又さらに第四の手段として、塩酸を電気分解した液を原水に注入した後、１時間以上１０時間以下保持後排水することとした。この方法は、原水中に、酸化分解に時間を要する物質が含まれているときに処理を完全に実施する手段として有効である。

又さらに第五の手段として、塩酸を電気分解した液を注入した原水を、ほぼ中性域まで中和後排出することとした。分解すべき有機物が多量に含まれている場合や原水自体が酸性である場合に、放流や飲用に適した液性とするためである。

又さらに第六の手段として、原水が、産業廃水、畜産廃水、家庭廃水等の場合の処理に上記の何れかの技術を利用することとした。これにより、脱色、脱臭、殺菌された安全な水を河川、湖水、海洋などに放流することが可能になり、環境汚染を低減できるのである。

又さらに第七の手段として、原水が浄水の原料水である場合に上記のいずれかの技術を利用することとした。これにより、多くの場所で異臭や異味がなくきれいに澄んだ飲用水を提供できるのである。

又さらに第八の手段として、以上の技術を実現する装置を提供することとした。これにより、原水の安全で効率のよい脱色、脱臭、殺菌処理が具体的に実施できるのである。

本発明の効果は、廃水や浄水用原水の脱色、脱臭、殺菌を、トリハロメタンなどの有害物を発生させることなく、安定的に効率よく安いランニングコストで行うことができることである。

本発明を実施するための最良の形態によりさらに詳しく本発明を説明する。本発明を効果的に実施するためには、塩酸の電解状態と原水と電解液の混合比率が重要である。原水は含まれる物質の種類や量がまちまちである。従って、原水に対する電解液の注入量は実際に添加した後、わずかに有効塩素が残留する程度の量が最適である。このようにすることで原水に含まれる全ての有機物が分解されること、完全な殺菌が行われたことを意味し、かつ、過剰の次亜塩素酸を中和する手間もなくなるからである。次に、原水に塩酸を電気分解した液を注入した後の混合液のｐＨは６以下であることが望ましい。混合液の液性がアルカリ性になるとトリハロメタンが生成されている恐れがあるからである。これらの制御は塩酸を電気分解した液の電気分解の程度によって行うことができる。つまり、次亜塩素酸量を増やして酸性度を下げるには電気分解を十分に行ない、逆の場合は電気分解を抑えることで調整できる。

次に、実施例を示してさらに詳しく本発明を説明する。まず、図３に示した本発明の実施例のフロー図を基に説明する。図３に示したのは日本茶の抽出工場で出る、茶液の混入した廃水を脱色処理する装置のフローである。懸濁固形物除去などの前処理の済んだ茶褐色の廃液は廃液供給管１０によって、一旦バランスタンク１１（塩化ビニール樹脂製、１ｔ）に貯留される。送液ポンプ５によって処理装置（ホクエツ社製 アピア１００００）に送られ、そこで塩酸の電解物を注入され反応タンク１３（耐衝撃性ポリエチレン製、１０ｔ）に貯留される。反応タンクには攪拌装置１４と循環ライン１５、循環閉止弁２０が設置されている。約３時間貯留された後、排出ポンプ１７を稼動させ、液を循環させ、かつ攪拌装置を駆動させながら、１０％苛性ソーダ溶液をアルカリタンク２３からアルカリポンプ２４で添加する。その間循環ラインに設置されたｐＨ計１６でｐＨを監視し、ｐＨが６を超えたときに苛性ソーダ溶液の添加を停止し、排出弁１８を開いてほぼ無色の処理済液を排出口１９から排出する。この装置で１日１０ｔの廃水を処理している。

図４に示したのは、食品工場の地下水処理装置である。井戸から汲み上げた地下水に沈降剤を添加して沈殿槽２２で固形物を沈殿させる。上澄み水を、送液ポンプ５で、吸い上げ管２１を通して吸い上げ、処理装置１２（ホクエツ社製、アピア５０００）で、塩酸の電解物を注入し反応タンク１３（耐衝撃性ポリエチレン樹脂製、２０ｔ）に貯留する。反応タンクには攪拌装置１４が設置されており常時攪拌されている。反応タンクからは排出ポンプ１７によって処理済みの水が搬出され貯水タンク（図示せず）に貯水される。処理済みの水は有効塩素濃度（残留塩素）０．２〜１ｐｐｍで、無色無味無臭であった。この装置で一日２００ｔの飲用適の水を生成し、食品製造全般に利用している。

予め希釈された塩酸を使用する本発明の基本フロー図

塩酸を希釈しながら使用する本発明の基本フロー図

本発明を組み込んだ廃水処理設備

本発明を組み込んだ浄水製造設備

符号の説明

１ 電解槽
２ 直流電源
３ 塩酸ポンプ
４ 塩酸タンク
５ 送液ポンプ
６ 被処理液入口
７ 処理済液出口
８ 枝管
９ 希釈水ポンプ
１０ 廃液供給管
１１ バランスタンク
１２ 処理装置
１３ 反応タンク
１４ 攪拌装置
１５ 循環ライン
１６ ｐＨ計
１７ 排出ポンプ
１８ 排出弁
１９ 排出口
２０ 循環閉止弁
２１ 吸い上げ管
２２ 沈殿槽
２３ アルカリタンク
２４ アルカリポンプ

Claims (8)

1. 塩酸を無隔膜電解槽で電気分解した液を原水に注入することを特徴とする水処理方法
2. 請求項１記載の塩酸の電気分解が、電解槽に塩酸を連続的に供給し、電気分解された液を連続的に取り出すことを特徴とする請求項１記載の水処理方法
3. 請求項１記載の電気分解した液を原水に注入する方法が、連続的に流下中の原水に電気分解した液を連続的に注入することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の水処理方法
4. 塩酸を電気分解した液を原水に注入した後、１時間以上１０時間以下保持後排水することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の水処理方法
5. 塩酸を電気分解した液を注入した原水をほぼ中性域まで中和後排出することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の水処理方法
6. 原水が生物処理した廃水であることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の水処理方法
7. 原水が沈殿処理した浄水の原料水であることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の水処理方法
8. 請求項１乃至請求項７記載の水処理方法で水処理を行う装置

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