JP2008516762A - 電気化学的酸化のために改善されたｃｏｄ除去法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電流を適切に分配した、２種の異なるタイプの陽極の使用を組み合わせた、陽極酸化による廃水のＣＯＤ処理法に関する。第一のタイプの陽極は、好ましくは、ドープされたダイヤモンド−合成ダイヤモンドをベースとしており、第二のタイプの陽極は、高い酸素過電圧を有する陽極（好ましくは酸化スズおよび酸化アンチモンを含む）である。
【選択図】なし

Description

生物学的な浄化ユニット上流におけるＣＯＤ（化学的酸素要求量）が非常に高い廃水の処理は、極めて重要である。この理由のために、いくつかの電気化学的なＣＯＤ前処理技術が研究されている。

ＣＯＤ酸化は、高い酸素発生過電圧を特徴とする陽極、または、それと同様の特定の電極触媒特性を有する陽極での電気分解によって行うことができる。なかでも、スズおよびアンチモン酸化物で被覆した電極が挙げられ、高い酸素過電圧の陽極の非限定的な例として、以下のものが述べられる。このような電極は、当業界既知の平らな電解槽、例えば流れが垂直になるタイプの電解槽で用いられている。このような電解槽において、処理予定の溶液は、メッシュまたはスポンジからなる陽極か陰極のいずれか一方を通過する。

実際に、この技術によって種種の廃水のＣＯＤが減少したことが観察されているが、このようなシステムは、ＣＯＤの減少が約５０％も低いにもかかわらず、極めて低い感応電流の収量が伴う。

酸化スズや酸化アンチモンで被覆した陽極よりも高い酸素過電圧を有するその他の種類の電極が既知であり、すなわちそれは、ホウ素ドープダイヤモンド製の電極（ＢＤＤ）であり、これは、導電性の支持体上に堆積させたホウ素ドープダイヤモンド層からなる。このタイプの電極の欠点は二種類あり、すなわち、コスト面と、それらは比較的脆いため、それらを利用するためには特殊で費用がかかる電解槽を必要とすることである；一方で、それらは酸素発生下でかなり高い電位を有するため、より優れた感応電流の収量でかなり高いＣＯＤ減少率が得られる。電位がより高いということから、ＣＯＤに寄与する多数の分子が、それらの主鎖の解離によって分解されると仮定することができる。

本発明は、少なくとも２タイプの電極を、連続して、または、並行して同時に使用することからなる。その論理的説明は、従来の電気化学的なプレート型またはチューブ型反応器に取り付けられた、より使いやすく、かつより安価な成分（すなわち酸化スズおよび酸化アンチモンベースの陽極、またはその他のそれに相当する電極）を最大限利用し、かつ、酸化スズおよび酸化アンチモンベースの陽極またはそれらに相当するものでは行うことができない反応の一部を達成するための、適切な電解槽に取り付けられたＢＤＤ電極をそれより少ない程度で利用することである。実験観察によって確認されたように、ＣＯＤを構成する分子を部分的にＢＤＤ陽極で分解すると、酸化スズおよび酸化アンチモンベースの陽極でのそれらを完全に酸化するより簡単になる。廃水それぞれのタイプに応じて、ＢＤＤ電極、および、酸化スズおよび酸化アンチモンベースの電極の２つの酸化プロセス間の、最も都合のよい電流の分配を決定することが必要であると予想される。理想的な電流の分配は、一般的に、廃水のタイプに応じて５５：４５〜９５：５で構成される；このような分配は、極めて簡単な方法で、各電解槽の総合的な陽極表面で操作することによって（例えば、酸化スズおよび酸化アンチモンベースの陽極の総合的な陽極表面と、ＢＤＤ陽極の総合的な陽極表面との比率を、５５：４５〜９５：５で構成される値に固定することによって）得ることもできるが、その他の解決法も可能である。数種の廃水を処理する必要があるプラントにおいては、このような電流の分配は、当業界既知のシステムによって調節可能であることが望ましい。

酸化スズおよび酸化アンチモンベースの電極は、様々な類型学に従って構築されてもよく、例えば、このような電極は、セラミック電極として得てもよく、ここで、セラミック電極は、例えば場合によりその他の成分に混合された２種の酸化物からなる粉末から焼結したセラミック電極であり、または、場合により、その電位を調節するために、少量の導電性の元素（例えば銅）、または、望ましい電気化学特性を有する元素（例えばイリジウム）に混合された酸化スズおよび酸化アンチモンで被覆された金属製のベース（例えばチタンまたはその他のバルブ金属のベース）からなっていてもよい。原則的に、酸素発生触媒（例えば、酸化イリジウムおよび酸化タンタル混合物）で被覆されたチタンからなる陽極も使用可能であるが、この場合、酸素過電圧がかなり低くなるため、本発明の電解槽とのカップリングでは、好都合な結果は比較的少ない。

典型的な脱脂槽のＣＯＤ処理と比較した結果を以下に示す。ＲＥＴＥＣ（Ｒ）タイプの電解槽に取り付けられた酸化スズおよび酸化アンチモンで被覆された電極を用いたところ、ＣＯＤが、１００時間の経過時間で半分まで減少し、感応電流の平均収量は約７％であった。従来の電解槽と、ＢＤＤ電極を含む第二の電解槽とを連結させ、電流の９０％をＲＥＴＥＣ（Ｒ）電解槽に、電流の１０％をＢＤＤを備えた電解槽に設定したところ、約１００時間の経過時間で、ＣＯＤの８０％の破壊が達成され、感応電流の平均収量は２４％を超えた。従って、この方法によって、より優れた感応電流の収量（より低い電気量コスト）で、破壊されたＣＯＤの割合を相当に改善することができ、同時に、ほんのわずかな量の処理へのそれらの適用を阻んでいるＢＤＤの使用による設備投資を軽減することができる。

Claims (8)

1. 陽極酸化による廃水のＣＯＤ処理装置であって、第一のタイプの酸素発生陽極を備えた第一の電解槽を含み、ここで、該第一の電解槽は、第二のタイプの酸素発生陽極を備えた少なくとも１つの第二の電解槽に、連続して、または、並行して連結されており、該第二のタイプの陽極は、該第一のタイプの酸素発生陽極よりも高い過電圧を有する、上記装置。
2. 前記少なくとも１つの第二の電解槽は、前記第一の電解槽よりも低い総合的な陽極表面を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの第二の電解槽の第二のタイプの酸素発生陽極は、ホウ素ドープダイヤモンド製の陽極である、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第一の電解槽の第一のタイプの酸素発生陽極は、酸化スズおよび酸化アンチモンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第一の電解槽の活性表面と、前記少なくとも１つの第二の電解槽の活性表面との比率は、５５：４５〜９５：５で構成される、請求項２に記載の装置。
6. 前記第一の電解槽に供給される電流と、前記少なくとも１つの第二の電解槽に供給される電流との比率は、調節可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置で陽極酸化プロセスを行うことを含む、廃水のＣＯＤ処理法。
8. 前記第一の電解槽に供給される電流と、前記少なくとも１つの第二の電解槽に供給される電流との比率は、５５：４５〜９５：５で構成される、請求項７に記載のプロセス。