JP2012196601A - 排水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができる排水処理方法を提供しようとするもの。
【解決手段】水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガス６が溶解した排水７を前記電解機構１に送るようにした。塩化水素ガスが生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
【選択図】図１
Description
この発明は、熱エネルギー利用を併用できる工場廃水、家庭排水、飲食店排水、その他の各種の排水処理方法に関するものである。
従来、電気分解を利用した排水処理方法に関する提案があった（特許文献１）。
この排水処理方法は、排水と酸化剤含有水とを混合して汚れ評価指標を略0ppmに処理する混合工程と、処理水の少なくとも一部を電気分解して残留塩素を生成させる電解工程とを有し、前記残留塩素を生成させた処理水を酸化剤含有水として排水と混合するようにしたものである。
この排水処理方法は、排水と酸化剤含有水とを混合して汚れ評価指標を略0ppmに処理する“混合工程”を有し、排水の汚れ成分と酸化剤とを遭遇・衝突・反応させて汚れ評価指標が略0ppmとなるように酸化分解することにより処理系内に汚れ成分が蓄積されていくことを抑制することができ、従来よりも処理を安定させることができるという利点がある、というものである。
とはいうものの、電気分解の際に液相から気相中へと揮発するガスのより十分な有効利用は出来ないものか、という疑問が発生した。
特開２０１１−１１１６７号公報
この排水処理方法は、排水と酸化剤含有水とを混合して汚れ評価指標を略0ppmに処理する混合工程と、処理水の少なくとも一部を電気分解して残留塩素を生成させる電解工程とを有し、前記残留塩素を生成させた処理水を酸化剤含有水として排水と混合するようにしたものである。
この排水処理方法は、排水と酸化剤含有水とを混合して汚れ評価指標を略0ppmに処理する“混合工程”を有し、排水の汚れ成分と酸化剤とを遭遇・衝突・反応させて汚れ評価指標が略0ppmとなるように酸化分解することにより処理系内に汚れ成分が蓄積されていくことを抑制することができ、従来よりも処理を安定させることができるという利点がある、というものである。
とはいうものの、電気分解の際に液相から気相中へと揮発するガスのより十分な有効利用は出来ないものか、という疑問が発生した。
そこでこの発明は、電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができる排水処理方法を提供しようとするものである。
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の排水処理方法は、水素ガスと、電解機構で電気分解する際に生成する塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガスが溶解した排水を前記電解機構に送るようにしたことを特徴とする。
ここで、電解機構は有隔膜方式であっても無隔膜方式であってもよい。前記水素ガスは水素ガスボンベを使用したり、電解機構で生成させたり、前記電解機構での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
（１）この発明の排水処理方法は、水素ガスと、電解機構で電気分解する際に生成する塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガスが溶解した排水を前記電解機構に送るようにしたことを特徴とする。
ここで、電解機構は有隔膜方式であっても無隔膜方式であってもよい。前記水素ガスは水素ガスボンベを使用したり、電解機構で生成させたり、前記電解機構での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
この排水処理方法では、水素ガスと、電解機構で電気分解する際に塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程を有するので、水素ガスと塩素ガスが反応して塩化水素ガスが生成する。ここで、塩化水素ガスが生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
また、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備するので、排水中で塩化水素ガスが電離して塩素イオンと水素イオンとを水中に取り込むことができる。
そして、塩化水素ガスが溶解した排水を前記電解機構に送るようにしたので、塩素イオンを含有する排水を電解機構で電気分解することにより陽極側で塩素（Cl2）が生成することになる。ここで、前記塩素（Cl2）は排水中から揮発して塩素ガスになったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
この次亜塩素酸により、排水中の汚れ成分（有機成分等）が酸化分解せしめられて浄化されることとなる。また、排水は陽極により直接酸化作用を受けて分解せしめられ浄化されることとなる。ここで、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
(２)この排水処理方法は、有隔膜電解機構で電気分解する際に陽極側で生成する塩素ガスを利用するようにした点で上記と異なる。
すなわち、この排水処理方法は、水素ガスと、有隔膜電解機構で電気分解する際に陽極側で生成する塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガスが溶解した排水を前記有隔膜電解機構に送るようにした。
ここで、前記水素ガスは水素ガスボンベを使用したり、有隔膜電解機構の陰極側で生成させたり、前記有隔膜電解機構の陰極側での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
すなわち、この排水処理方法は、水素ガスと、有隔膜電解機構で電気分解する際に陽極側で生成する塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガスが溶解した排水を前記有隔膜電解機構に送るようにした。
ここで、前記水素ガスは水素ガスボンベを使用したり、有隔膜電解機構の陰極側で生成させたり、前記有隔膜電解機構の陰極側での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
この排水処理方法では、水素ガスと、有隔膜電解機構で電気分解する際に陽極側で生成する塩素ガスとを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程を有するので、水素ガスと塩素ガスが反応して塩化水素ガスが生成する。ここで、塩化水素ガスが生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
また、前記塩化水素ガスを排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備するので、排水中で塩化水素ガスが電離して塩素イオンと水素イオンとを水中に取り込むことができる。
そして、塩化水素ガスが溶解した排水を前記有隔膜電解機構に送るようにしたので、塩素イオンを含有する排水を有隔膜電解機構で電気分解することにより陽極側で塩素（Cl2）が生成することになる。ここで、前記塩素（Cl2）は排水中から揮発して塩素ガスになったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
この次亜塩素酸により、排水中の汚れ成分（有機成分等）が酸化分解せしめられて浄化されることとなる。また、排水は陽極により直接酸化作用を受けて分解せしめられ浄化されることとなる。ここで、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
(３) 生石灰と水とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰と水との反応により生成した消石灰を昇温させて生石灰と水蒸気とに分解せしめ、再生した生石灰と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるエネルギー発生機構を具備し、上記塩化水素ガスの反応生成熱を前記生石灰の再生のための補助熱エネルギーとして利用するようにしてもよい。
このように構成すると、エネルギー発生機構の熱の補充に、この排水処理方法で生成した熱エネルギーを利用することができる。ここで、生石灰の水との反応により、次のような反応生成熱が発生する。
CaO+H2O→Ca(OH)２+64
kJ/モル
CaO+H2O→Ca(OH)２+64
kJ/モル
そして、このエネルギー発生機構は次のように機能する。
（A）このエネルギー発生機構では、生石灰と水とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰と水との反応により生成した消石灰を昇温させて生石灰と水蒸気とに分解せしめるようにしたので、前記反応生成熱（熱源として利用）や水蒸気（動力として利用）をエネルギーとして利用することができる。
また、再生した生石灰と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるようにしたので、生石灰と水とが反応して消石灰に化学変化する際の反応生成熱を消石灰の昇温・分解に利用することにより連続してエネルギーを取り出すことが出来る。
ここで、化石燃料に由来する重油やガスでは燃焼させると二酸化炭素などに変化して元の燃料は消失するが、このエネルギー発生機構では生石灰と消石灰との間で化学構造を変換させながら連続的に反応させることができる。
（A）このエネルギー発生機構では、生石灰と水とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰と水との反応により生成した消石灰を昇温させて生石灰と水蒸気とに分解せしめるようにしたので、前記反応生成熱（熱源として利用）や水蒸気（動力として利用）をエネルギーとして利用することができる。
また、再生した生石灰と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるようにしたので、生石灰と水とが反応して消石灰に化学変化する際の反応生成熱を消石灰の昇温・分解に利用することにより連続してエネルギーを取り出すことが出来る。
ここで、化石燃料に由来する重油やガスでは燃焼させると二酸化炭素などに変化して元の燃料は消失するが、このエネルギー発生機構では生石灰と消石灰との間で化学構造を変換させながら連続的に反応させることができる。
(B) 前記消石灰を分解温度の580℃以上に昇温させるように熱量の不足分を外部から補給するようにすると、生石灰・消石灰を貯留して水を供給し水蒸気を発生させる“反応槽”を消石灰の分解温度の580℃以上の高温に維持することにより、生石灰と消石灰とが渾然一体となった反応を継続させることができる。この反応槽は、生石灰と消石灰を攪拌するようにしてもよい。
（C）前記消石灰が熱分解することにより発生した水蒸気をエネルギーとして利用するようにし、高温で熱分解することにより発生した水蒸気を加圧してタービンを回転させることにより発電を行うことができる。消石灰の分解温度は580℃であるので、高温の水蒸気を得ることができる。
ここで、前記消石灰Ca(OH)2が分解することによって発生する水蒸気の他に、生石灰CaOと水H2Oとの反応生成熱による発熱により水が蒸発して発生する水蒸気を利用することができる。
ここで、前記消石灰Ca(OH)2が分解することによって発生する水蒸気の他に、生石灰CaOと水H2Oとの反応生成熱による発熱により水が蒸発して発生する水蒸気を利用することができる。
（D）前記継続して発生する反応生成熱を熱源として利用するようにし、この生石灰と消石灰を貯留する“反応槽”の周壁から（例えば液体等を介して）熱を取り出すようにすることが出来る。
（E）前記水として排水を供給するようにすると、エネルギーの取り出しと同時に排水の浄化処理を行うことができる。
すなわち、排水は生石灰と発熱反応することにより、一部は水蒸気となって蒸発し、一部は生石灰と結合して消石灰に化学変化する。この消石灰が高温で生石灰と分離することにより水蒸気となる。そして、排水中の汚れ成分、特に有機成分は高温に晒されることにより熱分解して浄化されることとなる。
（E）前記水として排水を供給するようにすると、エネルギーの取り出しと同時に排水の浄化処理を行うことができる。
すなわち、排水は生石灰と発熱反応することにより、一部は水蒸気となって蒸発し、一部は生石灰と結合して消石灰に化学変化する。この消石灰が高温で生石灰と分離することにより水蒸気となる。そして、排水中の汚れ成分、特に有機成分は高温に晒されることにより熱分解して浄化されることとなる。
（４）前記生石灰に水酸化ナトリウムを混在させるようにしてもよい。
このように構成すると、生石灰が消石灰に化学変化する際の反応生成熱と共に、水酸化ナトリウムの溶解熱を熱エネルギーとして利用することができる。すなわち、水酸化ナトリウムが格子破壊して更にナトリウムイオンとヒドロキシルイオンとが水和されて安定化することにより、次のような溶解熱が発生する。
NaOH（solid）+H2O→ Na++OH−+H2O+44.5kJ/モル
このように構成すると、生石灰が消石灰に化学変化する際の反応生成熱と共に、水酸化ナトリウムの溶解熱を熱エネルギーとして利用することができる。すなわち、水酸化ナトリウムが格子破壊して更にナトリウムイオンとヒドロキシルイオンとが水和されて安定化することにより、次のような溶解熱が発生する。
NaOH（solid）+H2O→ Na++OH−+H2O+44.5kJ/モル
（５）前記排水に鉄を混在させるようにしてもよい。
このように構成すると、排水中に混在する鉄と溶存酸素、水とが反応し発熱して 水温が上昇し、塩素ガス、水素ガスが揮発し易い環境となる。その化学反応式として、次のような内容が考えられる。熱量の数値自体に関しては諸説あるので、ここでは熱として下記式に記載する。
4Fe＋3O2→2Fe2O3＋熱
4Fe + 2H2O + 3O2 → 4FeOOH＋熱
Fe + 3/2H2O + 3/4O2 → Fe（OH）3＋熱
このように構成すると、排水中に混在する鉄と溶存酸素、水とが反応し発熱して 水温が上昇し、塩素ガス、水素ガスが揮発し易い環境となる。その化学反応式として、次のような内容が考えられる。熱量の数値自体に関しては諸説あるので、ここでは熱として下記式に記載する。
4Fe＋3O2→2Fe2O3＋熱
4Fe + 2H2O + 3O2 → 4FeOOH＋熱
Fe + 3/2H2O + 3/4O2 → Fe（OH）3＋熱
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
塩化水素ガスが生成する際の反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができるので、電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができる排水処理方法を提供することができる。
塩化水素ガスが生成する際の反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができるので、電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができる排水処理方法を提供することができる。
以下、この発明の実施の形態を説明する。
（実施形態１）
図１の主として左側に示すように、この実施形態の排水処理方法は、有隔膜電解機構１で電気分解する際に陰極側２で生成する水素ガス３と、陽極側４で生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水（高濃度廃液７）に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備する。
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水を前記有隔膜電解機構１に送るようにしている。また、この塩化水素ガス６を溶解させた排水を有隔膜電解機構１にリターンする途中に、ドレン廃棄管Dを分岐している。
（実施形態１）
図１の主として左側に示すように、この実施形態の排水処理方法は、有隔膜電解機構１で電気分解する際に陰極側２で生成する水素ガス３と、陽極側４で生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガスを排水（高濃度廃液７）に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備する。
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水を前記有隔膜電解機構１に送るようにしている。また、この塩化水素ガス６を溶解させた排水を有隔膜電解機構１にリターンする途中に、ドレン廃棄管Dを分岐している。
前記有隔膜電解機の陰極側２と陽極側４との間には、隔膜としてイオン交換膜８を配置している。また、水素ガス３と塩素ガス５との反応槽９に、相互の反応を開始させるための熱源10を設けている。
前記水素ガス３は有隔膜電解機構１の陰極側２で生成させたが、水素ガスボンベ（図示せず）を使用したり、前記有隔膜電解機構１の陰極側２での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
前記水素ガス３は有隔膜電解機構１の陰極側２で生成させたが、水素ガスボンベ（図示せず）を使用したり、前記有隔膜電解機構１の陰極側２での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
次に、この実施形態の排水の処理方法の使用状態を説明する。
この排水処理方法では、水素ガス３と、有隔膜電解機構１で電気分解する際に陽極側４で生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応した塩化水素ガス６が生成する。
そして、塩化水素ガス６が生成する際に次式のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができ、電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができるという利点がある（実施例２参照）。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
この排水処理方法では、水素ガス３と、有隔膜電解機構１で電気分解する際に陽極側４で生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応した塩化水素ガス６が生成する。
そして、塩化水素ガス６が生成する際に次式のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができ、電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができるという利点がある（実施例２参照）。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
また、前記塩化水素ガス６を排水に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備するようにしており、排水中で塩化水素ガス６が電離して塩素イオンと水素イオンとを水中に取り込むことができる。
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水を前記有隔膜電解機構１に送るようにしており、塩素イオンを含有する排水を有隔膜電解機構１で電気分解することにより陽極側４で塩素（Cl2）が生成することになる。
ここで、前記塩素（Cl2）は排水中から揮発して塩素ガス５になったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水を前記有隔膜電解機構１に送るようにしており、塩素イオンを含有する排水を有隔膜電解機構１で電気分解することにより陽極側４で塩素（Cl2）が生成することになる。
ここで、前記塩素（Cl2）は排水中から揮発して塩素ガス５になったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
前記次亜塩素酸により、排水中の汚れ成分（有機成分等）が酸化分解せしめられて浄化されることとなる。また、排水は陽極電極により直接酸化作用を受けて分解せしめられ浄化されることとなる。
そして、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
そして、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
（実施形態２）
図１の主として右側に示すように、生石灰11と水（水道水W）とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰11と水との反応により生成した消石灰12を昇温させて生石灰11と水蒸気とに分解せしめ、再生した生石灰11と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるエネルギー発生機構13を具備するようにしている。槽内は、モータMにより攪拌するようにしている。
エネルギー発生機構13では、生石灰11の水との反応により次のような反応生成熱が発生して発熱する。
CaO+H2O→Ca(OH)２+64
kJ/モル
そして、実施形態１の塩化水素ガス６の反応生成熱を、前記消石灰12から生石灰11への再生のための補助熱エネルギーとして利用するようにしている。ここで、水として清浄な水道水を使用しており、排水を利用した場合のような汚れの蓄積が生じることはない。生石灰11と水と消石灰12の反応領域には、ドレン廃棄管Dを接続している。
図１の主として右側に示すように、生石灰11と水（水道水W）とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰11と水との反応により生成した消石灰12を昇温させて生石灰11と水蒸気とに分解せしめ、再生した生石灰11と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるエネルギー発生機構13を具備するようにしている。槽内は、モータMにより攪拌するようにしている。
エネルギー発生機構13では、生石灰11の水との反応により次のような反応生成熱が発生して発熱する。
CaO+H2O→Ca(OH)２+64
kJ/モル
そして、実施形態１の塩化水素ガス６の反応生成熱を、前記消石灰12から生石灰11への再生のための補助熱エネルギーとして利用するようにしている。ここで、水として清浄な水道水を使用しており、排水を利用した場合のような汚れの蓄積が生じることはない。生石灰11と水と消石灰12の反応領域には、ドレン廃棄管Dを接続している。
このエネルギー発生機構13では、消石灰12を生石灰11に再生するための熱量の補充に、実施形態１の排水処理方法で生成した塩化水素ガス６の熱エネルギー（反応生成熱）を利用するようにしている。そして、水を供給することにより、生石灰11と消石灰12が渾然一体となって、生石灰11が消石灰12となる発熱反応と消石灰12の生石灰11への再生反応が継続するようにしている。
更に、エネルギー発生機構13では、供給した水が蒸発した水蒸気や前記消石灰12（分解温度580℃）が熱分解することにより発生した水蒸気を加圧して蒸気発電機14でタービンを回転させることによって発電を行うようにしている。これにより、このエネルギー発生機構13で電気を得るようにしている。
更に、エネルギー発生機構13では、供給した水が蒸発した水蒸気や前記消石灰12（分解温度580℃）が熱分解することにより発生した水蒸気を加圧して蒸気発電機14でタービンを回転させることによって発電を行うようにしている。これにより、このエネルギー発生機構13で電気を得るようにしている。
また、前記生石灰11には水酸化ナトリウム15を混在させるようにしている。水酸化ナトリウム15は水によってまず格子破壊（吸熱）し、次いでナトリウムイオンとヒドロキシルイオンとが水和されて安定化（発熱）することとなり、吸熱と発熱の差し引きで次のような溶解熱が発生して発熱する。
NaOH（solid）+H2O→ Na++OH−+H2O+44.5kJ/モル
したがって、生石灰11が消石灰12に化学変化する際の反応生成熱と共に、水酸化ナトリウム15の溶解熱を熱エネルギー（蒸気発電）として利用することができる。
NaOH（solid）+H2O→ Na++OH−+H2O+44.5kJ/モル
したがって、生石灰11が消石灰12に化学変化する際の反応生成熱と共に、水酸化ナトリウム15の溶解熱を熱エネルギー（蒸気発電）として利用することができる。
（実施形態３）
図１に示すように、この実施形態では、前記排水に鉄（図示せず）を混在させるようにしている。したがって、排水中に混在する鉄と溶存酸素、水とが反応し発熱して 水温が上昇し、塩素ガス５、水素ガス３が揮発し易い環境となる。
この化学反応式として、次のような態様が考えられる。熱量の数値自体に関しては諸説あるので、ここでは熱として下記式に記載する。
4Fe＋3O2→2Fe2O3＋熱
4Fe + 2H2O + 3O2 → 4FeOOH＋熱
Fe + 3/2H2O + 3/4O2 → Fe（OH）3＋熱
図１に示すように、この実施形態では、前記排水に鉄（図示せず）を混在させるようにしている。したがって、排水中に混在する鉄と溶存酸素、水とが反応し発熱して 水温が上昇し、塩素ガス５、水素ガス３が揮発し易い環境となる。
この化学反応式として、次のような態様が考えられる。熱量の数値自体に関しては諸説あるので、ここでは熱として下記式に記載する。
4Fe＋3O2→2Fe2O3＋熱
4Fe + 2H2O + 3O2 → 4FeOOH＋熱
Fe + 3/2H2O + 3/4O2 → Fe（OH）3＋熱
（実施形態４）
この実施形態では、電解機構１は上記実施形態のような有隔膜方式ではなく無隔膜方式としている。
図２に示すように、この実施形態の排水処理方法は、無隔膜電解機構1で電気分解する際に円筒状の陰極電極16から生成する水素ガス３と、円柱状の陽極電極17から生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（塩化水素ガス生成ゾーンZ1）と、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（塩化水素ガス溶解ゾーンZ2）を具備する。
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水７を前記無隔膜電解機構１に循環するようにしている。無隔膜電解機構１自体でも、内部の水をポンプPで引き出して循環するようにしている。これにより、排水７は浄化されていくことになる。
この実施形態では、電解機構１は上記実施形態のような有隔膜方式ではなく無隔膜方式としている。
図２に示すように、この実施形態の排水処理方法は、無隔膜電解機構1で電気分解する際に円筒状の陰極電極16から生成する水素ガス３と、円柱状の陽極電極17から生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（塩化水素ガス生成ゾーンZ1）と、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（塩化水素ガス溶解ゾーンZ2）を具備する。
そして、塩化水素ガス６が溶解した排水７を前記無隔膜電解機構１に循環するようにしている。無隔膜電解機構１自体でも、内部の水をポンプPで引き出して循環するようにしている。これにより、排水７は浄化されていくことになる。
無隔膜電解機構１では、円筒状の陰極電極16の内側に円柱状の陽極電極17を配置している。そして、電解機構１の上方の気相へと揮発した水素ガス３（空気に対する比重0.07）は上側の配管で収集し、塩素ガス５（空気に対する比重2.49）は下側の配管で比重分けによって分別捕集するようにしている。次いでこれらを合流させて、反応槽９で電熱源10により相互の結合反応を開始させて、塩化水素ガス６へとに変化させるようにしている。
水素ガス３と塩素ガス５との反応生成熱により発熱した塩化水素ガス６は下方の冷却水ゾーンZ3に導かれて、この冷却水18（水道水）を加熱して蒸気19を発生させるようにしている。そして、この蒸気19をエネルギー利用（例えば発電）するようにしている。
その後、塩化水素ガス６を排水７に溶解させ、再び無隔膜電解機構１に送って電解するようにしている。
前記水素ガス３は無隔膜電解機構１の陰極電極16で生成させたが、水素ガスボンベ（図示せず）を使用したり、前記無隔膜電解機構１の陰極電極17での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
水素ガス３と塩素ガス５との反応生成熱により発熱した塩化水素ガス６は下方の冷却水ゾーンZ3に導かれて、この冷却水18（水道水）を加熱して蒸気19を発生させるようにしている。そして、この蒸気19をエネルギー利用（例えば発電）するようにしている。
その後、塩化水素ガス６を排水７に溶解させ、再び無隔膜電解機構１に送って電解するようにしている。
前記水素ガス３は無隔膜電解機構１の陰極電極16で生成させたが、水素ガスボンベ（図示せず）を使用したり、前記無隔膜電解機構１の陰極電極17での不足分を水素ガスボンベで補充したりすることができる。
次に、この排水処理方法の使用状態を説明する。
この排水処理方法では、水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（塩化水素ガス生成ゾーンZ1）を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応して塩化水素ガス６が生成する。ここで、塩化水素ガス６が生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
この排水処理方法では、水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（塩化水素ガス生成ゾーンZ1）を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応して塩化水素ガス６が生成する。ここで、塩化水素ガス６が生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
また、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（塩化水素ガス溶解ゾーンZ2）を具備するので、排水7中で塩化水素ガス６が電離した塩素イオンと水素イオンとを水中に取り込むことができる。
そして、塩化水素ガス6が溶解した排水7を前記電解機構１に送るようにしたので、塩素イオンを含有する排水７を電解機構１で電気分解することにより陽極側で塩素（Cl2）が生成することになる。ここで、前記塩素（Cl2）は排水７中から揮発して塩素ガス３になったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
この次亜塩素酸により、排水７中の汚れ成分（有機成分等）が酸化分解せしめられて浄化されることとなる。また、排水７は陽極電極16により直接酸化作用を受けて分解せしめられ浄化されることとなる。ここで、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
（実施形態５）
この実施形態でも、電解機構１は有隔膜方式ではなく無隔膜方式としている。
図３に示すように、この実施形態の排水処理方法は、無隔膜電解機構1で電気分解する際に円筒状の陰極電極16から生成する水素ガス３と、円柱状の陽極電極17から生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス（図示せず）を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（独立した別工程とした）と、前記塩化水素ガスを排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（独立した別工程とした）を具備する。無隔膜電解機構１では、内部の水をポンプPで引き出して循環するようにしている。
この実施形態でも、電解機構１は有隔膜方式ではなく無隔膜方式としている。
図３に示すように、この実施形態の排水処理方法は、無隔膜電解機構1で電気分解する際に円筒状の陰極電極16から生成する水素ガス３と、円柱状の陽極電極17から生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス（図示せず）を生成せしめる塩化水素ガス生成工程（独立した別工程とした）と、前記塩化水素ガスを排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（独立した別工程とした）を具備する。無隔膜電解機構１では、内部の水をポンプPで引き出して循環するようにしている。
無隔膜電解機構１では、円筒状の陰極電極16の内側に円柱状の陽極電極17を配置している。そして、電解機構１の上方の気相へと揮発した水素ガス３（空気に対する比重0.07）は上側の配管で収集し、塩素ガス５（空気に対する比重2.49）は下側の配管で比重分けによって分別捕集するようにしている。
そして、塩素ガス５は水酸化ナトリウム（NaOH）を含ませた排水７に吹き込んで次亜塩素酸（HOCl）を生成させるようにしている。そして、塩化水素ガスを生成させる際には、この排水７から塩素ガスを揮発させるようにしている。一方、水素ガス３は一旦水素ガス貯留ゾーンZ4にポンプPで溜めるようにしており、塩化水素ガスを生成させる際には、この貯留ゾーンZ4から水素ガスを供給するようにしている。
そして、塩素ガス５は水酸化ナトリウム（NaOH）を含ませた排水７に吹き込んで次亜塩素酸（HOCl）を生成させるようにしている。そして、塩化水素ガスを生成させる際には、この排水７から塩素ガスを揮発させるようにしている。一方、水素ガス３は一旦水素ガス貯留ゾーンZ4にポンプPで溜めるようにしており、塩化水素ガスを生成させる際には、この貯留ゾーンZ4から水素ガスを供給するようにしている。
次いで、必要時にこれらを合流させて、相互の結合反応を開始させ、塩化水素ガスへと変化させるようにしている（図示せず）。水素ガス３と塩素ガス５との反応生成熱により発熱した塩化水素ガスにより、水を加熱して蒸気を発生させ、この蒸気をエネルギー利用（例えば発電）するようにしている。
その後、塩化水素ガスを排水７に溶解させ、再び無隔膜電解機構１に送って電解する。
その後、塩化水素ガスを排水７に溶解させ、再び無隔膜電解機構１に送って電解する。
次に、この排水処理方法の使用状態を説明する。
この排水処理方法では、水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程（独立した別工程）を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応して塩化水素ガスが生成する。そして、塩化水素ガスが生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
この排水処理方法では、水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガスを生成せしめる塩化水素ガス生成工程（独立した別工程）を有するので、水素ガス３と塩素ガス５が反応して塩化水素ガスが生成する。そして、塩化水素ガスが生成する際に次のような大きな反応生成熱が発生するので、この反応生成熱を熱エネルギーとしてエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gass）+1/2H2（gass）→HCｌ（gass）+92.3ｋJ/モル
また、前記塩化水素ガスを排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程（独立した別工程）を具備するので、排水7中で塩化水素ガスが電離した塩素イオンと水素イオンとを水中に取り込むことができる。
さらに、塩化水素ガスが溶解した排水7を前記電解機構１に送るようにしたので、塩素イオンを含有する排水７を電解機構１で電気分解することにより陽極側で塩素（Cl2）が生成することになる。ここで、前記塩素（Cl2）は排水７中から揮発して塩素ガス３になったり、水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）が生成したりする。
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
Cl2+H2O→HCｌ+ HOCｌ
この次亜塩素酸により、排水７中の汚れ成分（有機成分等）が酸化分解せしめられて浄化されることとなる。また、排水７は陽極電極16により直接酸化作用を受けて分解せしめられ浄化されることとなる。ここで、上記の塩素と水との化学反応式の通り、排水中の塩素（Cl2）が水と反応して次亜塩素酸（HOCｌ）と塩酸（HCｌ）が生成し、前記塩酸の増加によりｐHが酸性側に傾いていく。すると、ｐHが下がることにより、次亜塩素酸（HOCｌ）が塩素（Cl2）に変化して排水中から揮発し易い環境となる。
電気分解の際に発生するガスのより十分な有効利用ができることによって、種々の排水処理方法の用途に適用することができる。
１ 電解機構
２ 水素ガス
４ 陽極側
５ 塩素ガス
6 塩素水素ガス
７ 排水（高濃度廃液）
11 生石灰
12 消石灰
13 エネルギー発生機構
15 水酸化ナトリウム
W 水
２ 水素ガス
４ 陽極側
５ 塩素ガス
6 塩素水素ガス
７ 排水（高濃度廃液）
11 生石灰
12 消石灰
13 エネルギー発生機構
15 水酸化ナトリウム
W 水
Claims (5)
- 水素ガス３と、電解機構１で電気分解する際に生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガス６が溶解した排水７を前記電解機構１に送るようにしたことを特徴とする排水処理方法。
- 水素ガス３と、有隔膜電解機構１で電気分解する際に陽極側４で生成する塩素ガス５とを反応させて塩化水素ガス６を生成せしめる塩化水素ガス生成工程と、前記塩化水素ガス６を排水７に溶解させる塩化水素ガス溶解工程を具備し、塩化水素ガス６が溶解した排水７を前記有隔膜電解機構１に送るようにしたことを特徴とする排水処理方法。
- 生石灰11と水とにより反応生成熱を発生させ、前記生石灰11と水との反応により生成した消石灰12を昇温させて生石灰11と水蒸気とに分解せしめ、再生した生石灰11と新たに供給した水を接触させることにより継続して反応生成熱を発生させるエネルギー発生機構13を具備し、上記塩化水素ガス６の反応生成熱を前記生石灰11の再生のための補助熱エネルギーとして利用するようにした請求項１又は２記載の排水処理方法。
- 前記生石灰11に水酸化ナトリウム15を混在させるようにした請求項３記載の排水処理方法。
- 前記排水に鉄を混在させるようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の排水処理方法。
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