JP2015155090A - Water treatment device, water treatment method, production method of useful substance, and floating matter remover for water treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理装置、水処理方法、有用物質の製造方法および水処理装置用浮遊物除去剤に関する。より詳しくは、被処理水を処理する水処理装置、水処理方法、有用物質の製造方法および水処理装置用浮遊物除去剤に関する。 The present invention relates to a water treatment device, a water treatment method, a method for producing a useful substance, and a suspended matter removing agent for a water treatment device. More specifically, the present invention relates to a water treatment device for treating water to be treated, a water treatment method, a method for producing a useful substance, and a floating substance removing agent for a water treatment device.
わが国には、硫化水素を含む高温の火山ガスの噴気地帯が多く存在する。この火山ガスと山腹を流れる地下水が接触することにより、硫化物イオンを含む温泉すなわち硫黄泉が生まれる。温泉は、その存在する地域にとって貴重な観光資源となる場合が多い。 In Japan, there are many hot-air volcanic gas fumaroles containing hydrogen sulfide. When this volcanic gas comes into contact with groundwater flowing on the mountainside, a hot spring containing sulfide ions, that is, a sulfur spring, is born. Hot springs are often a valuable tourism resource for the region where they exist.
一方、温泉地域内を流下する河川や地下水は、硫化物イオンなどの影響で強い酸性を示すようになる。河川水の酸性化により、(1)その地域に生息する動植物の種数の減少、(2)河川水を農業用水として利用する場合における農作物の発育不良や収穫量の減少、(3)コンクリート製の河川構造物の中性化による急速な劣化、などが懸念される。 On the other hand, rivers and groundwater flowing down in the hot spring area become strongly acidic due to the influence of sulfide ions. Due to the acidification of river water, (1) decrease in the number of species of animals and plants that live in the area, (2) decrease in crop growth and yield when using river water as agricultural water, (3) made of concrete There are concerns about rapid deterioration due to neutralization of river structures.
河川水の酸性化への対策としては、1960年代頃より、群馬県をはじめ各地で中和事業が計画・実施されている。中和事業では、石灰を河川水に溶かして石灰ミルクを調製し、これを酸性河川に連続的に投入することでpHを上昇させている(非特許文献1参照)。 As countermeasures against acidification of river water, neutralization projects have been planned and implemented in various places including Gunma Prefecture since the 1960s. In the neutralization business, lime is dissolved in river water to prepare lime milk, and the pH is increased by continuously feeding the lime milk into an acidic river (see Non-Patent Document 1).
また、中和処理技術は、河川などの環境水の酸性化対策以外にも利用されていた。例えば、各種生産・加工工場では、その過程において強酸性あるいは強アルカリ性の排水が大量に発生する。発生した強酸性あるいは強アルカリ性の排水は一般に、中和処理後に生物学的あるいは物理化学的に処理・無害化されて河川などに放流または下水道に排出される。 In addition, the neutralization treatment technology has been used in addition to measures for acidification of environmental water such as rivers. For example, in various production / processing plants, a large amount of strongly acidic or strongly alkaline wastewater is generated in the process. The generated strongly acidic or strongly alkaline wastewater is generally treated or rendered harmless biologically or physicochemically after neutralization and discharged into rivers or discharged into sewers.
特許文献1には、石灰乳を用いた排水の中和処理技術が開示されている。
しかしながら、上述の環境水の中和処理では、天然の鉱物資源である石灰が大量に必要であり、また、中和処理の過程では、石灰ミルクの投入量に比例して、硫酸カルシウムすなわち石膏などの循環利用が困難な中和生成物が発生する。また、上述の工業排水の中和処理には、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウムなどの化学薬品が大量に使用される。 However, the neutralization treatment of the environmental water described above requires a large amount of lime, which is a natural mineral resource, and in the course of the neutralization treatment, calcium sulfate, such as gypsum, is proportional to the input amount of lime milk. A neutralized product that is difficult to circulate is generated. In addition, chemicals such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and sodium hydroxide are used in large quantities for the above-described neutralization treatment of industrial wastewater.
本発明は、環境負荷が少なく資源の循環利用に適合した水処理を、低コストで効率的に行うことができる水処理装置、水処理方法、有用物質の製造方法および水処理装置用浮遊物除去剤を提供するものである。 The present invention relates to a water treatment apparatus, a water treatment method, a method for producing useful substances, and a floating treatment removal for a water treatment apparatus that can efficiently perform water treatment with low environmental impact and suitable for recycling of resources at low cost. An agent is provided.
本発明に係る水処理装置は、被処理水を該被処理水に添加された木質系バイオマス燃焼灰によって中和処理する中和処理槽と、前記中和処理槽を経た被処理水が導入され、導入された被処理水中の中和生成物を沈殿させる沈殿槽と、を備え、前記沈殿槽が、前記導入された被処理水中の木質系バイオマス燃焼灰によって、当該被処理水中の浮遊物を除去処理する構成である。
ここで、本明細書における中和処理とは、被処理水の酸としての性質又は塩基としての性質を弱める処理をいい、被処理水のpHを7にすることに限定されない。
前記水処理装置は、多孔質電極を有する電解槽を更に備え、前記電解槽が、被処理水を電解することにより、当該被処理水の中和処理および当該被処理水中の有用物質の回収を行う構成であってもよい。
本発明に係る水処理方法は、被処理水中に木質系バイオマス燃焼灰を存在させて、前記被処理水を中和処理し、前記被処理水中の浮遊物を除去処理する方法である。
本発明に係る有用物質の製造方法は、被処理水中に木質系バイオマス燃焼灰を存在させて、前記被処理水を中和処理することにより、前記被処理水中の有用物質を得る方法である。
前記製造方法は、前記中和処理後の被処理水を電解することにより、当該被処理水中の有用物質を得る方法であってもよい。
本発明に係る水処理装置用浮遊物除去剤は、木質系バイオマス燃焼灰を含有する構成である。
In the water treatment apparatus according to the present invention, the water to be treated is neutralized by the woody biomass combustion ash added to the water to be treated, and the water to be treated that has passed through the neutralization tank is introduced. A sedimentation tank for precipitating the neutralized product in the treated water introduced, and the sedimentation tank removes suspended matter in the treated water by the woody biomass combustion ash of the introduced treated water. It is the structure which performs a removal process.
Here, the neutralization treatment in the present specification refers to a treatment for weakening the property as acid or base of the water to be treated, and is not limited to setting the pH of the water to be treated to 7.
The water treatment apparatus further includes an electrolytic cell having a porous electrode, and the electrolytic cell electrolyzes the water to be treated, thereby neutralizing the water to be treated and recovering useful substances in the water to be treated. The structure to perform may be sufficient.
The water treatment method according to the present invention is a method in which woody biomass combustion ash is present in the treated water, the treated water is neutralized, and the suspended matter in the treated water is removed.
The method for producing a useful substance according to the present invention is a method for obtaining a useful substance in the water to be treated by neutralizing the water to be treated in the presence of woody biomass combustion ash in the water to be treated.
The manufacturing method may be a method of obtaining useful substances in the water to be treated by electrolyzing the water to be treated after the neutralization treatment.
The floating substance removing agent for water treatment apparatus according to the present invention is configured to contain woody biomass combustion ash.
本発明によれば、環境負荷が少なく資源の循環利用に適合した水処理を、低コストで効率的に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment which has little environmental load and was adapted for the recycling use of resources can be performed efficiently at low cost.
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する複数の実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. A plurality of embodiments described below show examples of typical embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not interpreted narrowly.
<1.水処理装置用浮遊物除去剤の実施形態>
本実施形態の水処理装置用浮遊物除去剤は、木質系バイオマス燃料灰からなる。本実施形態の水処理装置用浮遊物除去剤は、木質チップを燃料とするバイオマス発電所から発生する燃焼灰であってもよい。この場合、木質チップの原料は、例えば、建設廃材、間伐材および生木の少なくとも1つでもよいが、これに限定されない。木質チップの原料には、お茶かすやコーヒーかすなどの食品残渣などが含まれてもよい。
<1. Embodiment of suspended matter removing agent for water treatment device>
The suspended matter removal agent for water treatment apparatus of this embodiment consists of woody biomass fuel ash. The suspended matter removing agent for water treatment apparatus of the present embodiment may be combustion ash generated from a biomass power plant using wood chips as fuel. In this case, the raw material of the wood chip may be, for example, at least one of construction waste, thinned wood, and raw wood, but is not limited thereto. The raw material of the wood chip may include food residues such as tea grounds and coffee grounds.
後述のように、木質系バイオマス燃焼灰を水処理装置に適用したところ、意外にも被処理水からの浮遊物の除去効果が得られた。 As described later, when woody biomass combustion ash was applied to a water treatment device, the effect of removing suspended matters from the water to be treated was unexpectedly obtained.
<2.第1の実施形態の水処理装置>
[装置の構成例]
図1は、本実施形態の水処理装置10の構成例を示す模式図である。図1に示すように、水処理装置10は、中和処理槽11と沈殿槽12とを備える。中和処理槽11は、沈殿槽12に対して被処理水の流動方向における上流側に配置されている。中和処理槽11と沈殿槽12とは、管路などの流路を介して流体連通されている。
<2. Water Treatment Device of First Embodiment>
[Device configuration example]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a
[中和処理槽11]
中和処理槽11は、中和処理槽11内に導入された被処理水を、該被処理水に添加された木質系バイオマス燃焼灰によって中和処理する構成である。被処理水の具体的な態様は限定されない。例えば、被処理水は、酸性の河川水や、工場排水などであってもよい。
[Neutralization treatment tank 11]
The
中和処理槽11は、水系から導入された被処理水と、中和処理槽11内に導入された木質系バイオマス燃焼灰とを混合して中和処理を行う構成でもよい。この場合の中和処理槽11の具体的な態様は限定されないが、好ましい態様の一例として、管型反応槽を採用してもよい。管型反応槽を採用することで、被処理水と木質系バイオマス燃焼灰とを、被処理水の流れのエネルギーすなわち運動エネルギーおよび位置エネルギーを利用して効率的に撹拌・混合することができる。また、かかる態様によれば、機械的な撹拌のための動力を別途設けることも要しなくなるので、コストを抑えることができる。
The
なお、被処理水に添加される木質系バイオマス燃焼灰は、不図示のサイロなどの燃焼灰貯蔵装置にストックしておいてもよい。また、中和処理槽11内への木質系バイオマス燃焼灰の導入手法は限定されない。例えば、木質系バイオマス燃焼灰を灰ミルクにして投入する溶解装置などの公知の投入装置によって木質系バイオマス燃焼灰を中和処理槽11内に投入してもよい。
The woody biomass combustion ash added to the water to be treated may be stocked in a combustion ash storage device such as a silo (not shown). Further, the method for introducing the woody biomass combustion ash into the
[沈殿槽12]
沈殿槽12は、中和処理槽11を経た被処理水すなわち中和処理後の被処理水が導入される構成である。また、沈殿槽12は、沈殿槽12内に導入された被処理水中の中和生成物を固液分離して沈殿させる構成である。中和生成物は、リンやカリウムなどの栄養塩類すなわち有用物質を含む。さらに、沈殿槽12は、導入された被処理水中の木質系バイオマス燃焼灰によって、該被処理水中の浮遊物の除去処理を行う構成である。なお、本発明は、沈殿槽12内において、木質系バイオマス燃焼灰による被処理水の中和処理が進行することを除外しない。
[Settling tank 12]
The
沈殿槽12において、被処理水中の中和生成物は、沈殿および流路を介した沈殿槽12外への排出によって回収される。回収された中和生成物は、例えば、濃縮液のまま、森林などで土壌改質剤として施用することができる。
In the
[装置の動作例]
次に、本実施形態の水処理装置10の動作例を説明する。本動作例は、本発明に係る水処理方法および有用物質の製造方法の一実施形態である。
[Device operation example]
Next, an operation example of the
[中和処理工程]
本実施形態の水処理方法では、先ず、中和処理槽11において、被処理水に木質系バイオマス燃焼灰を添加することで、被処理水を中和処理する。中和処理は、木質系バイオマス燃焼灰に含まれるアルカリ成分の溶出により達成されてもよい。このとき、木質系バイオマス燃焼灰の添加量は限定されないが、好ましい態様の一例として、pH2〜3の被処理水に対する木質系バイオマス燃焼灰の添加量を3〜5g/Lとしてもよい。また、pH3〜4の被処理水に対する木質系バイオマス燃焼灰の添加量を1.0〜1.5g/Lとしてもよい。そのようにすることで、被処理水の中和処理を迅速かつ適切に行うことができる。
[Neutralization process]
In the water treatment method of this embodiment, first, in the
また、中和処理の所要時間すなわち中和処理槽11内における被処理水の滞留時間も限定されないが、好ましい態様の一例として、数分以上を採用してもよい。そのようにすることで、被処理水のpHを十分に上げることができる。
Further, the time required for the neutralization treatment, that is, the residence time of the water to be treated in the
[沈殿・浮遊物除去工程]
次いで、中和処理槽11による中和処理後の被処理水を、沈殿槽12に導入する。このとき、被処理水を、中和処理槽11内における流れのエネルギーを利用して沈殿槽12に導入してもよい。あるいは、ポンプなどの送液装置を用いて被処理水を沈殿槽12に導入してもよい。
[Precipitation and suspended matter removal process]
Next, the water to be treated after the neutralization treatment by the
沈殿槽12に導入された被処理水は、中和生成物と分離される。また、被処理水中に浮遊物が存在する場合には、被処理水は、木質系バイオマス燃焼灰によって浮遊物とも分離される。すなわち、被処理水中の浮遊物の除去処理が行われる。浮遊物は、木質系バイオマス燃焼灰に付着した状態で被処理水から分離されてもよい。浮遊物は、木質系バイオマス燃焼灰に吸着され凝集されてもよい。浮遊物は、沈殿槽12に沈殿されてもよい。
The water to be treated introduced into the settling
沈殿槽12内における被処理水の滞留時間も限定されないが、好ましい態様の一例として、0.5時間以上を採用してもよい。そのようにすることで、浮遊物を十分に除去することができる。
Although the residence time of the water to be treated in the
沈殿槽12を経た被処理水は、本実施形態の水処理装置10による水処理すなわち中和・固液分離・浮遊物除去処理が完了した処理水として放流される。
The treated water that has passed through the settling
本実施形態の水処理装置10によれば、有害物質が少ない木質系バイオマス燃焼灰を用いることで、環境負荷が少ない水処理を実現することができる。また、木質系バイオマス燃焼灰による中和生成物は、栄養塩類などが含まれることによって土壌改質剤などに活用することができるので、資源の循環利用を実現することができる。さらに、鉱物資源である石灰の使用量を抑制することができるので、環境保全に資することができる。さらにまた、木質系バイオマス燃焼灰を用いた水処理は、塩酸、硫酸および水酸化ナトリウムなどといった化学薬品を大量に用いた水処理に比べ、低コストで実現することができる。また、木質系バイオマス燃焼灰は、中和処理だけでなく被処理水中からの浮遊物の除去処理にも利用することができるので、効率的な水処理を実現することができる。
According to the
<3.第2の実施形態の水処理装置>
[装置の構成例]
図2は、本実施形態の水処理装置10の構成例を示す模式図である。図2に示すように、本実施形態の水処理装置10は、図1の水処理装置10の構成に加えて、更に、電解槽130を備える。電解槽130は、沈殿槽12に対して被処理水の流動方向における下流側に配置されている。電解槽130と沈殿槽12とは、管路などの流路によって流体連通されている。なお、電解槽130が中和処理槽11の上流に接続されて、電解槽130を経た被処理水が中和処理槽11に導入される構成も、本発明の範囲内である。
<3. Water Treatment Device of Second Embodiment>
[Device configuration example]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the
[電解槽130]
電解槽130は、多孔質電極131を有する。電解槽130は、沈殿槽12から導入された被処理水を電解することによって、被処理水を中和処理する構成である。また、電解槽130は、沈殿槽12から導入された被処理水を電解することによって、被処理水中の有用物質を回収する構成である。電解槽130は、中和処理槽11による中和処理後の被処理水のpHを制御してもよい。被処理水がアルカリ性の場合には、図2の一点鎖線矢印に示すように、被処理水を電解槽130に直接導入してもよい。この場合、電解槽130は、直接導入された被処理水の中和処理および当該被処理水中の有用物質の回収を行う構成となる。因みに、被処理水がアルカリ性で、なおかつ、浮遊物の除去処理を行う必要がある場合、図2の破線矢印に示すように、被処理水を沈殿槽12に直接導入してもよい。
[Electrolysis tank 130]
The
電解槽130における被処理水の中和処理の態様は限定されない。例えば、酸性の被処理水中のアニオンが多孔質電極131(陽極)内に泳動・濃縮されることで電気的中性が崩れ、また、電解によってOH−が生成されることによって中和処理が行われてもよい。あるいは、アルカリ性の被処理水中のカチオンが多孔質電極131(陰極)内に泳動・濃縮されることで電気的中性が崩れ、また、電解によってH+が生成されることによって中和処理が行われてもよい。
The aspect of the neutralization process of the to-be-processed water in the
電解槽130における有用物質の回収の態様は限定されない。例えば、電解槽130は、被処理水を電解することで、被処理水中の有価物質(例えば、窒素、リン、カリウム、銅および亜鉛など)を結晶化したり、水素を発生させたりしてもよい。回収された結晶性物質は、例えば、肥料原料や工業用などに利用することができる。また、回収された水素は、例えば、吸蔵ボンベなどにストックしておいて、必要なときに燃料電池の燃料に利用することができる。
The aspect of the collection of useful substances in the
電解槽130内における被処理水の滞留時間は限定されないが、好ましい態様の一例として、0.5時間以上を採用してもよい。そのようにすることで、被処理水のpHを十分に調整することができ、また、有用物質を十分に回収することができる。
Although the residence time of the water to be treated in the
[装置の動作例]
次に、本実施形態の水処理装置10の動作例を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。本動作例は、本発明に係る水処理方法および有用物質の製造方法の一実施形態である。
[電解中和・有用物質回収工程]
本工程では、電解槽130内に、第1の実施形態における水処理が完了した処理水(本実施形態では被処理水と称する)が導入される。ただし、電解槽130内には、浮遊物の除去を要しないアルカリ性の被処理水が直接導入されたり、沈殿槽12に直接導入されたアルカリ性の被処理水が沈殿槽12における浮遊物の除去処理を経て導入されたりしてもよい。
[Device operation example]
Next, an operation example of the
[Electrolytic neutralization and useful substance recovery process]
In this step, treated water that has been subjected to the water treatment in the first embodiment (referred to as treated water in this embodiment) is introduced into the
そして、多孔質電極131に対して、不図示の電源によって通電を行う。このとき、電源の極性の制御などによって、被処理水が酸性の場合には、多孔質電極131を陽極、これに対向する不図示の対向電極を陰極にし、被処理水がアルカリ性の場合には、多孔質電極131を陰極、対向電極を陽極にしてもよい。
Then, the
多孔質電極131への通電により、電解槽130内の被処理水が電解されて、被処理水の中和処理が行われる。また、このとき、被処理水中の有価物質が結晶化し、さらに、水素が発生する。これらの有用物質は、それぞれ管路などの流路を介して電解槽130から外部に排出される。このようにして、電解槽130における被処理水の電解による有用物質の回収が行われる。
When the
電解の使用電流および時間は限定されないが、好ましい態様の一例として、たとえば、pH2〜4の被処理水に対して、電流密度0.35mA/cm2、滞留時間1時間、また、pH11〜13の被処理水に対して、電流密度0.45mA/cm2、滞留時間1時間としてもよい。そのようにすることで、被処理水のpHを比較的短時間のうちに十分に調整することができる。 The working current and time of electrolysis are not limited, but as an example of a preferred embodiment, for example, for water to be treated having a pH of 2 to 4, a current density of 0.35 mA / cm 2 , a residence time of 1 hour, and a pH of 11 to 13 The current density may be 0.45 mA / cm 2 and the residence time may be 1 hour with respect to the water to be treated. By doing so, the pH of the water to be treated can be sufficiently adjusted in a relatively short time.
本実施形態の水処理装置10によれば、有用物質を回収することで、より有効な資源の循環利用を実現することができる。また、中和処理槽11による中和処理後の被処理水のpH制御を行うことができる。
According to the
[第1の実験例]
[実験方法]
本実験例では、バイオマス発電所より発生する木質系バイオマス燃焼灰(以下、燃焼灰と略称する)を用いて酸性河川水の中和実験を行った。酸性河川水(被検水)は、草津町の湯川および谷沢川(上流部と下流部の2カ所)よりサンプリングした。ここでは、燃焼灰による実酸性河川水の中和の可能性、酸性河川水の中和に必要な燃焼灰の量および燃焼灰添加後のpHの変化などを検討した。
[First Experimental Example]
[experimental method]
In this experimental example, neutralization experiment of acidic river water was conducted using woody biomass combustion ash (hereinafter abbreviated as combustion ash) generated from a biomass power plant. Acidic river water (test water) was sampled from Yukawa and Tanizawa River (two places, upstream and downstream) in Kusatsu Town. Here, the possibility of neutralization of actual acidic river water with combustion ash, the amount of combustion ash necessary for neutralization of acidic river water, and the change in pH after addition of combustion ash were examined.
具体的には、中和処理槽11に見立てた容器内にサンプリングされた1リットルの被検水に微粉末燃焼灰を添加し、マグネティックスターラーを用いて穏やかに撹拌し、5分後に水素イオン濃度指数(pH)を測定した。対照被検水として、蒸留水と水道水を用いて同様の中和実験を行った。
Specifically, fine powder combustion ash is added to 1 liter of sampled water sampled in a container assumed to be a
また、燃焼灰添加後のpH変化を確認するため、1Lの被検水(酸性河川水)に燃焼灰を1〜5gの範囲で添加し、24時間後までpH変化を観察した。 Moreover, in order to confirm the pH change after combustion ash addition, 1 to 5 g of combustion ash was added to 1 L of test water (acid river water), and pH change was observed until 24 hours later.
[実験結果]
燃焼灰添加量によるpH変化を図3に示す。酸性河川水(一例として湯川)のpHは、燃焼灰を添加することで2.2から徐々に上昇し、15gの燃焼灰を添加したところで7以上となった。これに対し、蒸留水と水道水を用いた実験では、2gの燃焼灰を添加したところでpHはともに10以上となった。酸性河川水を用いた場合と比較して、pHは容易に上昇することがわかった。実河川水を用いて行った実験では、pHの変化は比較的緩やかであったが、燃焼灰による中和処理は可能であることがわかった。
[Experimental result]
FIG. 3 shows the change in pH depending on the amount of combustion ash added. The pH of acidic river water (Yukawa as an example) gradually increased from 2.2 by adding combustion ash, and became 7 or more when 15 g of combustion ash was added. On the other hand, in the experiment using distilled water and tap water, the pH became 10 or more when 2 g of combustion ash was added. It was found that the pH rises more easily than when acid river water is used. In experiments conducted using actual river water, the pH change was relatively gradual, but it was found that neutralization with combustion ash is possible.
燃焼灰添加後のpHの経時変化を図4に示す。図4に示すように、燃焼灰の濃度を3〜5g/Lとした実験において、pHが24時間で1程度上昇し、中和が比較的短時間で達成されることが確認された。また、燃焼灰から徐々に溶出するアルカリ成分が存在することがわかった。湯川河川水は、3〜8g/Lの燃焼灰添加量で中和できると判断できる。 FIG. 4 shows the change over time in pH after the addition of combustion ash. As shown in FIG. 4, in an experiment in which the concentration of combustion ash was 3 to 5 g / L, it was confirmed that the pH increased by about 1 in 24 hours, and neutralization was achieved in a relatively short time. Moreover, it turned out that the alkaline component which elutes from combustion ash exists gradually. It can be judged that the Yukawa river water can be neutralized with a combustion ash addition amount of 3 to 8 g / L.
次に、谷沢川の河川水を用いた中和実験の結果について説明する。谷沢川の酸度(pH:3〜4)は湯川のそれより低く、1リットルの河川水に燃焼灰を1.0〜1.5g程度添加することで中和処理(pH:6以上)を実現することができた。なお、詳細な水質分析を行った結果、クロムなどの有害物質の過剰溶出は認められなかった。 Next, the result of the neutralization experiment using the river water of the Tanizawa River will be described. The acidity of Tanizawa River (pH: 3-4) is lower than that of Yukawa, and neutralization treatment (pH: 6 or more) is realized by adding about 1.0-1.5 g of combustion ash to 1 liter of river water. We were able to. As a result of detailed water quality analysis, excessive elution of harmful substances such as chromium was not observed.
[第2の実験例]
[実験方法]
谷沢川よりサンプリングしたSS(suspended solid)成分を含む酸性河川水を用いて実験を行った。1リットルの酸性河川水に2グラムの燃焼灰を添加した場合のSS濃度の変化を観察した。攪拌はマグネティックスターラーで行い、攪拌時間は5分とした。その後、攪拌を止め、1時間の沈殿時間を設けた。
[Second Experimental Example]
[experimental method]
Experiments were conducted using acidic river water containing SS (suspended solid) components sampled from the Tanizawa River. Changes in SS concentration were observed when 2 grams of combustion ash was added to 1 liter of acidic river water. Stirring was performed with a magnetic stirrer, and the stirring time was 5 minutes. Then, stirring was stopped and a 1 hour precipitation time was provided.
[実験結果]
谷沢川の下流部より採水した河川水のSS濃度は、燃焼灰の添加前は約40mg/Lであったが、燃焼灰を添加して攪拌処理した後は約5mg/Lまで減少した。すなわち、燃焼灰を添加することにより、SS成分の除去効果が確認された。
[Experimental result]
The SS concentration of river water sampled from the downstream of the Tanizawa River was about 40 mg / L before the addition of combustion ash, but decreased to about 5 mg / L after the combustion ash was added and stirred. That is, the removal effect of SS component was confirmed by adding combustion ash.
[第3の実験例]
[実験方法]
本実験例では、電解槽130に見立てた図5に示す電解セル20を用いて、中和実験を行った。図5に示すように、電解セル20は、円筒形のアクリル製反応器21と、このアクリル反応器21の内側に装着された円筒形多孔質電極22およびチタン母材白金メッキ棒23とによって構成されている。円筒形多孔質電極22は、0.5mmの粒状活性炭を用いて作製・成形され、外径が6.5cm、内径が4.5cm、長さが25cmとされたものである。チタン母材白金メッキ棒23は、直径が約5mmとされたものである。
[Third experimental example]
[experimental method]
In this experimental example, a neutralization experiment was performed using the
電解が均一に行われるように、チタン母材白金メッキ棒23は、円筒形多孔質電極22の中心に設置した。被検水は電極22、23間を栓流で上向きに流し、その速度(セルにおける滞留時間)を流入水量により制御した。
The titanium base material
電極22、23に直流安定化電源3からのリード線4を繋ぎ、滞留時間が1時間となるように被検水の供給量(流量)を送液ポンプ5で制御し、流出のpHが安定したところで通電を開始した。
Connect the
[実験結果]
a)酸性河川水の中和
谷沢川河川水(上流部よりサンプリング)を被検水として、円筒形多孔質電極22を陽極とし、通電を75mAで行った場合における流出水のpH変化を、図6の△プロットのグラフに示す。図6に示すように、無通電条件における流出水のpHは約3であったが、通電開始とともに徐々に上昇し、40分後には中性付近まで上昇した。その後、pHは若干変動したが、電解法による酸性河川水の中和処理は可能であることがわかった。
[Experimental result]
a) Neutralization of acidic river water The pH change of the effluent when the Tanizawa river water (sampled from the upstream part) is used as test water, the cylindrical
一方、多孔質ではない円筒形ステンレス電極を陽極とし、通電を100mAで行った場合におけるpH変化を、図6の□プロットのグラフに示す。図6に示すように、円筒形ステンレス電極の場合、初期のpHは円筒形多孔質電極22の場合とほぼ同じであったが、その後も大きな変化はなく、最高でも4.5程度で留まった。陽極に多孔質材を用いない条件では、電流を大きくしても中和処理ができないことがわかった。
On the other hand, changes in pH when a non-porous cylindrical stainless steel electrode is used as an anode and energization is performed at 100 mA are shown in the graph of the □ plot in FIG. As shown in FIG. 6, in the case of the cylindrical stainless steel electrode, the initial pH was almost the same as that of the cylindrical
なお、水素(H2)の生産量は、ファラディー則に基づく通電量より算出できる理論水素発生量の80〜90%と、非常に高効率であった。 In addition, the production amount of hydrogen (H 2 ) was very high, 80 to 90% of the theoretical hydrogen generation amount that can be calculated from the energization amount based on the Faraday law.
b)アルカリ性水の中和
水酸化ナトリウムを用いて調製したアルカリ性水を被検水として、円筒形多孔質電極22を陰極とし、通電を100mAで行った場合における流出水のpH変化を、図7の□プロットのグラフに示す。図7に示すように、被処理水のpHは、通電を開始してから40分後に徐々に低下し始め、1時間後に中性付近になった。陰極に多孔質材を用いることにより、電解法によるアルカリ性水の中和処理は可能であることがわかった。
b) Neutralization of alkaline water pH change of the effluent water when the alkaline water prepared using sodium hydroxide was used as the test water, the cylindrical
上記実施形態に記載された作用効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の作用効果があってもよい。 The operations and effects described in the above embodiment are merely examples, are not limited, and may have other operations and effects.
上述の中和処理槽、沈殿槽および電解槽は、そのうちの少なくとも2つの槽が1つの槽として統合されてもよい。
また、以下のような構成をとることもできる。
多孔質電極を有し、被処理水が導入される電解槽を備え、
前記電解槽は、前記被処理水を電解することにより、当該被処理水の中和処理および当該被処理水中の有用物質の回収を行う、水処理装置。
Of the above-described neutralization treatment tank, precipitation tank, and electrolytic tank, at least two of them may be integrated as one tank.
The following configuration can also be adopted.
It has a porous electrode and has an electrolytic cell into which water to be treated is introduced,
The said electrolytic vessel is a water treatment apparatus which performs the neutralization process of the said to-be-treated water, and collection | recovery of the useful substance in the to-be-treated water by electrolyzing the to-be-treated water.
10 水処理装置
11 中和処理槽
12 沈殿槽
10
Claims (6)
前記中和処理槽を経た被処理水が導入され、導入された被処理水中の中和生成物を沈殿させる沈殿槽と、を備え、
前記沈殿槽は、前記導入された被処理水中の木質系バイオマス燃焼灰によって、当該被処理水中の浮遊物を除去処理する、水処理装置。 A neutralization treatment tank for neutralizing the treated water with the woody biomass combustion ash added to the treated water;
The treated water that has passed through the neutralization treatment tank is introduced, and a precipitation tank that precipitates a neutralized product in the introduced treated water, and
The said sedimentation tank is a water treatment apparatus which removes the suspended | floating matter in the said to-be-processed water with the said woody biomass combustion ash of the to-be-processed water introduced.
前記電解槽は、被処理水を電解することにより、当該被処理水の中和処理および当該被処理水中の有用物質の回収を行う、請求項1に記載の水処理装置。 Further comprising an electrolytic cell having a porous electrode;
The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the electrolytic bath performs neutralization treatment of the water to be treated and recovery of useful substances in the water to be treated by electrolyzing the water to be treated.
A suspended matter remover for water treatment equipment containing woody biomass combustion ash.
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