JP3283498B2 - 電気分解式汚水処理装置 - Google Patents

電気分解式汚水処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気分解式汚水処
理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、汚水処理方法の一つとして、
電気分解による方法が知られている。例えば、特開昭
0−61016公報には、エマルジョン廃水、工業廃水
等の汚水を電気処理により浄化する方法が開示されてい
る。この電気処理方法は、図8のように汚水処理装置1
01の電極槽102内に対向する電極103を設置し、
電極103間を通過する汚水104に電圧を印加して、
汚水104中の油分、有機物、金属化合物等の汚濁物質
105と水分子との静電引力を破壊することにより、汚
濁物質105を分離するものである。
【0003】上記のような汚濁物質は、汚水中にコロイ
ド状に分散していることが多い。このような状態では、
汚濁物質の粒子がイオン化、水和などの要因でプラスま
たはマイナスに帯電し、同じ電荷を持つ粒子同士が反発
しあって大きな粒子を形成しないため、汚水中からの汚
濁物質の分離が困難となっている。そこで、この汚水中
に、正負一対の電極を設け、電流を加えると、帯電した
汚濁物質の粒子は電界の影響を受けて電極上に移動す
る。電極上に移動してきた汚濁物質の粒子は、放電して
電気的に中性な状態となり、粒子同士が互いに凝集す
る。凝集した粒子は水面に浮上または水底に沈降して汚
泥となる。以上の反応により、汚濁物質を汚水中から除
去することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、汚水処理装
置の処理能力は、処理される汚水の種類、濃度、温度、
また加えられる電流、電圧の高さなどの要素によって大
きく変動する。このため、処理能力が不安定となり、汚
濁物質が水から充分に分離されず、汚水を充分に処理で
きない場合があった。また、高濃度の汚水や、糖・アル
コールを含む汚水の場合は処理が非常に困難となってい
た。しかしながら、上記の要素が汚水処理能力に与える
影響について詳細に検討し、汚水処理の最適条件を決定
する試みは行われていなかった。
【0005】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、安定した汚水処理を行うこと
のできる電気分解式汚水処理装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の作用】本発明
者は、汚水処理の最適条件を決定し、安定した汚水処理
を行うことのできる電気分解式汚水処理装置を開発すべ
く鋭意研究してきたところ、以下の知見を見出した。
【0007】水の電気伝導度は、主に水中に溶解してい
る電解質の影響を受けて変動する。汚水中に電解質が少
なく、電極間の抵抗値が大きくなる場合には、電極間に
流れる電流が減少し、汚濁物質粒子の電荷の中和率が低
下する。このため、汚濁物質が凝集して汚泥となる量は
減少し、汚濁物質の除去率は低下する。一方、汚水中に
電解質が多く、電極間の抵抗値が小さくなる場合には、
電極間に流れる電流が増大する。このときいったん中和
されて凝集した汚濁物質が余分の電荷によって再度帯電
し、汚水中に再分散してしまう。このため、汚濁物質の
除去率は低下する。
【0008】従って、汚濁物質粒子の電荷の中和率が低
下せず、かつ、いったん中和されて凝集した汚濁物質が
余分の電荷によって再度帯電しない範囲に、電極間の抵
抗値を制御することにより、汚水からの汚濁物質の除去
率を最大にすることができることを見出し、本発明を完
成するに至った。
【0009】すなわち、請求項1に係る本発明の電気分
解式汚水処理装置は、汚水中に設けられた対向する電極
に電圧を印加し、前記電極間に汚水を通過させることに
よって汚水中の汚濁物質を分離する電気分解式汚水処理
装置であって、前記電極への印加電圧が40V〜60
V、かつ前記電極間の電流密度が0.01mA/mm
〜0.05mA/mm となるように設定されている
とを特徴とする。
【0010】本発明によれば、汚濁物質粒子の電荷の中
和率が低下せず、かつ、いったん中和されて凝集した汚
濁物質が余分の電荷によって再度帯電しない範囲に電極
間の抵抗値を調節することにより、汚水の処理を安定し
て行うことができる。具体的には、電極への印加電圧が
40V〜60V、かつ電極間の電流密度が0.01mA
/mm 〜0.05mA/mm の範囲となるように調
節する。これにより、汚水から汚濁物質を効率的に除去
することができる。また、従来は処理が困難であった高
濃度の汚水や、糖・アルコールを含む汚水も、効率的に
処理することが可能となる。さらに、電極の溶出を、最
低限に抑えることができる。
【0011】
【0012】さらに、電圧および電流を調整することに
よって、汚水中の汚濁物質の除去率を最大とすることが
できる。
【0013】請求項に係る本発明の電気分解式汚水処
理装置は、請求項1に記載のものであって、前記電極間
を通過するように汚水が流され、前記電極間の電圧印加
領域を前記汚水が通過するに要する時間が60〜180
秒となるように前記汚水の流速が設定されていることを
特徴とする。
【0014】汚水が電極間に滞留した状態で汚水中で電
極に電流を加えた場合には、汚水の温度上昇が起こる。
汚水の温度が上昇すると、電極間の抵抗値が変動し、汚
水処理を安定して行うことが困難となる。このため、本
発明においては、汚水を一定の流速で電極間に流すこと
により、温度上昇を抑える。これにより、抵抗値の変動
を防ぐことができる。この際、汚水が電極の汚水の流れ
込む側の端部から汚水が流れ出る側の端部まで到達する
時間、つまり汚水に電流が加えられる時間が短すぎる場
合には、汚濁物質粒子の電荷の中和率が低下し、汚濁物
質の除去率が低下する。逆に汚水に電流が加えられる時
間が長すぎる場合には、いったん中和されて凝集した汚
濁物質が余分の電荷によって再度帯電し、汚水中に再分
散してしまう。このため、汚水に電流が加えられる時間
が60秒〜180秒となるように汚水の流速を調節す
る。このことによって、汚水からの汚濁物質の除去率を
最大にすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した電気分
解式汚水処理装置の実施形態について、図1〜図7を参
照しつつ詳細に説明する。
【0016】
【第一実施形態】図1には、本発明を具現化した電気分
解式汚水処理装置1の平面図を、図2には、図1のA−
A断面図を示す。この電気分解式汚水処理装置1には、
一定の電圧を加えて汚水7を処理するための電極11が
備え付けられている。なお、図中の矢印は汚水7の流れ
を示している。
【0017】電気分解式汚水処理装置1の浄化槽2は、
例えば合成樹脂により箱状に成形されている。浄化槽2
内部には二枚の仕切板3が平行に設置され、浄化槽2の
内部を貯留槽4、電気分解槽5、分離槽6の三室に区画
している。貯留槽4と電気分解槽5とを区画する仕切板
3aは、下方が開放されており、貯留槽4から電気分解
槽5へ汚水7が通過可能とされている。また、電気分解
槽5と分離槽6を区画する仕切板3bは、上方が開放さ
れており、電気分解槽5から分離槽6へ汚水7が通過可
能とされている。
【0018】貯留槽4の上方には、汚水7を貯留槽4内
へ導入するためのパイプ状の導入口8が設けられてい
る。分離槽6の下方には処理された汚水7を外部へ排出
するための処理水排出口9が設けられている。電気分解
槽5および分離槽6の底部には、沈降した沈降汚泥15
を排出するための沈降汚泥排出口10が設けられてい
る。また導入口8には、図示しないポンプが接続されて
おり、浄化槽2内を通過する汚水7の流速を調節可能と
されている。
【0019】電気分解槽5内には、二枚の仕切板3a、
3b間に、電極11を取り付けるための支持板13が仕
切板3の板面と平行に挿入されている。支持板13は複
数枚を挿入可能とされており、また仕切板3の板面と直
角方向に移動可能とされていて、電極11の枚数および
電極11間の距離を調節することができる。支持板13
の両面および仕切板3の電気分解槽5内面側には、アル
ミニウム製の板状の電極11が取り付けられている。向
き合った一対の電極11a、11bは、それぞれ図示し
ない直流電源のプラス端子およびマイナス端子に接続さ
れて、陽極および陰極とされる。
【0020】上記のように構成された電気分解式汚水処
理装置1の浄化槽2中に、導入口8から汚水7を導入す
る。汚水7は、貯留槽4から仕切板3aの下部に形成さ
れた隙間を通って電気分解槽5内に入り、電極11間を
下から上に通過して、仕切板3b上部に形成された隙間
を通って分離槽6へ流れ込み、分離層6を上から下に流
れて処理水排出口9から排出される。このとき電極11
には、40V〜60Vの直流電圧を印加しておき、電極
11a、11b間に流れる電流が0.01mA/mm
〜0.05mA/mmとなるように、支持板13を移
動して電極11a、11b間の距離を調節する。また、
汚水7が、電極11の汚水7が流れ込む側の端部11c
(図2において下端)から汚水7が流れ出る側の端部1
1d(図2において上端)までの電圧印加領域17を通
過する時間(電圧印加時間)が60秒〜180秒となる
ように、導入口8に備えられた図示しないポンプで汚水
7の流入量を調整する。
【0021】汚水7が電気分解槽5内の電圧印加領域1
7を通過するとき、汚水7中の帯電している汚濁物質1
2の粒子は電界の影響を受けて電極11上に移動する。
電極11上に移動してきた汚濁物質12の粒子は、放電
して電気的に中性な状態となり、粒子同士が互いに凝集
する。これにより汚水7中の汚濁物質12は汚水7から
分離される。分離された汚濁物質12は浮遊汚泥14と
なって、水面に浮遊するか、または沈降汚泥15となっ
て、水底に沈降する。浮遊汚泥14は、例えば図示しな
いスキマーを用いて回収される。また、沈降汚泥15
は、沈降汚泥排出口10より回収される。
【0022】
【第一実施形態による実施例】第一実施形態の電気分解
式汚水処理装置1により、電圧および電流を変化させて
汚水7を処理した後、分離槽6から処理された汚水7を
採取し、生物学的酸素要求量(BOD)、化学的酸素要
求量(COD)、浮遊物質量(SS)、全窒素(T−
N)、全リン(T−P)について測定した。印加した電
圧と汚水7中の汚濁物質12の除去率との関係を示すグ
ラフを図3に、電極11a、11b間に流れる電流と汚
水7中の汚濁物質12の除去率との関係を示すグラフを
図4に示した。除去率はそれぞれの測定項目について、
(除去率)=(処理水の測定値)/(処理前の汚水の測
定値)で表した。なお、測定はいずれもJISに規定さ
れた方法に従って行った。
【0023】図3より、電圧を0Vから上昇させるに従
って、BOD、COD、SS、T−N、T−Pの除去率
は上昇した。電圧が50Vで、除去率はいずれも最高値
に達し、85%〜98%であった。さらに電圧を上げる
と、除去率は低下した。特に、BODおよびCODは、
電圧40V〜60Vで除去率が著しく向上し、汚濁物質
12の除去に効果的であった。
【0024】このとき、浄化槽2中の汚水7の目視によ
る観察も同時に行った。電圧が低いとき、汚水7からは
汚濁物質12が充分に分離されず、汚水7は濁った状態
であった。電圧が40V〜60Vのとき、汚水7からは
汚濁物質12がほぼ除去され、汚水7は澄んだ状態とな
る一方、汚濁物質12は汚水7から分離されて水面に浮
遊するか、または水底に沈降していた。また電圧が60
Vよりも高くなると、汚濁物質12はいったん凝集する
ものの、粒子はそれ以上成長せず、再び汚水7中に分散
した。
【0025】図4より、電流を0mA/mmから上昇
させるに従って、BOD、COD、SS、T−N、T−
Pの除去率は上昇した。電流が0.01mA/mm
0.05mA/mmの場合には、除去率は75%〜9
8%に達し、0.03mA/mmでいずれも最高値に
達していた。電流が0.05mA/mmを超えると、
除去率は低下し、特にBOD、CODの除去率は急激に
低下した。
【0026】このとき、電流が0.01mA/mm
0.05mA/mmの場合には、汚水7はほぼ浄化さ
れていたが、電流が0.01mA/mmより低いとき
には汚水7は濁った状態であり、また電流が0.05m
A/mmより高いときには、汚濁物質12が汚水7中
に再分散していた。
【0027】図5には、汚水7が電極11の端部11c
から端部11dまでの電圧印加領域17を通過する時間
(電圧印加時間)を変化させた場合の、電圧印加時間と
汚水7中の汚濁物質12の除去率との関係を示すグラフ
を示した。電圧印加時間が60秒までは、除去率の値は
上昇し、その後漸増して90秒で85%〜97%に達し
た。その後120秒までは、除去率はほぼ一定の値を保
った。電圧印加時間が120秒を超えると除去率は僅か
ずつ減少し、180秒を超えると急激に減少した。
【0028】このとき、電流が60秒〜180秒の場合
には、汚水7はほぼ浄化されていたが、電圧印加時間が
60秒より短いときには汚水7は濁った状態であり、ま
た電圧印加時間が180秒より長いときには、汚濁物質
12が汚水7中に再分散していた。
【0029】以上のように、電極11への印加電圧が4
0V〜60V、かつ電極間の電流が0.01mA/mm
〜0.05mA/mmの場合に、汚水7からの汚濁
物質12の除去率は75%〜98%に達し、汚水7を効
果的に浄化することができた。また、汚水7の電圧印加
時間を60〜180秒とすることにより、さらに汚濁物
質12の分離を確実に行うことができた。
【0030】これにより、従来の方法では処理しにくい
とされていた濃厚排水や、アルコール、糖などを含む汚
水についても、本発明の電気分解式汚水処理装置1を使
用することにより、充分な浄化を行うことができ、多様
な汚水に対応することができる。
【0031】
【第二実施形態】図6には、本発明を具現化した電気分
解式汚水処理装置1’の第二実施形態の平面図を、図7
には、図6のB−B断面図を示す。
【0032】第二実施形態の電気分解式汚水処理装置
1’においては、電気分解槽5内の二枚の仕切板3a、
3b間に、電極11を取り付けるための支持板13が仕
切板3と直角に挿入されている。支持板13は複数枚を
挿入可能とされており、また仕切板3の板面と平行方向
に移動可能とされていて、電極11の枚数および電極1
1間の距離を調節することができる。支持板13の両面
および電気分解槽5内壁の仕切板3a、3b間には、ア
ルミニウム製の板状の電極11が取り付けられている。
向き合った一対の電極11a、11bは、それぞれ図示
しない直流電源のプラス端子およびマイナス端子に接続
されて、陽極および陰極とされる。
【0033】貯留槽4および電気分解槽5の角部16で
は、汚水7の流れは乱流となる。このため、汚水7が電
気分解槽5に流れ込む際、貯留槽4側の仕切板3a付近
の領域17aと、分離槽6側の仕切板3b付近の領域1
7bでは、流速が異なってくる。このことより、第一実
施形態では、領域17aに配される電極11間と、領域
17bに配される電極11間とでは、電流量に差を生
じ、汚水7の処理能力が不安定となるおそれがある。
【0034】本実施形態では、電極11を仕切板3の板
面に直角に配する。このことにより、異なる電極11間
における、電流量のばらつきを抑えることができ、さら
に安定した汚水処理を行うことができる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極間の
抵抗値が0.8MΩ/mm〜6MΩ/mmとなるよ
うに調節することにより、汚濁物質を充分に分離して汚
水を効果的に浄化することができる。これにより、従来
の方法では処理しにくいとされていた濃厚排水や、アル
コール、糖などを含む汚水についても、本発明の電気分
解式汚水処理装置を使用することにより、充分な浄化を
行うことができ、多様な汚水に対応することができる。
【0036】さらに、電極への印加電圧を40V〜60
V、かつ電極間の電流を0.01mA/mm〜0.0
5mA/mmに保持することにより、汚濁物質の除去
率を最大にすることができる。また、電圧印加領域を汚
水が通過するに要する時間を60〜180秒とすること
により、さらに汚濁物質の分離を確実に行うことができ
る。
【0037】また、電極を仕切板に直角に配する。この
ことにより、異なる電極間における、電流量のばらつき
を抑えることができ、さらに安定した汚水処理を行うこ
とができる。
【0038】本発明の技術的範囲は、上記した実施形態
によって限定されるものではなく、例えば、次に記載す
るようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その
他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶもの
である。 (1)本実施形態では、電極11はアルミニウム製であ
るが、本発明によれば電極の材質は、電気泳動に通常に
用いられる導電性の材質であればよく、例えばステンレ
ス等の他の金属、あるいは炭素製であってもよい。 (2)本実施形態では、浄化槽2は合成樹脂製である
が、本発明によれば浄化槽の材質は、浄化槽が電極との
絶縁性が確保された構造であればどのような材質でもよ
く、例えば金属製であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態の電気分解式汚水処理装置の平面
【図2】図1におけるA−A断面図
【図3】印加した電圧と汚水中の汚濁物質の除去率との
関係を示すグラフ
【図4】電極間に流れる電流と汚水中の汚濁物質の除去
率との関係を示すグラフ
【図5】電圧印加時間と汚水中の汚濁物質の除去率との
関係を示すグラフ
【図6】第二実施形態の電気分解式汚水処理装置の平面
【図7】図6におけるB−B断面図
【図8】従来の電気分解式汚水処理装置の図
【符号の説明】
1…電気分解式汚水処理装置 7…汚水 11…電極 12…汚濁物質 17…電圧印加領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−132051(JP,A) 特開 平11−128944(JP,A) 特開 平10−297440(JP,A) 特開 昭50−42662(JP,A) 特開 平7−155767(JP,A) 特開 昭49−64572(JP,A) 特開 平10−277556(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B03C 5/00 - 5/02 C02F 1/46 B01D 35/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚水中に設けられた対向する電極に電圧
    を印加し、前記電極間に汚水を通過させることによって
    汚水中の汚濁物質を分離する電気分解式汚水処理装置で
    あって、 前記電極への印加電圧が40V〜60V、かつ前記電極
    間の電流密度が0.01mA/mm 〜0.05mA/
    mm となるように設定されていることを特徴とする電
    気分解式汚水処理装置。
  2. 【請求項2】 前記電極間を通過するように汚水が流さ
    れ、前記電極間の電圧印加領域を前記汚水が通過するに
    要する時間が60〜180秒となるように前記汚水の流
    速が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の
    電気分解式汚水処理装置。
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