JP3534367B2 - 汚水の処理方法及び装置 - Google Patents

汚水の処理方法及び装置

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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
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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、汚水の処理に係
り、特に、有機性汚濁質を含む汚水を高圧反応器で酸化
分解する湿式酸化処理方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機性汚水、特に生物難分解性C
OD(化学的酸素要求量)含有汚水や活性汚泥の処理に
おいて、高圧反応器にて高温、高圧及び粉末状酸化触媒
添加の条件下で、酸素や過酸化水素などの酸化剤を過剰
に加えて、汚水中の有機性汚濁質を酸化分解する湿式酸
化法は公知である。しかし、従来の湿式酸化法は、硬度
が高い被処理水の場合には、120℃以上の温度範囲に
おいて処理を行うと、被処理水中のカルシウム等の硬度
成分が過飽和となって反応器の内壁に析出し、いわゆる
スケールが生成する。該スケールをそのまま成長させる
と反応器の有効容積が減少し、やがて処理が機能できな
くなる等の問題があり、また、一旦生成したスケールを
除去するのが極めて難しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、硬度の高い被処理水を処理して
も、長期間スケールの生成を防止できる汚水の処理方法
と装置を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、汚水中の有機性汚濁質を、高温加圧下
で酸化剤を加えて酸化分解する汚水の湿式酸化処理方法
において、該酸化処理を金属製反応器を用いて行い、該
反応器の内壁を陽極とし、該陽極と向かい合うように陰
極を設けて陰陽極の間に電解電流が一定となるように直
流電圧を印加することとしたものである。前記処理方法
において、印加電圧が所定の設定値に上昇したら、同一
の電解電流において両電極間に逆の電圧を一定時間印加
するのがよい。また、本発明では、高温加圧下で酸化剤
を加えて酸化分解する汚水の湿式酸化処理装置におい
て、円筒状の金属製反応器を用いて、該反応器の内壁と
向かい合うようにメッシュ状の円筒電極を設け、直流電
源を前記反応器と円筒電極に接続したものである。
【0005】前記処理装置において、金属製反応器は、
金属チタン製であるか、又は該内壁に金属チタンを内貼
りしたものであるか、又は該内壁に白金をメッキしたも
のがよく、また、前記円筒電極は、金属チタンの基材に
白金をメッキしたものがよい。反応器内壁と陽極の距
離、即ち電極の極間距離は狭いほど電圧が下がるが、浮
遊固形物による詰まりの恐れがあるので、3〜10ミリ
程度が望ましい。このように、本発明は、反応器の内壁
を陽極にし、定電流電源を用いて該陽極に常時一定のア
ノード電流を流すことによってスケールの生成を防止す
るものである。即ち、高温加圧下で、汚水中の有機性汚
濁質を酸化剤を加えて酸化分解する汚水の湿式酸化処理
方法において、円筒状の金属製反応器の内壁を陽極と
し、該陽極と向かい合うようにメッシュ状の円筒陰極を
設けて、陰陽極の間に電解電流が一定となるように直流
電圧を印加することにより、スケールを防止するもので
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
定電流電源を用いて反応器の内壁に一定のアノード電流
を流すと、下記の水アノード分解反応(1) H2 O −−−→ 2H+ + 1/2O2 + 2e- (1) によって水素イオンが生成するので、反応器内壁に接す
る液の薄膜、即ち液境界膜の酸性度を内部の被処理水に
比べて高く維持することができる。一方、被処理水の温
度上昇に起因するスケールの生成機構は主に、温度上昇
に伴う炭酸カルシウム溶解度の低下によるものと考えら
れており、析出反応は下記(2)の通りである。 Ca2+ + CO3 2- −−−→ CaCO3 ↓ (2)
【0007】ところが、酸性度が高い液境界膜において
は、下記の重炭酸イオン生成反応(3) CO3 2- + H+ −−−→ HCO3 - (3) が進行し、その結果、反応器内壁における反応(2)に
よる炭酸カルシウムの析出が抑制される。さらには、一
旦前記内壁に析出した炭酸カルシウムは下記の反応
(4) CaCO3 ↓ + H+ −−−→ Ca2+ + HCO3 - (4) によって溶解、除去される。また、反応(4)による溶
解作用の他に、反応(1)によって発生した酸素ガスに
よるスケールの剥離作用も有効である。しかしながら、
本発明による陰極の表面にはスケールの析出が避けがた
い。そこで、陰極表面のスケール析出に伴って陰極表面
の電気抵抗が上昇し、一定の電解電流(アノード電流)
を維持するために、定電流電源の出力電圧である印加電
圧が上昇することになる。
【0008】本発明は、印加電圧が所定の設定値に上昇
したら、同一の電解電流において両電極間に逆の電圧を
一定時間印加するようにしている。それによって陰極表
面に生成したスケールを、前記反応(1)及び反応
(4)によって溶解、剥離して除去する。そして、逆電
圧印加の所定時間経過後に、正電圧の印加を再開する。
電解電流は反応器内壁面積1平方センチメートル当た
り、0.1ミリアンペア以上、即ち電解電流密度として
1mA/cm2 以上であればよいが、好ましくは0.5
〜5mA/cm2 の範囲が望ましい。本発明によって消
費する電解エネルギーの大部分は、熱エネルギーに変換
し、被処理水の加熱又は温度維持に有効に利用されるの
で、ランニングコストが嵩むことがない。導電性及び耐
食性から、反応器の内壁材料はステンレス鋼の基材に白
金メッキをしたもの、又は金属チタン又は金属チタンの
基材に白金をメッキしたものが好適である。
【0009】反応器の内部に装着するメッシュ状の円筒
電極は金属チタン又は金属チタンの基材に白金をメッキ
したもの又はステンレス鋼の基材に白金をメッキしたも
のが望ましい。亜臨界又は超臨界条件下での水溶液処理
も本発明の請求範囲内にあることはいうまでもない。次
に、本発明を図面を用いて説明する。図1に、本発明の
処理装置の全体構成図を示す。図1において、1は円筒
状の金属製反応器であり、反応器1と向かい合う形でメ
ッシュ状の円筒電極2が設けられており、反応器1と円
筒電極2は定電流電源3と接続されており、酸化処理の
間、一定電流が印加されている。そして、4は攪拌機、
5は蓋である。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。 実施例1 実験に用いた装置は図1に示すものである。用いたオー
トクレーブの反応容器は円筒状で内容積が300ml、
材質がチタンに白金メッキを施したものであった。陰極
として備え付けた電極は円筒メッシュ状で、材質がチタ
ンに白金メッキを施したものであった。反応容器と陰極
との距離は4ミリであった。被処理水としては、カルシ
ウム硬度が250mg/リットルで、総アルカリ度が2
00mg/リットルとなるように、水道水に塩化カルシ
ウムと炭酸水素ナトリウムをそれぞれ添加して用いた。
前記被処理水250mlを反応容器に入れて昇温すると
同時に、電流150mA(陽極電流密度として2mA/
cm2 )の定電流電解を開始した。一定の昇温速度で加
熱し、200℃を40分保持した。この間の電圧の変化
及び電解極性の変換を下記表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】100分経過後に電解を停止してオートク
レーブを冷却した。その後に反応容器と陰極を取り出し
て表面を観察したが、スケールの付着が全く見られなか
った。一方、比較のために、電解をしない点を除いて上
記の実験と同じ条件で比較実験を行った。実験後に反応
容器と陰極を取り出して表面を観察したが、両方とも白
いスケールが付着していた。
【0013】
【発明の効果】本発明においては、前記したような簡単
な方法及び装置で湿式酸化処理における反応器内壁への
スケール生成問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理装置の全体構成図。
【符号の説明】
1:反応器、2:円筒メッシュ状陰極、3:定電流電
源、4:攪拌機、5:蓋
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−94584(JP,A) 特開 平7−185540(JP,A) 特開 平6−328085(JP,A) 特開 平6−277679(JP,A) 特開 平6−262188(JP,A) 特開 平6−91280(JP,A) 特開 昭56−129085(JP,A) 実開 平3−66700(JP,U) 実開 昭57−5899(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/74 C02F 1/461 C02F 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚水中の有機性汚濁質を、高温加圧下で
    酸化剤を加えて酸化分解する汚水の湿式酸化処理方法に
    おいて、該酸化処理を金属製反応器を用いて行い、該反
    応器の内壁を陽極とし該陽極と向かい合うように陰極を
    設けて陰陽極の間に電解電流が一定となるように直流電
    圧を印加することを特徴とする汚水の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の処理方法において、印加
    電圧が所定の設定値に上昇したら、同一の電解電流にお
    いて両電極間に逆の電圧を一定時間印加することを特徴
    とする汚水の処理方法。
  3. 【請求項3】 高温加圧下で酸化剤を加えて酸化分解す
    る汚水の湿式酸化処理装置において、円筒状の金属製反
    応器を用いて、該反応器の内壁と向かい合うようにメッ
    シュ状の円筒電極を設け、直流電源を前記反応器と円筒
    電極に接続したことを特徴とする汚水の処理装置。
  4. 【請求項4】 前記金属製反応器は、金属チタン製であ
    るか又は該内壁に金属チタンを内貼りしたものである
    か、又は該内壁に白金をメッキしたものであることを特
    徴とする請求項3記載の汚水の処理装置。
  5. 【請求項5】 前記円筒電極は、金属チタンの基材に白
    金をメッキしたものであることを特徴とする請求項3又
    は4記載の汚水の処理装置。
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