JP4032377B2

JP4032377B2 - 電解装置

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Publication number: JP4032377B2
Application number: JP2001369794A
Authority: JP
Inventors: 信一中村; 邦彦福塚
Original assignee: 株式会社オメガ
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003164875A; US20030102211A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活用水とその排水、産業用水とその排水等の電気化学的な浄化殺菌用の電解装置の電極を「濾過性を付与された電極」とする事により、用水、排水中の懸濁物、浮遊物質等を電解前に除去し、水溶性の汚れや微生物を効果的に電解処理して浄化殺菌を行い、又長時間の電解浄化殺菌により、電極または濾材（フィルター）に付着した被処理水中の浮遊物質や電解で生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を取り除く事が可能となる電解方法とその電解装置に関する。
【０００２】
本発明による電解装置を用いた浄化殺菌方法とその装置に関する技術分野はプール水、浴槽水、家庭排水、回収二次用水、池、ラグーン（テーマパーク等）、産業排水、冷却塔・空調用水、養魚水槽、水産物洗浄海水、農水産物加工用水、食品工場洗浄用水、産業廃棄物埋立地の排水又はその洗浄水等広い分野にわたるものである。
【０００３】
【従来の技術】
本発明者は、前項の各種用水、排水の浄化殺菌方法とその装置に関して次のような特許願を提出している。
（１）特願平５−０８７６７６「プール水や風呂水の浄化装置」
プール水や風呂水の一部を電解層で電解処理してプールや風呂に戻すことを繰り返してプール水や風呂水を浄化殺菌することが出来た。
しかし長時間運転を続けると被処理水中のカルシュウム、マグネシュウムが陰極に析出して、カルシュウム、マグネシュウム水酸化物が付着して、電解効果が低下すると言う問題が出てきた。
（２）特願平９−２９９０８４「水質浄化方法及びその機構」
対象となる用水槽と電解装置とを循環流路でつなぎ繰り返し循環、電解して浄化殺菌をおこなう。陰極への析出物の除去の方法として回転スクレパーを取り付けるようにした。しかし掻き落としが不充分で電極表面に残ることがあった。
【０００４】
用水、排水の浄化にはフィルター等で濾過することも良く行われている。この濾材の目詰まりから濾材を再生することが問題となっている。
（３）特願平８−２０３８１４「濾材の洗浄再生機構」
において電解装置を用いて濾材の洗浄再生する方法を提示しているが、さらに簡易で、効果のある方法を求めてきた。
【０００５】
長時間電解を続けると被処理水中のカルシュウム、マグネシュウムが陰極に析出して、カルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物となり、電解効果が低下し、電解不能になる。この問題解決のため次のような特許願が公開されている。
（特開Ｈ０４−０９４７８５岡崎他「殺菌水製造方法とその装置」）
塩酸酸性条件では陰極へ付着したカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物は溶解してしまうので、付着することがない。しかしプール水や風呂水等の用水は塩酸酸性条件で運転することが出来ないと言う問題がある。
【０００６】
用水、排水の浄化殺菌に電解装置を用いる場合、被処理水中の浮遊物質を除くため、電解装置の手前にフィルターを設置しなければ効果的な電解処理が出来なかった。またこのフィルターが閉塞すると処理量が低減すると言う問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの課題を解決するために、この発明では生活用水とその排水、産業用水とその排水等を電気化学的に浄化殺菌するために、電解装置とフィルターを一体にして、用水、排水中の懸濁物、浮遊物質等を電解前に除去する事により、水溶性の汚れや微生物を効果的に電解処理して浄化殺菌を行い、この電解処理中にフィルターに付着した被処理水中の浮遊物質や電解で生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を取り除く事の出来る電解装置とその電解方法を提供する事を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明では次のような手段を講じている。
【０００９】
電解槽の電極は、両極もしくは少なくとも陰極が濾過性を付与された孔あき電極であり、この孔を通し被処理水が濾過されて陽極と陰極の間の電解通路に導入され電気分解作用を受ける。電極が板状でも筒状でも、相対する陽極と陰極のそれぞれ外側の供給通路から電解通路に導入するか、直接電解通路に導入し電解してから陽極と陰極の孔を通して供給通路（この場合は排出通路）から排出しても良い。
【００１０】
本発明者は特願２０００−１６８５７８「電解装置」において、円筒形の陰極の内側に、適当な極間距離を置き同心状に陰極よりも外径が１〜５ｍｍ小さい円筒形のフェライト陽極入れ、その中に流動性のある低融点金属又は水銀を入れ、そこに導電性の金属棒を端子本体として挿入した電解装置を提示しているが、この様な場合には、外側の円筒形の陰極のみ濾過性を付与された孔あき電極とすることが望ましい。
【００１１】
２．濾過性を付与された孔あき電極として、孔径が０．１μｍ乃至８ｍｍである多孔性の導電性材料を用いることにより、電極がフィルターを兼ねると共に、電極の電解面積は、通常電極に用いる表面が平滑な金属板より有効面積を大きなものとすることが出来る。
懸濁物、浮遊物質の粒径が産業廃棄物埋立地の排水又はその洗浄水の様にその粒径が大きい場合の孔径は３００μｍ乃至８ｍｍが適当である。排水等の状態と希望する処理水の水質にあわせて孔径を選択し、濾過性能を決めることが望ましい。
【００１２】
３．排水等を長時間電解処理する場合、多数の孔のある電極に付着する被処理水中の懸濁物、浮遊物質や陰極に生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等を除くために、流れの方向を逆転して、処理水受槽から処理水を引き戻して、電解通路で再度電解し、この電解処理水により多数の孔のある電極を逆洗する。
【００１３】
通常の浄化殺菌工程とは逆の流れとなるので、電解通路で生成した電解処理水は孔あきの電極のあらゆる隙間を通って逆に内から外に流れ、陽極で生成した強酸性水は、陽極の隙間を通って外に流れ出るだけでなく、陰極に向かっても流れ、陰極で生成するアルカリにより中和されながら陰極の孔を通って外へ出る。この際陰極で生成するアルカリもまた外に向かって流れ出るから陰極の電解通路側の面は酸性になり、ここに付着しているカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物は溶解するか，剥がれ落ちて除去することが出来る。
【００１４】
４．濾過性を付与された孔あき陽極の孔数を少なくするか孔径を小さくして、陽極の開口面積が濾過性を付与された孔あき陰極の開口面積より小さくなると、陰極を通して流れ出る電解処理水の流量を陽極よりも多くする事が出来る。
陽極で生成した酸化力が高く、強い酸性の電解水を濾過性のある陰極に多く流すようにする。更に陰極だけに多数の孔があるか、濾過性があるようにすると、陽極で生成した酸化力の高い強酸性の電解水は全て陰極に向かって流れ、陰極で生成したアルカリイオン水を押し出すようにして孔あきの陰極のあらゆる隙間を通って外に流出し、陰極に付着している被処理水中の浮遊物質、懸濁物や陰極において生成するカルシュウム、またはマグネシュウム等の水酸化物等を除去することが出来る。
多数の孔のある電極に付着する被処理水中の懸濁物、浮遊物質の有機物等も酸化分解され除去される。又この強酸性水は、陰極で生成するアルカリ水により陰極の濾材の中を通過する間に中和されＰＨ３〜５程度の弱酸性となるので、次亜ハロゲン酸や活性酸素が多く生成し、多数の孔のある電極もしくは電極と一体に複合された濾材の逆洗効果を高くすることが出来る。
【００１５】
５．濾過性を付与された孔あき電極からなる電解装置を保護ケースの無い状態で、電解処理水槽の中に直接浸漬して電解すると電解通路内で生成する水素，酸素、水蒸気等の気体の上昇によるエヤーリフト効果で電解処理水槽内に対流が生じ、外部に特別な循環流路を設けることなく被処理水を繰り返し電解することが可能である。
【００１６】
６．電解装置は両極もしくは少なくとも陰極に濾過性を付与された孔あき電極であり、用，排水等の被処理水が被処理水導入口から供給通路に導入され、濾過性を付与された孔あき電極で被処理水中のそのままでは電解し難い懸濁物を除去されて、陰極と陽極の間の電解通路で効果的に電解処理を受け浄化殺菌されて、処理水出口から排出される様に構成している。
【００１７】
７．この電解装置は、通常の電解処理の間、所定の時間毎に所定の時間流れの方向を逆転し、処理水受槽から処理水を引き戻し電解通路で再度電解して、この電解処理水により濾過性を付与された孔あき両極、もしくは少なくとも濾過性を付与された孔あき陰極を逆洗して、逆洗水排出口から排出するように構成される。
また逆洗終了後、電解通路、供給通路の下方に設けられたドレン排出バルブを開いて夫々の通路の残液と共に逆洗された固形の浮遊物や沈殿物を排出する様にする事が望ましい。
【００１８】
流れの方向を逆転し、陽極で生成する強い酸性の電解水を陰極表面に接触させてカルシュウム，またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を溶解する。
更にこの電解生成水で濾過性を付与された孔あき陰極を逆洗する。付着した懸濁物を構成する有機物に電解処理作用を及ぼし逆洗効果を高めることが出来る。
【００１９】
８．濾過性を付与された孔あき電極としては方形板、円盤、又は円筒形の電極に径１乃至８ｍｍ程度の細かな穴をあけたものでも良いが、市販されている精密打ち抜きスクリーンのスリット孔径が０．０２ｍｍ乃至２．５ｍｍ程度のものを使用しても良く、更に微細なものがあれば更に好都合である。電極が濾材をかねる場合には導電性のある金網、微細な丸孔又はスリット、ヘリンボン・角孔等の導電性金属の精密打ち抜きスクリーン、微細な細孔により濾過性のあるカーボン、濾過性のある導電性セラミック、又は導電性プラスチック濾材等を用いることが望ましい。
【００２０】
９．濾材（フィルター）を多数の孔のある電極の電解面と反対側の表面に接して配置又は貼り付けることにより、多数の孔のある電極と濾材が一体に複合されて濾過性を付与された孔あき電極とする事が出来る。多数の孔のある電極を導電性のない普通の濾材に直接貼り付けるか、又は重ねても良い。この場合孔あき電極の孔はすこし大きく通液性があれば良く、電解通路に直接接する陽極と陰極は耐食性が高く、電解効率の良い材料であることが望ましい。電解条件によっては電極が濾材（フィルター）を兼ねる事が困難な場合もあり、一般の濾材（フィルター）と組み合わせて濾過性のある電極を構成する事が出来れば好都合である。
電極の電解通路と反対側の片面に一般の濾材、例えば金網、微細な丸孔又はスリット等開口のある金属板、濾過性のあるカーボン、濾過性のあるセラミック、又はプラスチックのフィルターの何れかを接合するか、貼り付けるようにすれば良い。導電性のある濾材（フィルター）の場合には、多数の孔のある電極との間に通液性のある多孔材を挟んで電極からの電流を遮断することが望ましい。
【００２１】
１０．前記各項に挙げた電解方法または電解装置を直列又は並列に、複数組み合わせてシステムを構成する。濾材（フィルター）と多数の孔のある電極の濾過精度と電解の電流密度は同じであるか、逐次高くするか対象となる廃液又は排水に対応して設定する。
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の濾過性を付与された孔あき電極を用いて被処理水を電解処理して、更にフィルターとしての電極についた汚れを逆洗、電解によって洗浄するプロセスを示すフローシートである。
【００２２】
電解装置１の側断面図は図１（ｂ）で示され、平行配置された濾過性を付与された孔あき陽極２と濾過性を付与された孔あき陰極３で仕切られ、対面する陽極２と陰極３の間が電解通路４である。浄化殺菌するための被処理水は被処理水槽１９から送液ポンプ１３で電解装置１の供給（排出）通路１０に送り込まれ、濾過性のある電極で濾過された被処理水は陽極２と陰極３の間の電解通路４で電気分解作用を受け、浄化殺菌される。
【００２３】
図１（ａ）で陽極２と陰極３の間の電解通路４に対して外側にある供給通路１０にはそれぞれ被処理水導入口９がある。電解通路４で電気分解作用を受け、浄化殺菌された処理水は処理水出口１１から電解処理水受槽１４に排出される。
電解処理中に濾過性のある孔あき電極に付着する被処理水中の浮遊物質や陰極において生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等を除くために、流れの方向を逆転して、電解処理水受槽１４の逆洗用ポンプ１５により被処理水出口（逆洗水導入口）１１から処理水を電解装置１に送り込み、電解通路４で再度電解して濾過性のある陽極２と陰極３を逆洗する。
【００２４】
陽極で生成した強酸性水の逆洗により、陰極の電解通路側の面は酸性になり、ここに付着しているカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物は溶解して、濾過性のある陰極３を通りぬけて供給（排出）通路１０を経て逆洗水排出口１６から排出される。又この時濾過性のある陽極２と陰極３の外面に付着した汚れは逆洗作用により除去される。
【００２５】
生成した酸化力の高い電解水は付着している、懸濁物中の有機物を酸化分解することが出来る。この付着物の中には砂等の酸化分解出来ない物もあるが、付着物中の有機物等が分解することにより脆くなり容易に剥離される。
カルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物は、陽極で生成する酸性水により溶解するか、剥がれ落ちて、逆洗処理終了後、電解装置１に残った逆洗水と共に、ドレン排出バルブ２７から排出される。
【００２６】
（実施例１）本例の電解装置１で陰極３にはチタンスリットグリル（孔径０．０４×１．４５ｍｍ）、陽極２にはこれに白金めっきしたものを用いた。側断面図は図１（ｂ）に示すように両極は平板状で、相対する電解面は１０ｘ１０ｃｍ（１ｄｍ２）、極間距離は４ｍｍになるようにした。図１（ａ）の被処理水としてスイミングスクール（平均入泳者５５０人／日）の４００ｍ３プールの水をテストに使用した。このプールのプール水浄化システムとして砂濾過装置があり、滅菌剤としては次亜鉛素酸カルシュウムを１日平均３〜４Ｋｇ程度使用していた。被処理水槽１９（容量２００Ｌ）から電解処理流量０．４Ｌ／分、８Ａ／１８Ｖ、電気伝導度７５０μＳ／ｃｍの電解条件で電解処理を行った。
【００２７】
この水を電解すると水はきれいになり、ＣＯＤ、アンモニア性窒素、濁度の低減効果は高いが時間と共に処理流量が低下する。調べてみると白いカルシュウム水酸化物が陰極３のチタンスリットグリルの孔を閉塞するように付着していた。被処理水槽１９にはプール水を補充して連続運転運転を行うと１２時間ぐらいで流量の低下（０．４から０．３Ｌ／分程度に）が認められたので、１２時間に１度、切り替えバルブ２４と逆洗用ポンプ１５により電解処理水受槽１４から逆送し、電解通路４で電解して濾過性を付与された孔あき陽極２、濾過性を付与された孔あき陰極３を逆洗する。この逆洗電解時間は１０〜２０分で十分であった。
【００２８】
本実施例では濾過性を付与された孔あき電極として、チタンスリットグリル（孔径０．０４×１．４５ｍｍ）を用いているので、４０μｍ以下の大きさの懸濁物は通過する。開口面積は４％あるが、開口部の裏側の一部も電極として働くため同じスペースで有効な電極面積が大きくなり電解効率は約３０％良くなった。又逆洗により陰極３に付着したカルシュウム水酸化物を簡単に溶解除去する事が出来た。
【００２９】
（実施例２）図２（ａ）において、電極保護ケース２３の中の陽極２は白金メッキチタンの平板（１００×２００ｍｍ、厚さ２ｍｍ）で極間距離３ｍｍを隔てチタンスリットグリル（孔径０．０４×１．４５ｍｍ）の濾過性を付与された孔あき陰極３を配置している。この両極の間が電解通路（極間反応部）４であり、陰極３の外側に更に濾過精度の高い濾材（フィルター）２０を重ねて配置している。被処理水は被処理水導入口９より供給（排出）通路１０を経て、濾材（フィルター）２０で濾過され電解通路（極間反応部）４に供給され電解反応による酸化分解、浄化殺菌作用を受け、処理水出口（逆洗水導入口）１１から排出される。
【００３０】
図２（ｂ）は被処理水を電解反応処理した時に、濾材（フィルター）２０を閉塞した被処理水中の浮遊物質、懸濁物、陰極に生成したカルシュウム，またはマグネシュウムの水酸化物等を、流れの方向を逆転して逆洗する様子を示している。
図１（ａ）のフローシートに示すように処理水受槽１２から処理水を引き戻して、電解通路（極間反応部）４で再度電解する。陽極２で生成した強酸性水は逆洗用ポンプ１５の圧力に押され、電解通路（極間反応部）４に面する陰極３の表面のカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等を溶解し多数の孔のある陰極３と濾材（フィルター）２０を逆洗しながら、供給（排出）通路１０へ押し出され、逆洗水排出口１６を経て被処理水槽１９に返される。
【００３１】
本実施例では、濾材（フィルター）２０に清澄濾過用濾材として通常用いられるセラミック、燒結金属、珪砂などを合成樹脂で接着した成形濾材、又は濾布（木綿、ガラス繊維、化学繊維等）を用いて、実施例１と同じ条件で、同じ水質のプール水を用いてテストを行った。濾材（フィルター）２０は陰極３の外側の面に直接重ねて配置したが、濾布は方形の枠に貼り付けて用いた。木綿、ビニロン、ポリアミド等の濾布は逆洗のとき外側に少し膨らむがこのテストでは特に支障がなかった。
【００３２】
電解通路（極間反応部）４では被処理水の中のハロゲンイオン（塩素、臭素等）が電解反応で陽極２の電極面で次亜ハロゲン酸、活性酸素を含む強酸性水が生成し、陰極３の電極面でアルカリイオン水が生成する。化１にその電解反応式を示す。
【化１】

【００３３】
図２（ａ）で被処理水の通常電解時には、陰極３の電極表面は強アルカリ性であり、生成したアルカリイオン水は隔膜の無い電解通路（極間反応部）４内で、陽極２の強酸性水と混合・中和され、処理水出口（逆洗水導入口）１１では中性となる。
図２（ｂ）の逆洗時には、逆に陰極３のアルカリイオン水は陽極２の強酸性水により陰極３と濾材（フィルター）２０の多数の孔を通って外に向かって押し出される。サンプリング管Ａ２５からスポイド式に陰極３の表面の電解水を取り出しＰＨを測定すると、逆洗前ＰＨ１２以上であったものが、電解しながら逆洗するとすぐにＰＨ５位程度に低下し、５乃至１０分後にはＰＨ３程度になる。サンプリング管２６で供給（排出）通路１０側の濾材（フィルター）２０表面近くの逆洗前６．５であったが、陰極３と濾材（フィルター）２０から押し出された逆洗水のＰＨは８程度まで上がり、５乃至１０分後には６．５前後に落ち着く。陰極３に生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物は除かれ、長時間運転をしても逆洗する事により常に濾過流量は９５％以上のレベルに回復することが出来た。
【００３４】
（実施例３）図３（ａ）、（ｂ）には外側が円筒形ＳＵＳ３１６製の濾過性を付与された孔あき陰極３、内側が陰極よりも外径が４ｍｍ小さい（極間距離４ｍｍ）円筒形のニッケル・フェライト陽極２からなる電解装置１の実施例を示す。ニッケル・フェライト陽極２の筒の中には加熱して流動性のある低融点金属でも良いが、本例では水銀を充填部６に入れ、そこに導電性の金属棒を陽極端子本体５として挿入した電解装置であり、外側の円筒形の陰極３のみ濾過性を付与された孔あき電極としている。
【００３５】
ニッケル・フェライト陽極は長さ３００ｍｍ、外径２１ｍｍ、電極面積２ｄｍ２（２００ｃｍ^２）であり、図２（ｂ）にその断面図とシステムフロー図を示す。
外側の濾過性を付与された孔あき陰極３はＳＵＳ３１６の綾畳織金網製（孔径１０μｍ）の円筒形電極である。図３（ａ）に示すシステムフロー図で、被処理水槽１９の被処理水を送液ポンプ１３で電解装置１に送りこみ電解処理をする実施例のプロセスフローを示す。被処理水は産業廃棄物等の埋立地の浸出排水処理槽から採取した浸出排水であり、懸濁物も多い。ＳＳ３５ｍｇ／Ｌ、ＰＨ７．４、電気伝導度７５０μＳ／ｃｍ、ＣＯＤ３３０ｍｇ／Ｌ、全窒素Ｔ−Ｎは２４ｍｇ／Ｌであり、被処理水槽１９に５０００ｍｌ入れ、これを循環し、繰り返して電解処理する。
予備テストで良い結果が得られたＮａＣｌ：ＮａＢｒの混合モル比６０：４０の混合物を加えて、電気伝導度を１０，０００μＳ／ｃｍになるように調整した。
【００３６】
この埋立地の浸出排水にはアンモニア性窒素ＮＨ４−Ｎ、硝酸性窒素ＮＯ３−Ｎ等の全窒素Ｔ−Ｎとしては１８ｍｇ／Ｌを含有しているが、電流密度６Ａの電解処理で、Ｔ−Ｎを１．３ｍｇ／Ｌ（分解率は９３％）まで低減することが出来た。この例で使用した懸濁物が多い浸出排水は孔径１０μｍのカートリッジフィルターの濾過だけではＳＳ低減は十分ではないが、電解通路（極間反応部）４の陽極酸化作用を繰り返し与えてを低減出来る事を本発明者は
特願２００１−３２３３５６「廃液又は排水の処理方法とその装置」に記載している。
【００３７】
この先例と比較するため図３（ａ）の循環ライン３１にＳＵＳ３１６の綾畳織金網製（孔径１０μｍ）キュノ１０インチ・カートリッジフィルター３２を加え、予め濾過してから電解するテストも行った。電解処理水のＣＯＤ低減効果は大きいことは今回も確認できた。この結果を表１に示す。電流密度は６、１２、２４Ａ／ｄｍ^２、循環時間は１２０分、循環量は毎分５００ｍｌであり、５，０００ｍｌの処理液は１２０分間に１２回繰り返し電解処理されることになる。
３０、６０分後に夫々１回づつ８分間逆洗電解を行っている、この逆洗前の流量はそれぞれ４７０ｍｌ／分に低下していたが５００ｍｌ／分に回復した。
先例（比較）に比べＣＯＤが効果的に低減出来ることが確かめられた。この結果を表１、図４に示す。始め８０分くらいまでは本発明の方法のＣＯＤ低減速度は先例（比較）に比べ遅く値が上下しているが、それ以降は急速に低下している。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表２、図５は残塩濃度（残留塩素濃度）の径時的変化を示すもので、先例（比較）に比べ本発明の方法ではその上昇速度が遅く、始め８０分くらいまではほとんど上昇しない。８０分以降のＣＯＤの急速低下にし対応して残留塩素濃度が急上昇している。これは前記の始め８０分くらいまでは本発明の方法のＣＯＤ低減速度は先例（比較）に比べ遅く値が上下している事に対応している。
これはフィルターの付着物中の有機物などが酸化分解反応に消費されるため、濾過電解処理水のＣＯＤ低減速度、残塩濃度の上昇速度が遅かったと考えられる。
これを確かめるため１２０分電解処理後フィルターの付着物並びに逆洗で剥離して排出された固形物を乾燥し，メチルエチルケトン（ＭＥＫ）による溶剤抽出分（有機物）を行った。表１に示す様に電流密度２４Ａ／ｄｍ２では先例（比較）に比べその抽出分（有機物）は２．５％から０．２％（１２分の１）に大きく低減している。即ちフィルターに付着した懸濁物中の有機物もほとんど酸化分解することが出来たことを示している。
【００４０】
【表２】

【００４１】
実施例４）本実施例では図６（ａ）、（ｂ）に孔あき円筒形のチタン陰極３の外側に円筒形の濾材（フィルター）２０を巻いて、孔あき電極と濾材（フィルター）を一体に組み合わせた場合を示している。円筒形のチタン陰極３と円筒形の濾材（フィルター）２０の隙間には濾材（フィルター）２０が導電性である時には導電性のない濾材又は孔あきクッション２２を挟むが、導電性のない場合は何も入れないでも良い。本例では濾材（フィルター）２０として、一般に利用されている円筒形のポリオレフィン系複合繊維製のデプスタイプフィルター（孔径５μｍ）を使ったが、特にこの濾材に限定するものではない。
【００４２】
長さｍｍ外径ｍｍ内径ｍｍ
濾材（フィルター）３００６５２８
チタン陰極３００２７２５
Ｎｉフェライト陽極３００２１１２
ニッケル・フェライト陽極２は実施例２と同じ陽極面積２ｄｍ^２（２００ｃｍ^２）で極間距離は２ｍｍで、その外側に円筒形の濾材（フィルター）２０に予め内接するように挿入してある円筒形のチタン陰極３を配置する。この組立の基本部分は実施例５の図８に示すものと同じである。
【００４３】
テストに用いた用水は鯉の養殖池の水であり、アオコが繁殖して緑色に混濁し、懸濁物も多い。ＳＳは１５ｍｇ／Ｌ、ＰＨ７．２、電気伝導度５２０μＳ／ｃｍ、ＣＯＤは１２．３ｍｇ／Ｌ、アンモニア性窒素ＮＨ−Ｎ４．８ｍｇ／Ｌであった。システムフローは図３（ａ）と同じで、被処理水槽１９に３０Ｌの池の水を入れ、ポンプで５００ｍｌ／分の流量で循環しながら繰り返し電解処理を電流値１２Ａ／ｄｍ^２に設定して行った。１時間後、３時間後に夫々１回づつ８分間逆洗電解を行っている、この逆洗前の流量は１時間後４４０ｍｌ／分、３時間後４５/０ｍｌ／分に低下していたがそれぞれ５００ｍｌ／分に回復した。
ＣＯＤ、アンモニア性窒素ＮＨ４−Ｎ、ＳＳの低減率はいずれも９０％以上の良い結果が得られた。
【００４４】
【表３】

【００４５】
比較のために従来のやり方で図３（ａ）の循環ライン３１に本例と同じ円筒形のポリオレフィン系複合繊維製のデプスタイプ（孔径５μｍ）キュノ１０インチ・カートリッジフィルター３２を配置し、濾過しながら循環を繰り返し同じ条件で電解処理するテストを行ったが、２時間ぐらい運転するとアオコでカートリッジフィルター３２が閉塞して運転できなくなった。
【００４６】
（実施例５）図７は円筒形の陰極３が孔あき電極である浸漬型電解装置２１を電解処理槽１２の中に浸漬して電解する実施例を示す断面図である。電極部保護ケース２３が無いので電解通路（極間反応部）４から電解処理水は陰極３の陰極にあけられた孔２８から電解処理槽１２へ溢出する。電解通路内で生成する水素、酸素、水蒸気等の気体の上昇によるエヤーリフト効果により、電解装置の下部の孔から被処理水が自然に導入され、電解通路内で電解されながら気体の上昇によるエヤーリフトで上昇し、電解装置の上部の孔から電解処理水槽に排出される。
【００４７】
図８は浸漬型電解装置２１を構成する陽極２、陽極端子本体５、濾材（フィルター）２０、孔あき陰極３の斜視図であり、孔あき陰極３の外側に濾材（フィルター）２０を重ねる様子等を説明する組立図（スプール図）ある。図７の陰極３は孔あき電極だけであるが、図８の孔あき陰極３には濾材（フィルター）２０を重ねて濾過と電解を行う事が出来るようにしている。電解通路内で生成する水素、酸素、水蒸気等の気体の上昇によるエヤーリフト効果と溢出により濾材（フィルター）２０と孔あき陰極３を逆洗することが出来る事が判った。
浸漬型電解装置２１を電解処理槽１２の中に浸漬して電解するだけで、外部に循環ラインを設け、ポンプと濾材（フィルター）を用いて被処理水を繰り返し電解処理するのと同じ効果が得られた。
【００４８】
（実施例６）図９は被処理水を連続的に濾過と電解を複数の電解装置を組み合わせて行う場合のシステムフロー図である。実施例では、３組の電解装置を用いた例である。
１．電解装置Ａ：始めに円筒形の陽極２と濾材（フィルター）２０を一体に重ねた孔あき陰極３で構成する完全濾過型の電解装置（図６）であり、濾材（フィルター）２０の濾過精度は１０５μｍ（１５０メッシュ）であり、電流密度は２７Ａ／ｄｍ^２である。
２．電解装置Ｂ：次もＡと同じ完全濾過型の電解装置であるが、違うのは濾材；（フィルター）２０の濾過精度が５μｍ、電流密度は５４Ａ／ｄｍ^２と更に濾過精度と電流密度を高くしている。
３．電解装置Ｃ：円筒形の陰極が孔あき電極３である浸漬型電解装置２１を浸漬した電解処理槽１２（図７）であり、孔あき陰極３の孔径は５ｍｍである。電流密度は８２Ａ／ｄｍ^２と更に高くしている。
【００４９】
浮遊物、懸濁物質が多い廃棄物埋立地の滲出水、有害な難分解性物質を含有する土壌の浄化に際し生成する洗浄水等も含む産業排水、循環して使用される養殖用水、風呂水、プール水等の用、排水の浄化殺菌を効率良く行うことが出来た。
請求項５の発明の応用として電解装置Ｃを用いることにより、廃棄物埋立地等の有機塩素化合物（ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮ・テトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰ・スミチオン、ダイアジノン等）等難分解性物質を含有する滲出水、又はこれらの有害な難分解性物質を含有する土壌の浄化に際し生成する洗浄水の処理は分解しやすいを物質１、２の段階で除いておいてから集中的に１０Ａ／ｄｍ^２以上の高い電流密度で繰り返し電気分解を行う必要がある。
【００５０】
本例では電解装置Ａ、Ｂ、Ｃを順に並べ被処理水１９から電解装置Ａの濾材（フィルター）２０を一体に重ねた孔あき電極３で１０５μｍ以上の荒い浮遊物、懸濁物質を濾別してから電気分解を行い、次に孔径が５μｍと更に濾過精度の高い濾材（フィルター）２０を一体に重ねた孔あき電極３で濾過と電解を行う。
さらに電解装置Ｃでは陰極に数多く開けられた孔径５ｍｍの孔の働きで、エヤーリフト効果で電解処理水槽内に生じる対流を利用し、外部に特別な循環流路を設けることなく被処理水を繰り返し電解する事が出来た。
【００５１】
本発明者は、特願２００１−３２３３５６「廃液又は排水の処理方法とその装置」において、中間貯留槽、フィルターと電解装置との間に循環流路を設け廃液又は排水を電解通路（極間反応部）内で電気分解処理を繰り返し行い、難分解性物質を効率良く酸化分解する方法を提示している。その実施例では産業廃棄物等の埋立地の浸出排水をＮａＣｌ：ＮａＢｒの重量比を６０：４０とする混合物で、電流密度１３６Ａ／ｄｍ^２で電気分解処理を繰り返し行い、ＣＯＤ分解率が９４％まで低減し、ダイオキシンも検出できなかった。
【００５２】
その方法と比較するために本実施例では、産業廃棄物等の埋立地の浸出排水処理槽から採取した同じ浸出排水でテストを行った。この排水には懸濁物が多く、２、３、７、８−四塩化ジベンゾダイオキシンに換算して３２ナノグラム／Ｌのダイオキシンを含むものである。又沈降した懸濁物を乾燥後、トルエンでソックスレー抽出し分析するとダイオキシンが検出される。
【００５３】
この浸出排水はＮａＣｌ：ＮａＢｒの重量比を６０：４０とする混合物で、３段処理ではあるが電流密度は２７、５４、８２Ａ／ｄｍ^２であり、連続処理を行うことが出来た。また先例の１３６Ａ／ｄｍ^２より低い電流密度でＣＯＤ分解率が９６％に達し、ダイオキシンも検出できなかった。又フィルターの付着物を採取し、乾燥後、トルエンでソックスレー抽出し分析するとダイオキシンは検出されなかった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されていて、以下に記載されるような効果を有する。
【００５５】
（ａ）請求項１の発明によれば、濾過性を付与された孔あきとすることにより、電解効果を低減する懸濁物質や浮遊物を事前に除くことが出来る。被処理水中の有機物等を含有した懸濁物質が除去されているので、効率良く電気分解作用が行われ浄化殺菌作用が高くなる。
【００５６】
（ｂ）請求項２の発明によれば、濾過性を付与された孔あき電極の孔径が０．１μｍ乃至８であり、孔径のサイズを選択して懸濁物質や浮遊物の状態、処理水の用途に簡単に対応する事が出来る。
孔あき電極であるので、その表面が平滑な普通の電極よりも電解有効面積が大きく電解効率が高い。又孔付近で生じる乱流作用により、電解で生成した次亜ハロゲン酸、活性酸素と被処理水との電解酸化反応は効果的に行われる。生成した塩素、酸素、水素等の気体がこれらの孔から外に逸出しようとする際に生じる乱流でこの反応は更に促進される。
【００５７】
（ｃ）請求項３の発明によれば、フィルターに付着する被処理水中の浮遊物質、懸濁物質を被処理水中の浮遊物質、懸濁物質を流れの方向を逆転して逆洗によって外してしまうだけでなく、電解で生成するカルシュウムの水酸化物等陰極生成物を簡単に溶解除去する事も出来る。孔あき電極に付着した浮遊物質、懸濁物質等は逆洗作用によって物理的に除去することが出来るが、更にこの発明の逆洗水は電極で生成したばかりの酸化力の高い電解水であり、付着している有機物を酸化分解する事が出来るだけでなく、砂等の酸化分解出来ない付着物も、その中に含まれる有機物等が分解することにより脆くなり濾材から容易に剥離することが出来る。
【００５８】
（ｄ）請求項４の発明によれば、陰極側の逆洗水量が多くなるので、陽極に生成する強酸性水で、陰極を優先的に逆洗することが出来るので、陰極に生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を溶解除去することが出来る。この強酸性水は、陰極の隙間を通って外に流れ出るので、濾過性のある孔あき電極に付着する被処理水中の浮遊物質も酸化分解され除去される。又この強酸性水は、陰極で生成するアルカリ水により中和され弱酸性の条件で、次亜ハロゲン酸、活性酸素の生成が多くなり濾材の逆洗効果を高くすることが出来る。また逆洗開始から暫くはアルカリ水が濾材（フィルター）を逆洗するので油性の浮遊物質に対する逆洗効果が高い。
【００５９】
（ｅ）請求項５の発明によれば、電解通路内で生成する水素、酸素、水蒸気等の気体の上昇によるエヤーリフト効果により、電解処理水槽から電解装置の下部の孔から被処理水が導入され、電解通路内で電解されながら気体の上昇によるエヤーリフトで上昇し、電解装置の上部の孔から電解処理水槽に排出される。この結果電解処理水槽内でも対流が生じ、外部に特別な循環流路を設けなくとも被処理水を繰り返し電解することが可能である。また陰極で生成するアルカリ水が陰極の隙間を通って外に流れ出るのを追う様にして陽極に生成する強酸性水が陰極に接触して、逆洗する時と同じように陰極に生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を溶解除去することが出来る。
【００６０】
（ｆ）請求項６の発明によれば、浮遊物、懸濁物質が多い用水、排水、廃水は濾過性を付与された孔あき電極で濾過され、陰極と陽極の間の電解通路で電解処理を受け、浄化殺菌されるので浮遊物、懸濁物質が多い産業排水、循環して使用される養殖用水、風呂水，プール水等の用、排水の浄化殺菌を効率良く行うことが出来る。請求項５の発明と組み合わせてこの装置を用いることにより、廃棄物埋立地等の有機塩素化合物（ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮ・テトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰ・スミチオン、ダイアジノン等）等難分解性物質を含有する滲出水、又はこれらの有害な難分解性物質を含有する土壌の洗浄の際に生成する洗浄水が本発明の方法で浄化される。
【００６１】
（ｇ）請求項７の発明によれば、硬度が高く、カルシュウム、またはマグネシュウム等が多い用、排水の電解で生成するカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物も、陽極で生成する酸化力が高く、強い酸性の電解水を陰極表面に接触させ、更には濾材である陰極を逆洗することにより、簡単に溶解除去する事が出来る。またそれだけでなく、前記の滲出水又は洗浄水の中に分散している浮遊物、懸濁物質の中に残存している有害な難分解性物質までも逆洗電解により酸化分解して無害化することが出来る。
【００６２】
（ｈ）請求項８の発明によれば、孔あき電極としては方形板、円盤，又は円筒形の電極に細かな穴をあけたもの、市販されている精密打ち抜きスクリーンのスリット等の安価な材料で良く、電極が濾材をかねる場合には導電性のある金網、微細な丸孔又はスリット、ヘリンボン・角孔等の導電性金属の精密打ち抜きスクリーン、微細な細孔により濾過性のあるカーボン、濾過性のある導電性セラミック、又は導電性プラスチック濾材等の多様な材料の中から用途に適応したものを簡単に選択することが出来る。
【００６３】
（ｉ）請求項９の発明によれば、電解通路で対面する陽極と陰極は耐食性が高く、電解効率の良い材料に限定されるが、これら電極の裏側に一般に用いられる濾材を内接するか、貼り付けるようにすれば、広い用途に安価、小型で効率の良い電極とフィルター一体型の電解装置を提供することが出来る。
【００６４】
（ｊ）請求項１０の発明によれば、円筒形の陰極が孔あき電極３である浸漬型電解装置２１と濾材（フィルター）２０を一体に重ねた孔あき陰極３等で構成する完全濾過型の電解装置１などを組み合わせ、濾過精度、電流密度を段階的に変えることにより広い範囲で各種の難分解性物質を含有する排水、廃液を連続的に効率良く処理することが出来る様に成った。
【００６５】
これまで処理が困難であった浮遊物や懸濁物質が多い廃棄物埋立地の滲出水、有害な難分解性物質を含有する土壌の浄化に際し生成する洗浄水等も含む産業排水、循環して使用される養殖用水、風呂水、プール水等の用，排水の浄化殺菌を効率良く行うことが出来た。特に有機塩素化合物（ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮ・テトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰ・スミチオン、ダイアジノン等）等難分解性物質の処理に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）電解装置１（側断面図で示す）と被処理水槽、電解処理水受槽、制御・電源装置等で構成するシステムフロー図である。
（ｂ）電解装置１のａ―ａ断面図である。
【図２】陰極と濾材（フィルター）を一体にした電解装置の実施例を示す側断面図である。
（ａ）通常の濾過と電解の様子を説明する図である。
（ｂ）陰極と濾材（フィルター）を逆洗する様子を説明する図である。
【図３】円筒形の陽極と陰極で構成され、濾過性を付与された孔あき陰極と陽極の内側に端子本体と低融点金属結合部を挿入した状態を示す図である。
（ａ）電解装置１（側断面図で示す）と被処理水槽、電解処理水受槽、制御・電源装置等で構成するシステムフロー図である。
（ｂ）電解装置１のａ―ａ断面図である。
電解装置１（側断面図で示す）
【図４】埋立地の浸出排水を１２０分間繰り返し電解処理したＣＯＤの低減効果を示すグラフである。（実施例３表１参照）
【図５】埋立地の浸出排水を１２０分間繰り返し電解処理した時の残留塩素濃度の径時的変化を示すものである。（実施例３表２参照）
【図６】円筒形の陽極と陰極で構成され、孔あき陰極と濾材（フィルター）を一体にした電解装置の実施例を示す断面図である。
（ａ）電解装置１の実施例を示す側断面図である。
（ｂ）電解装置１のａ―ａ断面図である。
【図７】円筒形の陰極が孔あき電極である浸漬型電解装置２１を電解処理槽１２の中に浸漬して電解する実施例を示す断面図である。
【図８】浸漬型電解装置２１を構成する陽極２、極端子本体５、濾材（フィルター）２０、陰極３の斜視図であり、陰極３の外側に濾材（フィルター）２０を重ねる様子を説明する組立図（スプール図）である。
【図９】連続的に濾過と電解を複数の電解装置を組み合わせて行う場合のシステムフロー図である。
【符号の説明】
１電解装置
２陽極
３陰極
４電解通路（極間反応部）
５陽極端子本体
６低融点金属結合部又は水銀充填部
７陽極端子
８陰極端子
９被処理水導入口
１０供給（排出）通路
１１処理水出口（逆洗水導入口）
１２電解処理槽
１３送液ポンプ
１４電解処理水受槽
１５逆洗用ポンプ
１６逆洗水排出口
１７ドレン排出口
１８制御・電源装置
１９被処理水槽
２０濾材（フィルター）
２１浸漬型電解装置
２２導電性のない濾材、又は孔あきクッション
２３電極部保護ケース
２４切り替えバルブ
２５サンプリング管Ａ
２６サンプリング管Ｂ
２７保護チュウブ
２８端子部保護ケース
２９陰極にあけられた孔
３０電極固定部
３１循環ライン
３２フィルター
３３逆洗ライン

Claims

両極もしくは少なくとも陰極が濾過性を付与された孔あき電極であり、被処理水中の懸濁物、浮遊物などを濾過してから陽極（２）と陰極（３）の間の電解通路（極間反応部）（４）で電気分解作用を行い、流れの方向を逆転し、陽極で生成する酸性の電解水を陰極表面に接触させてカルシュウム、またはマグネシュウムの水酸化物等の陰極生成物を溶解するようにしたことを特徴とする電解装置。
電極部保護ケース（２３）を取り外した形の浸漬型電解装置（２１）を電解処理槽（１２）の中に直接浸漬して電解し、発生する気体のエヤーリフト作用で電解処理槽（１２）と電解装置（１）の電解通路（極間反応部）（４）の処理水をその対流と循環作用により濾過を繰り返しながら電解する請求項１記載の電解装置。
導電性のある金網、微細な丸孔又はスリット等の開口のある金属板、微細な細孔により濾過性のあるカーボン、濾過性のある導電性セラミック、又は導電性プラスチックのフィルター等の濾材（フィルター）（２０）を多数の孔のある孔あき電極の電解面と反対側の表面に接して配置又は貼り付けることにより、濾過性を付与された孔あき電極と濾材（フィルター）（２０）が一体に複合される請求項１〜２の何れかに記載の電解装置。