JPH0194996A

JPH0194996A - 水処理装置の電極ユニット及び該ユニットの電極板

Info

Publication number: JPH0194996A
Application number: JP25133387A
Authority: JP
Inventors: Sotohiro Maruyama; 丸山　外弘
Original assignee: IOMATSUKU KK
Current assignee: IOMATSUKU KK
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-13
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPH07100153B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、液中の汚濁物質を除去する電気式水処理装置
の電極ユニット及び電極板に関するものである。

（従来の技術）従来、第１０図に示す電気式汚水処理装置が提案されて
いる（特開昭５９−８７０９３）。

該処理装置は、絶縁資材によって形成された処理槽（１
００）の下部に汚水流入管（１０５）、上部に流出管（
１０６）を連結し、処理槽中には多数の孔（１０３）が
開設された２枚の電極板（１０１）（１０２）を間隔を
あけて上下に配置し、下段の電極板は正極、上段の電極
板は負極となる様に通電すると共に、電極板間に形成さ
れた電解室にはイオン化傾向の大なる可溶性金属、例え
ばアルミニウム合金によって作られた多数の球状充填材
（１０７）を充填している。

処理槽（１００＞に゛は、流入管（１０５）から、反応
を促進する為の添加剤、例えば塩化アルミニウム等を添
加した汚水が供給される。この汚水は、下段の電極板（
１０１）を通過して電解室にｉ入し、充填材（１０７）
と接触しながらその間隔を上昇する。

汚水が各充填材（１０７）の間隔を通過して上昇する際
、汚水中の各種汚濁物質は、電気的に中和されて析出し
凝集する。一方、充填材（１０７）の表面からは金属イ
オンが溶出し、汚水中の塩素イオン等と反応して水酸化
アルミニウムが生成される。

該水酸化アルミニウムは、前記析出物と共有結合、吸着
、包含等を起こし、次第に不溶性のフロックを形成する
。更にこれらのフロックは、負極側で発生する水素ガス
や正極側で発生する酸素ガスを吸着して見かけの比重が
小さくなり、処理槽（１００）の上部に浮上する。

フロック状となって浮上した汚濁物質（スカム）は、水
との二層流となって流出管（１０６）から流出し、周知
の浮上分離槽（図示省略）へ供給され、スカムの除去が
施されるのである。

又、上記装置は、汚水が正極の電極板（１０１）を通過
する際に起こる酸化反応と、負極の電極板（１０２）を
通過する際に起こる還元反応とによって、汚濁物質を無
害且つ安定な物質に変化させ、ＢＯＤ、ＣＯＤ等も低減
させる。

（解決しようとする問題点〉ところが、上記電気式汚水処理装置に於いては、汚水に
含まれる汚濁物質の種類によっては除去率が低く、多種
類の汚濁物質が含まれた汚水の処理に於いては、十分な
除去効率が得られない問題があった。

又、負極板（１０２）は酸化されて表面が絶縁性の水酸
化物によって覆われ、電気処理性能を低下するため長期
間の連続運転に支障があった。

（問題点を解決する為の手段）発明者は、上記問題点を解決するべく種々の実験を繰り
返し、この結果、電解酸化と電解還元とを分離して行な
うことが除去効率の改善に極めて有効なことを究明し、
本発明の完成に至った。

発明者は更にチタニウム板には水酸化物の付着が起こり
難く、汚濁物質が混った水中で通電性能を継続できるこ
とを見出し、これを電極板と組み合わせることにより、
長期間使用出来る負極板を提供するものである。

尚、本発明に係る水処理装置に起こる電気化学的反応は
極めて複雑であり、完全な理論的解明は今のところ出来
ないが、発明者が行なった実験及び解析によれば、次の
如く推察されるのである。

即ち、汚水中の汚濁物質が多種多様である場合は、一つ
の浄化プロセスでは除去が不可能であるが、本発明に係
る水処理装置に於ては、下記の如く中和、酸化、還元、
凝集のプロセスが夫々効果的に行なわれ、然もこれらの
プロセスに伴う化学的変化が相互に影響して、各プロセ
スの効果の総和以上の効果が得られるものと考えられる
のである。

本発明に係る電気式汚水処理装置の電極ユニットは、絶
縁資材をもって形成され上下部に水の送入口、送出口を
開口した筒状筺体中に、可溶性金属を以て形成され表面
に多数の貫通孔を開設した複数の負極板と、多数の貫通
孔を開設した複数の正極板を交互に配置して筺体内を複
数段に区画し、正極板及び負極板に夫々通電線を接続し
たものである。

又、負極板は、可溶性金属板の表裏に、多数の貫通孔を
開設したチタニウム板を接合したものである。

（作　用）処理すべき原水は、処理槽底部の流入口から、電極ユニ
ット下部の送入口へ流入させ、最下段の電極板の貫通孔
を通って次々と上段の電極板へ貫通孔を通って上昇し、
最後に最上段の電極板から流出して、処理槽を満たし、
流出口から送出される。電極ユニットの各電極板は交互
に正、負に通電されているから、負極板を通過するとき
は、溶出している可溶性金属の金属イオンとイオン反応
し、正極板を通過するときは、電気化学作用を受ける。

原水は電極ユニットを通過することによって、各電極板
からは電気的に十と−の作用を交互に繰り返して受ける
。

原水中の各種汚濁物質は、夫々固有の荷電量を有してい
るから、単一の電極板を通過させただけでは、特定の汚
濁物質は析出しても、汚濁物質の中には析出し難いもの
が当然残る。

本発明では原水が電極板の貫通孔を通過する際に、極性
が正から負、負から正へ大きく変化する電気化学作用を
繰り返して受け、汚濁物質は電気的に大きく振られるか
ら、殆どの汚濁物質について表面荷電の中和化が起こり
、この結果、無数の金属水酸化物の粒子が生成される。

上記金属水酸化物の粒子は、互いの衝突により容易に結
合して、フロック化が逐次進行する。更にこれらのフロ
ックは、負極側で発生する水素ガス及び正極側で発生す
る酸素ガスを吸着して見かけの比重が小さくなり、処理
槽上部に浮上するのである。

負電極を構成している可溶性金属板は、表裏両面がチタ
ニウム板によって覆われているから、チタニウム板に水
酸化物が付着することは少なく、又原水中へ露出してい
る可溶性金属板の貫通孔の内面は、水流によって付着物
は剥離されるから、負電極板の電気作用は持続される。

（発明の効果）本発明に係る電極ユニットは、電極板の極性を交互に変
えて、電気的に酸化、還元を繰り返すから従来装置に比
べて、多種多様の汚濁物質を含んだ汚水を高い除去効率
で処理することが出来るのである。

又、負極板には水酸化物の付着は起こらないがら、水処
理装置は電極の交換が著しく軽減され、長期間の連続運
転が可能となった。

（実施例）第１図〜第３図は、本発明に係る電極ユニットを用いた
汚水処理装置の一実施例を示している。

外槽（１）はＦＲＰ等の絶縁資材によって形成し、隔壁
（１１）によって内部を複数の処理槽（２）に仕切って
いる。

又、外槽（１）の上部には、各処理槽（２）に隣接して
スカム溜め室（１３）が形成され、その底部にスカム排
出口（１４）が開設されている。

処理槽（２）は下部に配備した底板〈２１）によって上
下に区画し、流入室（２２）と処理室（２３）を形成し
ている。

底板（２１）には取付孔（２４）を開設して、電極ユニ
ット（６）を設置し、流入室（２２）の水は電極ユニッ
ト（６）中を上昇して処理された後、処理室（２３）へ
流入する。

第１段の処理槽（２ａ）には原水送入部（３）が上流側
に配設されて、連結管（３１）が原水送入部（３）と処
理槽の流入室（２２）に開１口した流入孔とを連通して
いる。

最終段の処理槽（２ｂ）には処理水放出部（４）が配設
され、処理室の側壁に開設した流出孔（４１）を通じて
放出部（４）に連通している。

゛　各処理槽の処理室（２３）に開口している流出孔と
下流側の隣接処理槽の流入室（２２）に開口している流
入孔とは連結管（２５）によって連通し、処理室（２３
）を満たす水は連結管（２５）を通じて下流側の流入室
（２２）へ送られ、各段の処理槽（２）を順次通って繰
り返し処理される。

原水送入部（３）は２枚の仕切板（３２）　（３３）に
よって３室に分けられ、原水は原水槽（９）からポンプ
（９１）によって第２室（３４）へ供給される。

第２室と第３室（３５）との仕切板（３２）には三角堰
（３６）が形成されており、原水は第２室（３４）から
第３室（３５）へ溢流し、前記連結管（３１）によって
処理槽（２ａ）へ送るべき水量が計測される。

又、第２室（３４）と第１室（３７）の仕切板（３３）
には調節板（３８）が上下にスライド可能に配設され、
仕切板及び該調節板の開口（３９）を越えて第１室（３
））に流入し、原水槽（９〉へ戻る原水の量を加減する
ことによって、三角堰（３Ｂ）を越える水量、従って外
槽（１）の水位を決定するものである。

第３室（３５）には薬注ノズル（９２）が配設され、原
水の汚濁物質の凝集を促進する適当な薬液例えば硫酸ア
ルミニウム、塩化ナトリウム、水酸化カルシウム等を薬
液容器（９３）から薬注ポンプ（９４）によって点滴し
、５〜２０ｐｐｍの濃度とする。

処理水流出部（４）は、スライド板（４２）を具えた仕
切板（４３）によって２室に区画され、最終段の処理槽
（２ｂ）の流出孔（４１）からの処理水は、第１室（４
４）を通りスライド板（４２）の窓孔（４５）を越えて
第２室（４６）へ溢流し、放出されるものである。

外槽（１）の上部には、モータ（５１）によって駆動さ
れるスカム排除装置（５）が配設されている。該装置は
各処理槽（２）の上方を通って２本の回転軸（５２）　
（５２）を並設し、平行する軸上のスプロケット（５３
）　（５３）間に張設した２条の無端状チェン（５４）
（５４）に複数の取付ロッド（５５）を止着して、各取
付ロッド（５５）に処理槽と対応する位置に可撓性の掻
出し板（５６）を固定したものである。

各処理槽の流入室（２２）には、オゾン水注入管（２７
）が配設され、先端を電極ユニット（６）の下方に開口
している。オゾン水注入管（２７）はポンプ（２８）を
介してオゾン水発生機（２９）に接続しており、オゾン
を含有した水を電極ユニット（６）の送入口（６５）に
放出し、処理すべき水と混合して電極板を通過させ、電
極板への水酸化物等、反応生成物の付着を妨げ、剥離を
促進するものである。

注入するオゾン水量は、処理すべき原水の量が６ｔ／時
のとき、オゾン水濃度が１００１当り２３０＋＊ｇのも
のを１００１／時の割合とする。

電極ユニット（６）は、第４図に示す如く塩化ビニル、
ＦＲＰ等の絶縁資材によって作られた筒状の筺体（６１
）の内部に、複数枚の負極板（８）と正極板（８１）を
交互に配置しており、各電極板（８）（８１）には多数
の貫通孔（８２）を開設して処理すべき水の流通を可能
としている。

筺体（６１）は上下を開口して水の送入口（６２）、送
出口（６３）を形成し、下部には最下段の電極板より低
い位置に、下面にバッキング（６４）を具えた外向きフ
ランジ（６５）を突設している。従って電極ユニット（
６）を処理槽（２）の底板（２１）上に置いたとき、筺
体下部が底板に開設されている取付孔（３４）に嵌まり
、フランジ（６５）が開口縁に乗って、取付孔（２４）
を塞ぐと共に着脱可能な設置が行なわれる。

各電極板（８）（８１）は、第５図及び第６図に示す様
に一辺が１３ｃｍの正方形であって、開設する貫通孔（
８２）の数、配置、直径は任意であるが、−例として直
径１０ｍｍの孔を縦、横５列に開設したものが使用され
る。

電極板（８）（８１）は、筺体内面に接着したステー（
６６）によって上下面が止められ、ステーの接着と電極
板の設置を交互に行なって組立てられる。筺体側面から
各電極板に向けてビス（８４）を螺入し、ビスは正極板
（８１）に螺入したものと、負極板（８）に螺入したも
のとが夫々グループに分けて電気的に接続され、外部″
から引込まれている通電線（７）へ正、負に分けて接続
される。筺体側面に突出するビス（８４）及び接続線（
８５）上を気密な絶縁ケース（８６）によって覆い絶縁
する。

通電線（７）の先端は、第３図に示す如く処理槽（２）
の正面壁から斜め上向きに突設した引出管（１２）を通
して外部へ引き出され、外槽（１）に配備した端子板（
７１）に止着し、電極ユニット（６）の各電極板に通電
する。

負電極板（８）は、厚さ１０１のアルミニウム板（８７
）の上下面に厚さ１１のチタニウム板（８３）を当てて
覆い、プラスチックビス（８４）を両板（８３）　＜８
７）に貫通して一体に止めたものである。アルミニウム
板（８７）の金属成分は、アルミニウム或は、例えばＦ
ｅ：５．０％、Ｍｇ：４．５％、Ｎｉ：１．０％、Ｃｒ
：０．２５％、Ｚｎ：０．２５％、Ｃｕ：０．２％、残
部Ａ１のアルミニウム合金である。なお、アルミニウム
板は、鉄或は、例えばＮｉ：１．６％、Ｍｎ：０゜９％
、Ｃｒ：０．６％、Ｃ：０．３５％、Ｓｉ：０．３５％
、Ｍｏ：０．３％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．０１％、
残部Ｆｅの鉄合金その他の可溶性金属と置き換えること
が出来る。

正極板（８１）はグラファイト等のカーボンの板体が用
いられる。

第７図は処理槽（２）に電極ユニット（６）を設置する
他の実施例であって、処理槽（２）は流入室を具えず、
隔壁（１１）の下端に流入孔（２６）を開設している。

電極ユニット（６）は筺体（６１）の下端を底壁（６）
）で塞ぐと共に送入口（６２ａ）を筺体側壁に開設して
、底壁（６７）上に流入室（６８）を形成したものであ
る。

電極ユニット（６）を処理槽（２）の底に沈めると、流
入孔（２６）と送入口（６２ａ）は一致し、孔縁に形成
されている係合面と係合受面との嵌まり合いによって、
電極ユニツ、トの位置決めが出来るものである。

本発明に係る電極ユニットは、極めて高性能であるから
、これを汚濁物質を多量に含んだ原水へ直接使用すると
、汚濁物質のフロックが電極板の間に多量に発生して充
満し、水流を妨げる。従って、本発明の電極ユニットの
使用にあたっては、原水を先ず公知の水処理装置を通し
て、１次、２次処理を済ませ、ある程度の汚濁物質を除
去したものを原水とし、最終的に水中に残存する汚濁物
質を完全除去し、水を脱臭、脱色して清澄とする３次処
理用に使用することが望ましい。

第１図は、全段の処理槽に本発明の電極ユニットを設置
した例を示しているが、これは原水が既に２次処理され
ている場合である。原水が未処理の場合には、第８図の
公知の電極ユニット（６ａ）を第１段に使用し、本発明
の電極ユニット（６）は第２段以降に使用することが望
ましい。

公知の電極ユニット（６ａ）は、筺体（６１）中に、電
極板（８ｍ）（８１ｍ）を垂直に立て、極性を交互に違
えて、並べたものである。原水は電極板の平面に沿って
上昇し、１回の電気作用を受けて大部分の汚濁物質を析
出した後、処理水を次段の処理槽の流入室へ供給し、本
発明の電極ユニットによって高性能の処理が施されるか
ら、処理水は飲用基準にも適合する高度の清澄水となる
。

汚水は本発明の電極ユニット（６）を通過することによ
りで、各電極板を通過する際、電気的に大きく振られ、
酸化、還元の作用を交互に受ける。

この間に汚濁物質の分解が起こり、汚水中に含まれる塩
素イオンが遊離酸素と結合し、これが酸化剤となって負
電極板と反応する。この結果、水酸化アルミニウム及び
水酸化鉄が生成され、これらが汚水中に析出する。

又、負電極板（８）の表面からは水素ガス、正電極板（
８１）の表面からは酸素ガスが発生し、例えば直径が１
０〜３０μ饋の気泡となって上昇する。

該気泡の上昇速度は略１．５〜４　、５　ａｍ／　ｓｅ
ｅであり、この上昇気泡によって電極板間及び処理室（
２３）内には対流が生じ、これによって汚濁分解のフロ
ック化が助長されると共に、上昇気泡がこのフロックを
吸着し、処理室（２３）の上層部へ浮上せしめる。

尚、第１段処理槽（２ａ）へ供給された汚水が酸性或は
アルカリ性に偏、つている場合に於いても、汚水は電極
ユニット中の各電極板を順次通過することによって徐々
に中和状態へ近づき、電極ユニット（６）を出た時点で
は、ｐＨは略７に収束している。

負極板（８）では、還元作用を主体とする処理が施され
、正極板（８１）では酸化作用を主体とした処理が施さ
れ、これら２段階の処理を複数回繰り返すことによって
、夫々に固有の汚濁物質の分解、除去が行なわれる。

発明者は、上記水処理装置を用いて、第９図に示すごと
き汚水浄化システムを構成した。

原水槽（９）内の汚水は原水ポンプ（９１）によって水
処理装置（９５）へ供給する。尚、この汚水には、薬液
容器（９３）から薬注ポンプ（８４）により、適当な添
加剤を注入する。

更に、水処理装置或は原水の供給経路中に、必要に応じ
てオゾン発生機（２９）からのオゾン水をポンプ（２８
）によって注入する。

水処理装置（９５）によって処理された浄化水は、更に
周知の浮上槽（９６）へ送り、浄化水中の残留スカムを
完全に除去するのである。

２次処理済みの各種原水に対し、第１図の構造を有する
水処理装置の実験機を用いて処理を行なった。その結果
を以下に示す。

電極ユニットの種類：第２段処理槽は本発明のものく第
４図）、その他の段は従来構造のものく第８図）。

電圧、電流：直流２０Ｖ、１アンペア流量：毎時２００１原水：製麺の水洗い排水（以下余白）火１じＬ原水：畜産尿尿排水原水：乳業排水（活性炭処理済）（以下余白）犬Ｊｉ原水：工業用水（原水）各種汚水に於いて、ＣＯＤ、ＢＯＤ、その他の含有成分
について、１００％に近い除去率が達成されている。又
、脱臭、脱色、殺菌等の効果も得られていることがわか
る。

第１０図に示す従来装置に於ては、処理効率が低いのみ
ならず、球状充填材（１０７）の間にフロックが堆積し
易く、これによって連続運転が不可能になる問題があっ
た。

これに対し、本発明に係る電極ユニットを用いた上記水
処理装置に於いては、各電極板に多数の貫通孔を開設し
、フロックを含んだ処理水が通過する為の十分な間隙が
形成されるので、高効率での連続運転が可能である。

又、上述の如く各電極板に印加すべき電圧は低く、電極
間を流れる電流も例えば１〜３Ａ度であって、消費電力
が極めて少ない、然も、従来の装置に比べて多種類の汚
水を効率良く浄化できるから、家庭用の水処理装置とし
ても極めて有効である。

本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であること
は勿論である。

例えば、第２図及び第３図に示すスカム溜め室からの排
出液には、処理水に投入した添加剤が微量ではあるが含
有されているので、該排出液からスカムを分離した後、
これを更に連結管から装置内へ供給し、添加剤の有効利
用を図ることが可能である。

第１図の各電極板の配置は正負逆であっても可い、又、
筺体中に配設されるべき電極板（８）（８１）の数を増
し、処理槽（２）中に設置する電極ユニットの数を２基
又はそれ以上とし、外槽（１）内に形成する処理槽（２
）の数を増す等して、除去性能を一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電極ユニットを用いた水処理装置
の概略を示す一部破断した正面図、第２図は同上の平面
図、第３図は第１図中■−■線に沿う断面図、第４図は
本発明に係る電極ユニットの縦断面図、第５図は負極板
の平面図、第６図は同上の拡大断面図、第７因は他の実
施例の電極ユニットの縦断面図、第８図は従来の電極ユ
ニットの縦断面図、第９図は水処理装置のシステム全体
配置の説明図、第１０図は従来装置の断面図である。（２）・・・処理槽　　　　　　（６）・・・電極ユニ
ット（８）・・・負極板　　　　　　（８１）・・・正
極板（８３）・・・チタニウム板　　（８７）・・・ア
ルミニウム第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の貫通孔を開設した扁平な可溶性金属板と、
該可溶性金属板の表裏両面に接合され可溶性金属板の貫
通孔と連通する多数の貫通孔を開設し一対のチタニウム
板とで構成された水処理装置用電極板。
（２）可溶性金属板はアルミニウム板である特許請求の
範囲第１項の電極板。
（３）可溶性金属板は鉄板である特許請求の範囲第１項
の電極板。
（４）可溶性金属板と表裏のチタニウム板は、プラスチ
ックビスによって結合している特許請求の範囲第１項の
電極板。
（５）絶縁資材をもって形成され上下部に水の送入口、
送出口を開口した筒状筺体と、該筺体中に配設され表面
に多数の貫通孔を開設した可溶性金属の負極板と、前記
筺体中にて前記負極板と交互に配設され表面に多数の貫
通孔を開設した正極板と、負極板及び正極板を互いに独
立して接続した通電線とで構成した水処理装置の電極ユ
ニット。
（６）筺体は、下部に外向きフランジを突設し、筺体の
底を開口して水の送入口を形成している特許請求の範囲
第５項の電極ユニット。
（７）筺体は、底を底板によって塞ぎ、該底板と最下部
極板との間において壁面に送入口を開設している特許請
求の範囲第５項の電極ユニット。
（８）負極板は、アルミニウム板の表裏にチタニウム板
を接合している特許請求の範囲第５項乃至第７項の何れ
かに規定する電極ユニット。