JPH029873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は汚液中の汚染物質、特に汚液中の油分
を分離する方法及び装置に関する。 一般に種々の産業活動或は生活から生出する産
業排水或は生活排水（以下これらを一括して汚液
という。）の種類は千差万別であるが、特に機械
加工排水、水産加工排水等の産業排水や都市下水
はコロイド状の浮遊懸濁物（SSという。）やエマ
ルジヨン化した油分或は蛋白質等の有機性溶解物
質（以下これらを総称して汚染物質という。）を
多量に含有するため、従来処理方法では技術的並
びにコスト的に多くの問題点がある。即ち、従来
における汚染物質の処理方法としては、(1)加熱分
解法、(2)限外濾過法、(3)薬注法、(4)微生物処理
法、(5)電解法等が知られている。 この中、(1)〜(4)の方法は処理設備及び処理に要
するランニングコスト共に高価となるのみなら
ず、(2)の限外濾過法では濃縮液の二次処理が付加
され、又、(3)の薬注法では処理によつてスラツジ
が多量に生出し、この処理にも費用が嵩む。しか
も、水産加工排水や動物性含油水等は蛋白質と油
分及びSSとの混合汚染物質からなり、薬注法で
も処理が困難であり、特に有機性油分は高温時に
は短時間で変質し、又、動物性油分は冷却時には
固形化するなど処理上の難点が多い。又、(4)の微
生物処理も処理設備が膨大となる。(5)の電解法は
エマルジヨン性含油水や動物性含油水等の処理に
対し、比較的有効とされているが、主電極のみで
反応させる場合、処理時間が長く、又、アルミニ
ウム、鉄等を析出させる方法では電極の損耗が激
しく、又、スラツジが多量に発生する。 そのため、電極の補給、清掃、スラツジ処理等
の２次処理に多くの手間と費用を要し、又、高濃
度、高粘性の含油排水を処理した場合は電極の汚
染が甚しく、その洗浄が困難であるため実用に供
し得ない。又、電解法と吸着法、又は濾過法とを
併用する試みもあるが、その効果は不十分でその
実用性は期待できない。 そこで、従来の電解法の改良として最近、陽極
と陰極からなる主電極の間に三次元電極を充填さ
せて電解する方法が提案されている。（水処理技
術VoL.22、No.11、P.55〜64、1981）。この方法は
フエライト等の導電性粒子を物理的に絶縁状態と
し、対向する主電極間に充填させ、主電極間に電
圧を印加することにより、これらの導電性粒子に
誘電させて三次元電極を形成させ、この三次元電
極を用いて汚液中の汚染物質を帯電吸着分離する
方法であるが、この方法では一旦電極に吸着され
た汚染物質が剥離し難いため、汚液処理によつて
主電極及び三次元電極の汚染が甚しく、又、汚染
物質の分離効率も不十分である。更に、汚染され
た主電極及び三次元電極の洗浄による復元処理も
困難であり、従つて特に高濃度、高粘性の油分を
含有する汚液の処理には適用し難いなどの問題点
があつた。 本発明は従来の三次元電極を使用した電解法に
よる汚液処理に伴う上記の問題点を解決して、汚
染物質の分離効率が良く、特に高濃度、高粘性の
油分を含有する汚液についても電極の汚染がな
く、分離コストの低廉な処理法及び装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。 以下に本発明を実施例を示す図面に基づいて説
明する。 第１図は本発明に使用する装置の概略断面図で
電解槽１の両側に陽極及び陰極３を対向装着し
て、その両極を切換スイツチ４を介して導線５で
連絡し、図示しない電源より電圧を印加して直流
が通ずる如く構成する。陽極２及び陰極３の材料
は通常の電解に使用されるものでよく、一般にカ
ーボン、グラフアイト、鉄、ステンレスその他の
金属又は合金からなる板状体又は棒状体が使用さ
れる。次に、陽極２及び陰極３からなる主電極間
の電解槽１内に三次元電極６を充填する。この三
次元電極６は主電極間に分解電圧以上の電圧を印
加することにより誘電現象により＋、−に帯電さ
れる複極性粒状物質で、導電性の良好な物質であ
れば如何なる物質でもよいが、汚液に対する耐食
性、コスト等を考慮して活性炭、カーボン、グラ
フアイトが好適に使用される。更に、ステンレス
スチール、銅等も使用することができる。これら
の導電性粒状物質は汚液との接触面積の増加をは
かると共に汚液の通液性を保持させる観点から通
常例えば短径２〜３mm、長形４〜５mm程度の粒子
状に成形したものが使用される。 本発明によれば、かかる粒状の三次元電極はそ
の外周面に電気絶縁性物質からなる多孔性被膜が
形成され、更に必要に応じ、その被膜上に撥油剤
層を形成させるか、被膜内に撥油剤を含有させ
る。 即ち、電気絶縁性を有する多孔性被膜の形成用
素材としては、例えば塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミド、ポリサルフオン、ポリウレタン
等の熱可塑性樹脂、エポキシ、不飽和ポリエステ
ル等の熱硬化性樹脂、シリコンゴム、ウレタンゴ
ム、アクリルゴム、フツ素ゴム等のゴム類等を使
用することができる。又、これらの合成樹脂類又
はゴム類を用いて三次元電極粒子表面に形成され
る被膜は常圧において水が透過しない程度の多孔
質に形成される、かかる多孔性被膜の形成手段と
しては公知の手法により適宜実施することができ
るが、これらの樹脂類又はゴム類を適当な溶媒に
溶解しておき、これに三次元電極粒子を含浸させ
た後、粒子を取り出し、溶媒を揮散させる方法が
一般的であり、又、エポキシ樹脂のような熱硬化
性樹脂を使用する場合は加熱手段を加える必要が
ある。 このようにして形成される多孔性被膜の厚さは
通常数μ〜数100μ程度、膜中の孔径は約100Å〜
数μ程度である。更に高濃度、高粘性の油分を含
む汚液処理の場合には上記のようにして三次元電
極粒子表面に形成された電気絶縁性を有する多孔
性被膜に撥油剤処理を行なわせたものを使用すれ
ば油分の分離を効果的に行なうことができる。使
用しうる撥油剤としては特に限定されないが、例
えば特開昭54−61362号公報に記載されるような
水不溶性吸水ゲルポリマーや各種のフツ素系化合
物、或はアクアブレン等を挙げることができる。
上記の水不溶性吸水ゲルポリマーを多孔性被膜上
に形成させる手段としては(1)アクリルアミド、ア
クリル酸カルシウム、アクリル酸ソーダの如き水
溶性モノマーとメチレンビスアクリルアミド、Ｎ
−メチロールアクリルアミドの如きを適宜混合し
た水溶液に、過硫酸アンモニウム、過硫酸ソー
ダ、過硫酸カリ、過酸化水素の如き重合触媒と塩
化アンモニウム、リン酸第一アンモニウムの如き
縮合触媒を添加し、かかる水溶液を前記の多孔性
被膜に含浸、塗布、スプレー等の処理で添着せし
め、しかる後に80〜100℃程度の温度で加熱乾燥
することによつて、重縮合反応で水不溶性吸水ゲ
ル層を形成する方法、(2)イオン的にの電荷を有
する物質（ピリジン基、第４級アンモニウム基な
どカチオン電荷を有する化合物）の水溶液を、多
孔性被膜に添着し、次にの電荷を有する物質
（カルボキシル基、スルホン基等のアニオン電荷
を有する化合物）の水溶液を添着して、前記の多
孔性被膜表面あるいは内部でイオン的に結合させ
て所謂イオンコンプレツクスを形成させる方法、
(3)カルボキシメチルセルロース、ポリリン酸基、
ポリアクリル酸ソーダの如き水溶性高分子化合物
と硫酸マグネシウム、塩化カルシウム等の多価金
属塩とのカツプリング反応でゲル化合物を形成す
る方法、即ち前記多孔性被膜に予め多価金属塩の
水溶液を含浸、塗布、スプレー等の処理で添着
し、次に前記の金属架橋性の水溶性高分子化合物
の水溶液を添着して、多価金属イオンの媒介によ
りゲル化合物を形成する方法、(4)親水性の天然又
は合成高分子化合物を吸水性を失うことなく不溶
化する方法、即ち、前記多孔性被膜にクロム明バ
ン、カリ明バン、ホルマリン、塩化亜鉛、ホウ
酸、塩化マグネシウムなど架橋剤を添着してお
き、ゼラチン、ポリビニールアルコール、アルギ
ン酸、マンナン、セルロース化合物などゲル形成
剤を加えて、化学的架橋化反応でゲル化合物を形
成する方法、(5)吸水して膨潤し、水不溶性ゲルを
形成する物質を利用する方法、例えばポリエチレ
ンオキサイドの架橋物を前記多孔性被膜に含浸、
塗布、スプレー処理などで添着する方法等があ
る。又、フツ素化合物、アクアプレン等は予め前
述の合成樹脂類又はゴム類に適宜混合するか、或
は含浸、塗布、スプレー処理などで添着すること
ができる。かかる撥油剤処理は前記の多孔性被膜
自体が撥油性を有するときは省略することができ
る。以上は三次元電極粒子表面に電気絶縁性の多
孔性被膜を形成し、又必要に応じ撥油剤処理を行
なう場合について説明したが、更に主電極表面に
も同様の多孔性被膜の形成及び／又は撥油剤処理
を行なわせることができる。 第２図は電解槽１の主電極間に充填された三次
元電極６が主電極間に印加された電圧によつて誘
電現象により帯電された状態を示している。 次に、三次元電極６を充填した本発明の電解槽
１を用いて汚液を処理するには、第１図の電解槽
１の下部流入口７から汚液溜８中の汚液をポンプ
９を用いて流入させる。同時に電解槽１の主電極
に分解電圧以上の電圧を印加すると汚液は三次元
電極に接続して汚液中の汚染物質の中、＋に帯電
する成分は三次元電極６の−極側に、又−に帯電
する成分は＋極側に吸着して夫々分離される。 又、汚染物質の中でも油分は−に帯電するので
三次元電極６の＋極側に吸着される。三次元電極
６に吸着された油分は油粒子の成長と共に自力で
も浮上分離するが、通電の途中で主電極への荷電
方向を切替スイツチ４により切替えることにより
油の分離を促進させることができる。 即ち、第３図は本発明の三次元電極によつてエ
マルジヨン性油分が吸着分離される状態を段階的
説明した図で、ａは三次元電極６＋極側に−に帯
電した油滴１０が吸着された状態を、ｂは吸着さ
れた油滴が増加生長した状態を示し、三次元電極
の＋極側に吸着された油滴１１は飽和状態となつ
て吸着能力は低下してくる。ｃは両極の荷電を切
替えることにより、三次元電極６の荷電方向が逆
転し、油吸着部分は−に荷電され、油１２は電気
的な反撥作用を受けて三次元電極６から剥離され
る一方、＋極側は新たに油を吸着し始める。 汚液中の油の分離は以上のような作用機構によ
つて行なわれるが、三次元電極６の表面に撥油剤
処理を行なつた場合には電極面に吸着された油の
分離を更に促進し、電極面を常に清浄に保持する
作用を有する。主電極に印加される電圧は装置規
模、汚液の性状等によつて左右されるので一概に
規定し得ないが、通常20〜30Vである。 かくして三次元電極から分離された汚染物質は
電解槽１の上部に設けられた排出口１３から排出
される。一方、汚染物質の分離液は排出口１３の
下方に適当な間隔を隔てて設けた取出口１４から
取出される。 以上の操作において汚染物質が三次元電極表面
に密着して荷電の正逆反転のみで分離が完全でな
い場合は、電解槽１の底板１５に設けたノズル孔
（図示せず）よりポンプ１６を用いて適宜の液又
は空気を噴流させることにより、電極面より汚染
物質の剥離を促進させ、又、電極面のの洗浄を行
なわせることができる。 以上の説明において電解槽１は縦型の場合につ
いて説明したが主電極を上下に配した横型とする
ことも可能である。 次に本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 電解槽として縦45mm、横45mm、高さ500mmの実
験槽を使用し、グラフアイト板を陽極及び陰極と
して対向して取付け直流電源に連結した。次いで
平均径約３mm、長さ約５mmの長方円柱状のグラフ
アイト粒子100ｇを三次元電極とし、この粒子に
ポリサルフオンの多孔性被膜を形成させた。被膜
の形成はポリサルフオン10ｇをテトラヒドロフラ
ン（以下THFという）を溶媒としてその90ｇに
溶解し、これにグラフアイト粒子を含浸させた
後、メタノール中に粒子を浸漬して行なつた。 このようにしてポリサルフオンの多孔性被膜を
形成させた三次元電極を電解槽内に充填し、一
方、対照として三次元電極の充填を行なわない上
記と同様の電解槽を使用して汚液の分離処理を行
つた。汚液としては機械加工工場から排出された
水溶性切削液を使用し、含有する油の分離試験を
実施した。 処理条件及び処理結果は以下に示す的くであつ
た。 (1) 処理条件 切削液中の油濃度……3360ppm（四塩化炭素抽
出法による。以下の実施例も同じ） 処理時間……100分 処理電圧、電流……本発明 30V−0.05A 対 照 30V−0.3A (2) 処理結果……処理液中の油濃度 本発明……280ppm 対 照……1646ppm 実施例 ２ 実施例１と同一条件の電解槽を使用して水溶性
切削液中の油の除去効果を比較した。ただし、本
実施例では実施例１で使用した切削液のエマルジ
ヨン性油分の解離を促進させるために硫酸礬土
1500ppmを添加した汚液を用いた。処理条件と処
理結果は以下の通りであつた。 (1) 処理条件 切削液中の油濃度……3360ppm 処理時間……60分 処理電圧、電流……本発明 30V−0.2A 対 照 30V−1.5A (2) 処理結果……処理液中の油濃度 本発明……110ppm 対 照……410ppm 実施例 ３ 実施例１と同一条件の電解槽を使用し、主電極
間への充填物の種類を変化させて汚液中の油の条
去効果を比較した。使用した充填物は次の３種類
である。 (A)……三次元電極 実施例１で使用したものと同様のもの (B)……ポリプロピレンペレツト 平均粒径２〜３mm、重合度30000のもの (C)……ポリプロピレン（PP）＋カーボン (B)のペレツトにカーボン粉末を等量混合し粒状
に成型したもの。 (1) 処理条件 汚液の種類……高濃度水溶性切削液 油の濃度……6300ppm 処理時間……60分 処理電圧−電流 (A)……30V−0.5A (B)……30V−0.15A (C)……30V−0.72A (2) 処理結果……処理液中の油濃度 (A)……133ppm (B)……3020ppm (C)……848ppm 実施例 ４ 本発明に使用する三次元電極として粒径約３mm
×５mmの造粒活性炭を使用し、表面に形成される
多孔性被膜の種類を異にした場合の汚液中の油分
の分離効果を比較した。この試験において造粒活
性炭表面への多孔性被膜の形成方法は以下の通り
である。 (1) エポキシ樹脂による被膜 信越化学社製エポキシ樹脂（商品名ES−
1001）の45％溶液22ｇにTHFを加えて100ｇ
（エポキシ樹脂濃度約10％）とした溶液に上記
造粒活性炭100ｇを含浸した後取り出し、150℃
で30分加熱してTHFを揮散させると共に樹脂
を硬化させ多孔性被膜を形成させた。 (2) シリコン樹脂による被膜 信越化学社製シリコン（商品名KE103）50ｇ
に触媒として同社製商品名カタリスト103、２
ｇを添加し、これにTHFを加えて100ｇとした
溶液に上記造粒活性炭100ｇを含浸した後取り
出し、80℃で２時間乾燥し多孔性被膜を形成さ
せた。 (3) ポリサルフオン樹脂による被膜 日産化学KK製ポリサルフオン樹脂10ｇを
THF90ｇに溶解した溶液に上記造粒活性炭100
ｇを含浸した後取り出し、直ちにメタノール中
に浸漬し次いでメタノールから取り出し水中で
多孔性被膜を形成させた。 上記(1)〜(3)の方法で多孔性被膜を形成させた三
次元電極を実施例１で使用した電解槽内に夫々充
填し、三次元電極を充填しない場合を対照として
油分濃度7690ppmの水溶性切削液中の油分の分離
効果を比較した。その結果は第１表に示す如くで
あり、何れの多孔性被膜形成させた場合でも三次
元電極を充填した本発明の方法による油分分離効
果が顕著に優れていることが判明した。

【表】 以上の実施例からも明らかなように、本発明に
よる汚液の処理方法は従来の電解処理方法とは異
なり、誘電的に荷電された三次元電極への汚染物
質の電気的中和による凝集及び破壊に基づく分離
除去方法であるから、従来の電解法のように激し
い電極の消耗及び、スラツジが多量に発生すると
いうことはなく、又、原液の性状によつては本発
明法に少量の薬液処理を併用すれば効果的に分離
することができる。更に本発明によれば導電性粒
子の表面の常圧において水が透過しない程度の電
気絶縁性の多孔性被膜が形成され、又、必要に応
じ、この多孔性被膜上又は被膜内に撥油剤が形成
された三次元電極を電解槽内に充填すると共に、
電解槽に設けた切替スイツチにより正逆交互に荷
電を行なうように構成したから、汚液中の汚染物
質特に油分の分離効果が顕著であり、従来その分
離が困難とされていたエマルジヨン性の油分或は
高濃度、高粘性の油分でも容易に低濃度まで分離
することができる利点がある。従つて本発明によ
れば、電極の補給、清掃、二次処理等に要する費
用を大巾に低減することができ、極めて経済的な
処理方法及び装置を提供することができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略断面図、第２図は三
次元電極の説明図、第３図は三次元電極によつて
油分が吸着分離される状態の説明図である。 １……電解槽、２……陽極、３……陰極、４…
…切替スイツチ、６……三次元電極、７……流入
口、１０……油滴、１３……排出口、１４……取
出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極及び陰極からなる主電極間に三次元電極
   を充填した電解槽内に汚液を導入し、該主電極間
   に電圧を印加して該汚液中の汚染物質を分離する
   方法において、該三次元電極外周面に電気絶縁性
   物質からなる多孔性被膜を形成したことを特徴と
   する汚染中の汚染物質分離方法。 ２ 三次元電極に電気絶縁性物質からなる多孔性
   被膜を形成し、該被膜に撥油剤を含有又は形成さ
   せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の汚液中の汚染物質分離方法。 ３ 主電極間に切替スイツチを設け、正逆交互に
   荷電することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の汚液中の汚染物質分離方法。 ４ 陽極及び陰極からなる主電極を対向併設した
   電解槽の該主電極間に、電気絶縁性物質からなる
   多孔性被膜を形成させた粒状の三次元電極を充填
   したことを特徴とする汚液中の汚染物質分離装
   置。