JPH09117605A - 次亜塩素酸ソ−ダ生成プロセスにおける生成水素ガス分離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水処理において、滅菌、消毒及び酸化剤とし
て使用すべき、次亜塩素酸ソーダの生成プロセスにおい
て生成される水素ガスを、有効に分離排出する。 【解決手段】 電解槽１から貯留槽３への水素ガス混入
次亜塩素酸有効塩素含有水の圧送において、圧送のため
の配管４の途中に、圧力を一旦大気開放する自由流通路
又は容器５を設けて、水素ガスを分離排出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水処理において、
滅菌、消毒及び酸化剤として使用すべき、次亜塩素酸ソ
ーダの生成プロセスにおいて生成される水素ガスを、有
効に分離排出するための方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水処理にしては、従来、塩素ガスが多く
使用されて来たが、塩素ガスの毒性により、法的規制を
受けたり、漏洩に対する種々の対策が必要とされてい
る。そこで近年、塩素ガスの代りに、塩素剤として次亜
塩素酸ソーダ（以下簡略のため次亜と略称する）が多く
使用されるようになつている。

【０００３】市販の次亜は、有効塩素成分が１２％程度
であつて、液自体化学的に不安定で、自己分解しやすい
薬品である。すなわち自己分解により有効塩素分濃度が
低下したり、酸素ガスが発生し、このガスが配管内に滞
留し、処理水への注入に支障を来たしたりして、その取
扱いには、神経を使わなければならない。また市販の次
亜の薬品代は、約４０円／Ｋｇと高価である。このよう
な市販の次亜の欠点を補い、なおかつ薬品代を低コスト
に抑えることのできる装置として、次亜の自家生成装置
が使用されている。

【０００４】この装置は、塩水を電気分解することによ
つて、次亜液を生成するため、原料として必要なもの
は、原料塩と水だけであり、生成される次亜の有効塩素
濃度は約１％で、化学的に安定しているため、液の分解
による酸素ガスの発生もなく、安定した注入が容易に行
なえ、ランニングコストも割安となる。

【０００５】次亜生成装置としては、運転管理が容易
で、生成反応が安定なところから、直接電解法による無
隔膜方式が広く用いられている。よつて以下図３にない
し図６によつて、そのフローと電解槽及び気液分離装置
の原理を説明する。

【０００６】先ず図３に示すフロー図において、塩溶解
槽ａに投入された塩は自然溶解され、約３０％の飽和塩
水となる。塩水ポンプｂによつて電解槽ｃに圧送される
この飽和塩水は、希釈水槽ｄから希釈水ポンプｅによつ
て注入される希釈水により約１０倍に希釈され、３％塩
水として前記電解槽ｃに供給される。

【０００７】塩水が図４に示す数段階の電解槽ｃ内を通
過する間に、直流電源ｆにより、次亜に電気分解され
る。電解槽ｃの出口での次亜の有効塩素濃度が約１％に
なるように、塩水の供給量、電解槽ｃの電極間通過パス
数、電気供給量を設定する。

【０００８】塩（ＮaＣｌ）は、水に解けるとＮａ⁺とＣ
ｌ^ーに解離しており、電解槽ｃに塩水を流入させて、陽
極ｇと陰極ｈの電極間に直接電流を流すと、電解が生
じ、Ｃｌ^ーは陽極へ、Ｎａ⁺は陰極にひかれて放電し、陽
極には塩素（Ｃｌ₂）、陰極には水酸化ナトリウム（Ｎ
ａＯＨ）と水素（Ｈ₂）が生成する 。この水素はそのま
まガスとなるが、塩素と水酸化ナトリウムは、液中で速
やかに反応して次亜となる。これらの反応を式であらわ
すと次のようになる。

【０００９】

【化１】

【００１０】上記（１），（２），（３）式を総括する
と、

【００１１】

【化２】

【００１２】となり、次亜の生成と同時に水素ガスが細
かな気泡状態で、未反応の塩水と次亜液中に混入した状
態となる。この水素ガスは電解槽ｃ内の電極間通過パス
（図４においてはこの通過パス数は５である）毎に、図
５に示す気液分離装置ｉで液中から分離している。

【００１３】前記気液分離装置ｉは、例えば実開昭６０
ー１１０４６６号公報に記載されており、その概要は、
液中気泡ｊが分離し、気液分離装置ｉの上方のガス室ｋ
に溜まり、分離量が多くなるとこのガス室ｋの圧力が高
くなり、フロートｍを押し下げ、このフロートｍと一体
構成される弁体ｎが弁座ｏから離れ、上方にガスが排出
され、ガス室ｋの圧力が低下すると、前記フロートｍは
溜まつている液に対する浮力により上昇し、再び弁体ｎ
は弁座ｏに就座する。

【００１４】次に図６によつて、電解槽ｃから貯留槽ｐ
へのフローについて説明すると、前述の気液分離装置ｉ
による水素ガスの分離を行なつても、電解による水素ガ
ス生成量の５〜６％を含有したままの有効塩素含有塩水
（塩水＋次亜液）として、前記電解槽ｃの入口側にある
塩水ポンプｂによる液送圧が掛つたまま、配管ｑによつ
て前記貯留槽ｐに送り込まれる。

【００１５】前記貯留槽ｐ（図６には２基 が並列に配
置されている）では、前記有効塩素含有塩水を約１〜２
日間分貯留の状態で、注入ポンプｒにより導出され、浄
水装置（図示せず）に送られ使用される。この間、前記
電解槽ｃに付属の気液分離装置ｉで抜き切れなかつた水
素ガスが大気開放され、徐々に分離して貯留槽ｐ内の上
部に溜まる。従来この貯留槽ｐ内の上部に溜まつた水素
ガスは、図７に示すようにベント管ｓで屋外へ排出され
ている。

【００１６】ところで、前記ベント管ｓは屋外へ突出さ
れているため、風向きの影響や野鳥の営巣などで、貯留
槽ｐ内の水素ガス排出が十分機能しなくなることがあ
り、このような状況になると、貯留槽ｃ内上部の水素ガ
ス濃度が徐々に高くなり、遂には水素ガスの爆発範囲濃
度にまで達し、非常に危険な状態になる。

【００１７】この状態でも発火源がなければ問題はない
が、水素は非常に拡散性と浸透性の高い気体であり、貯
留槽ｃの各種ノズルフランジのパツキンシール等の劣化
があると、この部分から水素ガスが漏洩し、若しこれに
鉄器等の接触火花で着火すれば、貯留槽ｃ内に引火し、
爆発事故につながる危険性を含んでいる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ここにおいてこの発明
は、上述したような従来技術において考えられる危険性
を排除し、水素ガス混入次亜有効塩素含有塩水からの、
次亜生成プロセスにおける生成水素ガスの分離排出を積
極的に行なうことを企図するものである。

【００１９】ここで発明者らは液中に混合された気体を
分離する方法として、ラシヒリング等の充填物に前記液
を流下し、充填物と接触させ、大気との接触面積を増大
することにより、気液の分離を促進することも検討し
た。しかし、この方法では、せっかく生成された次亜塩
素酸ソーダも大気中に分散してしまい、液中の有効塩素
濃度の低下を招くので、好ましい方法とは云えない。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の方法にお
いては、電解槽から貯留槽への水素ガス混入次亜塩素酸
ソーダ有効塩素含有水の圧送において、圧送のための配
管の途中に、圧力を一旦大気開放する自由流通路又は容
器を設けて、水素ガスを分離排出するようにした。

【００２１】請求項２に記載の方法においては、請求項
１の方法において、前記自由流通路又は容器における水
素ガス混合次亜塩素酸ソーダ含有水の滞留量を、液送ポ
ンプ容量の１分間分以上とした。

【００２２】請求項３に記載の方法においては、請求項
１の方法において、前記自由流通路又は容器が、液入口
から液出口まで液が流れる間で、大気に開放される自由
表面を有する。

【００２３】請求項４に記載の方法においては、請求項
１の方法において、前記貯留槽への入口に液封手段を介
設してなる。

【００２４】請求項５に記載の装置においては、電解槽
と、気液分離装置と、大気に連通する自由表面を有する
自由流通路又は容器と、この自由流通路又は容器と、任
意数の貯留槽とを備える。

【００２５】

【発明の実施の形態】次にこの発明を図１及び図２に示
す実施の形態によつて詳細に説明する。前記従来の技術
を示す図３について説明したように、塩溶解槽からの飽
和塩水が希釈水槽からの水によつて希釈された３％塩水
は電解槽１に圧送され、この３％塩水が電解槽１内の電
極間通過パス毎に直流電源により、次亜に電解分解され
るのであつて、図１では前記電極間通過パスの数は３で
あるが、これは所望に応じて任意に設定する。そして電
極間通過パス毎に気液分離装置２を介して排気する。こ
の気液分離装置２としては、例えば図５によつて説明し
た装置を使用することができる。

【００２６】前記電解槽１から貯留槽３へのフローにつ
いて説明すると、前記生成した次亜には未だ若干の水素
ガスが混入しているので、配管４の途中に自由流通路５
を形成することにより、この自由流通路５の液入口６か
ら液出口７まで液が流れる間で、大気に開放される自由
表面を形成し、残留水素ガスを分離排出させようとする
ものである。

【００２７】前記自由流通路５の液出口７には、適宜高
さの堰８を形成して、この自由流通路５内での液の滞留
時間を設定するものとし、一例を挙げれば前記自由流通
路５を形成するパイプの長さ１０ｍ、自由表面の面積
０．８ｍ²、液滞留時間２．４分、液保有量２５．６リ
ツトルのように設定する。

【００２８】前記液出口７において堰８を溢流した液
は、Ｕ字管状の管路９を経て、貯留槽２内の上下開放し
た垂直配管１０に供給される。図には貯留槽３は二基図
示されており、その数は任意であるが、説明は一つの貯
留槽３について行ない、他は同一構造であるので説明を
省略する。

【００２９】前記貯留槽３に至る管路９の途中には調整
弁を兼ねる遮断弁１１が介設されており、貯留槽３内へ
の液体の流入自体又は流入量を規制すると共に、前記垂
直配管１０の直上において貯留槽３には排気管１２を開
口させており、この排気管１２の直径は前記垂直配管１
２を開口させており、この排気管１２の直径は前記垂直
配管１０の２倍以上大径とし、この垂直配管１０内に流
入した液に残留している水素ガスを前記排気管１２を介
して容易に槽外へ排出する。

【００３０】前記垂直配管１０内を流下して貯留槽３内
に貯留された次亜は、必要に応じて前記貯留槽３の底部
１３に開口した開閉弁１４を介設した管路１５により、
図にあらわれない流入装置によつて使用末端に供給され
る。

【００３１】前記垂直配管１０は、レベルコントロール
により常に貯留槽３の液面下に没入しているようにし
て、液封手段を形成させることにより、貯留槽３内への
水素ガスの混入を防ぐようにしている。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、従来の技術において
は完全に除去し得なかつた水素ガス混入次亜有効塩素含
有水からの生成水素ガスの完全除去が可能であると共に
従来技術において考えられていた危険性を排除しうるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のフロー図である。

【図２】図１に示す構成の一部分の拡大断面図である。

【図３】従来の技術を示すフロー図である。

【図４】従来の技術の一部を構成する電解槽の説明図で
ある。

【図５】従来の技術の他の一部を構成する気液分離装置
の断面図である。

【図６】従来の技術の説明図である。

【図７】従来の技術の他の説明図である。

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ 気液分離装置 ３ 貯留槽 ４ 配管 ５ 自由流通路又は容器 ６ 流入口 ７ 流出口 ８ 堰 ９ 管路 １０ 垂直配管 １２ 排気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 敬三 東京都世田谷区桜丘５−48−16水道機工株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽から貯留槽への水素ガス混入次亜
   塩素酸ソーダ有効塩素含有水の圧送において、圧送のた
   めの配管の途中に、圧力を一旦大気開放する自由流通路
   を設けて、水素ガスを分離排出するようにした、次亜塩
   素酸ソーダ生成プロセスにおける生成水素ガス分離方
   法。
2. 【請求項２】 前記自由流通路又は容器における水素ガ
   ス混合次亜塩素酸ソーダ含有水の滞留量を、液送ポンプ
   容量の１分間分以上とした、請求項１記載の次亜塩素酸
   ソーダ生成プロセスにおける生成水素ガス分離方法。
3. 【請求項３】 前記自由流通路又は容器が、液入口から
   液出口まで液が流れる間で、大気に開放される自由表面
   を有する、請求項１記載の次亜塩成プロセスにおける生
   成水素ガス分離方法。
4. 【請求項４】 前記貯留槽への入口に液封手段を介設し
   てなる請求項１記載の次亜塩素酸ソーダ生成プロセスに
   おける生成水素ガス分離方法。
5. 【請求項５】 電解槽と、気液分離装置と、大気に連通
   する自由表面を有する自由流通路又は容器と、この自由
   流通路又は容器と、任意数の貯留槽とを備える次亜塩素
   酸ソーダ生成プロセスにおける生成水素ガス分離装置。