JPH10323672A

JPH10323672A - 廃水処理装置

Info

Publication number: JPH10323672A
Application number: JP9348774A
Authority: JP
Inventors: Yong-Chul Pang; 龍哲方
Original assignee: Bong Shin Co Ltd
Current assignee: Bong Shin Co Ltd
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1998-12-08
Also published as: US5902465A; CN1201761A; KR100201171B1; DE19757616A1; KR980001853A

Abstract

(57)【要約】【課題】電気分解処理の効率向上。【解決手段】電解タンク１０に蒸気配管２０を巻回し、
電気分解処理に際してこの配管に廃蒸気または蒸気を通
すことで廃液を加熱することができるようにする。この
ようにすれば、廃水中の汚染物質に活性化のための熱エ
ネルギーを付与することで、廃水処理の効率を高めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃水の処理装
置に係り、特に、難分解性の汚染物質を含む廃水の処理
に好適な、電気分解を用いた廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、廃水の処理方法としては、化学
薬品を用いた化学的処理方法、微生物を用いた生物学的
処理方法、電気分解または電気酸化等による物理的処理
方法、およびこれらの方法の組み合わせを挙げることが
できる。

【０００３】物理的、化学的処理方法には、酸化剤を用
いる方法、活性炭による吸着方法、電気透析、イオン交
換法などがある。酸化剤を利用する方法は、酸化剤が廃
水中の有機物質と良く反応し、二次汚染物質を発生しな
いという長所があるものの、費用が高く、処理装置の維
持費も少なくないため、価格面において問題があり、特
殊な目的の廃水処理以外には、通常利用されていない。
また、活性炭を用いた吸着処理方法は、一般の汚染物質
および匂いの除去効果は高いものの、染料および顔料等
の色素の除去効果は低く、また、活性炭自体の値段が高
く、さらに、一定期間が経過すれば活性炭を再生処理し
なければならないため、維持費用がかさむという短所が
ある。また、電気透析法やイオン交換法等も、やはり大
量の廃水を処理するには適さないという短所がある。

【０００４】このため、最近では、廃水の処理方法とし
て、物理的な処理方法である電気分解法が広く用いられ
ている。一般に用いられている電解装置は、電解処理槽
に陰極（−）電極板と陽極（＋）電極板とを並べて配置
し、これに電圧を印加することによって、廃水中の汚染
物質を電気分解する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気分解方法は、処理反応の時間が長く、電極板の消耗
量が多く、さらに、スラッジの発生量が多いことからス
ラッジ処理のための後処理費用が多く費やされる。ま
た、小規模の廃水処理は可能であるが、大量の廃水を処
理する場合には、処理能力が低いことから、処理能力に
比べて施設費がかさみ、電力消費量が大きいため運転費
用が増加するという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、電気分解処理の処理効
率が高い廃水処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、電解処理装
置に、廃水の種類に応じたエネルギーを加えると、廃水
の電気分解による処理効率が画期的に向上するというこ
とを、多くの実験によって発見し、これを具現するため
の装置を開発した。

【０００８】本発明者が観察したところによると、廃水
内に含まれる汚染物質は、固有の活性化エネルギーを有
しており、汚染物質が静電反発力によって不安定にな
り、汚染物質のコロイドが活性化するためには、汚染物
質に応じたエネルギーの追加が必要となる。通常、貯溜
槽から電解装置に流入する廃水の温度は、常温、すなわ
ち約１６〜２０℃程度であり、電気分解時に電圧を印加
すると、約３０〜４０℃程度に上昇する。しかし、約３
０〜４０℃程度の温度では、汚染物質を電気分解して除
去するにはエネルギーが不足しており、その効率が落ち
る。また、活性化に十分なエネルギーを付与するため、
電気分解時に電極板に印加する電力を多くして、さらに
温度を上昇させる場合、その電力消費が多くなるため運
転費がさらに増加してしまう。また、電力を上げて電極
板を適切な温度に加熱すると、静電気の発生および電極
のイオン化の増大により電極板の腐蝕が発生し、装置寿
命の短縮や、維持補修費の増大を招いてしまう。

【０００９】そこで、本発明では、電解装置に、廃蒸気
または蒸気を用いて廃水に熱エネルギーを加えることが
できる手段を設けた廃水処理装置を提供する。本発明の
廃水処理槽値は、大量の廃水の処理にも好適である。ま
た、本発明の装置は、電解処理装置に直接熱を加えるよ
り設備費用および運転費用を節減できる、間接的な加熱
が可能である。この間接的な加熱としては、配管を電解
タンクの周りに巻き、これに工場で活用後に残る廃蒸気
または蒸気を通すことにより実施でき、この電解処理装
置の加熱によって、廃水を適切な温度に加熱することが
できる。

【００１０】本発明による廃蒸気／蒸気を用いた産業廃
水の電解処理装置は、電解タンク外壁に蒸気配管を配置
し、電気分解処理に際してこの配管に廃蒸気または蒸気
を通すことで廃液を加熱することができるようになって
いる。

【００１１】具体的には、本発明の装置を、つぎのよう
に構成することができる。すなわち、下部に廃水の流入
口を備える電解タンクと、この電解タンクの外壁に配置
された、外部から供給される廃蒸気／蒸気の通過によっ
て電解タンクを加熱するための蒸気配管と、電解タンク
の内部に設けられた、内面に絶縁物質がコーティングさ
れ、電解タンクとその内部とを絶縁させるための絶縁タ
ンクと、この絶縁タンクの内側に設けられ電気分解のた
めの陰極である陰極電極タンクと、この陰極電極タンク
内に設けられた、陽極電極を備える撹拌器と、電解タン
クの上部を覆うための電解タンクの蓋と、撹拌器を回転
させるための撹拌器モータとを設ける。

【００１２】撹拌器は、陰極電極タンクの中央の内部に
挿入されたシャフトと、該シャフトに所定枚数設けられ
た撹拌羽と、該撹拌羽の端部取り付けられた、電気分解
のための陽極板とを備える。陽極板と、陰極である電極
タンクの表面との間隔は、一定になっている。

【００１３】電解タンクの蓋の内側の中央には、撹拌器
のシャフトの上端部を固定させるためのロータリージョ
イントが設けられており、肩部には、処理済みの廃水を
排出するための排出口が設けられている。また、撹拌器
モータは、この蓋の上部に設けられ、ロータリージョイ
ントを介して撹拌器を回転させる。電解タンクの下端部
には、廃水の流入口と地面とを離隔して支持するための
脚が設けられている。

【００１４】また、本発明の装置に、さらに蒸気配管を
所定の間隙をおいて覆うように外部タンクを設け、この
外部タンクと蒸気配管および電解タンク外壁との間に断
熱材を詰め込んで、蒸気配管から外部に放出される熱を
減らすようにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて詳細に説明する。本発明を用いた、廃蒸気／蒸気
を熱エネルギー源として供給する廃水処理装置の構成例
を図１に示し、図１におけるＡ−Ａ’間の断面を、図２
に示す。また、図２において一点鎖線で囲った領域Ｂの
拡大図を、図３に示す。

【００１６】本実施例の廃水処理装置は、電解タンク１
０を備える。電解タンク１０の大きさは、処理する廃水
の量に応じて適宜決めることができる。電解タンク１０
の下部には、廃水の流入口１１が設けられており、上面
には蓋６０を結合させることができるフランジ６３が設
けられている。電解タンク１０の外側の下端部には、廃
水の流入口１１が地面から隔てられるように、電解タン
ク１０を支持する脚８０が設けられている。

【００１７】この電解タンク１０の外壁には廃蒸気／蒸
気が通過する蒸気配管２０が巻かれており、この蒸気配
管２０は、クランプによって支持されている。なお、蒸
気配管２０は、図１に示した例では水平に巻回されてい
るが、蒸気配管２０の配置はこれに限るものではなく、
例えば、電解タンク１０の外側に密着させた一定の長さ
の垂直構造を繰り返して構成することもできる。蒸気配
管２０の熱を電解タンク１０の内部に最もよく伝達する
ことができる構造とすることが好ましい。

【００１８】電解タンク１０の内壁には、内壁に絶縁物
質３１がコーティングされた絶縁タンク３０が設けられ
ており、さらにこの絶縁タンク３０の内側には、電気分
解のための陰極となる陰極電極タンク４０が設けられて
いる。絶縁タンク３０と陰極電極タンク４０との間は、
上述の絶縁コーティング３１により絶縁されている。陰
極電極タンク４０は、電源（図示せず）に導通可能に接
続されている。なお、電解タンク１０内壁の絶縁タンク
３０に覆われていない部分（底部内壁）を、絶縁物質に
よりコーティングしてもよい。

【００１９】陰電極タンク４０内部の中央には、陽極板
５３を備える撹拌器５０が回転可能に設けられている。
この撹拌器５０は、シャフト５１を備え、このシャフト
５１の長軸に垂直な四方向に撹拌羽５２が設けられてお
り、各々の撹拌羽５２には、所定の幅および長さの陽極
板５３が、電極タンク４０表面との間隔が一定になるよ
うに、組立／分解が可能に取り付けられている。すなわ
ち、四方向に撹拌羽５２のそれぞれに、各一枚の陽極板
５３が組立／分解可能に取り付けられている。

【００２０】一方、電解タンク１０の上部には、電解タ
ンクの蓋６０がフランジ６３によって取り付けられてお
り、その蓋６０の肩部には、電気分解処理後の廃水を排
出するための排出口６１が設けられている。また、蓋６
０の中央上部には、撹拌器５０のシャフト５１を回転可
能に保持するためのロータリージョイント６２が設けら
れ、このロータリージョイント６２を介して、保持され
た撹拌器５０を回転させるための撹拌器モータ７０が設
けられている。蓋６０内面は絶縁材料６４によりコーテ
ィングされている。

【００２１】撹拌器５０は、撹拌器モータ７０によって
回転されるシャフト５１と、シャフト５１に、一定間隔
で四方向に突出するように設けられた撹拌羽５２と、各
撹拌羽５２ごとに、その端部に取り付けられている陽極
板５３とからなる。それぞれ異なる撹拌羽５２に取り付
けられた４枚の陽極板５３は、互いに分離して接触しな
いようになっており、それぞれ、円筒形の陰極電極タン
ク４０内壁に対向するように、円筒形の一部をなす形状
（すなわち、陽極板５３表面の、シャフトの長軸方向に
垂直な断面が円弧をなす形状）になっている。撹拌器５
０のシャフト５１および撹拌羽５２は、非電導性に（す
なわち電気が通じないように）なっており、陽極板５３
にだけ陽（＋）電荷が印加されるように導電手段が設け
られている。また、陽極板５３と陰極電極タンク４０と
の間隔は１〜１．５ｃｍ程度とし、電極板にはニッケル
ベース電極板を用いる。

【００２２】このように構成した本発明による電解装置
を用いた廃水処理の手順例について、つぎに説明する。

【００２３】まず、貯溜槽または沈澱槽に貯蔵されてい
る廃水（電気分解処理対象の源水）を、ポンプ（図示せ
ず）を用いて電解タンク１０下部の流入口１１へ供給す
る。この際、陰極電極タンク３０と、撹拌器５０の陽極
板５３には、直流１２Ｖ〜２０Ｖ、１０〜１５Ａ程度
（これは電解タンクの大きさ、すなわち、処理容量によ
って適切に調節して設定する）の電力を印加し、蒸気配
管２０には蒸気を供給する。また、撹拌器モータ７０を
駆動させて、撹拌器５０を回転させる。回転速度は、適
宜定めることができるが、例えば、５〜１０rpmとす
る。

【００２４】このように蒸気を供給して、間接的な加熱
により電解タンク１０を加熱しつつ、撹拌器５０を回転
させながら電力を印加して電解を始めると、流入口１１
を通じて導入される約１６〜２０℃程度の廃水温度が、
電圧の印加による加熱と、外部の蒸気配管２０を通過す
る蒸気による加熱とによって、約６０〜１２０℃にまで
上昇するようになる。流入口１１を通じて導入された廃
水は、加熱されるとともに電気分解されながら、次第に
上昇し、やがて排出口６１から排出される。ここで、ポ
ンプ量は、廃水の電解タンク１０内の滞留時間が約５〜
１０分程度になるように調整する。また、廃水温度は、
蒸気配管２０に導入される蒸気量および蒸気温度と、廃
水の流速（ポンプ量）とを調節することにより、約６０
〜１２０℃の、汚染物質に応じた温度に保持するように
する。

【００２５】このようにして、流入した廃水を適正温度
に加熱することで、汚染物質（色素、油分、化学物質）
にその活性化エネルギー以上のエネルギーを加えつつ電
気分解を行うと、汚染物質が不安定になり、凝集および
／または結合の破壊が生じ、静電反発力によってフロッ
グ化して容易に分離することができるようになる。な
お、上述の廃水処理装置例では、電気分解のための電源
としては、直流１２Ｖ、１５Ａの電源を使用し、電極板
にはＳＵＳ３０４を使用し、処理時間は５分〜１０分と
した。また、廃水温度は、物質に応じて６０〜１２０℃
程度（例：廃切削油８０℃、捺染廃水６０℃）になるよ
うに、廃蒸気または蒸気を用い間接熱方式で加熱した。
これにより、画期的な廃水処理効果が得られる。

【００２６】なお、電解タンク１０の大きさが３〜５ｍ
³の場合、電気分解の処理時間が約５〜１０分程度であ
るため、１時間当りの処理量は２０〜３０トン程度とな
る。また、本実施例の装置では、間接的に付与される熱
エネルギーが十分に汚染物質を活性化させるので、電極
板（陰極タンクと陽極板）に印加する電力が低くても、
高効率で廃水を処理することができ、電極板の大きさが
等しい従来の電気分解装置に比べて、消費電力を約１／
２程度に低減できることが実験により判明した。

【００２７】つぎに、この本実施例の廃水処理装置を用
いて切削油を含む廃水を処理した実施例について説明す
る。まず、機械加工によって発生した切削油を含む廃水
を無作為的に採取し、石灰石、水酸化ナトリウムまたは
硫酸アルミナ等を用いて、ｐＨ（水素イオン指数）が６
〜７となるように中和した後、本実施例の廃水処理装置
を用い、電気分解と熱エネルギー付与との併用によって
処理し、処理前後の油分濃度を測定して、油分の除去効
率を求めた。結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示した結果から、本実施例の装置に
よれば、９９．９９％以上の油分除去効率を達成するこ
とができ、本実施例の装置による廃油の処理が非常に優
れていることが分かる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の廃水処理装置を用いれば、間接
的に熱エネルギーを付与しつつ産業廃水を電気分解処理
することができる。従って、本発明によれば、従来の技
術では十分な処理効率が得られなかった染色廃水の色素
除去における処理効率を大幅に向上することができるた
め、従来の方法に比べて運転時間が短縮される。また、
本発明の装置は、従来の電解装置に簡単な熱エネルギー
供給設備を追加すれば製造できるため、実施のための設
備設置コストが低く、さらに、運転費用も低廉であるこ
とから、非常に経済的である。また、本発明は、大量の
廃水処理にも適用することができ、経済的効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電解処理装置の構成例を示した
側断面図である。

【図２】本発明による電解処理装置の構成例を示した
平断面図である。

【図３】図２の一部を拡大した拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…電解タンク、１１…廃水流入口、２０…蒸気配
管、３０…絶縁タンク、３１…絶縁物質、４０…陰極の
電極タンク、５０…撹拌器、５１…回転シャフト、５２
…陽極板、５３…撹拌羽、６０…蓋、６１…廃水排出
口、６２…ロータリージョイント、６３…フランジ、６
４…絶縁物質、７０…モータ、８０…脚。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気分解により廃水を処理する廃水処理装
置において、下部に廃水の流入口が設けられた電解タンクと、前記電解タンクの外周部に設けられた、廃蒸気または蒸
気の通過により前記電解タンクを加熱するための蒸気配
管と、前記電解タンクの内部に設けられた、内壁に絶縁層を有
する、該電解タンクと内部との絶縁のための絶縁タンク
と、前記絶縁層に接して設けられた、電気分解のための陰極
をなす陰極電極タンクと、前記陰極電極タンクの内部中央に回転可能に配置された
シャフト、該シャフトに設けられた複数枚の撹拌羽、お
よび、前記陰極電極タンク表面との間に一定の間隙が保
持されるように各撹拌羽の端部に設けられた陽極板を備
える撹拌器と、前記シャフトの上端部保持するためのロータリージョイ
ントを備え、前記電解タンク内部の廃水を排出するため
の排出口が設けられており、内面が絶縁コーティングさ
れている、前記電解タンクの上部を覆うための蓋と、前記蓋の上部に設けられた、前記ロータリージョイント
を介して前記シャフトを回転させるための撹拌器モータ
とを備えることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】前記蒸気配管を所定の間隙をおいて覆うよ
うに配置された外部タンクと、前記外部タンクと蒸気配管および電解タンク外壁との間
に設けられた、外部との熱交換を遮断するための断熱部
材とを、さらに備えることを特徴とする請求項１記載の
廃水処理装置。
【請求項３】前記流入口に供給する廃水量を調節するこ
とにより、該廃水が電解タンク内に滞留して電気分解さ
れる時間を調節する手段を、さらに有することを特徴と
する請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項４】前記陰極電極タンク内壁は、円筒形であ
り、前記撹拌羽は、前記シャフトの長軸方向に直角な、等間隔の四方向に突
出するように設けられており、各陽極板は、それぞれ、撹拌羽の端部に、前記陰極電極タンクの内壁に一定の間
隙を保持して対向するように、組立／分解可能に取り付
けられており、前記陽極板表面の、シャフトの長軸方向に垂直な断面
が、円弧をなしていることを特徴とする請求項１記載の
廃水処理装置。
【請求項５】電解タンク内の廃水を電気分解により処理
する廃水処理装置において、前記電解タンクの外部に、廃蒸気または蒸気を通すこと
により該電解タンクを加熱するための蒸気配管を設けた
ことを特徴とする廃水処理装置。