JPS58207989A - 下水の電気化学的処理方法 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は環境工学に関し、詳しくは種々の塩含量を有す
る海水を含む船舶下水のような下水（又は排水）の電気
化学的処理方法及び装置に関する。

従来技術 住物圏汚染の問題は今日は光中′と出されている主要な
問題の一つであり、そし−（下水流出液による水汚染の
問題は生物圏汚染において特定の位置を占める。航海が
まずまず発展するにつれ、海洋に排出される総下水量の
うち船舶の下水の占める割合が急激に増大した。その結
果、多数の国々は下水処理装置を備えていない船が自国
の領海内を航行するのを禁止する措置をと、た。

（２） 船舶の上水処理ソステムを設ａ１する時、処理のイを頼
性藏良に対し特別の注意を払わねばならない。

これは現在−上水の電気化学的処理）−Ｊ法が広くゆき
わたってきたからである。しかしなから、処理中の上水
にｌ細氷か存在するので、電気化学的処理の間に司ｌ容
性電極−Ｌに、金属−凝固剤イオンを供する、上に陽極
可溶性金属水酸化物と水酸化マグネシウムとから成る水
酸化物化合物の沈着が見られる。これら水酸化物は金属
表向を被覆し、そして電極間空間をふさいで液体か電極
間を流れるのを妨古する。

英国特許第１５６０７３０号、　Ｉｎｋ、　Ｃ１，Ｃ０
２ｔ’　　Ｉ／　４６に間車の上水処理ノ’ｉｌＪ：、
か−４ごに業界で知られζおり、この方法は、＆ｆ器、
ゾフスチノク、石等のような密度が流体の密度より高い
研磨粒子による電解槽中の可溶性電極表面の清浄化を提
供する。流体が電解槽中を特定の流速で流れるにつれこ
れらの粒子は電極間空間においてｇ層状態になり、電極
表面から沈着物を削り落す。

前記方法は・見したとごろでは　＠車で便利で（３） あるが、粒子を′！！！、濁させる為には流体を面速度
（流さねばならず、このことによりＭ通条（’ｌトご１
程を実施することが不ｉＪ能になる。そのり、電解槽を
運転しない時電極に電流かｌＡｔ第１ず、そして処理す
べき流体も供給されないの゛ご、可溶性龜極上に水酸化
物の沈着を伴う前記電極の鵜皮を引き起す。電解槽を長
期間使用状態におかない時、ＩｊＪｔ番性電極性電極生
成物は電極間空間を充たし、Ｖｒｕ粒子による電極表面
の清浄化は不μＪ能になることがある。

かくして、処理下の下水流中全移動する研磨粒子の使用
によって電極表面の完ンで確実なｌｋ浄化を達成するこ
とがＣ〆′４゛、そし°（それ故ト水処理の質は望まし
くない。

より進歩した電気化学的下水処理方法も業界Ｃ知られて
おり（ソ連邦発明者証第８１４，８８１号、　ｌｎＬ。

Ｃ１，Ｃ０２１７１／１２）　、この方法は、処理ずべ
き上水を隔験電解槽に流し７、陽極液及び陰極液は別々
に陽極コンパートメント笈び陰極コンパ−トメ／Ｉから
排出し、陰極液は沈降さ・υ、次いで陽極液と（４） 陰極液とを混合］゛ることから成る。

しかしながら−、船の縦ゆれ及び横ゆれの条件下で陰極
液を沈降させることはかなり困難であり、このことはこ
の方法の主たる欠点である。

ソ連邦発明者証第７３９，００４号、　Ｉｎｔ、　Ｃ１
，Ｃ０２Ｆ１、−’　４Ｇ！、二開示のＦ水処理方法も
先行技術として知られており、この方法は海水含自−上
水を隔験電解檀の陰極コンパーＩ・メン（内（処理し、
次いでマタ不ノウム含有沈降物を分離し、そして隔験電
解檀の陽極二ｌンバー（・メント内で処理し、史にマグ
ネ、ラム含自流体を陽極」ンバートメン［から陰極：１
ンパートメントー・導くご・とから成る。

この６仏によっ°（過剰な塩か電極上に沈着゛Ｊるのを
防止するごとができるか、数多くの要因によりｔ−’ｔ
）なΩノ率で調水をａ・む上水を処理することができな
い。これら要因は次の通りＣある。

１、電解槽の陽極Ｊンパートメン１−内で沈降物を処理
する時、沈降物による陽極エリアの封鎖を防く為に陽極
エリアを大容積とせねばならず、その結果、陽極と陰極
との間の距＃ｉ峡かなり人きく（５） 、なり、そして電解液のＡ−ムロスにより隔膜電解槽を
横切る電圧は商い値に達する。これは上水処理の電力消
費の増大をもたらず。

２、マグネシウム含４４流体を陰極コンパートメントへ
史に供給して陽極コンパートメント内の沈降物の処理を
反復することにより処理十〇Ｆ水中のマグネシウムイオ
ンの濃度の増大をきたし、そして溶液が飽和されるに−
ノれマグネシウム塩か沈澱し、これら塩により浄化−上
水が汚染される。

３、下水を電解槽の陰極コンパ−１メンｉ内Ｃのみ処理
する時、消費電力のＡは直接上水処理に用いられず、マ
グネシウム含自沈降物のｌ８解に使用される。

４、マグネンウム含有沈降物の分離Ｇこは別の溜めが必
要となり、従っＣ）水処理装置のｌ°法はかなり拡大し
、そしζ船の縦ゆれ、横ゆれ及び振動の条件トで沈降上
程の効率は実質的に減少」る。

前記欠陥のいくつかは米国特許第４１８８２７８号、Ｉ
ｎｋ、　Ｃ１，”　Ｃ０２Ｂ　ｌ　／　８２に開ボの方
法においては量非除されている。

（６） この流体処理り法は流体を電位が変動する領域を経°（
４解槽に流し、そしてごの変化する電位の力量を変化さ
せ、それによっζ流体の流路に沿って流体に（−」＜加
速力及び減速力か流体の個々のｒ−間に激しい乱流を引
き起゛４゜この方法は一対の主電極と、この主電極間に
配置された多数の補助電極とをａ・む装置において実ｈ
ｉＩ！される。前記一対の主電極は一平面内に配置され
た多数の電気的に接続されたバーを含み、前記各補助電
極は電気的に絶縁されたバーを含む。また前記主電極は
自身の間に種々の電位を自する地帯を造り出し、流体ば
種νの電位を自するこの地帯を流れ、そして気泡は、１
ｆｆｌ音波源により電極かり除かれる。

ごの方法を実ｈｉｌ！する装置の電力消費も、電極の陰
極面に塩が沈着するのを防ｌ−する作用をする超昌波１
に動器のために、非富に商い。

そのト、電極を流体流を横切っ−（配置する時、繊維状
ｌｌ′ｉ染物が電極に固着し、そし”（繊維状ｌら染物
の仕出と処理］・の流体の比重とが等しいので超畠波に
よりそれらを除去するのは不可能であり、（７） そして電極後部の激しい乱流域により凝固〆ｒｊ染物の
フロックは破塘され、このことによりコＵ・（ｔｌす染
物の凝固工程は妨害され、！終曲に下水処理の質に影響
する。更に下水流の乱流化により流体の電極境界−の激
し、い混合が引き起こされ、ごσ激しい混合によりこれ
らのｌ１ｌｉのｐＨば１ζかり、その結果塩沈着物が電
極表面−トに生成する。流体のｌｋ線へ設けた篩により
この方法の実施装置は複雑になり、そして篩の詰まりは
装置の（ｊ軸性に影響する。また、ハウジング壁への電
極の取り付けは絶縁空間を設けるか又はハウジング壁を
絶縁ＬＨ１ごつくることを要し、このため電解槽の構成
は相当蝮雑になる。

より他軸しうる電気化学的ド水処理方法は！連邦発明者
祉第８（１８，３７６覧、ｌｎＬ、　Ｃ１，Ｃ０２Ｐ　
　し１６に開本されており、この方法は下水を隔膜電解
槽に流し、陽極液反り陰極液を別々に排出”→るごとか
ら成る。浄化Ｆ水をあけ、そし、”ζ陰極液をフローテ
ーク・ンしルー喰°１゜ 重金属−イオン含４１・水を、電気凝固器、ソＵ−（８
） γ−ノ・１ンセル及びフィルターご連続的に処理し、次
いご隔膜電解槽へ導く。

この刀、法の電気化学的土水処理によ−ｆζは、処理１
・−の下水のｐＨの増大を引き起ず、フＵ−テーン」ン
セルーのアルカリ性陰極液の戻しの故に下水処理を改良
することは不ロＪ能である。

この処理り法の欠点は流れの一部を再循環させねばなら
ないので容量が低いことにある。

史にこの方法を実施する時、電解槽の陽極エリＩからの
酸性化浄化水は船外又は管中へ排出され、沿岸の植物相
及び動物相に急影響を及ぼし、そし′ζ管路のｍ食の増
大をもたら°づ。

、二の方法のもう　−ノの欠点は、小粒ｌ−を通過さｌ
、そし−（大粒子にＪ−７（詰まるフィルターの使用を
要することであり、しかもノイルターの回収を必要とす
ることである。

穴別ｇ）ｊｌ旬及虐導底 本発明の主なｌ」的は、１＋Ｊ溶性゛市極及び不溶性電
極を備えた隔膜電解槽のそれぞれの電礒間空間におい（
陽極液と陰極液とを別々に処理−４るように（９） 処理する下水流を配置するごとにより前記欠点を除くご
とにある。

この主な目的を８慮して、処理すべき下水をμＪ溶性電
極及び不溶性電極を備えた隔膜電解槽に流し、そごから
陽極液及び陰極液を別々に排出しく更に混合し、そＬ７
て浄化１水を排出して成る船舶下水のような下水の電気
化学的処理方法においで、本発明に従って、不溶性電極
を備えた隔膜電解槽から陽極液及び陰極液を別々に排出
し、次いでそれらを可溶性電極、特にアルミニウム電極
を備えた隔膜電解槽に導い（成り、そして前記不溶性電
極を備えに隔膜電解槽からの陽極液及び陰極液か、それ
ぞれ、１１溶性電極を備えた隔膜電解槽の陽極：Ｊンパ
ートメント及び陰極」ンペートメニ１−＼それぞれ平行
流で導かれる下水処理ノー法が提供される 炙肌鬼椿…ｑ作里塑米ｑ睨別 処理される流体を・１１４＋流ご流ず時、１４体の電極
境界）−は処理トの１・水流の残りと混ざらない。ごの
ごとによりＩｙＪ溶性電極の電極境界上リアに下水（１
（１） 流の＾いアルカリ性及び酸性か提供され、かくし゛ζ′
龜ｈｌ容解の間の不溶性塩沈着物の生成が防止される。

μ」ｌ容性電極を備えた隔膜電解槽の陽極コンパ−１メ
ン１中−再溶性金属の水和イオン生成ｐ１はり１〜１．
５Ｒ位低いρ１１の下水を供給し、そして陰極コンパ−
１−メン１中・・、再溶性金属の水和イオン生成ｐｌＬ
ｊｌＱｌ　−１，５単位商いρＩ（の下水を供給するの
か望ましい。

ｐＨが、これらの値の場合は、水酸化アルミニウムは熱
カフ−的に不安定で、、、ａ、Ｚイオン及びＡ　Ｉｌｏ
；イオンを構成して溶解し、従って電極間空間に沈着物
は生しない。

上水の電気化学的処理力性を第１図により図式的に説明
する。

不溶性電極を備えた隔膜電解槽２の人口ｌを経て導入し
た未処理上水をｍ−）の流れに分ける。ガラス織物から
製造した隔膜３は陽極コノパートメ、／１４と陰極コン
パ−Ｉ・ノン１５とを分離する。

１４１１　ａＬ　」ンパートメン１〜中に黒鉛から製造
した陽極６及び陰極７を配置し、陽極及び陰極に電力源
（図ン１りせず）から電力を供給する。不溶性電極を備
えた隔膜電解槽の陽極コンパートメント及び陰極コンパ
ートメントに陽極液出［３８及び陰極液出口９を設け、
これらの出口を、それぞれ、（特にアルミニウムから製
造した）ｐＪ１番性電極１７及び１８を備えた隔膜電解
槽１６の陽極コンパートメント１４及び陰極コンパート
メント１５の入［」１２及び１３とホース１０及び１１
により接続する。可溶性電極はガラス織物から製造り、
７．隔ｌ９１９によりＵいに分離される。処理され）こ
Ｆ水流は出１−１２０及び２１を経゛ζ隔Ｉｆｉ＋電解
槽を出て、・・ソゲ−２２内で混合され、次いで１・木
を浄化水分離の為の分ＭＷ−＼導く。上水が１ＩＪｌ容
性也極を備えた電解槽の電極間空間を出る時、処理され
る上水は中和され、口Ｊ溶性金属、特に−１′ルミニウ
ムの水酸化物のフロックが流出液中に生成し、そしてご
のソ４ＵＩ７りか処理される上水からｌも染物を吸着−
４る。　　　　　　　・、：１゜ 汚染物を吸着した凝固剤のフ１１７りは加水分解の際に
発生する水素気ｌｉ！！及び酸素気泡により流体表出１
−′・連ばれ泡を形成する。

害細惧 本発明の電気化学的下水処理力性の実施例を以ｉ・に掲
りる。

例−ｙ 電解の際、電流を第１図に示す装置の黒鉛電極及び゛Ｉ
ルミニウム電極に流した。陽極コンｉぐ一トメントの上
水のｐＨは３〜３．５であり、そして陰極二１ツバー１
メンｉの下水のｐＨは１０〜１１．２であ、た。μＪｌ
容性電極及び不ｌ容性電極−・供給された電流はそれぞ
れ４５Ａ及び５５Ａであ−２た。電解槽を流れる１・水
の流速はＩ　００　（１＃　／時であった。

両電解槽の両電極りｌの極性は３０分毎に逆転さ−Ｑた
。

４．５未満及び９．１を超えるＩ）Ｈにお４Ｊる系Ａｌ
譚八へｏ２・３１１２０の平衡に従つ”（、水酸化アＪ
しζニウムは熱力学的に不安定で、ｌ６解し゛ζ八へイ
オン及びＡ　ｅ　Ｑ；イオンを生成する。夕（観検査で
は、電解槽を９５０時間運転した後ごさえ司ｌ容性電極
及（ｌ　３） び不溶性電極の表面上に何ら沈着物は認められなかった
。ヘッダーからの出口におけるｐ、Ｈ値は８．８〜７．
６であった。電流はＩｊｊｒ＝性電極及び不溶性電極を
備えた隔膜電解槽に交ｈ゛に供給することにより、この
力演の実用性をチェ、りし７た。ＩＪＩ熔性電也のみを
有する隔膜電解槽を運転した時、重度５ｍＡ／ＣＪＡの
電流をアルミニウム電極に流し、同時にｐＨ７〜８の下
水を供給した。

陽極コンパートメントからの流出液のｐＨは４．３〜４
．５で、陰極コンバートメン：・からの流出液のρ１１
は９．１〜９．３であった。極性は３０分毎に逆転させ
、もろい沈着物が電極表向」−１に生成し７た。赤外分
光光度ｉ１によるごの沈着物の定性分））１により、こ
の沈着物は水酸化マグ不ンウＪ、と混合した水酸化アル
ミニウムから構成され−（いることをａ認し。

た。３０〜４０時間の運転の後、沈着物は陽極コンパー
トメント及び陰極コンパートメントを完全に閉塞した。

電解完了の際、−Ｅに水酸化アルミニウムから成る沈着
物が／１．成し７．１＋Ｊ溶性アルミーウム電極が腐食
した。

（１４） Ｉ水を電流密度４ＩＩｌ＾／（Ｉｌｌに、）ｔいて不溶
性電極のみを自Ｖる隔膜電解槽（’１−４Ｊ溶性電極を
自−する隔膜電解槽は取り外した）に通した時、陽極コ
ンパ−１−メ、／トを出る）水のｐＨは２．９で、陰極
コンパ−１メ／１・からの上水のｐＨは１１．１で白色
の沈着物か陰極［に生成した。この沈着物の分析の結果
、それはＬとしてＭｇ（０１１）２から成ることが確認
された。極性を逆にした時、電極表面上の沈着物はＩ６
解した。

かくして、μ■溶性電極のゐを自する隔膜電解槽を運転
した時、アルくニウム電極の表面りに沈着物が生成し、
そして電気化学的１・水処理工程を妨゛占した９また黒
鉛電極の表面１にＩ２、極性を逆にしない電解の際に沈
着物か生成した。この沈着物は電極の極性を逆にするこ
とにより除去された。

第２図は糸Ａ　１！　−ＩＩ、２０における】β衡図を
示ず。

線１は東衡Δら−ｈ　Ａ　４　ｏ、・３１１２（Ｊ及び
線２は平衡へＮ、０３・；目１２０−Ａｌ心に適合−４
る。この図から４．５未満及び９．１を超える。＋１１
ご熱力学的に安定なυ」は／’１１イＡン及びＡｆｆリ
イＡンであることがわかる。

ｐｌｉ値が酸性範囲及びアルカリ性軸囲に対しそれぞれ
ｌ〜１．５単位低くそして商い基音、水酸化）′ルミニ
ウムは熱力学的に不安定であり、ｌ審問してＡ　？４オ
ン及びＡ　ｐ　ｏ；〜イオンを生成する。

前述の本発明の特定の例から、本発明の土な［］的が特
許請求の範囲内で達成しうるごとが当＋Ｍに容易に明ら
かとなろう。しかしながら、船舶のＦ水の電気化学的処
理の本発明力性を実施゛」る操１作において小さな変形
を本発明の範囲を逸脱ずりごとなくセ１ないうるごとも
容易に明らかとなイ、・）、これらの変形はずべ“（特
許請求の範囲に記載の１発明の範囲内ごあると嵩えられ
Ｓ。

公知方法と比較した本発明の上水処理／Ｊ　ｉ去の利１
点は次の通りである。

ｌ、陽極ＩＪｒ溶性金属の水酸化物（沈着物）をμＪ溶
性電極表面から除去することにより電解槽８門か増大し
、その結果効率が改良される。

２、本発明力性の実り装置は、濾過、凝固及び２回収に
特殊な装置を必”要青、ないので装置費用は非常に女い
。

史Ｇこにの方法は装置の腐食を起こさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ノＪ法の流れ図を示し、そし°ζ第２図
は糸Ａ　ｌ≧Ａ　１０；・３１１２０　（Ｄ　ｉ１２衡
図を示ず。 ■・・・入Ｌ」、２，１６・・・隔膜電解槽、３．１９
・・・隔膜、 ４、Ｉ４・・・陽極コンパートメント、５．１５・・・
陰極コンパートメント、ら・・・陽極、７・・・陰極、 ８・・・陽極液出目、９・・・陰極液出口。 以下全白 （１７） 第１頁の続き ０発　明　者　アナトリー・テイモフィビチ・ソロビニ
フ ッ連国しニングラード・バシリ エブスキイ・オストロフ・リニ アク１１５クワルチーラ３９１ ０発　明　者　アレクサンダー・アレクサンドロビチ・
ダニルユク ソ連国しニングラード・ウリツ ア・ナリチナヤ３５コルプス１ク ワルチーラ５０ ０発　明　者　ライザ・アレクシ−ブナ・ソコルスカヤ ソ連国しニングラード・プロス ペクト・クルトウリー１１コルプ ス１クワルチーラ３１２ ０発　明　者　ウラジミール・ペトロビチ・イブレフ ソ連国ビボーグ・ウリツア・サ ドバヤ１１クワルチーラ４２ ０発　明　者　バレンタイン・アレクシービチ・サリモ
フ ソ連国ビボーグ・レニングラト スコニ・ショースイ２０クワルチ ーラ７５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理すべき下水を不溶性電極及び可溶性電極を備え
   た隔膜電解槽に流し、隔膜電解槽から陽極液及び陰極液
   を別々に排出して更に混合し、そし−ζ浄化下水を排出
   して成る船舶下水のような下水の電気化学的処理方法に
   おいて、不溶性電極を備えた隔膜電解槽から陽極液及び
   陰極液を別々に排出し、次いでこれらの電極液を可溶性
   電極、特にアルミニウム電極を備えた隔１１１４解槽に
   導いて成り、そして前記不溶性電極を備えた隔膜電解槽
   からの陽極液及び陰極液が、それぞれ、可溶性電極を備
   えた隔膜電解槽の陽極コンパートメント及び陰極コンパ
   ートメントへ平行流で導かれることを特徴とする前記下
   水処理方法。 ２、ｎＪｆ４性電極金電極た隔膜電解槽の陽極コンパ−
   １−メントへ供給する下水のｐＨは可溶性金属の水和イ
   オン生成ｐ１はりｌ−１，５，１位低いことを特（１） 徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、可溶性電極を備えた隔膜電解槽の陰極コンパートメ
   ントへ供給する下水のｐＨは−Ｊ溶性金属の水和イオン
   生成ｐＨより１〜１．５単位商いことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。