JPS637117B2

JPS637117B2 -

Info

Publication number: JPS637117B2
Application number: JP19864782A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ushijima
Original assignee: MITSUKAWA KOGYO KK
Current assignee: MITSUKAWA KOGYO KK
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1988-02-15
Also published as: JPS5987093A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は汚濁物質の処理を効率よく行なうこと
のできる廃水処理用電解反応装置と、これを用い
た廃水処理方法に関するものである。廃水処理の一般的な手段として、陽極に鉄、ア
ルミニウム等の可溶性金属を用いて電解処理し、
電解作用によつて発生した金属イオンにより、ま
た必要に応じて塩化アルミニウムや硫酸アルミニ
ウム等を添加して得た添加電解質により、廃水の
汚濁物質を捕獲凝集してフロツクを生成させ、同
じく電解作用によつて発生した微細気泡をフロツ
クに吸着させて浮上分離することは周知である。
しかしながら、従来から広く用いられているとこ
ろの単に電極板を廃水中に対抗配置させただけの
処理装置においては、消耗した電極板の交換が必
要であるとともに、電極板にスケールが付着して
電導性が低下した場合のスケール除去作業が困難
であるなど、取扱いが面倒なものであつた。また
電極板の有効表面積を大きくするためには複数の
陽極と陰極を交互に配置するなどの必要があり、
構造が複雑になるとともに全体として大型になり
やすいという問題もある。本発明はこのような問題点に着目し、簡単な構
成によつて汚濁物質の処理を効率的に行なうこと
のできる廃水処理用電解反応装置と、これを用い
た廃水処理方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。すなわち、本発明の廃水処理用電解反応装置
は、絶縁物からなる縦長の缶体の下部に下部電極
板と廃水の流入口を、上部に上部電極板と廃水の
流出口をそれぞれ設け、廃水中の汚濁物質の処理
に適応した金属イオンを生成する材質からなり、
相互間に廃水の通過を妨げない間〓を形成できる
形状の導電性の充填材を、下部電極板と上部電極
板の間に充填したことを特徴としており、また廃
水処理方法は、上述した廃水処理用電解反応装置
を用いて、この装置の下部電極板と上部電極板の
間に直流電圧を印加し、反応を促進するようなイ
オンを生成する添加剤、例えば塩化アルミニウム
や硫酸アルミニウム等を添加した廃水を流入口か
ら送入して充填材の間〓を通過させ、この間に電
解処理して汚濁物質の分解、吸着、凝集等を行な
い、フロツク化して流出口より取出すことを特徴
としている。このように、本発明においては、縦長の缶体の
下部電極板と上部電極板の間に導電性の充填材を
充填しており、充填材は自重によつて下部電極板
の方に押し付けられ、上層部から下層部に行くほ
ど押し付け力は大きなものとなつている。従つ
て、隣接する充填材間の接触抵抗は上層部で大き
く、下層部に行くにつれて小さくなるのであり、
下部電極板と上部電極板の間の電位傾度は上部で
大きく下部で小さく、ほぼ連続的に変化した状態
となる。このため、下部の流入口から送入された
廃水は、充填材の間〓を通つて上昇する間に、電
位傾度の小さい部分から大きい部分までを順次通
過し、それぞれの汚濁物質に個有の電位傾度の部
分で電解反応が起き、廃水が下部電極板から上部
電極板まで移動する間に、含まれている各種の汚
濁物質に対する処理が効率よく行なわれることに
なる。また本発明の反応装置においては、充填材が下
部電極板と同じ極性の電極として作用し、比較的
小容量の缶体を用いながら電極の実効表面積を大
きくし、充填材間を通過する廃水との十分な接触
を保つて反応を促進することができるのであり、
更に充填材が消耗した場合にはわずらわしい交換
作業は不要で上から投入して補充するだけでよ
く、洗浄作業も容易であるなど、取扱いが極めて
簡素化されるのである。このような反応装置を用いて廃水処理を行なう
本発明の廃水処理方法においては、電解反応を促
進するようなイオンを生成する添加剤を廃水に添
加しているので、充填材によつて生成される金属
イオンとの相剰作用で反応は一層促進され、処理
はより十分に行なわれる。得られたフロツクは缶
体の上部においてかき取り、あるいは周知の浮上
分解槽に送つてここで浮上分離させてかき取る等
の手段によつて除去すればよい。次に本発明の実施例を添付図面を参照しながら
説明する。第１図は廃水処理用電解反応装置の構
造を示す概略断面図、第２図は廃水処理方法を説
明するための処理システムの模式図、第３図は廃
水処理方法の一実施例における要部の模式図であ
る。第１図において、１は缶体、２は缶体１の底部
の支持枠３に支持された下部電極板、４は下部電
極板２より下部に設けられた流入口、５は缶体１
の上部の支持枠６に支持された上部電極板、７は
上部電極板５より上部に設けられた流出口、８は
充填材、９は底板、１０は上蓋、１１は廃水、１
２は送気管、１３はバイブレータである。缶体１は例えば塩化ビニールやFRPなどの絶
縁物で作られたものであり、全長が直径の７〜８
倍程度の縦長の形状となつている。下部電極板２
と上部電極板５は例えばカーボンからなる不溶性
のもので、それぞれ複数個の穴２ａ，５ａを設け
た円板状のものであり、使用に際しては、酸化反
応を主に行なわせる場合には下部電極板２を直流
電源（図示せず）のプラス極に、上部電極板５を
同じくマイナス極にそれぞれ接続し、還元反応を
主に行なわせる場合には今とは逆の極性に接続す
る。なお反応促進をはかるため、穴２ａは穴５ａ
よりも小さくし、下部電極板２の表面積が上部電
極板５より大きくなるようにしてある。充填材８は汚濁物質の処理に適応した金属イオ
ン、例えばAl⁺⁺、Mg⁺⁺、Fe⁺⁺、Fe⁺⁺⁺、Zn⁺⁺、
Cu⁺⁺などを生成する材質からなる導電性のもの
であり、その形状は各充填材相互間に廃水の通過
を妨げない間〓を形成できるような形状、一般的
には球あるいはこれに近い形状のものが適してお
り、アルミニウム球や鉄球、または適当な礦石な
どが使用される。具体的な例を示すと、製鉄用の
脱酸剤として一般に用いられているアルミシヨツ
トと称するアルミニウム球が用いられる。。これ
は直径25mm程度、高さ15mm程度の丸みのある円錐
状鋳球であつて、入手が容易且つ安価であり、表
面積が大きく、廃水が適度の乱流となつて通過す
るので、本発明における充填材として適したもの
の一つである。充填材８は下部電極板２の上に投
入され、上部電極板５にほとんど接する位置まで
充填される。廃水１１は流入口４から送入され、流出口７か
ら流出する。第２図において、２１は原水槽、２２は移送ポ
ンプ、２３は流量計、２４は添加剤槽、２５は定
量ポンプ、２６はラインミキサー、２７は第１図
に示した電解反応装置、２８は浮上分離槽、２９
はかき取り装置である。原水槽２１に貯溜された廃水１１は、移送ポン
プ２２によつて流量計２３、ラインミキサー２６
を経て電解反応装置２７に送られるが、定量ポン
プ２５により添加剤槽２４からの所定量の添加剤
３２の溶液が送給され、ラインミキサー２６で混
合される。廃水に対する添加剤３２の濃度は２〜
10ppm程度であるが、これは廃水中のBOD、
COD、SS等の量に応じて適宜増減される。添加
剤３２は、イオンを生成して通電性を向上し、電
極表面の酸化物を除去し、廃水１１中の汚濁物質
の１次、２次的反応性を向上し、凝集作用により
フロツクを形成して残留を防止するなど、電解反
応装置２７内での反応を促進する機能を有する無
機あるいは有機の塩類が主として使用される。す
なわち、例えば酸性のものとしては塩化アルミニ
ウム、硫酸アルミニウムが、中性のものとしては
塩化ナトリウムが、アルカリ性のものとしては水
酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどが用い
られる。このほか、鉄、マグネシウム、マンガン
の各化合物などが用いられ、あるいは廃水１１の
種類によつては高分子系凝集剤が用いられること
もある。上述の塩化ナトリウムの場合、Na⁺、
Cl^-の各イオンが電解反応を促進し、更にCl^-は充
填材８のアルミニウム表面に生ずる酸化皮膜を除
去するのに有効に作用する。添加剤３２は予備試
験によつて廃水に応じたものを選択して使用する
のであり、例えば澱粉排水の場合には塩化ナトリ
ウムと水酸化アルミニウムが用いられ、牛乳や豆
腐排水の場合には上記の２成分のほか更に水酸化
カルシウムが加えられる。電解反応装置２７では廃水１１は充填材８に接
触しながらその間〓を上昇し、その間に金属水酸
化物が生成されて電極での還元あるいは酸化作用
が行なわれ、廃水中の汚濁物質はそれぞれに個有
の電位傾度の部分において電解処理され、活成化
した水酸化物に吸着、凝集されてその大部分がフ
ロツク状となつて上昇し、無数のフロツクと水の
混合体となつた廃水が流出口７から浮上分離槽２
８に送られる。送気管１２は空気１４を送り込ん
だフロツクに上昇力を付与する気泡を発生させる
ためのものであり、電解作用による微細気泡だけ
では上昇力が不足するような場合に使用される。浮上分離槽２８は周知の多段式構造のものであ
り、陽極及び陰極（いずれも図示せず）で酸化反
応及び還元反応がそれぞれ行なわれ、フロツクは
発生ガスを吸着して浮上するからこれをかき取り
装置２９で回収し、廃水は清浄水１１′となつて
放流される。清浄水１１′は電解作用によつて水
中の溶存酸素が分解されているので、放流に際し
ては曝気処理を行なうことが望ましい。なお、電
解反応装置２７の上部にもかき取り装置を設けて
フロツクの１次回収を行ない、フロツク化が不十
分でここで回収できなかつたものを浮上分離槽２
８で完全に回収するようにしてもよい。電解反応装置２７を構成する缶体１の大きさは
比較的自由であるが、取扱いやすくするには最大
でも直径300mmφ、全長２ｍ程度にするのがよく、
この寸法のもので、BOD1000ppm程度の廃水を
１時間当り１トン処理することができる。この時
に必要な直流電力は20〜30V、1A以下（平均的
には0.2〜0.5A）程度であり、廃水の種類や濃度
によつて適宜増減されるが、いずれにしても比較
的小さな電力ですむ。このため水の電解分解はほ
とんど起きず、酸素ガスや水素ガスの発生が少な
くなるので、爆発事故の危険性のない反応装置を
得ることができる。処理すべき廃水量が多い場合は、電解反応装置
２７の本数を多くして第２図のシステムを並列運
転すればよく、また汚濁物質の濃度が高い場合
は、電解反応装置２７を複数本直列にして使用す
ることもできる。このような直列配置の場合に
は、そのうちの一つ、例えば第２段目で下部電極
板２を陰極にして還元反応を主体とした処理を行
ない、下部電極板２を陽極とする第１段目の酸化
反応を主体とした反応で処理しきれない汚濁物質
に対する処理を行なつて、より完全な処理を期す
るというような使い方も可能となる。第３図は、上記の目的のために２基１組として
直列に接続された電解反応装置２７−１，２７−
２の例を示し、第２図の電解反応装置２７の部分
に置き換えて使用される。ここでは一方の下部電
極板２と他方の上部電極板５とを接続し、一方の
上部電極板５と他方の下部電極板２とを接続し、
それぞれを切替スイツチ３５を介して直流電源３
６に接続してあり、切替スイツチ３５によつて一
定時間、例えば60分ごとに上下の電極板間に印加
する直流電圧の極性を同時に逆転するようにした
ものである。このような方法を採用すると、各電
解反応装置２７−１，２７−２では一方で酸化反
応を主体とし他方で還元反応を主体とした処理が
行なわれ、しかもそれが一定時間ごとに逆になる
わけであり、それぞれの反応が促進されるととも
に、電極板や充填材に付着した絶縁性のスケール
の除去作用も同時に行なわれることになり、処理
能力が向上されるのである。なお、電解反応装置２７内の充填材８の表面に
スケールやフロツクが付着し、通電が妨げられた
り反応効果が低下したりすることは、間〓の間を
通過する廃水によつて一応防止されるが、第１図
のようなバイブレータ１３を設けて缶体１の内部
に微振動を与えることにより、スケールなどの付
着をより確実に防止し、長時間の使用に耐えるも
のとすることができる。このバイブレータ１３は
缶体１の側壁に形成した取付座１５に張られたゴ
ム製などのダイアフラム１６に取付けられてお
り、微振動は無数の小穴を有する隔壁１７を介し
て缶体１の内部に伝達される。以上の実施例の説明からも明らかなように、本
発明によれば、下部電極板と上部電極板の間に充
填される充填材によつて電極の実効表面積が大幅
に拡大され、また、自重による接触抵抗の差によ
つて上下の電極板間の電位傾度が均一ではなくな
るため、各種の汚濁物質に対する反応がそれぞれ
の個有の電位傾度の部分でなされて、比較的小型
な装置で多量の廃水を効率的に処理することがで
きるのであり、充填材と添加剤を適切に選定する
ことにより各種の廃水処理を効果的に行なうこと
が可能となるのである。また本発明においては、充填材は固定式の電極
とは異なり消耗時には単に必要量を補充するだけ
でよく、また洗浄も容易であるから取扱いが容易
であり、小型であることと相まつて保守管理が簡
単で維持費を低減できる効果もある。次に本発明の廃水処理方法による処理結果の実
例を示す。本発明は有機、無機の各種産業廃水の
処理、および下水、中水、上水の処理など広範囲
に適用することができる。

【表】

【表】このように各種の廃水において、COD、BOD、
SS、その他の含有成分についてほとんどの場合
90％以上の除去率を示し、通常の処理方法では除
去が困難な重合属や燐等に対しても高い除去率が
得られた。なお塩素酸基の発生により脱臭、脱
色、殺菌等の効果も得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の廃水処理用電解反応装置の一
実施例の概略断面図、第２図は本発明の廃水処理
方法を示す模式図、第３図は廃水処理方法の一実
施例における要部の模式図である。１……缶体、２……下部電極板、４……流入
口、５……上部電極板、７……流出口、８……充
填材、１１……廃水、２７……電解反応装置、３
２……添加剤。

Claims

【特許請求の範囲】１絶縁物からなる縦長の缶体の下部に下部電極
板と廃水の流入口を、上部に上部電極板と廃水の
流出口をそれぞれ設け、廃水中の汚濁物質の処理
に適応した金属イオンを生成する材質からなり、
相互間に廃水の通過を妨げない間隙を形成できる
形状の導電性の充填材を、下部電極板と上部電極
板の間に充填したことを特徴とする廃水処理用電
解反応装置。２絶縁物からなる縦長の缶体の下部に下部電極
板と廃水の流入口を、上部に上部電極板と廃水の
流出口をそれぞれ設け、廃水中の汚濁物質の処理
に適応した金属イオンを生成する材質からなり、
相互間に廃水の通過を妨げない間隙を形成できる
形状の導電性の充填材を、下部電極板と上部電極
板の間に充填した廃水処理用電解反応装置を設
け、この廃水処理用電解反応装置の下部電極板と
上部電極板の間に直流電圧を印加し、反応を促進
するようなイオンを生成する添加剤を添加した廃
水を流入口から送入して充填材の間隙を通過さ
せ、この間に電解処理して汚濁物質の分解、吸
着、凝集等を行ない、フロツク化して流出口より
取出すことを特徴とする廃水処理方法。３絶縁物からなる縦長の缶体の下部に下部電極
板と廃水の流入口を、上部に上部電極板と廃水の
流出口をそれぞれ設け、廃水中の汚濁物質の処理
に適応した金属イオンを生成する材質からなり、
相互間に廃水の通過を妨げない間隙を形成できる
形状の導電性の充填材を、下部電極板と上部電極
板の間に充填してなる廃水処理用電解反応装置を
２基１組として直列に接続し、一方の下部電極板
を陽極とした時は他方の下部電極板が陰極となる
ような極性で各廃水処理用電解反応装置の両電極
板間に直流電圧を印加し、且つ一定時間ごとに印
加する直流電圧の極性をそれぞれ逆転するように
した特許請求の範囲第２項記載の廃水処理方法。