KR20120106601A

KR20120106601A - 배수처리방법

Info

Publication number: KR20120106601A
Application number: KR1020120026035A
Authority: KR
Inventors: 신이치 나카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 오메가
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-09-26
Also published as: JP2012196601A; TWI448435B; JP5660946B2; TW201242908A

Abstract

[과제]전기 분해 시에 발생하는 가스의 보다 충분한 유효 이용을 할 수 있는 배수 처리 방법을 제공하려고 하는 것.
[해결 수단]수소 가스 3과, 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 생성하는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수 7을 상기 전해 기구 1에 보내도록 했다.염화수소 가스가 생성할 때에 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있다.

Description

배수처리방법{The treating method of waste water}

이 발명은, 열에너지 이용을 병용할 수 있는 공장폐수, 가정 배수, 음식점 배수, 그 외의 각종의 배수 처리 방법에 관한 것이다.

종래, 전기 분해를 이용한 배수 처리 방법에 관한 제안이 있었다(특허 문헌 0001).

이 배수 처리 방법은, 배수와 산화제 함유수를 혼합해 오염 평가 지표를 약 0 ppm으로 처리하는 혼합 공정과 처리수의 적어도 일부를 전기 분해하여 잔류 염소를 생성시키는 전해 공정을 가지고, 상기 잔류 염소를 생성시킨 처리수를 산화제 함유수로서 배수와 혼합하도록 한 것이다.

이 배수 처리 방법은, 배수와 산화제 함유수를 혼합해 오염 평가 지표를 약 0 ppm으로 처리하는“혼합 공정”을 가지고, 배수의 더러운 성분과 산화제를 만남?충돌?반응시켜 오염 평가 지표가 약 0 ppm가 되도록 산화 분해하는 것에 의해 처리계 내에 더러운 성분이 축적되어 가는 것을 억제할 수 있어 종래보다 처리를 안정시킬 수 있다고 하는 이점이 있다.

그렇다고는 하지만, 전기 분해 시에 액상으로부터 기상으로 휘발하는 가스를보다 충분하게 유효한 이용은 할 수 없는 것인가라는 의문이 발생했다.

일본특허공개 2011-11167호

그래서 이 발명은, 전기 분해 시에 발생하는 가스의 보다 충분한 유효 이용을 할 수 있는 배수 처리 방법을 제공하려고 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 이 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구하고 있다.

(1) 이 발명의 배수 처리 방법은, 수소 가스와, 전해 기구로 전기 분해할 때 생성되는 염소 가스를 반응시켜 염화수소 가스를 생성하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스를 배수에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하여, 염화수소 가스가 용해한 배수를 상기 전해기구로 보내도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 전해 기구는 유격막 방식이어도 무격막 방식이어도 괜찮다. 상기 수소 가스는 수소 가스 봄베를 사용하거나, 전해 기구로 생성시키거나, 상기 전해 기구의 부족분을 수소 가스 봄베로 보충하거나 할 수 있다.

이 배수 처리 방법에서는, 수소 가스와, 전해 기구로 전기 분해할 때에 염소 가스를 반응시켜 염화수소 가스를 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정을 가지므로, 수소 가스와 염소 가스가 반응해 염화수소 가스가 생성한다. 여기서, 염화수소 가스가 생성할 때에 다음과 같은 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있다.

　1/2 Cl₂(가스)+1/2 H₂(가스)→HCl(가스)+92.3 kJ/몰

또, 상기 염화수소 가스를 배수에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하므로, 배수 중에서 염화수소 가스가 전리해 염소 이온과 수소 이온을 물에 포함시킬 수 있다.

그리고, 염화수소 가스가 용해한 배수를 상기 전해 기구에 보내도록 했으므로, 염소 이온을 함유하는 배수를 전해 기구로 전기 분해하는 것에 의해 양극 측에서 염소(Cl₂)가 생성하게 된다. 여기서, 상기 염소(Cl₂)는 배수중에서 휘발해 염소 가스가 되거나 물과 반응해 차아염소산(HOCl)이 생성하거나 한다.

　Cl₂+H₂O→HCl+ HOCl

이 차아염소산에 의해, 배수중의 더러운 성분(유기 성분 등)이 산화 분해할 수 있어 정화되게 된다. 또, 배수는 양극에 의해 직접 산화 작용을 받아 분해되어 정화되게 된다. 여기서, 상기의 염소와 물의 화학반응식대로, 배수중의 염소(Cl₂)가 물과 반응해 차아염소산(HOCl)과 염산(HCl)이 생성하고, 상기 염산의 증가에 의해 pH가 산성 측에 기울어 간다. 그러면, pH가 내려가는 것에 의해, 차아염소산(HOCl)이 염소(Cl₂)로 변화해 배수중으로부터 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

(2) 이 배수 처리 방법은, 유격막 전해 기구로 전기 분해할 때에 양극 측에서 생성하는 염소 가스를 이용하도록 한 점에서 상기와 다르다.

즉, 이 배수 처리 방법은, 수소 가스와, 유격막 전해 기구로 전기 분해할 때에 양극 측에서 생성하는 염소 가스를 반응시켜 염화수소 가스를 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스를 배수에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비해, 염화수소 가스가 용해한 배수를 상기 유격막 전해 기구에 보내도록 했다.

여기서, 상기 수소 가스는 수소 가스 봄베를 사용하거나, 유격막 전해 기구의 음극 측에서 생성시키거나, 상기 유격막 전해 기구의 음극 측에서의 부족분을 수소 가스 봄베로 보충하거나 할 수 있다.

이 배수 처리 방법에서는, 수소 가스와, 유격막 전해 기구로 전기 분해할 때에 양극 측에서 생성하는 염소 가스를 반응시켜 염화수소 가스를 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정을 가지므로, 수소 가스와 염소 가스가 반응해 염화수소 가스가 생성한다. 여기서, 염화수소 가스가 생성할 때에 다음과 같은 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있다.

　1/2 Cl₂(가스)+1/2 H₂(가스)→HCl(가스)+92.3 kJ/몰

그리고, 염화수소 가스가 용해한 배수를 상기 유격막 전해 기구에 보내도록 했으므로, 염소 이온을 함유하는 배수를 유격막 전해 기구로 전기 분해하는 것으로써 양극 측에서 염소(Cl₂)가 생성하게 된다. 여기서, 상기 염소(Cl₂)는 배수중으로부터 휘발해 염소 가스가 되거나 물과 반응해 차아염소산(HOCl)이 생성하거나 한다.

　Cl₂+H2O→HCl+ HOCl

이 차아염소산에 의해, 배수중의 더러운 성분(유기 성분 등)이 산화 분해할 수 있어 정화되게 된다. 또, 배수는 양극에 의해 직접 산화 작용을 받아 분해되어 정화되게 된다. 여기서, 상기의 염소와 물의 화학반응식대로, 배수중의 염소(Cl₂)가 물과 반응해 차아염소산(HOCl)과 염산(HCl)이 생성되고, 상기 염산의 증가에 의해 pH가 산성 측에 기울어 간다. 그러면, pH가 내려가므로, 차아염소산(HOCl)이 염소(Cl₂)로 변화해 배수중으로부터 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

(3) 생석회와 물에 의해 반응 생성열을 발생시키고, 상기 생석회와 물과의 반응에 의해 생성한 소석회를 온도상승시켜 생석회와 수증기로 분해하고, 재생한 생석회와 새롭게 공급한 물을 접촉시키는 것으로 계속해서 반응 생성열을 발생하는 에너지 발생 기구를 구비해, 상기 염화수소 가스의 반응 생성열을 상기 생석회의 재생을 위한 보조 열에너지로서 이용하도록 해도 괜찮다.

이와 같이 구성하면, 에너지 발생 기구의 열의 보충에, 이 배수 처리 방법으로 생성한 열에너지를 이용할 수 있다. 여기서, 생석회의 물과의 반응에 의해, 다음과 같은 반응 생성열이 발생한다.

　CaO+H₂O→Ca(OH)₂+ 64 kJ/몰

그리고, 이 에너지 발생 기구는 다음과 같이 기능한다.

(A) 이 에너지 발생 기구에서는, 생석회와 물에 의해 반응 생성열을 발생시키고, 상기 생석회와 물의 반응에 의해 생성한 소석회를 온도상승시켜 생석회와 수증기로 분해하도록 했으므로, 상기 반응 생성열(열원으로서 이용)이나 수증기(동력으로서 이용)를 에너지로서 이용할 수 있다.

또, 재생한 생석회와 새롭게 공급한 물을 접촉시키는 것으로 계속해서 반응 생성열을 발생시키도록 했으므로, 생석회와 물이 반응해 소석회로 화학 변화할 때의 반응 생성열을 소석회의 온도상승?분해에 이용하는 것에 의해 연속해서 에너지를 꺼낼 수 있다.

그런데, 화석연료에서 유래하는 중유나 가스에서는 연소시키면 이산화탄소 등으로 변화해 원래의 연료는 소실하지만, 이 에너지 발생 기구에서는 생석회와 소석회와의 사이에 화학 구조를 변환시키면서 연속적으로 반응시킬 수 있다.

(B) 상기 소석회를 분해 온도 580℃이상으로 온도상승시키도록 열량의 부족분을 외부로부터 보급하도록 하면, 생석회?소석회를 저장해 물을 공급해 수증기를 발생시키는“반응조”를 소석회의 분해 온도의 580℃이상의 고온으로 유지하는 것에 의해, 생석회와 소석회가 혼연 일체가 된 반응을 계속시킬 수 있다. 이 반응조는, 생석회와 소석회를 교반하도록 해도 괜찮다.

(C) 상기 소석회가 열 분해하는 것에 의해 발생한 수증기를 에너지로서 이용하도록 하고, 고온으로 열 분해하는 것에 의해 발생한 수증기를 가압해 터빈을 회전시키는 것으로 발전을 행할 수 있다. 소석회의 분해 온도는 580℃이므로, 고온의 수증기를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 소석회 Ca(OH)₂가 분해하는 것에 의해서 발생하는 수증기 외에, 생석회 CaO와 물H₂O의 반응 생성열에 의한 발열에 의해 물이 증발해 발생하는 수증기를 이용할 수 있다.

(D) 상기 계속하여 발생하는 반응 생성열을 열원으로서 이용하도록 해, 이 생석회와 소석회를 저장하는“반응조”의 둘레의 벽으로부터(예를 들면 액체 등을 통해) 열을 꺼내도록 할 수 있다.

(E) 상기 물로서 배수를 공급하도록 하면, 에너지의 취득과 동시에 배수의 정화 처리를 행할 수 있다.

즉, 배수는 생석회와 발열 반응하는 것에 의해, 일부는 수증기가 되어 증발하고, 일부는 생석회와 결합해 소석회로 화학 변화한다. 이 소석회가 고온에서 생석회와 분리하는 것에 의해 수증기가 된다. 그리고, 배수중의 더러운 성분, 특히 유기 성분은 고온에 노출되는 것으로 열 분해하여 정화되게 된다.

(4) 상기 생석회에 수산화 나트륨을 혼재시키도록 해도 괜찮다.

이와 같이 구성하면, 생석회가 소석회로 화학 변화할 때의 반응 생성열과 함께, 수산화 나트륨의 용해열을 열에너지로서 이용할 수 있다. 즉, 수산화 나트륨이 격자 파괴해 다시 나트륨 이온과 히드록실 이온이 수화되어 안정화하는 것에 의해, 다음과 같은 용해열이 발생한다.

　NaOH(고체) +H₂O→ Na⁺ + OH^- + H₂O + 44.5 kJ/몰

(5) 상기 배수에 철을 혼재시키도록 해도 괜찮다.

이와 같이 구성하면, 배수 중에 혼재하는 철과 용존 산소, 물이 반응해 발열해 수온이 상승하고, 염소 가스, 수소 가스가 휘발하기 쉬운 환경이 된다. 그 화학반응식으로서 다음과 같은 내용을 생각할 수 있다. 열량의 수치 자체에 관해서는 여러 설이 있으므로, 여기에서는 열로서 아래와 같이 식에 기재한다.

　4Fe＋3O₂→2Fe₂O₃＋열

　4Fe + 2H2O + 3O₂ → 4FeOOH＋열

　Fe + 3/2H₂O + 3/4O₂ → Fe(OH)₃＋열

이 발명은 상술과 같은 구성이며, 다음의 효과를 가진다.

염화수소 가스가 생성할 때의 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있으므로, 전기 분해 시에 발생하는 가스의 보다 충분한 유효 이용을 할 수 있는 배수 처리 방법을 제공할 수 있다

도 1은 이 발명의 배수 처리 방법의 실시 형태 1~3의 설명도.
도 2는 이 발명의 배수 처리 방법의 실시 형태 4의 설명도.
도 3은 이 발명의 배수 처리 방법의 실시 형태 5의 설명도.

이하, 이 발명의 실시의 형태를 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1의 주로 좌측에 나타낸 바와 같이, 이 실시 형태의 배수 처리 방법은, 유격막 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 음극 측 2에서 생성하는 수소 가스 3과, 양극 측 4에서 생성하는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스를 배수(고농도 폐수 7)에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비한다.

그리고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수를 상기 유격막 전해 기구 1에 보내도록 하고 있다. 또, 이 염화수소 가스 6을 용해시킨 배수를 유격막 전해 기구 1에 리턴 하는 도중에, 드레인 폐기관 D를 분기하고 있다.

상기 유격막 전해기의 음극 측 2와 양극 측 4의 사이에는, 격막으로서 이온 교환막 8을 배치하고 있다. 또, 수소 가스 3과 염소 가스 5의 반응조 9에, 상호의 반응을 개시시키기 위한 열원 10을 마련하고 있다.

상기 수소 가스 3은 유격막 전해 기구 1의 음극 측 2에서 생성시켰지만, 수소 가스 봄베(도시하지 않음)를 사용하거나 상기 유격막 전해 기구 1의 음극 측 2로의 부족분을 수소 가스 봄베로 보충하거나 할 수 있다.

다음에, 이 실시 형태의 배수의 처리 방법의 사용 상태를 설명한다.

이 배수 처리 방법에서는, 수소 가스 3과, 유격막 전해 기구 1로 전기 분해 할 때에 양극 측 4에서 생성하는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성 하게 하는 염화수소 가스 생성 공정을 가지므로, 수소 가스 3과 염소 가스 5가 반응한 염화수소 가스 6이 생성한다.

그리고, 염화수소 가스 6이 생성할 때에 다음 식과 같이 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있어 전기 분해 시에 발생하는 가스의 보다 충분한 유효 이용을 할 수 있다고 하는 이점이 있다(실시예 2 참조).

　1/2 Cl₂(가스)+1/2 H₂(가스)→HCl(가스)+92.3 kJ/몰　

또, 상기 염화수소 가스 6을 배수에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하도록 하고 있어, 배수 중에서 염화수소 가스 6이 전리해 염소 이온과 수소이온을 물에 포함시킬 수 있다.

그리고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수를 상기 유격막 전해 기구 1에 보내도록 하고 있어, 염소 이온을 함유하는 배수를 유격막 전해 기구 1로 전기 분해하는 것에 의해 양극 측 4에서 염소(Cl₂)가 생성하게 된다.

여기서, 상기 염소(Cl₂)는 배수 중에서 휘발해 염소 가스 5가 되거나 물과 반응해 차아염소산(HOCl)이 생성되거나 한다.

　Cl₂+H₂O→HCl+ HOCl

상기 차아염소산에 의해, 배수 중의 더러운 성분(유기 성분 등)이 산화 분해 될 수 있어 정화되게 된다. 또, 배수는 양극 전극에 의해 직접 산화 작용을 받아 분해되어 정화되게 된다.

그리고, 상기의 염소와 물의 화학반응식대로, 배수 중의 염소(Cl₂)가 물과 반응해 차아염소산(HOCl)과 염산(HCl)이 생성하고, 상기 염산의 증가에 의해 pH가 산성 측으로 기울어 간다. 그러면, pH가 내려가므로, 차아염소산(HOCl)이 염소(Cl₂)로 변화해 배수 중에서 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

(실시 형태 2)

도 1의 주로 우측에 나타낸 바와 같이, 생석회 11와 물(수도물 W)에 의해 반응 생성열을 발생시키고, 상기 생석회 11과 물의 반응에 의해 생성한 소석회 12를 온도상승시켜 생석회 11과 수증기로 분해하고, 재생한 생석회 11로 새롭게 공급한 물을 접촉시키는 것으로 계속하여 반응 생성열을 발생시키는 에너지 발생 기구 13을 구비하도록 하고 있다. 반응조 안은, 모터 M에 의해 교반하도록 하고 있다.

에너지 발생 기구 13에서는, 생석회 11의 물과의 반응에 의해 다음과 같은 반응 생성열이 발생해 발열한다.

　CaO+H₂O→Ca(OH)₂+ 64 kJ/몰

그리고, 실시 형태 1의 염화수소 가스 6의 반응 생성열을, 상기 소석회 12로부터 생석회 11로의 재생을 위한 보조 열에너지로서 이용하도록 하고 있다. 여기서, 물로서 청정한 수돗물을 사용하고 있어, 배수를 이용했을 경우와 같은 더러움의 축적이 생길 것은 없다. 생석회 11과 물과 소석회 12의 반응 영역에는, 드레인 폐기관 D를 접속하고 있다.

이 에너지 발생 기구 13에서는, 소석회 12를 생석회 11로 재생하기 위한 열량의 보충에, 실시 형태 1의 배수 처리 방법으로 생성한 염화수소 가스 6의 열에너지(반응 생성열)를 이용하도록 하고 있다. 그리고, 물을 공급하는 것에 의해, 생석회 11과 소석회 12가 혼연 일체가 되고, 생석회 11이 소석회 12가 되는 발열 반응과 소석회 12의 생석회 11로의 재생 반응이 계속되도록 하고 있다.

또한, 에너지 발생 기구 13에서는, 공급한 물이 증발한 수증기나 상기 소석회 12(분해 온도 580℃)가 열 분해하는 것에 의해 발생한 수증기를 가압해 증기 발전기 14에서 터빈을 회전시키는 것에 의해서 발전을 행하도록 하고 있다. 이것에 의해, 이 에너지 발생 기구 13으로 전기를 얻도록 하고 있다.

또, 상기 생석회 11에는 수산화 나트륨 15를 혼재시키도록 하고 있다. 수산화 나트륨 15는 물에 의해서 우선 격자 파괴(흡열)하고, 그 다음에 나트륨 이온과 히드록실 이온이 수화되어 안정화(발열) 하게 되어, 흡열과 발열의 차감으로 다음과 같은 용해열이 발생해 발열한다.

NaOH(고체) +H₂O→ Na⁺ + OH^- + H₂O + 44.5 kJ/몰

따라서, 생석회 11이 소석회 12로 화학 변화할 때의 반응 생성열과 함께, 수산화 나트륨 15의 용해열을 열에너지(증기 발전)로서 이용할 수 있다.

(실시 형태 3)

도 1에 나타낸 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 상기 배수에 철(도시하지 않음)을 혼재시키도록 하고 있다. 따라서, 배수중에 혼재하는 철과 용존 산소, 물이 반응해 발열해 수온이 상승하고, 염소 가스 5, 수소 가스 3이 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

이 화학반응식으로서 다음과 같은 모양을 생각할 수 있다. 열량의 수치 자체에 관해서는 여러 설이 있으므로, 여기에서는 열로서 아래와 같이 식에 기재한다.

　4Fe＋3O₂→2Fe₂O₃＋열

　4Fe + 2H2O + 3O₂ → 4FeOOH＋열

　Fe + 3/2H₂O + 3/4O₂ → Fe(OH)₃＋열4

(실시 형태 4)

이 실시 형태에서는, 전해 기구 1은 상기 실시 형태와 같은 유격막 방식은 아니고 무격막 방식으로 하고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 이 실시 형태의 배수 처리 방법은, 무격막 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 원통형의 음극 전극 16으로부터 생성되는 수소 가스 3과, 원주상의 양극 전극 17로부터 생성되는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정(염화수소 가스 생성 존 Z1)과, 상기 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정(염화수소 가스 용해 존 Z2)을 구비한다.

그리고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수 7을 상기 무격막 전해 기구 1로 순환하도록 하고 있다. 무격막 전해 기구 1 자체에서도, 내부의 물을 펌프 P로 꺼내 순환하도록 하고 있다. 이것에 의해, 배수 7은 정화되어 가게 된다.

무격막 전해 기구 1에서는, 원통형의 음극 전극 16의 안쪽에 원주상의 양극 전극 17을 배치하고 있다. 그리고, 전해 기구 1의 위쪽의 기상으로 휘발한 수소 가스 3(공기에 대한 비중 0.07)은 위쪽의 배관으로 수집하고, 염소 가스 5(공기에 대한 비중 2.49)는 아래쪽의 배관으로 비중 나누기에 의해서 분별 포집하도록 하고 있다. 그 다음에 이것들을 합류시키고, 반응조 9에서 전열원(電熱源) 10에 의해 상호의 결합 반응을 개시시키고, 염화수소 가스 6으로 변화시키도록 하고 있다.

수소 가스 3과 염소 가스 5의 반응 생성열에 의해 발열한 염화수소 가스 6은 하부의 냉각수 존 Z3에 유도되고, 이 냉각수 18(수돗물)을 가열해 증기 19를 발생시키도록 하고 있다. 그리고, 이 증기 19를 에너지 이용(예를 들면 발전)하도록 하고 있다.

그 후, 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시켜, 다시 무격막 전해 기구 1에 보내 전해하도록 하고 있다.

상기 수소 가스 3은 무격막 전해 기구 1의 음극 전극 16에서 생성시켰지만, 수소 가스 봄베(도시하지 않음)를 사용하거나 상기 무격막 전해 기구 1의 음극 전극 16에서의 부족분을 수소 가스 봄베로 보충하거나 할 수 있다.

다음에, 이 배수 처리 방법의 사용 상태를 설명한다.

이 배수 처리 방법에서는, 수소 가스 3과, 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정(염화수소 가스 생성 존 Z1)을 가지므로, 수소 가스 3과 염소 가스 5가 반응해 염화수소 가스 6이 생성한다. 여기서, 염화수소 가스 6이 생성할 때에 다음과 같은 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있다.

　1/2 Cl₂(가스)+1/2 H₂(가스)→HCl(가스)+92.3 kJ/몰　

또, 상기 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정(염화수소 가스 용해 존 Z2)을 구비하므로, 배수 7 중에서 염화수소 가스 6이 전리한 염소 이온과 수소 이온을 물에 포함시킬 수 있다.

그리고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수 7을 상기 전해 기구 1에 보내도록 했으므로, 염소 이온을 함유하는 배수 7을 전해 기구 1로 전기 분해하는 것에 의해 양극 측에서 염소(Cl₂)가 생성하게 된다. 여기서, 상기 염소(Cl₂)는 배수 7로부터 휘발해 염소 가스 3이 되거나 물과 반응해 차아염소산(HOCl)이 생성하거나 한다.

Cl₂+H₂O→HCl+ HOCl

이 차아염소산에 의해, 배수 7중의 더러운 성분(유기 성분 등)이 산화 분해 될 수 있어 정화되게 된다. 또, 배수 7은 양극 전극 16에 의해 직접 산화 작용을 받아 분해되어 정화되게 된다. 여기서, 상기의 염소와 물의 화학반응식대로, 배수중의 염소(Cl₂)가 물과 반응해 차아염소산(HOCl)과 염산(HCl)이 생성하고, 상기 염산의 증가에 의해 pH가 산성 측으로 기울어 간다. 그러면, pH가 내려가므로, 차아염소산(HOCl)이 염소(Cl₂)로 변화해 배수 중에서 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

(실시 형태 5)

이 실시 형태에서도, 전해 기구 1은 유격막 방식은 아니고 무격막 방식으로 하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 이 실시 형태의 배수 처리 방법은, 무격막 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 원통형의 음극 전극 16으로부터 생성하는 수소 가스 3과, 원주상의 양극 전극 17로부터 생성하는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스(도시하지 않음)를 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정(독립한 별도의 공정으로 했다)과, 상기 염화수소 가스를 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정(독립한 별도의 공정으로 했다)을 구비한다. 무격막 전해 기구 1에서는, 내부의 물을 펌프 P로 꺼내 순환하도록 하고 있다.

무격막 전해 기구 1에서는, 원통형의 음극 전극 16의 안쪽에 원주상의 양극 전극 17을 배치하고 있다. 그리고, 전해 기구 1의 위쪽의 기상으로 휘발 한 수소 가스 3(공기에 대한 비중 0.07)은 위쪽의 배관으로 수집하고, 염소 가스 5(공기에 대한 비중 2.49)는 아래쪽의 배관으로 비중 나누기에 의해서 분별 포집하도록 하고 있다.

그리고, 염소 가스 5는 수산화 나트륨(NaOH)을 포함하게 한 배수 7로 불어넣어 차아염소산(HOCl)을 생성시키도록 하고 있다. 그리고, 염화수소 가스를 생성시킬 때 , 이 배수 7로부터 염소 가스를 휘발시키도록 하고 있다. 한편, 수소 가스 3은 일단 수소 가스 저장 존 Z4에 펌프 P로 모으도록 하고 있고, 염화수소 가스를 생성시킬 때, 이 저장 존 Z4로부터 수소 가스를 공급하도록 하고 있다.

그 다음에, 필요시에 이것들을 합류시키고, 상호의 결합 반응을 개시시켜, 염화수소 가스로 변화시키도록 하고 있다(도시하지 않음). 수소 가스 3과 염소 가스 5의 반응 생성열에 의해 발열한 염화수소 가스에 의해, 물을 가열해 증기를 발생시켜, 이 증기를 에너지 이용(예를 들면 발전)하도록 하고 있다.

그 후, 염화수소 가스를 배수 7에 용해시켜, 다시 무격막 전해 기구 1로 보내 전해한다.

다음에, 이 배수 처리 방법의 사용 상태를 설명한다.

이 배수 처리 방법에서는, 수소 가스 3과, 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스를 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정(독립한 별도의 공정)을 가지므로, 수소 가스 3과 염소 가스 5가 반응해 염화수소 가스가 생성한다. 그리고, 염화수소 가스가 생성할 때에 다음과 같은 큰 반응 생성열이 발생하므로, 이 반응 생성열을 열에너지로서 에너지 이용할 수 있다.

　1/2 Cl₂(가스)+1/2 H₂(가스)→HCl(가스)+92.3 kJ/몰　

또, 상기 염화수소 가스를 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정(독립한 별도의 공정)을 구비하므로, 배수 7중에서 염화수소 가스가 전리한 염소 이온과 수소 이온을 물에 포함시킬 수 있다.

게다가 염화수소 가스가 용해한 배수 7을 상기 전해 기구 1로 보내도록 했으므로, 염소 이온을 함유하는 배수 7을 전해 기구 1로 전기 분해하는 것에 의해 양극 측에서 염소(Cl₂)가 생성하게 된다. 여기서, 상기 염소(Cl₂)는 배수 7로부터 휘발 해 염소 가스 3이 되거나 물과 반응해 차아염소산(HOCl)이 생성하거나 한다.

　Cl₂+H₂O→HCl+ HOCl

　이 차아염소산에 의해, 배수 7중의 더러운 성분(유기 성분 등)이 산화 분해될 수 있어 정화되게 된다. 또, 배수 7은 양극 전극 16에 의해 직접 산화 작용을 받아 분해되어 정화되게 된다. 여기서, 상기의 염소와 물의 화학반응식대로, 배수중의 염소(Cl₂)가 물과 반응해 차아염소산(HOCl)과 염산(HCl)이 생성되고, 상기 염산의 증가에 의해 pH가 산성 측에 기울어 간다. 그러면, pH가 내려가므로, 차아염소산(HOCl)이 염소(Cl₂)로 변화해 배수 중에서 휘발하기 쉬운 환경이 된다.

전기 분해 시에 발생하는 가스의 보다 충분한 유효 이용을 할 수 있는 것에 의해서, 여러 가지의 배수 처리 방법의 용도에 적용할 수 있다.

1　전해 기구
　2　수소 가스
　4　양극 측
　5　염소 가스
　6　염화수소 가스
　7　배수(고농도 폐수)
　11　생석회
　12　소석회
　13　에너지 발생 기구
　15　수산화 나트륨
　W　물

Claims

수소 가스 3과, 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 생성되는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수 7을 상기 전해 기구 1로 보내도록 한 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
수소 가스 3과, 유격막 전해 기구 1로 전기 분해할 때에 양극 측 4에서 생성되는 염소 가스 5를 반응시켜 염화수소 가스 6을 생성하게 하는 염화수소 가스 생성 공정과, 상기 염화수소 가스 6을 배수 7에 용해시키는 염화수소 가스 용해 공정을 구비하고, 염화수소 가스 6이 용해한 배수 7을 상기 유격막 전해 기구 1로 보내도록 한 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 생석회 11과 물에 의해 반응 생성열을 발생시키고, 상기 생석회 11과 물의 반응에 의해 생성한 소석회 12를 온도상승시켜 생석회 11과 수증기로 분해시켜, 재생한 생석회 11로 새롭게 공급한 물을 접촉시키는 것에 의해 계속하여 반응 생성열을 발생시키는 에너지 발생 기구 13을 구비하고, 상기 염화수소 가스 6의 반응 생성열을 상기 생석회 11의 재생을 위한 보조 열에너지로서 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 생석회 11에 수산화 나트륨 15를 혼재시키도록 한 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제 1항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,　상기 배수에 철을 혼재시키도록 한 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.