WO2004065310A1 - 電気分解式汚水処理装置 - Google Patents

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Gekko Takahashi
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Hamafuji Co., Ltd
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    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply

Definitions

  • the present invention relates to an electrolysis type sewage treatment apparatus for separating pollutants from sewage by applying a voltage between electrodes.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-222658 describes a method of purifying wastewater such as suspended emulsion water and industrial wastewater by electric treatment.
  • this electric treatment method for example, as shown in FIG. 14, electrodes 52.5 3 are installed facing each other in an electrode tank 51 of a sewage treatment apparatus 50, and the space between the electrodes 52, 53 is formed.
  • a voltage is applied to the passing sewage 54 to remove the electrostatic attraction between the water molecules and the pollutants 55 including oil, organic matter, metal compounds, etc. in the sewage 54, and the sewage 54 It separates pollutants 5 5.
  • the particles of the pollutant 55 are positively or negatively charged due to factors such as ionization and hydration, and are particles of the same charge. They do not repel each other to form large particles, making it difficult to separate pollutants from wastewater.
  • the charged pollutant 55 particles receive an electric field and have different charges. Move to electrode 52 or electrode 53.
  • the particles of the pollutant 55 transferred to the electrode 52 or the electrode 53 lose charge and become neutral particles and aggregate with each other.
  • the agglomerated particles float on the surface of the electrode tank 51 as scum (floating residue) or settle at the bottom as sludge to separate the pollutant 55 from the wastewater 54.
  • the treatment capacity of the sewage treatment apparatus 50 greatly varies depending on quantitative factors such as the type, concentration, and temperature of the sewage 54 to be treated, and the magnitude of applied current and voltage. For this reason, in the sewage treatment apparatus 50, the treatment capacity of the sewage 54 became unstable, and the pollutants 55 could not be sufficiently separated from the sewage 54, and there was a possibility that efficient sewage treatment could not be realized. Further, when the wastewater 54 has a high concentration of pollutants 55 in a paper mill or the like and contains sugar and alcohol in a sugar mill or the like, it has become more difficult to stably treat the wastewater 54.
  • Patent Document 2 derives the optimum values of the applied voltage, current density and resistance value by carefully considering the separation trend of sewage, but the results of the inventor's new sewage treatment experiment In addition, we found excellent optimal conditions for voltage, current density and resistance under the optimal conditions for sewage treatment.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to examine applied voltage, current density, and resistance values to be applied between the electrodes, and to specifically apply these applied voltage, current density, and resistance values.
  • Electrolytic sewage treatment equipment that can realize stable sewage treatment by setting to To provide a location. Disclosure of the invention
  • the electrical conductivity of sewage fluctuates mainly due to the presence of electrolytes dissolved in the sewage. If there is little electrolyte in the sewage and the resistance between the electrodes is large, the current flowing between the electrodes decreases, and pollutants The neutralization rate of the particles decreases. In this case, the amount of sludge generated by flocculation of pollutants decreases, and the pollutant removal rate decreases.
  • the resistance value between the electrodes is controlled to reduce the neutralization rate of the particle charges of the pollutants, and that they are once aggregated by neutralization. It has been found that it is sufficient to find a resistance value range in which the polluted substance does not recharge due to the extra charge.
  • the resistance between the electrodes is set within a range in which the neutralization rate of the particle charges of the pollutant is not reduced and the pollutant once aggregated by the neutralization is not charged again by the extra charge. Adjust the value for stable sewage treatment. Specifically, the applied voltage between the electrodes a current density between 4 0 V ⁇ 6 0 V and electrode 0. 0 0 0 1 mA / mm 2 ⁇ 0. 0 0 0 5 m A / mm 2 met Te, the resistance value between the electrodes is set to be 8 0 ⁇ / mm 2 ⁇ 6 0 0 M ⁇ / mm 2. As a result, pollutants can be efficiently removed from sewage, which is difficult to treat in the past. Wastewater containing high concentrations of pollutants and wastewater containing sugar and alcohol can be treated efficiently and stably.
  • sewage is caused to flow at a predetermined flow rate so as to pass between the electrodes, and the time required for the sewage to pass through a voltage application region where a voltage is applied between the electrodes is 60 seconds to 150 seconds. It is set to be seconds. If a voltage is applied while the sewage is stagnant between the electrodes, the temperature of the sewage rises, and the resistance between the electrodes fluctuates, making it difficult to continue stable sewage treatment. In this case, by flowing the sewage between the electrodes at a predetermined flow rate, the temperature rise of the sewage can be suppressed, and the resistance value between the electrodes can be prevented from fluctuating.
  • the voltage application time to the sewage is too short, the neutralization rate of the particle charges of the pollutant decreases, and the Material removal rate is reduced. Conversely, if the voltage application time is too long, the contaminated substances once aggregated by neutralization will be recharged by the extra charge and will be redispersed in the wastewater. Considering these phenomena, the voltage application time to
  • Fig. 1 is a vertical sectional view of an electrolytic sewage treatment apparatus (first embodiment).
  • Figure 2 is a top view of the electrolyzed wastewater treatment system.
  • Figure 3 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the removal rate of pollutants in wastewater.
  • Figure 4 shows the current density applied between the electrodes and the removal rate of pollutants in wastewater.
  • 6 is a graph showing the relationship of.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the voltage application time and the pollutant removal rate in wastewater.
  • FIG. 6 is a top view of the electrolytic sewage treatment apparatus (second embodiment).
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional electrolytic sewage treatment apparatus. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 Embodiments of an electrolytic sewage treatment apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 Embodiments of an electrolytic sewage treatment apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 Embodiments of an electrolytic sewage treatment apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 Embodiments of an electrolytic sewage treatment apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • the electrolysis type sewage treatment apparatus 1 in the first embodiment contains sewage 2 flowing as shown by arrows in FIGS. 1 and 2, and treats the sewage 2 by applying a certain voltage to the electrodes 3a, 3a. 3 b.
  • the septic tank 4 of the electrolytic sewage treatment apparatus 1 is formed in a vertically long box shape from, for example, plastic material, and two partition plates 5 (5a, 5b) are provided at predetermined intervals. It is juxtaposed.
  • the inside of the purification tank 4 is divided into three chambers of a storage tank 6, an electrolysis tank 7 and a separation tank 8 by juxtaposing the partition plates 5.
  • the lower end of the partition plate 5a between the storage tank 6 and the electrolysis tank 7 has a short length so that sewage can flow from the storage tank 6 to the electrolysis tank 7.
  • the upper end of the partition plate 5b between the electrolysis tank 7 and the separation tank 8 is short, and the sewage 1 can flow from the electrolysis tank 7 to the separation tank 8.
  • the upper end of the storage tank 6 is connected to a water pipe 9 for guiding the wastewater 1 to the storage tank 6, and the lower end of the separation tank 8 is connected to a drainage pipe 10 for discharging the treated wastewater 2 to the outside.
  • a pump (not shown) is connected to the water pipe 9 so that the flow rate of the sewage 2 passing through the septic tank 4 can be adjusted.
  • a discharge pipe 12 for discharging settled or settled sludge 17 is connected to the bottom of the electrolysis tank 7 and the separation tank 8.
  • a mounting plate 13 for the electrodes 3a and 3 is arranged so as to be parallel to the partition plates 5a and 5b.
  • a plurality of mounting plates 13 can be arranged, and can be moved in the direction of separation / contact with the partition plates 5a and 5b.
  • the number of electrodes 3a and 3b and the distance between the electrodes 3a and 3b The distance can be adjusted.
  • the electrodes 3a and 3b are made of aluminum plate, and are mounted on both sides of the mounting plate 13 and on opposing sides of the partition plates 5a and 5b.
  • a pair of opposed electrodes 3a and 3b are connected to a positive terminal and a negative terminal (neither is shown) of a DC power supply to form an anode and a cathode.
  • the sewage 2 flows into the septic tank 4 of the electrolytic sewage treatment apparatus 1 from the water pipe 9.
  • the sewage 2 flows into the electrolysis tank 7 from the storage tank 6 through a gap G1 formed at the lower end of the partition plate 5a.
  • the sewage 2 flowing into the electrolysis tank 7 flows from the lower part to the upper part between the electrodes 3a and 3b, and flows into the separation tank 8 through the gap G2 formed at the upper end of the partition plate 5b.
  • the sewage 2 flowing into the separation tank 8 flows from the upper part to the lower part of the separation tank 8 and is discharged to the outside from the drain pipe 10.
  • a DC voltage of 40 V to 60 V is applied to the electrodes 3 a and 3 b, and the distance between the electrodes 3 a and 3 b is adjusted by moving the mounting plate 13.
  • the current density flowing between the electrodes 3a and 3b is set to be 0.001 mA / mm 2 to 0 ⁇ 0.05 mA / mm 2 .
  • the inflow of sewage 2 is adjusted by the pump of the water pipe 9, and the voltage application area 14 from the sewage inflow end D 1 to the sewage outflow end D of the electrodes 3 a and 3 b is adjusted to the sewage 2.
  • the time required for the voltage to pass (voltage application time) is set to be 60 seconds to 150 seconds.
  • the charged particles of the pollutants 15 in the sewage 2 move to the electrodes 3a and 3b under the influence of the electric field.
  • the charged particles that have moved to the electrodes 3a and 3b lose their charge, become electrically neutral particles, and aggregate with each other.
  • the pollutants 15 in the sewage are separated from the sewage Z, and the separated pollutants 15 become floating sludge 16 and float on the surface of the separation tank 8 as scum or settle sludge 17 And settle to the bottom.
  • the suspended sludge 16 is recovered by scooping with a skimmer, and the settled sludge 17 is recovered via a discharge pipe 11.
  • the clarified water obtained by treating the sewage 2 by changing the voltage and the current density by the electrolytic sewage treatment apparatus 1 is collected from the separation tank 8, and the clarified water is used for biological oxygenation.
  • B 0 D chemical oxygen demand
  • COD chemical 0 ygen D emand, hereinafter referred to as COD
  • SS suspended solids
  • Tota 1 total nitrogen
  • T-N Nitrogen
  • T-I Totalphosphorus
  • Figure 3 shows the relationship between the applied voltage and the removal rate of pollutants 15 in sewage 2.
  • the calculation formula of (removal rate) (measured value of treated water) / (measured value of wastewater before treatment) is used.
  • the sewage 2 in the septic tank 4 As a result of visually observing the sewage 2 in the septic tank 4, at a low voltage, the sewage was not able to properly separate the pollutants 15 and was in a turbid state. At a voltage of 40 V to 60 V, the sewage 2 can remove pollutants 15 properly and becomes almost clear. The pollutants 15 separated from the sewage 2 floated on the surface of the separation tank 8 or settled to the bottom. At voltages higher than 80 V, the once-agglomerated pollutants 15 do not grow into agglomerated particles and begin to disperse again in the sewage 2.
  • sewage 2 has been substantially purified in a substantially clear water, 0.0 0 0 in 1 m lower current density than a / mm 2, sewage 1 is to turbidity, 0. 0 0 0 5 mA / mm 2 pollutants 1 5 at higher current density begins to re-dispersed in wastewater 2 There is a tendency.
  • FIG. 5 shows the relationship between the time during which the sewage 2 passes through the voltage application area 14 (voltage application time) and the removal rate of the pollutant 15. Until the voltage application time exceeds 60 seconds, the removal rate sharply increases, and then, after a slight increase, reaches 90% to 97% in the elapsed time of 90 seconds. An approximately constant removal rate is maintained until 120 seconds elapse, but the removal rate starts to gradually decrease when the voltage application time exceeds 120 seconds, and rapidly decreases after 150 seconds. I do.
  • the voltage applied to the electrodes 3a and 3b is 40 V to 60 V, and the current density between the electrodes 3a and 3b is 0.001 mA / mm 2 to 0.0.
  • the removal rate indicates 80% to 9 7%
  • purification is effective to line the wastewater t I was At this time, it was found that when the voltage application time was set to 60 seconds to 150 seconds, the voltage, current density, and voltage application time worked synergistically to dramatically improve the separation of pollutants 15. . Accordingly, the wastewater 2 containing concentrated wastewater, alcohol, sugar and the like, which is difficult to treat by the conventional method, is also used for the electrolyzed wastewater treatment apparatus 1 of the present invention. By applying the method, appropriate purification can be performed, and multifunctional wastewater treatment can be realized.
  • the pollutants 15 can be appropriately separated and the wastewater 2 can be effectively purified.
  • it is possible to appropriately purify concentrated wastewater, sewage 2 containing alcohol, sugar, etc. which is difficult to treat with conventional methods, and to realize multifunctional sewage treatment.
  • the mounting plate 13 for mounting the electrodes 3a and 3b between the two partition plates 5a and 5b in the electrolytic tank 7 is divided into partition plates 5a. , 5b are arranged substantially perpendicular to the plate surface.
  • a plurality of mounting plates 13 can be arranged in the same manner as in the first embodiment, and can be moved in parallel to the plate surfaces of the partition plates 5a and 5b in the direction of separation and contact. The number and the distance between the electrodes 3a, 3b can be adjusted.
  • the mounting plate 13 is arranged at a substantially right angle with the partition plates 5a and 5b, and the electrodes 3a and 3b are at a substantially right angle with the partition plates 5a and 5b. Since the electrodes are arranged, the electrodes 3a and 3b are positioned so as to be substantially orthogonal to the peripheral region FF, and the influence from the peripheral regions F1 and F2 can be minimized. Thereby, it is possible to suppress the variation in the amount of current generated between the electrodes 3a and 3b due to the turbulence, and to continue the stable sewage treatment.
  • the material of the electrodes 3a and 3b is made of an aluminum plate, but the material of the electrodes 3a and 3b may be any conductive material used for electrophoresis, for example.
  • it may be made of metal such as copper-stainless steel, graphite (graphite), or carbon.
  • the septic tank 4 is made of plastic, but the material of the septic tank 4 may be a metal as long as it has a structure capable of ensuring insulation from the electrodes 3a and 3b.
  • the electrolytic sewage treatment apparatus of the present invention When the electrolytic sewage treatment apparatus of the present invention is used, the voltage applied between the electrodes 3a and 3b disposed in the electrolytic tank 7 and the voltage between the electrodes 3a and 3b By setting the current density and the voltage application time for sewage 1 passing between the electrodes 3a and 3b, etc., the pollutants 15 can be efficiently removed from the sewage 2, which is conventionally difficult to treat. Wastewater 1 containing high concentrations of pollutants 15 and wastewater 1 containing sugars and alcohols can be efficiently and stably treated. And so on.

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Abstract

　電気分解槽７内に配置した電極３ａ、３ｂ間への印加電圧が４０Ｖ～６０Ｖかつ電極３ａ、３ｂ間の電流密度が０．０００１ｍＡ／ｍｍ２～０．０００５ｍＡ／ｍｍ２であって、電極３ａ、３ｂ間の抵抗値が８０ＭΩ／ｍｍ２～６００ＭΩ／ｍｍ２となるように設定し、さらに、電極３ａ、３ｂ間を通過する汚水２に対する電圧印加時間を６０秒～１５０秒に設定すると、汚水２から汚濁物質１５を効率的に除去することができ、従来は処理が困難であった汚濁物質１５を高濃度に含む汚水２および糖・アルコールを含む汚水２の効率的かつ安定的な処理が可能となる。

Description

電気分解式汚水処理装置 技術分野
本発明は、 電極間に電圧を印加して汚水から汚濁物質を分離する 電気分解式汚水処理装置に関する。 背景技術
汚水処理方法の一例と して、 電極を用いて電気分解を行う方法が 登場している （例えば特開平 1 1 一 2 2 6 5 8 5号公報および特許 第 3 2 8 3 4 9 8号公報） 。 特開平 1 1 一 2 2 6 5 8 5号公報には 、 懸濁状態のェマルジョ ン排水、 工業排水などの汚水を電気処理に より浄化する方法が記載されている。 この電気処理方法によれば、 例えば図 1 4に示すように汚水処理装置 5 0 の電極槽 5 1 内に電極 5 2 . 5 3 を対向させて設置し、 これら電極 5 2、 5 3間を通過す る汚水 5 4に電圧を印加して、 汚水 5 4中の油分、 有機物、 金属化 合物などを含む汚濁物質 5 5 と水分子との静電引力を消滅させて汚 水 5 4から汚濁物質 5 5 を分離するものである。
上記の汚濁物質 5 5は、 汚水中にコロイ ド状に分散していること が多いため、 汚濁物質 5 5の粒子がイオン化、 水和などの要因で正 あるいは負に帯電し、 同一電荷の粒子同士が排斥し合って大きな粒 子を形成せず、 汚水中からの汚濁物質の分離を困難にさせている。 一般に、 汚水 5 4内に正負一対の電極 5 2、 5 3 を設けて電圧を加 えると、 帯電した汚濁物質 5 5の粒子は電界を受けて異なる電荷の 電極 5 2 も しく は電極 5 3に移動する。 電極 5 2 も しく は電極 5 3 に移動した汚濁物質 5 5の粒子は、 電荷を失って中性粒子となり互 いに凝集し合う。 凝集した粒子は、 スカム （浮き滓） と して電極槽 5 1 の水面に浮上したり、 汚泥と して底部に沈降して汚濁物質 5 5 を汚水 5 4から分離する。
しかしながら、 汚水処理装置 5 0の処理能力は、 処理すべき汚水 5 4の種類、 濃度、 温度あるいは印加する電流、 電圧の大小などの 定量的要素によって大きく変動する。 このため、 汚水処理装置 5 0 では汚水 5 4 の処理能力が不安定となり、 汚濁物質 5 5が汚水 5 4 から充分に分離されず効率的な汚水処理を実現できない恐れがあつ た。 また、 汚水 5 4が製紙工場などで高濃度の汚濁物質 5 5 を有し たり、 製糖工場などで糖 · アルコールを含む場合には、 汚水 5 4の 安定的処理が一段と困難となつていた。
そこで、 特許第 3 2 8 3 4 9 8号公報では、 電極 5 2、 5 3間に 印加すべき電流、 電圧などの定量的要素と汚水処理能力との関係に ついて詳細に検討し、 安定的な汚水処理の最適条件を決定する研究 を行った。 特許文献 2 では汚水の分離動向を子細に考察して最適の 印加電圧、 電流密度ならびに抵抗値の具体的な値を導出しているが 、 本願の発明者が新たに汚水処理実験を行った結果、 汚水処理の最 適条件における電圧、 電流密度および抵抗値について、 優れた最適 条件を見出した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、 その目的は電極間に 加えるべき印加電圧、 電流密度および抵抗の各数値を検討し、 これ ら印加電圧、 電流密度および抵抗の各数値を具体的に設定すること により安定した汚水処理の実現が可能となる電気分解式汚水処理装 置を提供することにある。 発明の開示
( 1 ) 本発明によれば、 汚水処理の最適条件を決定し、 安定した汚 水処理の実現化のために考察を重ねた結果、 本出願の発明者は次の ような知見を得た。 汚水の電気伝導度は、 主に汚水中に溶解してい る電解質の存在により変動し、 汚水中に電解質が少なくて電極間の 抵抗値が大きいと、 電極間に流れる電流が減少し、 汚濁物質の粒子 電荷の中和率が低下する。 この場合、 汚濁物質が凝集により生じる 汚泥量は減少して汚濁物質の除去率が低下する。 汚水中に電解質が 多くて電極間の抵抗値が小さいと、 電極間に流れる電流が増大し、 一旦中和により凝集した汚濁物質が余分の電荷によつて再度帯電し 、 汚水中に再分散して汚濁物質の除去率は低下する。 このため、 汚 水からの汚濁物質の除去率を最大にするには、 電極間の抵抗値を制 御して汚濁物質の粒子電荷の中和率を低減させることなく、 しかも 一旦中和により凝集した汚濁物質が余分の電荷によつて再度帯電し ない抵抗値範囲を見出せばよいことが分かった。
これを考慮して、 請求項 1 では、 汚濁物質の粒子電荷の中和率を 低減させず、 しかも一旦中和により凝集した汚濁物質が余分の電荷 によつて再度帯電しない範囲に電極間の抵抗値を調整して汚水処理 を安定して行う。 具体的には、 電極間への印加電圧が 4 0 V〜 6 0 Vかつ電極間の電流密度が 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 . 0 0 0 5 m A/mm2 であって、 電極間の抵抗値が 8 0 ΜΩ/mm2 〜 6 0 0 M Ω/mm 2 となるように設定している。 この結果、 汚水から 汚濁物質を効率的に除去することができ、 従来は処理が困難であつ た汚濁物質を高濃度に含む汚水および糖 · アルコールを含む汚水の 効率的かつ安定的な処理が可能となる。
( 2 ) 請求項 2では、 電極間を通過するように汚水を所定の流速で 流し、 電極間に電圧が印加された電圧印加領域を汚水が通過する所 要時間を 6 0秒〜 1 5 0秒となるように設定している。 汚水が電極 間に停滞した状態で電圧を加えた場合、 汚水に温度上昇をもたらし 、 電極間の抵抗値が変動して安定した汚水処理を続行することが困 難となる。 この場合、 電極間に汚水を所定の流速で流すことによ り 汚水の温度上昇を抑え、 電極間の抵抗値の変動を防ぐことができる 。 この場合、 汚水が電極の汚水流入側端部から汚水流出側端部まで に至る時間、 つまり汚水に対する電圧の印加時間が短過ぎると、 汚 濁物質の粒子電荷の中和率が低下し、 汚濁物質の除去率が低下する 。 反対に電圧の印加時間が長過ぎると、 一旦中和により凝集した汚 濁物質が余分の電荷によつて再度帯電し、 汚水中に再分散してしま う。 こういった現象を勘案して、 汚水に対する電圧の印加時間が 6
0秒〜 1 5 0秒となるように汚水の流速を調整することによ り、 汚 水からの汚濁物質の除去率を最大にすることが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 電気分解式汚水処理装置の縦断面図である （第 1実施例
) 。
図 2 は、 電気分解式汚水処理装置の上面図である。
図 3は、 印加電圧と汚水中の汚濁物質の除去率との関係を示すグ ラフである。
図 4 は'、 電極間に加えた電流密度と汚水中の汚濁物質の除去率と の関係を示すグラフである。
図 5は、 電圧印加時間と汚水中の汚濁物質の除去率との関係を示 すグラフである。
図 6は、 電気分解式汚水処理装置の上面図である （第 2実施例） 図 7は、 図 6 の B— B線に沿う縦断面図である。
図 8は、 従来の電気分解式汚水処理装置の概略図である。 発明を実施するための最良形態
本発明を具体化した電気分解式汚水処理装置の各実施例について 図 1 ないし図 7 に基づいて説明する。
(第 1実施例）
図 1 ないし図 5は本発明の第 1実施例を示す。 第 1実施例におけ る電気分解式汚水処理装置 1 には、 図 1 および図 2に矢印で示すよ うに流れる汚水 2 を収容して一定の電圧の印加により汚水 2 を処理 する電極 3 a、 3 bを備える。
電気分解式汚水処理装置 1 の浄化槽 4 は、 例えばプラスチッ ク材 料によ り縦長な箱状に形成され、 内部に二枚の仕切板 5 ( 5 a、 5 b ) を所定の間隔を空けて並設している。 仕切板 5の並設によ り浄 化槽 4 の内部を貯留槽 6、 電気分解槽 7および分離槽 8の三室に区 分している。 貯留槽 6 と電気分解槽 7 との間の仕切板 5 aは、 下端 部が短尺になつており、 汚水 を貯留槽 6から電気分解槽 7へ流動 可能にしている。 電気分解槽 7 と分離槽 8 との間の仕切板 5 bは、 上端部が短尺になつており、 汚水 1 を電気分解槽 7から分離槽 8へ 流動可能にしている。 貯留槽 6 の上端部は汚水 1 を貯留槽 6へ案内する導水管 9が連結 され、 分離槽 8の下端部には処理後の汚水 2 を外部へ排出する排水 管 1 0が連結されている。 導水管 9 にはポンプ （図示せず） が接続 されており、 浄化槽 4内を通過する汚水 2 の流速を調節可能にして いる。 電気分解槽 7および分離槽 8の底部には、 沈降あるいは沈殿 した沈降汚泥 1 7 を排出する排出管 1 2が連結されている。
電気分解槽 7内の仕切板 5 a、 5 bの間には、 電極 3 a、 3 の 取付板 1 3 を仕切板 5 a、 5 b と平行になるように配置している。 取付板 1 3は複数枚配置可能で、 仕切板 5 a、 5 bに対して離接方 向に移動可能になっており、 電極 3 a、 3 bの枚数および電極 3 a 、 3 b間の距離を調節することができる。 電極 3 a、 3 bはアルミ 二ゥム板製であり、 取付板 1 3の両面および仕切板 5 a、 5 bの対 向面側に取付けられている。 対向する一対の電極 3 a、 3 bは直流 電源の正端子および負端子 （いずれも図示せず） に接続されて陽極 および陰極を形成している。
上記構成において、 汚水 2 の処理を行うにあたっては、 電気分解 式汚水処理装置 1 の浄化槽 4に汚水 2 を導水管 9から流入させる。 汚水 2は、 貯留槽 6から仕切板 5 aの下端部に形成された隙間 G 1 を通って電気分解槽 7内に流入する。 電気分解槽 7内に流入した汚 水 2は、 電極 3 a、 3 b間を下部から上部に流れて仕切板 5 b上端 部に形成された隙間 G 2 を通って分離槽 8へ流れ込む。 分離槽 8へ 流れ込む汚水 2 は、 分離槽 8 を上部から下部に流動して排水管 1 0 から外部に排出される。
この時、 電極 3 a、 3 bには 4 0 V〜 6 0 Vの直流電圧を印加し ておき、 取付板 1 3の移動により電極 3 a、 3 b間の距離を調節し 、 電極 3 a、 3 b間に流れる電流密度が 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 · 0 0 0 5 mA/mm2 となるように設定する。 また、 導水管 9 のポンプによ り汚水 2 の流入量を調節し、 電極 3 a、 3 bの汚水 流入側端部 D 1 から汚水流出側端部 D までの電圧印加領域 1 4 を 汚水 2が通過する所要時間 （電圧印加時間） を 6 0秒〜 1 5 0秒と なるように設定する。
汚水 1が電気分解槽 7内の電圧印加領域 1 4 を通過するとき、 汚 水 2中の汚濁物質 1 5のうち帯電している粒子は電界の影響により 電極 3 a、 3 bに移動する。 電極 3 a、 3 bに移動した帯電粒子は 、 電荷を失って電気的に中性な粒子となり互いに凝集し合う。 これ により、 汚水 中の汚濁物質 1 5は汚水 Zから分離され、 分離され た汚濁物質 1 5は浮遊汚泥 1 6 となつて分離槽 8 の水面にスカムと して浮遊したり、 沈降汚泥 1 7 となって底部に沈降する。 浮遊汚泥 1 6はスキマーで掬い取って回収し、 沈降汚泥 1 7は排出管 1 1 を 介して回収する。
(第 1実施例による実験結果）
電気分解式汚水処理装置 1 によ り、 電圧および電流密度を変化さ せて汚水 2 を処理した後の清澄水を分離槽 8から採取し、 生物学的 酸素要永童 ( B i o l o g i c a l O y g e n D e m a n d 、 以後 B 0 Dと称す） 、 化学的酸素要求量 （ C h e m i c a l 0 y g e n D e m a n d、 以後 C O Dと称す） 、 浮遊物質量 （ S u p e r n a t a n t S c u m、 以後 S S と称す） 、 全窒素 （ T o t a 1 N i t r o g e n , 以後 T— Nと称す） および全リ ン （ T o t a l p h o s p h o r u s , 以後 T一 Ρと称す） について 測定値を求めた。 図 3は、 印加電圧と汚水 2中の汚濁物質 1 5の除去率との関係を 示し、 図 4 は電極 3 a、 3 b間に流れる電流密度と汚水 1中の汚濁 物質 1 5の除去率との関係を示す。 除去率は各測定項目について J I Sに規定された方法に則して評価し、 評価にあたっては （除去率 ) = (処理水の測定値） / (処理前の汚水の測定値） の演算式を用 いた。
図 3から分かるように、 電圧を 0 Vから増加させるにつれて B 0 D、 C O D. S S、 T_Nおよび T一 Pの除去率が向上する。 電圧 が 5 0 Vで、 除去率はいずれの測定項目も最大値に至って 9 0 %〜 9 7 %を示す。 電圧をさらに増加させると、 除去率は低下するが、 特に B〇 Dおよび C〇 Dについては 4 0 V〜 6 0 Vといつた電圧範 囲で除去率が大幅に向上して汚濁物質 1 5の除去に著効を示す。
目視によ り浄化槽 4の汚水 2 を観察した結果、 低い電圧では汚水 は汚濁物質 1 5 を適切に分離できず濁った状態であった。 4 0 V〜 6 0 Vの電圧で、 汚水 2は汚濁物質 1 5 を適切に除去することがで きて略清澄な状態となる。 汚水 2から分離した汚濁物質 1 5は分離 槽 8の水面に浮遊したり底部に沈降した。 8 0 Vより も高い電圧で は、 一旦凝集した汚濁物質 1 5は凝集粒子を成長させず再び汚水 2 中に分散させ始める。
図 4に示すように電流密度が O mA/mm2 から増えるにつれて 、 B O D、 C O D. S S、 T一 Nおよび T一 Pの除去率は上昇する 。 0. 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0. 0 0 0 5 mA/mm2 の電流密 度では、 汚濁物質 1 5の除去率は 8 0 %〜 9 6 %に至り、 0. 0 0 0 3 mA/mm2 の電流密度でいずれも最大値を示す。 電流密度が 0. 0 0 0 5 mA/mm2 を上回ると、 いずれの測定項目でも除去 率は低下するが、 と りわけ B O D、 C 0 Dの除去率は急減する。 す なわち、 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 . 0 0 0 5 mA/mm2 の 電流密度では、 汚水 2 は略清澄な水となって略浄化されたが、 0 . 0 0 0 1 m A/mm2 より低い電流密度では、 汚水 1は濁った状態 であり、 0 . 0 0 0 5 mA/mm2 より高い電流密度では汚濁物質 1 5が汚水 2中に再分散し始める傾向にある。
図 5は、 汚水 2が電圧印加領域 1 4 を通過する時間 （電圧印加時 間） と汚濁物質 1 5の除去率との関係を示す。 電圧印加時間が 6 0 秒を経過するまでは、 除去率は急増し、 その後に微増する段階を経 て 9 0秒の経過時間で 9 0 %〜 9 7 %となる。 1 2 0秒を経過する までは、 略一定の除去率を維持するが、 電圧印加時間が 1 2 0秒を 越えた時点で除去率は少しずつ減少し始め、 1 5 0秒を超過すると 急減する。 .すなわち、 電圧印加時間が 6 0秒〜 1 5 0秒の場合には 、 汚水 2は略略清澄な水となって略浄化されたが、 電圧印加時間が 3 0秒に満たない時は、 汚水 2は濁った状態にあり、 電圧印加時間 が 1 5 0秒を超過すると、 汚濁物質 1 5が汚水 1中に再分散する。 結論的には、 電極 3 a、 3 bへの印加電圧が 4 0 V〜 6 0 Vで、 電極 3 a、 3 b間の電流密度が 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 . 0 0 0 5 m A/mm 2 の場合に汚水 2からの汚濁物質 1 5が高効率で 分離され、 その除去率は 8 0 %〜 9 7 %を示し、 汚水 tの浄化が効 果的に行われた。 この際、 電圧印加時間を 6 0秒〜 1 5 0秒に設定 すると、 電圧、 電流密度および電圧印加時間が相乗的に働き合って 汚濁物質 1 5の分離を飛躍的に向上させることが判明した。 これに 伴い、 従来の方法では処理が難しい濃厚排水、 アルコールおよび糖 などを含む汚水 2 についても、 本発明の電気分解式汚水処理装置 1 を適用して適切な浄化が可能となり多機能的な汚水処理を実現させ ることができる。
(第 1実施例上の効果）
このよ うに、 電極 3 a、 3 bへの印加電圧を 4 0 V- 6 0 Vに設 定し、 電極 3 a、 3 b間の電流密度を 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 . 0 0 0 5 m A/mm2 . かつ電極 3 a、 3 b間の抵抗値を 8 0 ΜΩ/mm2 〜 6 0 0 M Ω / m m 2 にそれぞれ設定し、 さらには汚 水 1が電圧印加領域 1 4 を通過する所要時間を 6 0秒〜 1 5 0秒に 調節することにより、 汚濁物質 1 5 を適切に分離して汚水 2 を効果 的に浄化することができる。 これにより、 従来の方法では処理が難 しい濃厚排水、 アルコールおよび糖などを含む汚水 2 についても、 適切な浄化を行う ことができて多機能的な汚水処理の実現化が図ら れる
(第 2実施例）
図 6および図 7は本発明の第 2実施例を示す。 第 2実施例では、 第 1実施例と同一部材には同一符号を付して異なる部分を説明する。 後述する第 3ないし第 5実施例でも同様である。
第 2実施例の電気分解式汚水処理装置 1 8では、 電気分解槽 7内 の二枚の仕切板 5 a、 5 b間に電極 3 a、 3 bを取付ける取付板 1 3 を仕切板 5 a、 5 bの板面と略直角状態に配置している。 取付板 1 3は、 第 1実施例と同様に複数枚を配置可能で、 仕切板 5 a、 5 bの板面と離接方向に平行移動可能になっており、 電極 3 a、 3 b の枚数および電極 3 a、 3 b間の距離を調節できる。
一般に、 電気分解式汚水処理装置 1 8の稼働時、 貯留槽 6および 電気分解槽 7の隅角部 1 9 では、 流入する汚水 2に乱流が生じる傾 向にある。 このため、 電気分解槽 7に汚水 1が流入して、 貯留槽 6 側の仕切板 5 aに沿う周辺領域 F 1 を通過する時と、 分離槽 8側の 仕切板 5 bに沿う周辺領域 F を通過する時とでは、 汚水 2 の流速 に遅速の差が生じる。 これに伴い、 周辺領域 F 1 の電極 3 a、 3 b 間と、 周辺領域 F 2の電極 3 a、 3 b間とでは、 汚水 2 に対する電 流量に差が生じて汚水 1の処理能力がば'らついて不安定となる恐れ がある。
これに対して第 2実施例では、 取付板 1 3 を仕切板 5 a、 5 b と 略直角状態に配置して、 電極 3 a、 3 bを仕切板 5 a、 5 b と略直 角に配置したので、 電極 3 a、 3 bは周辺領域 F F と略直交 するように位置し、 周辺領域 F 1 、 F 2から受ける影響を最小限に 止めることができる。 これにより、 乱流に起因して電極 3 a、 3 b 間に生じる電流量のばらつきを抑えて安定した汚水処理を続行する ことができる。
なお、 上記実施例では、 電極 3 a、 3 bの材質はアルミニウム板 製であるが、 電極 3 a、 3 bの材質は、 例えば電気泳動を行う際に 用いられる導電性の材質であればよく、 例えば銅ゃステンレスなど の金属あるいは黒鉛 （グラフアイ ト） や炭素製であってもよい。 ま た、 浄化槽 4 はプラスチッ ク製であるが、 浄化槽 4の材質について は電極 3 a、 3 b との絶縁性を確保し得る構造であれば、 金属でも よい。 産業上の利用可能性
本発明の電気分解式汚水処理装置を使用する場合、 電気分解槽 7 内に配置した電極 3 a、 3 b間への印加電圧、 電極 3 a、 3 b間の 電流密度ならびに電極 3 a、 3 b間を通過する汚水 1 に対する電圧 印加時間などの所定に設定することにより、 汚水 2から汚濁物質 1 5 を効率的に除去することができ、 従来は処理が困難であった汚濁 物質 1 5 を高濃度に含む汚水 1および糖 · アルコールを含む汚水 1 の効率的かつ安定的な処理が可能となり、 環境整備や環境保全の観 点から汚水処理業界および汚水関連業界などで十分に利用可能であ る。

Claims

請求の範囲
1 . 互いに対応するように汚水中に設けた電極間に電圧を印加し、 前記電極間に汚水を通過させることにより汚水中の汚濁物質を分離 する電気分解式汚水処理装置において、
前記電極間への印加電圧が 4 0 V〜 6 0 Vかつ前記電極間の電流 密度が 0 . 0 0 0 1 mA/mm2 〜 0 . 0 0 0 5 mA/mm2 であ つて、 前記電極間の抵抗値が 8 0 ΜΩ/mm2 〜 6 0 0 ΜΩ/mm 2 となるように設定したことを特徴とする電気分解式汚水処理装置
2. 前記電極間を通過するように汚水を所定の流速で流し、 前記電 極間に電圧が印加された電圧印加領域を汚水が通過する所要時間を 6 0秒〜 1 5 0秒となるように設定したことを特徴とする請求項 1 に記載の電気分解式汚水処理装置。
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