(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された陽極と陰極を有し、該陽極と陰極の間に存在する被処理物に通電して電気浸透脱水処理を行う電気浸透脱水装置において、
該陽極の被処理物との接触面がガラス繊維の不織布で被覆されていることを特徴とする電気浸透脱水装置。
【請求項２】
請求項１において、前記被処理物が汚泥であることを特徴とする電気浸透脱水装置。
【請求項３】
請求項１又は２の電気浸透脱水装置の該陽極と陰極との間に、液状物又は含水物よりなる被処理物を存在させ、該陽極と陰極との間に電圧を印加して、該被処理物に通電し、電気浸透脱水処理することを特徴とする電気浸透脱水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水物を脱水するための電気浸透脱水処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水の生物処理過程で発生する汚泥などの含水物を脱水処理する方法として、電気浸透脱水が周知である（特許文献１〜３）。この電気浸透脱水処理では、被処理含水物に通電して、マイナスに荷電した汚泥を陽極側に引き寄せ、一方、汚泥の間隙水を陰極側に移動させて分離させながら加圧力をかけて脱水するため、機械的脱水処理の場合に比べて、脱水効率が高く、汚泥の含水率を更に低減することが可能である。
【０００３】
特許文献１の電気浸透脱水装置は、無端回動する下側フィルタベルト（陰極）と無端回動する上側プレスベルト（陽極）との間で汚泥を電気浸透脱水処理するように構成したものである。
【０００４】
特許文献２の電気浸透脱水装置は、上側プレスベルトとは別個に陽極としての電極ドラムを配置し、この電極ドラムによって上下のベルトを挟圧するように構成している。
【０００５】
特許文献３の電気浸透脱水装置は、無端回動するコンベヤベルトの上に汚泥を供給し、コンベヤベルトの下側の陰極板とコンベヤベルトの上方の陽極ユニットとの間で含水物を挟圧すると共に電流を通電して電気浸透脱水するように構成したものである。陽極ユニットはコンベヤ移動方向に複数個配設されている。各陽極ユニットの底面部には水平な陽極板が設置されている。この陽極板はエアシリンダによって押し下げ可能とされると共に、スプリングによって引き上げ可能とされている。コンベヤは、陽極板を上昇させた状態で、１スパン（陽極ユニットの設置間隔）分だけ含水物を移動させる。
【０００６】
特許文献２に記載されているように、電気浸透脱水装置の陽極は、例えば、チタン等の高耐食性金属よりなる電極母体の表面に白金、酸化ルテニウムなどの貴金属系材料を薄くコーティングしたものである。電気浸透脱水装置では、負に帯電した微粒子が陽極側に移動し陽極表面にスケール析出することがある。この析出物が絶縁体である場合、陽極の表面電位が上昇して通電性が悪化し、脱水性能が悪化する。
【０００７】
上記特許文献２には、陽極への析出物付着を抑制するため、陽極表面に弱アルカリ水溶液を散布し随時洗浄する方法が記載されている。
【０００８】
しかしながら、かかる弱アルカリ水溶液の散布は、特許文献２のように回転式ドラム構造の陽極の場合には、陽極が回転途中で上を向くので適用可能であるが、特許文献３のように陽極が常に下を向いている装置には適用できない。
【０００９】
また、弱アルカリ水溶液を常に散布し続けるため、弱アルカリ水溶液が汚泥に混入して汚泥含水率を上昇させることになり脱水性能が悪化する。
【００１０】
また、電極母体金属と貴金属コーティング層の界面はアルカリ存在下では劣化して貴金属コーティングが剥離しやすい。このため、常に弱アルカリ水溶液を散布すると陽極の劣化が進行する恐れがある。
【００１１】
特許文献４には、電解銅箔製造又は銅メッキなどの電解用電極の再活性化方法として、スケール付着した電極を硝酸と過酸化水素を含有する水溶液中に浸漬した後、高圧水洗して電極表面付着物を除去する方法が記載されている。この方法は、スケールを除去するものであって、スケール付着を防止するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１−１８９３１１
【特許文献２】特開平６−１５４７９７
【特許文献３】ＷＯ２００７／１４３８４０
【特許文献４】特開２００８−１５０７００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、被処理物との接触面にスケールが付着することを防止する機能を有した陽極を備えた電気浸透脱水装置と、この装置を用いた電気浸透脱水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電気浸透脱水装置は、対向配置された陽極と陰極を有し、該陽極と陰極の間に存在する被処理物に通電して電気浸透脱水処理を行う電気浸透脱水装置において、該陽極の被処理物との接触面がガラス繊維の不織布で被覆されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の電気浸透脱水処理方法は、本発明の電気浸透脱水装置の該陽極と陰極との間に、液状物又は含水物よりなる被処理物を存在させ、該陽極と陰極との間に電圧を印加して、該被処理物に通電し、電気浸透脱水処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の陽極は、被処理物との接触面が通水性及び／又は導電性を有する素材で被覆されている。被覆物が導電性を有していると被処理物中の微粒子状、アニオン状又はカチオン状のスケール成分が陽極表面に接近して析出することが防止される。
【００１７】
被覆物が通水性を有している場合、被覆物中に水が存在することにより、素材それ自体が導電性を有していない被覆物であっても、被覆物が導電性を帯びるようにより、陽極表面へのスケール成分の接近、析出が防止される。通水性を有する被覆物としては、繊維からなる織布又は不織布が好ましい。
【００１８】
被覆物はＰＴＦＥフィルター等の多孔質合成樹脂や、ガラスフィルターなどの多孔質ガラスなどの耐熱・耐酸性がある素材が好適である。
【００１９】
被覆物が、表面電位がプラスに帯電した素材であると、負に帯電した微粒子状もしくはアニオン状のスケール成分を吸着し、カチオン状のスケール成分を反発させて、陽極への接近を防止又は抑制する。これにより、陽極におけるスケール析出が防止される。
【００２０】
被覆物が、表面電位がマイナスに帯電した素材であると、負に帯電した微粒子状もしくはアニオン状のスケール成分を反発し、カチオン状のスケール成分を吸着して陽極への接近を防止又は抑制する。これにより、陽極におけるスケール析出が防止される。
【００２１】
被覆物が、表面電位がマイナスに帯電した素材とプラスに帯電した素材を積層したものであると、負に帯電した微粒子状もしくはカチオン・アニオン状のスケール成分を吸着もしくは反発させて陽極への接近を防止又は抑制する。これにより、陽極におけるスケール析出が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）図は実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。
【図３】別の実施の形態に係る電気浸透脱水装置の概略的な縦断面図である。
【図４】陽極の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図（ａ）及び第２図は実施の形態に係る電気浸透脱水装置の長手方向（ベルト回動方向）に沿う縦断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１図は脱水工程の様子を示しており、第２図は、この電気浸透脱水装置のベルト送り工程の様子を示している。
【００２４】
濾布よりなるコンベヤベルト１がローラ２，３間にエンドレスに架け渡されており、無端回動可能とされている。
【００２５】
このコンベヤベルト１の上面側が汚泥の搬送側となっており、下面側が戻り側となっている。コンベヤベルト１の搬送側の下面に板状の陰極４が配置されている。この陰極４は金属などの導電材よりなる板状部材であり、上下方向に貫通する多数の孔を有している。陰極４はローラ２の直近からローラ３の直近まで延在している。
【００２６】
このコンベヤベルト１の上面の搬送方向上流部に被処理含水物（この実施の形態では汚泥Ｓ）を供給するようにホッパー５が設けられている。
【００２７】
コンベヤベルト１の搬送部の上方に陽極ユニット２１，２２，２３，２４，２５が設置されている。なお、第１図（ｂ）の通り、コンベヤベルト１の搬送部の両サイドに側壁板２０が立設されており、コンベヤベルト１上の汚泥が側方へはみ出ないように構成されている。陽極ユニット２１〜２５は側壁板２０，２０間に配置されている。
【００２８】
この実施の形態では陽極ユニットがコンベヤベルト搬送方向に５個配置されているが、これに限定されない。陽極ユニットは、コンベヤベルト搬送方向に通常は２〜５個程度配置されていればよい。
【００２９】
各陽極ユニット２１〜２５は、下面に固着された陽極板３３と、上下方向にストロークするエアシリンダ（図示略）を有している。エアシリンダは、上端が電気浸透脱水装置の本体であるビーム（図示略）に固定され、下端に陽極板３３が取り付けられている。エアシリンダ内にエアを供給すると、陽極板３３が下方に移動する。エアシリンダからエアを排出すると、陽極板３３が上昇する。
【００３０】
陽極板３３は、チタン等よりなる母板の表面に白金、酸化ルテニウム等の貴金属コーティングを施したものである。この陽極板３３の下面（汚泥Ｓとの接触面）３３ａには、通水性及び／又は導電性を有する素材よりなる被覆層７が形成されている。被覆層の素材の好適例については後述する。
【００３１】
各陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３に対しては、直流電源装置（図示略）から直流電流が通電される。
【００３２】
このように構成された電気浸透脱水装置によって汚泥の脱水処理を行うには、ホッパー５内に供給された汚泥Ｓをコンベヤベルト１上に送り出し、各陽極ユニット２１〜２５に直流電流を通電すると共に、各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダにエアを供給し、この汚泥を陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３で上方から押圧する。
【００３３】
電圧は、陽極ユニット２１〜２５が正、陰極板４が負となるように印加される。各陽極ユニット２１〜２５に対し同一の電圧を印加するのが装置の運転管理を容易とする点からして好適であるが、搬送方向下流側ほど電圧を高くしたり、逆に低くしたりしてもよい。また、各陽極ユニットの電流値が同一となるように通電制御してもよい。
【００３４】
各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダに対し同一の圧力のエアを供給してもよく、下流側の陽極ユニットほど供給エア圧を大きく又は小さくするようにしてもよい。
【００３５】
このように陽極ユニット２１〜２５と陰極板４との間に通電すると共に陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３で汚泥をプレスすることにより、汚泥が電気浸透脱水される。そして、脱水濾液がコンベヤベルト１を透過し、陰極板４の孔を通過してトレー（図示略）上に落下し、排水処理設備に送られる。なお、電気伝導率の高い濾液をホッパー５内に供給してもよい。このようにすれば、被処理汚泥の電気伝導率が高くなり、陽極ユニット２１〜２５と陰極板４との間の汚泥の電気伝導率が高くなり、脱水性が向上する。これにより、得られる脱水汚泥の含水率が低いものとなる。
【００３６】
第１図のように各陽極ユニット２１〜２５に通電すると共に、陽極ユニット２１〜２５によって汚泥をプレスするときには、コンベヤベルト１は停止している。陽極ユニット２１〜２５によって所定時間プレス及び通電を行った後、各陽極ユニット２１〜２５のエアシリンダからエアを排出し、陽極板３３を上昇させる。そして、コンベヤベルト１を陽極ユニット２１〜２５の配列ピッチの１ピッチ分だけ移動させる。これにより、陽極ユニット２５の下側に位置していた汚泥は、脱水汚泥として送り出され、各陽極ユニット２１〜２４の下側に位置していた汚泥はそれぞれ１段だけ下流側の陽極ユニット２２〜２５の下側に移動する。また、ホッパー５から未脱水処理汚泥が陽極ユニット２１の下側に導入される。次いで、各陽極ユニット２１〜２５の陽極板３３を押し下げると共に各陽極ユニット２１〜２５と陰極４との間に通電し、汚泥の電気浸透脱水処理を行う。以下、この工程を繰り返すことにより、汚泥を電気浸透脱水処理する。
【００３７】
陽極板下面３３ａに形成された通水性もしくは導電性のある素材よりなる被覆層７は、通電性を確保し脱水性能を維持しつつ、陽極へのスケール析出を防止するためのものである。この被覆層は、汚泥中の微粒子状もしくはアニオン・カチオン状のスケール成分が陽極表面へ接近・析出することを防止又は抑制する。
【００３８】
被覆物７は、スケール成分と親和性があり、スケール成分を吸着し易い素材であることが好ましい。
【００３９】
被覆物７が、表面電位がプラスに帯電した素材であると、負に帯電した微粒子状もしくはアニオン状のスケール成分を吸着し、カチオン状のスケール成分を反発させて、陽極への接近を防止又は抑制する。
【００４０】
被覆物７が、表面電位がマイナスに帯電した素材であると、負に帯電した微粒子状もしくはアニオン状のスケール成分を反発し、カチオン状のスケール成分を吸着して陽極への接近を防止又は抑制する。
【００４１】
被覆物７が、表面電位がマイナスに帯電した素材とプラスに帯電した素材を積層したものであると、負に帯電した微粒子状もしくはカチオン・アニオン状のスケール成分を吸着もしくは反発させて陽極への接近を防止又は抑制する。
【００４２】
被覆物７はＰＴＦＥフィルタ等の多孔質合成樹脂特に多孔質フッ素樹脂やガラスフィルター等の多孔質ガラスなど耐熱性及び耐酸性がある素材が好適であるが、通水性もしくは導電性があればこれ以外であっても良い。
【００４３】
通水性がない素材の場合、被覆物７の電気抵抗率が低い素材ほど好ましい。被覆物７の電気抵抗率は１０−１Ωｍ以下が望ましく、１０-３Ωｍ以下がさらに望ましい。ただし、ステンレスやチタン、銅等の金属では酸化により劣化が起こったり導電性を失ったりするため、非金属の素材、例えば導電性フィルム、導電性ゴムなどが好適である。
【００４４】
通水性がある素材の場合、水により通電性が確保できるため素材自体の電気抵抗率は無視できる。
【００４５】
被覆物７の厚みは薄いほどよく、１０ｍｍ以下が望ましく、０．０１〜３ｍｍがさらに望ましい。被覆物の孔は小さいほどよく、孔径は１０μｍ以下が望ましく、１〜５μｍがさらに望ましい。具体的には、連続気泡型のウレタンもしくはシリコンスポンジ、不織布などが好適である。
【００４６】
表面電位がマイナスに帯電する素材の場合、陽極近傍はｐＨが低いため、ｐＨ７以下において電位がマイナスである素材が良く、アルミナ繊維、ガラス繊維の織布又は不織布などが好適である。
【００４７】
表面電位がプラスに帯電する素材の場合、陽極近傍はｐＨが低いため、ｐＨ７以下において電位がプラスである素材が良く、ナイロン繊維、絹繊維の織布又は不織布などが好適である。
【００４８】
陽極への被覆物７の貼り付け方法は特に限定されない。陽極に直接貼り付けてもよく、また第４図のように外側からメッシュ９等で覆って固定してもよい。
【００４９】
上記実施の形態の電気浸透脱水装置では陽極ユニット２    １〜２５とコンベヤベルト１及び陰極４によって汚泥を電気浸透脱水するようにしているが、本発明は別型式の電気浸透脱水装置にも適用可能である。例えば、第３図のようにドラム状の陽極４１と、陰極を兼ねるコンベヤベルト４２との間で汚泥Ｓを挟圧する電気浸透脱水装置４０にも本発明を適用できる。この場合も、陽極４１の汚泥との接触面にドラム状の陽極４１を囲むように通水性及び／又は導電性を有する被覆層が設けられる。
【００５０】
また、図示はしないが、本発明は濾材同士の間で被処理物を挟圧する形式の電気浸透脱水装置にも適用することができる。例えば、特公平７−７３６４６、特許第３５７６２６９のように１対の濾板間で圧搾膜及び電極を介して汚泥を挟圧する加圧圧搾型電気浸透脱水装置にも適用することができる。
【００５１】
本発明は、電気浸透脱水以外の用途、例えば、下記用途にも適用可能である。
【００５２】
１）ソーダ電解装置
食塩を電解してＣｌ２、ＮａＯＨを製造する装置が例示される。海水を電解して次亜塩素酸を製造するものであってもよい。
【００５３】
２）めっき又は電解箔製造装置
溶液中のイオンをアノードやカソードに電解析出させ、めっき層を形成したり、電解箔を製造する装置である。銅めっき、スズめっき、亜鉛めっき、アルミ箔、銅箔などの形成、製造装置などが例示される。
【００５４】
３）酸・アルカリ・塩の回収装置
Ｎａ２ＳＯ４や有機物を電解し、硫酸、苛性ソーダ、アミノ酸などを得る装置が例示される。
【００５５】
４）電気透析装置
陽極と陰極との間にカチオン交換膜とアニオン交換膜とを配置し、水をこれらの膜同士の間に通水して脱イオン処理する装置などが例示される。
【００５６】
５）アルカリイオン水製造装置
水を電解してアルカリイオン水を得る装置である。
【００５７】
６）水素製造装置
ＫＯＨを電解して水素を製造する装置などが例示される。
【００５８】
７）電気凝集装置
排水を電解し、ＳＳを凝集させる装置である。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例、参考例及び比較例について説明する。
【００６０】
第１，２図に示す電気浸透脱水装置を用い、含水率８０％の下水処理汚泥を電気浸透脱水処理した。運転条件は次の通りである。
【００６１】
陽極ユニットのコンベヤベルト搬送方向の配列数：２個
汚泥供給速度：５Ｌ／ｈｒ
陽極ユニットへの印加電圧：６０Ｖ
【００６２】
＜実施例１＞
陽極板の下面に、厚さ０．７ｍｍ、通気度１．３ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ、平均孔径１μｍのガラス繊維の不織布をボルトで固定して装着し、上記の条件で汚泥の電気浸透脱水処理を行った。脱水濾液についてはすべて水処理設備に送った。この結果、脱水汚泥の含水率は６２〜６５％であった。
【００６３】
１０３時間の運転後、各陽極ユニット２１，２２に付着したスケール成分を剥離し、その乾燥重量を測定したところ、表１の通りであった。
【００６４】
＜参考例２＞
ガラス繊維の不織布の代わりに、厚さ０．３３ｍｍ、通気度２８ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃのガラス繊維の織布を使用したこと以外は実施例１と同様に測定を行った。測定結果は表１のとおりであった。
【００６５】
＜参考例３＞
ガラス繊維の不織布の代わりに、厚さ０．２５ｍｍ、通気度７ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃのガラス繊維の織布を使用したこと以外は実施例１と同様に測定を行った。測定結果は表１のとおりであった。
【００６６】
【表１】
0005617240.tif 000002
【００６７】
＜比較例１＞
ガラスフィルタを陽極に装着しなかったこと以外は、同様にして汚泥の電気浸透脱水処理を行った。この結果、脱水汚泥の含水率は６２〜６５％であった。１２６時間の運転後、各陽極ユニット２１，２２に付着したスケール成分を剥離し、その乾燥重量を測定したところ、表１の通りであった。
【００６８】
表１の通り、陽極ユニットをガラスフィルタで被覆した実施例１では、被覆物なしの比較例１に比べスケール析出量は大幅に減少した。
【００６９】
なお、陽極ユニットをガラスフィルタで被覆しても通電性が確保できるところから、脱水汚泥の含水率は実施例１及び参考例２，３と比較例１で同等であった。
【符号の説明】
【００７０】
１  コンベヤベルト
２，３  ローラ
４  陰極
５  ホッパー
７  被覆層
９  メッシュ
２１〜２５  陽極ユニット
３３  陽極板
【図１】
0005617240.tif 000003
【図２】
0005617240.tif 000004
【図３】
0005617240.tif 000005
【図４】
0005617240.tif 000006