(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に難溶性の金属塩及び水酸化金属として固液分離する電解質廃水処理において、二つのイオン化傾向の異なる金属を電気導体で接続し、そして、前記二種の金属の内で電気化学的に卑なる方をアノードとし、又、電気化学的に貴なる方をカソードとし、前記アノードとカソードを電解質廃水中に浸漬して一次電池を形成した電気化学反応手段と、複数のアノード又はカソードを接続するアノード端子およびカソード端子と、曝気攪拌手段を配設すると共に複数の前記一次電池を並列接続手段で接続して並列接続一次電池モジュールとしたものを直列接続手段で接続して一次電池アレイとするか又は複数の一次電池を直列接続手段で接続して直列接続一次電池モジュールとしたものを並列接続手段で接続して一次電池アレイとしてアノード共通端子及びカソード共通端子から直流電力を出力する一次電池アレイとした発電手段と、蓄電池と、充放電制御手段と、直交変換手段及び交直電源連係用保護手段を少なくとも有することを特徴とする電解質廃水処理装置。
【請求項２】
水に難溶性の金属塩及び水酸化金属として固液分離する電解質廃水の処理において、pH値が５以下である電解質廃水を入れて攪拌手段を装備した処理槽に複数の一次電池で構成した一次電池アレイを配設した発電手段と、水素ガス捕集手段と、ガス貯留手段を少なくとも有することを特徴とする請求項１記載の電解質廃水処理装置。
【請求項３】
水に難溶性の鉄塩および水酸化第二鉄として固液分離する陰イオンを含有する電解質廃水処理において、反応槽に鉄製アノードと鉄よりも電気化学的に貴なる金属製カソードを電気導体で接続したものを浸漬して一次電池を形成した電気化学反応手段と曝気攪拌手段を配設すると共に水に難溶性で磁性体の鉄塩および水酸化第二鉄を生成した処理水を固液分離するために前記反応槽に後置した非磁性体の沈澱槽に移流し、該沈澱槽に近接した槽外であって、水流方向に移動する搬送手段に装荷した磁気発生体に非磁性体の沈澱槽壁を介して前記水に難溶性で強磁性体の鉄塩及び水酸化第二鉄を前記磁気発生体に励磁吸引して補捉搬送し、そして所定の場所に集泥された前記水に難溶性で磁性体の鉄塩及び水酸化第二鉄に対して励磁吸引力を電磁力解除するか、又は前記強磁性体の鉄塩及び水酸化第二鉄に対する前記磁気発生体の離隔距離大きくして磁気吸引力を弱めてポンプウェルに集泥する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電解質廃水処理装置。
【請求項４】
硫化物又は水硫化物のどちらか一方又は両方を含有する電解質廃水処理において、鉄製アノードと鉄よりも電気化学的に貴なる金属製カソードを電気導体で接続したものを浸漬して一次電池を形成した電気化学反応手段と、曝気攪拌手段を配設すると共にpH調整手段で前記電解質廃水のpH値を7付近に調整することにより硫化第一鉄及び硫化第二鉄を生成して凝集剤とすることを特徴とする請求項１記載の電解質廃水処理装置。
【請求項５】
水に難溶性の金属塩として固液分離する電解質廃水処理において、アノードとカソードの両極を格子状籠構造とした請求項１、２、３又は４記載の電解質廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学反応手段により水に難溶性の金属塩として沈澱分離すると共に発電し、水素ガスを生産し、磁性体微粒子を固液分離し、又は硫化第二鉄凝集剤を生成し、そして又、格子状電極構造とした電解質廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、電解質廃水処理方法の一種であるリン酸イオン含有廃水処理方法においては、電気分解法、吸着法、鉄接触材法、凝集処理法、晶析法等の多くの処理法が実用化されている。又、電解質廃水処理装置に一次電池を配設した知見を開示している（例えば特許文献１参照）。又、電源を設けた電気分解法と吸着法を組合せたものとして、生活排水に含有するリン酸イオンを除去する装置を浄化槽に配設している知見を開示している（例えば、特許文献２参照。）。又、鉄接触材法としては鉄の酸素濃淡電池腐食等の自然腐食によるリン除去技術を回転円盤方式生物処理の接触材に利用した知見がある（例えば、非特許文献１参照。）。さらに又、鉄接触材法としては鉄の酸素濃淡電池腐食等の自然腐食によるリン除去技術の原理を述べている（例えば、非特許文献２及び特許文献３参照。）。又、晶析法としてはpH調製等によりリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として回収する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。又、磁性体粒子を含有する凝集剤で、被処理水中の汚濁物を、励磁された磁性体に担持された浮遊固形物とし、被処理水の流れの中で、磁力により前記浮遊固形物を被処理水から吸引捕捉して分離する装置の知見が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。又、第一鉄塩、第二鉄塩のどちらか一方又は両者を含む水溶液と、硫化ナトリウム、水硫化ナトリウムのどちらか一方又は両者を含む水溶液との反応で生成した硫化鉄を酸性染料、塩基性染料、直接染料、含金染料、分散染料、反応染料、硫化染料等の着色物質含有廃水に、必要に応じてpH調整し又は高分子凝集剤等と共に良好な凝集剤の一つとして添加する方法が開示されている（例えば、特許文献６参照。）。又、海水電池としての利用目的で、カソードとアノードとを導電板の両面に貼り合わせてなる単位を複数個配列し、隣接する単位の異極及び異極間の空間で一つのセルを形成して直列接続する方法が開示されている（例えば、特許文献７参照）。そして又、異種金属を密接して構成した複合電極単位を電解質液に浸漬して発生する異種金属間の電位差で水素ガスを発生させる方法が開示されている（例えば、特許文献８参照。）。さらに又、異種金属からなる一対以上の電極を交互に組合せて懸濁液中に浸漬し、懸濁液中の微粒物質を凝集処理する知見が開示されている。（例えば、特許文献９参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２８２６９２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７７０９０号公報（第２頁、第1図〜第４図）
【非特許文献１】
西口 猛鉄、“接触材を用いたリン除去技術[1]”、用水と廃水、1989年11月、P3−P10
【非特許文献１】
西口 猛、“鉄接触材を用いたリン除去技術[４]”、用水と廃水、1990年三月、P39−P49
【特許文献３】
特開平１−２１８６８３号公報
【特許文献４】
特開平１０−１１３６７３ 
【特許文献５】
特開２００３−３８９８４
【特許文献６】
特開平９−１７４０６１
【特許文献７】
特開２００２−１１０１４１
【特許文献８】
特開２０００−１９９０９０
【特許文献９】
特開平１１−２７７０６６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電解質廃水処理において、電気分解法では、電気設備費と電力費が必要であると共に維持管理が煩雑であり、又一次電池による廃水処理では電力等の有用資源を無駄にする問題があった。
【０００５】
又、鉄接触材法では、酸素濃淡電池又は通気差電池と呼ばれる自然腐食による為、電位差が極めて小さいので、大量の鉄材が必要であると共に長期間安定して使用出来ない問題があった。
【０００６】
又、凝集法、晶析法、吸着法では、pH調整又はSS分除去の前処理を要すると共に建設費及び維持管理費が高価であると共に維持管理が煩雑である問題があった。
【０００７】
又、一次電池は起電力が小さく、又電流も小さいので、金属イオンの溶出量が少なく問題があった。
【０００８】
又、磁性体粒子を生成する手段としての、凝集剤注入処理法、外部電源電気分解法等は処理単価が高い問題点があった。
【０００９】
又、磁性体微粒子を含有する廃水を固液分離処理する非磁性体の沈澱槽において、磁性体粒子汚泥を非磁性体の沈澱槽壁を介して励磁吸引すると共に水流で搬送する手段が開示されていたが、垂直方向の力は重力、ファンデルワールス力及び磁力等の垂直合力が作用するので水平方向の抗力が大きくなり、分離槽の底部を急傾斜としても、流水により磁性体微粒子汚泥を流水方向に搬送することは可能としても、水流に伴う乱流を惹起するので、効果的に固液分離処理を行う事に困難を伴っていた。
【００１０】
又、硫化ナトリウム又は水硫化ナトリウム含有廃水に第一鉄塩又は第二鉄塩含有廃水を混合して生成する硫化第一鉄又は硫化第二鉄を凝集剤として利用する方法では、利用範囲が限定される問題点があった。
【００１１】
又、単一の一次電池では、電力として利用するには、電圧及び電流が小さいので、発電を伴う電解質廃水処理装置としては利用不可能であった。
【００１２】
又、アノードが、出来るだけ多くの処理水と接触するような工夫と、電流密度を小さくする工夫をした形状の物がない問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
0003622923.tif 000002
【００１４】
【化１】
0003622923.tif 000003
【００１５】
と書き表せるが、鉄の場合は
【００１６】
【化２】
0003622923.tif 000004
【００１７】
【化３】
0003622923.tif 000005
の酸化反応が起こる。そして、水中に陰イオン、例えばオルトリン酸イオンを含有すると
【００１８】
【化４】
0003622923.tif 000006
の反応が起こり難溶性で沈降性の良いオルトリン酸鉄塩を生成する。
又カソードでは逆に還元反応が起こり、一般に
【００１９】
【化５】
0003622923.tif 000007
と書き表せるが、例えば銅イオンの還元反応である
【００２０】
【化６】
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あるいは水素発生反応である
【００２１】
【化７】
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【００２２】
【化８】
0003622923.tif 000010
又は酸素還元反応である
【００２３】
【化９】
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【００２４】
【化１０】
0003622923.tif 000012
などが起こる。しかし上記の各種の酸化及び還元反応の発現の程度は電解質の種類、アノード及びカソードに使用する物質の組合せ、ｐＨ値、水温等の違いにより異なる。従って上記の電気化学反応式に傍記した（ｐＨ＜５）及び(ｐＨ＞５)は水素イオン濃度による反応形態依存性を示したものである。
【００２５】
pH値が5を超え8.2の中性付近ではアノードの酸化反応は溶存酸素を必要とするので、電解質廃水に直接酸素を供給するか空気を供給すると良い。ｐＨ＜５の酸性では酸素がなくても酸化反応は起こるが、酸素があるとさらに酸化反応は増進する。
【００２６】
槽内電解質濃度均質化の為に電解質廃水を攪拌すると良い。
【００２７】
又、アノード反応とカソード反応を活発にし、両極で溶出又は生成するイオンの量を多くする為に、複数の一次電池を直列に接続して起電力を大きくし、又、一次電池を並列に接続して、電流量を多くすると効果的である。
【００２８】
そして、電解質廃水処理の一工程として、電圧及び電流を大きくして電気容量を大きくしたことにより電力源として利用し易くする為に、所要の数の一次電池を直列及び並列接続した一次電池アレイを、少なくとも充放電コントローラ、蓄電池、インバータ等と共に接続構成すると良い。
【００２９】
又、pH＜５の酸性域の電解質廃水中に一次電池を装備して水素ガスを生産すれば良い。そして水素ガス発生はpH値が低い程、効果的である。
【００３０】
リン酸塩生成槽に収容したリン酸イオンを含む電解質廃水において、鉄製アノードと鉄よりも電気化学的に貴なる金属カソード、例えば銅製カソードとで一次電池を構成して反応生成した難溶性で磁性体のリン酸鉄塩を含む処理水を非磁性体の沈澱槽に導入して、前記難溶性で磁性体の燐酸鉄塩を前記非磁性体の沈澱槽の槽壁底外であって水流方向に移動する搬送手段に装荷した強力な磁気発生体に前記非磁性体の沈澱槽壁を介して磁性粒子を励磁して吸引補捉及び搬送すると良い。
【００３１】
又、硫化物又は水硫化物のどちらか一方又は両方を含有する電解質廃水から、鉄をアノードとすると共に鉄よりも電気化学的に貴なる金属をカソードとした一次電池を装備した廃水処理装置で硫化第一鉄及び硫化第二鉄を生成して凝集剤とすると良い。
【００３２】
又、アノード及びカソードを格子状籠構造とすると効果的である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として実施例を図１〜図９に基づいて説明する。
図１、図２及び図３に示される実施例では、リン酸イオン含有の有機性廃水を好気性処理している散気装置１を配設した曝気槽２に図２に示す一次電池アレイ３を配設して該一次電池アレイ３で発電した直流電力は、該一次電池アレイ３のアノード共通端子４及びカソード共通端子５から電線６A（６B）で充放電コントローラ７を経由して蓄電池８に充電されると共に、直流を交流に変換する機能と出力調整機能と交直電源連係用保護機能を備えたパワーコンディショナ１８及び交流分電盤１９を経由して交流負荷と交流商用電源に供給されている。何らかの原因で、前記一次電池アレイ３による発電が行われていない時や不足している時には、前記交流商用電源から前記交流分電盤１９を経由して前記交流負荷に電力が供給される電力受電設備２０としている。そして、前記一次電池アレイ３は図２に示すように前記曝気槽２を曝気槽底部２aで流通孔９aを有する仕切り板９で直列接続数と同じ数に区画し、各区画には四組の、平板状鉄製アノード１１と平板状銅製カソード１２を配設すると共にアノード端子１３とカソード端子１４及び電気導体１５Aで並列接続した並列接続一次電池モジュール１６としている。そして、複数の該並列接続一次電池モジュール１６を電気導体１５Bで直列接続して、前記アノード共通端子４とカソード共通端子５を配設した前記一次電池アレイ３を構成している。そして、前記一次電池アレイ３は図２に示すように前記曝気槽２を曝気槽底部２aで流通孔９aを有する仕切り板９で直列接続数と同じ数に区画し、各区画には四組の、支持部材１０で固着した平板状鉄製アノード１１と平板状銅製カソード１２を配設すると共にアノード端子１３とカソード端子１４及び電気導体１５Aで並列接続した一次電池モジュール１６としている。そして、複数の該一次電池モジュール１６を電気導体１５Bで直列接続して、前記アノード共通端子４とカソード共通端子５を配設した前記一次電池アレイ３を構成している。尚、前記並列接続数と直列接続数は必要に応じた数を選択できる。
【００３４】
図３の電気化学反応説明図において、リン酸イオン含有の有機性廃水を、前記曝気槽２で曝気処理している水中に、前記平板状鉄製アノード１１と前記平板状銅製カソード１２の大部分を浸漬し、水面上にある平板状鉄製アノード上部１１aと平板状銅製カソード上部１２aを電気導体１５で連結して成る一次電池１７を構成している。そして、前記平板状鉄製アノード１１では、鉄が酸化溶出して第一鉄イオンとなり、さらに酸化されて第二鉄イオンとなり、そして又、水分子は酸素分子と水素イオンに分解して、電子が前記電気導体１５を経由して前記平板状銅製カソード１２に移動している。そして、前記第二鉄イオンは水中のオルトリン酸イオンと反応して、水に難溶性のオルトリン酸鉄塩となり、静置すると容易に沈殿する。一方、図４の電気化学反応説明図において、前記平板状銅製カソード１２では、水分子と酸素分子が電子を得て水酸イオンとなり、前記第一鉄イオン及び第二鉄イオンと反応して、水酸化第一鉄を経て水酸化第二鉄となり静置すると容易に沈殿する。沈澱分離は固液分離の一手法であることは公知であり、他の磁力分離、濾過分離等を排除するものではない。もちろん、前記一次電池モジュール１６及び一次電池アレイ３においても前記電気化学反応が生起することは,ゆうまでもなく同様である。
【００３５】
上記実施例では、アノード及びカソードとして鉄製品及び銅製品を使用しているが、一次電池のカソードとアノード間の電位差を大きくすると共にアノードの溶解量を大きくするためには、イオン化列においてアノードとカソードのイオン化傾向差の大きいことが有利である。例えば、鉄よりも亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウムの順にイオン化傾向が大きくなる。しかし、価格面及び毒性を含めた取り扱い安さも考慮する必要がある。又、電極材としては電気導体だけでなく、例えば電気不良導体である炭酸カルシウムを主成分とする貝殻又は石灰石等の粉末に５〜１５％のアセチレンブラック、黒鉛あるいは、それらの混合物を加え十分に混合したものに、結着材を加えた合剤を銅のエキスパンドメタルに塗布したものをアノードとすることも出来る。当該項で述べたことは以下の実施例では勿論のこと全ての電極にも適用出来る。
【００３６】
図５に示す実施例において、電解質廃水が流入及び流出している資源回収槽２１に一次電池アレイ３を装備すると共に攪拌機２２で電解質廃水を攪拌している。そして前記資源回収槽２２の電解質廃水をpH値４付近にpH調整すべくpH制御装置２３で制御して希硫酸貯槽２４の希硫酸を注入している。そして又、前記一次電池アレイ３で発電した直流電力はアノード共通端子４及びカソード共通端５に結線された電線６A及び６Bで電力受電設備２０に送電すると共に、生成した水素ガスはガス捕集配管２５を通ってガスホルダ２６に貯留される。
【００３７】
図６に示す実施例において、散気装置１を装備した反応槽２７に収容したリン酸イオン含有の電解質廃水において、前記反応槽２７で曝気処理している水中に、支持部材１０でそれぞれ固着支持された平板状鉄製アノー１１と平板状銅製カソード１２の大部分を浸漬し、水面上にある平板状鉄製アノード上部１１aと平板状銅製カソード上部１２aを電気導体１５で連結して成る一次電池１７を構成している。すると前記平板状鉄製アノード１１は酸化して第一鉄イオン及び第二鉄イオンを生成して水中のリン酸イオンと反応結合して水に難溶性で磁性体のリン酸鉄塩を生成すると共に難溶性で磁性体の水酸化第二鉄を生成する。そして前記水に難溶性で磁性体のリン酸鉄塩及び水酸化第二鉄を含有した処理水を、非磁性の沈澱槽２８に移流する。非磁性体の該沈澱槽２８は槽底部２８aを流水方向に下がり勾配としており、前記槽底部２８aの外壁側に前記槽底部２８aに平行した方向に共通の中心線を有する前方スプロケット対２９A及び後方スプロケット対２９Bを両端に配設すると共に前記前方スプロケット対２９A及び後方スプロケット対２９Bにより走行するリンクベルト３０に装荷した複数の永久磁石３１によって非磁性体から成る前記槽底部２８aを介して前記リン酸鉄塩および水酸化第二鉄等からなる汚泥を吸引捕捉すると共にポンプウェル３２に搬送する。該ポンプウェル３２に集泥された前記汚泥は排泥ポンプ３３を配設した排泥管３４で排泥すると共に浄澄処理水は越流堰３５から排出されている。尚、前記永久磁石３１の代替として電磁石又は各種金属酸化物を焼成してセラミックスとした酸化物超電導体（バルク材）を装荷する事も出来る。
【００３８】
図７に示す実施例において、散気装置１を装備した反応槽２７に収容したリン酸イオン含有の電解質廃水において、前記反応槽２７で曝気処理している水中に、支持部材１０でそれぞれ固着支持された平板状鉄製アノード１１と平板状銅製カソード１２の大部分を浸漬し、水面上にある平板状鉄製アノード上部１１aと平板状銅製カソード上部１２aを前記電気導体１５で連結して成る一次電池１７を構成している。そして一方、凝集剤貯槽３６の磁性体微粒子含有凝集剤を前記反応槽２７に注入している。すると前記平板状鉄製アノード１１は酸化して第一鉄イオン及び第二鉄イオンを生成して水中のリン酸イオンと反応結合して水に難溶性で磁性体のリン酸鉄塩を生成すると共に難溶性で磁性体の水酸化第二鉄を生成する。そしてさらに前記磁性体微粒子含有凝集剤によって前記リン酸鉄塩および水酸化第二鉄はより一層凝集して沈降性の良い凝集フロックを生成した処理水が得られる。そこで、該処理水を、非磁性の沈澱槽２８に移流する。非磁性体の該沈澱槽２８は槽底部２８aを流水方向に下がり勾配としており、前記槽底部２８aの外壁側に前記槽底部２８aに平行した方向に共通の中心線を有する前方スプロケット対２９A及び後方スプロケット対２９Bを両端に配設すると共に前記前方スプロケット対２９A及び後方スプロケット対２９Bにより走行するリンクベルト３０に装荷した複数の永久磁石３１によって非磁性体から成る前記槽底部２８aを介して前記リン酸鉄塩、水酸化第二鉄および磁性体微粒子含有凝集剤等からなる汚泥を吸引捕捉すると共にポンプウェル３２に搬送する。該ポンプウェル３２に集泥された前記汚泥は排泥ポンプ３３を配設した排泥管３４で排泥すると共に沈澱物を沈澱分離した処理水を越流堰３５から放流している。尚、前記永久磁石３１の代替として電磁石又は各種金属酸化物を焼成してセラミックスとした酸化物超電導体（バルク材）を装荷する事も出来る。
【００３９】
図８に示す実施例において、電解質である硫化ナトリウムを含有する硫化染料染色廃水が、一次電池１７と散気装置１を配設した凝集剤生成槽３７に連続流入している。前記一次電池１７は、前記凝集剤生成槽３７で曝気処理している水中に、支持部材１０でそれぞれ固着支持された平板状鉄製アノード１１と平板状銅製カソード１２の大部分を浸漬し、水面上にある平板状鉄製アノード上部１１aと平板状銅製カソード上部１２aを電気導体１５で連結した構成としている。そして、pH制御装置２３で制御して希硫酸貯槽２４の希硫酸を注入して中性付近にpH調整することにより硫化染料染色廃水中の硫化ナトリウムが前記平板状鉄製アノード１１から酸化溶出した第一鉄イオンと反応して良好な凝集剤である硫化鉄３８を生成している。前記凝集剤生成槽３７の処理水が第一沈殿槽３９に移流して沈殿分離したスラリー状の前記硫化鉄３８を、高分子凝集剤貯槽４０の高分子凝集剤と共に凝集剤として、酸性染料、塩基性染料及び分散染料等の染色廃水を混合した総合染色廃水が連続流入している攪拌機２２を配設した混合槽４１に注入している。該混合槽４１の処理水は第二沈殿槽４２に移流し、沈殿物を沈殿分離した処理水を越流堰３５から放流している。前記硫化鉄３８を凝集剤として前記混合槽４１に注入する方法としては、前記第一沈澱槽３９で沈澱分離したスラリー状の硫化鉄３８を一旦引き抜き、さらに,濾過乾燥した物を凝集剤として使用することも出来る。
【００４０】
図９に示す実施例において、前記の平板状鉄製アノード１１と平板状銅製カソード１２に替えて両電極を格子状籠構造鉄製アノード４３と格子状籠構造銅製カソード４４として、前記格子状籠構造銅製カソード４４への流入水は、該格子状籠構造銅製カソード４４の上方から該格子状籠構造銅製カソード４４の中へ入り、該格子状籠構造銅製カソード４４からの流出水は格子間隙孔４４aを通って前記格子状籠構造鉄製アノード４３に入り、格子間隙孔４３aを通って流出拡散している。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】
例えば、鉄と銅を電気導体で接続して、該鉄および銅の一部をオルトリン酸イオン含有の電解質廃水中に浸漬すると、イオン化傾向の大きな鉄がアノードとなりイオン化傾向の小さな銅がカソードとなるので、アノードの鉄は電子をカソードに送って第一鉄イオンとなり廃水中に溶出し、さらに、第一鉄イオンは酸化されて第二鉄イオンになり、廃水中のオルトリン酸イオンと反応して、水に難溶性のオルトリン酸鉄塩となる。一方、カソードでは、アノードから送られた電子により水の存在で酸素還元反応が起こり水酸イオンを生成する。 そして、この水酸イオンは第一鉄イオンと反応して水酸化第一鉄を経て水に難溶性で凝集性の水酸化第二鉄を生成するので種々の固液分離手段でオルトリン酸鉄塩を処理水から分離除去出来るので安価に電解質廃水を浄化処理できると共に、そしてさらに、一次電池を並列接続及び直列接続して一次電池アレイを構成し、充放電制御手段、蓄電池、交流変成及び商用電源連係保護手段等を有する受電設備として安価に電力を利用出来る。
【００４３】
水素発生反応は、pH値が低い程、又電極電位（水素電極基準）が低い程起こり易い。従って水素発生を目的とするときは、電解質廃水を低pH値にすると共にカソード電位を出来るだけ低くするカソード及びアノードの材質を選択する事は有効であって、電解質廃水の浄化処理費を低減出来ると共に有用資源である水素ガスを安価に生産出来る。
【００４４】
そして、リン酸イオン含有の電解質廃水において、鉄製アノードとした一次電池で水に難溶性で磁性体のリン酸鉄塩及び水酸化第二鉄を強力な永久磁石、電磁石及び酸化物超伝導体等で励磁して吸引捕捉すると共にポンプウェルに槽底部の流速と同様の速度で搬送すれば、層流を維持して連続した固液分離が達成出来る。そして又、有用資源であるリンを回収する事が出来ると共にBOD性有機物及び窒素体有機物を磁性凝集剤で凝集して吸引捕集することが出来る。
【００４５】
硫化物又は水硫化物を含有する硫化染料染色廃水、石炭及び石油ガス化等脱硫廃水を利用した一次電池による電気化学反応により、染料の種類に制約を受けることなく着色廃水処理に用いる安価で良好な凝集剤を生成出来る。
【００４６】
このようにして廃水からリン、着色物質等の除去、発電及び水素ガス生産等が出来る。従って、水環境汚濁物質を除去し有用資源を回収出来ると共に、電気分解法において必要な電気設備費と電力費が不要となり、消耗資材はアノード材だけで費用も安価で、維持管理の煩雑さも無く、二酸化炭素排出削減にも貢献する。アノードとしては鉄の他にアルミニウム、亜鉛、マグネシウム及びマグネシウムを主体とした合金、カルシウム化合物等が利用でき、又、カソードとしては銅の他に塩化鉛、塩化銀、銀、金,及び白金等も利用出来る。
【００４７】
そして、一次電池を単に一組だけ配置しただけでは、起電力は小さい。そこで、幾組かの一次電池をお互いに直列接続すれば、組数が多いほど全体の起電力は大きくなる。  そこで、二組以上の一次電池を直列接続した複合一次電池と成し、起電力を大きくすると良い。
【００４８】
そして又、単一電極の面積を大きくするか、又は、幾組かの一次電池をお互いに並列接続して同一極性電極の面積を大きくすれば、面積に比例して電流は大きくなる。
【００４９】
そして、起電力が大きくなり、又、電流が大きくなると、アノード金属の溶出量が多くなり、従って、リン酸鉄塩などの難溶性の金属塩が多く析出沈殿し、発電容量も大きくなると共に水素ガスの生成速度も多くなる。
【００５０】
又、エネルギー障壁が高い場合には、必要なエネルギーの供給に時間がかかって、反応速度は遅くなり、電子の授受に遅れが生じて電位変化が起こる。これを活性化分極と呼び、電流密度と共に大きくなる。そして又、反応により電極と液との界面に極めて比抵抗の高い物質が生成すると、それらの物質中に電位勾配が出来、それが電位変化として表れる。これを抵抗分極と呼び、電流密度と共に大きくなる。従って、アノード及びカソードを並列接続とするか又は格子状籠構造とする事により、電極面の電流密度を小さくすると、金属イオンの溶液中への移行の減退を緩和する効果があると共に、出来るだけ多くの被処理水が電極面と接触する事が出来る。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の概略縦断面図及び結線図である。
【図２】図１に示す電解質廃水処理装置に一次電池アレイを配設した斜視図である。
【図３】一次電池における電気化学反応を示す概略説明図である。
【図４】図３に示す電気化学反応と同時並行的に起こる電気化学反応を示す概略説明図である。
【図５】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の概略縦断面図である。
【図６】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の縦断面図である。
【図７】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の縦断面図である。
【図８】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の概略縦断面図である。
【図９】本発明の一実施例を示す電解質廃水処理装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  散気装置
２  曝気槽
２a  曝気槽底部
３  一次電池アレイ
４  アノード共通端子
５  カソード共通端子
６A,６B  電線
７  充放電コントローラ
８  蓄電池
９  仕切板
９a  流通孔
１０  支持部材
１１  平板状鉄製アノード
１２  平板状銅製カソード
１３  アノード端子
１４  カソード端子
１５、１５A、１５B  電気導体
１６  一次電池モジュール
１７  一次電池
１８  パワーコンディショナ
１９  交流分電盤
２０  電力受電設備
２１  資源回収槽
２２  攪拌機
２３  pH制御装置
２４  希硫酸貯槽
２５  ガス捕集配管
２６  ガスホルダ
２７  反応槽
２８  沈澱槽
２８a  槽底部
２９A  前方スプロケット
２９B  後方スプロケット
３０  リンクベルト
３１  永久磁石
３２  ポンプウェル
３３  排泥ポンプ
３４  排泥管
３５  越流堰
３６  凝集剤貯槽
３７  凝集剤生成槽
３８  硫化鉄
３９  第一沈澱槽
４０  高分子凝集剤
４１  混合槽
４２  第二沈澱槽
４３  格子状籠構造アノード
４４  格子状籠構造カソード
４３a、４４a  格子間隙孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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