(57)【要約】【課題】安価で安全で効率の良い排水処理方法及びその装置を提供する。【解決手段】排水中の有機物を分解する電気分解反応槽１３と、有機物を含有する排水を濃縮し電気分解反応槽１３に排水を供給する蒸発濃縮装置１１とを備える。電気分解反応槽１３と蒸発濃縮装置１１との間に、排水を循環させるライン１５を設ける。蒸発濃縮装置１１で排水に含有する有機物を濃縮し、濃縮した有機物を電気分解反応槽１３で電気分解する。また、電気分解反応槽１３で有機物を電気分解することにより発生する可燃性ガスを酸化分解装置３２で酸化処理し発生する燃焼熱を利用することができる。【効果】排水中の有機物を電気分解反応槽１３で分解する前に、蒸発濃縮装置１１で排水中の有機物濃度を高め、電気分解時に常に有機物濃度が高濃度で含有する排水を供給できる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水中の有機物を分解する電気分解反応槽と、有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解反応槽に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮装置とを有することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記電気分解反応槽と前記蒸発濃縮装置との間に、両者間で前記排水を循環させるラインが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記電気分解反応槽に用いられる電極がダイヤモンド電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記電気分解反応槽で有機物を電気分解することにより発生する可燃性ガスを酸化処理する装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記酸化処理装置は、前記蒸発濃縮装置より発生するガスが供給され、前記酸化処理に伴って該ガスが酸化または分解されるものであることを特徴とする請求項４に記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記酸化処理により発生する燃焼ガスを前記蒸発濃縮装置に送られる排水により冷却する装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の排水処理装置。
【請求項７】
排水中の有機物を電気分解する電気分解工程と、有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解工程に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮工程とを有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
前記排水中の有機物を電気分解する電気分解工程と、前記有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解工程に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮工程とを、並行して連続的に、または交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
前記電気分解工程で発生する可燃性ガスを酸化処理することを特徴とする請求項７または８に記載の排水処理方法。
【請求項１０】
少なくとも前記可燃性ガスの酸化処理によって発生する燃焼ガスを前記排水により冷却することを特徴とする請求項９に記載の排水処理方法。
【請求項１１】
前記排水中に、運転開始初期及び、又は運転中に電解質を一時的、連続的あるいは断続的に添加することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を含有する排水を電気分解によって処理する装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、難分解性有機物質を含む排水の処理方法として、電気分解により処理する技術が知られている。この排水中の難分解性有機物質を電気分解する反応は、例えば難分解性有機物質がフェノールであると、次の反応式で表される。
Ｃ６Ｈ５ＯＨ＋１１Ｈ２Ｏ→６ＣＯ２＋２８Ｈ＋＋２８ｅ−  …▲１▼式
上述の▲１▼式からわかるように、フェノール１ｍｏｌを電気分解するのに、２８当量の電子を要する。
【０００３】
また、この反応の速度は一般に次式で表される。
ｒ＝ｋ×ｉ×［Ｏｒｇ］                  …▲２▼式
ｒ：電極単位面積当たりの反応速度
ｋ：反応速度定数
ｉ：電流密度
［Ｏｒｇ］：有機物濃度（フェノール濃度）
【０００４】
したがって、理論的には電流密度を高くすることにより反応速度を大きくすることができる。難分解性有機物質を含む排水を電気分解により処理する技術の中でも、ダイヤモンド電極は電流密度を高くできるので、注目を集めている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、フェノール濃度が十分に高く反応場へのフェノールの供給が過剰の場合には、電極反応による酸化性物質（ヒドロキシラジカルなど）の生成が律速となり、反応速度は電流密度のみに依存するようになる。すなわち、図７に示すグラフから分かるように、フェノール濃度［Ｏｒｇ］が比較的低い領域ではフェノール濃度［Ｏｒｇ］が増加するに従って電極単位面積当たりの反応速度ｒが増加するが、フェノール濃度［Ｏｒｇ］が或る値を超えると、電極単位面積当たりの反応速度ｒはそれ以上には増加しない律速状態になる。この律速状態では、通電する電流のほぼ１００％がフェノールを電気分解するために費やされる。すなわち、上述の▲１▼式に示すように、２８当量の電気を通電すればフェノール１ｍｏｌを分解することができる。
【０００６】
一方、有機物濃度が低く電流密度が過剰であると、電気が水の電気分解に消費されてＯ２が生成する。このため、有機物を分解するために消費される電流の割合（以下、電流効率ηという。）が低下してくる。すなわち、図８に示すグラフから分かるように、電流密度の増加に従って電極単位面積当たりの反応速度ｒが増加する領域（図示Ａ領域）を超えると、電流密度ｉが増加しても（ｉｌｉｍ以上）、反応速度ｒはそれ以上には増加しない状態になる（図示Ｂ領域）。これを避けるためには、電流密度をｉｌｉｍ未満にすればよい。なお、ｉｌｉｍは、有機物濃度が低いほど、小さくなることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｍ．Ａ．Ｒｏｄｒｉｇｏ  ｅｔ  ａｌ、”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ”、２００１年、Ｖｏｌｕｍｅ  １４８、Ｉｓｓｕｅ  ５、ｐ．Ｄ６０−ｐ．Ｄ６４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の排水処理方法は以下に示す問題点があるため、工業化が阻まれている。その中で特に重要な問題点は、以下の点にある。すなわち、上述のように排水中の難分解性有機物質を電気分解したときの電流効率を高くするためには、図８に示すＢ領域で電気分解する必要がある。このＢの領域の境界となる電流密度ｉｌｉｍは、有機物濃度が低くなると小さくなることから、バッチ処理により難分解性有機物質の分解効率（以下、分解率という。）を高くしようとした場合、バッチ処理の後半では有機物濃度が低くなるため、微弱電流により長時間をかけて処理することが必要になる。また、連続処理により高い分解率を得ようとした場合には、有機物濃度により反応槽を多段にし、後半の段では有機物濃度が低いことに対応するため大きな電極に微弱電流を流すことが必要になる。このような方法は僅かなフェノールを分解するのに大きな電極を必要とすることを意味し、工業装置としての経済性を極めて損なうものである。
【０００９】
また、その他の問題点としては、ダイヤモンド電極による電気分解反応は、非特許文献１によると、常温より高い温度の方が分解率が良い。このため、原水が常温の場合には初期に加温が必要となる。但し、排水の温度が１００℃を超えると排水が沸騰しないように加圧する装置が必要となる。一方、反応が進むと主にジュール熱により反応槽温度が上昇してくるので冷却が必要になり、加熱・冷却装置が必要になりコストが高くなる。以上の点を考慮して、また、ダイヤモンド電極の材質を考慮すると、排水の温度は６０〜８０℃が適当である。
【００１０】
さらに、その他の問題点としては、排水を電気分解する際に排水に電解質を加えると電極間電圧が下がり消費電力を下げることができることから、排水中に電解質が含まれない場合若しくは濃度が低い場合には、外部から電解質を加える必要がある。このため、この電解質の薬品費が運転費を押し上げる要因の一つになっている。また、処理後に電解質をイオン交換膜やイオン交換樹脂により電解質を回収することも考えられるが、全体構成を複雑にし、建設費を押し上げる要因になってしまう。
【００１１】
さらに、その他の問題点としては、上述の反応式▲１▼に示すように、有機物、例えばフェノールの電気分解反応により、ＣＯ２＝３０％、Ｈ２＝７０％の混合ガスが発生するが、水素は爆発性・可燃性であり、危険である。また、電流密度が過大になった時には、酸素が同時に発生して混合ガスとなるので一層危険になる。
【００１２】
また、第５の問題点としては、排水中には臭気成分・揮発成分（以下、含有ガスという。）が含まれる場合があるが、前述の電気分解反応により発生するガス（以下、可燃性ガスという。）の中に、これら成分が混ざって系外に放出されてしまう可能性がある。
【００１３】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、安価で安全で効率の良い排水処理方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の排水処理方法及びその装置のうち請求項１に記載の発明は、排水中の有機物を分解する電気分解反応槽と、有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解反応槽に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の排水処理装置は、前記電気分解反応槽と前記蒸発濃縮装置との間に、両者間で前記排水を循環させるラインが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の排水処理装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記電気分解反応槽に用いられる電極がダイヤモンド電極であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の排水処理装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記電気分解反応槽で有機物を電気分解することにより発生する可燃性ガスを酸化処理する装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の排水処理装置は、請求項４に記載の発明において、前記酸化処理装置は、前記蒸発濃縮装置より発生するガスが供給され、前記酸化処理に伴って該ガスが酸化または分解されるものであることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の排水処理装置は、請求項４に記載の発明において、前記酸化処理により発生する燃焼ガスを前記蒸発濃縮装置に送られる排水により冷却する装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の排水処理方法は、排水中の有機物を電気分解する電気分解工程と、有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解工程に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の排水処理方法は、請求項７記載の発明において、前記排水中の有機物を電気分解する電気分解工程と、前記有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解工程に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮工程とを、並行して連続的に、または交互に繰り返し行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の排水処理方法は、請求項７または８に記載の発明において、前記電気分解工程で発生する可燃性ガスを酸化処理することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載の排水処理方法は、請求項９記載の発明において、少なくとも前記可燃性ガスの酸化処理によって発生する燃焼ガスを前記排水により冷却することを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載の排水処理方法は、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記排水中に、運転開始初期及び、又は運転中に電解質を一時的、連続的あるいは断続的に添加することを特徴とする。
【００２５】
すなわち本発明によれば、排水中の有機物を電気分解する前に、蒸発濃縮によって排水中の有機物濃度を高めることにより、電気分解時に有機物を高濃度で含有する排水を処理することができ、有機物の分解率を高く維持できる。また、蒸発濃縮によって排水の温度が高められて電気分解に供されるので、電気分解の効率がさらに向上する。なお、排水は、当初から蒸発濃縮して電気分解反応槽に供給するようにしてもよく、また、電気分解によって濃度が低下した排水に対し適宜蒸発濃縮を行うようにしてもよい。
【００２６】
また、排水を循環ラインにより、電気分解反応槽と蒸発濃縮装置との間を循環させて排水処理をするものとすれば、一つの電気分解反応槽で連続に効率よく、排水中の有機物を電気分解処理することができる。さらに、排水を電気分解する際に電極間電圧を下げるために排水に加える電解質が、排水の循環によって、電気分解反応槽と蒸発濃縮装置との間を循環するため、添加機会および添加量を低減することができ、例えば、１回の添加によって循環処理を行うことができる。
【００２７】
また、電気分解反応槽で有機物を電気分解することにより発生する可燃性ガスを酸化処理するものとすれば、可燃性ガスを無害なガスへ安全に処理することができる。また、可燃性ガスを酸化処理するときに発生する燃焼ガスを排水を利用して冷却することができる。
また、排水が臭気成分・揮発成分を含有する場合でも、蒸発濃縮に際し排水からこれらのガスを分離し、これを電気分解に際し発生するガスの酸化処理とともに酸化あるいは分解処理するものとすれば、斯かるガスが系外に排出されるのを回避することができる。
【００２８】
なお、上記処理方法および処理装置においては、電解に用いる電極のうち、少なくとも陽極には、導電性ダイヤモンド電極を用いるのが望ましい。好適には陽極、陰極ともにダイヤモンド電極とする。導電性ダイヤモンド電極を用いた電解処理によって、水中の有機化合物を高電流密度によって高効率で除去できる。従来の白金系電極を用いた電解処理に比べて電解効率が良く、特に必要電極面積が少なくてすみ電解反応装置が小型化できる技術的特長があり、経済的メリットが大きい。また、導電性ダイヤモンドは化学的安定性に優れ、通常の酸やアルカリによる腐食の心配がなく、酸条件からアルカリ条件の幅広いｐＨ範囲を有する水処理に適用できて、かつ長期間に渡って安定した電解酸化処理効果が持続する。
【００２９】
導電性ダイヤモンド電極としては、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ等の導電性金属材料を基板とし、これらの基板の表面に導電性ダイヤモンド薄膜を析出させたものや、シリコンウエハ等の半導体材料を基板とし、このウエハ表面に導電性ダイヤモンド薄膜を合成させたもの、さらに、基板を用いない条件で板状に析出合成した導電性多結晶ダイヤモンドなどを挙げることができる。また、ダイヤモンドの結晶性については特に制限はなく、非晶質のものであっても良い。
なお、導電性ダイヤモンド電極は、ダイヤモンド膜の合成の際にボロン、窒素等の所定量をドープして導電性を付与したものであり、通常はボロンドープしたものが一般的である。これらのドープ量は、少なすぎると技術的意義が発生せず、多すぎてもドープ効果が飽和するため、ダイヤモンド薄膜の炭素量に対して、５０〜１０，０００ｐｐｍの範囲のものが適している。
【００３０】
本発明において、導電性ダイヤモンド電極は、通常は板状のものを使用するが、網目構造物を板状にしたものも使用できる。また、炭素粉末などにダイヤモンドをコーティングした粉末を電解液によって流動させて、流動床を構成することもできる。さらに、三次元構造の基質にダイヤモンド粉末を担持させ、高表面積を有する固定床を構成し、反応速度を大きくすることもできる。導電性ダイヤモンド電極は、従来の白金等の金属電極に比べると、電位窓が極めて広く水の電気分解による水素発生や酸素発生を抑えながら、目的の有機物質のみを効率的に酸化分解処理できる。この導電性ダイヤモンド電極を用いて行う電解処理は、導電性ダイヤモンド電極表面の電流密度を１０〜１００，０００Ａ／ｍ２とし、有機物質を含む水をダイヤモンド電極面と平行方向に、通液線速度を１０〜１０，０００ｍ／ｈで接触処理させることが望ましい。さらに電解時の電解槽内等の液温度は通常１０〜９５℃（好適には６０〜８０℃）にするのが望ましい。
【００３１】
また、本発明で用いる蒸発濃縮装置は、排水を加熱して水分を蒸発させることによって有機物の濃縮を図るものであり、本発明としては特定の構成に限定されない。一般的には加熱源として蒸気を用いる。蒸気を用いる場合、蒸気の供給量を変更することによって蒸発濃縮装置における排水の濃縮度を制御することができる。
また、排水の加熱に際しては真空環境において排水を蒸発させることができる。この際には真空度の調整によって蒸発温度を変更することができ、濃縮後の排水の温度を電気分解に適した温度に調整することができる。上記動作を可能とする装置としては、真空度調整可能な真空蒸発装置が挙げられる。また、加熱源として蒸気を用いる場合、蒸気を圧縮機等によって圧縮して過熱蒸気の状態にして排水を加熱することができる。該過熱蒸気によって効率よく排水を加熱することができる。この際には、圧縮機等の機動力を調整するなどして蒸気の圧縮率を変えることにより、蒸発濃縮装置における排水の濃縮度を制御することができる。
【００３２】
また、本発明において所望により行う酸化処理は、電解反応槽で発生する水素等の可燃性ガスを主対象とする。酸化処理においては、適宜の着火装置によって可燃性ガスを着火させることにより酸化反応を生じさせることができる。この際に、効率の良い触媒燃焼装置を用いれば、燃焼初期にのみ着火を行い、その後は、燃焼熱によって酸化分解を継続させることができる。
また該酸化処理では、蒸発濃縮装置で発生する臭気成分・揮発成分等からなるガスを同じく酸化反応させて分解処理することができる。また、その成分によっては、上記可燃性ガスの酸化によって生じる酸化熱を利用して熱分解させるものであってもよい。
酸化処理によって発生する燃焼ガスは、排水と直接または間接的に熱交換することにより冷却することができ、好適には、蒸発濃縮に供する排水を予熱するために用いることができる。さらにまた、運転開始前及び、または運転中に排水中に電解処理を加えた場合、電解質は循環使用されるので、電解質コストと削減することができる。
【００３３】
なお、電気分解と蒸発濃縮とを並行して連続的にまたは繰り返し行う場合には、循環ラインで循環する排水の一部又は全部を引き抜いて系外に排出することができる。該排出は、引き抜き装置によって行うことができる。また、引き抜き装置には、引き抜かれた排水の有機物を分解するために電気分解反応槽を付設することもできる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
本発明の一実施形態である排水処理装置１０は、蒸発濃縮装置１１と循環ポンプ１２と電気分解反応槽１３と気液分離装置１４と循環ライン１５と真空ポンプ１６とを有して構成される。
前記蒸発濃縮装置１１は、循環ポンプ１２及び循環ライン１５を介して電気分解反応槽１３と連通し、さらに、電気分解反応槽１３は、気液分離装置１４および循環ライン１５を介して蒸発濃縮装置１１と連通する。また、蒸発濃縮装置１１は、前述の循環ライン１５とは別に真空ポンプ１６を有する真空系のライン１７を備えている。
【００３５】
この排水処理装置１０の動作について以下に説明する。
まず蒸発濃縮装置１１に、希薄有機物を液中に有する排水の原水を注入し、原水を蒸発濃縮して濃縮液を作る。蒸発濃縮装置１１では、排水中の水分の一部を蒸発させて該排水を濃縮する。この濃縮水を循環ポンプ１２により電気分解反応槽１３に送る。電気分解反応槽１３では、濃縮水中の有機物が電気分解される。このとき、濃縮水中の有機物濃度は、蒸発濃縮装置１１による濃縮によって高くなっているので、有機物を分解するために使われる電流の効率を高くすることができる。即ち、図７に示す、グラフの有機物濃度が十分高く反応速度が飽和する領域Ｂで、高い電流効率によって電気分解することができる。そして該電気分解反応槽１３では、排水に含まれる有機物が分解され、該分解に伴って可燃性ガスが生成される。
【００３６】
なお、電気分解反応槽１３では有機物を完全分解する必要はなく、一部を分解して気液分離装置１４で可燃性ガスと排水とに分離した後、可燃性ガスを排気し、排水を返送液として循環ライン１５により蒸発濃縮装置１１に返送する。
蒸発濃縮装置１１に返送された返送液は、さらに蒸発濃縮され、循環ポンプ１２により再び電気分解反応槽１３に送られ、液中の有機物が電気分解される。なお、蒸発濃縮装置１１では、上記返送液に原水を混合して蒸発濃縮することもできる。このように、排水は蒸発濃縮装置１１と電気分解反応槽１３との間を循環する。なお、蒸発濃縮装置１１では、真空ポンプ１６により真空ライン１７から排気されて真空引きされており、該真空引きによって、蒸発濃縮したときに発生する蒸気が蒸発濃縮装置１１から引き出される。該蒸気は冷却することによって水分が凝縮するので、これを凝縮水として系外に放出する。一方、水分を除去した気体成分は、真空ライン１７から系外に排出する。なお、蒸気蒸発濃縮装置１１では、真空ポンプ１６の動作によって真空度を変えることができ、真空度により排水の蒸発温度を変えることができる。その結果として電気分解反応槽１３における排水の温度を制御することができる。例えば、電気分解反応槽１３における排水の温度を６０〜８０℃に制御する。
【００３７】
また、この実施形態では、蒸発濃縮槽１１と電気分解反応槽１３とを循環ライン１５で接続することによって、一つの電気分解反応槽で連続に効率よく、排水中の有機物を電気分解処理することができる。また、電気分解反応槽１３で有機物を電気分解するときに発生する反応熱やジュール熱は蒸発濃縮装置１１に返送される返送液により蒸発濃縮装置１１に持ち込まれて蒸発エネルギーとして用いられる。このため、エネルギー利用の観点からも有効である。また、電解質は蒸発濃縮装置１１と電気分解反応槽１３との間を循環するので、運転開始時に一度添加すれば、その後は添加する必要がなく、運転費を低減できる。なお、原水中の有機物が希薄でない場合には、原水を直接、電気分解反応槽１３に注入してもよい。
【００３８】
（実施形態２）
なお、上記の排水処理装置１０で排水処理を継続して実施すると、電解質塩や無機固形分等が装置内に蓄積する。また、電解反応槽で反応しないＳＳあるいは電解反応槽で無機イオンなどを生じる例えば塩素系有機化合物などを含む排水を処理する際にも塩やＳＳが系内に蓄積する。このような状況では系内を循環する排水の一部を適宜抜き取ることが望ましい。以下に、循環する排水の一部を抜き取るための装置を有する第２の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、この実施形態２において、前記実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００３９】
この実施形態における本発明の排水処理装置２０は、前述の排水処理装置１０が有する構成に加えて、引き抜き装置２１と小型電解反応装置２２とを有して構成される。
引き抜き装置２１は、循環ライン１５の返送側に接続され、循環ライン１５を還流する返送液の一部または全部を引き抜くことができる。
すなわち、電気分解反応槽１３で有機物を電気分解処理し、気液分離装置１４で可燃性ガスと返送液と分離した後、返送液を蒸発濃縮装置１１に返送する際に、その一部を抜き取る。上記引き抜きは、排水の返送に際し、適宜行うことができる。バッチ運転では引き抜きの際に、排水の有機物濃度を測定して、該濃度が所望の濃度にまで低下したことを確認した後、実行することもできる。また、処理の継続時間を積算して、所定の積算時間に到達した際に実行することもできる。なお、引き抜き装置２１で引き抜かれた排水は有機物を含んでいるため、小型電解反応槽２２において有機物を電気分解する。その後、電解処理を行った排水は、小型電解反応槽２２から系外に排出される。なお、引き抜き量が少ない場合には、小型電解反応槽２２による電解処理を行うことなく、系外に排出してもよい。また、本発明としては、上記引き抜き装置２１を有するものの、上記小型電解反応槽２２は有しない構成とすることもできる。
【００４０】
（実施形態３）
また、電気分解反応槽１３で有機物を電気分解すると、上述のように水素を主体とする可燃性ガスが発生する。そこで、可燃性ガスを排気するに際し、酸化分解して排気できるようにすることもできる。以下に、可燃性ガスを酸化分解するための装置を有する第３の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、この実施形態３において、前記実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００４１】
この実施形態における本発明の排水処理装置３０は、上述の排水処理装置１０が有する構成に加えて、酸化分解装置３２と熱交換装置３４を有して構成される。酸化分解装置３２は、気液分離装置１４で分離された気体を放出するライン３１に備えられている。該酸化分解装置３２は、気液分離装置１４で分離された可燃性ガスを含むガスに空気または酸素を加えて酸化燃焼させて安全かつ無害なガスにする。
また、この燃焼ガスの排気ライン３３に熱交換装置３４が備えられている。該熱交換装置３４では、上記燃焼ガスと原水との間で熱交換させることにより、燃焼ガスを冷却すると共に燃焼ガスが帯びている熱を原水に与えることができ、エネルギー効率をさらによくすることができる。燃焼ガスは、該熱交換装置３４で熱交換した後、大気に放出する。なお、本発明としては、熱交換装置３４を備えず、大気に燃焼ガスをそのまま放出することもできる。熱交換装置３４では、燃焼ガスと原水とを直接気液接触させてもよく、また、間接的に接触させるようにしてもよい。
【００４２】
（実施形態４）
また、排水の原水が臭気成分や揮発成分を含む場合、それらを処理して排気することが望ましい。そこで、これらの成分を処理して排気することができるようにした第４の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、この実施形態４において、前記実施形態１、３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００４３】
この実施形態における本発明の排水処理装置４０は、上述の排水処理装置１０が有する構成に加えて、第３の実施形態に示す酸化分解装置３２と、蒸発濃縮装置１１からの真空ライン１７と酸化分解装置３１とを連結する含有ガス供給ライン４１を有して構成される。
酸化分解装置３２は、前述の実施形態３と同様に気液分離装置１４で分離された可燃性ガスを放出するライン３１に備わり、また、含有ガスライン４１は、蒸発濃縮装置１１の真空ライン１７と前述の可燃性ガスを放出するライン３１とを接続する。このため、真空ポンプ１６により蒸発濃縮装置１１から抜き取られた含有ガスは、真空ライン１７およびライン４１、ライン３１を介して酸化分解装置３２に供給される。酸化分解装置３２では、気液分離装置１４で分離された可燃性ガスとともに上記含有ガスが酸化分解される。その後、空気希釈などで冷却後、大気へ放出する。なお、この場合には、原水との熱交換は行わない。ただし、本発明としては、実施形態３と同様に燃焼熱を原水に付与するように熱交換装置３４を設けることも可能である。また、含有ガスが可燃性ガスを主体としていない場合、気液分離装置１４から得られる可燃性ガスの燃焼熱によって含有ガスを熱分解させるように構成することもできる。
【００４４】
（実施形態５）
次に、本発明の排水処理装置をより具体化した実施形態を図５に示す。
本実施形態は、図３に示す実施形態３の排水処理装置３０と同等の構成を有し、各構成をより具体化した排水処理装置５０に関するものである。
すなわち、蒸発濃縮装置として多重効用缶濃縮装置５１を備え、電気分解反応槽として、ダイヤモンド電極５２ａ、５２ｂなど、電流密度を高くしても酸素発生のない電極を使用した電気分解反応槽５２を備え、酸化分解装置として触媒燃焼装置５３を備えている。
【００４５】
上記多重効用缶濃縮装置５１は、初段缶の蒸発熱源として一次蒸気が供給され、排水を効率的に蒸発させることができる。該多重効用缶濃縮装置５１では、排水から蒸発した蒸気が凝縮器で凝縮され、非凝縮性ガスが真空ポンプ１６を有する真空ライン１７へと排出される。
多重効用缶濃縮装置５１は、真空度を変えることにより蒸発温度を変えることができ、結果として電気分解反応槽５２の温度を制御することができる。また、多重効用缶濃縮装置５１への一次蒸気供給量を調節することにより、濃縮水の濃縮度を制御できる。これにより電気分解反応槽５２では一定電圧・一定電流で運転すれば一定した有機物分解量が得られる。
なお、上記真空ライン１７には、蒸気を凝縮する装置５４（凝縮器）を有しており、該装置５４において、蒸気に含まれる水分を凝縮水として系外に排出し、気体成分を真空ライン１７から系外へと放出する。
【００４６】
また、この実施形態では、電気分解反応槽５２からの発生する可燃性ガスを酸化分解する装置として触媒燃焼装置５３を用いており、通常の燃焼装置より低温で可燃性ガスを酸化燃焼させることができる。しかも該装置５３は小型であっても安定した酸化分解性能が得られるという利点を有している。
【００４７】
（実施形態６）
次に、蒸発濃縮装置として実施形態５における多重効用缶濃縮装置に代えて蒸気圧縮式濃縮装置６１を用いた排水処理装置６０を図６に示す。
この実施形態の他の構成は、実施形態５と同等であり、同一となる構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
蒸気圧縮式濃縮装置６１は、濃縮装置６１に接続された真空ライン１７に、圧縮機６２が接続され、蒸気圧縮式濃縮装置６１で発生した蒸気を圧縮して過熱蒸気として排水の加熱に利用するように構成されている。過熱蒸気は、蒸気圧縮式濃縮装置６１で排水の加熱に利用された後、気液分離器６３で水分が凝縮水として分離される。水分を除いた気体成分は、前記実施形態と同様に真空ポンプ１６を介して真空ライン１７から系外へと排気される。
【００４８】
蒸気圧縮式濃縮装置６１は、多重効用缶濃縮装置５１と同じように真空度を変えることにより蒸発温度を変えることができ、結果として電気分解反応槽５２における排水の温度を制御することができる。また、圧縮機６２における蒸気圧縮機動力を調節することにより、蒸気圧縮式濃縮装置６１での排水濃縮度を制御できる。なお、蒸気圧縮式濃縮装置６１はボイラなどの蒸気供給源を不要とすることができ、省エネルギー性に優れている。
【００４９】
なお、実施形態５、６では、排水の原水に臭気成分、揮発成分、電解質塩、活性汚泥、ＳＳあるいは塩素系有機化合物などを含むことによる弊害を排除するための対策を講じていないが、前述の実施形態２、４に準じて装置を構成することにより上記弊害を排除することもできる。
【００５０】
以上、本発明の排水処理装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【００５１】
【実施例】
次に、図５に示す排水処理装置を用いて非揮発性有機化合物含有排水を処理したところ、下記の結果を得た。
2004255226.tif 000003
上記結果に示されるように、本発明の処理装置によって、排水に含まれる有機物が効率よく、かつ効果的に分離されることが分かる。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の排水処理方法は、排水中の有機物を電気分解する電気分解工程と、有機物を含有する排水を濃縮し前記電気分解工程に前記排水を供給する蒸発濃縮工程とを有するので、有機物を高い濃度で含む状態で電気分解を行うことができ、良好なエネルギ効率によって排水の処理を行うことができる。
【００５３】
また、本発明の排水処理装置は、排水中の有機物を分解する電気分解反応槽と、有機物を含有する排水を蒸発濃縮し前記電気分解反応槽に濃縮した排水を供給する蒸発濃縮装置とを有するので、上記処理方法を容易に実行することができ、上記処理方法による効果が確実に得られる。
【００５４】
また、前記電気分解反応槽に用いられる電極をダイヤモンド電極とすることにより、電流密度を高くしても酸素発生がなく、排水に含有する有機物を効率よく分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理方法及びその装置の一実施形態の説明に供するフロー図である。
【図２】本発明の排水処理方法及びその装置の他の実施形態の説明に供するフロー図である。
【図３】本発明の排水処理方法及びその装置のさらに他の実施形態の説明に供するフロー図である。
【図４】本発明の排水処理方法及びその装置のさらに他の実施形態の説明に供するフロー図である。
【図５】本発明の排水処理方法及びその装置の具体的な説明に供するフロー図である。
【図６】本発明の排水処理方法及びその装置の他の具体的な説明に供するフロー図である。
【図７】フェノール水溶液を電気分解したときのフェノール濃度と電極単位面積当たりの反応速度との関係を示すグラフである。
【図８】フェノール水溶液を電気分解したときの電流密度と電極単位面積当たりの反応速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０、６０    排水処理装置
１１    蒸発濃縮装置
１２    循環ポンプ
１３    電気分解反応槽
１４    気液分離装置
１５    循環ライン
１６    真空ポンプ
２１    引き抜き装置
２２    小型電気分解反応槽
３２    酸化分解装置
３３    排気ライン
３４    熱交換装置
４１    含有ガスライン
５１    多重効用缶濃縮装置
５２    電気分解反応槽
５２ａ  ダイヤモンド電極
５２ｂ  ダイヤモンド電極
５３    触媒燃焼装置
６１    蒸気圧縮式濃縮装置
６２    圧縮機
【図１】
2004255226.tif 000004
【図２】
2004255226.tif 000005
【図３】
2004255226.tif 000006
【図４】
2004255226.tif 000007
【図５】
2004255226.tif 000008
【図６】
2004255226.tif 000009
【図７】
2004255226.tif 000010
【図８】
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