(57)【要約】【課題】余分なサンプリングや予備試験等の手間を不要とし、廃水中に含まれる銅やカドミウム等の有害金属を排出基準以下の濃度にまで確実に除去する廃水の電解処理方法を提供する。【解決手段】廃水中にアノード電極（２ａ）とカソード電極（２ｃ）を浸漬し、この両電極に電圧を印加して一定の電流を通電し、前記両電極間に印加する電圧を監視して通電時間経過とともに低下する電圧が上昇に転じ、上限付近に達して推移したとき通電を停止し処理を終了する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水中にアノード電極とカソード電極を浸漬し、この両電極に電圧を印加して電流値を一定として通電し電解処理する金属含有廃水の処理方法であって、該両電極間に印加する電圧を監視し、通電時間経過とともに低下する電圧が上昇に転じ、上昇が停止したとき通電を停止し処理を終了することを特徴とする金属含有廃水の処理方法。
【請求項２】
上記廃水中に含まれる金属が、銅である請求項１に記載の金属含有廃水の処理方法。
【請求項３】
上記廃水中に含まれる金属が、カドミウムである請求項１に記載の金属含有廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属成分を含有する廃水中の金属を、特に電解処理によって除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メッキ工場、化成被膜処理工場、あるいは酸洗い工場等からは高濃度の金属成分を含有する廃水が排出される。
これら廃水の処理方法としては、一般に凝集沈殿法によって処理した後、微少量残留する金属を活性炭処理やイオン交換法等によって処理する方法がある。
しかし、廃水中に金属とキレート化合物を形成する特定の有機物が含まれている場合、凝集沈殿によっては好ましい処理効果が得られず、また後続処理に際しても満足な処理効果が得られないだけでなく、活性炭やイオン交換樹脂の劣化を生じるおそれがある。
したがって、これらの処理が適さない場合は電解処理によって金属成分が除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
廃水の電解処理において、処理を終了するに際しては、廃水中の金属イオン濃度を求めて所定濃度以下となったことを確認して終了する方法、また予備テストにより処理開始からの所要時間を求めてその時間が経過したとき終了する方法がある。
しかしながら、廃水中の金属イオン濃度を求める方法では、処理過程のなかで幾度かにわたってサンプルを採取し分析をしなければならないため多大の手間と時間がかかる。また、処理開始からの時間を求める方法も、予備試験の手間がかかるうえ、廃水の性状の変化等により所定の金属イオン濃度以下まで達していないおそれがあり、その場合安全性をみて過分の処理時間をみておかなければならないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、前記した従来技術に有する課題を解決すべくなされたもので、工程管理の容易な廃水の処理方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、廃水中にアノード電極とカソード電極を浸漬し、この両電極に電圧を印加して電流値を一定として通電し電解処理する金属含有廃水の処理方法において、該両電極間に印加する電圧を（好ましくは連続的に）監視し、通電時間経過とともに低下する電圧が上昇に転じ、上昇が停止したとき通電を停止し処理を終了することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属含有廃水の処理方法について、その実施の形態を説明する。
本発明に用いる電解処理装置としては、従来と同様なものを使用することができる。例えば、図１に示すように、電解槽２に廃水１を貯留し、廃水１中にアノード電極２ａとカソード電極２ｃを浸漬し、電源３より電流を送ることにより、次式のように廃水１中の金属イオンを遊離の金属として析出させ、カソード電極２ｃに被着させるものである。なお、図中の番号４は、電圧やＯＲＰ（酸化還元電位）等を測定する計器である。
Ｍｅｎ＋　＋　ｎ・ｅ−　　→　Ｍｅ０
【０００７】
電解装置に用いる電極は、廃水に通電した際に腐食することがなく、電気抵抗の小さい材質であれば特に限定されない。具体的には、チタン、銅、ステンレス、炭素繊維、グラファイト及びＤＳＡ電極（チタン表面を酸化イリジウム等で処理した抗酸化型電極）等が上げられ、好ましくは、カソード電極として炭素繊維、アノード電極としてＤＳＡ電極である。
【０００８】
本発明において、廃水中の処理可能な金属としては、銅イオン（Ｃｕ２＋）、パラジウムイオン（Ｐｄ２＋）、カドミウムイオン（Ｃｄ２＋）等、カソード極に遊離金属として析出する成分が挙げられるが、標準酸化還元電位の低いアルミニウム等は適さない。
金属は、通常、金属化合物として廃水に含まれるが、廃水に溶解している状態であれば特に限定されず、具体的には、硫酸化物、塩化物、硝酸化物及びキレート化合物等が挙げられる。
【０００９】
廃水中の金属イオンの濃度は、好ましくは１ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは１０ｍｇ／Ｌ以上であり、電解前にイオン交換樹脂等を用いて濃縮してもよい。廃水は、通常ｐＨ調整の必要はない。ただしニッケル、鉛など標準酸化還元電位の低い金属では、アルカリである苛性ソーダ、消石灰等を用いてｐＨを４以上とすることが好ましい。ｐＨをこの範囲に調整することにより、水素イオン濃度が低下し、金属の還元反応が進行しやすくなるからである。
【００１０】
本発明によれば、廃水を電解槽２に導入した後、電解液である廃水に対して電気量を所定に維持する。すなわち、処理時における電極面積当たりの電流値である両極間の電流密度に変化がないよう電流値を一定とする。ここに電流密度は、前記金属成分の種類や濃度、廃水量によって大きく異なるものの、１００Ａ／ｍ２〜５０００Ａ／ｍ２程度が好ましく、その範囲より適宜設定する。一方、電圧は、この電流値を一定に維持することが可能なように可変状態に設定する。
【００１１】
両極に印加する電圧は、前記の所要電流値を維持するに必要な値であり、１Ｖ〜３０Ｖ程度である。
【００１２】
廃水中に両極を介して通電することによって電解がはじまり、処理時間の経過とともに金属イオン濃度が徐々に低下する。このとき印加する電圧は、初期の段階である値まで急速に低下し、その後は緩やかに低下する。
ここに廃水中の金属成分として銅イオン（Ｃｕ２＋）の場合のカソード電極側での反応式を一例として示す。
Ｃｕ２＋　＋　２・ｅ−　→　Ｃｕ０
【００１３】
廃水中の金属イオンがほぼ除去された段階になると、その際の電圧は逆に若干上昇し始める。そして金属イオンがほぼ完全に除去された段階に至ると電圧の上昇は停止する。このまま通電を継続しても電圧は横ばい状態で推移する。適切な時期に電解槽への通電を停止し処理を終了する。処理の完全性を期するために電圧の上昇が停止した後処理を停止するまで時間は、電圧が下限値に達し上昇を始める時間を０とし、上昇が停止した時間をｔとすると、好ましくは０．２ｔ〜１０ｔ、より好ましくは０．５ｔ〜２ｔである。具体的には、通常、電圧の上昇が停止した後、そのまま横ばい状態で推移し処理を停止するまで６０分以上、好ましくは１２０〜１８０分程度処理を継続した方がよい。
【００１４】
すなわち、電解処理の終期における金属イオンの低下を、電圧の上昇から判別することが可能となる。電圧が上昇する原因としては、金属イオンのほぼすべてがカソード極へ移動し液中のイオン濃度が減少した結果、液の電気抵抗値が上昇し、電流値を一定に維持しようとする作用によるもの、及びいま一つは、金属イオンの減少によりカソードでの金属析出反応が発生し難くなり、代わりに水素イオンが電気的に中和されて水素ガスが発生する際等、より高い電位を必要とする反応に移行していくことによると考えられる。
【００１５】
前記したように、電極に印加する電圧によって廃水処理の終了時点を検知することができるため、さらにこれにタイマー操作を組み合わせることによって全自動運転も可能となる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
硫酸銅溶液（Ｃｕ２＋として８７８０ｍｇ／Ｌ）を硫酸でｐＨ１．３に調整した模擬廃水を、図１に示した電解槽で電流７．５Ａ（電流密度３００Ａ／ｍ２）で電解処理した。そして処理試験の結果を図２及び図３に示す。
【００１７】
図３の結果より、処理開始時の電圧は３．５Ｖで、時間の経過とともに電圧が次第に低下し３６０〜６６０分後に２．０Ｖ付近であったが、７２０分後に電圧が２．５Ｖまで上昇し、そのまま推移した。また、図２の結果より、処理液中の銅イオン濃度は、６６０分後に４００〜５００ｍｇ／Ｌ程度であったが、電圧が上昇した７２０分後には１ｍｇ／Ｌまで低下していた。
繰り返し実験した結果、銅イオン濃度と電圧の上昇とが連動していることが判明し、このことが処理の終了を示す指標となることが確認された。
【００１８】
実施例２
カドミウム溶液（Ｃｄ２＋として２３０００ｍｇ／Ｌ、及びシアンイオンとして６５０００ｍｇ／Ｌを含み、これらによってキレート化合物を形成する溶液）を苛性ソーダを用いてｐＨ１３に調整した模擬廃水を、図１に示した電解槽で電流２５Ａ（電流密度１０００Ａ／ｍ２）で電解処理した。そして、処理試験の結果を図４と図５に示す。
【００１９】
図５の結果より、処理開始時の電圧は４．８Ｖで、時間の経過とともに電圧が次第に低下し１２０〜１８０分後に３．６〜３．３Ｖ付近まで低下したが、２４０分後に電圧が４．５Ｖまで上昇しそのまま推移した。また、図４の結果より、処理液中のカドニウムイオン濃度は、１８０分後に２０００ｍｇ／Ｌ付近であったが、電圧が上昇した２４０分後には３ｍｇ／Ｌまで低下していた。
【００２０】
繰り返し実験した結果、カドミウムイオンの場合もその濃度と電圧の上昇とが連動していることが判明し、このことが処理の終了を示す指標となることが確認された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、廃水の電解処理に際して余分なサンプリングや予備試験等の手間が不要であり、両電極に印加する電圧を管理するだけで、廃水中の有害金属を管理基準以下の濃度にまで確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃水中の金属を除去する際に用いる電解槽の一例である。
【図２】実施例１の処理試験において、処理時間と銅含有量の関係を示すグラフである。
【図３】実施例１の処理試験において、処理時間と電解時電圧との関係を示すグラフである。
【図４】実施例２の処理試験において、処理時間とカドニウム含有量の関係を示すグラフである。
【図５】実施例２の処理試験において、処理時間と電解時電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　廃水
２　電解槽
２ａ　アノード電極
２ｃ　カソード電極
３　電源
４　計器
【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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