(57)【要約】【課題】  安定した処理能力を有し、処理水の生態系への残留・蓄積物質を生じない電気化学的手法によるアオコ回収システムを提供することにある。【解決手段】  二酸化炭素ガス１１をアオコ水５に溶解させることによりアオコ水５のpH値を5.5〜7.0の適正範囲に調整し、電極より溶出したアルミニウムイオンを酸性域でアオコ表面負電荷の中和および中性域でアオコの凝集に効果的に作用させ、処理能力の向上および処理水中の残留アルミニウムイオン濃度の低減を可能とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム電極を使用した電気分解によるアオコ処理において、二酸化炭素ガスをアオコ水に溶解させることによりアオコ水のpH値を5.5〜7.0の適正範囲に調整し、電極より溶出したアルミニウムイオンを酸性域でアオコ表面負電荷の中和および中性域でアオコの凝集に効果的に作用させ、処理能力の向上および処理水中の残留アルミニウムイオン濃度の低減を可能としたことを特徴とする電気化学的手法によるアオコ回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば湖沼などの閉鎖性水域で発生するアオコを処理する技術に係り、特に、アオコ凝集・除去技術の観点から安定した処理能力を有し、生態系への残留・蓄積物質を生じない電気化学的手法によるアオコ回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中に浮遊しているアオコは、その表面が負電荷(マイナス)に帯電しているため、水中でコロイド状に分散している。アオコを水中から分離、除去するためには、アオコ表面負電荷を中和させることで、アオコを凝集させ、回収する方法が効果的であり、その主な技術として、
(1)凝集剤添加法によるアオコの凝集
(2)アルミニウム電極等を用いた電解法によるアオコの凝集
などが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記の従来技術のアオコ処理にあっては、次のような課題がある。
(1)凝集剤の生態系への残留・蓄積。また、アオコ水のpH値が高すぎても、低すぎても凝集剤の凝集作用が低下するため、酸、またはアルカリによるpH値管理が必要となる。このようなpH値調整剤は取り扱いに注意を要する上に非常に細かい管理が必要となる。さらにはpH値調整剤自体の生態系への残留・蓄積の可能性がないとは言い切れない。
(2)電解法では、陽極より溶出したアルミニウムイオンによりアオコが中和、凝集されるが、pH値によりアルミニウムイオンの形態が異なるため中和・凝集能力はpH値により大きく影響を受ける。一般に、アオコの繁殖した水域においてはアオコが光合成により水中の炭酸ガスを消費するためpH値はアルカリ性を示す。この場合、アルミニウムイオンは主に陰イオン(マイナス)の状態で存在するため、アオコの中和、凝集には関与しない。したがって、pH値を調整せずに処理を行っても処理能力は不安定であり、また、凝集に関与しないアルミニウムイオンが処理水中に残留し、処理水中の残留アルミニウムイオン濃度が非常に高濃度になってしまう。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、安定した処理能力を有し、処理水の生態系への残留・蓄積物質を生じない電気化学的手法によるアオコ回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、この発明は、アルミニウム電極を使用した電気分解によるアオコ処理において、二酸化炭素ガスをアオコ水に溶解させることによりアオコ水のpH値を5.5〜7.0の適正範囲に調整し、電極より溶出したアルミニウムイオンを酸性域でアオコ表面負電荷の中和および中性域でアオコの凝集に効果的に作用させ、処理能力の向上および処理水中の残留アルミニウムイオン濃度の低減を可能とした手段よりなるものである。
【発明の効果】
【０００６】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る電気化学的手法によるアオコ回収システムによれば、アルミニウム電極を使用した電気分解によるアオコ処理において、アオコ水のpH値を適正範囲に調整することで、電極より溶出したアルミニウムイオンをアオコ表面負電荷の中和およびアオコの凝集に効果的に作用させ、処理能力の向上および処理水中の残留アルミニウムイオン濃度の低減を可能とする事が出来る。しかも、アルミニウム電極を使用した電気分解によるアオコ処理を行うにあたって、アオコの光合成による炭酸ガスの消費によりアルカリ性に傾いたアオコ水のpH値を適正範囲に調整する際に、取り扱いが容易で、水に溶けやすい二酸化炭素ガスをアオコ水に溶解させることにより容易に適正なpH値に調整することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
アルミニウム電極を用いて水の電気分解を行うと、陰極からは水素が発生し、陽極からはアルミニウムの溶解が生じる。溶解したアルミニウムイオンは、溶液中で水酸化物イオンと結合するが、その際、溶液のpH値により結合形態が異なり、酸性域ではプラスイオンの状態、中性付近では水酸化アルミニウムの状態、アルカリ性域ではマイナスイオンの状態で主に存在する。
【０００８】
一方、水中に浮遊しているアオコは、その表面が負電荷(マイナス)に帯電しているため水中でコロイド状に分散している。アオコを水中から分離・除去するためには、第一段階でプラスイオンによるアオコ表面負電荷の中和を行い、第二段階で重合体の架橋作用によりアオコを凝集・浮上させることが必要となる。
【０００９】
アルミニウム電極を用いたアオコ処理においては、陰極で溶解したアルミニウムイオンのうち、プラスイオンの状態で存在するものはアオコ表面負電荷の中和に作用し、水酸化アルミニウムの状態で存在するものはアオコの架橋・凝集に作用するが、マイナスイオンの状態で存在するものはアオコの凝集には寄与しない。
【００１０】
したがって、処理能力の向上及び安定化を行うにあたって、アオコ水のpH値が非常に重要となる。また、pH値がアルカリ性の場合は、アルミニウムイオンがアオコの凝集に寄与しないため、処理水中の残留アルミニウムイオンが高濃度になることからも、アオコの処理においては中性〜酸性域にpH値を調整する必要がある。グラフ１に実際のダムに発生したアオコを用いた実験によるアオコ水のpH値と処理能力および処理水中の残留アルミニウムイオン濃度の関係を示す。調整するpH値の適正範囲については下限値は二酸化炭素ガスによるpH値調整の限界値であるpH値5.5以上とし、上限値は水中のアルミニウムイオンの形態がプラスイオンの状態である酸性域の上限値であるpH値7.0以下とする。以下この範囲をpH値調整の適正範囲という。処理水のpH値を適正範囲で処理を行うことで、pH値がアルカリ性域で行った場合に比べ、4〜5倍程度の処理能力を得ることができ、残留アルミニウムイオン濃度を数十分の一に低減することが可能である。
【００１１】
通常、アオコの繁殖した水域のpH値は、アオコが光合成により水中の炭酸ガスを消費するためpH値8.0〜9.5程度のアルカリ性を示す。したがって、処理能力の向上および残留アルミニウムイオンの低減を行うために、二酸化炭素ガスをアオコ水に溶解させることにより、pH値を適正範囲に調整する。
【００１２】
また、アオコ水は水中の炭酸ガスの消費によりpH値がアルカリ性に傾いているため二酸化炭素ガスを溶解させることで簡単にpH値を下げることが可能である。また、一定量溶解したあとは、飽和に近づくに従いpH値が下がりにくくなる。このため二酸化炭素ガスは、希硫酸・希塩酸等の酸を使用する場合に比べて、容易にpH値を適正範囲に調整することが可能である。
【実施例】
【００１３】
以下、図面に記載の発明の実施例に基づいて、この発明をより具体的に説明する。ここで図２は電気化学的手法によるアオコ除去システムの模式図である。
【００１４】
陰極１、陽極２にアルミニウム電極を用いて水の電気分解を行うと、陰極１からは水素３が発生し、陽極２からはアルミニウムの溶解が生じ、アルミニウムイオン４となる。溶解したアルミニウムイオン４は、アオコを含む溶液５中で水酸化物イオン６と結合するが、その際、溶液５のpH値により結合形態が異なり、酸性域ではプラスのアルミニウムイオン７の状態、中性域では水酸化アルミニウム８の状態、アルカリ性域ではマイナスのアルミニウムイオン９の状態で主に存在する。
【００１５】
一方、アオコを含む溶液５中に浮遊しているアオコ１０は、その表面が負電荷(マイナス)に帯電しているため、水中でコロイド状に分散している。
【００１６】
アルミニウム電極を用いたアオコ処理においては、陰極１で溶解したアルミニウムイオンのうち、プラスのアルミニウムイオン７の状態で存在するものはアオコ表面負電荷の中和に作用し、水酸化アルミニウム８の状態で存在するものはアオコの架橋・凝集に作用するが、マイナスイオン９の状態で存在するものはアオコの凝集には寄与しない。
【００１７】
通常、アオコの繁殖した水域のpH値は、アオコが光合成により水中の炭酸ガスを消費するため、pH値が 8.0〜9.5程度のアルカリ性を示す。
【００１８】
したがって、二酸化炭素ガス１１をアオコを含む溶液５に溶解させることにより、pH値を適正範囲に調整し、処理能力の向上および残留アルミニウムイオンの低減を満たすとともに、アオコ１０は、プラスのアルミニウムイオン７と水酸化アルミニウム８と結合して凝集し、陰極１より発生した水素３により浮上して凝集浮上アオコ１２を形成することになり、アオコ処理が可能となり、発明が解決しようとする課題を解決することが出来る。
【００１９】
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】処理水のpHによるアオコ処理能力と処理水中の残留アルミニウムイオン濃度を示す図である。
【図２】電気化学的手法によるアオコ除去システムの模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    陰極
２    陽極
３    水素
４    アルミニウムイオン
５    アオコを含む溶液
６    水酸化物イオン
７    プラスのアルミニウムイオン
８    水酸化アルミニウム
９    マイナスのアルミニウムイオン
１０    アオコ
１１    二酸化炭素ガス
１２    凝集浮上アオコ
【図１】
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【図２】
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