(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム陽極電極を備えた電解槽内に導入した処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の汚濁成分を分離する電解式水処理装置であって、
前記電解槽内の処理室が、陰極側に鉄を使用した複合電極によって区画される電解式水処理装置。
【請求項２】
前記複合電極が、陽極板と陰極板に分離可能である請求項１記載の電解式水処理装置。
【請求項３】
電解槽と電解処理後のスカムを浮上分離する浮上分離槽との間に微細気泡発生撹拌装置を介装した請求項１または２記載の電解式水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解式水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無機、あるいは有機性の電解質を含む処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の汚濁成分を分離する電解式水処理装置の従来例を図６に示す。
【０００３】
この従来例において、水処理装置は、アルミニウム板からなる陽極電極６と陰極電極７とを処理室２内に対向配置した電解槽１と、電解槽１の後段に連結される浮上分離槽４とを有する。電解槽１の処理室２内において、陽極電極からＡｌ3+イオンが電解により溶出し、水の電気分解によって発生した（ＯＨ）-イオンと反応してＡｌ（ＯＨ）3が生成され、（-）に帯電して親水コロイド懸濁物となっている生成物粒子を凝集してフロック８となる。
【０００４】
発生したフロック８は、比重が大きなものは沈殿し、また、浮遊微少固形物は陰極電極７より発生する水素ガス気泡の付着により見かけの比重が小さくなってスカムとして浮上し、次工程の浮上分離槽４に配置されるスカム掻き取り装置９によって回収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来例には以下の欠点がある。まず、陰極電極７において、抵抗皮膜が発生して陰極抵抗が増加し、電解効率が著しく低下する。
【０００６】
また、陰極電極７における水素発生量は、電解供給電流により左右され、処理対象水の汚濁度に影響されない。通常の運転時においては、汚濁度が高い場合には電解供給電流は高く維持され、結果、発生したフロック８を浮上させるに十分な量の水素が陰極電極７から発生するためにその相関は意識されないが、例えば、低汚濁度処理対象水の処理に際して陽極側のアルミニウムの溶出量を減少させるために、電解供給電流を低減させた省電力運転においては、発生フロック量に対して陰極電極７での発生水素量が不足し、浮上分離が有効に行われない。
【０００７】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、水処理能力を向上させた電解式水処理装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、
アルミニウム陽極電極を備えた電解槽１内に導入した処理対象水に電解処理を施して処理対象水中の汚濁成分を分離する電解式水処理装置であって、
前記電解槽１内の処理室２が、陰極側に鉄を使用した複合電極３によって区画される電解式水処理装置を提供することにより達成される。
【０００９】
従来の陽極・陰極ともにＡｌを使用した電解槽１において陰極に付着するスケールはＡｌ（ＯＨ）3・ｎＨ2Ｏを主成分とすることが知られており、発明者は、原因成分となるＡｌは、陽極からの溶出成分の泳動により供給されるものではなく、陰極におけるアルミン酸塩としての溶出に基因する可能性があることを知るに至った。
【００１０】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、陽極にアルミニウムを使用し、陰極を鉄とした複合電極３を使用することによって、陰極におけるスケールの発生を防止するものである。このような複合電極３を電解槽１内において所定間隔で配置することで、複合電極３間に導入された処理対象水の電解処理がなされる。
【００１１】
本発明における複合電極３は、陽極となるアルミニウムプレート（陽極板３ａ）の片面に陰極となる鉄板（陰極板３ｂ）を接着等の手段によって脱離不能に固定して得ることが可能であるが、例えば、図４（ｂ）に示すように、ボルト１０等を使用して陽極板３ａと陰極板３ｂとを分離可能にした場合には、陽極板３ａが溶出によって消耗した場合に簡単に陽極板３ａのみを交換することが可能となり、メンテナンス性能が向上する。
【００１２】
さらに、電解槽１と浮上分離槽４との間に微細気泡発生撹拌装置５を介装させることで、省電力運転時等における陰極板３ｂでの発生水素が過少であっても、フロック８に吸着する気泡を十分に供給することができる。このため、処理性能を維持したまま処理対象水の汚濁度に応じた運転が可能となる上に、過剰な水酸化アルミニウムが浮上分離槽４で捕捉されずに後工程に流出することが防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし５に発電所の海水系統の取水管に付着堆積する貝類および土砂の清掃時に発生する汚濁水を処理対象水とする廃水処理装置として構成された本発明の実施の形態を示す。廃水処理装置は沈殿槽１１を有し、固液分離機１２により貝殻、貝肉等の除去が行われた廃水は、まず、この沈殿槽１１に導入され、０．１ｍｍ以上の懸濁物が自然沈降により分離されて電解槽１に送られる。なお、図１ないし５において処理対象水の処理方向は図中矢印により示される。電解槽１において汚濁物は、アルミニウムイオンにより中和された後、ファン・デル・ワールス力により結合し、陰極から発生する水素ガス、および撹拌槽１３内に供給される微細気泡の付着によって浮力を得てスカムとして浮上し、後段の浮上分離槽４に配置されたスカム掻き取り装置９により回収される。
【００１４】
以上の工程によって処理された処理済み水は総合廃水処理設備１４に送られ、流入処理対象水の減少または停止の際はリターン管路１５を経て再び沈殿槽１１に送られて再処理される。また、スカム掻き取り装置９により回収されたスカムはスカム貯留槽１６に貯留された後、搬出される。なお、図１において１７は電解槽１で中和したコロイド粒子をより強力に結合させるための凝集助剤を収容するための高分子凝集剤溶解槽を示す。
【００１５】
電解槽１は、複数（図示の例では４個）の電解ユニット１ａを処理対象水の流路に対して直交方向に並べて構成され、上下流端に、電解ユニット１ａから離れるにしたがって拡幅する導入路１８、および排出路１９が接続される。撹拌槽１３での気泡拡散による混流を防止するために、排出路１９は導入路１８に比して長寸に形成される。
【００１６】
図３に、電解ユニット１ａの詳細を示す。電解ユニット１ａは、複数の複合電極３、３・・を所定間隔で廃水流路に対して直交方向に並べ、複合電極３、３間に副室２ａを形成した電極部２０と、電極部２０の上下流端に延設される絶縁部２１とからなる。絶縁部２１は、各複合電極３の上下流端に塩化ビニル樹脂、あるいはアクリル等の絶縁材料、または鋼材に絶縁材料をライニングした材料により形成される絶縁壁２１ａをシール２２を介して連結して形成され、絶縁壁２１ａにより区画される絶縁流路２１ｂは各副室２ａに連通する。
【００１７】
複合電極３は、図４（ａ）に示すように、軟鉄とアルミニウムのプレートを接合し、軟鉄面を陰極板３ｂ、アルミニウム面を陽極板３ａとしたもので、処理室２内において陽極板３ａと陰極板３ｂとが互いに対峙するように配置される。この複合電極３は、図４（ａ）においては陽極板３ａと陰極板３ｂを導電性接着剤等により分離不能に接合した場合が示されているが、図４（ｂ）に示すように、これらをボルト１０等により分離可能に連結することもできる。この場合、ステンレス等により形成されるボルト１０に締結されるナット２３と陽極板３ａとの間にスプリング等の付勢手段２４を介在させ、陽極板３ａを陰極板３ｂ側に付勢すると、陽極板３ａが消耗して厚さが減少した場合にも調整を要することなく陽極板３ａと陰極板３ｂとの接合状態を維持することができる。
【００１８】
以上のように形成される電解ユニット１ａにおいて、汚濁水に電解を生じさせるための電気エネルギーの供給は、図５に示すように、処理室２の最外壁に配置される電極（以下「メイン電極３Ａ」という）間に所定電圧を印加して行われ、メイン電極３Ａ、３Ａ間に印加された電圧は、汚濁水の電気抵抗ＲSにより分圧されてメイン電極３Ａ以外の複合電極３、３、・・・（以下「サブ電極３Ｂ」という）に分配される。絶縁流路２１ｂは、サブ電極３Ｂ間での抵抗ＲLを増加させることによりリーク電流ＩLの発生を防止し、分圧効率を向上させる。
【００１９】
以上の構成の下、電解槽１に導入された処理対象水に含まれる汚濁物は、電極部２０において複数の副室２ａを通過する際、各副室２ａの一方の壁面を形成するアルミニウム製の陽極板３ａから溶出するアルミニウムイオンによってマイナス電荷を消されて反発力を消失し、次に水酸化イオンと結合した凝集活性の大きい水酸化アルミニウムが核となるフロック８が形成される。さらに、形成されたフロック８は、前記副室２ａのもう一方の壁面を形成する鉄製の陰極板３ｂから発生する水素ガスに吸着されて比重が軽くなり、浮上する。
【００２０】
陰極板３ｂに軟鉄を使用することで、電解処理によっても陰極に抵抗被膜が生成されないため、電極性能の劣化が防止されるとともに、従来定期的に必要であった抵抗被膜を除去するための研磨を伴う清掃作業の必要はない。したがって、陽極板３ａの消耗による交換を除けば、処理能力を維持しつつ電解式水処理装置を長時間連続運転することが可能となる。陽極板３ａの交換についても、前述したように陽極板３ａと陰極板３ｂとを分離可能とすることで、消耗した陽極板３ａのみを交換すれば足りることから、ランニングコストが低減でき、メンテナンスも楽になる。
【００２１】
長時間連続運転において、電解式水処理装置は電解供給電流Ｉを調整することで電極からのアルミニウムの溶出量を調整できるが、時間の経過によって変動する処理対象水の汚濁度に応じた適切な運転をするために、電解槽１の後段の撹拌槽１３には微細気泡発生撹拌装置５が設置される。
【００２２】
微細気泡発生撹拌装置５は、電解槽１の後段の撹拌槽１３に設置され、電解供給電流Ｉを減少させた場合の陰極板３ｂからの水素ガスの減少による発生気泡の減少を補い、フロック８の浮上に十分な微細気泡を汚濁水中に供給する。本実施の形態において、微細気泡発生撹拌装置５は、手動操作により微細気泡の供給量を調整できるように構成されるが、電解供給電流Ｉの変化に連動させて微細気泡発生撹拌装置５を稼動させることで、不足する微細気泡の程度に応じた運転を自動で行うことも可能である。微細気泡を発生させる手段としては泡沫発生用として使用される周知の気泡攪拌機が使用され、本実施の形態においては、下端に小さな羽根が形成される管体の上端から気体を吸引し下端近傍において排出する構造のものが流路に対して直交方向に２個並列に配置される。なお、気泡攪拌機の下端を攪拌槽の底面から１００ミリ程度上方に配置することで、沈殿スラッジを避けて効率的な撹拌が図られる。
【００２３】
また、微細気泡発生撹拌装置５が設置される撹拌槽１３には、高分子凝集剤溶解槽１７から、溶解されたアクリル酸エステルなどの凝集助剤が供給され、回転する気泡攪拌機によって汚濁水に対する凝集助剤の効率的な攪拌供給も行われ、該凝集助剤により結合を強くしたスカムは、後段に配置される浮上分離槽４のスカム掻き取り装置９によって効率的に回収することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、陰極電極に抵抗被膜が発生しないため電解効率の低下が防止でき、また、電解効率を維持しながら処理対象水の汚濁度に影響せずに省電力運転が可能となり、適正運転下における水処理能力の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示す全体構成図である。
【図２】図１の１Ａ-１Ａ線断面図である。
【図３】電解ユニットを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ部拡大図である。
【図４】  複合電極を示す図で、（ａ）は図３（ｂ）の４Ａ-４Ａ線断面図、（ｂ）は複合電極の変形例を示す図である。
【図５】電解ユニットの回路図である。
【図６】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１          電解槽
２          処理室
３          複合電極
３ａ        陽極板
３ｂ        陰極板
４          浮上分離槽
５          微細気泡発生撹拌装置
【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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