(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極を備えた電解槽をｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続してなる電解槽配列と、前記電解槽のそれぞれに設けられ被処理廃液に振動流動を生じさせる振動流動発生手段と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源回路とを備えており、
前記陽極と前記陰極との間の距離は１０〜４０ｍｍであり、
前記振動流動発生手段は、振動発生手段と、振動発生手段に連係して前記被処理廃液中で振動する振動伝達ロッドと、該振動伝達ロッドに固定された振動羽根とを含んでなり、
前記電解槽配列を構成する複数の前記電解槽が一体化されており、一体化された前記電解槽どうしが隔壁により仕切られており、
一体化された前記電解槽の連続するものどうしの間に、これらのうちの一方から他方へと前記被処理廃液を移送するためのトイが設けられており、
前記トイには、一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記一方から前記被処理廃液が流入する流入切欠部と、一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記他方へと前記被処理廃液が流出する流出切欠部とが設けられており、
一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記一方には前記流入切欠部に隣接してセキが設けられており、
前記振動発生手段は複数の前記振動流動発生手段に共用されていることを特徴とする、廃液の連続電解処理装置。
【請求項２】
前記振動発生手段と前記振動伝達ロッドとの間及び／または前記振動伝達ロッドと前記振動羽根との間に振動応力分散手段が介在していることを特徴とする、請求項１に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項３】
前記振動発生手段は振動吸収部材を介して前記電解槽に取り付けられており、前記振動吸収部材は少なくとも１つのゴム板と少なくとも１つの金属板との積層体からなることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項４】
前記振動吸収部材は前記電解槽の上部を塞ぐように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項５】
前記振動伝達ロッドは前記振動吸収部材に形成された穴を貫通しており、ここで前記振動伝達ロッドの外面は前記振動吸収部材を構成するゴム板に形成された穴の内面と接触していることを特徴とする、請求項４に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項６】
前記振動伝達ロッドは前記振動吸収部材に取り付けられていることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項７】
前記振動吸収部材は前記積層体を構成するゴム板及び金属板として該ゴム板及び金属板のうちで最も上に位置する上側金属板とその直下に位置する上側ゴム板とを含んでおり、前記振動伝達ロッドは前記上側金属板と前記上側ゴム板とに前記上側金属板上のゴムリングを介して取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項８】
前記ゴム板のうちの少なくとも１つはスポンジゴム層とソリッドゴム層とからなることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一項に記載の廃液の連続電解処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の廃液の連続電解処理装置の前記電解槽配列の第１番目の前記電解槽へと連続的にめっき廃液を供給し第ｎ番目の前記電解槽から処理済み廃液を連続的に取り出す連続電解処理方法であって、
前記電解槽のそれぞれにおいて、前記振動羽根を振幅０．１〜１０．０ｍｍおよび振動数１００〜１０００回／分で振動させることにより、前記めっき廃液に３次元流速１５０ｍｍ／秒以上の振動流動を生じさながら、前記陽極と前記陰極との間に４〜１５Ｖの電圧を印加して前記めっき廃液の電解を行うことを特徴とする、めっき廃液の連続電解処理方法。
【請求項１０】
前記めっき廃液がクロムめっき廃液であることを特徴とする、請求項９に記載のめっき廃液の連続電解処理方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、廃液の連続電解処理方法及びその装置に関するものであり、特に金属含有廃液を高速に連続電解処理する方法及びその装置に関するものである。
背景技術
クロムめっき処理において使用されるめっき液中では、クロム酸はＣｒＯ42-またはＣｒ2Ｏ72-という陰イオンの形をしており、このときのクロムは６価であって赤褐色系の色をしている。クロムは、３価になると青緑色系の色になる。クロムめっき廃液中に含有されているクロム酸の処理では、硫酸を使って酸性（ｐＨ３．５以下）にし（クロム酸酸性溶液中で重クロム酸イオンとなっている）、還元剤を用いて廃液中の６価クロムを３価のクロムへ還元し、つぎの中和槽でアルカリ注入によりｐＨ７〜８に中和する。ここで３価に還元されたクロムを水酸化クロムとして沈澱させ、沈澱物をスラッジとして除去し、上澄み液だけを放流することが行われている。クロム酸の還元電位を２５０ｍＶ（ＯＲＰ計）以下にする。
還元反応を効率よく行なうためには、ｐＨを３以下に保つ必要があり、還元剤としては、重亜硫酸ナトリウム（ＮａＨＳＯ3）、チオ硫酸ナトリウム（ＮａＳ2Ｏ2、次亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ガス（ＳＯ2）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3、亜硫酸ソーダ）、メタ重亜硫酸ソーダ（Ｎａ2Ｓ2Ｏ2）などが用いられる。これらの各還元剤の優劣を比較すると、価格が低いという点からは硫酸第一鉄が好ましいが、硫酸第一鉄を使用する場合には、使用量を多くする必要があり、そのため、生成スラッジも多くなるという不利がある。又、硫酸第一鉄を使用する場合には、クロムで鉄が酸化されて赤褐色の第２鉄となり、廃液の水質を向上させるためには、この第２鉄に基づく汚濁を除去することが必要となる。還元剤として亜硫酸ガスを使用する場合には、還元能率はよいが、ｐＨおよび還元条件がきびしく、所定の範囲をはずれると還元剤としてよりも酸として作用するため還元反応が進行しなくなるという難点がある。還元反応が進行しなくなった場合には、過剰の添加剤が未反応の亜硫酸ガスの形で大気中に放出されることになり、これが大気汚染の原因ともなる。還元剤として亜硫酸ナトリウムを使用する場合には、亜硫酸ナトリウムの溶解度が高く、生成するスラッジ量が比較的少ないという点で好ましい。しかし、一般的には、スラッジ発生量、価格、取扱い性などの点から、重亜硫酸ナトリウムが広く用いられている。なお、クロムの還元は、反応速度がｐＨ値によって支配され、通常はｐＨ３．５以下で行なわれ、ｐＨがこれより大きくなると反応速度は低下する。
参考までに、無水クロム酸１ｋｇを処理するのに必要な還元剤の量を、以下の表１に示し、無水クロム酸１ｋｇの処理において中和剤の添加により発生するスラッジ量を以下の表２に示す。
【表１】
0003927811.tif 000002
【表２】
0003927811.tif 000003
0003927811.tif 000004
従来、クロム酸廃液を電解により処理する方法は比較的研究が行なわれておらず、実例も少ない。しかも、従来の電解法は、濃厚溶液の処理には適当でなく、水洗水などの希薄溶液に限ってバッチ方式でのみ電解還元が可能であった。しかし、従来の電解法では、電極間の距離を小さくすると爆発の危険があるため、電極間距離を８０ｍｍ以上に維持するため、処理に要する時間が３〜５時間と長くなり、連続処理は実質上不可能であった。尚、従来の電解法の処理条件の例としては、ｐＨ２以下の酸性にし、電流密度０．５〜２Ａ／ｄｍ3で電解することが挙げられる。しかしながら、従来の電解法は、実際の操業において、電極の崩壊、電力消費量の増大、更には濃厚廃液に不適などの問題点が多いため、現状では採用しにくい処理法である（「めっき技術便覧」のクロム酸処理における「電解還元処理」の項参照）。
そのうえ、クロム酸廃液を薬品を用いて電解処理する方法は、環境上非常に有害であることが広く認識されるようになっている。これを解決するための処理法や代替方法などが研究されているが、前述の還元剤などの薬剤の使用量を少なくすることは勿論、排出されるクロムが全くなく且つ安価な処理方法は、未だ発見されていない。現在、クロム酸廃液を薬品を用いて電解処理する方法がかかえている問題を列記すると、下記のとおりである。
（１）ランニングコストが高いこと
（２）還元剤に含まれる硫化物に基づく異臭発生と有害性
（３）処理槽から出る異臭と有害性
（４）残存する還元剤による後続工程の化学処理への悪影響（凝集効果、沈澱効果が悪くなる）
（５）処理能力低下に起因する６価クロムの流出
また、本出願人は、先に日本国特許第２７６７７７１号公報において、電解酸化による金属含有廃液処理の方法及び装置を提案した。しかしながら、この公報に記載の技術においても、電解による還元または酸化の工程自体はバッチ式で行われている。即ち、従来の電解による廃液処理法では、還元または酸化の工程自体を連続処理とすることは、実用上十分な処理速度を得ることができなくなるので不可能と考えられていた。
一方、めっき工場廃液には、重金属のみでなく、シアン化ナトリウムやシアン化カリウムが含まれているのが通例であり、これらは廃液中において通常重金属と錯塩を形成して存在しており、この錯塩は非常に安定であるため、通常の処理では除去することはできない。しかも、めっき廃液中のシアン濃度は約５０，０００〜６０，０００ｐｐｍであるが、このような高濃度になると通常の化学処理では除去することができない。
金属及びシアンを含有する廃液から金属を回収すると共にシアンを分解する方法として、酸化剤を併用して電解処理する方法が提案されている（特開平９−２２５４７０号公報参照）。しかし、この方法では、電解中にアンモニアが発生し周囲環境に悪影響を及ぼし、シアン濃度が１０００ｐｐｍ以下のような比較的低い場合に適用しても処理に数時間以上を要するなど非常に時間がかかるという問題がある。
本発明の目的は、薬剤としての還元剤や酸化剤を使用することなく、廃液中の金属イオンは電極から発生する水素により還元して沈澱させ、シアンは電極から発生する酸素により炭酸ガスと窒素とに分解し、短時間で、高能率で且つ連続的に廃液中の金属成分及び／またはシアン成分を除去することのできる方法及び装置を提供することにある。
発明の開示
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
陽極及び陰極を備えた電解槽をｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続してなる電解槽配列の第１番目の前記電解槽へと連続的に被処理廃液を供給し第ｎ番目の前記電解槽から連続的に処理済廃液を取り出す廃液の連続電解処理方法であって、
前記電解槽のそれぞれにおいて、振動発生手段に連係して被処理廃液中で振動する振動棒に固定された振動羽根を振幅０．０５〜１０．０ｍｍ及び振動数１００〜１５００回／分で振動させることにより前記被処理廃液に振動流動を生じさせながら、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して前記被処理廃液の電解を行うことを特徴とする、廃液の連続電解処理方法、
が提供される。
本発明の一態様においては、前記振動流動は前記被処理廃液の３次元流速が１５０ｍｍ／秒以上となるように生ぜしめられる。本発明の一態様においては、前記振動発生手段は１０〜５００Ｈｚで振動する。
本発明の一態様においては、前記陽極と前記陰極との間の距離を５〜５０ｍｍに維持する。本発明の一態様においては、前記陽極と前記陰極との間に４〜１５Ｖの電圧を印加する。
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
陽極及び陰極を備えた電解槽をｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続してなる電解槽配列と、前記電解槽のそれぞれに設けられ被処理廃液に振動流動を生じさせる振動流動発生手段と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源回路とを備えており、
前記振動流動発生手段は、振動発生手段と、振動発生手段に連係して前記被処理廃液中で振動する振動伝達ロッドと、該振動伝達ロッドに固定された振動羽根とを含んでなることを特徴とする、廃液の連続電解処理装置、
が提供される。
本発明の一態様においては、前記陽極と前記陰極との間の距離は５〜５０ｍｍである。
本発明の一態様においては、前記振動発生手段と前記振動伝達ロッドとの間及び／または前記振動伝達ロッドと前記振動羽根との間に振動応力分散手段が介在している。
本発明の一態様においては、前記振動発生手段は複数の前記振動流動発生手段に共用されていることを特徴とする、請求項６に記載の廃液の連続電解処理装置。
本発明の一態様においては、前記電解槽配列を構成する複数の前記電解槽が一体化されており、一体化された前記電解槽どうしが隔壁により仕切られている。本発明の一態様においては、一体化された前記電解槽の連続するものどうしの間に、これらのうちの一方から他方へと前記被処理廃液を移送するためのトイが設けられている。本発明の一態様においては、前記トイには、一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記一方から前記被処理廃液が流入する流入切欠部と、一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記他方へと前記被処理廃液が流出する流出切欠部とが設けられている。本発明の一態様においては、一体化された前記電解槽の連続するもののうちの前記一方には前記流入切欠部に隣接してセキが設けられている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置の構成を示す平面図である。
図２は、図１の連続電解処理装置の断面図である。
図３は、図１の連続電解処理装置の断面図である。
図４は、図１の連続電解処理装置の一部省略平面図である。
図５は、図１の連続電解処理装置の一部省略断面図である。
図６は、図１の連続電解処理装置の流入切欠部の近傍を示す一部省略部分斜視図である。
図７は、図１の連続電解処理装置の振動部材への振動伝達ロッドの取り付け部の拡大断面図である。
図８は、振動部材への振動伝達ロッドの取り付け部の変形例を示す拡大断面図である。
図９は、図１の連続電解処理装置の振動伝達ロッドへの振動羽根の取り付け部の拡大断面図である。
図１０は、振動羽根及び固定部材の変形例を示す平面図である。
図１１は、振動羽根及び固定部材の変形例を示す平面図である。
図１２は、振動羽根及び固定部材の変形例を示す平面図である。
図１３は、振動羽根及び固定部材の変形例を示す平面図である。
図１４は、振動羽根の長さとしなりの程度との関係を示すグラフである。
図１５は、振動流動発生部の変形例を示す断面図である。
図１６は、振動流動発生部の変形例を示す断面図である。
図１７は、振動流動発生部の変形例を示す断面図である。
図１８は、振動流動発生部の変形例を示す断面図である。
図１９は、振動流動発生部の変形例を示す断面図である。
図２０は、本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置を構成する振動流動発生部の電解槽への取り付けの形態を示す断面図である。
図２１は、図２０の連続電解処理装置の断面図である。
図２２は、図２０の連続電解処理装置の平面図である。
図２３Ａ〜２３Ｃは、積層体の平面図である。
図２４Ａ，２４Ｂは、積層体による電解槽の閉塞の様子を示す断面図である。
図２５Ａ〜２５Ｅは、積層体の断面図である。
図２６は、本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置の構成を示す一部省略平面図である。
図２７は、図２６の連続電解処理装置の断面図である。
図２８は、図２６の連続電解処理装置の断画図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施の形態を説明する。尚、図面において、同様な機能を有する部材又は部分には同一の符号が付されている。
図１〜図５は本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置の一実施形態の構成を示す図である。ここで、図１は平面図であり、図２及び図３は断面図であり、図４は一部省略平面図であり、図５は一部省略断面図である。
これらの図において、２つの電解槽１０Ａ，１０Ｂが一体化されて１つの電解槽配列１０を構成している。電解槽配列１０は全体として１つの槽の形態をなしており、電解槽１０Ａと電解槽１０Ｂとは隔壁１１により仕切られている。電解槽１０Ａ，１０Ｂ内には、被処理廃液１４が供給される。
電解槽配列１０において、電解槽１０Ａ，１０Ｂは直列に接続されている（直列接続とは、廃液の流通に関する電解槽どうしの結合形態を指すものであり、廃液が複数の電解槽を順次経由して流通するように接続されていることを示す）。即ち、一方の電解槽１０Ａには外部から被処理廃液を供給するための廃液供給管１２Ａが接続されており、他方の電解槽１０Ｂには外部へと処理済廃液を取り出すための廃液取り出し管１２Ｂが接続されており、電解槽１０Ａ，１０Ｂ間には、隔壁１１の上端縁に沿って、電解槽１０Ａ内の廃液１４を電解槽１０Ｂへと移送するためのトイ１３が設けられている。トイ（樋）１３には、その長手方向の一端において、電解槽１０Ａ側の壁に、該電解槽１０Ａからの廃液１４の流入を可能となす流入切欠部１３ａが形成されており、長手方向の他端において、電解槽１０Ｂ側の壁に、該電解槽１０Ｂへの廃液１４の流出を可能となす流出切欠部１３ｂが形成されている。
流入切欠部１３ａに近接して、電解槽１０Ａ内には、セキ（堰）１５が配置されている。該セキ１５は、電解槽１０Ａ内の廃液１４が後述の振動流動により過剰に及び／または時間的に不均一にトイ１３へと流入するのを防止するためのものであり、電解槽１０Ａの壁及び底に取り付けられている。図６は流入切欠部１３ａの近傍を示す一部省略部分斜視図である。尚、トイ１３内での流入切欠部１３ａから流出切欠部１３ｂへの廃液１４の流通を助けるために、トイ１３を流入切欠部１３ａ側から流出切欠部１３ｂ側へと次第に低くなるような傾斜を付しておくのが好ましい。図４及び図６において、廃液１４の流れの向きが矢印で示されている。
電解槽１０Ａ，１０Ｂ、トイ１３及びセキ１５の材質としては、例えば各種ＦＲＰ、不動態化処理されたステンレス鋼、耐薬品処理された鉄、ホウロウなどが例示される。
１６は振動流動発生手段としての振動流動発生部である。該振動流動発生部１６は、電解槽１０Ａ，１０Ｂに防振ゴムを介して取り付けられた基台１６ａ、該基台に下端を固定された振動吸収部材としてのコイルバネ１６ｂ、該コイルバネの上端に固定された振動部材１６ｃ、該振動部材に取り付けられた振動発生手段としての振動モータ１６ｄ、振動部材１６ｃに上端を取り付けられた振動伝達ロッド１６ｅ、該振動伝達ロッドの下半部において廃液１４に浸漬する位置に取り付けられた振動羽根１６ｆを有する。コイルバネ１６ｂ内には、その横すべり防止のため、後述の図１６，１７に示されているように、棒状の上側及び下側のガイド部材を配置することができる。コイルバネ１６ｃに代えて、ゴム等の緩衝体を用いてもよい。
振動モータ１６ｄは例えばインバータを用いた制御により１０〜５００Ｈｚ、、特に１０〜１５０Ｈｚ、好ましくは２０〜１００Ｈｚ、更に好ましくは４０〜６０Ｈｚで振動する。振動モータ１６ｄで発生した振動は、振動部材１６ｃ及び振動伝達ロッド１６ｅを介して振動羽根１６ｆに伝達される。振動羽根１６ｆは、廃液１４中で所要の振動数で先端縁が振動する。この振動は、振動羽根１６ｆが振動伝達ロッド１６ｅへの取り付け部分から先端縁へと「しなう」ように発生する。この振動の振幅及び振動数は、振動モータ１６ｄのものとは異なるが、振動伝達経路の力学的特性及び廃液１４との相互作用の特性などに応じて決まり、本発明では振幅０．０５〜１０．０ｍｍ（例えば０．１〜１０．０ｍｍ、特に２〜８ｍｍ）で振動数１００〜１５００回／分（例えば１００〜１０００回／分）とするのが好ましい。
図７は振動部材１６ｃへの振動伝達ロッド１６ｅの取り付け部１１１の拡大断面図である。振動伝達ロッド１６ｅの上端に形成されたオネジ部に、振動部材１６ｃの上側から振動応力分散部材１６ｇ１及びワッシャ１６ｈを介してナット１６ｉ１，１６ｉ２を適合させており、振動部材１６ｃの下側から振動応力分散部材１６ｇ２を介してナット１６ｉ３，１６ｉ４を適合させている。振動応力分散部材１６ｇ１，１６ｇ２は、振動応力分散手段として用いられており、例えばゴムからなる。振動応力分散部材１６ｇ１，１６ｇ２は、例えば硬い天然ゴム、硬い合成ゴム、合成樹脂等のショアーＡ硬度８０〜１２０、好ましくは９０〜１００の硬質弾性体により構成することができる。とくに、ショアーＡ硬度９０〜１００の硬質ウレタンゴムが耐久性、耐薬品性の点で好ましい。振動応力分散手段を使用することにより、振動部材１６ｃと振動伝達ロッド１６ｅとの接合部分の近辺への振動応力の集中が防止され、振動伝達ロッド１６ｅが折れにくくなる。とくに、振動モータ１６ｄの振動周波数を１００Ｈｚ以上に高くした場合の振動伝達ロッド１６ｅの折れ発生防止の効果は顕著である。
図８は振動部材１６ｃへの振動伝達ロッド１６ｅの取り付け部１１１の変形例を示す拡大断面図である。この変形例は、図７の取り付け部とは、振動部材１６ｃの上側に振動応力分散部材１６ｇ１を配置しないこと、及び振動部材１６ｃと振動応力分散部材１６ｇ２との間に球面スペーサ１６ｘを介在させたことが異なるのみであり、他は同様である。
図９は振動伝達ロッド１６ｅへの振動羽根１６ｆの取り付け部の拡大断面図である。振動羽根１６ｆの各々の上下両側には、振動羽根固定部材１６ｊが配置されている。隣接する振動羽根１６ｆどうしの間には固定部材１６ｊを介して振動羽根１６ｆの間隔設定のためのスペーサリング１６ｋが配置されている。尚、最上部の振動羽根１６ｆの上側及び最下部の振動羽根１６ｆの下側には、図２，３に示されているように、スペーサリング１６ｋを介して又は介することなく、振動伝達ロッド１６ｅに形成されたオネジに適合するナット１６ｍが配置されている。図９に示されているように、各振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとの間にフッ素系樹脂やフッ素系ゴムなどからなる振動応力分散手段としての弾性部材シート１６ｐを介在させることで、振動羽根１６ｆの破損を防止することができる。弾性部材シート１６ｐは、振動羽根１６ｆの破損防止効果を一層高めるために、固定部材１６ｊから若干はみ出すように配置するのが好ましい。図示されているように、上側の固定部材１６ｊの下面（押圧面）は凸状面とされており、下側の固定部材１６ｊの上面（押圧面）は対応する凹状面とされている。これにより、固定部材１６ｊにより上下方向から押圧される振動羽根１６ｆの部分は湾曲せしめられ、振動羽根１６ｆの先端部は水平面に対して角度αをなしている。この角度αは、例えば−３０°以上３０°以下好ましくは−２０°以上２０°以下とすることができる。特に、角度αは、−３０°以上−５°以下または５°以上３０°以下、好ましくは−２０°以上−１０°以下または１０°以上２０°以下とするのが好ましい。固定部材１６ｊの押圧面を平面とした場合には、角度αは０°である。角度αは、全ての振動羽根１６ｆについて同一である必要はなく、例えば、下方の１〜２枚の振動羽根１６ｆについては−の値（即ち下向き：図９に示される向き）とし、それ以外の振動羽根１６ｆについては＋の値（即ち上向き：図９に示されるものと逆の向き）とすることができる。
図１０〜図１３は、振動羽根１６ｆ及び固定部材１６ｊの変形例を示す平面図である。図１０及び図１１の変形例では、振動羽根１６ｆは短冊状のもの２枚を互いに直交するように重畳させたものでもよいし、１枚の板から図示されているような十字形状に切り出したものでもよい。
振動羽根１６ｆとしては、弾力性のある金属板、合成樹脂板またはゴム板などを用いることができる。振動羽根１６ｆの厚みは、振動条件や廃液１４の粘度などにより好ましい範囲は異なるが、振動流動発生部１６の作動時に、振動羽根が折れることなく、振動流動撹拌の効率を高めるように振動羽根１６ｆの先端部分が“フラッター現象”（波打つような状態）を呈するように設定される。振動羽根１６ｆがステンレス鋼板などの金属板からなる場合には、その厚みは０．２〜２ｍｍとすることができる。また、振動羽根１６ｆが合成樹脂板やゴム板からなる場合には、その厚みは０．５〜１０ｍｍとすることができる。振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとを一体成形したものを使用することもできる。この場合は、振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとの接合部に廃液１４が浸入し固形分が固着して洗浄に手間がかかるというような問題を回避することができる。
金属製の振動羽根１６ｆの材質としては、チタン、アルミニウム、銅、鉄鋼、ステンレス鋼、磁性鋼などの磁性金属、これらの合金が挙げられる。合成樹脂製の振動羽根１６ｆの材質としては、ポリカーボネート、塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレンなどが挙げられる。
廃液１４内での振動羽根１６ｆの振動に伴って発生する振動羽根の“フラッター現象”の程度は、振動モータ１６ｄの振動の周波数、振動羽根１６ｆの長さ（固定部材１６ｊの先端縁から振動羽根１６ｆの先端縁までの寸法）と厚み、及び廃液１４の粘度や比重などによって変化する。与えられた周波数においてもっともよく“しなう”振動羽根１６ｆの長さと厚みとを選択することができる。振動モータ１６ｄの振動の周波数と振動羽根１６ｆの厚みとを一定にして、振動羽根１６ｆの長さを変化させてゆくと、振動羽根のしなりの程度は図１４に示すようになる。即ち、長さｍが大きくなるに従って、ある段階までは大きくなるが、それをすぎるとしなりの程度Ｆは小さくなり、ある長さのときには殆どしなりがなくなり、さらに振動羽根を長くするとまたしなりが大きくなるという関係をくりかえすことが判った。
振動羽根の長さは、好ましくは、第１回目のピークを示す長さＬ1か、第２回目のピークを示す長さＬ2を選択することが好ましい。Ｌ1にするかＬ2にするかは、系の振動を強くするか流動を強くするかに応じて適宜選択できる。第３回目のピークを示す長さＬ3を選択した場合は、振幅が小さくなる傾向にある。振動周波数４０〜６０Ｈｚ、７５ｋＷの振動モータ（株式会社村上精機工作所製）でステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製の振動羽根の種々の厚みのものについて、Ｌ1及びＬ2を求めたところ、以下の表３のような結果が得られた。
【表３】0003927811.tif 000005
なお、この実験において、振動伝達ロッド１６ｅの中心から固定部材１６ｊの先端縁までの長さは２７ｍｍであり、振動羽根１６ｆの傾斜角度αは上向き１５°（＋１５°）とした。
再び図３を参照する。本実施形態では、１つの振動モータ１６ｄにより生ぜしめられた振動が電解槽１０Ａ，１０Ｂ内にそれぞれ配置されている振動羽根１６ｆへと伝達されるようになっており、即ち１つの振動モータ１６ｄが電解槽１０Ａ，１０Ｂのための振動流動発生手段において共通に用いられている。
次に、図１及び図２に示されているように、電解槽１０Ａ，１０Ｂ上には、それぞれ複数の陽極ブスバー２０及び陰極ブスバー２１が配置されている。これらはそれぞれ電解用電源としての電源回路３４の正極端子及び負極端子に接続されている。各陽極ブスバー２０には複数の板状の陽極２２が吊り下げられており、該陽極２２の下部は廃液１４に浸漬されている。同様に、各陰極ブスバー２１には複数の板状の陰極２３が吊り下げられており、該陰極２３の下部は廃液１４に浸漬されている。陽極２２と陰極２３とは、所要の距離をもって交互に配置されている。この電極間距離は、好ましくは５〜５０ｍｍ、更に好ましくは１０〜４０ｍｍ、とくに好ましくは２０〜３０ｍｍである。本発明では、振動流動発生手段による廃液１４の振動流動撹拌を行うことにより、電極から発生する水素と酸素との反応による爆発を抑制することができるので、電極間距離をこのような小さな値とすることができる。
陰極２３の廃液１４に浸漬している部分の面積及び陽極２２の廃液１４に浸漬している部分の面積の割合（極比）は、好ましくは陽極１に対して陰極０．５以上、更に好ましくは陽極１に対して陰極０．６〜０．９である。なお、本発明においては、陽極２２の一部（特に廃液１４に浸漬されている部分）を網状または多孔状とするのが、廃液１４の流動性を高めるためには好ましい。網状または多孔状の部分は、好ましくは廃液１４に浸漬している部分の１０〜８０％であり、更に好ましくは５０〜８０％である。
本発明においては、電源回路３４により陽極２２と陰極２３との間に印加される電圧は、好ましくは４〜１５Ｖ、更に好ましくは５〜６Ｖである。また、陽極２２と陰極２３との間に流される電流は、例えば廃液１４の１リットルあたり０．８〜５Ａ、好ましくは１．５〜２Ａであるが、廃液１４の種類によって最適値が異なる。
以上の実施形態においては、廃液供給管１２Ａを介して電解槽１０Ａへと被処理廃液１４を連続的に供給する。電解槽１０Ａからあふれた被処理廃液１４は流入切欠部１３ａからトイ１３へと入り流出切欠部１３ｂから電解槽１０Ｂへと供給される。電解槽１０Ｂからあふれた被処理廃液１４は廃液取り出し管１２Ｂを介して処理済廃液として取り出される。
以上のようにして電解槽配列１０に連続的に廃液１４を供給しながら、振動流動発生部１６の振動モータ１６ｄを振動させることにより、各電解槽１０Ａ，１０Ｂにおいて、振動モータ１６ｄに連係して廃液１４中で振動する振動伝達ロッド１６ｅに固定された振動羽根１６ｆを振動させ、これにより廃液１４に振動流動を生じさせる。そして、電源回路３４によりそれぞれ陽極ブスバー２０及び陰極ブスバー２１を介して陽極２２と陰極２３との間に所要の電圧を印加し、各電解槽１０Ａ，１０Ｂにおいて廃液１４の電解処理を行う。
本発明の連続処理の方法及び装置により処理される被処理廃液としては、金属含有廃液たとえば遷移金属および／またはその合金を含有する廃液、具体的には原子番号２１のＳｃから原子番号３０のＺｎまで、原子番号３９のＹから原子番号４８のＣｄまで、及び原子番号５７のＬａから原子番号８０のＨｇまでの少なくとも１つを含有する廃液を挙げることができる。代表的な廃液としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及び／またはＮｉを含む廃液を挙げることができる。更に、被処理廃液としては、シアン含有廃液を挙げることができる。シアン含有廃液は、電解酸化により、炭酸ガス、窒素および水に分解することができる。
本発明においては、廃液１４に生ぜしめられる振動流動の作用により、陽極２２と陰極２３との距離を近づけ且つ電流密度を高めてもショートが発生しにくく、更に、電極から発生する水素と酸素との反応による爆発も発生しにくい。このため、十分に高い電流密度にて廃液１４の連続電解処理を効率的且つ迅速に行うことができる。この様な作用を良好に得るためには、振動流動を廃液１４の３次元流速が１５０ｍｍ／秒以上となるように生ぜしめるのが好ましい。廃液１４の３次元流速は、好ましくは２００ｍｍ／秒以上、とくに好ましくは２５０ｍｍ／秒以上である。尚、３次元流速は、３次元電磁流速計（アレック電子株式会社製商品名ＡＣＭ３００Ａ）を用いて測定することができる。このような高い３次元流速は、廃液１４を振動流動させることによって効果的に実現されるものであり、通常の撹拌によっては実現困難であり実現するにしても極めて大規模な装置構成が必要となる不利がある。
図１５は振動流動発生部の一変形例を示す断面図である。この例では、基台１６ａは、振動吸収部材４１を介して電解槽１０Ａの上部に取り付けられた取り付け台４０上に固定されている。また、取り付け台４０には、垂直方向に上方へと延びた棒状のガイド部材４３が固定されており、該ガイド部材４３はコイルバネ１６ｂ内に位置している。振動モータ１６ｄとそれを駆動するための電源１３６との間には、振動モータ１６ｄの振動周波数を制御するためのトランジスタ・インバータ３５が介在している。電源１３６は、例えば２００Ｖである。このような振動モータ１６ｄの駆動手段は、上記その他の本発明の実施形態においても使用することができる。
図１６は振動流動発生部の一変形例を示す断面図である。この例では、振動部材１６ｃに垂直方向に下方へと延びた棒状の上側ガイド部材１４４が固定されており、取り付け台４０に垂直方向に上方へと延びた棒状の下側ガイド部材１４５が固定されており、これらガイド部材１４４，１４５はコイルバネ１６ｂ内に位置している。上側ガイド部材１４４の下端と下側ガイド部材１４５の上端との間には、振動部材１６ｃの振動を許容するような適度の間隙が形成されている。
図１７は振動流動発生部の一変形例を示す断面図である。この例では、振動モータ１６ｄは、振動部材１６の上側に付設された付加的振動部材１６ｃ’の下側に取り付けられている。また、振動伝達ロッド１６ｅは、電解槽１０Ａ内において分岐して２つの部分１３４とされており、これら２つのロッド部分１３４の間に振動羽根１６ｆが掛け渡されて取り付けられている。
図１８及び図１９は振動流動発生部の一変形例を示す断面図である。この例では、最も下側の振動羽根１６ｆが下向きに傾斜しており、その他の振動羽根１６ｆが上向きに傾斜している。このようにすると、電解槽１０Ａの底部に近い部分の廃液１４の振動流動撹拌を充分に行うことができ、電解槽底部に溜りが発生するのを防止することができる。また、振動羽根１６ｆの全部を下向きに傾斜させることにより、電解により発生した水素や酸素を廃液中に充分まき込み、金属やシアンとの反応機会を多くすることができる。
図２０及び図２１は本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置を構成する振動流動発生部の電解槽への取り付けの他の形態を示す断面図であり、図２２はその平面図である。図２０及び図２１はそれぞれ図２２のＸ−Ｘ’断面及びＹ−Ｙ’断面に相当する。尚、これらの図では、電解のための陰極、陽極及び電源回路等は図示を省略されている。
この形態では、振動吸収部材として上記コイルバネ１６ｂに代えてゴム板２と金属板１，１’との積層体３が用いられている。即ち、積層体３は、電解槽１０Ａの上端縁部に固定された取り付け部材１１８に防振ゴム１１２を介して取り付けられた金属板１’をボルト１３１により固定し、該金属板１’上にゴム板２を配置し、該ゴム板２上に金属板１を配置し、これらをボルト１１６及びナット１１７により一体化することで形成されている。
振動モータ１６ｄは支持部材１１５を介してボルト１３２により金属板１に固定されている。また、振動伝達ロッド１６ｅの上端部はゴムリング１１９を介して積層体３特に金属板１とゴム板２とに取り付けられている。即ち、上側金属板１は図１その他に記載されている実施形態の振動部材１６ｃの機能をも発揮するものであり、下側金属板１’は図１その他に記載されている実施形態の基台１６ａの機能をも発揮するものである。そして、これら金属板１，１’を含む積層体３（主としてゴム板２）が図１その他に記載されているコイルバネ１６ｂと同様な振動吸収機能を発揮する。
図２３Ａ〜２３Ｃは積層体３の平面図を示す。図２０〜２２の形態に対応する図２３Ａの例では、積層体３には振動伝達ロッド１６ｅを通すための貫通孔５が形成されている。また、図２３Ｂの例では、積層体３は貫通孔５を通る分割線により２分割された２つの部分３ａ，３ｂからなり、これによれば装置組立の際に振動伝達ロッド１６ｅを容易に通すことができる。また、図２３Ｃの例では、積層体９は、電解槽１０Ａの上端縁部に対応する環形状をなしており、中央部に開口６が形成されている。
図２３Ａ，２３Ｂの例では、電解槽１０Ａの上部が積層体３により塞がれ、これにより電解処理の際に廃液１４から揮散するガスや飛散する電解液が周囲へと漏れるのを防止することができる。
図２４Ａ，２４Ｂは、このような積層体３による電解槽の閉塞（シール）の様子を示す断面図である。図２４Ａの形態では、ゴム板２が貫通孔５において振動伝達ロッド１６ｅに当接してシールがなされる。また、図２４Ｂの形態では、積層体３の開口部６において該積層体３と振動伝達ロッド１６ｅとに取り付けられこれらの間の空隙を塞ぐフレキシブルシール部材１３６が設けられている。
図２５Ａ〜２５Ｅに振動吸収部材としての積層体３の例を示す。図２５Ｂの例は上記図２０〜２２の実施形態のものである。図２５Ａの例では、積層体３は金属板１とゴム板２とからなる。図２５Ｃの例では、積層体３は上側金属板１と上側ゴム板２と下側金属板１’と下側ゴム板２’とからなる。図２５Ｄの例では、積層体３は上側金属板１と上側ゴム板２と中間金属板１”と下側ゴム板２’と下側金属板１’とからなる。積層体３における金属板やゴム板の数は、例えば１〜５とすることができる。尚、本発明においては、ゴム板のみから振動吸収部材を構成することも可能である。
金属板１，１’，１”の材質としては、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウム、その他適宜の合金を使用することができる。金属板の厚さは、例えば１０〜４０ｍｍである。但し、積層体以外の部材に対して直接固定されない金属板（例えば上記中間金属板１”）は０．３〜１０ｍｍと薄くすることができる。
ゴム板２，２’の材質としては、合成ゴム又は天然ゴムの加硫物を使用することができ、ＪＩＳＫ６３８６で規定される防振ゴムが好ましく、更に特に静的剪断弾性率４〜２２ｋｇｆ／ｃｍ2好ましくは５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2、伸び２５０％以上のものが好ましい。合成ゴムとしては、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリル−クロロプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、アルキレンオキシド系ゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、ウレタン系ゴム、多硫化ゴム、フォスファビンゴムを例示することができる。ゴム板の厚さは、例えば５〜６０ｍｍである。
図２５Ｅの例では、積層体３は上側金属板１とゴム板２と下側金属板１’ととからなり、ゴム板２が上側ソリッドゴム層２ａとスポンジゴム層２ｂと下側ソリッドゴム層２ｃとからなる。下側ソリッドゴム層２ａ，２ｃのうちの一方を除去してもよいし、更に複数のソリッドゴム層と複数のスポンジゴム層とを積層したものであってもよい。
図２６〜図２８は本発明による廃液の連続電解処理方法の実施される連続電解処理装置の更に別の実施形態の構成を示す図である。ここで、図２６は一部省略平面図であり、図２７及び図２８は断面図である。
本実施形態においては、電解槽配列１０は、３つの電解槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの直列接続を含んでおり、電解槽１０Ａ，１０Ｂ間及び電解槽１０Ｂ，１０Ｃ間に、それぞれ隔壁１１及びトイ１３が配置されている。また、振動モータ１６ｄは、３つの電解槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについての振動流動発生手段に共通に用いられている。各電解槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、上記実施形態と同様な電解処理が行われ、廃液供給管１２Ａを介して電解槽１０Ａに供給された廃液１４は、電解槽１０Ｃから廃液取り出し管１２Ｂを介して取り出される。
本実施形態では、３つの電解槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いた連続電解処理がなされるので、一層高濃度の廃液をも十分に処理することが可能となる。必要に応じて、更に使用する電解槽の数を増加させることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
実施例１：
図２６〜図２８に示す３槽形の廃液連続電解処理装置を用いて、クロムめっき廃液の連続電解処理を行った。装置の構成及びその操作条件は、下記のとおりであった。
振動モータ：３相、２００Ｖ、２５０Ｗ（村上精機工作所製、ユーラスバイブレーター２極ＫＺＥ型）
インバータ：富士電機（株）製富士インバーターＦＶＲ−ＣＩＩＳ
振動モータ電源：（株）中央製作所製（Ｈｉ−ｍｉｎｉ  ＭＢ−７シリコン整流器）６．０ｋＷ
電解槽容量（３槽の合計）：５２０リットル
振動撹拌条件：インバータにより振動モータの振動周波数を４５Ｈｚに調整；振動羽根の振幅０．１５ｍｍ、振動数２００回／分
陽極：鉄板
陰極：白金板
陽極・陰極間距離：３０ｍｍ
極比：陰極／陽極＝１／１．５≒０．６７
電解処理のための電圧：４Ｖ
電解処理のための電流：４５０Ａ（＝０．８６５Ａ／廃液１リットル）
被処理廃液は、硫酸でｐＨ２．５に調整したクロムめっき廃液（３価クロム約１０００ｐｐｍ含有）であり、これを１０００リットル／時の割合で３つの電解槽の配列に流して連続電解処理を行った。
廃液取り出し口から採取した処理済廃液中の３価クロム含有量は０ｐｐｍになっていた。振動流動撹拌を行うことで、電極から発生する活性に富んだ水素ガスが廃液中に存在している６価クロムにアタックして、これを極く短時間のうちに３価クロムに還元し、３価クロムは液中の硫酸と反応して硫酸クロムＣｒＳＯ4になるものと推定される。
実施例２：
図１〜図５に示す２槽形の廃液連続電解処理装置を用いて、シアン含有廃液の連続電解処理を行った。装置の構成及びその操作条件は、下記の点を除き実施例１と同様であった。
電解槽容量（２槽の合計）：３３０リットル
陽極：表面をＰｂＯ2で不活性化したチタン板（カーボンや黒鉛も可）
陰極：ステンレス板（ＳＵＳ３４０）（ＰｔやＩｎも可）
陽極・陰極間距離：２５ｍｍ
極比：陰極／陽極＝０．８／１＝０．８
電解処理のための電流：４５０Ａ（＝１．３６４Ａ／廃液１リットル）
被処理廃液は、シアン濃度２０００ｐｐｍのシアン含有廃液を苛性ソーダでｐＨ１０に調整したものであり、これを５００リットル／時の割合で２つの電解槽の配列に流して連続電解処理を行った。
廃液取り出し口から採取した処理済廃液中のシアン濃度は１ｐｐｍであった。処理中にシアンは炭酸ガス及びＮ2に分解された。
実施例３：
図１〜図５に示す２槽形の廃液連続電解処理装置を用いて、プラスチック基板のめっき処理から生じた廃液の連続電解処理を行った。装置の構成及びその操作条件は、下記の点を除き実施例２と同様であった。
陽極：ステンレス板（ＳＵＳ３４０）（白金も可）
陰極：銅板（銅めっき板も可）
陽極・陰極間距離：３０ｍｍ
極比：陰極／陽極＝０．５／１＝０．５
電解処理のための電圧：１２Ｖ
電解処理のための電流：３００Ａ（＝０．９０９Ａ／廃液１リットル）
被処理廃液は、
硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）      ６０ｇ／リットル
硫酸（Ｈ2ＳＯ4）                ２００ｇ／リットル
塩素イオン（Ｃｌ-）               ６０ｍｇ／リットル
よりなる硫酸銅めっき浴を用いたプラスチック基板のめっき処理から生じたものを、硫酸でｐＨ２に調整し、硫酸銅濃度１５０ｍｇ／リットルとし、これに電解助剤としてＮａＣｌ（ＫＣｌも可）を２００ｇ／リットルの割合で加えたものであり、これを５００リットル／時の割合で２つの電解槽の配列に流して連続電解処理を行った。
廃液取り出し口から採取した処理済廃液中の銅含有量は１ｐｐｍであった。
実施例４：
図１〜図５に示す２槽形の廃液連続電解処理装置を用いて、Ｚｎめっき浴の連続電解処理を行った。装置の構成及びその操作条件は、下記の点を除き実施例３と同様であった。
陰極：Ｚｎ薄板（Ｚｎ鋼板も可）
被処理廃液は、Ｚｎ含有量５００ｐｐｍのＺｎめっき浴（ジンケート浴）であり、これを５００リットル／時の割合で２つの電解槽の配列に流して連続電解処理を行った。
廃液取り出し口から採取した処理済廃液中のＺｎ含有量は３ｐｐｍであった。以上の実施例と同様の方法で、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｆｅなどの遷移金属および／またはその合金を含有する廃液の連続電解処理においても同様の効果が得られた。
とくに、本発明はホトマイクロファブリケーションの結果生じる塩化第一鉄含有廃液の処理にも有効であり、廃液中の塩化第一鉄を連続電解還元して塩化第二鉄として回収できるので、この塩化第二鉄を再びホトマイクロファブリケーションの用途に供することができるという効果が得られる。
産業上の利用可能性
（１）本発明によれば、廃液中の金属の濃度如何にかかわらず適用でき、スラッジの発生はなく、金属は回収して再利用可能である。
（２）本発明は、薬剤を使用しないことや処理効率の良さのため、従来の薬剤を用いた処理に比較してランニングコストを１／２０〜１／１００の程度に激減させることができる。
（３）本発明においては、廃液を電解槽配列に投入後排出するまでの時間はおおよそ２０〜４０分］という短いものですみ、しかも、今までバッチ式処理しか不可能と考えられていた廃液電解処理を連続化することに初めて成功したものである。
（４）本発明において、シアン含有廃液を処理する場合には、シアンは炭酸ガス及びＮ2に分解され、アンモニアを発生することがない。
（５）装置は非常に簡単なものであり、特別な極板を必要としない。
（６）薬剤を用いた処理では、凝集不良などの２次弊害が発生することがあるが、本発明ではそのおそれは皆無である。
（７）クロム含有廃液の場合、従来の薬剤を用いた処理法では重亜硫酸ソーダを使用するので、その悪臭に悩まされていたが、本発明ではそのおそれがない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２５Ｅ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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