(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を流入させる流入口と処理された汚水を流出させる流出口を備えた電解槽と、前記電解槽内に設けられるとともに電気分解によって溶出して汚水中の汚濁成分を凝集させ定期的に極性を切り換えて消耗を防止する消耗防止手段を備えたアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、銅のいずれかの同一の金属からなる一対の電極と、前記電解槽内に装填された複数の洗浄ボール体と、同一の円弧形状に形成され電解槽の下部に接続された流入口および上部に接続された流出口の所定の場所にいずれも円弧形状の凸側を電解槽の内側方向に配置した一対の洗浄ボール体の流出防止用部材が設けられていることを特徴とする電解凝集装置。
【請求項２】
前記洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかの耐水性プラスチックからなり、比重が１．１〜１．７であることを特徴とする請求項１記載の電解凝集装置。
【請求項３】
前記洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、酸化アルミナ、酸化シリカを主成分とするセラミックからなり、比重が１．５〜２．５であることを特徴とする請求項１記載の電解凝集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気分解によって汚濁成分等を凝集させる電解凝集装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般産業用の排水処理施設等においてはろ過装置で排水中の汚濁成分をろ過してから排水を排出している。そして汚れのひどい場合には排水中の汚濁成分は凝集させてからろ過して排出している。その多くは排水に各種の凝集剤を添加して排水中の汚濁成分を凝集させるものである。しかしこのように凝集剤を外部から添加するものは、定期的に凝集剤の補充を行ったり凝集剤濃度のコントロールが大変であるため、電気分解によって金属イオンを溶出させ、この水酸化物等を利用して汚濁成分のフロックを形成してろ過する電解凝集装置が提案されている。
【０００３】
しかし、一般産業上のろ過装置のように大量の排水を処理する場合には、このような凝集ろ過が有効であるが、家庭や共同浴場等の小量の浴水を循環路によって常時循環させながらろ過、保温を行う浴水循環装置のろ過装置においては、水量やメンテナンス上の理由から現在のところ凝集ろ過は行われていない。
【０００４】
そして従来の浴水循環装置においては、浴水中の毛髪や垢等の汚濁成分をスクリーニング装置と呼ばれる前段ろ過装置であらぶるいしてから、さらに後段ろ過装置で二度目のろ過、殺菌を行う２段階のろ過が採用されている。しかし浴水循環装置では浴水の水質を安定、良好に保つ必要があるから、ろ過や殺菌が徹底される必要があるが、この前後２段のろ過装置だけで長時間にわたって変わりなく良好なろ過、殺菌を継続させることはなかなか難しい。また、浴水循環装置においては２４時間入浴可能な状態にしておく必要があり、可能な限りメンテナンスフリーが望まれるが、この前後２段のろ過装置でろ過する浴水循環装置では、前段のスクリーニング装置に毛髪や垢等が堆積し易く、どうしても頻繁にメンテナンスすることが必要であった。
【０００５】
そこで本出願人は、浴水循環装置においてメンテナンスフリーを実現するために、凝集剤を添加しないで電気分解によって金属イオンを溶出させ、この水酸化物、酸化物等によって汚濁成分のフロックを形成して、汚濁成分を凝集させて取り除く浴槽循環装置用の電解凝集装置を提案した。以下、この電気分解によって汚濁成分を凝集させる電解凝集装置を備えた浴水循環装置について、図面を用いながら詳細に説明する。図３は本出願人の先行技術である浴水循環装置の概略図、図４は本出願人の先行技術である電解凝集装置の断面図である。１は家庭や共同浴場で用いられる浴槽、２は浴槽１内に収容された浴水、３は浴水を循環させる浴水循環路の吸込口、４は浴水循環路を介して浴水を循環させるポンプである。５，６は三方弁、７は電磁弁、８は電解槽、１１は電極、１２はろ過槽である。電解槽８と電極１１等は電解凝集装置を構成する。また１３はヒータ、１４は吐出口、１５は排出口、１６は電極１１の表面に付着した酸化物、水酸化物等の付着物である。三方弁５，６は、この浴水循環装置によって浴槽１内の浴水２をろ過するときには、電解槽８とろ過槽１２とヒータ１３が直列になるように切り換えられる。すなわち、三方弁５はポンプ４から吐出された浴水２が電解槽８側に流れるように切り換えられ、三方弁６はろ過槽１２で浴水２がろ過された後でヒータ１３側に流れるように切り換えらる。このときあわせて電磁弁７が閉じられる。
【０００６】
また、ろ過槽１２はろ過を長時間行うとろ過材の再生をするため逆洗する必要があるが、逆洗する際にはポンプ４とろ過槽１２内と排水口１５が直列に接続されるように切り換えられる。すなわち、この浴水循環装置においては浴水２を逆洗水として用いるため、三方弁５はポンプ４とろ過槽１２を直接接続するため三方弁６の側に切り換えられる。そして三方弁６も同時にろ過槽１２側に切り換えられ、電磁弁７が開放される。浴水２はろ過槽１２内を逆洗してから外部に排出される。
【０００７】
そこでこのような浴槽循環装置の動作について図３に基づいて説明する。吸込口３からポンプ４によって吸引された浴水２は、ろ過時には三方弁５を介して電解槽８に送られる。電解槽８では後述するように電気分解によって電極１１を構成する金属の金属イオンが溶出し、またこの金属イオンが水酸基と反応して金属水酸化物を生成する。これら金属イオンや金属水酸化物は活性が強いため汚濁成分の凝集作用を有し、電解槽８からろ過槽１２に至る間に汚濁成分の大きなフロックを作り、ろ過槽１２へ送られる。このとき浴水２中の微細な汚濁成分も凝集されて大きくなっており、ろ過精度０．１μｍ程度の中空糸膜等の特殊なフィルターでなければ難しかった浴水２の微細な汚濁成分のろ過が、一般的な物理ろ過によって行える４０μｍ以上の大きさとなっている。従って微細であるが故に閉塞し易い浴水２のフィルターのメンテナンスのサイクルを大幅にのばすことができる。ろ過槽１２から吐出され、浄化された浴水２はヒータ１３に送られる。ヒータ１３において浴水２は、浴槽１内の浴水２の温度を一定に保温するため図示しない制御手段によって制御されながら加熱される。ヒータ１３から吐出された浴水２は吐出口１４から浴槽１に戻される。図３の実線の矢印で示した経路が、ろ過時の循環経路を示すものである。
【０００８】
次に逆洗時の経路について説明する。ポンプ４から吐出された浴水２は三方弁５，６を通ってろ過槽１２を逆洗する。逆洗後、浴水２は電磁弁７を経て排出口１５から排出される。図３において破線の矢印で示す経路が逆洗時の経路を示すものである。
【０００９】
続いて以上説明した電解槽８について説明する。図４において、１１は電解槽８内に一対設けられた電極であり、いずれの電極１１もアルミニウム、鉄、銅等の電気分解によって溶出し易い金属から構成されている。しかし浴水処理のためにはアルミニウム電極が最も適当である。１７は電解槽８に浴水２を送り込む流入口、１８は電気分解の結果生成された活性の高い金属水酸化物等を吐出する流出口である。１６は電極１１上に付着した酸化物、水酸化物等の付着物である。一対設けられた電極１１の一方を陽極として、また他方を陰極として電気分解を行う。この電極１１の極性を周期的に交換して電気分解を続けると、一方の電極１１だけが極端に痩せることはない。
【００１０】
さて、陽極側の電極１１から溶出した金属イオンは周囲のＯＨーイオンと反応して水酸化物を生成する。この金属水酸化物並びに金属イオンが凝集作用をもつものである。浴水２の濁度成分のゼータ電位は通常マイナスに帯電しているが、金属イオンと金属水酸化物のフロックにおいてはこのゼータ電位が０ボルト、またはプラスになり、ファンデルワールス力やクーロン力によるろ過材の吸着力によって、電解凝集装置を備えた本浴水循環装置は浴水２にあったろ過を行うことができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように本出願人が提案した浴水循環装置は、浴水の処理に優れ、凝集剤を添加する必要がないなどメンテナンスの容易なものであるが、メンテナンスフリーをできるだけ望む場合には次のような課題が残っている。
【００１２】
すなわち電気分解を続けていると、電解槽８内の電極１１の表面上に金属水酸化物と金属酸化物等の浴水２中の不純物が付着してくる。金属水酸化物等は凝集剤としてろ過のため必要不可欠のものであるが、これが逆に電極１１にも付着するのである。電気分解時に発生する酸素のため金属酸化物等も生成され、これも同じく電極１１上に付着する。そしてこの付着状態が続くと、電気分解を行うときの電極１１間の電気抵抗が次第に増加し、電解槽８内を流れる電解電流が低下し、電気分解の効率が下がってくるのである。この付着物の除去を人手によって定期的に行うのでは、メンテナンスフリーとはいえない。
【００１３】
さらに、一般産業用の排水処理施設において電気分解によって金属イオンを溶出させ、この金属水酸化物を利用して排水中の汚濁成分のフロックを形成してろ過する技術においても、この付着物の問題は全く同様で、このメンテナンスをできるだけ容易にすることが望まれている。そしてこのメンテナンスのサイクルが短すぎる場合には、事実上、電気分解によって凝集させてろ過するという方法が利用できないことになる。
【００１４】
そこでこのような課題を解決するために本発明は、電極表面上の不純物の除去を自動的に行え、凝集作用が低下することなく、メンテナンスが容易な電解凝集装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の電解凝集装置は、汚水を流入させる流入口と処理された汚水を流出させる流出口を備えた電解槽と、電解槽内に設けられるとともに電気分解によって溶出して汚水中の汚濁成分を凝集させ定期的に極性を切り換えて消耗を防止する消耗防止手段を備えたアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、銅のいずれかの同一の金属からなる一対の電極と、電解槽内に装填された複数の洗浄ボール体と、同一の円弧形状に形成され電解槽の下部に接続された流入口および上部に接続された流出口の所定の場所にいずれも円弧形状の凸側を電解槽の内側方向に配置した一対の洗浄ボール体の流出防止用部材が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかの耐水性プラスチックからなり、比重が１．１〜１．７であるのが適当である。
【００１９】
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、酸化アルミナ、酸化シリカを主成分とするセラミックからなり、比重が１．５〜２．５であるのが望ましい。
【００２１】
【作用】
本発明の電解凝集装置は、電解槽内に装填された複数の洗浄ボール体を備えているから、電解槽内に流入した汚水が洗浄ボール体を一緒に流動させて電極に衝突させ、電極表面の付着物を取り除くことができる。
さらに凝集剤を添加することなく電気分解によって電極を構成するアルミニウム、アルミニウム合金、鉄または銅等を金属イオンとして溶出させ、その水酸化物、酸化物等によって汚濁成分のフロックを形成して、汚濁成分を凝集させて除去するが、電極が定期的に極性を切り換えるので、一方の電極が集中して痩せてしまうのを防ぎ、同時にこの電極の極性切り換えによって、電極表面に付着した水酸化物、酸化物、不純物の分離を促進できる。
【００２２】
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、耐水性プラスチックからなる球体で、比重が１．１〜１．７であるから、不純物を剥離させることができ、寿命が長く、製造が容易である。
【００２３】
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍのセラミックスからなる球体で、比重が１．５〜２．５であるから、不純物を剥離させることができ、耐久性があり、確実に付着物を取り除くことができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例における電解凝集装置について説明する。図１は本発明の一実施例における電解凝集装置を備えた浴水循環装置の概略図、図２（ａ）は本発明の一実施例における電解凝集装置の第１の断面図、図２（ｂ）は本発明の一実施例における電解凝集装置の第１の断面と垂直な第２の断面図である。なお図１、図２において、図３、図４記載の電解凝集装置及びこれを備えた浴水循環装置と同一符号を用いているものは、機能において基本的に変わりがないので詳細な説明はそこに譲り省略する。
【００２５】
図１及び図２において、８は電解槽、１１は電極、１７は流入口、１８は流出口、１９は後記する洗浄ボール体の流出を防止する上下の流出防止用部材である。２０は洗浄ボール体であって、この実施例においては直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの球体で、比重が１より大きく２．５より小さいものである。これによって適当な大きさの慣性と流体抵抗を得、不純物を剥離させることができる。洗浄ボール体の材質はＡＢＳ、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン等の耐水性プラスチックか、酸化アルミナ、酸化シリカを主成分とするセラミックスから製造されており、耐水性プラスチックの場合の比重は１．１〜１．７、セラミックの場合の比重は１．５〜２．５とするのが適当である。洗浄ボール体が耐水性プラスチックである場合は、寿命が長く、製造が容易という特徴を有し、洗浄ボール体がセラミックスである場合は、比較的重量があり慣性も大きく耐久性があって確実に付着物を取り除くという特徴を有す。電極１１は電解槽８に流入する汚水の方向と平行して電解槽８に取り付けられている。従ってこれによって流れが乱されることもなく、電極１１の表と裏の両面を同時に洗浄することができる。電極１１はアルミニウムもしくはアルミニウム合金、鉄、銅等であって、一対の電極１１のいずれもを同一の金属で作成している。
【００２６】
流入口１７から流入された浴水循環装置の浴水２等の汚水は、下の流出防止体１９を通った後、その動圧によって洗浄ボール体２０を押し上げ、流れに洗浄ボール体２０をのせて一緒に垂直方向に上昇させ、電極１１の表面に衝突させる。この機械的衝撃によって電極１１表面に付着した水酸化物や酸化物、さらに汚水中の不純物が剥落される。なお汚水が洗浄ボール体２０を巻き上げる際には、洗浄ボール体２０同志が衝突したり、２つの電極１１と衝突して方向を変えるなどの複雑な運動が起こり、洗浄ボール体２０はかなり不規則な運動をする。この洗浄ボール体２０の不規則運動が電極１１の両面から水酸化物や酸化物、不純物を剥落させる。剥落された水酸化物、酸化物、不純物は汚水中に分散、混入される。水流の勢いが強いとこの剥落作用は強められる。酸化物、水酸化物を剥落させた後、洗浄ボール体２０はさらに流れにのって上の流出防止体１９のところまで上昇する。剥落された水酸化物、酸化物、不純物も送られながら、凝集作用で汚濁成分のフロックを形成していく。
【００２７】
上の流出防止体１９のところまでくると、洗浄ボール体２０はせき止められるが、フロックはそのまま汚水にのってろ過槽１２に送られる。せき止められた洗浄ボール体２０は比重が１〜２．５であるため、重力により上昇流の外側を通って降下する。この実施例においては電解槽１２の幅が流入口１７と流出口１８より幅広に作られており、電極１１の両外側に上下に縦長の大きな循環流が形成され、この循環流の下向きの流れにのって洗浄ボール体２０が降下する。この降下の際にも不規則な運動を生じ洗浄ボール体２０は電極１１面に衝突してこれを洗浄する。そして電極１１は定期的に極性を交換するが、これは一方の電極１１が集中して痩せてしまうのを防ぐことを主目的とするものである。しかし同時にこの極性交換によって、電極１１表面に付着した水酸化物、酸化物、不純物の分離を促進できる。
【００２８】
このように汚水を循環させるとき常時電極１１の表面は、洗浄ボール体２０によって繰り返し洗浄される。これにより電解槽１２を分解したりすることなく、自動的に電極表面の洗浄をすることができ、メンテナンスフリーを達成でき、電気分解効率を低下させることなく一定に保つことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、電解槽内に流入した汚水が洗浄ボール体を一緒に流動させて電極に衝突させ、自動的に電極表面の付着物を取り除くことができ、電気分解効率が低下しないから凝集作用も低下することがなく、さらに凝集剤を添加することなく電気分解によって電極を構成するアルミニウム、アルミニウム合金、鉄または銅等を金属イオンとして溶出させ、その水酸化物、酸化物等によって汚濁成分のフロックを形成して、汚濁成分を凝集させて除去するが、電極が定期的に極性を切り換えるので、一方の電極が集中して痩せてしまうのを防ぎ、同時にこの電極の極性切り換えによって、電極表面に付着した水酸化物、酸化物、不純物の分離を促進できるためメンテナンスが容易である。
【００３０】
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍの耐水性プラスチックからなる球体で、比重が１．１〜１．７であるから、不純物を剥離させることができ、寿命が長く、製造が容易である。
洗浄ボール体が直径がφ５ｍｍ〜φ２０ｍｍのセラミックスからなる球体で、比重が１．５〜２．５であるから、不純物を剥離させることができ、耐久性があり、確実に付着物を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電解凝集装置を備えた浴水循環装置の概略図
【図２】（ａ）は本発明の一実施例における電解凝集装置の第１の断面図
（ｂ）は本発明の一実施例における電解凝集装置の第１の断面と垂直な第２の断面図
【図３】本出願人の先行技術である浴水循環装置の概略図
【図４】本出願人の先行技術である電解凝集装置の断面図
【符号の説明】
１  浴槽
２  浴水
３  吸込口
４  ポンプ
５，６  三方弁
７  電磁弁
８  電解槽
１１  電極
１２  ろ過槽
１３  ヒータ
１４  吐出口
１５  排出口
１６  付着物（酸化物、水酸化物）
１７  流入口
１８  流出口
１９  流出防止用部材
２０  洗浄ボール体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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