JPH01503369A - 流体、特に廃水の電解処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体の電解処理方法に関し、該方法においては、反応体を含有する液体 、例えば水から分離すべき固体または液体を含むおよび／または分解すべき物質 または無害にすべき物質を含有する廃水を逆の電荷をもつ２つの板状電極間に通 す、この電極は相互に対向する動作表面を有し、かつこれらの間に反応領域を形 成する０本発明はまたこのような方法を実施するための装置にも係る。

固体または液体不純物を懸濁、乳化または可溶化形で含有する様々な種類の廃水 の処理に電解法を利用することは広く知られている。この不純物は、電解により 生成する化学物質によっておよび／または電解により生成されたガスバブルによ る浮選によって別の相として水と分離すべきものである。種々の廃液、例えばバ ルブ並びに製紙工業由来の様々な懸濁液、油エマルションおよび都市廃水などは このような処理に付すことができ、これら方法は特許文献、例えば米国特許第３ ．５０５．１８８号およびスイス特許第４２５．６５５号などに広く記載されて いる。

廃水はしばしばを害な溶解物質をも含み、これらは分解することにより無害なも のとされなければならない、これは、電解法では、該水中に存在する有機物を酸 化する酸素および／または塩素を生成することにより達成できる。このような物 質の一つはシアン化物であり、これは様々な工業的過程、例えば金属メッキおよ び金並びに銀鉱石の精錬などの結果として廃水中に存在する。従来、シアン化物 を分解する際に用いられていた方法は、シアン化物含有廃水にＮａ　Ｃｊ２を加 え、その後これを電解槽に通し、そこで該塩から塩素と苛性ソーダとを生成せし め、これらを金属−シアナイド化合物と反応させて無害な沈澱、ＣＯ□およびＮ ｔを形成する工程を含む、もう一つの方法は、電解槽にＮａＣ１を含む純電解液 を通し、その後これをシアン化物廃液を含む貯蔵槽に導き、そこで分解反応を起 こすことである。これらの方法は、例えば米国特許第４．０２９．５５７号、英 国特許第１，４３３，８５８号および西独間特許出願第２．３３１，１８９号に 記載されている。

電解精製法に係る問題の一つは、電極板表面が最大限有効に利用されないことで ある。電極間の流れにおいて、拡散層が各電極近傍に生じ、これは動作表面への 反応体の拡散を生じ、かつそこからの生成物の拡散を困難にする。更に、電解に より発生するガスは電極の動作表面を減じる。そのために、該ガスを速やかに該 表面から除かねばならない。廃水の性質により、該廃水の不純物の堆積による動 作表面の汚染も無視できない問題である。

これら欠点を克服するために、該電極間の通路に液体を導入する前に、該液体を 攪拌することが試みられた。しかし、電極板間の状況を、この方法で十分に調整 することはできず、特にこれら板間の通路が長く、かつ狭い場合には困難である 。この通路を長くかつ狭いものとするのは、構造上の単純化並びに電流効率の観 点から有利である。

本発明の目的は上記諸欠点を解消することであり、また電極間の状況を、該電極 表面の動作面積を効果的に利用し得るように制御する方法並びに装置を提供する ことである。本発明は該電極表面上の拡散層、ガス層および堆積層を除去するの に役立つ。これらの層はいずれもこの方法の全体としての効率を低下するもので ある。

本発明のもう一つの目的は、該電極間の反応領域に反応体を導入するための実際 の配列を創製することにあり、この配列は、例えばシアン化物の電解による分解 において使用できる。

本発明によれば、これらの目的を達成するために、ある方法が提供され、該方法 では処理すべき液体とは別に、ある媒質を、該電極の動作面の方向とは実質的に 異る方向をもつ流れとして、反応領域に導入する。この配列により、該媒質の流 れは撹乱を生じ、これは該反応領域内での成分のより良い混合に寄与し、か（し て該成分間の捧々な反応の速度を高め、かつ同時に該表面上での電解反応の速度 を減じる恐れのあるあらゆる層を除去する。

有利な態様によれば、該媒質は該電極板に穿たれた孔を介して、少なくとも一つ の電極の背後から導入される。この方法を用いると、本発明は極めて簡単な様式 で実施することが可能となる。

本発明のもう一つの有利な態様によれば、該媒質は該反応領域中の反応に関与す る溶解成分を含む電解液である。この方法を用いた場合、本発明を同時に特定の 反応体を該反応領域に加える際に利用することができる。この媒質が電解質含有 液である場合、処理液体の電導率を十分に高いとはいえなくとも、増大すること ができる。同じ原理に従って、シアン化物の電解酸化のために塩化ナトリ、ウム を該反応領域に添加し得る。

本発明の方法は、処理すべき液体とは別々に、媒質を、電極の動作面の方向とは 実質的に異る方向をもつ流れとして該反応領域に導入する手段を含む装置によっ て実施される。

を利な態様によれば、この装置の電極板の少なくとも一つはそこに穿たれた孔を 含み、この孔を介して該反応領域内に該電極の背後から該媒質が導入される。こ の種の装置の一つは極めて単純な構造をもつことができる。例えば、該媒質用の 中間タンクを、該装置内の咳孔を設けた電極板の背後に設けることができる。

図面の簡単な説明 以下、本発明を添付図を参照しつつ詳しく説明する。添付図において、 第１図は本発明の装置を断面図で示した図であり、第２図は第１図に示した装置 の斜視図であり、第３図は本発明の装置の電極板の一つを平面図で示すものであ り、 第４図は電極板の可能な配置の一つを断面で示した図であり、および 第５図は静置貯蔵槽に応用した本発明の一態様を示す図である。

第１図および第２図に示したように、本発明の装置１０は水平環状本体６を含み 、そこには該本体の軸方向に伸びた、かつ夫々陽極および陰極として機能する２ つの長い電極板１および２が設けられている。この極板は相互にかつその垂直動 作面１ａからＤなる一定間隔にあり、これらの間に反応領域３を画成し、該反応 領域において電解反応および引き続いて起こる電解生成物に起因する反応が起こ る。

環状本体６は電気的に非導電性の材料、例えばプラスチックで作られ、また電極 板は本体６の内壁６ａ上で軸方向に伸び、該電極板の端部を受けているスロット ８間に挿入されている。この電極板が任意の他の適当な方法で該本体に固定でき ることは自明のことである。本体６は導電性であってもよく、この場合には非導 電性材料を極板と該本体との間に配置する必要がある。

反応域３は非導電性材料の横断板９によって２つの区画に分割されている。板９ は極板１と２との間でその動作面１ａおよび２ａに直交して伸びている。この板 ９は極板１および２に、例えば電極背後から挿入されたボルトで固定できる。廃 水は導入用導管ｌｌを通して本装置に導入され、極板１および２、横断板９およ び環状体６の内面６ａによって画成される上部反応領域３に沿って環状体６の軸 方向に水平に、後端板１２によって閉じられた環状体６の端部に達するまで流動 する。この横断板９は端部板１２近傍で軸方向に伸び、廃水用通路を離れて、板 １２と横断板９の後端部との間の通路を介して下部反応領域３に流下する。この 下部反応領域において、該廃水は該環状体の前端に向って逆に流れ、前端部板内 に設けられた放出用導管を介して取出される。該前端板は該環状体６の前端部に 取付けられている。放出流は矢印Ｆで示された方向で起こる。本装置の内部の例 示のために、第２図において前端板は図示されていない。

本発明によれば、極板１および２は孔５を含み、これは極板材料を穿つことによ り形成される。極板の動作面に対向する各極板１および２の背面上には空間７が あり、これは電極の背面１ｂおよび２ｂと環状体の内壁６ａによって制限されて いる。孔５はこの空間７から反応域３への通路を形成する。第１および２図に示 した態様において、これら孔は各極板内で２列で軸方向に配列している。即ち、 上方の１列の孔は上部反応領域３に対する通路を形成し、かつ下方の１列の孔は 下部反応領域３への通路を形成する。

この装置の動作中、媒質を入口導管１３を介して空間７に導入するが、この導管 は環状体６の両側部上の壁を介して導かれる。

空間７は該媒質用の中間的な容器またはタンクとして作用し、かつ該媒質は孔５ を介して廃水含有反応領域３に流入し、かくして撹乱を生じ、該環状体の軸方向 に流れる廃水の混合を生ずる。孔５の径は極板の厚さに比して十分に小さく、従 って媒質の適当な圧力において、媒質は領域３内にジェット４として流入し、効 果的な混合をもたらし、同時に反対側の電極表面をフラッシュする。

孔径対酸極板の厚さの比は、媒質のジェット状の流れを発生せしめるためには１ ．０未満でなければならない。

第３図は電極板１を示し、これは第２図の本体６内に配置される。対向する極Ｆ ｉ２は同様な構造をもつ、この極板は平坦な、長いかつ矩形の板で、幅１２．５ ｃｍ、長さ１ｍ１厚さ５＋＋ｗを有する。

この極板はこれに穿たれた平行な２列の円形の孔５を含み、各列は１３印の等間 隔で均一に分配された７つの孔からなっている。

各列の夫々隣接する上端部および下端部からの距離は４Ｃｌである。

孔の径は２ｃｍである。第１および２図に示した装置では、極板は相互に６Ｃ１ １１の間隔で配置されている。

極板を、廃水の主流動方向に沿ってとった断面図で示す第４図は、本発明による 孔のもう一つの可能な配列を示している。この態様では、極板の一方のみに孔を 設けている。更に、この孔の長軸は、第１〜３図の態様（ここで孔の軸は極板表 面に対して直角である）とは対称的に、極板の動作面に対し鋭角をなしている。

第４図の孔の長袖は廃水の流動方向（矢印Ｆ）に傾いていて、流動抵抗が最少と なっている。しかし、この配列でも、反応領域における十分な混合は達成される 。第４図の角度は約６０°であるが、廃水の流速および極板１および２間の間隔 に応じて変えることができる。

第５図には、本発明の一態様が図示されており、この態様は既存の廃水貯蔵槽、 特にシアン化物含有廃液の貯蔵槽に通用できる。

長手方向の極板１および２は相互に３〜８Ｃ１１の間隔で垂直に配置される。シ アン化物含有廃液は導管１１を通して供給され、貯蔵槽から極板１および２間の 反応領域３に落下する。同時にＮａＣ！溶液が各電極背後の中間容器７内に、導 管１３を通してタンク１４から供給される。これらの容器７は例えばプラスチッ ク材料製であり得、これは極板１および２の端部に取付けられている。

媒質は孔５を介して反応領域に流入し、ここで孔５は第３図に示したものと同様 にして極板に配置されている。この媒質は重力によりタンク１４から容器７に流 れ、この流れはバルブ１５により調節できる。流入する廃液は極板間で急、速に 分解され、かつ残留シアン化物が、該貯Ｒ槽の他の部分にまで電解による生成物 が拡散するにつれて分解される。清浄な流出液がオーバーフローバイブ１６を介 して取出される。

本発明は上記以外にも利点をもつ、媒質を極板背後の中間容器内に導入する場合 、該極板の背面と接触する該媒質は電解中に過熱する恐れのある該極板を効率よ く冷却する。電解により発生するガスバブルは廃水の流れによって首尾よく運び 去られ、かつガス、液体および固体の分離は処理された廃水が第１および第２図 の装置を通過した後に起こり得る。廃水および媒質は任意の適当な手段、例えば ポンプおよび／または重力によって該装置に導入できる。この媒質は反応領域３ 内の反応に関与する反応体を含む場合、この媒質の流れは同時にこの領域内の反 応速度を調節するのに用いることができる。この調節は該媒質の容積流量および ／またはその中の反応体の濃度を変えることにより達成される。

該媒質の容積流量がこの工程中に変化しても、該媒質の該反応領域への流入によ り良好な混合作用が生じる。第１および第２図に示される構成並びに寸法の装置 内での該媒質の容積流出量が例えば１００ｆ／時である場合、簡単な計算によっ て、孔を介して放出される該媒質の速度は約１５ｃｕ／ｓと推定できる。この媒 質は、このように孔から、該孔の出口の径２賦の断面をもつジェンれて断面積は 大きくなり、かつ速度は減少する。このジェットは同時に反応領域内の物質の良 好な混合を生じ、かつ極板の対向する動作面をフランシュする。効率を改善する ために、各極板上の名札が対向する極板内の孔間の領域に面していて、該媒質の 均一な分布を生ずるように該極板を配置することを推奨する。１０００！／時な る廃水容積流量において、第１図および第２図の装置　内の反応領域３に沿った 流速は約７．５　ｃｒｎ／　ｓである。廃水の流速を媒質の流速よりも小さく保 って、該媒質の混合作用を十分なものとすることを推奨する。第１図および第２ 図の装置において、該媒質の全容積流量が廃水の流量の２．５％以上である場合 、上記の比が維持できる。この容積流量比の最適範囲は５〜１０％である。

同じ理由から、極板の距離りは上記の好ましい結果を得るためには妥当な小さな 値に保つべきである。結果として、この距離は３〜８ｃｍとすべきである。

極板背後の廃水の流動を防止するためには、該孔の全面積を比較的小さくして、 極板背後の媒質の十分な圧力を達成しなければならない。該孔の全面積対極板の 面積の比は第１図および第２図の装置では０．０３％である。該媒質の容積流量 を妥当なレベルに保って、該媒質の好ましい流動を得るためには、この割合は２ ％を越えるべきではない。

本発明は、シアン化物の酸化電解による分解に関与する反応体を、反応領域に導 入するのに特に適している。上で言及した様々な刊行物に記載されているように 、従来は塩素イオンを電解前に水に添加している。塩素イオンを廃水とは別々に 反応領域に導入する場合、例えば飽和Ｎａ　Ｃ１溶液を用いると、高濃度の酸化 物質がこの領域中に得られる。こうして、比較的高いシアン化物含量をもつシア ン化物廃液を処理できる。

本発明は意図する効果に応じて様々に変えることができる。孔の配置並びに形状 は最良の結果を得るように変更できる。反応領域に導入される媒質は様にな組成 をもつことができる。この媒質は凝集剤、ｐＨ調節剤などを含むことができる。

この媒質は、また処理すべき廃水と同一の組成をもつことができ、この場合媒質 は単に混合並びにフラッシュ剤として機能する。

取り扱いを容易なものとするためには、この媒質は液体であることが好ましいが 、これはそこに溶解したガスを含むことができ、かつまた完全なガスまたは蒸気 であってもよい。

当業者には公知の計装および自動化が本発明の方法並びに装置に対しても考えら れることは自明である。このような計装は種々の物質の濃度のセンサによる監視 およびプロセスパラメータ、例えば処理すべき廃水および媒質の容積流量などの 制御装置への接続などを包含する。電極の電気接続も電解の分野で広く知られて おり、かつこれらは添付−には模式的にのみ示した。

電極は、方法に応じて、任意の適当な電極材料で作ることができる。このような 材料は、例えば鉄、ステンレススチール、ニッケル鍍金スチール、プラチナ鍍金 チタン、凝集法で使われている可溶性陽極などである。

板状電極は平坦かつ真直なもの以外の形状をもつことができる。

例えば、この電極は弯曲していてもよい。もう一つの例は同軸状の円筒形状をも つ２つの電極を、一方の内部に他方を配置することである。この場合、これら２ つの電極間の環状空間が反応領域を形成し、媒質は内側電極内の円筒状空間を介 して、この電極内の孔を通して導入できる。

本発明の主な興味は本発明の方法並びに装置を、しばしば電解処理を困難ならし める不純物を含む廃水の処理に適用することにあるが、本発明は、主な目的が電 解により物質を生成することにあるような、例えば塩化ナトリウム溶液から塩素 酸ナトリウムを製造する工程で生ずる、他の液体の電解処理にも利用できる。

以下の実施例は第１図および第２図の装置を用いて行った実験を例示するもので ある。

実施例 ６．１ｇ／Ｉ！のシアン化物を含む亜鉛メッキ浴からの廃水を、直列に連結し、 第１図および第２図に示したものと同じ寸法をもつ２つの装置に通した。この廃 液の容積流量は１．０００１！／時であった。２．８％ＮａＣ１溶液からなる媒 質を連続流として両装置の中間容器に導入した。全流量は１５０　Ｉ！、／時で あった。使用した電流および電圧は１５０Ａ／４Ｖであった。このアセンブリの 出口端から放出される流出液中で、透明な上澄と亜鉛を含む沈澱との分離が生じ た。該上澄中のシアン化物含量は１．８ｇ／ｆであった。

この実験においては、鉄板製の電極を用いた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応体を含む液体、例えば水から分離すべき固体または液体を含むおよび／ または分解すべきもしくは無害にすべき物質を含む廃水を、相互に対向する動作 面（１ａ，２ａ）をもち、かつ間に反応領域（３）を形成する、反対電荷の２つ の板状電極（１，２）間に通す工程を含む液体の電解処理注であって、媒質（４ ）を該処理すべき液体とは別々に該電極（１，２）の動作面（１ａ，２ａ）の方 向とは実質的に異る方向をもつ流れとして、該反応領域（３）に導入することを 特徴とする上記電解処理法。 ２．該媒体（４）が電極板（１，２）に穿たれた孔（５）を通して、該電極の少 なくとも一方の背後から導入される請求の範囲第１項記載の方法。 ３．該工程を調節するために、該媒質がそこに溶解した成分を含み、かつ核反応 領域（３）内での反応に関与する液体である請求の範囲第１項または第２項記載 の方法。 ４．該媒質が該電極上での電解反応に関与する電解質を含む溶液である請求の範 囲第３項記載の方法。 ５．該媒質（４）が電解によって酸化物質を生成する成分、例えば塩素イオンを 含み、好ましくは溶解した塩化ナトリウムを含有する溶液である請求の範囲第４ 項記載の方法。 ６．該媒質（４）が該反応領域（３）に塩素イオンを添加するのに用いられて、 シアン化物の電解酸化分解に関与する請求の範囲第５項記載の方法。 ７．反応体を含む液体、例えば水から分離すべき固体また液体を含むおよび／ま たは分解すべきまたは無害とすべき物質を含む廃水を電解処理するための、相互 に対向する動作面（１ａ，２ａ）を有する反対電荷の２つの平板状電極（１，２ ）を含み、該電極はその間に該廃水を通すための反応領域（３）を形成している 装置（１０）であって、該処理すべき液体とは別々に、該反応領域（３）に媒質 （４）を、該電極の動作面（１ａ，２ａ）の方向とは実質的に異る方向をもつ流 れとして導入するための手段（５）を含むことを特徴とする上記装置。 ８．少なくとも一つの該電極板（１，２）が、該電極（１，２）の背後から該媒 質（４）を該反応領域（３）に導入するための、該電極板に穿たれた孔（５）を 有する請求の範囲第７項記載の装置。 ９．該電極が相互に一定間隔（Ｄ）で隔置された平坦な板（１，２）である請求 の範囲第８項記載の装置。 １０．該媒質用の中間的容器（７）などが該電極板（１，２）の背後の空間に形 成されている請求の範囲第８項または第９項記載の装置。 １１．該電極がハウジング（６）内に破けられ、そこで孔の穿たれた該電極板（ １，２）の背面（１ｂ，２ｂ）と、該ハウジング（６）の内壁（６ａ）との間の 空間が、該反応領域（３）に導入すべき該媒質（４）の該中間的容器（７）とし て機能する請求の範囲第９項記載の装置。