JPH0194995A

JPH0194995A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH0194995A
Application number: JP25133287A
Authority: JP
Inventors: Sotohiro Maruyama; 丸山　外弘
Original assignee: IOMATSUKU KK
Current assignee: IOMATSUKU KK
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-13

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】（産業上の利用分野）本発明は、液中の汚濁物質を除去する電気式水処理装置
に関するものである。

（従来の技術）従来、第１０図に示す電気式汚水処理装置が提案されて
いる（特開昭５９−８７０９３＞　。

該処理装置は、絶縁資材によって形成された処理槽（１
００）の下部に汚水流入管（１０５）、上部に流出管（
１０６）を連結し、処理槽中には多数の孔（１０３）が
開設された２枚の電極板（１０１）（１０２）を間隔を
あけて上下に配置し、下段の電極板は正極、上段の電極
板は負極となる様に通電すると共に、電極板間に形成さ
れた電解室にはイオン化傾向の大なる可溶性金属、例え
ばアルミニウム合金によって作られた多数の球状充填材
（１０７）を充填している。

処理槽（１００）には、流入管（１０５）から、反応を
促進する為の添加剤、例えば塩化アルミニウム等を添加
した汚水が供給される。この汚水は、下段の電極板（１
０１）を通過して電解室に流入し、充填材（１０７）と
接触しながらその間隔を上昇する。

汚水が各充填材（１０７）の間隔を通過して上昇する際
、汚水中の各種汚濁物質は、電気的に中和されて析出し
凝集する。一方、充填材（１０７）の表面からは金属イ
オンが溶出し、汚水中の塩素イオン等と反応して水酸化
アルミニウムが生成される。

該水酸化アルミニウムは、前記析出物と共有結合、吸着
、包含等を起こし、次第に不溶性のフロックを形成する
。更にこれらのフロックは、負極側で発生する水素ガス
や正極側で発生する酸素ガスを吸着して見かけの比重が
小さくなり、処理槽（１００）の上部に浮上する。

フロック状となって浮上した汚濁物質（スカム）は、水
との二層流となって流出管（１０６）から流出し、周知
の浮上分離槽（図示省略）へ供給され、スカムの除去が
施されるのである。

又、上記装置は、汚水が正極の電極板（１０１）を通過
する際に起こる酸化反応と、負極の電極板（９２）を通
過する際に起こる還元反応とによって、汚濁物質を無害
且つ安定な物質に変化させ、ＢＯＤ、ＣＯＤ等も低減さ
せる。

（解決しようとする問題点）ところが、上記電気式汚水処理装置に於いては、負極板
（１０２）は酸化されて表面が絶縁性の水酸化物によっ
て覆われ、電気処理性能を低下するため長期間の連続運
転に支障があった。

（問題点を解決する為の手段）発明者は、上記問題点を解決するべく種々の実験を繰り
返し、この結果、原水にオゾン水を混合しておき、電気
化学処理に際して、電極板にオゾン水を接触されること
によって、負電極板には水酸化物、反応生成物の付着が
少ないことを見出し、本発明の完成に至った。

本発明に係る電気式水処理装置は、電極ユニットの送入
口にオゾン水注入管を配設して開口させ、電極槽の上流
側にオゾン水を注入し、原水と一緒に電極板の間を通過
させて電極板にオゾン水を作用させるものである。　　
′ （発明の作用と効果）オゾン水が混合した処理すべき一原水は、処理槽底部の
流入口から、電極ユニット下部の送入口へ流入させ、最
下段の電極板の貫通孔を通って次々と上段の電極板へ貫
通孔を通って上昇し、最後に最上段の電極板から流出し
て、処理槽を満たし、流出口から送出される。電極ユニ
ットの各電極板は交互に正、負に通電されているから、
負極板を通過するときは、溶出している可溶性金属の金
属イオンとイオン反応し、正極板を通過するときは、電
気化学作用を受ける。原水は電極ユニットを通過するこ
とによって、各電極板からは電気的に＋と−の作用を交
互に繰り返して受ける。

極性が正から負、負から正へ大きく変化する電気化学作
用を繰り返して受け、汚濁物質は電気的に大きく振られ
るから、殆どの汚濁物質について表面荷電の中和化が起
こり、この結果、無数の金属水酸化物の粒子が生成され
る。

上記金属水酸化物の粒子は、互いの衝突により容易に結
合して、フロック化が逐次進行する。更にこれらのフロ
ックは、負極側で発生する水素ガス及び正極側で発生す
る酸素ガスを吸着して見かけの比重が小さくなり、処理
槽上部に浮上するのである。

オゾン水は負極板に付着する反応生成物を分解し剥離す
るから、負極板は従来のように絶縁性の生成物に覆われ
ることはなく、電解作用を持続することが出来、水処理
装置の長期連続運転を可能とした。

また、オゾン水は原水に対し滅菌作用を発揮し、水質改
善にも著しい効果を有するものである。

（実施例）第１図〜第３図は、本発明に係る汚水処理装置の一実施
例を示している。

外槽（１）はＦＲＰ等の絶縁資材によって形成し、隔壁
（１１）によって内部を複数の処理槽（２）に仕切りて
いる。

外槽（１）の上部には、各処理槽（２）に隣接してスカ
ム溜め室（１３）が形成され、その底部にスカム排出口
（１４）が開設されている。

処理槽（２）は下部に配備した底板（２１）によって上
下に区画し、流入室（２２）と処理室（２３）を形成し
ている。

底板（２１）には取付孔（２４）を開設して、電極ユニ
ット（６）を設置し、流入室（２２）の水は電極ユニッ
ト（６）中を上昇して処理された後、処理室（２３）へ
流入する。

第１段の処理槽（２ａ）には原水送入部（３）が上流側
に配設されて、連結管（３１）が原水送入部（３）と処
理槽の流入室（２２）に開口した流入孔とを連通してい
る。

最終段の処理槽（２ｂ）には処理水放出部（４）が配設
され、処理室の側壁に開設した流出孔（４１）を通じて
放出部（４）に連通している。

各処理槽の処理室（２３）に開口している流出孔と下流
側の隣接処理槽の流入室（２２）に開口している流入孔
とは連結管（２５）によって連通し、処理室（２３）を
満たす水は連結管（２５）を通じて下流側の流入室（２
２）へ送られ、各段の処理槽（２）を順次通って繰り返
し処理される。

原水送入部（３）は２枚の仕切板（３２）　（３３）に
よって３室に分けられ、原水は原水槽（９）からポンプ
（９１）によって第２室（３４）へ供給される。

第２室と第３室（３５）との仕切板（３２）には三角堰
（３６）が形成されており、原水は第２室（３４）から
第３室（３５）へ溢流し、前記連結管（３１）によって
処理槽（２ａ）へ送るべき水量が計測される。

又、第２室（３４）と第１室（３７）の仕切板（３３）
には調節板（３８）が上下にスライド可能に配設され、
仕切板及び該調節板の開口（３９）を越えて第１室（３
７）に流入し、原水槽（９）へ戻る原水の量を加減する
ことによって、三角堰（３６）を越える水量、従って外
槽（１）の水位を決定するものである。

第３室（３５）には薬注ノズル（９２）が配設され、原
水の汚濁物質の凝集を促進する適当な薬液例えば硫酸ア
ルミニウム、塩化ナトリウム、水酸化カルシウム等を薬
液容器（９３）から薬注ポンプ（９４）によって点滴し
、５〜２０　ｐｐｍの濃度とする。

処理水流出部（４）は、スライド板（４２）を具えた仕
切板（４３）によって２室に区画され、最終段の処理槽
（２ｂ）の流出孔（４１）からの処理水は、第１室（４
４）を通りスライド板（４２）の窓孔（４５）を越えて
第２室（４６）へ溢流し、放出されるものである。

外槽（１）の上部にば、モータ（５１）によって駆動さ
れるスカム排除装置（５）が配設されている。該装置は
各処理槽（２）の上方を通って２本の回転軸（５２）　
（５２）を並設し、平行する軸上のスプロケット（５３
）　（５３）間に張設した２条の無端状チェノ（５４）
（５４）に複数の取付ロッド（５５）を止着して、各取
付ロッド（５５）に処理槽と対応する位置に可撓性の掻
出し板（５６）を固定したものである。

各処理槽の流入室（２２）には、オゾン水注入管（２）
）が配設され、先端を電極ユニット（６）の下方に開口
している。オゾン水注入管（２７）はポンプ（２８）を
介してオゾン水発生ｆｉ　（２９）に接続しており、オ
ゾンを含有した水を電極ユニット（６）の送入口（６５
）に放出し、処理すべき水と混合して電極板を通過させ
、電極板への水酸化物等、反応生成物の付着を妨げ、剥
離を促進するものである。

注入するオゾン水量は、処理すべき原水の量が６ｔ／時
のとき、オゾン水濃度が１００１当り２３０ｍｇのもの
を１００１／時の割合とする。

電極ユニット（６）は、各種構成のものが実施され、そ
の−例として第４図に示す如く塩化ビニル、ＦＲＰ等の
絶縁資材によって作られた筒状の筺体（６１）の内部に
、複数枚の負極板（８）と正極板（８１）を交互に配置
し、各電極板（８）（８１）には多数の貫通孔（８２）
を開設して処理すべき水の流通を可能としたものが用い
られる。

筺体（６１）は上下を開口して水の送入口（６２）、送
出口（６３）を形成し、下部には最下段の電極板より低
い位置に、下面にバッキング（６４）を具えた外向きフ
ランジ（６５）を突設している。従って電極ユニット（
６）を処理槽（２）の底板（２１）上に置いたとき、筺
体下部が底板に開設されている取付孔（３４）に嵌まり
、フランジ（６５）が開口縁に乗って、取付孔（２４）
を塞ぐと共に着脱可能な設置が行なわれる。

各電極板（８）（８１）は第５図及び第６図に示す様に
一辺が１３ｃｍの正方形であって、開設する貫通孔（８
２）の数、配置、直径は任意であるが、−例として直径
１０軸論の孔を縦、横５列に開設したものが使用される
。

電極板（８）（８１）は、筺体内面に接着したステー（
６６）によって上下面が止められ、ステーの接着と電極
板の設置を交互に行なって組立てられる。筺体側面から
各電極板に向けてビス（８４）を螺入し、ビスは正極板
（８１）に螺入したものと、負極板（８）に螺入したも
のとが夫々グループに分けて電気的に接続され、外部か
ら引込まれている通電線（７）へ正、負に分けて接続さ
れる。筺体側面に突出するビス（８４）及び接続線（８
５）上を気密な絶縁ケース（８６）によって覆い絶縁す
る。

通電線（７）の先端は、第３図に示す如く処理槽（２）
の正面壁から斜め上向きに突設した引出管（１２）を通
して外部へ引き出され、外槽（１）に配備した端子板（
７１）に止着し、電極ユニット（６）の各電極板に通電
する。

負電極板（８）は、厚さ１０＋＋＋ｍのアルミニウム板
（８））の上下面に厚さ１輪−のチタニウム板（８３）
を当てて覆い、プラスチックビス（８４）を両板（８３
）　（８７）に貫通して一体に止めたものである。アル
ミニウム板（８７）の金属成分は、アルミニウム或は、
例えばＦｅ：５．０％、Ｍｇ：４．５％、Ｎｉ：１．０
％、Ｃ「：０．２５％、Ｚｎ：０．２５％、Ｃｕ：０．
２％、残部ＡＩのアルミニウム合金である。なお、アル
ミニウム板は、鉄或は、例えばＮｉ：１．６％、Ｍｎ：
０゜９％、Ｃｒ：０．６％、Ｃ：０．３５％、Ｓｉ：０
．３５％、Ｍｏ：０．３％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．
０１％、残部Ｆｅの鉄合金その他の可溶性金属と置き換
えることが出来る。

正極板（８１）はグラファイト等のカーボンの板体が用
いられる。

第７図は処理槽（２）に電極ユニット（６）を設置する
他の実施例であって、処理槽（２）は流入室を具えず、
隔壁（１１）の下端に流入孔（２６）を開設している。

電極ユニット（６）は筺体（６１）の下端を底壁（６７
）で塞ぐと共に送入口（８２ａ）を筺体側壁に開設して
、底壁（６７）上に流入室（６８）を形成したものであ
る。

電極ユニット（６）を処理槽（２）の底に沈めると、流
入孔〈２６）と送入口（６２ａ）は一致し、孔縁に形成
されている係合面と係合受面との嵌まり合いによって電
極ユニットの位置決めが出来るものである。

汚水は電極ユニット（６）を通過することによって、各
電極板を通過する際、電気的に大きく振られ、酸化、還
元の作用を交互に受ける。

この間に汚濁物質の分解が起こり、汚水中に含まれる塩
素イオンが遊離酸素と結合し、これが酸化剤となって負
電極板と反応する。この結果、水酸化アルミニウム及び
水酸化鉄が生成され、これらが汚水中に析出する。

又、負電極板の表面からは水素ガス、正電極板の表面か
らは酸素ガスが発生し、例えば直径が１０〜３０μ鴎の
気泡となって上昇する。該気泡の上昇速度は略１．５〜
４．５ｃｍ／ｓｅｅであり、この上昇気泡によって電極
板間及び処理室（２３）内には対流が生じ、これによっ
て汚濁分解のフロック化が助長されると共に、上昇気泡
がこのフロックを吸着し、処理室（２３）の上層部へ浮
上せしめる。

尚、第１段処理槽（２ａ）へ供給された汚水が酸性或は
アルカリ性に偏っている場合に於いても、汚水は電極ユ
ニット中の各電極板を順次通過することによって徐々に
中和状態へ近づき、電極ユニット（６）を出た時点では
、ｐＨは略７に収束している。

負極板（８）では、還元作用を主体とする処理が施され
、正極板（８１）では酸化作用を主体とした処理が施さ
れ、これら２段階の処理を複数回繰り返すことによって
、夫々に固有の汚濁物質の分解、除去が行なわれる。

第１１図は、第４図に示す電極ユニットよりも更に高い
処理効率を発揮する電極ユニット（６０ａ）（ｓｏｂ）
を装備した水処理装置を示している。

外槽（１）を隔壁（１１）で仕切って、上流処理槽〈２
ａ）と下流処理槽（２ｂ）が形成され、画処理槽底部に
、夫々第１流入室（２２ｍ）及び第１流入室（２２ａ）
を形成している０両処理槽（２ｍ）（２ｂ）は連結管（
２５）によって連結している。

上流処理槽（２ａ）の底部に形成した第１流入室（２２
ａ）に原水流入管（３０）を接続し、下流処理槽（２ｂ
）の中央部に浄化水流出孔（４１）を開設する。又、該
流出孔（４１）に連通して、第１室（４４）及び第２室
（４６）を形成し、両室（４４）（４６）の隔壁には、
外槽（１）の水位を調節するための三角堰（４７）を装
備し、第２室（４６）の底部から浄化水を送出する。

画処理槽（２ａ）（２ｂ）底部に、夫々電極ユニット（
６０ａ）　（６０ｂ）を設置し、画電極ユニット（６０
ａ）　（Ｂｏｂ）の下部開口は流入室（２２ａ）（２２
ｂ）に連通する。

電極ユニット（Ｂｏａ）　（６０ｂ）は、夫々塩化ビニ
ール、ＦＲＰ等の絶縁資材によって作られた筒状筺体の
内部に、第１電極板（８８ａ）　（８９ａ）、第２電極
板（８８ｂ）（８９ｂ）、及び第３電極板（８８ｃ）　
（８９ｃ）を間隔をおいて固定している。各電極板は上
下に貫通する多数の貫通孔を具えている。

上流側の電極ユニット（６０ｍ）の第１電極板（８８ａ
）及び第３電極板（８８ｃ）は正極、第２電極板（８８
ｂ）は負極となる様に通電し、下流側の電極ユニット（
ｓｏｂ）の第１電極板（８９ａ）及び第３電極板（８９
ｃ）は負極、第２電極板（８９ｂ）は正極となる様に通
電する。これによって、上流電極ユニット（６０ａ）で
は酸化を主体とした反応が起こり、下流電極ユニツ）　
（６０ｂ）では還元を主体とした反応が起こることにな
る。

各電極板間に形成された電解室には、表面には多孔質の
水酸化皮膜が形成された多数のパイプ片（７２）が充填
されている。電解室内の多数のパイプ片（７２）の内、
大部分はアルミニウム合金製のものであって、鉄台金製
のものが全体の２〜５％混入されている。

アルミニウム合金製のパイプ片（７２）は、ｐｉ−ｔ　
１１に調−節された水酸化カルシウムの水溶液に１００
時間浸漬することにより、表面に厚さが略１０μ輪の水
酸化皮膜を形成する。該水酸化皮膜は、周知の如く多孔
質（ポーラス層）となり、水を含むことが可能である。

従って、水中にて互いに接触する多数のパイプ片（７２
）は、水を含んだ水酸化皮膜を介して互いに電気的に連
結されると同時に、水酸化皮膜を通して金属イオンを水
中に溶出することが出来るのである。

尚、電解室内の多数のパイプ片（７２）は夫々ランダム
な姿勢をとっているが、各パイプ片間には互いに連通ず
る無数の間隙が生じる為、フロックは、これらの間隙と
孔を難無く通過し、処理層上部へ浮上する。従って、こ
れらのフロックがパイプ片間に堆積することはない。

上記した何れの実施例の電極ユニットも、極めて高性能
であるから、これを汚濁物質を多量に含んだ原水へ直接
使用すると、汚濁物質のフロックが電極板の間に多量に
発生して充満し、水流を妨げる。従って、原水を先ず公
知の水処理装置を通して、１次、２次処理を済ませ、あ
る程度の汚濁物質を除去したものを原水とし、最終的に
水中に残存する汚濁物質を完全除去し、水を脱臭、脱色
して清澄とする３次処理用に使用することが望ましい。

第１図は、全段の処理槽（こ第４図の電極ユニットを設
置した例をボしているが、これは原水が既に２次処理さ
れている場合である。原水が未処理の場合には、第８図
に示す電極ユニット（６ａ）を第１段に使用し、第４図
の電極ユニット（６）は第２段以降に使用することが望
ましい。

第８図の電極ユニット（６ａ）は、筺体（６１）中に、
電極板（８ａ）（８１ａ）を垂直に立て、極性を交互に
違えて、並べたものである。原水は電極板の平面に沿っ
て上昇し、１回の電気作用を受けて大部分の汚濁物質を
析出した後、処理水を次段の処理槽の流入室へ供給し、
次に第４図の電極ユニットによって高性能の処理が施さ
れるから、処理水は飲用基準にも適合する高度の清澄水
となる。

発明者は、第１図の水処理装置を用いて、第９図に示す
ごとき汚水浄化システムを構成した。

原水槽（９）内の汚水は原水ポンプ（９１）によって水
処理装置（９５）へ供給する。尚、この汚水には、薬液
容器（９３）から薬注ポンプ（８４）により、適当な添
加剤を注入する。更に水処理装置或は原水の供給系路中
に、オゾン水発生機（２９）からのオゾン水をポンプ（
２８）によって注入する。水処理袋！（９５）によって
処理された浄化水は、更に周知の浮上槽（９６）へ送り
、浄化水中の残留スカムを完全に除去するのである。

第１０図に示す従来装置に於ては、処理効率が低いのみ
ならず、球状充填材（１０７）の間にフロックが堆積し
易く、これによって連続運転が不可能になる問題があっ
た。

これに対し、上記水処理装置に於いては、負電極板への
生成物の付着は殆んどなく、高効率での連続運転が可能
である。

本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であること
は勿論である。

例えば、第２図及び第３図に示すスカム溜め室からの排
出液には、処理水に投入した添加剤が微量ではあるが含
有されているので、該排出液からスカムを分離した後、
これを更に連結管から装置内へ供給し、添加剤の有効利
用を図ることが可能である。

第１図の各電極板の配置は正負逆であっても可い、又、
筺体中に配設されるべき電極板（８）（８１）の数を増
し、処理槽（２）中に設置する電極ユニットの数を２基
又はそれ以上とし、外槽（１）内に形成する処理槽（２
）の数を増す等して、除去性能を一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水処理装置の概略を示す一部破断した正面図、
第２図は同上の平面図、第３図は第１図中■−■線に沿
う断面図、第４図は電極ユニットの縦断面図、第５図は
負極板の平面図、第６図は同上の断面図、第７図は他の
実施例の電極ユニットの縦断面図、第８図は従来の電極
ユニットの縦断面図、第９図は水処理装置のシステム全
体配置の説明図、第１０図は従来装置の断面図、第１１
図は他の実施例の水処理装置の概略を示す一部破断した
正面図である。（２）・・・処理槽　　　　（２７）・・・オゾン注入
管（６）・・・電極ユニット　（８）・・・負極板（８
１）・・・正極板第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下部に原水の流入孔、上部に処理水の流出孔を具
えた処理槽と、処理槽中に設置され筒状筺体の下部に流
入孔と連通する送入口、筺体上部に流出孔と連通する送
出口を開設し、筺体中には極性を交互に違えた電極板を
具えた電極ユニットと、先端を該電極ユニットの送入口
に対向して開口したオゾン水注入管とによって構成され
た水処理装置。
（２）処理槽は複数段設置され、上段処理槽の流出孔は
、下段処理槽の流入孔へ連結管を介して連通している特
許請求の範囲第１項の装置。
（３）電極ユニットは、送入口と送出口との間において
、表面に多数の貫通孔を開設した複数枚の電極板を筺体
中に配備し、負極の電極板は可溶性金属によつて形成さ
れている特許請求の範囲第１項又は第２項の装置。
（４）電極ユニットは、送入口と送出口との間において
、表面に多数の貫通孔を開設した複数枚の電極板を筺体
中に配備し、電極板の間に形成される電解室には、可溶
性金属をもって形成されたパイプ片が充填されている特
許請求の範囲第１項又は第２項の装置。