JPH09314153A - 電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除去する方法と装置 - Google Patents
電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除去する方法と装置Info
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Abstract
減できる化学工場等からの排水の化学的酸素要求量を除
去する方法及び装置を提供する。 【解決手段】排水のpH調整を行う第一pH調整タンク
1と、過酸化水素の添加による酸化と共に電解を行う電
解用タンク2と、該電解用タンク2からの放流排水のp
H調整を行って水酸化鉄を生成する第二pH調整タンク
4と、生成する水酸化鉄を分離するための凝集タンク5
等を含む沈殿物分離手段等とからなる装置を使用し、過
酸化水素と電解時に陽極で発生する第一鉄イオンとで有
機汚染物質を酸化させると共に、陰極において第二鉄イ
オンの還元して得られる第一鉄イオンをも有効利用して
酸化剤の量を低減する方法、また、好ましくは、電解用
タンク2と第二pH調整タンク4との間に安定化タンク
3を設け、さらに、放流排水の一部を第一pH調整タン
ク1に再循環させる装置を使用する方法とする。
Description
により排水から化学的酸素要求量(COD)を除去する
ための方法と装置に関し、特に、電解用タンクで生成さ
れた第一鉄イオンと添加された過酸化水素を利用して有
機汚染物質を酸化し排水中の化学的酸素要求量を除去す
る方法に関するものである。
めに、工場からの放流排水は化学的酸素要求量を有意な
程度まで減少させることが求められてきている。排水の
化学的酸素要求量を減少させるためには、フェントンの
方法として知られる方法が実施可能な方法として広く使
用されてきた。このフェントンの方法によると、過酸化
水素と第一鉄イオンが排水に添加されることにより、排
水に含まれる有機汚染物質は過酸化水素と第一鉄イオン
との反応により生じる遊離の水酸基(OH)により酸化
される。
使用する場合には、フェントンの方法は満足できるもの
ではなく、その不都合な点を要約すると以下の通りであ
る。 1.例えば、過酸化水素、第一鉄イオン、酸類およびア
ルカリ類などの化学的反応剤を添加する必要があり、こ
の方法の実施には多くの費用を要している。 2.第一鉄イオンが排水に添加されることにより、かな
りの量の水酸化第二鉄(Fe(OH)3 )のスラッジが生成す
るので、このスラッジをさらに処理する必要があり、ま
た、この処理のために環境がますます汚染される。
理費用および水酸化鉄スラッジの生成を有意に減少させ
ることのできる、排水から化学的酸素要求量を除去する
方法及び装置を提供することにある。
め、本発明は、排水をpH調整タンクに供給し、前記排
水のpH値を2〜6に調整する第一のpH調整工程と、
前記pH調整タンクからの放流排水を鉄金属材から形成
された陽極と鉄、ステンレス鋼、ニッケル、亜鉛および
鉛のうちから選択された金属材から形成された陰極とを
備える電解用タンクへ導入し、所定量の過酸化水素を添
加する酸化剤添加工程と、前記電解用タンクにおいて前
記pH調整タンクからの放流排水を所定の滞留時間のあ
いだ保持して電解し且つ酸化させる電解工程と、前記電
解用タンクからの放流排水のpH値を6〜9に調整して
水酸化鉄沈澱物を形成する第二のpH調整工程と、前記
第二のpH調整工程の排水から前記水酸化鉄沈殿物を分
離する沈殿物分離工程とから成る電解及び酸化作用によ
る排水から化学的酸素要求量を除去する方法を提案す
る。
のpH調整工程との間にさらに安定化工程を設け、該安
定化工程において前記電解用タンクからの放流排水を安
定化タンクへ導入し、該放流排水を所定の滞留時間のあ
いだ保持するところの電解及び酸化作用により排水から
化学的酸素要求量を除去する方法を、前記安定化タンク
に流れ込む放流排水の一部を前記第一のpH調整工程の
前記pH調整タンクへ再循環するところの電解及び酸化
作用により排水から化学的酸素要求量を除去する方法を
提案する。
過酸化水素の添加量が排水の1リットル当たり50〜5
00mgであるところの排水から化学的酸素要求量を除
去する方法を、前記電解工程で50〜500A/m2 の
電流密度および3〜15Vの電圧が加えられるところの
電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除
去する方法を、前記電解工程の前記放流排水の滞留時間
が10〜60分であるところの電解及び酸化作用により
排水から化学的酸素要求量を除去する方法を提案する。
分子凝集剤を添加して水酸化鉄沈殿物を凝集させてフロ
ックを形成させ、該フロックを除去することから成る電
解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除去
する方法を、前記安定化タンクにおける前記放流排水の
滞留時間が10〜60分であるところの排水から化学的
酸素要求量を除去する方法を、前記安定化タンクに流れ
込む放流排水に対して前記pH調整タンクへ再循環され
る放流排水の割合が0.5〜10の範囲であるところの
電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除
去する方法を提案する。
排水のpH値が2〜6に調整される第一pH調整タンク
と、該第一pH調整タンクからの放流排水が導入され、
所定の滞留時間のあいだ保持され、所定量の過酸化水素
が添加されるものであって、鉄金属材から形成された陽
極と鉄、ステンレス鋼、ニッケル、亜鉛および鉛のうち
から選択された金属材から形成された陰極を備える電解
用タンクと、該電解用タンクからの放流排水が導入さ
れ、pH値を6〜9に調整され、水酸化鉄沈澱物を形成
する第二pH調整タンクから前記水酸化鉄沈澱物を分離
するための手段から成る電解及び酸化作用により排水か
ら化学的酸素要求量を除去する装置を提案する。
区域と前記第二pH調整タンクの上流区域との間に、前
記電解用タンクからの放流排水を所定の滞留時間のあい
だ保持するための安定化タンクを設けたところの電解及
び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を除去する
装置を、前記水酸化鉄沈殿物を分離するための前記手段
が前記水酸化鉄沈殿物を凝集してフロックに形成する凝
集タンクと前記フロックを除去するための沈降タンクと
を備えるところの電解及び酸化作用により排水から化学
的酸素要求量を除去する装置を、前記安定化タンクに流
れ込む前記排水の一部を前記第一調整タンクへ再循環す
るための手段を設けたところの電解及び酸化作用により
排水から化学的酸素要求量を除去する装置を提案するも
のである。
H調整工程でのpH調整タンクで排水のpH値を2〜6
に調整する。このpH値が2を下回ると電解工程におけ
る陽極での鉄イオンの溶出が不安定になり、6を上回る
と陰極での鉄イオンの還元性が悪くなり、また、電解用
タンクにおける塩の析出が問題となる。
と鉄、ステンレス鋼、ニッケル、亜鉛および鉛のうちか
ら選択された金属材から形成された陰極とを備え、導入
された放流排水に対して所定量の過酸化水素を添加す
る。また、放流排水を所定時間滞留させて電解処理を行
う。即ち、放流排水を電解液として電解を行うことによ
り陽極から第一鉄イオンが生成する。この過酸化水素と
電解により生成される第一鉄イオンとによって放流排水
中の有機物の酸化処理が行われ、放流排水の化学的酸素
要求量が除去されると共に、この酸化処理によって生成
する第二鉄イオンは陰極において第一鉄イオンに還元さ
れ、再び有機物の酸化処理に利用されるようになる。
イオンの還元作用が行われるのみなので、材料の消耗は
問題になることなく、鉄金属材(鉄鋼材)の外、ニッケ
ル、亜鉛または鉛等入手容易な金属材を選択して使用で
きる。また、この電解工程における放流排水の滞留時間
は好ましくは10〜60分であり、10分未満であると
有機物の酸化反応が不十分なことがあり、60分を越え
ると、処理能率が悪く排水の処理量が制限されることに
なる。
こる還元反応と陽極で起こる酸化反応および水溶液相で
起こる酸化作用の全ての反応は以下のように表すことが
できる。 陽極: Fe→ Fe2++ 2e - (1) H2O → 2H + +1/2 O2+2e- (2) 有機物→CO2 +H2O (有機物は陽極で直接酸化される) (3) 陰極: H2O +e - → 1/2 H2+OH- (4) Fe3++e - → Fe2+ (5) 水溶液相: H2O2+ Fe2+ +有機物 → H2O+ CO2(または有機酸)+ Fe3+ (6) 陽極表面: Fe+ 2Fe3+ → 3Fe2+ (7)
鉄金属が電気分解されて第一鉄イオン(Fe2+)になり、
陰極では、反応(6) で水溶液相において生成された第二
鉄イオン(Fe3+)が反応(5) により、Fe2+に還元され
て、好ましくは、再循環される。排水中の有機物は、水
溶液相における反応(6) により、Fe2+イオンおよび添加
された過酸化水素と反応して酸化され、CO2 を生成す
る。
ン(Fe2+)が陽極に生成されるので、さらにFe2+イオン
を含有する溶液または生成する溶液を添加する必要がな
く、従って、排水処理のための操業費用が軽減される。
陽極の材料としても廃棄鉄または廃棄鋼を使用すれば材
料費が低減し、本発明の排水処理を行うための操業費用
をさらに軽減することができる。さらに、有機物の酸化
に伴って生成される第二鉄イオン(Fe3+)は反応(5) に
示されるように、陰極でFe2+イオンに還元されるので、
1個のFe2+イオンが陽極に生成されると、2個のFe3+イ
オンがFe2+イオンに還元される。その結果、反応(6) で
生成された陽極表面のFe3+イオンが陰極でFe2+イオンに
還元され再利用される。また、反応(7) に示されるよう
に、FeとFe3+イオンの自己酸化・還元反応によりFe3+イ
オンもFe2+イオンに還元されるので、Fe3+の量を低減で
き、Fe3+と3(OH) - との反応による水酸化鉄(Fe(OH)3)
の生成が少ない。従って、陽極の鉄金属材の消費、電解
用電気の消費および生成スラッジの量は本発明の方法に
よって有意に軽減できる。
ン(Fe2+)および排水中の有機物と反応させるために過
酸化水素を直接電解用タンクに添加するが、この有機物
の酸化反応で得られた第二鉄イオン(Fe3+)は陰極で直
接Fe2+イオンに還元されるので、過酸化水素の酸化作用
効率は改善され、排水に添加される過酸化水素の添加量
および操業費用は軽減される。なお、反応(3) のよう
に、陽極で起こる有機物の直接酸化によっても排水中に
含まれる有機物の一部を除去することができる。
の間に安定化工程を入れることができる。この安定化工
程は、電解用タンクからの放流排水を安定化タンクへ導
入し、この放流排水を好ましくは10〜60分間滞留さ
せ、この安定化工程で、電解工程での未反応の過酸化水
素と第一鉄イオンでもって有機汚染物質をさらに酸化さ
せることにより、排水中の化学的酸素要求量を減少させ
ることができる。前記滞留の時間が10分未満だと未反
応有機物の酸化が不十分で、60分を越えると作業能率
が低下する。
完了させるために、安定化タンクに流れ込む排水の一部
を第一のpH調整工程のpH調整タンクに再循環させる
ことにより、未反応 H202 と陰極生成Fe 2+ の有効利用
が図れる。この放流排水に対する再循環排水の割合は好
ましくは0.5から10までの範囲である。この再循環
割合が0.5未満では循環効果が少なく、10を越えて
も、効果は余り変わらず、動力の消費が著しくなる。
加して、pH値を6〜9とする。このpH値が6を下回
ると水酸化第二鉄( Fe(OH)3)の形成によるFe3+の除去
効率が悪くなり、9を上回ると、沈澱物の形成が必要以
上に多くなり、また、水酸化第一鉄( Fe(OH)2)の混入
が多くなるので好ましくない。また、沈澱物形成工程で
は第二のpH調整工程によって生成されたこれらの水酸
化鉄を分離するために、好ましくは高分子凝集剤を添加
して水酸化鉄の沈澱物を凝集させてフロックに形成す
る。凝集されたフロックは沈降法または浮上法により簡
単に除去できる。分離のために浮上法を利用する場合
は、凝集用タンクを使うことなく、パイプラインにより
高分子凝集剤を添加できる。
〜500A/m2 および電圧3〜15Vで行われるのが
好ましく、また、排水1リットル当たり50〜500m
gの過酸化水素が電解用タンクに添加される。電流密度
は50A/m2 未満および電圧3V未満では電流効率が
低下し、500A/m2 および電圧15Vを越えると有
機物の酸化反応が不十分となる。また、排水に対する過
酸化水素の添加割合が50mg未満では有機物の酸化反
応が不十分で、500mgを越えても効果は余り変わら
ず、材料の無駄が多く、作業環境も劣化する。
好ましい実施形態を説明する。石油化学工業、化学工業
工場、製紙工場、ゴム工場、または染色工場などからの
排水を処理排水として、第一pH調整タンク1に導入す
る。酸液またはアルカリ液がポンプ11により第一pH
調整タンク1へ添加され、排水のpH値が調整され、次
に行われる電解及び酸化反応の要件に合わせる。第一p
H調整タンク1には攪拌装置13とpHメータ12が取
り付けられている。
により電解用タンク2へ導入される。電解用タンク2は
陰極8と陽極9とを備えており、これに安定した充分な
直流電流が電源7から供給される。なお、陰極8は鉄、
ステンレス鋼等の鉄金属材、ニッケル、亜鉛、または鉛
のうちのいずれかの金属材から形成され、陽極9は鉄金
属材好ましくは廃棄鉄または廃棄鋼から形成される。過
酸化水素(H2O2)はポンプ21により電解用タンク2へ
添加される。
定化タンク3へ導入され、この安定化タンク3内に所定
時間滞留させて電解用タンク2からの未反応の過酸化水
素と第一鉄イオンを放流排水の有機物とさらに反応させ
る。安定化タンク3には攪拌装置31も取り付けられて
いる。なお、安定化タンク3から放流された排水の一部
はポンプ32により第一pH調整タンク1へ再循環され
る。
化タンク3からの放流排水は、第二pH調整タンク4へ
導入され、この第二pH調整タンク4において、ポンプ
41によってアルカリ液を添加され、放流排水のpH値
が調整される。アルカリ液が添加された後、第二pH調
整タンク4に水酸化第二鉄(Fe(OH)3) の沈澱物が生成さ
れる。なお、第二pH調整タンク4にも攪拌装置42と
pHメータ43が取り付けられている。
水は連続的に凝集タンク5に導入されるが、この凝集タ
ンク5にも攪拌装置52が取り付けられている。小さな
粒径の水酸化鉄粒子が懸濁する排水は凝集タンク5でゆ
っくりと攪拌されると同時に高分子凝集剤がポンプ51
により添加され、水酸化鉄粒子を凝集してフロックを得
る。凝集タンク5からの水酸化鉄フロックを含有する放
流排水は、沈降タンク6にパイプラインを経て導入さ
れ、化学的酸素要求量の減少した放流水からスラッジ層
が分離される。即ち、このスラッジはポンプによりタン
ク底から抽出され廃棄物として廃棄される。
学工業工場、ゴム工場、製紙工場および紙製品工場から
の採取排水を処理して本発明方法の化学的酸素要求量除
去に対する効果を試験した。これらの排水は図1のフロ
ー図に示される装置により処理したが、その条件と結果
を下記の表1に示した。なお、表中の排水の符号は下記
の採集箇所からの排水を示す。 A 石油化学工業の区域 B 染色工場 C 紙製品工場 D 化学工業工場(1) E 化学工業工場(2) F 製紙工場 G ゴム工場
よれば、排水の化学的酸素要求量(COD)が200m
g/l未満の場合は勿論、それ以上のものについても、
除去割合が60%を越えており、最終放流水の化学的酸
素要求量を、少なくとも台湾における放流水のCOD排
出基準の100mg/l以下に減らせることは明らかで
ある。また、この処理により発生したスラッジ量は、同
様の排水を過酸化カリウム酸化剤によって酸化処理した
従来方法の場合の1/3〜1/2に著減した。
の実施例と添付の図面とを参照することによりさらに良
く理解できるものである。また、上記の実施例はさらに
完全に本発明を説明するものであり、当該技術に精通し
た者なら様々な変更修正は容易に考えられるものである
ので発明の範囲を限定するものではない。
明によれば、少ない酸化剤の添加量で効果的に化学的酸
素要求量の除去が可能で、スラッジの生成量も少なく、
処理費が低減できるという効果を奏する。安定化工程を
設けることにより、また、電解工程からの放流排水を、
好ましくは0.5〜10の割合で第一のpH調整工程へ
再循環することにより、さらに、電解工程と安定化工程
において、10〜60分間放流排水を滞留させることに
より、電解工程における未反応過酸化水素や第一鉄イオ
ンの有効利用が図れ、電解工程における作業管理が容易
になるという効果を奏する。またさらに、電解工程にお
いて、電流密度を50〜500A/m2 の範囲に、電圧
を3〜15Vの範囲に保持することにより、第一鉄イオ
ンを順調に生成させ、過酸化水素の効率的な利用が図れ
るという効果を奏する。
装置のフロー図である。
Claims (13)
- 【請求項1】排水をpH調整タンクに供給し、前記排水
のpH値を2〜6に調整する第一のpH調整工程と、 前記pH調整タンクからの放流排水を鉄金属材から形成
された陽極と鉄、ステンレス鋼、ニッケル、亜鉛および
鉛のうちから選択された金属材から形成された陰極を備
える電解用タンクへ導入し、所定量の過酸化水素を添加
する酸化剤添加工程と、 前記電解用タンクにおいて、前記pH調整タンクからの
放流排水を所定の滞留時間のあいだ保持して電解し且つ
酸化させる電解工程と、 前記電解用タンクからの放流排水のpH値を6〜9に調
整して水酸化鉄沈澱物を形成する第二のpH調整工程
と、 前記第二のpH調整工程の放流排水から前記水酸化鉄沈
澱物を分離する沈殿物分離工程とから成ることを特徴と
する電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量
を除去する方法。 - 【請求項2】 前記電解工程と前記第二のpH調整工程
との間にさらに安定化工程を設け、該安定化工程におい
て前記電解用タンクからの放流排水を安定化タンクへ導
入し、該放流排水を所定の滞留時間のあいだ保持するこ
とを特徴とする請求項1記載の電解及び酸化作用により
排水から化学的酸素要求量を除去する方法。 - 【請求項3】 前記安定化タンクに流れ込む放流排水の
一部を前記第一のpH調整工程の前記pH調整タンクへ
再循環することを特徴とする請求項2記載の電解及び酸
化作用により排水から化学的酸素要求量を除去する方
法。 - 【請求項4】 前記酸化剤添加工程での過酸化水素の添
加量が排水の1リットル当たり50〜500mgである
ことを特徴とする請求項1〜3記載の電解及び酸化作用
により排水から化学的酸素要求量を除去する方法。 - 【請求項5】 前記電解工程で50〜500A/m2 の
電流密度および3〜15Vの電圧が加えられることを特
徴とする請求項1〜4記載の電解及び酸化作用により排
水から化学的酸素要求量を除去する方法。 - 【請求項6】 前記電解工程の放流排水の前記滞留時間
が10〜60分であることを特徴とする請求項1〜5記
載の電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量
を除去する方法。 - 【請求項7】 前記沈殿物分離工程が高分子凝集剤を添
加して水酸化鉄沈殿物を凝集させてフロックを形成さ
せ、該フロックを除去することから成ることを特徴とす
る請求項1〜6記載の電解及び酸化作用により排水から
化学的酸素要求量を除去する方法。 - 【請求項8】 前記安定化タンクにおける放流排水の前
記滞留時間が10〜60分であることを特徴とする請求
項2〜7記載の電解及び酸化作用により排水から化学的
酸素要求量を除去する方法。 - 【請求項9】 前記安定化タンクに流れ込む排水に対し
て前記pH調整タンクへ再循環される排水の割合が0.
5〜10の範囲であることを特徴とする請求項3〜8記
載の電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量
を除去する方法。 - 【請求項10】 排水が送り込まれ、該排水のpH値が
2〜6に調整される第一pH調整タンクと、 該第一pH調整タンクからの排水が導入され、所定の滞
留時間のあいだ保持され、所定量の過酸化水素が添加さ
れるものであって、鉄金属材から形成された陽極と鉄、
ステンレス鋼、ニッケル、亜鉛および鉛のうちから選択
された金属材から形成された陰極を備える電解用タンク
と、 該電解用タンクからの放流水が導入され、pH値6〜9
に調整され、水酸化鉄沈澱物を形成する第二pH調整タ
ンクと、 前記水酸化鉄沈澱物を分離するための手段とから成るこ
とを特徴とする電解及び酸化作用により排水から化学的
酸素要求量を除去する装置。 - 【請求項11】 前記電解用タンクの下流区域と前記第
二pH調整タンクの上流区域との間に、前記電解用タン
クから放流される排水を所定の滞留時間のあいだ保持す
るための安定化タンクを設けたことを特徴とする請求項
10記載の電解及び酸化作用により排水から化学的酸素
要求量を除去する装置。 - 【請求項12】 前記水酸化鉄沈澱物を分離するための
前記手段が前記水酸化鉄沈澱物を凝集してフロックに形
成する凝集タンクと該フロックを除去するための沈降タ
ンクとを備えることを特徴とする請求項10または11
記載の電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求
量を除去する装置。 - 【請求項13】 前記安定化タンクに流れ込む前記排水
の一部を前記第一pH調整タンクへ再循環するための手
段を設けたことを特徴とする請求項11または12記載
の電解及び酸化作用により排水から化学的酸素要求量を
除去する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141275A JP2946481B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 電解及び酸化作用により排水から化学的酸素容求量を除去する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141275A JP2946481B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 電解及び酸化作用により排水から化学的酸素容求量を除去する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314153A true JPH09314153A (ja) | 1997-12-09 |
| JP2946481B2 JP2946481B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=15288109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8141275A Expired - Lifetime JP2946481B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 電解及び酸化作用により排水から化学的酸素容求量を除去する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946481B2 (ja) |
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| KR100475274B1 (ko) * | 2002-06-10 | 2005-03-10 | 주식회사 한주나노 | 난분해성 물질의 분해 방법 |
| KR20160106436A (ko) * | 2015-03-02 | 2016-09-12 | 안동대학교 산학협력단 | 산성광산배수로부터 금속 산화물의 선택적 회수 및 수질 정화장치 |
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