專利名稱：排水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用具有隔膜方式的電解的排水處理方法。
背景技術(shù)：
過去提出了ー種排水的處理方法(專利文獻(xiàn)I)。S卩，將含有難分解性物質(zhì)的廢液或排水導(dǎo)入陽極為導(dǎo)電陶瓷電極的電解裝置內(nèi)，并用10A/dm2以上的高電流密度進(jìn)行電解，使在廢液或排水中生成次鹵酸和活性氧并賦予強(qiáng)力的氧化分解作用。所謂強(qiáng)カ的氧化分解作用，是指由以高電流密度進(jìn)行的電解所形成的陽極氧化和由在此處生成的次鹵酸和活性氧形成的氧化分解作用。羥基自由基等活性氧是用陽極生成且強(qiáng)有力，但這種羥基自由基等活性氧的壽命·短。而在電解處理水中生成的次鹵酸如果不與有機(jī)物等接觸，其壽命就比羥基自由基等的活性氧長。電解處理水中的次鹵酸與有機(jī)物等接觸后會即時性分解而生成羥基自由基等活性氧，從而能夠?qū)㈦y分解性化合物進(jìn)行氧化分解。然而，用這種排水的處理方法不能進(jìn)行細(xì)致的控制。專利文獻(xiàn)I :日本發(fā)明專利公開2003 - 1 2 6 8 6 0號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種排水處理方法，能夠進(jìn)行比過去更加細(xì)致的控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)手段。(I)本發(fā)明的排水處理方法的特征在于，包括使排水通過具有隔膜電解的陽極側(cè)的陽極側(cè)處理工序、以及通過陰極側(cè)的陰極側(cè)處理工序。由于采用上述方法，能夠?qū)㈥枠O側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序中的現(xiàn)象與排水的性狀變化有機(jī)地結(jié)合起來并進(jìn)行控制。此處，所謂排水是對應(yīng)需凈化的水的統(tǒng)稱，不僅包括エ廠廢水等廢棄的水，還包括游泳池水、洗澡水、浄化槽水以及其它要再利用的水。作為陽極側(cè)處理工序(陽極側(cè)的電解通路)的現(xiàn)象，可以舉出從氯化物離子(CD 生成有效氯(Cl2) ( 2 Cr —Cl2+ 2e—)、P H 降低(2 H2O — O2+ 4 H++ 4e—，氫離子H+生成)的例子。所述氯(Cl2)與水(H2O)反應(yīng)，會生成次氯酸(HOCl)和鹽酸(HCl)(C12+H20 — H0C1+HC1)。排水中的污濁成分會被次氯酸氧化分解，且化學(xué)需氧量COD會漸漸降低。而且一旦排水的PH下降，氯氣(Cl2)即容易揮發(fā)成氣相(2 HOC I + 2H+ ^ Cl2 f +H2OX作為所述陰極側(cè)處理工序(陰極側(cè)的電解通路)的現(xiàn)象，可以舉出殘留氯(有效氯)的氧化カ降低(Cl2 — HOC I — OC I —)、p H增加(羥基0H—生成)的例子(2 H2O+ 2 e 一—H2+20H )。此處，有效氯的氧化カ順序?yàn)镠OC I > OC I —，一旦PH增加而使OC I —的比例比HOC I還多(H0C1+0H —— 0C1 —+H2O),整體的氧化カ就會下降。
一旦排水的PH增加，則已揮發(fā)的氯氣就容易溶解并容易回收(C12+20H ——2H0C1)。作為所述排水的性狀，可以舉出化學(xué)需氧量COD、氫離子濃度PH、殘留氯濃度、以
及食鹽濃度等。并且，根據(jù)陽極側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序的順序、組合，能夠?qū)艋蟮呐潘腜H調(diào)制成中性，或是在處理后降低排放前的殘留氯濃度(Cl2、HOC I、0C1_)。作為排水凈化工序的選擇方法，可以例如將P H調(diào)整為中性(在排水要降低堿性區(qū)域的情況下選擇陽極側(cè)處理工序，而在排水要増加酸性區(qū)域的情況下則選擇陰極側(cè)處理エ序)，另外，如果將陰極側(cè)處理工序設(shè)定為最終エ序，就能降低排放前的殘留氯濃度。(2)也可以用陰離子交換膜作為所述隔膜，且在陰極側(cè)處理工序中，使排水中所含·的氯化物離子(CD朝向陽極側(cè)移動來使之減少。采用這種方法，則能夠從排水中減少氯化物離子(CD。(3)也可以用陽離子交換膜作為所述隔膜，且在陽極側(cè)處理工序中，使排水中所含的鈉離子(Na+)朝向陰極側(cè)移動來降低。采用這種方法，能夠從排水中減少鈉離子(Na+)。而且，通過降低氯化物離子和鈉離子的濃度來脫鹽，能夠從排水制造出純水。而且如果在后道エ序中使用RO膜，還能制造清潔的超純水。( 4)也可以在所述陽極側(cè)處理工序中降低排水的氫離子濃度，以使氯氣容易揮發(fā)。采用這種方法，則無須在排水中添加鹽酸(HC I )等酸，就能夠利用陽極側(cè)電解通路來降低氫離子濃度PH，由此使氯氣(Cl2)容易揮發(fā)，并且能夠減少酸的添加量，從而減少乃至削減藥劑成本。S卩，通過陽極側(cè)處理工序而呈現(xiàn)出PH下降的傾向(2 H2O — O2+ 4 H++ 4 e 一)，而通過使排水的PH下降并成為酸性，使浄化處理后的排水中的剰余次氯酸(HOC I )變成氯氣(Cl2)并揮發(fā)(2H0C I + 2 H+-Cl2 f +H2O),能夠降低殘留氯濃度。接著，將該排水送到陰極側(cè)處理工序，能夠從酸性返回中性。此處，能夠?qū)]發(fā)的氯氣回收并使之溶解于排水中，以再次利用。不過，在陽極側(cè)處理工序中PH雖然下降，但最好盡量不在陽極上生成有效氯Cl2。即，最好避免發(fā)生從2 Cl —— Cl2+ 2 e 一這種氯化物離子生成氯的反應(yīng)。(5)也可以在所述陰極側(cè)處理工序中増加排水的氫離子濃度，以使氯氣容易溶解。采用這種方法，則無須在排水中添加氫氧化鈉(NaOH)等堿，就能夠利用陰極側(cè)電解通路來增加氫離子濃度PH，由此使氯氣(Cl2)容易溶解，并且能夠減少堿的添加量，從而減少乃至削減藥劑成本。S卩，通過陰極側(cè)處理工序而呈現(xiàn)出PH増加的傾向(2 H2O+ 2 e—— H2+20H —)，而通過使排水的PH增加并成為堿性，使氯氣(Cl2)容易溶解(Cl2+ 2 0H— — 2 HOC I )，能夠?qū)⑹Ｓ嗟挠行然厥蘸螅俅斡糜谛鑳艋呐潘奶幚?。另外，將傾向于酸性的排水送到陰極側(cè)處理工序，能夠返回中性。本發(fā)明的上述方法具有以下效果。由于能夠?qū)㈥枠O側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序中的現(xiàn)象與排水性狀的變化有機(jī)地結(jié)合起來并進(jìn)行控制，因此這種排水處理方法能夠進(jìn)行比原來更細(xì)致的控制。


圖I是說明本發(fā)明排水處理方法的實(shí)施方式I的系統(tǒng)流程圖。圖2是說明本發(fā)明排水處理方法的實(shí)施方式2的系統(tǒng)流程圖。圖3是說明本發(fā)明排水處理方法的實(shí)施方式3的系統(tǒng)流程圖。附圖標(biāo)記說明I 排水2無隔膜的電解槽3陽極側(cè)·4陰極側(cè)5陰離子交換膜6陽離子交換膜7電解右側(cè)的路徑8處理水9電解左側(cè)的路徑(圖I)9氯氣溶解槽(圖3)10濃縮水P 隔膜
具體實(shí)施例方式以下說明本發(fā)明的實(shí)施方式。[實(shí)施方式I]如圖I所示，本實(shí)施方式的排水處理方法是將排水(污水原水)I首先供給無隔膜的電解槽2。為了對排水I賦予導(dǎo)電性并供給將成為有效氯(Cl2、HOC I、OC I 一)的基礎(chǔ)的氯化物離子(CD，而在排水I中添加NaCl，以使排水I的食鹽濃度達(dá)到3 %的程度。并且，在排水中含有食鹽的狀態(tài)下進(jìn)行電解(2 Cl——Cl2+ 2e—、C12+H20 —HOCI +HC I )，通過由此生成的次氯酸(HOC I )將排水中的污濁成分(主要是有機(jī)成分)氧化分
解。此外，所述污濁成分因與陽極電極接觸而被直接氧化，從而被分解。進(jìn)而，所述污濁成分會被通過電解生成的羥基自由基( 0H)分解。這種排水處理方法具備通過具有隔膜電解的陽極側(cè)3 (電解通路)的陽極側(cè)處理エ序和通過陰極側(cè)4 (電解通路)的陰極側(cè)處理工序。這樣，就能夠?qū)㈥枠O側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序中的現(xiàn)象與排水I的性狀變化有機(jī)地結(jié)合起來并進(jìn)行控制，且能夠進(jìn)行比原來更細(xì)致的控制。以下詳細(xì)說明這一點(diǎn)。作為所述陽極側(cè)處理工序(陽極側(cè)3的電解通路)的現(xiàn)象，可以舉出從氯化物離子(Cl —)生成有效氯氣(Cl2) ( 2 Cl —— Cl2+ 2 e —)、P H 降低(2 H2O — O2+ 4 H++ 4 e_，生成氫離子H+)的例子。所述氯氣(Cl2)會與水(H2O)反應(yīng)，生成次氯酸(HOC I)和鹽酸(HC
I) (C12+H20 —HOC I +HC I)。排水中的污濁成分會被次氯酸氧化分解，且化學(xué)需氧量COD會漸漸降低。而且一旦排水I的PH下降，氯氣(Cl2)即容易揮發(fā)成氣相(2 HOC I + 2H+ ^ Cl2 f +H2OX作為所述陰極側(cè)處理工序(陰極側(cè)4的電解通路)的現(xiàn)象，可以舉出殘留氯(有效氯)的氧化カ降低(Cl2 — HOC I — OC I — )、P H增加(輕基0H—生成)的例子(2 H2O+ 2 e ——H2+20H )。此處，有效氯的氧化カ順序?yàn)镠OC I > OC I —，一旦PH增加而使OC I —的比例比HOC I還多(HOC I +0H —— OC I —+H20)，整體的氧化カ就會下降。而且一旦排水I的PH増加，則已揮發(fā)的氯氣就容易溶解并容易回收(Cl2+ 20H 一—2 HOC I )。作為所述排水I的性狀，可以舉出化學(xué)需氧量C0D、氫離子濃度PH、殘留氯濃度、以
及食鹽濃度等。并且，根據(jù)陽極側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序的順序、組合，則能夠?qū)艋蟮呐潘甀的PH調(diào)制成中性，或是在處理后降低排放前的殘留氯濃度(Cl2、HOC 1、0C I _)?！ぷ鳛榕潘甀的凈化工序的選擇方法，可以將P H調(diào)整為中性(在排水I要降低堿性區(qū)域的情況下選擇陽極側(cè)處理工序，在排水I要増加酸性區(qū)域的情況下則選擇陰極側(cè)處理エ序)，另外，如果將陰極側(cè)處理工序設(shè)定為最終エ序，就能降低排放前的殘留氯濃度。用陰離子交換膜5作為所述隔膜P，且在陰極側(cè)處理工序中，使排水I中所含的氯化物離子(cr)朝向陽極側(cè)3移動來使之減少，能夠減少排水I中的氯化物離子(Cr)。從耐久性方面考慮，所述陰離子交換膜最好是氟類材質(zhì)。用陽離子交換膜6作為所述隔膜P，且在陽極側(cè)處理工序中，使排水中所含的鈉離子(Na+)朝向陰極側(cè)4移動來降低，能夠減少排水I中的鈉離子(Na+)。從耐久性方面考慮，所述陽離子交換膜最好是氟類材質(zhì)。而且，通過降低氯化物離子和鈉離子的濃度來脫鹽，能夠從排水I制造出純水。而且，如果在后道エ序中使用RO膜，還能制造清潔的超純水。排水I在無隔膜的電解槽2接受了氧化分解的凈化作用后，在具有隔膜的電解右側(cè)的路徑7中除去氯離子和鈉離子，并最終排出經(jīng)過脫鹽的清潔的處理水8。另ー方面，在電解左側(cè)的路徑9中則產(chǎn)生了氯離子和鈉離子的濃縮水10，因此能夠使該濃縮水10返回污水原水I，以作為食鹽水再次利用。由此能夠削減食鹽的藥劑費(fèi)用。另外，在通過具有隔膜電解的陽極側(cè)3 (電解通路)的陽極側(cè)處理工序的各階段(由4個階段構(gòu)成)中，將已部分揮發(fā)的氯氣加以收集。也可使該氯氣在污水原水I中起泡溶解(圖中未示)。這樣ー來，已溶解在排水I中的氯氣就會與水反應(yīng)而生成次氯酸，且這種次氯酸就會將污濁成分氧化分解。而且，將在通過具有隔膜電解的陰極側(cè)4 (電解通路)的各階段(由4個階段構(gòu)成)中發(fā)生的氫氣加以收集。并且將收集到的氫氣送到燃料電池(圖中未示)以供發(fā)電，并將發(fā)生的電力作為電解用的電源加以利用。由此節(jié)約了排水處理所需的電費(fèi)，且有助于節(jié)省能源。[實(shí)施方式2]如圖2所示，本實(shí)施方式的排水處理方法是將排水(污水原水)I首先供給無隔膜的電解槽2。為了對排水I賦予導(dǎo)電性并供給將成為有效氯(Cl2、HOC I、OC I 一)的基礎(chǔ)的氯化物離子(CD，而在排水I中添加NaCl，以使排水I的食鹽濃度達(dá)到3 %的程度。并且，在排水中含有食鹽的狀態(tài)下進(jìn)行電解(2 Cl——Cl2+ 2e—、C12+H20 —HOC
I+HC I )，通過由此生成的次氯酸(HOC I )將排水中的污濁成分(主要是有機(jī)成分)氧化分解。此外，所述污濁成分會因與陽極電極接觸而被直接氧化，從而被分解。進(jìn)而，所述污濁成分會被通過電解生成的羥基自由基( OH)分解。接著在陽極側(cè)處理工序(陽極側(cè)3的電解通路)中使排水I的氫離子濃度降低，以使氯氣容易揮發(fā)，并且無須在排水I中添加鹽酸(HC I )等酸，就能夠利用陽極側(cè)電解通路來降低氫離子濃度PH，由此使氯氣(C12)容易揮發(fā)，并且能夠減少酸的添加量，從而減少乃至削減藥劑成本。S卩，通過陽極側(cè)處理工序而呈現(xiàn)出PH下降的傾向(2 H2O — O2+ 4 H++ 4 e 一)，而通過使排水I的PH下降并成為酸性，使浄化處理后的排水I中的剰余次氯酸(HOC I )變成氯氣(Cl2)并揮發(fā)(2 HOC I + 2 H+ - Cl2丨+H2O),而能夠降低殘留氯濃度。接著，將該排水I送到陰極側(cè)處理工序(陰極側(cè)4的電解通路)而能夠從酸性返回中性。另ー方面，能夠?qū)⒁褤]發(fā)的氯氣回收并使之溶解于無隔膜電解槽2之前的排水I中，以作為氧化劑再次利用?！げ贿^，在陽極側(cè)處理工序中PH雖然下降，但最好盡量不在陽極上生成有效氯Cl2。即，最好避免發(fā)生從2 Cl —— Cl2+ 2 e 一這種氯化物離子生成氯的反應(yīng)。[實(shí)施方式3]如圖3所示，本實(shí)施方式的排水處理方法是在陰極側(cè)處理工序(陰極側(cè)4的電解通路)中使排水I的氫離子濃度增加，以使氯氣(參照實(shí)施方式2 )容易溶解，且無須在排水I中添加氫氧化鈉(NaOH)等堿，而是能夠利用陰極側(cè)電解通路來增加氫離子濃度PH，由此使氯氣(Cl2)容易溶解，并且能夠減少堿的添加量，從而減少乃至削減藥劑成本。S卩，通過陰極側(cè)處理工序而呈現(xiàn)出PH増加的傾向(2 H2O+ 2 e—— H2+20H —)，而通過使排水I的PH增加并成為堿性，使氯氣(Cl2)容易溶解(Cl2+ 2 OH- — 2 HOC I )，且能夠在氯氣溶解槽9中，使后述的陽極側(cè)處理工序(陽極側(cè)3的電解通路)中的剰余有效氯起泡溶解后加以回收，以再次用于需凈化的排水I的處理。接著，將排水(污水原水)I供給無隔膜的電解槽2。為了對排水I賦予導(dǎo)電性并供給將成為有效氯(Cl2、HOC KOC I 一)的基礎(chǔ)的氯化物離子(Cl—)，而在排水I中添加NaCl，以使排水I的食鹽濃度達(dá)到3 %的程度。并且，在排水中含有食鹽的狀態(tài)下進(jìn)行電解(2 Cl— — Cl2+ 2 e_、C12+H20 — HOC I+HC I )，通過由此生成的次氯酸(HOC I )將排水中的污濁成分(主要是有機(jī)成分)氧化分解。此外，所述污濁成分會因與陽極電極接觸而被直接氧化，從而被分解。進(jìn)而，所述污濁成分會被通過電解生成的羥基自由基( 0H)分解。進(jìn)而，在陽極側(cè)處理工序(陽極側(cè)3的電解通路)中，使排水I的氫離子濃度降低，以使氯氣容易揮發(fā)(在所述氯氣溶解槽9中回收后再利用)，并且無須在排水I中添加鹽酸(HC I )等酸，而能夠利用陽極側(cè)電解通路來降低氫離子濃度PH，由此使氯氣(Cl2)容易揮發(fā)，并且能夠減少酸的添加量，從而減少乃至削減藥劑成本。S卩，通過陽極側(cè)處理工序而呈現(xiàn)出PH下降的傾向(2 H2O — O2+ 4 H++ 4 e 一)，而通過使排水I的PH下降并成為酸性，使浄化處理后的排水I中的剰余次氯酸(HOC I )變成氯氣(Cl2)并揮發(fā)(2 HOC I + 2 H+ - Cl2丨+H2O),而能夠降低殘留氯濃度。エ業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠進(jìn)行比過去更加細(xì)致的控制，因此適用于排水處理及其它的水處理。
權(quán)利要求
1.一種排水處理方法，其特征在于，包括使排水(I)通過具有隔膜電解的陽極側(cè)(3 )的陽極側(cè)處理工序、以及通過陰極側(cè)(4 )的陰極側(cè)處理工序。
2.如權(quán)利要求I所述的排水處理方法，其特征在于，使用陰離子交換膜(5)作為所述隔膜(P )，且在陰極側(cè)處理工序中，使排水中所含有的氯化物離子朝向陽極側(cè)(3 )移動來使之減少。
3.如權(quán)利要求I或2所述的排水處理方法，其特征在于，使用陽離子交換膜(6)作為所述隔膜(P )，且在陽極側(cè)處理工序中，使排水中所含有的鈉離子朝向陰極偵彳(4)移動來使之減少。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項所述的排水處理方法，其特征在于，在所述陽極側(cè)處理工序中，使排水(I )的氫離子濃度降低，以使氯氣容易揮發(fā)。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的排水處理方法，其特征在于，在所述陰極側(cè)處理工序中，使排水(I )的氫離子濃度增加，以使氯氣容易溶解。
全文摘要
一種排水處理方法，能夠進(jìn)行比過去更加細(xì)致的控制。包括使排水(１)通過具有隔膜電解的陽極側(cè)(３)的陽極側(cè)處理工序、以及通過陰極側(cè)(４)的陰極側(cè)處理工序。能夠?qū)㈥枠O側(cè)處理工序和陰極側(cè)處理工序中的現(xiàn)象與排水的性狀變化有機(jī)地結(jié)合起來并進(jìn)行控制。可以使用陰離子交換膜(５)作為所述隔膜(Ｐ)，且在陰極側(cè)處理工序中，使排水中所含有的氯化物離子朝向陽極側(cè)(３)移動來使之減少。
文檔編號C02F1/461GK102786117SQ20121014767
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者中村信一 申請人:雄芽賀股份有限公司