电解处理装置及处理系统的制作方法

本发明涉及电解处理装置及处理系统。

背景技术：

已知以往使用含有碱性物质的溶液来处理船舶等中的废气的洗涤装置(例如，参照专利文献1)。此外，已知有对船舶的压载水等进行杀菌的处理装置(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-89770号公报

专利文献2：日本专利特开2005-342626号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

设置于船舶等的装置优选是小型的。

解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题，在本发明的第一实施方式中，提供一种电解处理装置。电解处理装置可以包括具有阴极和阳极的电解槽。电解处理装置可以包括将液体注入到电解槽的注入部。电解处理装置可以包括隔膜，该隔膜将电解槽的槽内分割成包含阴极的阴极侧区域和包含阳极的阳极侧区域，并且使阴极侧区域的液体和阳极侧区域的液体之间电导通。电解处理装置可以包括阴极侧排出部，该阴极侧排出部将通过对液体进行电解处理从而在阴极侧区域产生的阴极侧溶液提供到废气处理装置。电解处理装置可以包括阳极侧排出部，该阳极侧排出部将通过对液体进行电解处理从而在阳极侧区域产生的阳极侧溶液提供到杀菌装置。

杀菌装置可以包含在船舶中对压载水进行储存的压载舱。阴极侧区域和阳极侧区域中的至少一个的容积可以是可变的。隔膜在电解槽的槽内的位置可以是可变的。电解处理装置可以在电解槽的槽内的不同位置具备可插拔的多个隔膜。

注入部可以将海水注入到电解槽。废气处理装置可以通过使阴极侧溶液与废气接触来去除包含在废气中的去除对象物质。注入部可以将废气处理装置所排出的排液作为液体的至少一部分注入至电解槽。注入部可以将废气处理装置所排出的排液中的至少一部分注入至阳极侧区域。

电解处理装置可以包括储存容器，该储存容器对于电解槽所排出的阴极侧溶液和阳极侧溶液中的至少一个而设置。

电解处理装置可以包括基于注入到阳极侧区域的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制阳极侧区域的容积的容积控制部。电解处理装置可以包括基于设置有电解处理装置的船舶的运行状况，控制阴极侧区域和阳极侧区域中的至少一个的容积的容积控制部。

阳极侧排出部可以基于注入到阳极侧区域的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制阳极侧溶液的每单位时间的流量。电解处理装置可以包括对阴极和阳极供电的电源。电源可以基于注入到阳极侧区域的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制在阳极和阴极之间流过的电流。

在本发明的第二个实施方式中，提供一种处理系统，该处理系统包括第一实施方式所涉及的电解处理装置、以及废气处理装置。

另外，上述发明的概要并不是对本发明的所有必要特征进行列举。此外，这些特征组的亚组合也可以构成发明。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的处理系统10的一示例的框图。

图2是表示电解处理装置100的一示例的示意图。

图3是表示电解处理装置100的另一示例的示意图。

图4是表示电解处理装置100的另一示例的示意图。

图5是表示封闭式驱动中的处理系统10的图。

图6是表示封闭式驱动中的电解处理装置100的动作例的图。

图7示出根据船舶的运行状况控制阴极侧区域126和阳极侧区域128的容积比的示例。

图8是表示处理系统10的另一示例的框图。

图9是表示阳极侧区域128中的液体的ph值与包含在阳极侧溶液中的hclo的比率的关系的曲线图。

图10是表示电解处理装置100的另一动作例的图。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求书所涉及的发明进行的限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。

图1是表示本发明一实施方式的处理系统10的一示例的框图。处理系统10通过对液体进行电解处理，从而生成含有碱性物质的阴极侧溶液和含有酸的阳极侧溶液。处理系统10所使用的液体作为一示例是海水，但只要是通过电解处理能生成碱性物质和酸的液体即可。本示例中，虽然对设置于船舶的处理系统10进行说明，但处理系统10也可以设置在船舶以外的设备。

处理系统10包括：泵20、电源30、废气处理装置40、压载水处理装置50及电解处理装置100。泵20将液体提供给电解处理装置100。本示例的泵20从海里吸取海水，并提供给电解处理装置100。

电解处理装置100对从泵20提供的液体进行电解处理。电源30对设置于电解处理装置100的阴极和阳极进行供电。电解处理装置100将通过电解处理在阴极附近产生的阴极侧溶液提供给废气处理装置40。此外，电解处理装置100将通过电解处理在阳极附近产生的阳极侧溶液提供给压载水处理装置50。

废气处理装置40使用阴极侧溶液去除废气源产生的废气中所含有的去除对象物质。废气处理装置40通过使废气与阴极侧溶液接触，使包含在废气中的去除对象物质与包含在阴极侧溶液中的碱性物质反应来去除该去除对象物质。作为一示例，废气处理装置40通过在废气流过的壳体内利用阴极侧溶液进行喷雾，从而使废气与阴极侧溶液接触。废气处理装置40将去除了去除对象物质后的处理完成气体排出至外部。

作为一示例，废气源是船舶的推进发动机、设置于船舶的发电装置(例如发电用发动机)、或者设置于船舶的锅炉等。作为一示例，去除对象物质是硫氧化物(sox)或氮氧化物(nox)。作为一示例，碱性物质是mgco3或mg(oh)2。

压载水处理装置50是使用阳极侧溶液对船舶的压载水进行杀菌的杀菌装置的一示例。压载水处理装置50可以通过将阳极侧溶液与压载水混合来对压载水进行杀菌。压载水处理装置50可以包含对杀菌后的压载水进行储存的压载舱52。压载水处理装置50也可以具备对压载水进行杀菌的杀菌部。压载水处理装置50可以还包括对包含于压载水中的规定的物质和物体进行去除的过滤器等。处理系统10还可以具备吸取用作为压载水的海水并提供给压载水处理装置50的泵。在其他示例中，压载水处理装置50也可以将阳极侧溶液自身作为压载水储存在压载舱52中。作为一示例包含于阳极侧溶液中的酸是次氯酸(hclo)或次氯酸盐阴离子(clo^-)。利用这些酸，能去除包含在压载水中的浮游生物或大肠杆菌等细菌。

图2是表示电解处理装置100的一示例的示意图。电解处理装置100包括：电解槽104、隔膜112、注入部102、阴极侧排出部116、以及阳极侧排出部118。

注入部102将液体110注入到电解槽104的槽内。作为一示例，注入部102是传送液体110的配管。本例中的液体110是海水。电解槽104将液体110储存在槽内。在电解槽104的槽内插入有阴极106和阳极108。阴极106和阳极108是由例如含有碳的材料形成的。利用电源30在阴极106和阳极108施加规定的电力。

隔膜112将电解槽104的槽内分割成含有阴极106的阴极侧区域126和含有阳极108的阳极侧区域128。在此处进行分割是指与不设置隔膜112的情况相比，抑制阴极侧区域126和阳极侧区域128之间的液体的移动。隔膜112也可以不完全阻断阴极侧区域126和阳极侧区域128之间的液体移动。此外，隔膜112使阴极侧区域126的液体与阳极侧区域128的液体之间电导通，使得阴极106和阳极108之间电流能流过。另外，注入部102可以将海水注入到阴极侧区域126和阳极侧区域128双方。

作为一示例，隔膜112是布。作为更具体的示例，隔膜112是将涤纶和人造丝等化学纤维薄编织成膜状而得到的。通过将这样的隔膜112浸在液体110中，能抑制液体的移动，并能使阴极106和阳极108之间电导通。

为了适当地分离阴极侧区域126和阳极侧区域128，优选为遍布阴极侧区域126和阳极侧区域128的整个边界设置隔膜112。另一示例中，可以在阴极侧区域126和阳极侧区域128的边界的一部分不设置隔膜112。

海水中含有mg²⁺、cl^-、hco3^-等离子。若将电压施加在浸在海水中的阴极106和阳极108之间，则在阴极106由水(h2o)生成h2和oh^-，在阳极108由cl-生成cl2。

在阴极生成的oh^-与海水中的hco3^-反应，生成co3^2-。co3^2-与海水中的mg²⁺反应，生成碱性物质mgco3。此外，在阴极生成的oh^-与海水中的mg²⁺反应生成碱性物质mg(oh)2。

在阳极生成的cl2与水反应，生成次氯酸(hclo)。此外，由于水中的化学平衡，次氯酸还能作为次氯酸盐阴离子(clo^-)存在。上述的反应过程的反应式如下记所述。

【数学式1】

阳极反应2cl^-→cl2+2e^-

阴极反应2h2o+2e^-→2oh^-+h2

整个电解2cl^-+2h2o→2oh^-+cl2+h2

水溶液中的反应(阳极侧)

水溶液中的反应(阴极侧)

另外，通过设置隔膜112，能抑制在阴极反应生成的oh^-与在水溶液中的反应(阳极侧)而生成的h⁺反应从而变为水，并能促进碱性物质的生成反应与次氯酸的生成反应。因此，能使用一个电解槽104来生成含有高浓度的碱性物质的阴极侧溶液与含有高浓度的次氯酸的阳极侧溶液。因此，能使装置小型化。在装置的设置场所受到限制的船舶等，电解处理装置100尤其有用。

阴极侧排出部116将通过对液体110进行电解处理而在阴极侧区域126产生的阴极侧溶液提供给废气处理装置40。阳极侧排出部118将通过对液体110进行电解处理而在阳极侧区域128产生的阳极侧溶液提供给压载水处理装置50。阴极侧排出部116和阳极侧排出部118可以是设置在电解槽104的排出口。

废气处理装置40使用阴极侧溶液对废气进行处理。本示例的阴极侧溶液与海水相比含有高浓度的碱性物质。因此，能高效地去除废气中所包含的去除对象物质。压载水处理装置50使用阳极侧溶液对压载水进行杀菌。本示例的阳极侧溶液含有高浓度的次氯酸。因此，能高效地对压载水进行杀菌。

废气处理装置40可以将对废气进行处理后的阴极侧溶液(排液)释放到大海，也可以使该阴极侧溶液返回到电解处理装置100。处理系统10可以具有将废气处理装置40的排液释放到大海的系统、以及使该排液返回到电解处理装置100的系统这两个系统。例如，在允许释放排液的海域中，废气处理装置40将排液释放到大海。在将排液释放到大海的情况下，可以利用过滤器等去除包含在排液中的酸性物质和去除对象物质(例如排放限制对象物质)的结合物，也可以使用中和剂将排液的ph值调整在规定范围内。在不允许释放排液的海域中，废气处理装置40使排液返回到电解处理装置100。本说明书中，将废气处理装置40的排液释放到大海的方式称为开放式驱动，而使排液返回到电解处理装置100的方式称为封闭式驱动。

图3是表示电解处理装置100的另一示例的示意图。本示例的电解处理装置100的阴极侧区域126和阳极侧区域128中的至少一个的容积是可变的。电解处理装置100可以具备对阴极侧区域126和阳极侧区域128中的至少一个的容积进行控制的容积控制部114。其它结构与图1和图2中说明的电解处理装置100相同。

作为一示例，电解处理装置100中，在电解槽104的槽内的隔膜112的位置是可变的。在该情况下，通过容积控制部114控制隔膜112的位置，来控制阴极侧区域126和阳极侧区域128双方的容积。其中，阴极侧区域126和阳极侧区域128的容积可以以其他方法变化。例如，可以通过电解槽104的外壁进行移动，来使阴极侧区域126和阳极侧区域128中的至少一个的容积变化。

隔膜112可以在维持配置于电解槽104的槽内的状态的同时，在槽内移动。隔膜112也可以在将液体110注入到电解槽104的状态下，在槽内进行移动。可以在隔膜112的端部设置连接阴极侧区域126和阳极侧区域128的开口，使得液体能伴随隔膜112的移动，在阴极侧区域126和阳极侧区域128之间移动。

容积控制部114可以基于设置有电解处理装置100的船舶的运行状况，控制阴极侧区域126和阳极侧区域128中的至少一个的容积。根据船舶的运行状况，有时要较多地生成阴极侧溶液和阳极侧溶液中的某一个。船舶的运行状况是指船舶停泊或航行、船舶的航行速度、船舶的当前位置、推进发动机等排气源的工作状况、是否将压载水注入到压载舱52等状况。

例如，在将压载水注入到船舶的压载舱52的情况下，优选为要高速地注入压载水，较多地生成阳极侧溶液。在该情况下，容积控制部114使阳极侧区域128的容积增大。通过使阳极侧区域128的容积增大，从而即使注入至阳极侧区域128及从阳极侧区域128流出的液体的流量较多的情况下，仍能确保液体停留在阳极侧区域128内的时间。因此，能使包含在阳极侧溶液中的酸的浓度较高。在本示例中，若使阳极侧区域128的容积增大，则阴极侧区域126的容积减少。然而，在将压载水注入到船舶的压载舱52时船舶停止，因此从船舶的推进发动机等排出的废气没那么多。因此，即使减小阴极侧溶液的流量、减小阴极侧区域126的容积也不会发生问题。

此外，在船舶航行时，从船舶的推进发动机等排出的废气变多。另一方面，处于压载水已经注入到压载舱52的状态。在该情况下，容积控制部114使阴极侧区域126的容积增大，使阳极侧区域128的容积减小。由此，即使注入至阴极侧区域126及从阴极侧区域126流出的液体的流量较多的情况下，仍能确保液体停留在阴极侧区域126内的时间。因此，能使阴极侧溶液中的碱性物质的浓度较高。容积控制部114可以基于阴极侧溶液和阳极侧溶液中的至少一个的每单位时间的流量，控制阴极侧区域126和阳极侧区域128中的至少一个的容积。

此外，通过使阴极侧区域126或阳极侧区域128的容积变小，能减小不需要的溶液的生成量。阴极侧排出部116和阳极侧排出部118可以将生成的溶液注入至储存用容器。由于能减少不需要的溶液的生成量，因此能减小储存用容器的尺寸。另外，即使在船舶的航行中，阳极侧排出部118也可以将生成的阳极侧溶液注入至压载舱52。在该情况下，为了将压载舱52内的海水量维持一定，可以将与被注入的阳极侧溶液相对应的量的压载水从压载舱52提供至电解处理装置100。

另外，容积控制部114也可以是通用的计算机。在该情况下，在计算机中安装有用于使该计算机起到容积控制部114的作用的程序。容积控制部114也可以是起到容积控制部114作用的专用电路或装置。

图4是表示电解处理装置100的另一示例的示意图。本示例的电解处理装置100在电解槽104的槽内的不同位置具备可插拔的多个隔膜112。其它结构与图1至图3中说明的电解处理装置100相同。另外，图4中省略了电源30以及注入部102。

本示例的容积控制部114将任一个隔膜112插入至电解槽104的槽内，将另一个隔膜112从电解槽104的槽内拔出。通过是否插入某隔膜112，能控制阴极侧区域126和阳极侧区域128的容积。在图4的示例中，通过插入靠近阴极106的隔膜112－1，从而能减小阴极侧区域126并增大阳极侧区域128。此外，通过插入靠近阳极108的隔膜112－2，从而能增大阴极侧区域126并减小阳极侧区域128。各个隔膜112可以是能插入到阴极侧区域126与阳极侧区域128之间的不同位置。

图5是表示封闭式驱动中的处理系统10的图。封闭式驱动中的处理系统10不将废气处理装置40的排液排出到大海，而将废气处理装置40的排液作为注入到电解处理装置100的液体的至少一部分来再利用。此外，在封闭式驱动中，可以将储存在压载舱52中的压载水提供给电解处理装置100。

图6是表示封闭式驱动中的电解处理装置100的动作例的图。注入部102使用废气处理装置40的排液作为注入至电解槽104的液体的至少一部分。作为一个示例，注入部102将废气处理装置40的全部排液注入至阴极侧区域126。即，废气处理装置40的全部排液在阴极侧区域126和废气处理装置40之间进行循环。在由于蒸发等导致在阴极侧区域126和废气处理装置40之间循环的液体减少的情况下，注入部102可以将海水或压载水补充到阴极侧区域126。

注入部102也可以将与从阳极侧区域128排出的阳极侧溶液相对应的量的压载水注入到阳极侧区域128。此外，也可以将泵20所吸取到的海水用来代替压载水。在该情况下，阳极侧溶液优选为提供给储存用容器而不是压载舱52。

在封闭式驱动中，废气处理装置40的排液中的碱性物质的浓度降低，但通过电解处理装置100对该排液进行电解处理，从而能提高碱性物质的浓度。因此，即使使废气处理装置40的排液循环再利用，也能高效地去除废气中所包含的去除对象物质。

图7示出根据船舶的运行状况控制阴极侧区域126和阳极侧区域128的容积比的示例。当船舶在海上航行时，从推进发动机和发电装置等排出较多的废气。在本示例中，设为船舶在公海上航行时，废气处理装置40的排液可排出至大海。在该情况下废气处理装置40是开放式驱动。

在压载舱52已经储存有规定量的压载水，因此不向压载舱52注入压载水，压载水处理装置50停止。在该情况下，容积控制部114可以使阴极侧区域126的容积增大，使阳极侧区域128的容积减小。由此，使用通过电解处理装置100提高了碱性物质的浓度的阴极侧溶液，能高效地去除包含在废气中的去除对象物质。此外，阳极侧溶液也可以储存于储存用容器内。所储存的阳极侧溶液能在对压载水进行杀菌时使用。

另外，在开放式驱动的情况下，不对废气处理装置40的排液进行再利用，因此，不需要利用电解处理装置100的电解处理来补充在废气处理装置40中消耗的碱性物质。因此，在原本包含在海水中的碱性物质的浓度足够的情况下，可以使电解处理装置100停止，将泵20所吸取的海水提供给废气处理装置40。

在船舶进入港口时，从推进发动机和发电装置等排出较多的废气。在本示例中，设为船舶进入港口时，废气处理装置40的排液不可排出至大海。在该情况下废气处理装置40是封闭式驱动。

在压载舱52已经储存有规定量的压载水，因此不向压载舱52注入压载水，压载水处理装置50停止。在该情况下，容积控制部114可以使阴极侧区域126的容积最大，使阳极侧区域128的容积最小。由此，利用电解处理装置100使废气处理装置40所消耗的碱性物质的浓度恢复，从而能在废气处理装置40中再次使用。

当船舶停泊在港口内的情况下，由于推进发动机停止，因此废气源主要为发电装置。在该情况下，废气处理装置40所处理的废气量变得较少。另一方面，开始向压载舱52注入压载水，压载水处理装置50启动。在该情况下，容积控制部114可以使阴极侧区域126减小，使阳极侧区域128的容积增大。

在船舶的压载舱52注入有压载水的期间(进行压载)，到压载舱52的压载水的流量变为最大，压载水处理装置50的输出变为最大。在该情况下，容积控制部114可以使阴极侧区域126的容积最小，使阳极侧区域128的容积最大。

在压载结束，船舶离开港口的情况下，停止向压载舱52注入压载水，压载水处理装置50停止。另一方面，由于推进发动机进行动作，因此废气处理装置40所处理的废气量变得较多。在该情况下，容积控制部114可以使阴极侧区域126的容积最大，使阳极侧区域128的容积最小。

图8是表示处理系统10的另一示例的框图。本示例的处理系统10除了在图1至图7中说明的处理系统10的结构以外，还包括对阴极侧溶液和阳极侧溶液中至少一个设置的储存容器60。在图8所示的示例中，处理系统10中，对阴极侧溶液和阳极侧溶液分别具备储存容器60。

如图7所示的示例那样，根据船舶的运行状况，有时不需要阴极侧溶液和阳极侧溶液中的至少一个。然而，由于是通过电解处理生成溶液，因此无法仅生成其中一方的溶液，不需要的溶液也生成。储存容器60对不使用的阴极侧溶液和阳极侧溶液进行储存。处理系统10可以之后使用储存于储存容器60的阴极侧溶液和阳极侧溶液，也可以在变为能进行废弃的情况时废弃储存于储存容器60的阴极侧溶液和阳极侧溶液。在对溶液进行废弃的情况下，优选为对包含在溶液中的杀菌成分(酸性物质)和碱性物质进行去除或中和。

图9是表示阳极侧区域128中的液体的ph值与包含在阳极侧溶液中的hclo的比率的关系的曲线图。hclo的比率是hclo相对于hclo和clo^－整体所占的摩尔比。

在阳极侧区域128中，hclo和clo^－以规定的丰度比成为平衡状态。如图9所示，该丰度比取决于溶液的ph值。另一方面，hclo的杀菌能力比clo^－高80倍左右。因此，优选为将阳极侧溶液的ph值调整成使得hclo的比率较高。作为一示例，可以将阳极侧溶液的ph值调整到2以上7以下的范围内，可以调整到3以上6以下的范围内，也可以调整到4以上5以下的范围内。

通过调整阳极侧区域128的容积，能控制阳极侧溶液的ph值。具体而言，在阴极106和阳极108之间流过的电流为恒定，并且若阳极侧溶液的每单位时间的流量为恒定，则增大阳极侧区域128的容积时ph值变大，减小阳极侧区域128的容积时ph值变小。容积控制部114可以基于注入到阳极侧区域128的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制阳极侧区域128的容积。处理系统10还可以具备检测部，该检测部对注入到阳极侧区域128的液体或阳极侧溶液的ph值进行检测。

此外，阳极侧溶液的ph值还能根据阳极侧溶液的每单位时间的流量来调整。具体而言，若在阴极106和阳极108之间流过的电流为恒定，并且阳极侧区域128的容积为恒定，则使阳极侧溶液的流量减小时ph值会变小。阳极侧排出部118可以基于注入到阳极侧区域128的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制阳极侧溶液的每单位时间的流量。

此外，阳极侧溶液的ph值还能根据在阴极106和阳极108之间流过的电流来调整。具体而言，若阳极侧溶液的每单位时间的流量为恒定，并且阳极侧区域128的容积为恒定，则使电流增加时ph值会变小。电源30可以基于注入到阳极侧区域128的液体或阳极侧溶液的ph值，来控制在阴极106和阳极108之间流过的电流。

图10是表示电解处理装置100的另一动作例的图。本示例中的注入部102将废气处理装置40所排出的排液中的至少一部分注入至阳极侧区域128。注入部102可以将废气处理装置40所排出的全部排液注入至阳极侧区域128。注入部102可以将海水作为注入到阴极侧区域126和阳极侧区域128的液体的一部分来使用。注入部102可以将废气处理装置40所排出的排液和海水混合，并作为注入到阴极侧区域126和阳极侧区域128的液体来使用。

废气处理装置40所排出的排液由于与含有sox、nox等的废气进行气液接触，因此容易变为酸性。如图9所示，在酸性液体中，能使hclo的丰度比变高。因此，通过将该排液中的至少一部分注入到阳极侧区域128，从而能使注入到阳极侧区域128的液体的ph值下降，能提高阳极侧溶液中的hclo的丰度比。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。通过专利权利要求书的记载可知，进行了上述变更或改进的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

应当注意的是，权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、工序、步骤、阶段等各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出“之前”、“先前”等，或者在之后的处理要用到之前的处理的输出的情况下，可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书和附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。

标号说明

10处理系统

20泵

30电源

40废气处理装置

50压载水处理装置

52压载舱

60储存容器

100电解处理装置

102注入部

104电解槽

106阴极

108阳极

110液体

112隔膜

114容积控制部

116阴极侧排出部

118阳极侧排出部

126阴极侧区域

128阳极侧区域