(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を生物学的に処理する汚水処理装置において、少なくとも陽極に鉄材を用いた一対の電極を有し、両電極間に直流電流を印加して鉄イオンを溶出する溶出装置を設け、陽極側の鉄材表面に発生する酸化皮膜を、極性転換することにより陰極側鉄材から発生する水素ガスにより洗浄すべく、両電極間に所定時間毎に極性を転換する直流電流を印加したことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
汚水を生物学的に処理する汚水処理装置において、少なくとも陽極に鉄材を用いた一対の電極を有し、両電極間に直流電流を印加して鉄イオンを溶出する溶出装置を設け、陽極側の鉄材表面に発生する酸化皮膜を、極性転換することにより陰極側鉄材から発生する水素ガスにより洗浄すべく、両電極間に所定時間毎に極性が転換すると共に、パルス状に印加電流が増大する直流電流を印加したことを特徴とする汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水を浄化する汚水処理装置に関し、特に汚水からリンを除去する汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種、汚水処理装置として、例えば特開平７−１３６６６４号公報（Ｃ０２Ｆ  １／５８）が知られている。この汚水処理装置は、脱リン用薬剤を保持ネットに収容して汚水中に浸漬し、脱リン用薬剤を汚水中のリン酸イオンと反応させて難溶性リン化合物として凝集、沈殿させるものである。
【０００３】
しかしながら、このリン除去方法は、脱リン用薬剤のコストが高く、また、維持管理が困難で煩雑となる欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低コストで維持管理が容易なリン除去機能を有する汚水処理装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段は、汚水を生物学的に処理する汚水処理装置において、少なくとも陽極に鉄材を用いた一対の電極を有し、両電極間に直流電流を印加して鉄イオンを溶出する溶出装置を設け、陽極側の鉄材表面に発生する酸化皮膜を、極性転換することにより陰極側鉄材から発生する水素ガスにより洗浄すべく、両電極間に所定時間毎に極性を転換する直流電流を印加したことを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決するための第２の手段は、汚水を生物学的に処理する汚水処理装置において、少なくとも陽極に鉄材を用いた一対の電極を有し、両電極間に直流電流を印加して鉄イオンを溶出する溶出装置を設け、陽極側の鉄材表面に発生する酸化皮膜を、極性転換することにより陰極側鉄材から発生する水素ガスにより洗浄すべく、両電極間に所定時間毎に極性が転換すると共に、パルス状に印加電流が増大する直流電流を印加したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態を図１乃至図４に示す汚水処理装置に基づいて以下に詳述する。
【００１５】
１は屎尿排水及び生活雑排水等の排水が流入する沈殿分離槽で、排水中に混入している固形物質や夾雑物を沈殿分離して貯留する。２は前記沈殿分離槽１で分離された処理水が流入する接触ばっ気槽で、生物膜を付着させる接触材と槽内の処理水を均等に攪拌するばっ気装置とを有し、接触材に付着した好気性微生物の働きにより処理水を好気処理する。
【００１６】
３は鉄イオンを溶出する溶出装置を有する溶出槽で、鉄材が配設されており、この鉄材から溶出槽３に流入した後述する沈殿槽４の上澄み液に鉄イオンを溶出し、接触ばっ気槽２に返送する。前記溶出槽３には、ばっ気装置が配設され、鉄材をばっ気装置によりばっ気して鉄材に付着する汚泥等を洗浄するようになっている。
【００１７】
４は前記接触ばっ気槽２で処理された処理水が流入する沈殿槽で、処理水中のＳＳ（浮遊物質）等を沈殿分離する。
【００１８】
前記ばっ気槽２及び沈殿槽４では、処理水中のオルトリン酸と前記溶出槽３から供給される鉄イオンとが反応して凝集し、難溶性リン化合物として沈殿する。
【００１９】
沈殿槽４に沈殿している沈殿汚泥は接触ばっ気槽２に返送され、さらに接触ばっ気槽２で発生したはく離汚泥と共に沈殿分離槽１に返送される。
【００２０】
５は前記沈殿槽４で得られた上澄み液が流入する消毒槽で、塩素剤を有し、上澄み液を塩素剤に接触させ消毒して汚水処理装置外に排水する。
【００２１】
而して、沈殿分離槽１に流入した排水は、固形物質や夾雑物が分離されて接触ばっ気槽２に流入する。接触ばっ気槽２に流入した処理水は、ばっ気装置により十分に酸素を供給されて槽内を循環し、接触材の表面に付着した好気性微生物により形成された生物膜に繰り返し接触することにより浄化されると共に、処理水中の有機リン酸塩等はオルトリン酸に分解される。
【００２２】
接触ばっ気槽２で処理された処理水は沈殿槽４に流入し、処理水中のＳＳ（浮遊物質）等は槽底部に沈殿し、上澄み液と分離される。沈殿槽４で得られた上澄み液の一部は溶出槽３に供給され、鉄材から溶出する鉄イオンと共に、接触ばっ気槽２に返送される。
【００２３】
接触ばっ気槽２に供給された鉄イオンは、接触ばっ気槽２のばっ気装置からの酸素によって２価から３価に酸化される。３価に酸化された鉄イオンは、接触ばっ気槽２及び沈殿槽４でオルトリン酸と反応して凝集し、難溶性のリン酸化合物として沈殿する。
【００２４】
溶出槽３にて溶出した鉄イオンを接触ばっ気槽２に供給することで、接触ばっ気槽２の酸素を利用して２価の鉄イオンをオルトリン酸と反応しやすい３価の鉄イオンに酸化させることができ、脱リン効率を向上することができる。
【００２５】
また、溶出槽３に配設したばっ気装置により鉄材表面に汚泥等が付着するのを防止すると共に、ばっ気装置の酸素を利用して２価の鉄イオンを３価の鉄イオンに酸化させることができ、脱リン効率をより向上することができる。
【００２６】
沈殿槽４で得られる上澄み液は消毒槽５に流入し、塩素剤に接触させて消毒して病原菌等の細菌を死滅させ、汚水処理装置外に排水する。
【００２７】
以上のごとく、従来の脱リン機能を有する汚水処理装置において脱リン用薬剤の供給を不要とすることができ、維持管理を簡素化することができる。
【００２８】
また、溶出槽３に鉄材を配置して鉄イオンを溶出しているが、単に鉄材を処理水中に浸漬している構成では、鉄イオンの溶出量が低く、脱リン性能が低いため、鉄材を電極として鉄イオンを溶出する構成としてもよい。尚、この構成においては、陽極側の電極に鉄材を用い、陰極側の電極をチタンや白金等の不溶性材料としてもよい。
【００２９】
鉄材や鉄材からなる電極を長期にわたって溶出槽３内の処理水中に浸漬していると、鉄材表面に酸化被膜が発生し、不動態化状態となって鉄イオンの溶出が徐々に減少し、脱リン性能が低下する。
【００３０】
従って、図２に示すごとく、溶出装置として鉄材からなる一対の電極間に直流定電流を印加し、その電流を所定時間毎に極性転換する構成とすることが好ましい。陽極側の鉄材表面には、長期にわたって使用していると酸化被膜が発生するが、陰極側の鉄材表面は、陰極側鉄材から発生する水素ガスにより洗浄され、酸化被膜は生じない。よって、陽極側の鉄材表面に酸化被膜が発生して鉄イオンの溶出が減少するまでの時間間隔で極性を転換することにより、鉄イオンの溶出を略一定に維持することができ、脱リン性能を一定に維持することができる。
【００３１】
また、この構成では、両電極を鉄材とすることにより、常時陽極側電極となる鉄材から鉄イオンが溶出して処理水に供給されるため、脱リン性能を常時一定の状態に維持することができる。
【００３２】
上記構成において、本実施の形態では、１〜１.２Ａの直流定電流を印加して いる。また、電流を極性転換する時間間隔は、鉄イオン溶出理論値に対する実溶出量が約９０％以上となる約４分以上、鉄材表面に酸化被膜が発生する２ヶ月以内とすればよいが、極性を転換するスイッチング素子の耐久性を向上させるため及び陽極側電極となる鉄材のみが鉄イオンの溶出により減少するのを防止して両電極を略均一な減少状態とするために、１週間以内、好ましくは１日以内、本実施の形態では、４時間毎に極性を転換するようにしている。
【００３３】
また、図３に示すごとく、電極の少なくとも陽極側に鉄材を用い、両電極に直流定電流を印加し、所定時間毎にパルス状に印加電流を増大させる構成としてもよい。この構成においては、パルス状に印加電流を増大させることにより、陽極側鉄材表面に発生した酸化被膜を剥離させることができ、鉄イオンの溶出を略一定に維持して、脱リン性能を一定に維持することができる。
【００３４】
上記構成において、本実施の形態では、１〜１.２Ａの直流定電流を印加し、 ４時間あたり合計２４分間の間３〜４Ａのパルス電流を印加している。
【００３５】
さらに、上述した２種類の印加電流構成を組み合わせ、図４に示すごとく、溶出装置として鉄材からなる一対の電極間に直流定電流を印加し、その電流を所定時間毎に極性転換すると共に、パルス状に印加電流を増大させる構成としてもよい。極性転換するまでの時間が長い場合には、陽極側の鉄材表面に酸化被膜が生じており、極性を転換することによって水素ガスにより洗浄して酸化被膜を剥離することができるが、酸化被膜が剥離されるまでに若干の時間を必要とし、酸化被膜が剥離されるまでの間の電気的抵抗が大きいため、消費電力が増大するおそれがある。
【００３６】
従って、上記構成としてパルス状に印加電圧を増大させることにより陽極から陰極に転換した鉄材表面の酸化被膜を短時間に除去することができ、消費電力の増大を防止することができる。
【００３７】
上記構成において、印加電流の極性転換時期、印加電流、印加電流を増大する時間等は上述した構成と同様に設定することが好ましい。
【００３８】
尚、上記本実施の形態においては、鉄イオンを溶出するための溶出槽３を設けたが、接触ばっ気槽２に鉄イオンの溶出装置を配設し、接触ばっ気槽２を溶出槽３と兼用してもよい。
【００３９】
また、上記本実施の形態においては、溶出槽３にて溶出した鉄イオンを接触ばっ気槽２に供給したが、沈殿槽４に供給してもよい。この構成においては、溶出槽３のばっ気装置及び接触ばっ気槽２から沈殿槽４に流入する処理水中の含有酸素によって鉄イオンが２価から３価に酸化するので、脱リン効率を向上することができる。
【００４０】
尚、上記第１実施の形態においては、接触ばっ気槽２を用いたが、回転板接触槽、生物膜濾過槽あるいは活性汚泥槽を用いてもよい。
【００４１】
上述の第１実施の形態においては、沈殿槽４底部を接触ばっ気槽２に向かって傾斜させることにより沈殿槽４に沈殿した汚泥を、接触ばっ気槽２に返送する構成としたが、この構成は比較的少量の排水を処理する際に用いられる構成であって、汚水処理量を増大させるために各槽を大きくしたり接触ばっ気槽２を複数形成する場合には、第１実施の形態と同じ構成を採用することができない。従って、汚水処理量を増大する際には、図５に示す第２実施の形態のごとく、沈殿槽４底部に沈殿した汚泥を直接沈殿分離槽１に返送するような構成とすることが好ましい。
【００４２】
この構成を採用する際には、上記第１実施の形態にて詳述した溶出装置を、汚水処理量に応じて複数個配設し、汚水処理量に応じた鉄イオンを汚水処理経路に供給する。
【００４３】
第２実施の形態よりさらに汚水処理量を増大させるために各槽を大きくしたり接触ばっ気槽２を多数形成する場合には、沈殿槽４側の接触ばっ気槽２から沈殿分離槽１までの距離が遠くなるため、汚泥を返送するための装置が大型化し設備が高価になるなどの問題が生じる。従って、第２実施の形態より多量の汚水を処理する際には、図６に示す第３実施の形態のごとく、接触ばっ気槽２で発生したはく離汚泥を、その接触ばっ気槽２に近い沈殿分離槽１と沈殿槽４とに分けて返送するような構成とすることが好ましい。
【００４４】
この構成を採用する際には、溶出装置を汚水処理量に応じて複数個配設し、汚水処理量に応じた鉄イオンを汚水処理経路に供給する。
【００４５】
第１実施の形態においては、沈殿分離槽１に生活雑排水が流入する構成としたが、図７に示す第４実施の形態のごとく、沈殿分離槽１に換えて、濾材を充填した嫌気濾床槽６を用い、接触ばっ気槽２内の処理水の一部を嫌気濾床槽６に返送する返送経路を備えた構成としてもよい。
【００４６】
この構成であれば、嫌気濾床槽６に流入した生活雑排水は、嫌気濾床槽６にて排水中の浮遊物質を沈殿分離すると共に、濾材に付着した嫌気性微生物の働きにより、槽内の有機物を嫌気処理し、汚泥の減量化を図ることができる。
【００４７】
また、接触ばっ気槽２内の接触材に付着した好気性の硝酸菌や亜硝酸菌により硝化された処理水中のアンモニア性窒素（硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素）は、嫌気濾床槽６に返送され、濾材に付着した嫌気性の脱窒菌の働きにより硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を脱窒して窒素ガスとして系外に排出するので、汚水中から窒素を除去することができる。
【００４８】
リンについては第１実施の形態と同様に溶出槽３から溶出する鉄イオンにより汚水中からリンを除去することができる。
【００４９】
また、嫌気濾床槽６に換えて脱窒濾床槽を用いた構成にすると、脱窒効率をより向上することができる。
【００５０】
上記第１乃至第４実施の形態では、沈殿槽４の上澄み液の一部を溶出槽３に供給し、溶出槽３において溶出した鉄イオンと共に、接触ばっ気槽２に返送する構成としたが、図８に示す第５実施の形態のごとく、接触ばっ気槽２内の処理水の一部を溶出槽３に供給し、溶出槽３において溶出した鉄イオンと共に、接触ばっ気槽２に返送する構成としてもよい。
【００５１】
沈殿槽４は、処理水から汚泥を分離して上澄み液を得るために、沈殿槽４内の処理水の流速を、沈殿させる汚泥の沈降速度よりも遅くする必要がある。
【００５２】
第１乃至第４実施の形態であれば、沈殿槽４内の処理水は溶出槽３に処理水の一部を返送する流れがあるために流速が増加し、沈殿槽４内の処理水の流速を汚泥の沈降速度より遅くするためには沈殿槽４を大型化する必要がある。
【００５３】
しかし、第５実施の形態であれば、接触ばっ気槽２にリン除去用の循環経路があり、沈殿槽４にはリン除去用に処理水を返送する流れがなく、沈殿槽４内の処理水の流速が減少するので、沈殿槽４を小型化することができる。
【００５４】
尚、上記第５実施の形態においては、接触ばっ気槽２を用いたが、回転板接触槽あるいは生物濾過槽を用いてもよい。
【００５５】
第５実施の形態では、接触ばっ気槽２内の処理水の一部を溶出槽３に供給し、溶出槽３において溶出した鉄イオンと共に、接触ばっ気槽２に返送する構成としたが、図９に示す第６実施の形態のごとく、接触ばっ気槽２で処理された処理水の一部を溶出槽３に供給し、溶出槽３において溶出した鉄イオンと共に、脱窒濾床槽７に返送する構成としてもよい。
【００５６】
この構成であれば、第４実施の形態と同様に、脱窒濾床槽７において処理水中に含まれている窒素を除去することができる。さらに、脱窒濾床槽７において溶出槽３から溶出した鉄イオンと処理水中のオルトリン酸とが反応して難溶性のリン酸化合物が沈殿するので、接触ばっ気槽２で沈殿する難溶性のリン酸化合物の量が減少する。
【００５７】
従って、接触ばっ気槽２から脱窒濾床槽７に返送する難溶性のリン酸化合物の量が減少するので、接触ばっ気槽２から脱窒濾床槽７に返送するはく離汚泥返送装置が小型化できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の構成によると、鉄材に用いた一対の両電極間に所定時間毎に極性を転換する直流電流を印加することにより、鉄イオンの溶出を略一定に維持することができ、脱リン性能を一定に維持することができると共に、好気処理部の酸素を利用して２価の鉄イオンをオルトリン酸と反応しやすい３価の鉄イオンに酸化させることができ、脱リン効率を向上することができる等の効果を奏する。
【００６２】
また、両電極が略均一に減少するので、両電極を同時交換することができ、メンテナンスを容易にすることができる。
【００６４】
本発明の請求項２の構成によると、陽極から陰極に転換した鉄材表面の酸化皮膜を短時間に除去することができ、消費電力の増大を防止して鉄イオンの溶出を略一定に維持し、脱リン性能を一定に維持することができると共に、好気処理部の酸素を利用して２価の鉄イオンをオルトリン酸と反応しやすい３価の鉄イオンに酸化させることができ、脱リン効率を向上させることができる等の効果を奏する。
【００６５】
また、両電極が略均一に減少するので、両電極を同時交換することができ、メンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【図２】同溶出装置の電極に印加する直流電流のパターン図である。（極性転換）
【図３】同溶出装置の電極に印加する直流電流のパターン図である。（パルス）
【図４】同溶出装置の電極に印加する直流電流のパターン図である。（パルス＋極性転換）
【図５】同第２実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【図６】同第３実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【図７】同第４実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【図８】同第５実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【図９】同第６実施の形態の汚水処理装置のブロック図である。
【符号の説明】
１            沈殿分離槽
２            接触ばっ気槽
３            溶出槽
４            沈殿槽
５            消毒槽
６            嫌気濾床槽
７            脱窒濾床槽
【図１】
0003691165.tif 000002
【図２】
0003691165.tif 000003
【図３】
0003691165.tif 000004
【図４】
0003691165.tif 000005
【図５】
0003691165.tif 000006
【図６】
0003691165.tif 000007
【図７】
0003691165.tif 000008
【図８】
0003691165.tif 000009
【図９】
0003691165.tif 000010