(57)【要約】【課題】有機性廃水中に含有されたリン化合物を好適な状態で単離し、再利用価値の向上を図ることができると共に、有機性廃水中の有機物及び窒素化合物を好適に処理することが可能な有機性廃水中のリン分離方法を提供する。【解決手段】有機性廃水中からリンを分離するにあたり、有機性廃水中の有機物を処理するＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップと、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップ終了後、電気化学的手法により窒素化合物を処理する窒素処理ステップと、窒素処理ステップの終了後、電気化学的手法によりリン化合物を処理するリン処理ステップと、リン処理ステップの終了後、リン化合物を分離するリン化合物分離処理ステップとを実行する。【選択図】      図１
2004344804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素化合物及びリン化合物を少なくとも含む有機性廃水中からリンを分離する方法であって、
前記有機性廃水中の有機物を処理するＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップと、
該ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップ終了後、電気化学的手法により前記有機性廃水中の窒素化合物を処理する窒素処理ステップと、
該窒素処理ステップの終了後、電気化学的手法により前記有機性廃水中のリン化合物を処理するリン処理ステップと、
該リン処理ステップの終了後、前記有機性廃水中のリン化合物を分離するリン化合物分離処理ステップとを含むことを特徴とする有機性廃水中のリン分離方法。
【請求項２】
前記窒素処理ステップとリン処理ステップにおける電気化学的手法に用いる一方の電極を次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体とし、他方の電極を鉄を含む導電体とすると共に、
前記窒素処理ステップにおいて前記一方の電極をアノード、前記他方の電極をカソードとし、前記リン処理ステップにおいて前記一方の電極をカソード、前記他方の電極をアノードとすることを特徴とする請求項１の有機性廃水中のリン分離方法。
【請求項３】
前記リン化合物分離処理ステップを、微孔性薄膜により構成され、当該微孔性薄膜を介して前記有機性廃水をろ過することにより、前記有機性廃水中のリン化合物を分離するろ過処理手段により実行することを特徴とする請求項１又は請求項２の有機性廃水中のリン分離方法。
【請求項４】
前記ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、前記有機性廃水中に一対の電極を一部浸漬し、電気化学的手法により前記有機性廃水中の有機物を分解処理する有機物分解処理ステップを含むことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の有機性廃水中のリン分離方法。
【請求項５】
前記ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、前記有機物分解処理ステップの前段に生物的処理ステップを含むことを特徴とする請求項４の有機性廃水中のリン分離方法。
【請求項６】
前記ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、前記有機性廃水中の有機物を略完全に分解処理することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の有機性廃水中のリン分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば畜産業者などから排出される有機性廃水、特に、リン酸、リン酸イオンなどのリン化合物を含む有機性廃水中からリンを分離する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、川や湖の富栄養化の原因の１つに窒素化合物及びリン化合物の存在があることは周知である。また、このリン化合物や窒素化合物は、一般家庭の生活排水中や工場排水中、若しくは畜産業者などの有機性廃水中に多く存在するが、浄化処理が困難なものであり、有効な対策がとれないのが現状である。特に、養豚業者などの畜産業者から排出される有機性廃水中には、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）又はＢＯＤ（生物学的酸素要求量）の高い有機物が多く含まれており、浄化処理は非常に困難なものであった。
【０００３】
一般に、有機性廃水中に含まれるリン化合物は、不溶性のリン化合物としてリン回収され、再利用される。有機性廃水中のリン化合物を水に難溶性のリン化合物とする方法として、例えば４つの方法が挙げられる。一つ目の方法は、有機性廃水中からＭＡＰ（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）としてリン化合物を回収するものである。これは、有機性廃水中のマグネシウムとアンモニウムとリン酸イオンが、高ｐＨの条件下において、等モルで形成するリン化合物である。
【０００４】
二つ目の方法は、微生物に有機性廃水中のリン酸を取り込ませるフォストリップ法である。この方法は好気性条件下でのリン酸の取込量が嫌気性条件下でのリン酸の放出量を上回る特定の微生物の特性を利用して、有機性廃水中のリン酸を除去する。そして、微生物によるリン酸の再放出あるいは微生物の破壊後にカルシウム剤を添加することにより、リン酸カルシウムとしてリン化合物を回収するものである。
【０００５】
三つ目の方法は、カソードに鉄材料又はアルミニウム材料を用いて、電気的に有機性廃水中に鉄イオン又はアルミニウムイオンを溶出させ、有機性廃水中のリン酸イオンを不溶性のリン酸鉄又はリン酸アルミニウムとして沈殿処理する方法である。
【０００６】
四つ目の方法は、有機性廃水中に鉄イオン又はアルミニウムイオンを凝集剤として溶解し、リン酸鉄又はリン酸アルミニウムとして沈殿処理する方法である（特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１８５０８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述した如き一つ目の方法及び二つ目の方法において得られた不溶性のリン化合物は、有機性廃水中に含有される汚泥と混合された状態であり、当該リン化合物を肥料として用いる場合には、格別にリン化合物を汚泥から分離することなく再利用することが可能である。しかしながら、肥料以外の用途に再利用する場合、有機物を除去するために、精製操作を繰り返す必要があった。
【０００９】
他方、三つ目の方法と四つ目の方法で回収されたリン化合物などのように、肥料として用いることができない場合や、肥料以外の用途に再利用する場合に、汚泥からリン化合物を分離回収する必要がある。この場合、汚泥が含有された状態で酸によりリン化合物を溶解した後、塩を形成する化合物を添加し、ｐＨを調整することによりリン酸塩を再沈殿させ、肥料として用いることが可能なリン化合物又は純度の高いリン化合物を回収していた。
【００１０】
しかしながら、上記の方法では、リン化合物と同時に汚泥も溶解してしまうため、再沈殿処理時に汚泥中の有機物がリン酸塩中に混入してしまう問題がある。混入した有機物は、酸による再溶解とリン酸塩再形成による精製を繰り返すことにより除去することが可能であるが、その分、操作が煩雑となり、処理時間の長期化及びコストの高騰を招く問題があった。更に、リン酸塩を分離した後の有機性廃水中には窒素化合物や有機物が含有されているため、格別に排水するための処理が必要であった。
【００１１】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、有機性廃水中に含有されたリン化合物を好適な状態で単離し、再利用価値の向上を図ることができると共に、有機性廃水中の有機物及び窒素化合物を好適に処理することが可能な有機性廃水中のリン分離方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、窒素化合物及びリン化合物を少なくとも含む有機性廃水中からリンを分離するにあたり、有機性廃水中の有機物を処理するＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップと、該ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップ終了後、電気化学的手法により有機性廃水中の窒素化合物を処理する窒素処理ステップと、該窒素処理ステップの終了後、電気化学的手法により有機性廃水中のリン化合物を処理するリン処理ステップと、該リン処理ステップの終了後、有機性廃水中のリン化合物を分離するリン化合物分離処理ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明の有機性廃水中のリン分離方法は、上記発明において、窒素処理ステップとリン処理ステップにおける電気化学的手法に用いる一方の電極を次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体とし、他方の電極を鉄を含む導電体とすると共に、窒素処理ステップにおいて一方の電極をアノード、他方の電極をカソードとし、リン処理ステップにおいて一方の電極をカソード、他方の電極をアノードとすることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明の有機性廃水中のリン分離方法は、上記各発明において、リン化合物分離処理ステップを、微孔性薄膜により構成され、当該微孔性薄膜を介して有機性廃水をろ過することにより、有機性廃水中のリン化合物を分離するろ過処理手段により実行することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明の有機性廃水中のリン分離方法は、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中に一対の電極を一部浸漬し、電気化学的手法により有機性廃水中の有機物を分解処理する有機物分解処理ステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明の有機性廃水中のリン分離方法は、上記発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機物分解処理ステップの前段に生物的処理ステップを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明の有機性廃水中のリン分離方法は、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中の有機物を略完全に分解処理することを特徴とする。
【００１８】
本発明の有機性廃水中からリンを分離する方法によれば、有機性廃水中の有機物を処理するＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップと、該ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップ終了後、電気化学的手法により有機性廃水中の窒素化合物を処理する窒素処理ステップと、該窒素処理ステップの終了後、電気化学的手法により有機性廃水中のリン化合物を処理するリン処理ステップと、該リン処理ステップの終了後、有機性廃水中のリン化合物を分離するリン化合物分離処理ステップとを含むので、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにて一旦、有機性廃水中に含有される有機物のＣＯＤ又はＢＯＤを低減させた後、窒素処理ステップにて有機性廃水中に含有される窒素化合物を処理し、リン処理ステップにて有機性廃水中に含有されるリン化合物を処理することができるようになる。その後、リン化合物分離処理ステップにて有機性廃水中のリン化合物を分離できるようになる。
【００１９】
ここで、リン化合物分離処理ステップにおける有機性廃水中には、前段のＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにおいて有機物が低減されているため、リン化合物に有機物が取り込まれた状態で当該リン化合物が分離される不都合を著しく抑制することができる。
【００２０】
これにより、分離されたリン化合物中に例えば毒性を有する有機物が取り込まれる可能性を著しく低減することができ、当該リン化合物を肥料として好適な状態で再利用することができるようになる。
【００２１】
また、本発明では、請求項２の発明の如く窒素処理ステップとリン処理ステップにおける電気化学的手法に用いる一方の電極を次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体とし、他方の電極を鉄を含む導電体とすると共に、窒素処理ステップにおいて一方の電極をアノード、他方の電極をカソードとするため、当該窒素処理ステップにおいてアノードから発生される次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素等の酸化剤により効果的に有機性廃水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００２２】
また、リン処理ステップにおいて一方の電極をカソード、他方の電極をアノードとするため、当該リン処理ステップにおいて、アノードとなる他方の電極より有機性廃水中に鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、有機性廃水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと有機性廃水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【００２３】
これにより、リン化合物分離処理ステップにおいて、リン化合物をリン酸鉄として分離することができるようになる。
【００２４】
また、請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて、リン化合物分離処理ステップを、微孔性薄膜により構成され、当該微孔性薄膜を介して有機性廃水をろ過することにより、有機性廃水中のリン化合物を分離するろ過処理手段により実行するため、有機性廃水からリン化合物を分離することができるようになる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中に一対の電極を一部浸漬し、電気化学的手法により有機性廃水中の有機物を分解処理する有機物分解処理ステップを含むので、有機性廃水中の有機物を効果的に硝酸態窒素に変換することができるようになる。これにより、後段における窒素処理ステップにおいて、窒素化合物の処理効率の向上を図ることができるようになる。
【００２６】
また、請求項５の発明の如くＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機物分解処理ステップの前段に生物的処理ステップを含むことにより、一旦、生物的処理ステップにて有機性廃水中の有機物を分解除去した後、有機物分解処理ステップを行うことができるようになり、より一層、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップを効率的に行うことができるようになる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中の有機物を略完全に分解処理するので、後段におけるリン化合物分離処理ステップにおいて分離されるリン化合物内に有機物が含有される不都合を回避することができるようになり、純度の高いリン化合物として再利用することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の有機性廃水中のリン分離方法を実現するための処理システム１の概要を示す説明図、図２は生物的処理槽１２と、有機物分解処理装置２と、窒素及びリン処理装置３の概要を示す説明図である。この実施例における処理システム１は、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理手段としての有機物分解処理装置２と、窒素及びリン処理手段としての窒素及びリン処理装置３と、リン化合物分離処理装置１５とを有している。また、有機物分解処理装置２の前段には、有機物分解処理装置２と共にＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理手段を構成する生物的処理槽１２が設けられている。
【００２９】
本実施例における生物的処理槽１２は、図示しない好気槽を備えており、この好気槽内には、有機物を分解除去することを可能とする活性汚泥等が保有されている。
【００３０】
有機物分解処理装置２は、内部に図示しない排水の流入口と流出口を有する処理室４を構成する処理槽５と、該処理室４内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極６、７と、該電極６、７に通電するための図示しない電源及び該電源を制御するための制御装置などから構成されている。尚、処理槽５には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良い。
【００３１】
前記電極６及び７は、例えば、白金（Ｐｔ）又は白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などの貴金属電極、又は、これらを被覆した不溶性の導電体から構成されている。尚、この実施例では白金／イリジウム電極を用いる。
【００３２】
一方、本実施例における窒素及びリン処理装置３は、内部に図示しない被処理水の流入口と流出口を有する処理室８を構成する窒素及びリン処理槽９と、該処理室８内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置された一対の電極１０、１１と、該電極１０、１１に通電するための図示しない電源及び該電源を制御するための制御装置などから構成されている。尚、処理槽９には内部を撹拌するための撹拌手段を設けても良い。
【００３３】
前記電極１０（一方の電極）は次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体として例えば白金（Ｐｔ）又は白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などの貴金属電極、又は、これらを被覆した不溶性の導電体から構成されている。他方、前記電極１１（他方の電極）は、鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体（鉄を含む導電体）により構成されている。
【００３４】
尚、本実施例において一方の電極は、次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体として白金又は白金／イリジウムの貴金属電極又は、これらを被覆した不溶性の導電体を用いているが、これ以外にもセラミックス系導電体電極、炭素系導電体電極、ステンレス電極、又は、これらを被覆した導電体から構成しても良いものとする。
【００３５】
次に、図３及び図４を参照して、リン化合物分離処理装置１５について説明する。図３はリン化合物分離処理装置１５の概略断面図、図４は微孔性薄膜２４の斜視図を示している。リン化合物分離処理装置１５は、被処理水を貯留するろ過処理槽２２と、このろ過処理槽２２内に複数配設された微孔性薄膜２４と、当該微孔性薄膜２４により分離された排水を吸引するための図示しない吸引ポンプと、ろ過処理槽２２の下部に設けられたブロワー２８とを備えている。
【００３６】
微孔性薄膜２４は、図４に示す如く前後面を形成する膜体３０、３０と、これら膜体３０、３０の周囲を囲繞する枠体３３とから構成されている。この膜体３０、３０の内部には、スペーサー３２、３２及び支持体３４が形成されている。また、枠体３３の上部には、膜体３０、３０間と連通すると共に、前記吸引ポンプに接続するための集水出口３６が形成されている。
【００３７】
ここで、前記膜体３０、３０は、所定の径以下の微孔を形成した膜部材であり、被処理水中に含まれる微粒子を通さずに水分のみを透過可能とする。これにより、被処理水中の微粒子（本実施例では、リン酸鉄）は膜体３０により分離され、膜体３０内に吸引された水分のみが微孔性薄膜２４の上部に形成された集水出口３６を介して外部に排出される。
【００３８】
また、ろ過処理槽２２の下部に設けられたブロワー２８は、ろ過処理槽２２内に気泡を供給するものである。この気泡は旋回流となり、微孔性薄膜２４の表面に付着した微粒子をエアレーション洗浄する。これにより、微孔性薄膜２４をエアレーション洗浄しながら被処理水中の水分のみを吸引し、膜体３０を通過させるので、膜体３０の微孔の閉塞を抑制しながら、安定した排水を行うことができる。
【００３９】
以上の構成により、本実施例では、有機性廃水、例えば養豚業者からの廃水を被処理水として処理し、当該被処理水中のリン化合物の分離を行う。尚、係る被処理水には、高いＣＯＤ（化学的酸素要求量）の有機物が多く含まれているものとする。先ず、被処理水を生物的処理槽１２内に貯留し、当該被処理水中に含有される有機物（有機高分子）を一旦、分解する（生物的処理ステップ）。
【００４０】
その後、生物的処理槽１２内において処理された後の被処理水を有機物分解処理装置２内の処理室４に貯留し、前記制御装置により電源をＯＮとし、電極６に正電位を、電極７に負電位を印加する（ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップとしての有機物分解処理ステップ。図２の中段左側）。これにより、電極６はアノードとなり、電極７はカソードとなる。
【００４１】
係る電位の印加により、アノードを構成する電極６側では、被処理水中に含まれる有機物が硝酸態窒素としての硝酸イオンやアンモニア態窒素としてのアンモニアやアンモニウムイオン若しくは、二酸化炭素及び水などに分解される（反応Ａ）。以下に、反応Ａを示す。
反応Ａ  有機物→ＮＯ３−＋ＮＨ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
【００４２】
アノードを構成する白金／イリジウム電極６側において、被処理水中に含有される塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する（反応Ｂ）。そして、この塩素は水に溶解して次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸を生成する（反応Ｃ）。更に生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ａで被処理水中に生成されたアンモニア（アンモニウムイオン）と反応し、複数の化学変化を経た後、窒素ガスに変換される（反応Ｄ）。以下、反応Ｂ乃至反応Ｄを示す。このとき、電極上では同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
2004344804.tif 000003
【００４３】
これにより、アンモニア若しくはアンモニウムイオンを除去すると共に、有機性廃水中の有機物を効率的に硝酸態窒素に変換することができるようになる。
【００４４】
また、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電極１０側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と反応Ｅに示す如く反応し、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。
反応Ｅ  ２ＮＨ３（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ２↑＋３Ｈ２Ｏ
【００４５】
これにより、有機物分解処理ステップにて有機物から転換された硝酸態窒素、亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素のうちアンモニア態窒素を除去できると共に、残留有機物を硝酸態窒素まで処理することが可能となる。尚、この場合において、被処理水は、当該有機物分解処理ステップの前段に生物的処理ステップにおいて処理されているため、有機物の分解処理効率が向上し、効果的に、被処理水中の有機物を分解処理することが可能となる。また、本実施例では、被処理水から純度の高いリン化合物を分離するため、有機物分解処理ステップにて被処理水中の有機物を略完全に分解処理することが好ましい。
【００４６】
尚、本実施例において、有機物分解処理装置２に設けられる電極６、７は、両者とも白金／イリジウム電極により構成されているため、所定時間、例えば３０分経過毎にこれらの電極６、７に印加される極性を切り換えることも可能となる。
【００４７】
これにより、カソードを構成する電極７又は６の表面に付着する有機物やスケール（ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２等）は、各電極６、７の極性が切り換えられ、当該電極７又は６がアノードとなることにより表面から落とされる。これにより、電極７又は６の電解性能を高く維持できるようになる。
【００４８】
このような有機物の分解処理（有機物分解処理ステップ）の終了後、有機物分解処理槽５内の被処理水を前記窒素及びリン処理装置３の処理槽９内に搬送し、処理槽９内に有機物分解処理された被処理水を貯留する。そして、前記制御装置により電源をＯＮとし、先ず、電極１０に正電位を、電極１１に負電位を印加する（窒素処理ステップ。図２の中段右側）。これにより、電極１０はアノードとなり、電極１１はカソードとなる。
【００４９】
係る電位の印加により、カソードを構成する電極１１側では、アノードを構成する電極１０側において生成された電子が供給され、被処理水中に含まれる硝酸態窒素としての硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される（反応Ｆ）。更に、亜硝酸イオンに還元された硝酸態窒素は、カソードを構成する電極１１側において、電子が供給され、アンモニア（アンモニウムイオン）まで還元される（反応Ｇ）。以下に、反応Ｆ及び反応Ｇを示す。
反応Ｆ  ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→ＮＯ２−＋２ＯＨ−
反応Ｇ  ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−→ＮＨ３（ａｑ）＋７ＯＨ−
【００５０】
一方、アノードを構成する白金／イリジウム電極１０側では、被処理水中に含有される塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、電極上では同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。
【００５１】
ここで、被処理水中に含まれる塩化物イオン濃度が低い場合には、被処理水中に、例えば塩化物イオンや、ヨウ化物イオンや、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオンや、これらハロゲン化物イオンを含む化合物、例えば、塩化カリウムや塩化ナトリウムなどを添加してもよい。即ち、被処理水の塩化カリウムの塩化物イオンを例えば１０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ以下とする。
【００５２】
このような被処理水中に本来含まれる塩化物イオンや上述の如く添加した塩化カリウムは、アノードを構成する電極１０において酸化され、塩素を生成し（前記反応Ｂ。塩化カリウムの場合で示す）、生成された塩素は、被処理水中で水と反応し、次亜塩素酸を生成する（前記反応Ｃ）。そして、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ｇで被処理水中に生成されたアンモニア（アンモニウムイオン）と反応し、複数の化学変化を経た後、窒素ガスに変換される（前記反応Ｄ）。
【００５３】
また、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電極１０側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と前記反応Ｅに示す如く反応し、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。
【００５４】
これにより、有機物分解処理ステップにて硝酸態窒素にまで処理された窒素化合物を容易に処理することが可能となる。
【００５５】
上述した如き窒素化合物の処理（窒素処理ステップ）の終了後、制御装置は各電極１０、１１に印加する電位の極性を切り換える（図２の下段。リン処理ステップ。尚、極性切り換え後も被処理水中では上記窒素処理反応が継続している）。これにより、電極１０はカソード、電極１１はアノードを構成することになる。これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極１１は、上述の如く鉄を含む導電体にて構成されていることから、電極１１より鉄（ＩＩ）イオンが被処理水中に溶出して、被処理水中において鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化される。
【００５６】
生成された鉄（ＩＩＩ）イオンは、反応Ｈに示す如く脱リン反応により、被処理水中のリン酸イオンと凝集沈殿し、水に難溶性のリン酸鉄を生成する。
反応Ｈ  Ｆｅ３＋＋ＰＯ４３−→ＦｅＰＯ４↓
これにより、被処理水中に含有されたリン化合物としてのリン酸イオンをリン酸鉄として沈殿処理することができる。
【００５７】
また、電子の供給のために被処理水中に鉄（ＩＩ）イオンの状態で溶出し、電極上或いは被処理水中で酸化された鉄（ＩＩＩ）イオンの一部は、この場合にカソードを構成する電極１０側において、再度電子が供給され、鉄（ＩＩ）イオンに還元されて、硝酸を還元したり、また酸素によって酸化されたりする。
【００５８】
尚、鉄（ＩＩ）イオンを含有した被処理水を電解することにより、被処理水中に含有される硝酸イオンをアンモニウムイオンにまで還元処理する技術については、既に、１９９９年３月１６日から３月１８日に渡って開催された第３３回日本水環境学会において配布された日本水環境学会年会講演集の「電気化学反応を用いた無機窒素化合物処理技術の開発」において開示されている。
【００５９】
尚、本実施例では、窒素処理ステップとリン処理ステップの電気化学的処理は、共通の電極１０、１１を用いて極性切り替えすることにより処理を行っているが、これ以外にも、両者のステップを実行するためのそれぞれの電極を用いても良いものとする。例えば、窒素処理ステップでは、一方の電極及び他方の電極をそれぞれ次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体により構成し、リン処理ステップでは、上記実施例と同様に一方の電極を次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体により構成し、他方の電極を鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体により構成しても良いものとする。これにより、窒素処理ステップにおける被処理水の処理効率の向上を図ることができるようになる。
【００６０】
上述した如きリン化合物の処理（リン処理ステップ）の終了後、前記窒素及びリン処理装置３の処理槽９内の被処理水及び沈殿物をろ過処理槽２２に搬送し、ろ過処理槽２２内に窒素・リン処理された後の被処理水及び沈殿物を貯留する。尚、本実施例では、窒素・リン処理装置３の処理槽９とろ過処理槽２２は別槽により構成しているが、同一槽により構成しても良いものとする。
【００６１】
ろ過処理槽２２において図示しない制御装置により前記ブロワー２８及び吸引ポンプが運転されると、ろ過処理槽２２内の被処理水中の水分のみが微孔性薄膜２４の膜体３０内にろ過される。このとき、被処理水中に含まれる水に難溶性のリン酸鉄は、膜体３０の表面に付着する。
【００６２】
微孔性薄膜２４の膜体３０内に吸引された被処理水は、膜体３０を通過することで、リン酸鉄と分離され、その後、スペーサー３２及び支持体３４を経て集水出口３６に到達し、前記吸引ポンプにより外部へ排出される。
【００６３】
他方、微孔性薄膜２４の表面に付着したリン酸鉄はブロワー２８から発生する気泡によってエアレーション洗浄され、微孔性薄膜２４から剥離され、ろ過処理槽２２内を浮遊し、ろ過処理槽２２内下部に沈積する。当該沈積したリン酸鉄を回収することにより、容易に純度の高いリン化合物を得ることができる。
【００６４】
以上詳述した如く本実施例では、被処理水は、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにて一旦、被処理水中に含有される有機物のＣＯＤ又はＢＯＤを低減処理した後、窒素処理ステップにて被処理水中に含有される窒素化合物を処理し、リン処理ステップにて被処理水中に含有されるリン化合物を沈殿処理するため、リン化合物分離処理ステップにて容易に被処理水中のリン化合物を分離できるようになる。
【００６５】
特に、リン化合物分離処理ステップにおける被処理水中には、前段のＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにおいて有機物が低減されているため、リン化合物に有機物が取り込まれた状態で当該リン化合物が分離される不都合を著しく抑制することができる。
【００６６】
これにより、分離されたリン化合物中に例えば毒性を有する有機物が取り込まれる可能性を著しく低減することができ、当該リン化合物を肥料として好適な状態で再利用することができるようになる。
【００６７】
また、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにて、被処理水中に含有される有機物のＣＯＤ又はＢＯＤを略完全に分解処理した場合には、リン処理ステップにおいて沈殿するリン化合物（リン酸鉄）は、有機物がほぼ含有されていないため、リン化合物分離処理ステップにおいて分離されるリン化合物（リン酸鉄）内に有機物が含有される不都合を回避することができるようになり、より純度の高いリン化合物として再利用することが可能となる。これにより、有機性廃水から得られるリン化合物の再利用価値の向上を図ることができるようになる。
【００６８】
尚、本実施例において回収されるリン化合物はリン酸鉄であるため、例えばマメ科の植物の肥料として使用する場合には、その後、格別な処理を行うことなく使用することが可能となる。その他の植物などに肥料として用いる場合には、リンの吸収性を向上させるため鉄を除去する必要がある。その場合には、例えばリンゴ酸やクエン酸などの有機酸を用いて当該リン酸鉄を溶解し、鉄を除去した状態で肥料として使用することが好ましい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、有機性廃水中の有機物を処理するＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップと、該ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップ終了後、電気化学的手法により有機性廃水中の窒素化合物を処理する窒素処理ステップと、該窒素処理ステップの終了後、電気化学的手法により有機性廃水中のリン化合物を処理するリン処理ステップと、該リン処理ステップの終了後、有機性廃水中のリン化合物を分離するリン化合物分離処理ステップとを含むので、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにて一旦、有機性廃水中に含有される有機物のＣＯＤ又はＢＯＤを低減させた後、窒素処理ステップにて有機性廃水中に含有される窒素化合物を処理し、リン処理ステップにて有機性廃水中に含有されるリン化合物を処理することができるようになる。その後、リン化合物分離処理ステップにて有機性廃水中のリン化合物を分離できるようになる。
【００７０】
ここで、リン化合物分離処理ステップにおける有機性廃水中には、前段のＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップにおいて有機物が低減されているため、リン化合物に有機物が取り込まれた状態で当該リン化合物が分離される不都合を著しく抑制することができる。
【００７１】
これにより、分離されたリン化合物中に例えば毒性を有する有機物が取り込まれる可能性を著しく低減することができ、当該リン化合物を肥料として好適な状態で再利用することができるようになる。
【００７２】
また、本発明では、請求項２の発明の如く窒素処理ステップとリン処理ステップにおける電気化学的手法に用いる一方の電極を次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素を発生させることが可能な導電体とし、他方の電極を鉄を含む導電体とすると共に、窒素処理ステップにおいて一方の電極をアノード、他方の電極をカソードとするため、当該窒素処理ステップにおいてアノードから発生される次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは、活性酸素等の酸化剤により効果的に有機性廃水中の窒素化合物を処理することができるようになる。
【００７３】
また、リン処理ステップにおいて一方の電極をカソード、他方の電極をアノードとするため、当該リン処理ステップにおいて、アノードとなる他方の電極より有機性廃水中に鉄（ＩＩ）イオンを溶出させ、有機性廃水中で鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化された当該鉄（ＩＩＩ）イオンと有機性廃水中のリン化合物としてのリン酸イオンを化学的に反応させ、リン酸鉄として沈殿処理することができるようになる。
【００７４】
これにより、リン化合物分離処理ステップにおいて、リン化合物をリン酸鉄として分離することができるようになる。
【００７５】
また、請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて、リン化合物分離処理ステップを、微孔性薄膜により構成され、当該微孔性薄膜を介して有機性廃水をろ過することにより、有機性廃水中のリン化合物を分離するろ過処理手段により実行するため、有機性廃水からリン化合物を分離することができるようになる。
【００７６】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中に一対の電極を一部浸漬し、電気化学的手法により有機性廃水中の有機物を分解処理する有機物分解処理ステップを含むので、有機性廃水中の有機物を効果的に硝酸態窒素に変換することができるようになる。これにより、後段における窒素処理ステップにおいて、窒素化合物の処理効率の向上を図ることができるようになる。
【００７７】
また、請求項５の発明の如くＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機物分解処理ステップの前段に生物的処理ステップを含むことにより、一旦、生物的処理ステップにて有機性廃水中の有機物を分解除去した後、有機物分解処理ステップを行うことができるようになり、より一層、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップを効率的に行うことができるようになる。
【００７８】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、ＣＯＤ又はＢＯＤ低減処理ステップは、有機性廃水中の有機物を略完全に分解処理するので、後段におけるリン化合物分離処理ステップにおいて分離されるリン化合物内に有機物が含有される不都合を回避することができるようになり、純度の高いリン化合物として再利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃水中のリン分離方法を実現するための処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】生物的処理槽と、有機物分解処理装置と、窒素及びリン処理装置の概要を示す説明図である。
【図３】リン化合物分離処理装置の概略断面図である。
【図４】微孔性薄膜の斜視図である。
【符号の説明】
１  処理システム
２  有機物分解処理装置
３  窒素及びリン処理装置
４  処理室
５  有機物分解処理槽
６、７、１０、１１  電極
８  処理室
９  窒素及びリン処理槽
１２  生物的処理槽
１５  ろ過処理装置
２２  ろ過処理槽
２４  微孔性薄膜
３０  膜体
【図１】
2004344804.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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