(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極対が設けられ、鉄イオンを溶出する電解槽を備え、前記鉄イオンを汚水に供給することにより、前記汚水中の成分を前記鉄イオンと反応させてＦｅＰＯ４、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４を含む難溶性の金属塩を凝集させる構成を有し、
前記電解槽内の汚水が導入される磁気処理ユニットを前記電解槽の下流側に設置し、
前記磁気処理ユニットを、ケースと、このケース内に設置された磁気部材とで構成し、
前記ケースは、その上部に導入管と排出管とを設けるとともに、前記導入管から導入された汚水が、前記ケース内で、底側に一旦下降した後に前記磁気部材の付近を通って上昇し、前記排出管から排出される構成とし、
前記磁気処理ユニットにおいて、凝集された前記金属塩に含まれるＦｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４を前記磁気部材が引きつけることにより、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４とともに前記金属塩に含まれているＦｅＰＯ４が前記磁気部材に引きつけられ、ＦｅＰＯ４が汚水から分離される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、汚水処理装置に関し、特に、汚水に金属イオンを添加することにより、汚水中のリン成分を金属イオンと反応させて凝集させる汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の汚水処理装置には、槽内に、凝集剤等を添加することにより金属イオンを生じさせ、汚水中のリン成分を当該金属イオンと反応させて凝集させ、沈殿させることにより、当該汚水中のリン成分を除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の汚水処理装置では、リン成分を含んだ凝集物は、汚泥とともに沈殿していた。なお、汚泥とともに沈殿したリン成分の凝集物を汚泥から分離することは困難である。つまり、従来の汚水処理装置では、リン成分の凝集物を取出し、そこからリンを精製してリサイクルすることは、困難であった。このことは、リンのリサイクルに対するニーズが高まる中で、問題視されていた。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、汚水中のリン成分を、リサイクル可能な状態で回収できる汚水処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った汚水処理装置は、電極対が設けられ、鉄イオンを溶出する電解槽を備え、前記鉄イオンを汚水に供給することにより、前記汚水中の成分を前記鉄イオンと反応させてＦｅＰＯ４、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４を含む難溶性の金属塩を凝集させる構成を有し、
前記電解槽内の汚水が導入される磁気処理ユニットを前記電解槽の下流側に設置し、
前記磁気処理ユニットを、ケースと、このケース内に設置された磁気部材とで構成し、
前記ケースは、その上部に導入管と排出管とを設けるとともに、前記導入管から導入された汚水が、前記ケース内で、底側に一旦下降した後に前記磁気部材の付近を通って上昇し、前記排出管から排出される構成とし、
前記磁気処理ユニットにおいて、凝集された前記金属塩に含まれるＦｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４を前記磁気部材が引きつけることにより、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４とともに前記金属塩に含まれているＦｅＰＯ４が前記磁気部材に引きつけられ、ＦｅＰＯ４が汚水から分離されることを特徴とする。
【０００６】
本発明によると、汚水中のリン成分が金属イオンと反応して生じる凝集物が、磁気部材に引き付けられる。
【０００７】
したがって、上記した凝集物を、汚泥と分離して回収できる。つまり、汚水中のリン成分が金属イオンと反応して生じる凝集物を、効率よく、リサイクル可能な状態で回収できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す各実施の形態の汚水処理装置は、主に、家庭用排水や工場排水を処理する大規模な排水処理施設に適用されるものであるが、家庭用合併浄化槽等の中小規模の排水処理施設に適用することも出来る。また、各実施の形態の汚水処理装置によれば、特に、生活排水やメッキ工場の廃水等に含まれるリン化合物を、凝集沈澱処理することが出来る。
【００２０】
［第一の実施の形態］
図１は、本発明の第一の実施の形態である汚水処理装置を含む汚水処理システムの縦断面図である。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態の汚水処理システムは、主に、タンク１から構成される。タンク１は、地中に埋設されている。タンク１の内部は、第一仕切壁２、第二仕切壁３、第三仕切壁４および第四仕切壁２０により、第一嫌気ろ床槽５、第二嫌気ろ床槽１０、接触バッキ槽１４、沈殿槽１９および消毒槽２１に区画されている。また、タンク１の上部は、複数のマンホール２８で蓋をされている。さらに、タンク１内部の部材は、タンク１の外部にある部材（第三ブロア３０等）に接続されている。そして、図１では、第三ブロア３０等の、タンク１の外部にある部材を、便宜上、タンク１の上方に記載しているが、これらの部材は、必ずしもタンク１の上方に設置されるものではない。
【００２２】
第一嫌気ろ床槽５は、生活雑排水が流入する流入口６を備え、その内部に第一嫌気ろ床７を配設されている。つまり、第一嫌気ろ床槽５は、生活雑排水が流入するため、本実施の形態では、共雑物除去槽でもある。そして、本実施の形態では、第一嫌気ろ床槽５により、流入槽が構成されている。第一嫌気ろ床槽５では、生活雑排水中の難分解性の雑物が沈殿分離されるとともに、第一嫌気ろ床７に付着した嫌気性微生物により生活雑排水中の有機物が嫌気分解される。また、硝酸性の窒素が、窒素ガスへと還元される。
【００２３】
また、第一嫌気ろ床槽５には、第一移流管８が備えられている。また、第一仕切壁２の上部には、第一給水口９が形成されている。第一移流管８の一端は第一嫌気ろ床槽５内に、他端は第二嫌気ろ床槽１０内に、配置されている。第一嫌気ろ床槽５で嫌気分解された処理水は、第一移流管８を介して、後退する第二嫌気ろ床槽１０に供給される。
【００２４】
第二嫌気ろ床槽１０には、第二嫌気ろ床１１が備えられている。第二嫌気ろ床１１により、浮遊物質が捕捉され、嫌気性微生物により有機物が嫌気分解され、硝酸性の窒素が窒素ガスへと還元される。
【００２５】
第二嫌気ろ床槽１０には、第二移流管１２が備えられている。また、第二移流管１２の上部には、噴出装置３２が取付けられている。噴出装置３２は、第三ブロア３０に接続されている。また、噴出装置３２は、第二仕切壁３上部に貫通する第二給水口１３を介して、第二嫌気ろ床槽１０と接触バッキ槽１４を接続させている。
【００２６】
噴出装置３２は、第三ブロア３０から空気を送られることにより、噴出口３１から第二移流管１２内に空気を吹出す。これにより、第二移流管１２における、第二嫌気ろ床槽１０から接触バッキ槽１４への処理水の供給が促進される。
【００２７】
接触バッキ槽１４は、接触材１５を備えている。接触材１５は、好気性微生物の培養を促進するために備えられている。接触バッキ槽１４の底部付近には、第一散気管１６が設けられている。
【００２８】
第一散気管１６は、その上端を第一ブロア１７に接続されている。第一散気管１６の下面側には、複数の孔が形成されている。そして、第一ブロア１７から空気を送り込まれると、該空気は、該孔から気泡として放出される。なお、第一散気管１６の下面側に孔が形成されることにより、上面または側面に孔が形成される場合よりも、汚泥がその内部に入り難い。
【００２９】
第一散気管１６から気泡が放出されることにより、接触バッキ槽１４は、好気状態に維持される。これにより、接触バッキ槽１４では、処理水は好気性微生物によって好気分解されるとともに、硝化され、アンモニア性窒素が、硝酸性の窒素へと分解される。接触バッキ槽１４内の好気性微生物には、硝化菌が含まれる。一般に、硝化菌とは、アンモニア酸化細菌と亜硝酸化細菌のことを指す。
【００３０】
接触材１５には、増殖して徐々に大きくなった生物膜が付着している。そして、第一散気管１６から気泡が放出されると、接触材１５に付着している生物膜は、剥離する。
【００３１】
接触バッキ槽１４の下部には、ポンプ３３が備えられている。また、ポンプ３３の上方には、汚泥返送路３４が接続され、汚泥返送路３４の上端には、図の左側に延びるように、汚泥返送路３５が接続されている。これにより、接触バッキ槽１４で生じた汚泥は、第一嫌気ろ床槽５に送られる。
【００３２】
沈殿槽１９の上部には、消毒槽２１が設けられている。消毒槽２１は、沈殿槽１９の上澄みが流れ込むように、構成されている。また、消毒槽２１には、殺菌装置２２が備えられている。殺菌装置２２には、塩素系等の薬品が備えられている。消毒槽１９に流入した処理水は、該薬品に消毒され、排水口２３を介して、タンク１外に排出される。
【００３３】
また、沈殿槽１９には、第三移流管３８およびポンプ３９が備えられている。接触バッキ槽１４内の処理水は、第三移流管３８を介して、沈殿槽１９に流れ込む。なお、この流れは、ポンプ３９により、促進される。
【００３４】
沈殿槽１９と第一嫌気ろ床槽５は、第一返送管２４により、接続されている。第一返送管２４は、その内部に、第二散気管２５を備えている。第二散気管２５は、第二ブロア２６に接続されている。第二散気管２５は、適宜、空気を噴出するための噴出孔を形成されている。そして、第二散気管２５は、第二ブロア２６から供給される空気を該噴出孔から噴出して、沈殿槽１９内の処理水を、第一返送管２４を介して、第一嫌気ろ床槽５に送り込む。
【００３５】
なお、第一嫌気ろ床槽５の上部には、電解槽５９が設けられている。電解槽５９は、第一返送管２４から汚水を導入される。そして、電解槽５９の内側には、電極対５１，５２が設けられている。電極対５１，５２は、それぞれ、電源５７に接続されている。
【００３６】
電解槽５９内では、電極対５１，５２における電気分解（適宜、電解と略す）反応により、鉄イオンやアルミニウムイオン等の金属イオンが溶出する。これにより、電解槽５９内では、溶出した金属イオンと処理水内のリン化合物等が反応して、水に難溶性の金属塩が生成し、凝集する。金属イオンとして鉄イオンが溶出した際、生成される難容性の金属塩としては、主に、「ＦｅＰＯ4 」，「Ｆｅ（ＯＨ）3 」，「ＦｅＯＯＨ」，「Ｆｅ2 Ｏ3 」，および，「Ｆｅ3 Ｏ4 」の化合物を挙げることができる。つまり、汚水に鉄イオンが供給されると、主に、上記した５種類の化合物が凝集する。
【００３７】
電解槽５９の下流側には、磁気処理ユニット６０が設置されている。電解槽５９内の汚水が、磁気処理ユニット６０内に流れ込む。
【００３８】
磁気処理ユニット６０では、汚水が磁石と接触する。なお、Ｆｅ2 Ｏ3 やＦｅ3 Ｏ4 は、磁石に引きつけられる。つまり、汚水に鉄イオンが供給されて生じた凝集物は、Ｆｅ2 Ｏ3 やＦｅ3 Ｏ4 を含むため、磁石に引きつけられる。これにより、Ｆｅ2 Ｏ3 やＦｅ3 Ｏ4 とともに凝集しているＦｅＰＯ4 も、磁石に引きつけられ、汚水から分離されることになる。
【００３９】
磁気処理ユニット６０で処理された後、汚水は、再び、第一嫌気ろ床槽５に送られる。
【００４０】
次に、磁気処理ユニット６０の構成について、図２および図３を参照しつつ、詳細に説明する。図２は、磁気処理ユニット６０の縦断面を模式的に示す図である。また、図３は、磁気処理ユニット６０の平面図である。
【００４１】
磁気処理ユニット６０は、主に、ケース６１およびケース６１内に設置された磁石６２から構成される。磁石６２は、円柱形状を有し、ケース６１のほぼ中央に図示せぬ手段によって固定されている。磁石６２としては、磁力線密度が１００００ガウス程度の永久磁石が好ましい。
【００４２】
ケース６１には、導入管６１Ａと排出管６１Ｂが備えられている。また、ケース６１内には、導入管６１Ａ付近に仕切り板６１１が、排出管６１Ｂ付近に６１２が、それぞれ備えられている。なお、仕切り板６１１は、高さ方向に、導入管６１Ａがケース６１に接続される位置からケース６１の底付近まで、延在する。また、仕切り板６１２は、高さ方向に、排出管６１Ｂがケース６１に接続される位置からケース６１の底付近まで、延在する。これにより、ケース６１内に導入される汚水の流れは、主に、破線の矢印で示すようなものになる。つまり、ケース６１内では、導入管６１Ａから導入された汚水が、まず、仕切り板６１１に沿って、ケース６１の底付近まで下降する。その後、汚水は、磁石６２付近を通り過ぎ、磁石６２と仕切り板６２の間を通って上昇し、排出管６１Ｂから、ケース６１外に排出される。
【００４３】
磁石６２の周囲には、電源装置６３０に接続されたソレノイド６３が取付けられている。ソレノイド６３は、磁石６２に交番磁場を加えて当該磁石６２を消磁するために備えられている。磁石６２が適宜消磁されることにより、磁石６２に付着している、Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 ，ＦｅＰＯ4 等を含む凝集物が、磁石６２から離れ、自重によりケース６１の底に落下する。
【００４４】
一方、ケース６１の底部には、ドレインバルブ６１０が設けられている。そして、磁気処理ユニット６０では、適宜、ソレノイド６３および電源装置６３０を用いて磁石６２を消磁した後、ドレインバルブ６１０を開くことにより、汚水中のリン成分から生成されたＦｅＰＯ4 を、汚泥から分離した形で、回収できる。
【００４５】
なお、磁石６２に付着した凝集物を当該磁石６２から離れさせる方法は、ソレノイド６３を用いるようなものに限定されない。磁石６２に付着した凝集物を、図４および図５に示すように、物理的に離れさせても良い。
【００４６】
つまり、磁石６２の周囲に、ソレノイド６３の代わりに、カバー６４を設ける。カバー６４は、たとえば、図４に示すように、磁石６２をケース６１内の所定位置に設置した後、磁石６２の上方から矢印Ｐ１方向に移動させることにより、磁石６２の周囲にセットされる。カバー６４は、磁石６２の外郭とほぼ同様の寸法を有する円筒形状を有している。また、カバー６４は、当該カバー６４を移動させるための取っ手６４０を取付けられている。
【００４７】
通常の汚水処理を行なう場合には、磁石６２に、カバー６４を取付ける。該カバー６４は、磁石６２によって磁化されない材質（プラスティックフィルム等）でできている。このとき、カバー６４の表面に上記の凝集物が付着する。そして、たとえば、一ヶ月に一度等、定期的にメンテナンスを行なう際に、図５に示すように、磁石６２を上方（矢印Ｐ２方向）に移動させる。これにより、カバー６４の表面に付着した凝集物は、ケース６１の底部に落下する。そして、ドレインバルブ６１０（図１参照）を開くことにより、ＦｅＰＯ4 を、汚泥から分離した形で、回収できる。
【００４８】
［第二の実施の形態］
本実施の形態の汚水処理装置は、上記した第一の実施の形態の汚水処理装置から、磁気処理ユニット６０の詳細な構成のみを変更したものである。したがって、ここでは、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の構成のみを説明する。
【００４９】
図６は、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の縦断面を模式的に示す図であり、図７は、図６の磁気処理ユニット６０の平面図である。図６中の破線の矢印は、ケース６１内の、主な、汚水の流れを示している。
【００５０】
本実施の形態の磁気処理ユニット６０では、磁石６２の側面には、フィルタ６５が取付けられている。フィルタ６５は、鉄等の、常磁性の材料が網状に編み込まれることにより、構成されている。
【００５１】
フィルタ６５は、磁石６２の近傍に取付けられていることにより、磁性を帯びる。そして、ケース６１内に導入された汚水は、図６の破線の矢印で示すように、フィルタ６５内を流れる。したがって、ＦｅＰＯ4 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，および，Ｆｅ3 Ｏ4 等を含む凝集物は、磁石６２だけでなく、フィルタ６５にも付着する。
【００５２】
フィルタ６５は、磁石６２から取外すことができる。つまり、フィルタ６５は、ケース６１から取外すことができる。そして、取外したフィルタ６５を酸で適宜処理することにより、ＦｅＰＯ4 を、汚泥から分離した状態で回収できる。
【００５３】
また、本実施の形態でも、磁石６２に付着した凝集物は、第一の実施の形態と同様に、汚泥から分離した状態で、回収できる。
【００５４】
［第三の実施の形態］
本実施の形態の汚水処理装置は、上記した第一の実施の形態の汚水処理装置から、磁気処理ユニット６０の詳細な構成のみを変更したものである。したがって、ここでは、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の構成のみを説明する。
【００５５】
図８は、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の縦断面を模式的に示す図であり、図９は、図８の磁気処理ユニット６０の平面図である。図８中の破線の矢印は、ケース６１内の、主な、汚水の流れを示している。
【００５６】
本実施の形態では、仕切り板６１１と仕切り板６１２との間に、ケース６６が設置されている。ケース６６は、汚水を通せるように、壁面に、複数の穿孔が形成されている。また、ケース６６は、粒状形状を有する磁石６２を収容している。本実施の形態の磁石６２の粒径は、２ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。また、本実施の形態の磁石６２の形状としては、ペレット状、丸型、角型、円柱型、角柱型等、種々のものが考えられる。
【００５７】
ケース６１内に導入された汚水は、図８に破線の矢印で示すように、ケース６６内を、下から上に通過していく。これにより、汚水が、ケース６６内の磁石６２と接触し、ＦｅＰＯ4 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，および，Ｆｅ3 Ｏ4 等を含む凝集物は、磁石６２に付着する。
【００５８】
ケース６６は、ケース６１から取外し可能に構成されている。そして、適宜、ケース６６を、ケース６１から取外し、磁石６２を酸で処理することにより、磁石６２に付着したＦｅＰＯ4 を、汚泥から分離した状態で回収できる。
【００５９】
［第四の実施の形態］
本実施の形態の汚水処理装置は、上記した第一の実施の形態の汚水処理装置から、磁気処理ユニット６０の詳細な構成のみを変更したものである。したがって、ここでは、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の構成のみを説明する。
【００６０】
図１０は、本実施の形態の磁気処理ユニット６０の縦断面を模式的に示す図である。なお、図１０中の破線の矢印は、ケース６１内の、主な、汚水の流れを示している。
【００６１】
ケース６１内には、図８および図９を用いて説明した第３の実施の形態と同様に、粒状の磁石６２および磁石６２を収容するケース６６が設置されている。
【００６２】
なお、本実施の形態の磁気処理ユニット６０では、仕切り板６１１，６１２およびケース６６は、その長手方向が、破線で示す汚水の流れに沿うように、つまり、斜めに傾けられて、設けられている。また、ケース６１の底部であって、ケース６６の、汚水の流れについての下流側には、堆積ユニット６７が設けられている。
【００６３】
堆積ユニット６７は、汚水中の凝集物を受入れる受入部６７０、および、受入部６７０を覆う蓋部６７１を含む。
【００６４】
これにより、導入管６１Ａから導入された汚水は、ケース６６の上方から、破線に沿って斜め下向きに、ケース６６内を通過する。
【００６５】
このとき、汚水中のＦｅＰＯ4 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，および，Ｆｅ3 Ｏ4 等を含む凝集物は、磁石６２に付着する。なお、上記の凝集物の中で、磁石６２に付着できずに、汚水とともに流れてしまった場合でも、当該凝集物は、磁石６２に引きつけられるため、ケース６６内を流れる距離が増加するにつれ、周囲の汚水よりも流速が低下する。そして、ケース６６を通過した凝集物は、周りの汚水から流速が低下しているため、排出管６１Ｂへと上昇することなく、落下し、受入部６７０に収容される。
【００６６】
これにより、本実施の形態の磁気処理ユニット６０では、磁石６２に付着させることのできなかった凝集物を、さらに、堆積ユニット６７に堆積させることにより、回収できる。なお、ケース６６および堆積ユニット６７は、ケース６１から取外し可能に構成されている。なお、堆積ユニット６７をケース６１から取外す際には、蓋部６７１によって受入部６７０を覆うことが好ましい。また、受入部６７０は、蓋部６７１の上面全体を覆うことができる。
【００６７】
また、図１１に示すように、堆積ユニット６７の代わりに、ケース６１の下方に、回収ユニット６９を設けてもよい。回収ユニット６９は、上方から落下してくる凝集物を受入れることのできる形状を有している。
【００６８】
図１１に示すケース６１の底部には、バルブ６８が設けられている。そして、バルブ６８を適宜開くことにより、ケース６１の底部に溜まった凝集物を、回収ユニット６９に移動させることができる。つまり、この場合には、回収ユニット６９は、少なくとも、バルブ６８を開くときのみ設置されればよい。回収ユニット６９は、タンク１から取外し可能に構成されている。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態である汚水処理装置を含む汚水処理システムの縦断面図である。
【図２】  図１の汚水処理装置の磁気処理ユニットの縦断面図である。
【図３】  図１の汚水処理装置の磁気処理ユニットの平面図である。
【図４】  本発明の第一の実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図５】  本発明の第一の実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図６】  本発明の第二の実施の形態の汚水処理装置における、磁気処理ユニットの縦断面図である。
【図７】  本発明の第二の実施の形態の汚水処理装置における、磁気処理ユニットの平面図である。
【図８】  本発明の第三の実施の形態の汚水処理装置における、磁気処理ユニットの縦断面図である。
【図９】  本発明の第三の実施の形態の汚水処理装置における、磁気処理ユニットの平面図である。
【図１０】  本発明の第四の実施の形態の汚水処理装置における、磁気処理ユニットの縦断面図である。
【図１１】  図１０の磁気処理ユニットの変形例の縦断面図である。
【符号の説明】
１  タンク、５  第一嫌気ろ床槽、１０  第二嫌気ろ床槽、５１，５２  電極対、６０  磁気処理ユニット、６１  ケース、６２  磁石、６４  カバー、６５フィルタ、６７  堆積ユニット、６９  回収ユニット。
【図１】
0004017333.tif 000002
【図２】
0004017333.tif 000003
【図３】
0004017333.tif 000004
【図４】
0004017333.tif 000005
【図５】
0004017333.tif 000006
【図６】
0004017333.tif 000007
【図７】
0004017333.tif 000008
【図８】
0004017333.tif 000009
【図９】
0004017333.tif 000010
【図１０】
0004017333.tif 000011
【図１１】
0004017333.tif 000012