(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水が流入して溜められる汚水収納槽と、この汚水収納槽に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する少なくとも一組の電極と、電極に電解用電流を供給するための電源と、汚水収納槽へ流入する汚水のリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを備えてなることを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
汚水が流入して溜められる汚水収納槽と、この汚水収納槽に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する少なくとも一組の電極と、電極に電解用電流を供給するための電源と、汚水収納槽へ流入する汚水のリン酸イオン濃度を検出するためのリン酸イオン濃度検出部と、この検出部により検出されたリン酸イオン濃度から求められるリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを備えてなることを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】
所定値が０．３〜１．０の範囲内にある請求項１または２記載の汚水処理装置。
【請求項４】
すべての電極が鉄から構成され、制御部がさらに、電源に電極の極性反転を指示する機能を有している請求項１〜３のいずれか１つに記載の汚水処理装置。
【請求項５】
制御部が、前記極性反転を、３０分〜１５日の範囲内の一定時間ごとに１回の割合で行うように指示する請求項４記載の汚水処理装置。
【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、さらに詳しくは、屎尿廃水や生活廃水などの汚水に含まれるリン酸を電気分解により溶出した金属イオンと反応させて除去するための汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の汚水処理装置としては、従来、次のようなものが知られている。
【０００３】
すなわち、処理すべき汚水が収納される汚水収納槽を設け、その槽内に不溶性リン酸塩形成金属からなる電極を一組以上配置しておき、これらの電極間に電圧を印加して電気化学的に不溶性リン酸塩形成金属イオンを汚水中に溶出させることで、リン酸を水不溶性リン酸塩にして沈殿除去するようにした装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような汚水処理装置においては、場合により、電極の表面に不動態皮膜とよばれる耐蝕性酸化皮膜が形成される結果、水不溶性リン酸塩形成金属イオンの溶出が減少したり停止したりするおそれがある（不動態化）。このような不動態化が起こると、汚水中のリン酸を水不溶性リン酸塩にして除去することが困難になったり不可能になったりする。
【０００５】
また、汚水収納槽へ流入する汚水中のリン酸が減少した場合には、水不溶性リン酸塩形成金属イオンが過剰に溶出するおそれがある。このような過剰な金属イオン溶出が起きると、水不溶性リン酸塩や金属化合物などとして沈殿する汚泥の量が増えることから汚泥除去作業の回数が増大するばかりか、汚水処理後の水に同金属イオンが残ることから弊害を招く不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、汚水中に水不溶性リン酸塩形成金属イオンを電気化学的に溶出させる際の不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的に除去するとともに、過剰な金属イオン溶出を防止することのできる汚水処理装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、汚水が流入して溜められる汚水収納槽と、この汚水収納槽に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する少なくとも一組の電極と、電極に電解用電流を供給するための電源と、汚水収納槽へ流入する汚水のリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを備えてなることを特徴とする汚水処理装置が提供される。
【０００８】
汚水収納槽には、電気分解処理に供される汚水が収納される。電極は、例えば長方形板状のものが２枚一組で所定組配され、電気分解により鉄イオンＦｅ2+を汚水収納槽に溶出する。電源は各組の電極に電気分解のための電流を供給する。
【０００９】
一組の電極は例えば、両方とも鉄電極であり、または一方が鉄電極であり他方が不溶性金属電極である。前者の場合は、所望により電極の極性反転を行うことで電極の不動態化を防止することができる。また、後者の場合は、鉄電極をアノードとし、不溶性金属電極をカソードとする。ここで、不溶性金属電極としては、例えば銀電極や白金電極などがある。また、一組の電極は例えば、把手部のある電気絶縁性スペーサなどに固定され、相互の間隔が一定に保たれているのが好ましい。
【００１０】
汚水収納槽に溶出した鉄イオンは、汚水中のリン酸（オルトリン酸）と反応して、水不溶性リン化合物（Ｆｅ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y ）となって凝集し、汚水収納槽に沈殿する。
【００１１】
制御部は、リンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比（Ｐ／Ｆｅ）が所定値になるように前記電流を制御する。ここで、リンのモル数は、例えば、図６に示すように、本発明に係る汚水収納槽が組み込まれた小型合併処理浄化槽へ流入する汚水の流量を検出するセンサ７０を設けておけば、そのセンサ７０の出力に基づいて小型合併処理浄化槽の使用人数を推定し、推定した人数から発生するリンのモル数を算出することができる。また使用する人数に変動のない家庭では予めリンのモル数を把握することができるため、小型合併処理浄化槽設置の際に鉄のモル数を決めることができる。
【００１２】
制御部がこのように電流を制御するのは、本発明者が研究の結果、▲１▼不動態化や過剰鉄イオン溶出と電解時のＰ／Ｆｅとの間には相関関係があること、▲２▼Ｐ／Ｆｅが所定値よりも小さすぎると鉄イオンが過剰に溶出するおそれがあること、▲３▼Ｐ／Ｆｅが所定値よりも大きすぎると不動態化が起きることを突き止めたからである。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、前記制御部に代えて、リン酸イオン濃度検出部と、この検出部により検出されたリン酸イオン濃度から求められるリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを設けた汚水処理装置が提供される。このイオン濃度検出部は、電気分解のために汚水収納槽へ流入する汚水中のリン酸イオンＰＯ4 3-の濃度を検出する。このリン酸イオン濃度検出部は例えば、汚水収納槽へ流入する汚水を一時的に溜めるための検出槽と、この検出槽に配設されたイオン濃度センサとからなる。
【００１４】
汚水中のリン酸イオン濃度を検出するセンサとしては例えば、鎖状ジアミンの一種を配位子とする銅錯体からなるイオン感応物質を保持してなるイオン感応膜を備えた、既知のセンサなどが好ましく用いられる。
【００１５】
また、前記のＰ／Ｆｅの所定値は０．３〜１．０の範囲内にあるのがより好ましいことも、実験により突き止めた。
【００１６】
本発明に係る汚水処理装置は、すべての電極が鉄から構成され、制御部がさらに、電源に電極の極性反転を指示する機能を有しているのが好ましい。極性反転を行うことで、電極表面における不動態皮膜の生成や成長を阻止することで電極の不動態化をいっそう確実に防止することができるからである。
【００１７】
本発明に係る汚水処理装置は、前記極性反転を行う際に制御部が３０分〜１５日の範囲内の所定時間ごとに１回の割合で同反転を指示するように構成されているのが好ましい。一定時間ごとに電極の極性反転を行うことで、電極の不動態化をよりいっそう確実に防止して、電気分解の効率化を図ることができるからである。
【００１８】
ここで、極性反転を３０分〜１５日の範囲内の所定時間ごとに１回の割合で行うように指示するのは、３０分未満の所定時間ごとに１回の割合で極性反転を行うと、鉄イオンの溶出が充分ではなく汚水中のリン酸イオンとの反応が低すぎるからであり、１５日を超える所定時間ごとに１回の割合で極性反転を行うと、電極表面に付着するＦｅ3 Ｏ4 などの不動態皮膜が急速に成長する結果、溶出した鉄イオンとリン酸イオンとの反応が著しく妨げられるからである。このことは本発明者の実験により判明した事実である。
【００１９】
このような極性反転時間は、いっそう好ましくは１時間〜１０日の範囲内の所定時間ごとに１回の割合であり、もっとも好ましくは１時間〜５日の範囲内の所定時間ごとに１回の割合であることも、同実験により判明した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１つの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
図１に示すように、本発明の１つの実施の形態に係る汚水処理装置Ｄ1 は、１つの汚水収納槽１と、４組の電極２・３と、各組の電極２・３に電流を供給するための直流電源（図示略）と、４個の電極保持体４とを備えてなる。
【００２２】
図２に示すように、汚水収納槽１は平面形状がほぼ方形の箱からなり、屎尿廃水や生活廃水などの処理すべき汚水が収納される。汚水収納槽１の対向側壁の上部には、汚水流入口１ａ及び汚水流出口１ｂが形成されている。また、汚水収納槽１の底には、左右方向に延びる２本の底部位置決め棒５が設けられている。そして、これらの底部位置決め棒５の内側には、縦方向に延びる合計６本の左右位置決め棒６が設けられている。
【００２３】
各組の電極２・３はいずれも長方形板状の鉄製であり、汚水中のリン酸を除去する鉄イオンを電気分解により溶出させる。図３及び図４に拡大して示すように、一組の電極２・３は、これらの上端に取り付けられた塩化ピニル樹脂製の電気絶縁性スペーサ７により、それらの間隔が一定に保たれている。スペーサ７には把手部７ａが設けられている。
【００２４】
電極２・３の上端には接続用端子８が設けられている。これらの端子８はリード線９を介してコネクタ１０に接続されている。コネクタ１０は前記電源に接続される。なお、一組の電極２・３と、１つのスペーサ７と、２つの端子８と、２つのリード線９と、１つのコネクタ１０とからなる集合体を説明の便宜上、電極体１１と称する。
【００２５】
図３及び図４に拡大して示すように、電極保持体４は、平面形状が長方形の箱状のものであり、ポリプロピレン樹脂製である。電極保持体４の左右両側壁は、隣り合う電極保持体４どうしを仕切るための電気絶縁性仕切板４ａにされている。電極保持体４の前後両端は、ともに長方形の汚水流入口４ｂ及び汚水流出口４ｃにされている。
【００２６】
また、電極保持体４の上下両面は、周縁部を残して中央が長方形に切り欠かれて、それぞれ電極着脱口４ｄ及び曝気口４ｅにされている。さらに、電極保持体４の左右幅（２つの仕切板４ａの外面どうしの間隔）は、汚水収納槽１内における、隣り合う２つの左右位置決め棒６どうしの間隔にほぼ等しくされている。
なお、電極保持体４の上面における２つの円形孔４ｆは、スペーサ７を電極保持体４の上面にネジ止めするためのものである。
【００２７】
このように構成された電極保持体４は、汚水収納槽１内に取出し可能に配される。すなわち、槽内に設けられた底部位置決め棒５及び左右位置決め棒６により定位置にゆるやかに固定される。
【００２８】
また、電極体１１は、電極保持体４に電極着脱口４ｄから嵌め込まれてスペーサ７が電極保持体４にネジ止めされることで、電極保持体４に着脱可能に保持される。したがって、電極２・３の点検や交換の作業を簡単かつ短時間に行うことができる。また、一組の電極２・３及び電極保持体４の２つの仕切板４ａは、互いに平行になっている。したがって、電極保持体４内の汚水中のＳＳは各電極２・３の電極面に沿って汚水流入口４ａから汚水流出口４ｂの方へ滞りなく流れる。
【００２９】
図１及び図２に示すように、電極保持体４の底面中央は、左右方向へ延びる凹溝部１ｃにされている。そして、この凹溝部１ｃに１つの曝気管１２が嵌められている。
【００３０】
曝気管１２は、この汚水処理装置Ｄ1 が備える曝気装置の一部である。すなわち、この曝気装置は、汚水収納槽１外に設けられた給気用ブロア（図示略）と、このブロアに接続されて槽内へ延びる給気管（図示略）と、この給気管に接続されて槽底部に配された曝気管１２とを備えてなる。
【００３１】
電極保持体４の曝気口４ｅを通して曝気管１２から曝気を行うことにより、電極２・３及び仕切板４ａの洗浄の効果をいっそう上げることができる。
【００３２】
図５に示すように、この汚水処理装置Ｄ1 は小型合併処理浄化槽１０１に組み込まれている。
【００３３】
浄化槽１０１の内部は、屎尿廃水と生活廃水との混合した汚水が流入する流入管１０２の側から、汚水処理ずみの水を外部へ放流する放流管１０３の側にかけて、汚水浄化処理の工程順に応じて複数の槽が区画形成された槽構造にされている。
【００３４】
１０４は流入管１０２側の最前部に区画形成された第１嫌気濾床槽である。この第１嫌気濾床槽１０４では、屎尿廃水や生活廃水の中に混入していて浄化処理できない夾雑物を沈澱分離させて除去する。
【００３５】
第１嫌気濾床槽１０４には嫌気性微生物の濾床である第１嫌気濾床１０５が設けられており、第１嫌気濾床１０５に微生物を棲息させることで嫌気処理を行うようにされている。第１嫌気濾床１０５は、流入水や逆洗廃水が一時的に流入した際の水流によって沈澱物が巻き上げられて浮遊物質となって次の槽へ流出するのを抑えて、次の槽の負荷を下げることができる。
【００３６】
１０６は第１嫌気濾床槽１０４に隣接して区画形成された次の第２嫌気濾床槽である。第２嫌気濾床槽１０６では、第２嫌気濾床１０７に嫌気性微生物を棲息させることで嫌気処理を行うようにされている。
【００３７】
１０８は第２嫌気濾床槽１０６に隣接して区画形成された次の生物膜濾過槽である。
【００３８】
第１嫌気濾床槽１０４と第２嫌気濾床槽１０６とは垂直な隔壁１０９で仕切られている。隔壁１０９の上部には、隔壁１０９を貫通する移流口１１０が開口形成されている。そして、移流口１１０に移流管１１１が嵌められている。
【００３９】
第２嫌気濾床槽１０６と次の生物膜濾過槽１０８とは垂直な隔壁１１２で仕切られている。隔壁１１２の上部には、隔壁１１２を貫通する移流口１１３が開口形成されている。そして、移流口１１３に移流管１１４が嵌められている。第１嫌気濾床槽１０４から移流管１１１を通って第２嫌気濾床槽１０６へ移流してきた汚水は、第２嫌気濾床１０７を下降流で通過した後、移流管１１４を通って次の生物膜濾過槽１０８へ送り込まれる。
【００４０】
第２嫌気濾床槽１０６に設けられた第２嫌気濾床１０７により、ある程度のＳＳが捕捉される。捕捉されたＳＳは、徐々に嫌気分解されて溶解性のものになっていったり、第２嫌気濾床槽１０６の底に汚泥として貯留されたりする。また、第２嫌気濾床１０７では有機性の窒素がアンモニア性の窒素に嫌気分解される。
【００４１】
生物膜濾過槽１０８には、好気性微生物の濾床である好気濾床１１５が設けられており、好気濾床１１５に好気性微生物を棲息させることで好気処理を行うようにされている。生物膜濾過槽１０８の底部付近には、曝気装置の曝気管１１６が横設状態に配されている。曝気装置は、曝気管１１６から空気を吹き出すことで、生物膜濾過槽１０８の好気濾床１１５に棲息する好気性微生物に酸素を供給する。
【００４２】
１１７は生物膜濾過槽１０８に隣接して区画形成された次の処理水槽である。処理水槽１１７では、生物膜濾過槽１０８で好気処理され、濾過されて移流してきた処理水を静置貯蔵する。
【００４３】
１１８は処理水槽１１７の上部に区画形成された消毒槽である。消毒槽１１８は、処理水槽１１７で処理された後の上澄み水を消毒処理して、放流管１０３から外部へ排出するようにされている。
【００４４】
生物膜濾過槽１０８と次の処理水槽１１７との間には垂直な隔壁１１９で仕切られている。隔壁１１９の上部には、隔壁１１９を貫通する移流口１２０が開口形成されている。そして、移流口１２０に移流管１２１が嵌められている。第２嫌気濾床槽１０６から移流管１１４を通って生物膜濾過槽１０８へ移流してきた汚水は、好気濾床１１５を下降流で通過した後、移流管１２１を通って次の処理水槽１１７へ送り込まれる。
【００４５】
処理水槽１１７の上部から第１嫌気濾床槽１０４の上部にかけて、処理水中の上澄み水を返送するための返送管１２２が配されている。そして、処理水槽１１７からリフト管１２３により汲み上げられた上澄み水は、分水計量装置１２４、返送管１２２を経て汚水処理装置Ｄ1 に送られてリン除去処理に供された後に、第１嫌気濾床槽１０４へ戻される。
【００４６】
図５において、１２５は汚水処理装置Ｄ1 が備えている制御部を、１２６は電源をそれぞれ示している。電源１２６は、汚水収納槽１の内部に配された電極２・３に電気分解のための電流を供給する。１２７は汚水収納槽１の外部に設けられた給気用ブロアを示す。ブロア１２７は、汚水収納槽１の内部の電極２・３及び仕切板４ａに曝気を施すことでこれらの面を洗浄するための曝気装置の一部である。
【００４７】
浄化槽１０１に流入する汚水の量を１日１２００リットルとし、浄化槽１０１内の循環流量は６０００リットルとする。このとき、汚水収納槽１の内部に配された電極２・３には電流を１２０〜２４００ｍＡの範囲内の一定値だけ流す。各電極体１１の電極間距離は２５ｍｍとされ、電極間電圧は常にモニターできるようにされている。
【００４８】
制御部１２５は、前記鉄イオン溶出のために電解する際の電流密度を常に０．１〜５．０ｍＡ／ｃｍ2 の範囲内の一定値に維持して定電流電解を行うように、また３０分間〜１５日間ごとに１回の極性反転を指示するように、制御する。電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ2 に満たないときは不動態化が起こり、５．０ｍＡ／ｃｍ2 を越えたときは電極間電圧が約２５Ｖ以上になり消費電力が増大する。
【００４９】
ここでは、浄化槽１０１の運転開始から３ヶ月間、制御部１２５により電流密度を常に０．５ｍＡ／ｃｍ2 に維持して、また６時間ごとに１回の極性反転をしながら定電流電解が行われた。
【００５０】
図５に示すように、この汚水処理装置Ｄ1 にはさらに、特徴あるリン酸イオン濃度検出部６０が設けられている。
【００５１】
リン酸イオン濃度検出部６０は、汚水収納槽１の上流側で返送管１２２に連通状に設けられた検出槽６１と、この検出槽６１に配設されたリン酸イオン濃度センサ６２とからなる。検出槽６１は汚水収納槽１へ流入する前の汚水を一時的に溜める。リン酸イオン濃度センサ６２は、鎖状ジアミンの一種を配位子とする銅錯体からなるイオン感応物質を保持してなるイオン感応膜を備えたものが用いられており、制御部１２５に接続されている。リン酸イオン濃度センサ６２は、検出槽６１に一定量溜められた汚水に下部が浸されて、その汚水中のリン酸イオン濃度を検出する。そして、制御部１２５が、検出されたリン酸イオン濃度からリンのモル数を算出する。
【００５２】
なお、リンのモル数は、図６に示すように、汚水収納槽１が組み込まれた小型合併処理浄化槽へ流入する汚水の流量を検出するセンサ７０を設けておけば、そのセンサ７０の出力に基づいて合併処理浄化槽の使用人数を推定し、推定した人数から発生するリンのモル数を算出することができる。
【００５３】
次いで、制御部１２５は、算出したリンのモル数から、イオン溶出すべき適切な鉄のモル数を決定する。すなわち、リンのモル数の鉄のモル数に対する比Ｐ／Ｆｅの値は、図７及び図８に示すような実験から求めた０．３〜１．０の範囲内の所定値に決定される。
【００５４】
まず、図７に示す実験について説明する。
汚水収納槽１へ流入する汚水のリン酸イオン濃度を０．６ｍｇ／リットル（Ｐ／Ｆｅ＝０．３）、１．２ｍｇ／リットル（Ｐ／Ｆｅ＝０．６）、２．４ｍｇ／リットル（Ｐ／Ｆｅ＝１．３）、６．０ｍｇ／リットル（Ｐ／Ｆｅ＝３．３）、１８．０ｍｇ／リットル（Ｐ／Ｆｅ＝１０）と変化させて電解を行い、それぞれの場合の１日当たりのリン除去量の期間的推移を測定した。ただし、鉄イオンの溶出量はすべて一定（１９ｍＡ）に保たれた。また、極性反転時間はすべて１時間であった。
【００５５】
この実験結果から、リン除去量は、Ｐ／Ｆｅが１．３以上の場合には３５日経過時点において初期値の半分以下に低下する（不動態化による）のに対して、Ｐ／Ｆｅが１．３未満の場合には３５日経過時点において初期値からほとんど低下していないことがわかる。
【００５６】
次に、図８に示す実験について説明する。
Ｐ／Ｆｅを種々変化させてそれぞれのＰ／Ｆｅに対するリン除去率（％）を求めた。
【００５７】
この実験結果から、Ｐ／Ｆｅが０．３未満ではリン除去率が９９％以上になり、リン除去のために余分の鉄イオンを溶出させることになるのに対し、Ｐ／Ｆｅが０．３〜１．０の範囲にあれば約８０〜９８％の適切なリン除去率を確保できることがわかる。
【００５８】
かくして、Ｐ／Ｆｅの値は０．３〜１．０の範囲内の所定値に決定され、制御部１２５が電解電流を制御する。その一例を、図９に基づいて説明する。制御部１２５がＡ〜Ｄの四組の電極２・３のうちから二組の電極２・３を選択して直流定電流を印加する。すなわち、ａ〜ｂ時間では電極Ａ（２・３）と電極Ｂ（２・３）に、ｂ〜ｃ時間では電極Ｂ（２・３）と電極Ｃ（２・３）に、ｃ〜ｄ時間では電極Ｃ（２・３）と電極Ｄ（２・３）に、ｄ〜ｅ時間では電極Ｄ（２・３）と電極Ａ（２・３）に、ｅ〜ｆ時間では電極Ａ（２・３）と電極Ｂ（２・３）に、直流定電流（約１〜１．２Ａ）を印加する。そして、所定量の鉄イオンを溶出させる。
【００５９】
このような浄化槽１０１において、汚水収納槽１にリン酸イオン濃度１．２ｍｇ／リットルの汚水を流量１００ｍリットル／ｍｉｎで流入させ、電解電流を１９ｍＡ（Ｆｅ／Ｐ＝１．５に設定）に保って電解運転した。電極２・３の極性反転時間−ある時点における極性反転から次の時点における極性反転までの時間−を変化させたときのリン除去量（ｍｇ／ｄａｙ）の経時変化を求めたところ、図１０のグラフが得られた。
【００６０】
図１０のグラフによると、極性反転を行わないときは電解運転１０日目以降からリン除去量が大きく低下し始める。そして、リン除去量は、電解運転１５日目では初期値の約７５％になり、１８日目では初期値の約５０％になっている。
【００６１】
この結果から、リン除去量低下の許容度を７５％に設定すると、極性反転は最大１５日目に一回行う必要があると考えられる。
【００６２】
また、図１０のグラフから、極性反転時間が１時間（１Ｈ）、１日（２４Ｈ）及び５日（５ｄａｙ）の場合にも、長期間（３か月まで）、安定したリン除去が可能であることがわかる。
【００６３】
次に、本発明者は、鉄イオン溶出効率−電解を行ったときに、ファラデーの法則に従って理論上溶出する鉄イオンに対する実際に溶出した鉄イオンの百分率−を９５％以上にするためには、３０分以上に１回の極性反転をする必要があることも実験から突き止めた。
【００６４】
すなわち、▲１▼９５％の鉄イオン溶出効率を確保するためには、極性反転を３０分〜１５日の範囲内の一定時間ごとに１回の割合で行うのが好ましく、また、▲２▼９６％の鉄イオン溶出効率を確保するためには、極性反転を１時間〜１０日の範囲内の一定時間ごとに１回の割合で行うのが好ましく、さらに、▲３▼９７％の鉄イオン溶出効率を確保するためには、極性反転を１時間〜５日の範囲内の一定時間ごとに１回の割合で行うのが好ましいことも突き止めた。
【００６５】
なお、図１１には、極性反転時間を１日（１４４０分）に保持して、運転日数を５段階に（０〜９０日）変化させた場合における、リン酸イオン濃度（ｍｇ／リットル）の０分から１４４０分までの経時的変化を示す。この図１１によれば、運転日数が増えるにつれてリン酸イオン濃度が上昇していること、その上昇の程度は少ないことがわかる。
【００６６】
このような実験を極性反転時間を変化させて行った場合に汚水収納槽１に堆積した汚泥（金属酸化物やリン酸化合物など）の量は、極性反転時間が３０分のときには２０ｇ、１時間のときには７．５ｇ、１日のときには５．５ｇであった。このことから、極性反転時間を長くすれば汚水収納槽１の汚泥量は少なくなることがわかる。そして、汚泥量が少なくなれば、汚水収納槽１のコンパクト化やメンテナンス時期の延長などが可能になる。
【００６７】
一般に、合併浄化槽へ流入するリン酸のイオン濃度は３〜８ｍｇ／リットル程度である。この実施の形態に係る小型合併処理浄化槽１０１への汚水流入量及び浄化槽１０１での汚水循環流量を、それぞれ１２００リットル及び６０００リットルとすると、汚水収納槽１へ流入するリン酸のイオン濃度は０．６〜１．６ｍｇ／リットルとなる。
【００６８】
したがって、このときにモル比Ｆｅ／Ｐ＝１〜３とすると、溶出すべき鉄のイオン濃度、すなわち鉄溶出量＝（リン酸のイオン濃度／リンの原子量）×（モル比）×（鉄の原子量）から、０．６÷３１×１×５５．８４７＝１．０８ｍｇ／リットル〜１．６÷３１×３×５５．８４７＝８．５４ｍｇ／リットルとなる。つまり、約１〜９ｍｇ／リットルの鉄イオンの溶出が必要になる。
【００６９】
もしも、汚水収納槽１へ流入するリン酸のイオン濃度が１．６ｍｇ／リットルを超えると、電極２・３の表面に金属酸化物などの不動態皮膜が多く生成して、鉄イオンの溶出が妨げられる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、汚水が流入して溜められる汚水収納槽と、この汚水収納槽に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する少なくとも一組の電極と、電極に電解用電流を供給するための電源と、汚水収納槽へ流入する汚水のリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを備えてなる。したがって、このような制御部により、汚水中に水不溶性リン酸塩形成用鉄イオンを電気化学的に溶出させる際の不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的に除去するとともに、過剰な鉄イオン溶出を防止することができる。
【００７１】
請求項２記載の発明によれば、汚水が流入して溜められる汚水収納槽と、この汚水収納槽に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する少なくとも一組の電極と、電極に電解用電流を供給するための電源と、汚水収納槽へ流入する汚水のリン酸イオン濃度を検出するためのリン酸イオン濃度検出部と、この検出部により検出されたリン酸イオン濃度から求められるリンのモル数の、溶出すべき鉄のモル数に対する比が所定値になるように前記電流を制御する制御部とを備えてなる。したがって、このような制御部により、汚水中に水不溶性リン酸塩形成用鉄イオンを電気化学的に溶出させる際の不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的に除去するとともに、過剰な鉄イオン溶出を防止することができる。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、制御部が前記所定値を０．３〜１．０の範囲内に維持することで、請求項１または２記載の発明に係る前記効果をいっそう確実に奏することができる。
【００７３】
請求項４記載の発明によれば、すべての電極が鉄から構成され、制御部がさらに、電源に電極の極性反転を指示する機能を有している。したがって、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明が奏する前記効果に加えて、極性反転を行うことで、電極の不動態化をよりいっそう確実に防止して、電気分解の効率化を図ることができる。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、制御部が、前記極性反転を、３０分〜１５日の範囲内の一定時間ごとに１回の割合で行うように指示するように構成されている。したがって、一定時間ごとに電極の極性反転を行うことで、請求項４記載の発明が奏する電極の不動態化をよりいっそう確実に防止して、電気分解の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る汚水処理装置の分解斜視図である。
【図２】図１の汚水処理装置の一部を上面から見た構成説明図である。
【図３】図１の汚水処理装置の構成部材である電極体及び電極保持体の斜視図である。
【図４】図３の電極体及び電極保持体の分解斜視図である。
【図５】図１の汚水処理装置が組み込まれた合併処理浄化槽の内部を正面から見た拡大構成説明図である。
【図６】図５の浄化槽における制御部及びリン酸イオン濃度検出部を示すブロック図である。
【図７】図５の浄化槽における汚水収納槽へ流入する汚水のリン酸イオン濃度を各種変化させて電解を行い、それぞれの場合の１日当たりのリン除去量の期間的推移を測定したグラフである。
【図８】図５の浄化槽における汚水収納槽でのＰ／Ｆｅを種々変化させてそれぞれのＰ／Ｆｅに対するリン除去率を求めたグラフである。
【図９】０．３〜１．０の範囲内で決定されたＰ／Ｆｅの所定値に基づいて電解電流を制御したときの説明図である。
【図１０】図５の浄化槽における汚水収納槽での電極の極性反転時間を変化させたときのリン除去量の経時変化を求めたグラフである。
【図１１】図５の浄化槽における汚水収納槽での電極の極性反転時間を１日（１４４０分）に保持して、運転日数を５段階に（０〜９０日）変化させた場合における、リン酸イオン濃度の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１    汚水収納槽
２    電極
３    電極
Ｄ1   汚水処理装置
６０    リン酸イオン濃度検出部
６１    検出槽
６２    リン酸イオン濃度センサ
１０１    小型合併処理浄化槽
１２５    制御部
１２６    電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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