(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの底壁及び二組の対向側壁を有する汚水収納槽と、この汚水収納槽内に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンまたはアルミニウム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、汚水収納槽に堆積する汚泥を槽内で循環させるための循環水流を発生する水流発生手段とを備え、
汚水収納槽における一組の対向側壁には、それぞれの下部に、汚泥を底壁の中央付近へ堆積させあるいは循環水流により上方へ導くための傾斜部が設けられ、
水流発生手段が、槽外に配された圧縮空気供給用ブロアと、このブロアに接続されて圧縮空気を供給するための給気管と、この給気管に接続されて槽内の底部に配され、供給された圧縮空気を複数の吹出孔から斜め下方へ吹き出すための散気管とを備えてなる汚水処理装置。
【請求項２】
底壁に、汚水収納槽に堆積する汚泥を一組の対向側壁のうちの一方の傾斜部から他方の傾斜部へ導くための傾斜部が設けられている請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項３】
電極が、汚水収納槽における汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に配され、散気管が、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行な向きに循環水流を発生するように配されている請求項１または２記載の汚水処理装置。
【請求項４】
散気管の吹出孔が、電極の直下にかつ電極一組当たり２つ一組になって設けられ、さらにこれら２つ一組の吹出孔が、斜め下方内側へ向かって開口している請求項３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、その槽内に水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、汚水処理の進行に伴って、有機性汚泥あるいは、金属酸化物やリン酸塩などを含んだ無機性汚泥が汚水収納槽の底に堆積していく。そして、堆積した汚泥が電極に接触すると、その接触箇所で電気的に導通が起こることで、所望の金属イオンの溶出が一部阻止されるおそれがある。
【０００５】
このような電気的導通現象が発生するようになると、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こと（不動態化）がある。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。
【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、その課題は、汚水収納槽の底に堆積した各種汚泥に起因する電気的導通現象や不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的にかつ確実に除去することのできる汚水処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、１つの底壁及び二組の対向側壁を有する汚水収納槽と、この汚水収納槽内に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンまたはアルミニウム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、汚水収納槽に堆積する汚泥を槽内で循環させるための循環水流を発生する水流発生手段とを備え、汚水収納槽における一組の対向側壁には、それぞれの下部に、汚泥を底壁の中央付近へ堆積させあるいは循環水流により上方へ導くための傾斜部が設けられ、水流発生手段が、槽外に配された圧縮空気供給用ブロアと、このブロアに接続されて圧縮空気を供給するための給気管と、この給気管に接続されて槽内の底部に配され、供給された圧縮空気を複数の吹出孔から斜め下方へ吹き出すための散気管とを備えてな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またはアルミニウムイオン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（もしくはアルミニウム）電極であり、または一方が鉄（もしくはアルミニウム）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（もしくはアルミニウム）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】
電気分解により汚水収納槽に溶出した鉄イオンまたはアルミニウムイオンは、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 またはＡｌ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y ）となって凝集し、汚水収納槽に沈殿して堆積する。
【００１１】
水流発生手段は、汚水収納槽に堆積する汚泥を槽内で上下方向に循環させるための循環水流を発生する。すなわち、水流発生手段は、槽外に配された圧縮空気供給用ブロアと、このブロアに接続されて圧縮空気を供給するための給気管と、この給気管に接続されて槽内の底部に配され、供給された圧縮空気を複数の吹出孔から斜め下方へ吹き出すための散気管とを備えてなる。
【００１２】
このような水流発生手段により発生した循環水流によって、汚泥の一部は、堆積することなく汚水中に懸濁するようになり、汚水収納槽の側壁などに設けられた汚水流出管を通って槽外へ流出しやすくなる。
【００１３】
したがって、汚水収納槽の底に堆積した各種汚泥に起因する電気的導通現象や不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的にかつ確実に除去することが可能になる。
【００１４】
汚水収納槽における一組の対向側壁には、それぞれの下部に傾斜部が設けられる。これらの傾斜部は、汚泥を底壁の中央付近へ堆積させあるいは循環水流により上方へ導くためのものである。すなわち、一方の傾斜部は、汚水中の汚泥を底壁の中央付近へ滑り落ちるようにガイドして堆積させる機能を有し、他方の傾斜部は、底壁の中央付近に堆積した汚泥を循環水流によって再び上方へガイドする機能を有する。
【００１５】
それぞれの傾斜部の傾斜角度−傾斜部と水平面とで作られる角度−は、汚水収納槽の大きさ、電極の配設組数や配設状態、給気管や散気管の配設本数や配設状態、循環水流の強さや方向などによって適宜決定される。１例としては４０〜６０度程度である。
【００１６】
本発明に係る汚水処理装置は、より好ましくは、底壁に、汚水収納槽に堆積する汚泥を一組の対向側壁のうちの一方の傾斜部から他方の傾斜部へ導くための傾斜部が設けられる。
【００１７】
この傾斜部は、一組の対向側壁のうちの一方の傾斜部における底壁寄り箇所（汚泥が側壁の傾斜部を滑り落ちるようにガイドされて堆積するようになる箇所）から他方の傾斜部における底壁寄り箇所（汚泥が循環水流によって再び上方へガイドされるようになる箇所）へ向かって下り傾斜になるように構成される。
【００１８】
このように構成されることにより、側壁の一方の傾斜部を滑り落ちるようにガイドされた汚泥は、さらに底壁の傾斜部を滑り落ちるようにガイドされて、側壁の他方の傾斜部の底壁寄り箇所に堆積するようになる。したがって、その後における循環水流による上方への汚泥ガイドがいっそう容易になる。
【００１９】
本発明に係る汚水処理装置は、より好ましくは、電極が、汚水収納槽における汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に配され、散気管が、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行な向きに循環水流を発生するように配される。汚水流入部は、例えば１つの側壁の上方または上部に配される汚水流入管から汚水が汚水収納槽に流入する部分である。汚水流出部は、例えば他の１つの側壁の上部に設けられる汚水流出管へ汚水収納槽からの汚水が流出する部分である。
【００２０】
電極及び散気管がこのように構成されていると、汚水収納槽へ流入した汚水が、電極に対しほぼ平行な向きにスムーズに流れる循環水流に乗って、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に循環するために、散気管から吹き出された空気が循環水流に乗って電極表面を効率よく洗浄する。また、懸濁状態になった汚泥は汚水流出部の近くに来たときに汚水流出部を経て槽外へ流出しやすくなる。
【００２１】
ここで、より好ましくは、散気管の吹出孔が、電極の直下にかつ電極一組当たり２つ一組になって設けられ、さらにこれら２つ一組の吹出孔が、斜め下方内側へ向かって開口している。これらの吹出孔の開口位置は例えば、鉛直線に対して数度の角度だけ内側へずらして設けられている。
【００２２】
散気管の吹出孔が電極の直下にかつ電極一組当たり２つ一組になって設けられていることで、吹出孔から吹き出された空気によって、汚水中にある電極の表面の必要部分を効率よく洗浄することが可能になる。
【００２３】
また、２つ一組の吹出孔が斜め下方内側へ向かって開口していることで、沈降する汚泥により吹出孔が塞がれるおそれを防止するとともに、２つの吹出孔から下方へ吹き出された空気はまず、汚水中を互いに近づくように上昇する。このため、空気の吹き出しにより発生した水流は、まず互いに近づくように上昇し、次いで互いに離れるように一組の対向側壁の方向へ向かい、その後、各側壁に沿って下降し再び互いに近づく、というように循環する。このとき電極は、前記のように、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に配されているので、循環水流は、汚水中にある電極の下部→内側中間部→内側上部→内側中間部→下部の経路をたどることになり、電極表面の大部分にほぼ均等に当たる。したがって、循環水流によって電極表面の必要部分をほぼまんべんなく洗浄することが可能になる。
【００２４】
【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。
【００２５】
図１〜図３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、二組の電極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、１つの電極保持体４とを備えてなる。
【００２６】
汚水収納槽１は、１つの底壁５と、二組の対向側壁６・７・８・９とを有し、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１つの側壁８の上方には、電解処理すべき汚水を汚水収納槽１における汚水流入部へ流入させるための汚水流入管１０が配され、他の１つの側壁６の上部には、電解処理後の汚水を汚水収納槽１における汚水流出部から流出させるための汚水流出管１１が設けられている。
【００２７】
各組の電極２・３はいずれも長方形板状の鉄板であり、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。一組の電極２・３は、これらの上端に取り付けられた塩化ビニル樹脂製の電気絶縁性スペーサ１２により、それらの間隔が一定に保たれている。
【００２８】
この汚水処理装置Ｄ1 は水流発生手段を備えている。水流発生手段は、汚水収納槽１に堆積する汚泥を槽内で上下方向に循環させるための循環水流（図１において黒い矢印で示す）を発生する。
【００２９】
すなわち、水流発生手段は、図１〜図５に示すように、槽外に配された圧縮空気供給用ブロア１３（図７に示す）と、ブロア１３に接続されて圧縮空気を供給するための給気管１４と、給気管１４に接続されて槽内の底部に方形枠状に配され、供給された圧縮空気を複数の吹出孔１５ａから斜め下方へ吹き出すための散気管１５とを備えてなる。
【００３０】
図１に示すように、汚水収納槽１における一組の対向側壁６・７には、それぞれの下部に傾斜部６ａ・７ａが設けられている。一方の傾斜部７ａは、汚水中の汚泥を底壁５の中央付近へ滑り落ちるようにガイドして堆積させる機能を有している。他方の傾斜部６ａは、底壁５の中央付近に堆積した汚泥を循環水流によって再び上方へガイドする機能を有する。これらの傾斜部６ａ・７ａの傾斜角度α・β−傾斜部６ａ・７ａと水平面とで作られる角度−は、いずれも４５度にされている。
【００３１】
底壁５にも傾斜部５ａが設けられている。すなわち、傾斜部５ａは、底壁５の全体にわたるものであり、一方の側壁７の傾斜部７ａにおける底壁５寄り箇所（汚泥が側壁７の傾斜部７ａを滑り落ちるようにガイドされて堆積するようになる箇所）から他方の側壁６の傾斜部６ａにおける底壁５寄り箇所（汚泥が循環水流によって再び上方へガイドされるようになる箇所）へ向かって下り傾斜になるように構成されている。この傾斜部５ａの傾斜角度γ−傾斜部５ａと水平面とで作られる角度−は、約５度にされている。
【００３２】
図２に示すように、二組の電極２・３は、汚水収納槽における汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に配されている。
【００３３】
また、散気管１５は、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行な向きに循環水流を発生するように配されている。すなわち、散気管１５の吹出孔１５ａは、電極２・３の直下にかつ電極２・３一組当たり２つ一組になって設けられており、さらにこれら２つ一組の吹出孔１５ａは、斜め下方内側へ向かって開口している。これらの吹出孔１５ａの開口位置は例えば、鉛直線に対して角度δ（約５度）だけ内側へずらして設けられている。
【００３４】
図６及び図７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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
１０８は第２嫌気濾床槽１０６に隣接して区画形成された次の好気濾床槽である。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。第２嫌気濾床槽１０６と次の好気濾床槽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。
【００３９】
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を通って次の好気濾床槽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】
好気濾床槽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。好気濾床槽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、好気濾床槽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】
１２５は前記曝気装置に切換可能に接続され好気濾床１１５の下方に設けられた逆洗管であり、この逆洗管１２５から空気を吹き出すことで、好気濾床１１５に付着した生物膜を剥離させる。１１７は好気濾床槽１０８に隣接して区画形成された次の沈殿槽である。沈殿槽１１７では、好気濾床槽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は沈殿槽１１７の上部に区画形成された消毒槽である。消毒槽１１８は、沈殿槽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】
好気濾床槽１０８と次の沈殿槽１１７との間は、下部を残して垂直な隔壁１１９で仕切られている。第２嫌気濾床槽１０６から移流管１１４を通って好気濾床槽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、次の沈殿槽１１７へ送り込まれる。
【００４５】
好気濾床槽１０８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、好気濾床槽１０８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】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、１つの底壁及び二組の対向側壁を有する汚水収納槽と、この汚水収納槽内に配され、その汚水中のリン酸を沈殿除去するための鉄イオンまたはアルミニウム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、汚水収納槽に堆積する汚泥を槽内で循環させるための循環水流を発生する水流発生手段とを備え、汚水収納槽における一組の対向側壁には、それぞれの下部に、汚泥を底壁の中央付近へ堆積させあるいは循環水流により上方へ導くための傾斜部が設けられ、水流発生手段が、槽外に配された圧縮空気供給用ブロアと、このブロアに接続されて圧縮空気を供給するための給気管と、この給気管に接続されて槽内の底部に配され、供給された圧縮空気を複数の吹出孔から斜め下方へ吹き出すための散気管とを備えてなる。このような構成によれば、水流発生手段により発生した循環水流によって、汚水中の汚泥の一部は堆積することなく汚水中に懸濁するようになり、また、一方の側壁における傾斜部は汚泥を底壁の中央付近へ滑り落ちるようにガイドして堆積させる機能を有し、他方の側壁における傾斜部は底壁の中央付近に堆積した汚泥を循環水流によって再び上方へガイドする機能を有する。したがって、汚水中の汚泥が汚水収納槽の側壁などに設けられた汚水流出管を通って槽外へ流出しやすくなり、堆積汚泥に起因する電気的導通現象や不動態化を防止して、汚水中のリン酸を安定的にかつ確実に除去することが可能になる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、底壁に、汚水収納槽に堆積する汚泥を一組の対向側壁のうちの一方の傾斜部から他方の傾斜部へ導くための傾斜部が設けられている。したがって、側壁の一方の傾斜部を滑り落ちるようにガイドされた汚泥は、さらに底壁の傾斜部を滑り落ちるようにガイドされて、側壁の他方の傾斜部の底壁寄り箇所に堆積するようになる。したがって、その後における循環水流による上方への汚泥ガイドがいっそう容易になり、請求項１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。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、電極が、汚水収納槽における汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に配され、散気管が、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行な向きに循環水流を発生するように配されている。したがって、汚水収納槽へ流入した汚水が、電極に対しほぼ平行な向きにスムーズに流れる循環水流に乗って、汚水流入部と汚水流出部とを結ぶ線に対しほぼ平行に循環するため、散気管から吹き出された空気が循環水流に乗って電極表面を効率よく洗浄することができる。また、懸濁状態になった汚泥は汚水流出部の近くに来たときに汚水流出部を経て槽外へ流出しやすくなる。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、散気管の吹出孔が、電極の直下にかつ電極一組当たり２つ一組になって設けられ、さらにこれら２つ一組の吹出孔が、斜め下方内側へ向かって開口している。したがって、沈降する汚泥により吹出孔が塞がれるおそれを防止することができるとともに、電極の直下にかつ電極一組当たり２つ一組になって設けられている吹出孔から吹き出された空気によって、汚水中にある電極の表面の必要部分を効率よく洗浄することが可能になり、さらに、電極表面の大部分にほぼ均等に当たる循環水流によって電極表面の必要部分をほぼまんべんなく洗浄することが可能になる。
【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正面断面図である。
【図２】図１の汚水処理装置を上面から見た構成説明図である。
【図３】図１の汚水処理装置の側面断面図である。
【図４】図１の汚水処理装置を構成する散気管の一部を示す拡大平面図である。
【図５】図４の散気管の正面断面図である。
【図６】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構成説明図である。
【図７】図６の合併処理浄化槽の内部を上面から見た構成説明図である。
【符号の説明】
Ｄ1   汚水処理装置
１    汚水収納槽
２    電極
３    電極
５    底壁
５ａ  傾斜部
６    側壁
６ａ  傾斜部
７    側壁
７ａ  傾斜部
８    側壁
９    側壁
１０    汚水流入管
１１    汚水流出管
１３    ブロア（水流発生手段）
１４    給気管（水流発生手段）
１５    散気管（水流発生手段）
１５ａ  吹出孔（水流発生手段）
１０１    小型合併処理浄化槽
【図１】
0003948832.tif 000002
【図２】
0003948832.tif 000003
【図３】
0003948832.tif 000004
【図４】
0003948832.tif 000005
【図５】
0003948832.tif 000006
【図６】
0003948832.tif 000007
【図７】
0003948832.tif 000008