(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ電極より低い位置に設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ溶出槽の底部に設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】
嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する底部が傾斜した溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ溶出槽底部の最も低い位置近傍に設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項４】
前記移送手段及び電極への通電を停止する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の汚水処理装置。
【請求項５】
前記処理槽上部に処理槽内の点検用開口と、該点検用開口を開閉自在に閉塞する蓋体とを備え、前記溶出槽を点検用開口近傍に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項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７−１０８２９６号公報（Ｃ０２Ｆ  ３／３０）が知られている。この汚水処理装置は好気槽から溶出槽に供給した汚水に鉄イオンを溶出して嫌気槽に返送し、溶出槽から溶出した鉄イオンを汚水中のオルトリン酸と反応させて水不溶性リン化合物として凝集、沈殿させ、汚水中からリンを除去するものである。
【０００３】
しかしながら、長期にわたる使用により汚水中の汚泥やオルトリン酸と反応して生成されたリン化合物等が溶出槽内に徐々に堆積し、堆積物が電極に触れることにより鉄イオンの溶出効率が低下する欠点があった。
【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、安定したリン除去性能を維持することができ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、嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ電極より低い位置に設け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、嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ溶出槽の底部に設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための第３の手段は、嫌気部、好気部及び沈殿部を有する処理槽と、鉄材またはアルミニウムからなる電極を有し該電極に通電して鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する底部が傾斜した溶出槽と、前記処理槽内の汚水を溶出槽に供給する移送手段と、前記溶出槽に設けられ溶出槽に供給される汚水を処理槽に返送する排出口とを備え、前記溶出槽の排出口を処理槽内の汚水より上方で且つ溶出槽底部の最も低い位置近傍に設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記第１の手段乃至第３の手段において、前記移送手段及び電極への通電を停止する制御手段を設けることが好ましい。
【０００９】
上記第１の手段乃至第３の手段において、前記処理槽上部に処理槽内の点検用開口と、該点検用開口を開閉自在に閉塞する蓋体とを備え、前記溶出槽を点検用開口近傍に設けることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１乃至図５に示す汚水処理装置に基づいて以下に詳述する。
【００１１】
１は地中に埋設された処理槽である。該処理槽１内部は第１仕切壁２、第２仕切壁３及び第３仕切壁４により、後述する第１嫌気部５、第２嫌気部18、好気部22、沈殿部28及び消毒部30に区画されている。
【００１２】
５は生活雑排水等の汚水が流入する流入口６を有する第１嫌気部、７は前記第１嫌気部５内に配設された第１嫌気濾床で、第１嫌気部５内に流入した汚水中に混入している難分解性の夾雑物を沈殿分離し、第１嫌気濾床７に付着した嫌気性微生物により有機物を嫌気分解すると共に、有機性の窒素をアンモニア性窒素に嫌気分解する。
【００１３】
８は前記第１嫌気部５の汚水より上方で且つ後述する第１点検用開口49に臨む位置に配設された矩形箱状の溶出槽で、底部を底部中央に向けて傾斜させると共に底部中央に排出口９を設け、後述する第３返送管45を介して分水計量装置49から供給された汚水を排出口９から第１嫌気部５に返送する。10は前記溶出槽８上部に設けられ溶出槽８内の空気を排出する排気口である。
【００１４】
11は前記溶出槽８内に配設される鉄材からなる電極12を有し、溶出槽８を閉塞する透明な絶縁体にて形成された電極カバ−である。13は後述する制御回路55により制御され、電極12間に直流定電流を供給する電源装置で、前記電極12間に電源装置13から直流定電流を供給することにより、溶出槽８内の汚水に鉄イオンを溶出する。前記溶出槽８、電極12及び電源装置13により溶出装置を構成している。
【００１５】
14は前記溶出槽８底部の前記電極12間に配設された第１散気管で、多数の空気吹出口を形成すると共に、第１ブロアー15に接続され、該第１ブロアー15から供給される空気を空気吹出口から放出することにより電極12を洗浄し汚泥の付着を防止すると共に、電極12から溶出する２価の鉄イオンをオルトリン酸と反応する３価の鉄イオンに酸化する。
【００１６】
16は前記第１嫌気部５内に配設された第１移流管で、前記第１嫌気部５で嫌気分解された汚水を、第１仕切壁２上部を貫通する第１給水口17を介して後述する第２嫌気部18に供給する。
【００１７】
18は前記第１仕切壁２により第１嫌気部５と区画された第２嫌気部、19は前記第２嫌気部18内に配設された第２嫌気濾床で、該第２嫌気濾床19により、浮遊物質を捕捉し嫌気性微生物により有機物を嫌気分解すると共に、有機性の窒素をアンモニア性窒素に嫌気分解する。
【００１８】
20は前記第２嫌気部18内に配設された第２移流管で、前記第２嫌気部18で嫌気分解された汚水を、第２仕切壁３上部を貫通する第２給水口21を介して後述する好気部22に給水する。22は前記第２仕切壁３により第２嫌気部18と区画された好気部で、第２嫌気部18で嫌気処理された汚水が第２移流管20を介して流入する。23は前記好気部22内に配設された接触材で、好気性微生物の培養を促進する。
【００１９】
24は前記好気部22底部に配設された第２散気管で、多数の空気吹出口を形成すると共に、第２ブロアー25に接続され、第２ブロアー25から供給される空気を空気吹出口から放出して好気部22内を好気状態に維持し、汚水を好気性微生物により好気分解すると共に、硝酸菌や亜硝酸菌の働きによりアンモニア性窒素を硝酸性や亜硝酸性の窒素に分解する。
【００２０】
26は前記接触材23下部に配設され、多数の空気吹出口を有する第３散気管で、前記第２ブロアー25と接続されている。前記第２ブロアー25からの空気は第１電磁弁27によって第２散気管24あるいは第３散気管26のいずれか一方に供給されている。
【００２１】
前記第１電磁弁27は通常、第２散気管24に切り換えられ、第２ブロアー25から供給される空気を第２散気管24の空気吹出口から放出して好気部22内を好気状態に維持し、接触材23を洗浄する際には、後述する制御回路55が第１電磁弁27を第３散気管26に切り換え、第３散気管26の空気吹出口から空気を放出させて、接触材23に付着し増殖して徐々に厚くなった生物膜を剥離する。
【００２２】
28は前記第３仕切壁４底部に設けられた連通口29により好気部22と連通する沈殿部で、好気部22で好気分解され連通口29から流入する汚水を沈殿物と上澄み液に分離する。また、前記沈殿部28底部に堆積した汚泥を連通口29から好気部22に戻すために、沈殿部28底部を好気部22側に傾斜させている。
【００２３】
30は前記沈殿部28上部に設けた消毒部で、沈殿部28で分離された上澄み液が流入するようになっている。31は前記消毒部30内に設けられた殺菌装置で、該殺菌装置31内に備えた塩素系等の薬品により消毒部30に流入した汚水を消毒する。32は前記消毒部30に連通する排水口で、消毒部30において消毒された汚水を処理槽１外に排水するようになっている。
【００２４】
33は前記好気部22底部と第１嫌気部５上部を連通する第１返送管、34は前記好気部22底部の第１返送管33内に配設された第４散気管で、多数の空気吹出口を形成すると共に、第３ブロアー35に接続され、第３ブロアー35から供給される空気を空気吹出口から放出することにより、前記好気部22底部に堆積した汚泥及び沈殿部28から好気部22に返送された汚泥を、第１返送管33を介して第１嫌気部５に返送するようになっている。
【００２５】
36は前記沈殿部28上部と後述する分水計量装置39の流入室40を連通する第２返送管、37は前記第２返送管36内に配設された第５散気管で、多数の空気吹出口を形成すると共に、前記第３ブロアー35に接続している。前記第３ブロアー35からの空気は第２電磁弁38によって第４散気管34あるいは第５散気管37のいずれか一方に供給されている。
【００２６】
前記第２電磁弁38は通常、第５散気管37に切り換えられ、第３ブロアー35から供給される空気を第５散気管37の空気吹出口から放出することにより、沈殿部28内の上澄み液を第２返送管36を介して後述する分水計量装置39の流入室40に移送するようになっている。
【００２７】
前記接触材23を洗浄した後には制御回路55が第２電磁弁38を第４散気管34に切り換え、第４散気管34の空気吹出口から空気を放出することにより、好気部22内の汚水が第１返送管33を介して第１嫌気部５に流入する。この流れに伴って好気部22底部に堆積した汚泥及び沈殿部28から好気部22に戻った沈殿物を第１返送管33を介して第１嫌気部５に返送する。
【００２８】
39は前記沈殿部28上部に配設された矩形箱状の分水計量装置で、第２返送管36と接続された流入室40と、該流入室40と下部側を連通する開口を形成した隔壁41により仕切られた中間室42と、該中間室42内の汚水が流入する第１分水室43及び第２分水室44とに区画している。
【００２９】
前記第１分水室43は溶出槽８に第３返送管45を介して連通すると共に、中間室42とは壁の上部をＶ字状に開放した切欠部46により連通している。前記第２分水室44は前記好気部22上部に管47により連通すると共に、中間室42とは高さ調整可能な溢流堰板48の上部に形成される開口により連通している。
【００３０】
前記溢流堰板48の高さを調整し溢流堰板48の上部に形成される開口の大きさを変え、第２分水室44から好気部22に返送する汚水量を設定することにより、第１分水室43から溶出槽８に流入する汚水量が調節できるようになっている。
【００３１】
49は前記第１仕切壁２上部の第１嫌気部５、第２嫌気部18及び溶出槽８に対向する位置に設けられた第１点検用開口、50は前記第１点検用開口49を開閉自在に閉塞する第１蓋体で、第１嫌気部５及び第２嫌気部18底部に堆積した汚泥の吸引排除、溶出槽８の電極12のメンテナンス時等に開閉するようになっている。
【００３２】
51は前記好気部22に対向する位置に設けられた第２点検用開口、52は前記第２点検用開口51を開閉自在に閉塞する第２蓋体である。53は前記殺菌装置31に対向する位置に設けられた第３点検用開口、54は前記第３点検用開口53を開閉自在に閉塞する第３蓋体で、殺菌装置31への塩素系の薬品補給の際等に開閉するようになっている。
【００３３】
55は前記第１ブロアー15、第２ブロアー25、第３ブロアー35、電源装置13、第１電磁弁27及び第２電磁弁38等を制御する制御回路である。
【００３４】
而して、家庭から排出された汚水は流入口６から第１嫌気部５に流入し、第１嫌気部５内に配設された第１嫌気濾床７によって、汚水中のトイレットペーパ−等の比較的粗大な固形物や夾雑物が除去され、後に流入する各処理槽での処理を円滑に行うための予備的処理がなされると共に、除去した固形物、夾雑物や第１嫌気濾床７を通過する汚水が嫌気性微生物の働きにより嫌気分解され、ＢＯＤが低減化されると共に、汚水の分解により発生した汚泥が第１嫌気部５底部に堆積する。また、嫌気性微生物が有機性の窒素をアンモニア性の窒素に嫌気分解する。
【００３５】
第１嫌気部５に新たな汚水が流入することにより、前記第１嫌気部５で嫌気分解した汚水は第１移流管16の第１給水口17から第２嫌気部18に流入する。第２嫌気部18に流入した汚水は、第２嫌気濾床19で嫌気性微生物の働きにより有機物が嫌気分解され、ＢＯＤが低減化されると共に、汚水の分解により発生した汚泥は第２嫌気部18底部に堆積する。また、嫌気性微生物が有機性の窒素をアンモニア性の窒素に嫌気分解する。
【００３６】
第２嫌気部18に新たな汚水が流入することにより第２嫌気濾床19で嫌気分解した汚水が第２移流管20の第２給水口21から好気部22に流入し、第２ブロアー25から供給される空気が第２散気管24の空気吹出口から放出されることにより撹拌される。
【００３７】
そして、汚水中に酸素が溶存され、接触材23の表面に多数付着した好気性微生物の働きにより汚水を好気分解すると共に、有機リン酸塩等をオルトリン酸に分解し、アンモニア性窒素を硝酸性や亜硝酸性窒素に分解する。また、汚水の分解により発生した汚泥は好気部22底部に堆積する。
【００３８】
好気部22に新たな汚水が流入することにより、接触材23に付着した好気性微生物の働きにより好気分解した汚水が、好気部22底部の連通口29から沈殿部28に流入する。沈殿部28に流入した汚水は、沈殿部28内を上昇する間に沈降性物質が沈降して連通口29から好気部22に返送され、上澄み液は消毒部30に流入する。消毒部30に流入した上澄み液は、塩素系の薬品を備えた消毒装置31により消毒され病原菌等の細菌を死滅させて、排水口32より処理槽１外に排水される。
【００３９】
第３ブロアー35から供給される空気を第５散気管37の空気吹出口から放出することにより、沈殿部28内の上澄み液は分水計量装置39の流入室40に流入し、中間室42で整流されて第１分水室43と第２分水室44に流入する。
【００４０】
第１分水室43から第３返送管45を介して溶出槽８に流入した汚水には、鉄材からなる電極12間に直流定電流が供給されることにより電極12から鉄イオンが溶出される。溶出した鉄イオンはオルトリン酸と反応し、水不溶性のリン化合物として凝集、沈殿する。
【００４１】
また、第１嫌気部５に返送された汚水中の硝酸性や亜硝酸性の窒素は、第１嫌気部５に多く存在する脱窒菌により還元され、窒素ガスとして空気中に放散して除去される。
【００４２】
溶出槽８から第１嫌気部５に返送される汚水は、溶存酸素濃度が極端に高い好気部22からではなく、沈殿部28から供給したものであり、溶出槽８内の汚水を第１嫌気部５に返送しても嫌気性微生物に対する影響も少なく嫌気処理がおこなえる。
【００４３】
接触材23に付着した好気性微生物により形成された生物膜は増殖して徐々に厚くなるので、目詰まり防止のため、制御回路55が定期的に第１電磁弁27を制御して第２ブロアー25からの空気供給を第３散気管26に切り換え、第３散気管26の空気吹出口から空気を放出させて生物膜を剥離させる。
【００４４】
第３散気管26からの空気供給が終了すると、剥離された生物膜は好気部22底部に汚泥として堆積するが、制御回路55が第２電磁弁38を制御して第３ブロアー35からの空気を第４散気管34に切り換え、第４散気管34の空気吹出口から空気を放出することにより、好気部22内の汚水が好気部22底部に堆積した汚泥と共に、第１返送管33を介して第１嫌気部５に返送される。
【００４５】
溶出槽８は第１点検用開口49に臨ませて配設しており、第１蓋体50を開けて第１嫌気部５及び第２嫌気部18に堆積した汚泥を吸引排除する際等に溶出槽８を点検することができる。
【００４６】
さらに、図示しない点検用スイッチを操作して制御回路55が第３ブロアー35を停止させると、分水計量装置39から溶出槽８に汚水が供給されなくなり、溶出槽８内の汚水は全て排出口９から第１嫌気槽５に返送されて電極12が露出する。
【００４７】
従って透明な電極カバー11を通して電極12の消耗度合いを容易に確認することができると共に、制御回路55が電源装置13を停止させるため、電極12を交換する際の感電を防止することができる。
【００４８】
また、溶出槽８内の汚泥は、溶出槽８底部中央に設けられた排出口９から汚水と共に第１嫌気槽５に返送されるため、溶出槽８内の汚泥処理をする必要がなくなると共に、汚泥が電極12に触れることによる鉄イオン溶出効率の低下を防止することができる。
【００４９】
電極12の電解により電極12から発生した水素ガスは空気より軽いため、溶出槽８上部に溜まりやすくなり、溶出槽８内の水素ガス濃度が上昇すると爆発するおそれがある。そこで、本実施の形態においては、排気口10を溶出槽８上部に設けて、溶出槽８内の水素ガスを第１散気管14から溶出槽８内汚水に供給される空気と共に効率よく溶出槽８外に排出し、溶出槽８内の水素ガス濃度の上昇を防いで爆発を防止している。
【００５０】
本実施の形態において、排出口９は溶出槽８底部中央に設けると共に、底部を排出口９に向けて傾斜させる構成としたが、例えば図５に示す如く、溶出槽８の傾斜した底面の最も低い位置近傍の溶出槽８側壁に排出口９を設ける構成としても、本実施の形態と同様な作用効果を奏する。また、溶出槽８の排出口９を電極12より低い位置に設ける構成としてもよい。
【００５１】
本発明の実施の形態において、鉄材からなる電極12を長期にわたって溶出槽８内の汚水中に浸漬していると、電極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。
【００５２】
従って、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。
【００５３】
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汚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。
【００５４】
また、電極の少なくとも陽極側に鉄材を用い、両電極間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。
【００５５】
さらに、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。
【００５６】
従って、上記構成としてパルス状に印加電流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。
【００５７】
尚、本発明の実施の形態では、直流定電流を印加して鉄イオンを溶出する電極として両極に鉄材を用いたが、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た構成にしてもよい。
【００５８】
また、本発明の実施の形態では、直流定電流を印加して鉄イオンを溶出する電極として両極に鉄材を用いたが、アルミニウムを用いた構成としてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１の構成によると、溶出槽内に堆積する汚泥による電極から溶出するイオン溶出効率の低下を防ぐことができ、電極から安定したイオン溶出を行うことができる等の効果を奏する。
【００６０】
本発明の請求項２の構成によると、溶出槽内に堆積する汚泥による電極から溶出するイオン溶出効率の低下を防ぐことができ、電極から安定したイオン溶出を行うことができると共に、溶出槽内の堆積物処理を不要とすることができる等の効果を奏する。
【００６１】
本発明の請求項３の構成によると、溶出槽内に堆積する汚泥による電極から溶出するイオン溶出効率の低下を防ぐことができ、電極から安定したイオン溶出を行うことができると共に、溶出槽内の汚泥処理を不要とすることができる等の効果を奏する。
【００６２】
本発明の請求項４の構成によると、不要な通電を防いで節電することができると共に、電極のメンテナンス時の感電を防止することができる等の効果を奏する。
【００６３】
本発明の請求項５の構成によると、処理槽内の点検時に溶出槽を点検することができると共に、点検用開口を介して容易に溶出槽のメンテナンスを行うことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施の形態の汚水処理装置の断面図である。
【図２】同他の方向から見た断面図である。
【図３】同溶出槽の拡大断面図である。
【図４】同分水計量装置の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の溶出槽の拡大断面図である。
【符号の説明】
１            処理槽
５            第１嫌気部（嫌気部）
８            溶出槽
９            排出口
12            電極
22            好気部
28            沈殿部
49            第１点検用開口（点検用開口）
50            第１蓋体（蓋体）
55            制御回路（制御手段）
【図１】
0003754167.tif 000002
【図２】
0003754167.tif 000003
【図３】
0003754167.tif 000004
【図４】
0003754167.tif 000005
【図５】
0003754167.tif 000006