(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水中のリン酸を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させる、陽極と陰極とからなる１組の電極板を複数組備え、
各々の電極板は、その電極面が汚水の流入から流出への流れの方向に対しほぼ平行になるように配されており、
これら複数組の電極板は、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面とが向かい合うように、前記流れの方向に対して交差する方向に列をなしており、
１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面との間には、電極板の電極面よりも大きな表面積を有する仕切板が電極板の電極面とほぼ平行に設けられてい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、さらに詳しくは、屎尿廃水と生活廃水との混合した汚水からリン酸を除去するための脱リン処理装置が組み込まれた、合併処理浄化槽などの汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の脱リン処理装置としては、特開平３−８９９９８号（Ｃ０２Ｆ  ３／１２，１／５８，１１／００）公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
これは、流量調整槽または沈殿分離槽などの液受槽と、生物処理槽と、汚泥濃縮槽とを備え、生物処理槽から液受槽に至る経路の少なくとも１箇所に、不溶性リン酸塩形成金属の電極とそれよりも貴なる金属の電極を導通状態に配置し、あるいは不溶性リン酸塩形成金属の電極を一対以上配置するとともにそれらの間に電圧を印加して、電気化学的に不溶性リン酸形成金属イオンを汚水中に溶出させることで、リンを除去処理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】
このような装置にあっては、処理すべき汚水や処理後の処理水に含まれる浮遊物質（ＳＳ）、とりわけ粒径の比較的大きいＳＳが、導通状態に配置された不溶性リン酸塩形成金属の電極とそれよりも貴なる金属の電極との間、あるいは不溶性リン酸塩形成金属どうしの電極間に進入するおそれがある。
【０００５】
その場合、進入したＳＳが電流のリークの原因となるため、汚水中への不溶性リン酸塩形成金属イオンの溶出量が変動して、リン酸の沈澱除去が不安定になるという不都合が発生する。
【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、汚水中に含まれる浮遊物質に起因する電気分解の不安定化を防止し、所望のイオン溶出量が得られる脱リン処理装置が組み込まれた汚水処理装置を提供することを目的とする。
【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、汚水中のリン酸を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させる、陽極と陰極とからなる１組の電極板を複数組備え、各々の電極板は、その電極面が汚水の流入から流出への流れの方向に対しほぼ平行になるように配されており、これら複数組の電極板は、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面とが向かい合うように、前記流れの方向に対して交差する方向に列をなしており、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面との間には、電極板の電極面よりも大きな表面積を有する仕切板が電極板の電極面とほぼ平行に設けられていることを特徴とする汚水処理装置が提供される。
【０００８】
電極板は例えば長方形の電極面を有し、電気分解により鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出させる。
【０００９】
１組の電極板は例えば、両方とも鉄及びアルミニウムのうちの１つから、または一方が鉄及びアルミニウムのうちの１つから他方が不溶性金属から構成される。前者の場合は、所望により電極の極性反転を行うことで、電極からのイオン溶出が起こらなくなる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、鉄及びアルミニウムのうちの１つから構成された電極を陽極とし、不溶性金属から構成された電極を陰極とする。ここで、不溶性金属から構成された電極としては、例えば銀や白金などの電極がある。
【００１０】
溶出したイオンは、汚水中のリン酸（オルトリン酸）と反応して、難溶性リン化合物（Ｆｅ（ＯＨ）x（ＰＯ4）yまたはＡｌ（ＯＨ）x（ＰＯ4）y）となって凝集し沈殿する。
【００１１】
この脱リン処理装置における電極板は、その電極面が汚水の流入から流出への流れの方向に対してほぼ平行になるように配されている。電極板がこのように配されていることで、汚水中の浮遊物質（ＳＳ）は各電極の電極面に沿って流出口の方へ滞りなく流れる。したがって、汚水に含まれるＳＳが電極板間に進入して滞るおそれを減らすことができる。
【００１２】
電極板は、複数組、配されているので、それらの電極面の総表面積が１組の電極におけるそれと同一であるとすると、複数組の電極配置の自由度が増える。また、１組当たりの電極板の重さを減らすことができるため電極の点検や交換の作業が容易になる。
【００１３】
複数組の電極板は、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面とが向かい合うように、汚水の流れの方向に対して交差する方向に列をなしている。さらに、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面との間には、電極板の電極面よりも大きな表面積を有する仕切板が電極板の電極面とほぼ平行に設けられており、これによって、１組の電極板のこれに隣接する１組の電極板とを近接させることができる。
【００１４】
各電極板には複数の端子が設けられているのがより好ましい。そのように設けられていると、各電極に１つの端子が設けられている場合に比べて、電流密度の分布がより均一になり、安定したイオン溶出を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る脱リン処理装置は、前記の溶出槽に、電気分解を行うのに必要な電源や、電流の制御部や、溶出槽に設けられたばっ気管などを備えたものを意味する。
【００１６】
本発明の別の観点によれば、前記の各種の脱リン処理装置が組み込まれた汚水処理装置が提供される。例えば、脱リン処理装置が合併処理浄化槽の生物膜濾過槽（ばっき槽）やこれに隣接する次の処理水槽（沈殿槽）の上部などに配され、処理水槽から夾雑物除去槽（第１嫌気濾床槽）へ戻される処理水からリン酸を除去するように構成された合併処理浄化槽が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の３つの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、これらによって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１
図１に示すように、本発明の１つの実施の形態に係る脱リン処理装置Ｄ1 は、流量調整機能のある汚水処理装置としての小型合併処理浄化槽１に組み込まれて用いられている。
【００１９】
この浄化槽１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２の側から、汚水処理ずみの水を外部へ放流する放流管３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。
【００２０】
４は流入管２側の最前部に区画形成された夾雑物除去槽である。この夾雑物除去槽４では、屎尿廃水や生活廃水の中に混入されており浄化処理できない夾雑物を沈殿分離させて除去する。
【００２１】
夾雑物除去槽４の流入管２側には流入ガイド５が区画形成されている。この流入ガイド５と流入管２との間には、流入水を夾雑物除去槽４の下方へ向かって案内する角筒状あるいは円筒状の降流通路６が形成されている。
【００２２】
また、夾雑物除去槽４には嫌気性微生物の濾床である嫌気濾床７が設けられており、その嫌気濾床７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。嫌気濾床７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殿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。
【００２３】
８は夾雑物除去槽４に隣接して区画形成された次の嫌気濾床槽である。この嫌気濾床槽８では、嫌気濾床９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。
【００２４】
１０は嫌気濾床槽８に隣接して区画形成された次の生物膜濾過槽である。この生物膜濾過槽１０には好気性微生物の濾床である好気濾床１１が設けられており、その好気濾床１１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。
【００２５】
１２は生物膜濾過槽１１に隣接して区画形成された次の処理水槽である。この処理水槽１２では、生物膜濾過槽１１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。
【００２６】
１３は処理水槽１２の上部に区画形成された消毒槽である。この消毒槽１３は通常、処理水槽１２で処理された後の上澄み水を消毒処理して、放流管３から外部へ排出するようにされている。
【００２７】
夾雑物除去槽４と嫌気濾床槽８とは垂直な隔壁１４で仕切られている。この隔壁１４の上部には、隔壁１４を貫通する移流口１５が開口形成されている。そして、この移流口１５に角筒状あるいは円筒状の移流管１６が嵌められている。この移流管１６は、その下端が夾雑物処理槽４の嫌気濾床７の下部に位置しており、清掃口を兼ねている。
【００２８】
嫌気濾床槽８と次の生物膜濾過槽１０とは中間隔壁１７で仕切られている。この中間隔壁１７の嫌気濾床槽８側には上昇流通路１８が固定状に設けられている。夾雑物除去槽４から移流管１６を通って嫌気濾床槽８へ移流してきた汚水は、嫌気濾床９を下降流で通過した後、上昇流通路１８を通って上昇する。
【００２９】
上昇流通路１８の上部には定量ポンプ（図示略）の取水口が設けられている。定量ポンプは嫌気濾床槽８から生物膜濾過槽１０へ一定量の汚水を移送する。すなわち、汚水は取水口から定量ポンプ内に取り込まれて次の生物膜濾過槽１０へ一定量送り込まれる。
【００３０】
嫌気濾床槽８における嫌気濾床９で、ある程度の浮遊物質（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、嫌気濾床槽８の底に汚泥として貯留されたりする。また、嫌気濾床９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。
【００３１】
生物膜濾過槽１０の底部付近には、散気装置２１の散気管２２が横設状態に配されている。この散気装置２１は、その散気管２２から空気を吹き出すことで、生物膜濾過槽１０の好気濾床１１に棲息する好気性微生物に対する酸素供給機能を果す。
【００３２】
生物膜濾過槽１０における好気濾床１１には濾材が配置してあり、この濾材に付着した微生物が、ＢＯＤ成分等を分解したりＳＳ化したりして濾材に捕捉する。生物膜濾過槽１０は物理的な濾過作用も有しており、ここでもＳＳを捕捉する。また、生物膜濾過槽１０では、窒素を硝酸に変える硝酸菌や亜硝酸菌の働きでアンモニア性窒素を硝酸性窒素に変える。
【００３３】
生物膜濾過槽１０と次の処理水槽１２との間には隔壁２３が設けられている。この隔壁２３の下部には連通部２４が設けられている。そして、この連通部２４により、生物膜濾過槽１０と処理水槽１２とは連通している。
【００３４】
処理水槽１２では、連通部２４を通して生物膜濾過槽１０から流入した処理水が沈殿物と上澄み水とに分離される。処理水槽１２の底部は、そこに堆積した沈殿物を連通部２４を通して生物膜濾過槽１０へ戻すために、傾斜させている。
【００３５】
生物膜濾過槽１０の底部と夾雑物除去槽４の上部とは、垂直部２５ａと水平部２５ｂとからなるＬ字状の第１返送管２５により連通している。第１返送管２５の垂直部２５ａの内側には第１給気管３１ａが配されている。この第１給気管３１ａは、エアリフトポンプ２９を構成する槽外のブロア３０に、エアリフト用給気管３１を介して接続されている。そして、ブロア３０から供給された空気を第１給気管３１ａから吹き出すことにより、生物膜濾過槽１０の底部に堆積した汚泥を第１返送管２５に吸い込んで、夾雑物除去槽４へ戻すようになっている。
【００３６】
一方、処理水槽１２における処理水中の上澄み水は、リフト管３２の内部に配されかつ給気管３１に連通する第２給気管３１ｂから吹き出される空気によって、リフト管３２から汲み上げられる。なお、第１給気管３１ａと第２給気管３１ｂとは切換弁により、いずれか一方に切り換えできるようにされている。
【００３７】
処理水槽１２の上部から夾雑物除去槽４の上部にかけて、処理水中の上澄み水を常時返送するための循環路２６が設けられている。この循環路２６には、処理水槽１２から水の流れの順に、分水計量装置２７、脱リン処理装置Ｄ1 、夾雑物除去槽への流入口２８が設けられている。そして、リフト管３２から汲み上げられた前記上澄み水は、分水計量装置２７、脱リン処理装置Ｄ1 を経た後に、循環路２６を介して夾雑物除去槽４の降流通路６の上部に戻される。
【００３８】
分水計量装置２７は処理水槽１２の上部に設置され、正・背面板部と左右の側面板部と底板部とから矩形箱状の有底構造に一体形成されている。この箱内部は、流入室と、分水室と、両者の間の中間室とに区画されている。
【００３９】
流入室には、エアリフトポンプ２９のリフト管３２から汲み上げられた前記上澄み水を流入させる流入管が設置されている。流入室と中間室とは、下部側を連通可能に開口形成した隔壁で仕切られ、流入室に流入した処理水を潜流させて中間室へ移流させるようにしている。
【００４０】
分水室は、第１分水室と第２分水室との２室に区分されている。そして、第１分水室と中間室との隔壁は、下端が底板に固定され上端がＶ字状に開放されている。第２分水室と中間室との隔壁は、下端が底板に固定され上端が凹字状に開放されている。そして、この凹字状に開放された隔壁には、その開放寸法を調節することのできる溢流堰板が取り付けられている。
【００４１】
第１分水室には、処理水を循環路２６へ流出させるための流出管が接続され、第２分水室には、処理水を生物膜濾過槽１０へ流出させるための流出管が接続されている。したがって、流入室に流入した処理水は、中間室を経て、溢流堰板の高さ調整により、２つの分水室で循環路と生物膜濾過槽とへ分水される。
【００４２】
図２及び図３に拡大して示すように、脱リン処理装置Ｄ1 は、溶出槽３９と、この溶出槽３９に配された長方形板状の１組の鉄電極板４０・４１と、これらの電極板４０・４１間に電流を印加する直流電源４２と、制御部４３とを備えている。なお、電極板４０・４１は陽極も陰極もともに鉄が用いられている。
【００４３】
溶出槽３９は、生物膜濾過槽１０の上部に設けられており、正・背面板部と左右の側面板部と底板部とから矩形箱状の有底構造に一体形成されている。正・背面板部にはそれぞれ、流入口４４と流出口４５が設けられている。
【００４４】
その流入口４４からは流出管３７から流出した汚水が流入し、流出口４５からは鉄電極板４０・４１から溶出する鉄イオンを供給された汚水が循環路２６へ流出する。制御部４３は、これらの電極板４０・４１間に印加する電流の制御を行うことにより溶出槽３９での前記鉄イオンの溶出量を制御する。
【００４５】
溶出槽３９には、電極板４０・４１に下方からばっ気を行うためのばっ気管４６と、このばっ気管４６に給気するために槽外に配置されたブロア４７とが取り付けられている。ばっ気管４６は、汚水に空気を供給することで、電極板４０・４１の電極面を気泡で洗浄し、汚泥の付着を防止するとともに、汚泥を浮上させて流出口４５から流出させる。
【００４６】
電極板４０・４１は、その長方形電極面が溶出槽３９における流入口４４から流出口４５への流れの方向に対してほぼ平行になるように配されている。電極板４０・４１がこのように配されていることで、溶出槽３９に流入した汚水中のＳＳは、各電極板４０・４１の電極面に沿って流出口４５の方へ滞りなく流れる。したがって、処理すべき汚水や処理後の処理水に含まれるＳＳが電極板４０・４１間に進入して滞るおそれを減らすことができる。
【００４７】
また、各電極板４０・４１には、その上端部に複数の端子４８が設けられている。このように複数の端子４８が設けられていると、各電極板に１つの端子が設けられている場合に比べて、電流密度の分布がより均一になり、安定したイオン溶出を図ることができる。
【００４８】
溶出槽３９では電極板４０・４１から鉄イオンＦｅ2+が溶解し、ばっ気管４６により汚水に酸素（空気）が供給される。Ｆｅ2+は、溶存酸素を利用して酸化処理されてＦｅ3+になりながら夾雑物除去槽４へ送られ、オルトリン酸ＰＯ43-と反応して難溶性のリン酸鉄塩Ｆｅ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y となる。そして、このリン酸鉄塩Ｆｅ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y は、夾雑物除去槽４に存在するＳＳ分を核にして凝集し、大きなフロックになり、沈殿して槽底部に堆積する。
【００４９】
夾雑物除去槽４の槽底部に堆積した、リン酸鉄を含む夾雑物は、夾雑物除去槽４の嫌気濾床７のない部分から、バキュームカーにより定期的に（通常、１年当たり１回程度の割合で）汲み出される。
【００５０】
実施の形態２
図４及び図５に示すように、本発明の他の１つの実施の形態に係る脱リン処理装置Ｄ2 は、流量調整機能のある汚水処理装置としての小型合併処理浄化槽（図示略）に組み込まれて用いられている。
【００５１】
この脱リン処理装置Ｄ2 は、溶出槽４９と、この溶出槽４９に配された長方形板状の３組の鉄電極板５０・５１と、これらの電極板５０・５１間に電流を印加する直流電源５２と、制御部（図示略）とを備えている。なお、電極板５０・５１は陽極も陰極もともに鉄が用いられている。
【００５２】
溶出槽４９は、生物膜濾過槽１０の上部に設けられており、正・背面板部と左右の側面板部と底板部とから矩形箱状の有底構造に一体形成されている。正・背面板部にはそれぞれ、流入口５４と流出口５５が設けられている。
【００５３】
その流入口５４からは流出管３７から流出した汚水が流入し、流出口５５からは鉄電極板５０・５１から溶出する鉄イオンを供給された汚水が循環路２６へ流出する。
【００５４】
溶出槽４９には、電極板５０・５１に下方からばっ気を行うためのばっ気管（図示略）と、このばっ気管に給気するために槽外に配置されたブロア（図示略）とが取り付けられている。
【００５５】
３組の電極板５０・５１は、その長方形電極面が溶出槽４９における流入口５４から流出口５５への流れの方向に対してほぼ平行になるように、かつその流れの方向に対して縦１列に配されている。電極５０・５１がこのように配されていることで、溶出槽４９に流入した汚水中のＳＳは、３組の電極板５０・５１の各電極面に沿って流出口４５の方へ滞りなく流れる。したがって、処理すべき汚水や処理後の処理水に含まれるＳＳが電極５０・５１間に進入して滞るおそれを減らすことができる。
【００５６】
実施の形態３
図６及び図７に示すように、本発明のさらに他の１つの実施の形態に係る脱リン処理装置Ｄ3 は、流量調整機能のある汚水処理装置としての小型合併処理浄化槽（図示略）に組み込まれて用いられている。
【００５７】
この脱リン処理装置Ｄ3 は、溶出槽６９と、この溶出槽６９に配された長方形板状の３組の鉄電極板７０・７１と、１組の鉄電極板７０・７１と隣接する鉄電極板７０・７１との間を仕切る仕切板８０と、これらの電極板７０・７１間に電流を印加する直流電源（図示略）と、制御部（図示略）とを備えている。なお、電極板７０・７１は陽極も陰極もともに鉄が用いられている。
【００５８】
溶出槽６９は、生物膜濾過槽１０の上部に設けられており、正・背面板部と左右の側面板部と底板部とから矩形箱状の有底構造に一体形成されている。正・背面板部にはそれぞれ、流入口７４と流出口７５が設けられている。
【００５９】
その流入口７４からは流出管３７から流出した汚水が流入し、流出口７５からは鉄電極板７０・７１から溶出する鉄イオンを供給された汚水が循環路２６へ流出する。
【００６０】
溶出槽６９には、電極板７０・７１に下方からばっ気を行うためのばっ気管（図示略）と、このばっ気管に給気するために槽外に配置されたブロア（図示略）とが取り付けられている。
【００６１】
３組の電極板７０・７１は、その長方形電極面が溶出槽６９における流入口７４から流出口７５への流れの方向に対してほぼ平行になるように、かつその流れの方向に対して横３列に配されている。電極板７０・７１がこのように配されていることで、溶出槽６９に流入した汚水中のＳＳは、３組の電極板７０・７１の各電極面に沿って流出口７５の方へ滞りなく流れる。したがって、処理すべき汚水や処理後の処理水に含まれるＳＳが電極板７０・７１間に進入して滞るおそれを減らすことができる。また、電極板７０・７１の点検や交換などの作業は電極板７０・７１が縦に配されているときよりも容易になる。さらに、１組の電極板７０・７１と隣接する電極板７０・７１との間に仕切板８０を設けて電極板７０・７１を近接させており、溶出槽６９をよりコンパクトにすることかでき、電極交換がより容易になる。
【００６２】
また、各電極板７０・７１には、その上端部に２つの端子（図示略）が設けられている。このように２つの端子が設けられていると、各電極に１つの端子が設けられている場合に比べて、電流密度の分布がより均一になり、安定したイオン溶出を図ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、板状電極は、その電極面が汚水の流入から流出への流れの方向に対してほぼ平行になるように配されているので、汚水中の浮遊物質は各電極板の電極面に沿って流出口の方へ滞りなく流れる。したがって、汚水に含まれるＳＳが電極板間に進入して滞るおそれを減らすことができるとともに、浮遊物質に起因するイオン溶出量の変動を防止することで、安定したリン除去を行うことができる。
【００６４】
また、電極板が複数組、配されているので、これらの電極面の総表面積が１組の電極板におけるそれと同一であるとすると、複数組の電極配置の自由度が増える。また、１組当たりの電極板の重さを減らすことができるため電極の点検や交換の作業が容易になる。
【００６７】
さらに、複数組の電極板は、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面とが向かい合うように、前記流れの方向に対して交差する方向に列をなしているので、点検や交換などの作業が容易になる。また、１組の電極板の電極面とこれに隣接する１組の電極板の電極面との間には、電極板の電極面よりも大きな表面積を有する仕切板が電極板の電極面とほぼ平行に設けられているので、１組の電極板のこれに隣接する１組の電極板とを近接させることができ、点検や交換などの作業がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１つの実施の態様に係る脱リン処理装置が組み込まれた小型合併処理浄化槽の垂直縦断面図である。
【図２】図１の脱リン処理装置を拡大した側面垂直断面図である。
【図３】図２の脱リン処理装置の背面垂直断面図である。
【図４】本発明の他の１つの実施の態様に係る脱リン処理装置を拡大した平面図である。
【図５】図４の脱リン処理装置の側面垂直断面図である。
【図６】本発明のさらに他の１つの実施の態様に係る脱リン処理装置を拡大した平面図である。
【図７】図６の脱リン処理装置の側面垂直断面図である。
【符号の説明】
３９，４９，６９        溶出槽
４０，５０，７０        電極板
４１，５１，７１        電極板
４４，５４，７４        流入口
４５，５５，７５        流出口
【図１】
0003802186.tif 000002
【図２】
0003802186.tif 000003
【図３】
0003802186.tif 000004
【図４】
0003802186.tif 000005
【図５】
0003802186.tif 000006
【図６】
0003802186.tif 000007
【図７】
0003802186.tif 000008