(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の生物的処理を行う生物的処理浄化手段と、
該生物的処理浄化手段にて処理された被処理水中の汚泥を沈殿させる沈殿手段と、
電気化学的手法により前記沈殿手段において沈殿した汚泥の窒素化合物を処理する窒素処理手段と、
該窒素処理手段にて処理された汚泥を前記生物的処理浄化手段に戻す返送手段とから構成され、前記窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いたことを特徴とする水浄化システム。
【請求項２】
前記カソードを構成する金属材料として、銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いることを特徴とする請求項１の水浄化システム。
【請求項３】
前記窒素処理手段のアノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いると共に、前記窒素処理手段のカソードの面積を前記アノードの面積よりも大きくすることを特徴とする請求項１又は請求項２の水浄化システム。
【請求項４】
イオンの通過を許容し、酸素気泡の通過は阻止する遮蔽部材を前記窒素処理手段のカソードとアノード間に配置し、前記アノード側に流水の影響が及ばないようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素化合物を含有する一般家庭の生活排水や工場排水等の被処理水を処理する水浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、川や湖の富栄養化の原因の１つに窒素化合物の存在があることは周知である。この窒素化合物は、一般家庭の生活排水や工場排水等の被処理水中に多く存在するが、浄化処理が困難であり、有効な対策がとれないのが現状である。一般行われる水浄化システムでは、生物的処理により被処理水の処理が行われ、これにより微生物の増殖による被処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）やＣＯＤ（化学的酸素要求量）の低減が図られている。
【０００３】
他の種類の生物的処理は、上記ＢＯＤやＣＯＤの低減を行うものに加えて、生物的処理において、脱窒素細菌を用いて、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程と、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程とを行うことにより、被処理水中に含有される硝酸態窒素やアンモニア態窒素を処理するものがある。
【０００４】
上記生物的処理を行った後、被処理水の静置を行うことにより、生物的処理を行いきれなかった硝酸態窒素やアンモニア態窒素を含む汚泥が、被処理水内に沈殿する。随時、生物的処理が行われることにより、沈殿した汚泥は、大量に被処理水内に堆積され、一定量以上堆積された場合には、除去メンテナンスなどにより、取り除かなければ成らない問題があった。
【０００５】
そこで、大量に生成される汚泥量を減量するため、係る汚泥を再度生物的処理に返送し、更に生物的処理を行い、ＢＯＤやＣＯＤの低減を行うと共に、汚泥に含まれる硝酸態窒素やアンモニア態窒素の脱窒を行う水浄化システムがある。しかしながら、係る生物的処理の繰り返しのみでは、生物的処理で分解することが困難である有機物や微生物などが残留してしまい、効率的に汚泥を減量することができないという問題があった。
【０００６】
係る問題を解消するため、生物的処理を行い、静置することにより得られる汚泥を、搬送手段にて電解手段に搬送し、係る汚泥を電解手段にて電気化学的手法によりオゾンや活性酸素、更には次亜塩素酸を発生させ、汚泥に含有される有機物や微生物の細胞壁の破壊を行い、電解処理された汚泥を再び生物的処理に供するものがある。
【０００７】
係る場合には、電解処理により汚泥に含有される有機物や微生物は、容易に脱窒処理することができ、汚泥全体の生成量を減少させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記水浄化システムでは、電解処理を行うことにより、有機物や微生物の分解時に硝酸イオンやアンモニアが生成され、被処理水の排水の硝酸イオンやアンモニアが増加し、係る排水が外部に廃棄されるという問題があった。そのため、水浄化システムの排水から菌の繁殖や藻の発生を生じる不都合があった。
【０００９】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、汚泥の増加を防止すると共に、外部への排水中に硝酸イオンやアンモニアが混入し、増加することを抑制することができる水浄化システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の水浄化システムは、被処理水の生物的処理を行う生物的処理浄化手段と、この生物的処理浄化手段にて処理された被処理水中の汚泥を沈殿させる沈殿手段と、電気化学的手法により沈殿手段において沈殿した汚泥の窒素化合物を処理する窒素処理手段と、この窒素処理手段にて処理された汚泥を生物的処理浄化手段に戻す返送手段とから構成され、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の水浄化システムによれば、被処理水の生物的処理を行う生物的処理浄化手段と、この生物的処理浄化手段にて処理された被処理水中の汚泥を沈殿させる沈殿手段と、電気化学的手法により沈殿手段において沈殿した汚泥の窒素化合物を処理する窒素処理手段と、この窒素処理手段にて処理された汚泥を生物的処理浄化手段に戻す返送手段とから構成されるので、窒素処理手段にて窒素処理及び汚泥に含まれる微生物の細胞壁を破壊した後の汚泥を、生物的処理浄化手段に返送することができるようになり、係る汚泥を生物的処理浄化手段にて、容易に生物分解することができ、汚泥廃棄量の低減を図ることができるようになる。これにより、従来の汚泥処理に要していたコストランニングを削減することができるようになる。
【００１２】
また、被処理水中の汚泥に含まれる硝酸態窒素やアンモニア態窒素などの生物的処理浄化手段では分解が困難なものをも窒素処理手段にて処理することができるようになる。
【００１３】
更に、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いるので、汚泥中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物の除去を行うことができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００１４】
請求項２の発明の水浄化システムは、請求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属材料として、銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明の水浄化システムによれば、請求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属材料として、銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いるので、特に、汚泥中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応をより一層促進させることができ、還元反応に要する時間を短縮することができるようになる。これにより、より一層、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００１６】
請求項３の発明の水浄化システムは、請求項１又は請求項２の発明に加えて、窒素処理手段のアノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いると共に、窒素処理手段のカソードの面積をアノードの面積よりも大きくすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明の水浄化システムによれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、窒素処理手段のアノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いると共に、窒素処理手段のカソードの面積をアノードの面積よりも大きくするので、アノードにて生じる窒素化合物、特に、亜硝酸態窒素から硝酸態窒素への酸化反応を低減させ、これに伴ってカソードに生じる硝酸態窒素の還元反応を促進することができるようになる。
【００１８】
請求項４の発明の水浄化システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、イオンの通過を許容し、酸素気泡の通過は阻止する遮蔽部材を窒素処理手段のカソードとアノード間に配置し、アノード側に流水の影響が及ばないようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明の水浄化システムによれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、イオンの通過を許容し、酸素気泡の通過は阻止する遮蔽部材を窒素処理手段のカソードとアノード間に配置したので、アノード側で発生した活性酸素により窒素化合物の脱窒反応を行うと共に、イオンのみが遮蔽部材を通過することにより、窒素化合物、特に硝酸態窒素の還元反応を促進することができるようになる。
【００２０】
また、アノード側に流水の影響を受けない構造とすると共に、イオンの通過は許容する遮蔽部材を配置するので、汚泥の流水による攪拌がカソード側の硝酸態窒素の還元反応を促進する際に、アノード側の汚泥が攪拌されるのを防ぎ、電気泳動による希薄塩素イオンのアノードへの供給を促し、結果として次亜塩素酸により窒素化合物の処理能力が向上される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の水浄化システムＳの概要を示す説明図である。本実施例における水浄化システムＳは、生物的処理浄化手段としての活性汚泥処理槽１１と、沈殿手段としての沈殿槽１２と、窒素処理手段としての窒素処理装置１とを有し、これら活性汚泥処理槽１１と、沈殿槽１２と、窒素処理装置１は、配管接続により環状に接続されている。図１における１３及び１４は、強制循環手段及び返送手段としてのポンプである。
【００２２】
本実施例における活性汚泥処理槽１１は、嫌気槽１１Ａと好気槽１１Ｂとにより構成され、開閉可能な図示しない弁装置を備えた仕切板１５により区画されている。この嫌気槽１１Ａには、例えば一般家庭の生活排水や工場排水などの被処理水を取り込むための図示しない流入口が形成されており、好気槽１１Ｂには、図示しない排水の流出口が形成されている。そして、これら嫌気槽１１Ａ及び好気槽１１Ｂ内には、異なる種類の脱窒素細菌が保有されており、周囲の温度環境等を整備することにより細菌の繁殖が活性化されている。
【００２３】
前記嫌気槽１１Ａでは、脱窒素細菌により被処理水中に含有される硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程が行われ、嫌気槽１１Ａで処理された被処理水は、前記弁装置を開放することにより好気槽１１Ｂ内に流入される。好気槽１１Ｂでは、脱窒素細菌により被処理水中に含有されるアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程が行われる。これら嫌気槽１１Ａ及び好気槽１１Ｂ内には、図示しない攪拌手段を設けることにより脱窒素細菌の活性化を促進しても良いものとする。
【００２４】
本実施例では、図１に示す如く活性汚泥処理槽１１と隣接して沈殿槽１２が設けられ、図示しない弁装置を開閉することにより、活性汚泥処理槽１１内の被処理水の搬送（流出）を可能とする。尚、これ以外に、活性汚泥処理槽１１と沈殿槽１２を配管接続し、活性汚泥処理槽１１内の被処理水の搬送を行うことも可能である。
【００２５】
沈殿槽１２は活性汚泥処理槽１１内から搬送された被処理水を静置し、被処理水に含有される固形分（以下、汚泥と称する。）とそれ以外の排水とに分離する。汚泥と分離された排水は、沈殿槽１２の例えば上部に形成された図示しない排水口により、外部に排出可能とされている。
【００２６】
一方、沈殿槽１２の下部又は底面には、図示しない汚泥排出口が形成されており、図示しない弁装置により開閉可能に制御されている。この汚泥排出口は、流入配管１３Ａを介して前記強制循環手段としてのポンプ１３の流入口に接続されており、このポンプ１３の流出口には、流出配管１３Ｂを介して窒素処理装置１に接続されている。
【００２７】
ここで、窒素処理装置１について、図２乃至図５を参照して説明する。本実施例における窒素処理装置１は、内部に図示しない汚泥の流入口と流出口を有する処理室４を構成する処理槽２と、該処理室４内の汚泥中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置される一対の電極、即ち、アノード５と、カソード６と、該電極５、６に通電するための電源７と、該電極７を制御するための図示しない制御装置とから構成されている。尚、図中１０は、処理槽２内を撹拌するための撹拌手段としての撹拌子である。
【００２８】
前記カソード６は、銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニウムの合金又は焼結体から構成されており、前記アノード５は、不溶性金属、例えば白金、イリジウム、パラジウム又はその酸化物などから構成される不溶性電極又はカーボンとされている。
【００２９】
また、アノード５とカソード６との間に位置して、アノード５を囲繞するように、図３に示される如き円筒状に形成された遮蔽部材９が設けられている。該遮蔽部材９は、例えばガラス繊維やプラスチックのメッシュなどの非導電性部材にて構成されており、これにより、アノード５から発生する酸素気泡が、カソード６側に通過することを阻止することができる。このとき、アノード５側に存するイオンは、該遮蔽部材９を通過してカソード６側に移動することができる。また、遮蔽部材９は、汚泥の流水により生じる撹拌又は、前記撹拌子１０による撹拌によりアノードに流水の影響を与えないものとされている。
【００３０】
以上の構成により、窒素処理装置１の処理槽２内に貯留された汚泥を処理する際には、前記制御装置により電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通電する。カソード６側では、汚泥中に含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに変換される（反応Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応により生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応により、アンモニアに変換される（反応Ｂ）。以下に、反応Ａ及び反応Ｂを示す。
反応Ａ  ＮＯ3-＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→ＮＯ2-＋２ＯＨ-
反応Ｂ  ＮＯ2-＋５Ｈ2Ｏ＋６ｅ-→ＮＨ3（ａｑ）＋７ＯＨ-
【００３１】
一方、アノード５側では、アノード５の表面からオゾンや活性酸素や次亜塩素酸が発生し、これにより、汚泥に含有される有機物や微生物の細胞壁を破壊し、これらを分解する。また、汚泥中におけるアンモニアの脱窒作用により、窒素ガスを生成する（反応Ｃ）。以下に、反応Ｃ乃至反応Ｆを示す。
反応Ｃ  ＮＨ3（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ2↑＋３Ｈ2Ｏ
反応Ｄ  ＮａＣｌ→Ｎａ+＋Ｃｌ-
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
反応Ｅ  Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
反応Ｆ  ２ＮＨ4＋４ＨＣｌＯ→Ｎ2↑＋４ＨＣｌ＋４Ｈ2Ｏ
【００３２】
ここで、図４及び図５を参照して、カソード６の構成電極について説明する。実際の窒素処理の電気分解では、特にカソード６を構成する金属の種類により窒素処理能力が著しく異なる。図４は、各種単体金属により構成されるカソードの還元特性を示す図である。図５に示される実験結果は、塩素イオンなしの条件下で０．００１ＭのＫＮＯ3を加えた溶液３００ｍｌを電気分解した場合における時間経過に伴うＮＯ3-の濃度を示している。尚、このとき使用されるアノード５は、白金であり、カソード６とアノード５の面積比は１０：１である。
【００３３】
図４に示されるように、カソード６を周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、例えば、亜鉛、銅、銀、亜鉛と銅の合金である真鍮で構成すると、硝酸態窒素、即ち、低濃度のＮＯ3-において還元特性は著しいことが分かる。また、同条件では、白金、ニッケル、チタンは殆ど還元特性を示さなかった。これにより、カソード６を周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体で構成すると、ＮＯ3-及びＮＯ2-の処理に有効であることが分かる。
【００３４】
また、図５は、各種銅合金により構成されるカソードの還元特性を示す図である。図５に示される実験結果は、図４の実験と同様の条件にて行われたものである。図５によると、銅とニッケル及びマンガンの合金であるアドバンスと、銅と錫の合金であるリン青銅と、銅とニッケルの合金であるキュプロニッケルをそれぞれカソード６に使用した場合には、それぞれ前記亜鉛の単体金属をカソード６に使用した場合に比して、ＮＯ3-の減少の割合が少ないものであった。
【００３５】
上記より、塩素イオンなし又は希薄塩素イオンの条件下で、銅合金としては、銅と亜鉛、銅とニッケル、銅とアルミニウムがＮＯ3-及びＮＯ2-の処理に有効である。また、銅合金として、マンガンやスズを用いた場合には、その量に関係することなく、低濃度のＮＯ3-及びＮＯ2-の還元性能が著しく低下することが分かる。また、銅の合金以外にも、銅と鉄の焼結体も還元特性が高い。
【００３６】
これにより、カソード６に銅及び亜鉛の合金を用いた場合には、亜鉛又は銅の単体金属を用いた場合に比して、特に、汚泥中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進させることができ、還元反応に要する時間を短縮することができるようになる。銅は溶液が電解の進行に伴いアルカリ性になると、ＮＯ3-及びＮＯ2-の還元速度が低下するが、銅と亜鉛の合金である真鍮である場合には、銅よりもイオン化傾向の大きい亜鉛が犠牲電極として作用するため、窒素化合物の還元速度のｐＨ依存性がなくなり、結果として銅、亜鉛単体よりも還元特性が向上されるためである。
【００３７】
特に、カソード６に真鍮を用いた場合には、著しくＮＯ3-濃度が減少させることができるため、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応をより一層促進させることができ、還元反応に要する時間を短縮し、低濃度の硝酸イオンも還元することができる。
【００３８】
一方、アノード５側では、上述の如き脱窒反応に加えて、カソード６側において、硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元させたものを、また、亜硝酸イオンから硝酸イオンへ酸化する酸化反応が生じている。これにより、カソード６での硝酸イオンの還元反応に対して、アノード５で亜硝酸イオンの酸化反応（反応Ｋ）が生じてしまうため、窒素処理効率が悪くなる問題があった。以下に、反応Ｋを示す。
反応Ｋ  ＮＯ2-＋Ｈ2Ｏ→ＮＯ3-＋Ｈ+＋２ｅ-
【００３９】
そのため、本実施例における窒素処理装置１では、このアノード５にて生じる亜硝酸イオンの酸化反応を遅延させ、カソード６にて生じる硝酸イオンの還元反応を促進するため、カソード６の表面積を、アノード５の表面積よりも大きいものを使用する。
【００４０】
これにより、アノード５にて生じる窒素化合物、特に、亜硝酸態窒素、即ち亜硝酸イオンから硝酸態窒素、即ち硝酸イオンへの酸化反応を低減させ、これに伴ってカソードにて生じる硝酸イオンの還元反応を促進することができるようになる。
【００４１】
更にまた、本実施例における窒素処理装置１には、上述の如く、アノード５とカソード６との間に位置して、アノード５を囲繞するように遮蔽部材９が設けられているので、アノード５表面から発生した活性酸素がカソード６に移動し、カソード６における還元反応を阻害することを防止することができるようになる。
【００４２】
また、被処理水中のイオンのみが遮蔽部材９を透過することにより、硝酸態窒素、即ち、硝酸イオンが該遮蔽部材９を透過し、アノード５からカソード６に移動し、カソードにて還元反応を行うことができるため、硝酸イオンの還元反応を促進することができるようになる。
【００４３】
また、アノード５側に流水の影響を受けない構造とすると共に、イオンの通過は許容する遮蔽部材を配置するので、汚泥の流水による撹拌又は、前記撹拌子１０による撹拌が、カソード６側の硝酸態窒素の還元反応を促進する際に、アノード５側の被処理水が撹拌されるのを防ぎ、電気泳動による希薄塩素イオンのアノード５への供給を促し、結果として、次亜塩素酸による窒素化合物の処理が向上する。
【００４４】
更にまた、遮蔽部材９は、上述の如く、円筒状に形成され、下方に開放されているため、アノード５を完全に遮蔽部材９に包囲することによりＮＯ3-がアノード５に積極的に引きつけられ、カノード電極６にＮＯ3-が移動せずに、ＮＯ3-の還元反応の効率が低下することを未然に回避することができるようになる。これにより、より一層硝酸態窒素の還元反応を促進することができるようになり、窒素化合物の処理効率を向上させることができるようになる。
【００４５】
また、アノード５におけるアンモニアへの脱窒反応を促進させるため、被処理水内に、例えば塩素イオンや、ヨウ素イオンや、臭素イオンなどのハロゲンイオンや、これらハロゲンイオンを含む化合物、例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどを添加なども考えられる。
【００４６】
尚、添加剤に塩化ナトリウムを用いる場合には、著しく窒素化合物の除去効率が向上されるため、アノード５とカソード６の面積を同一とすることができる。これにより、本発明を実現する窒素処理装置の構造を簡素化することができ、更に装置の小型化を可能とすることができる。
【００４７】
一方、窒素処理装置１の処理槽２には、図示しない汚泥排出口が形成されており、図示しない弁装置により開閉可能に制御されている。この汚泥排出口は、流入配管１４Ａを介して前記返送手段としてのポンプ１４の流入口に接続されており、このポンプ１４の流出口には、流出配管１４Ｂを介して活性汚泥処理槽１１に接続されている。
【００４８】
以上の構成により、本発明の水浄化システム１の処理動作を説明する。先ず、活性汚泥処理槽１１の嫌気槽１１Ａに取り込まれた一般家庭の生活排水や工場排水などの被処理水は、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒工程が行われた後、好気槽１１Ｂに搬入される。好気槽１１Ｂ内に搬入された被処理水は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化工程が行われ、一部が再び嫌気槽１１Ａに返送され、残りはすべて沈殿槽１２内に搬送される。
【００４９】
そして、沈殿槽１２内において、静置された被処理水の内、汚泥を含まない被処理水は、排水として外部に排出される。このとき、被処理水は、前述の如く活性汚泥処理槽１１において脱窒及び硝化処理されているため、被処理水のＢＯＤやＣＯＤが高度に処理され、環境に適した状態で排水処理することができる。
【００５０】
一方、沈殿槽１２内において沈殿された汚泥は、前記汚泥排出口からポンプ１３により窒素処理装置１の処理槽２内に搬出される。処理槽２内に搬入された汚泥に含まれる硝酸イオンは、アノード５及びカソード６により電気化学的に処理され、亜硝酸イオンに変換され、更にこの亜硝酸イオンは、アンモニアに変換される。また、当該汚泥に含有される有機物や微生物の細胞壁は、アノード５の表面から発生するオゾンや活性酸素又は次亜塩素酸により、破壊され、生物分解されやすい状態に変換される。更に、汚泥中おけるアンモニアは、脱窒作用により、窒素ガスに変換される。
【００５１】
係る処理槽２内において、硝酸態窒素やアンモニア態窒素が効率的に処理され、生物的分解が困難である有機物や微生物の細胞壁が分解された汚泥は、処理槽２に形成された汚泥排出口を介してポンプ１４により、活性汚泥処理槽１１内に再び搬入される。
【００５２】
窒素処理装置１において窒素処理や微生物の分解が行われた汚泥が、再び活性汚泥処理槽１１内に取り込まれることにより、再び嫌気槽１１Ａにおいて脱窒処理され、好気槽１１Ｂにおいて硝化処理される。
【００５３】
このとき、汚泥に含まれる硝酸態窒素やアンモニア態窒素は前段階において効果的に処理されているため、汚泥容量は著しく減量され、より一層、効率的に生物的処理を行うことができる。また、窒素処理装置１において、有機物や微生物の細胞壁は、分解されているため、容易に生物的処理を行うことができる。これにより、より一層汚泥の容量の減量を実現することができる。
【００５４】
また、上述の如き工程、即ち、活性汚泥槽による生物的処理と、沈殿槽における沈殿と、窒素処理装置１により電気化学的処理を繰り返し行うことにより、より一層汚泥の容量の減量を図ることができ、従来問題とされていた汚泥廃棄量を削減することができるようになる。これに伴って、汚泥処理のメンテナンス作業や係る処理に必要とされるランニングコストを削減することができるようになる。
【００５５】
そして、活性汚泥処理槽１１において処理された汚泥は、再び沈殿槽１２内に搬送され、固形分のみが沈殿される。このとき、前述の如く窒素処理装置１において汚泥が処理されることによって、汚泥から生成される水は、ＢＯＤやＣＯＤが減少された状態であると共に、硝酸イオンや亜硝酸イオン又はアンモニアが効果的に処理されているため、環境に適した状態で排水を行うことができる。そのため、従来問題とされていた汚泥中の硝酸態窒素の増加により、排水から菌の繁殖や藻の発生を招く不都合を解消することができる。
【００５６】
更に、窒素処理装置１では、汚泥をオゾンや活性酸素又は次亜塩素酸によって殺菌をも行うことができるため、係る汚泥から生成される水も殺菌されることとなり、より一層環境に適した状態で排水を行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の水浄化システムによれば、被処理水の生物的処理を行う生物的処理浄化手段と、この生物的処理浄化手段にて処理された被処理水中の汚泥を沈殿させる沈殿手段と、電気化学的手法により沈殿手段において沈殿した汚泥の窒素化合物を処理する窒素処理手段と、この窒素処理手段にて処理された汚泥を生物的処理浄化手段に戻す返送手段とから構成されるので、窒素処理手段にて窒素処理及び汚泥に含まれる微生物の細胞壁を破壊した後の汚泥を、生物的処理浄化手段に返送することができるようになり、係る汚泥を生物的処理浄化手段にて、容易に生物分解することができ、汚泥廃棄量の削減を図ることができるようになる。これにより、従来の汚泥処理に要していたコストランニングを削減することができるようになる。
【００５８】
また、被処理水中の汚泥に含まれる硝酸態窒素やアンモニア態窒素などの生物的処理浄化手段では分解が困難なものをも窒素処理手段にて処理することができるようになる。
【００５９】
更に、窒素処理手段のカソードを構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したものを用いるので、汚泥中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応を促進することができ、還元反応に要する時間を短縮及び低濃度の窒素化合物の除去を行うことができるようになる。これにより、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００６０】
請求項２の発明の水浄化システムによれば、請求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属材料として、銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いるので、特に、汚泥中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応をより一層促進させることができ、還元反応に要する時間を短縮することができるようになる。これにより、より一層、窒素化合物の処理能力が向上される。
【００６１】
請求項３の発明の水浄化システムによれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、窒素処理手段のアノードを構成する導電性材料として、不溶性材料又はカーボンを用いると共に、窒素処理手段のカソードの面積をアノードの面積よりも大きくするので、アノードにて生じる窒素化合物、特に、亜硝酸態窒素から硝酸態窒素への酸化反応を低減させ、これに伴ってカソードに生じる硝酸態窒素の還元反応を促進することができるようになる。
【００６２】
請求項４の発明の水浄化システムによれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、イオンの通過を許容し、酸素気泡の通過は阻止する遮蔽部材を窒素処理手段のカソードとアノード間に配置したので、アノード側で発生した活性酸素により窒素化合物の脱窒反応を行うと共に、イオンのみが遮蔽部材を通過することにより、窒素化合物、特に硝酸態窒素の還元反応を促進することができるようになる。
【００６３】
また、アノード側に流水の影響を受けない構造とすると共に、イオンの通過は許容する遮蔽部材を配置するので、汚泥の流水による攪拌がカソード側の硝酸態窒素の還元反応を促進する際に、アノード側の汚泥が攪拌されるのを防ぎ、電気泳動による希薄塩素イオンのアノードへの供給を促し、結果として次亜塩素酸により窒素化合物の処理能力が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】  窒素処理装置の概要を示す説明図である。
【図３】  アノードの構造説明図である。
【図４】  各種単体金属により構成されるカソードの還元特性を示す図である。
【図５】  各種銅合金により構成されるカソードの還元特性を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ  水浄化システム
１  窒素処理装置
２  処理槽
４  排水処理室
５  アノード
６  カソード
１１  活性汚泥処理槽
１１Ａ  嫌気槽
１１Ｂ  好気槽
１２  沈殿槽
１３、１４  ポンプ
【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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