JPH11262794A - 汚水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、リンを除去する汚水処理装置におい
て、構成の簡素化を図ると共に、安定したリン除去を行
う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。 【解決手段】生活雑排水が流入する第１嫌気槽５と、第
１嫌気槽５で処理された汚水が流入する第２嫌気槽10
と、第２嫌気槽10内に設けられ第２嫌気槽10で処理され
た汚水が流入する移流管12と、移流管12内の汚水が流入
する好気槽31と、好気槽31で処理された汚水が流入する
沈殿分離槽または処理水槽41と、好気槽31あるいは沈殿
分離槽または処理水槽41内の汚水を第１嫌気槽５に返送
する返送路45とを設けた汚水処理処理装置において、通
電により鉄イオンまたはアルミニウムイオンを溶出する
鉄材またはアルミニウムからなる電極21を移流管12内に
配設する。

Description

【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）の
実施例３（図３）に記載されているものが知られてい
る。

【０００３】この装置は、鉄イオンを溶出する鉄溶解装
置を生活雑排水が流入する嫌気槽に組み込んで構成を簡
素化すると共に、リンを除去するものである。

【０００４】しかしながら、生活雑排水中に含まれてい
るリンの大半は鉄イオンと反応しない有機リン酸の形で
存在しており、鉄イオンと反応するオルトリン酸に酸化
分解してリンを除去するためには酸素が必要であるが、
嫌気槽内には酸素がないため有機リン酸を酸化分解する
ことはできない。

【０００５】従って、鉄溶解装置を嫌気槽内に組み込む
だけでは、嫌気槽内に存在する有機リン酸を除去するこ
とができないため、リン除去性能が悪い欠点がある。

【０００６】さらに、鉄溶解装置の電極を嫌気槽内に直
接配設しているため、生活雑排水中に含まれている夾雑
物が電極表面に付着して、時間の経過と共に鉄イオン溶
出効率が低下し、ついには鉄イオンの溶出がなくなって
リンを除去できなくなる欠点がある。

【０００７】

【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、構成の簡素化を図ると
共に、安定したリン除去を行うことができる汚水処置装
置を提供することを課題とする。

【０００８】

【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、生活雑排水が流入する第１嫌気槽と、
該第１嫌気槽で処理された汚水が流入する第２嫌気槽
と、該第２嫌気槽内に設けられ第２嫌気槽で処理された
汚水が流入する移流管と、該移流管内の汚水が流入する
好気槽と、該好気槽で処理された汚水が流入する沈殿分
離槽または処理水槽と、前記好気槽あるいは沈殿分離槽
または処理水槽内の汚水を第１嫌気槽に返送する返送路
とを備え、通電により鉄イオンまたはアルミニウムイオ
ンを溶出する鉄材またはアルミニウムからなる電極を移
流管内に配設したことを特徴とする。

【０００９】上記課題を解決するための第１の手段にお
いて、前記電極間に供給する電流を所定時間毎に極性転
換する制御手段を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４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。前記
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嫌気槽５，第２嫌気槽10、
生物膜濾過槽31、処理水槽41及び消毒槽42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嫌気槽、７は前記第１嫌気槽５内に配設
された流入口６から流入する汚水が通過する第１嫌気濾
床で、流入口６から流入する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変化させる。

【００１３】８は前記第１嫌気槽５内に配設された第１
移流管で、前記第１嫌気濾床７により嫌気分解された汚
水を、第１仕切壁２上部を貫通する第１給水口９を介し
て後述する第２嫌気槽10に供給する。

【００１４】10は前記第１仕切壁２により第１嫌気槽５
と区画された第２嫌気槽、11は前記第２嫌気槽10内に配
設された第２嫌気濾床で、該第２嫌気濾床11によって浮
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変化させ
る。

【００１５】12は前記第２嫌気槽10内に配設され後述す
る取水管14が配管される配管部及び後述するフロート18
を収納する収納部を有する第２移流管で、前記第２嫌気
濾床10により嫌気分解された汚水が第２移流管12に移流
する。

【００１６】13は前記第２嫌気槽10内に配設された定量
圧送室、14は逆止弁15を有する取水管で、一端が前記定
量圧送室13内に連通すると共に、他端が第２移流管12内
の配管部に配設されている。16は前記定量圧送室13に連
通し、定量圧送室13内に空気を供給する第１ブロアー、
17は前記定量圧送室13と後述する第３移流管33とを連通
し、第２移流管12内の汚水を定量圧送室13を介して第３
移流管33に供給する移送管である。

【００１７】前記定量圧送室13内に第１ブロアー16から
空気を供給することにより、取水管14から定量圧送室13
内に流入した所定量の汚水を圧送して移送管17から第３
移流管33内に供給するようになっている。前記第２移流
管12、定量圧送室13、取水管14、移送管17、第１ブロア
ー16により、第２嫌気槽10内の嫌気処理された汚水を生
物膜濾過槽31内に供給する供給装置を構成している。

【００１８】18は前記第２移流管12内の収納部の形状に
略一致する形状に形成され、第２移流管18内に配設され
るフロート、19は該フロート18に形成された矩形状の孔
である。20は前記フロート18に形成された孔19に係合す
る電極体である。該電極体20とフロート18との装着方法
は係合に限定されるものではなく、ボルト、ナットによ
る固定、爪嵌合による固定等の方法を用いてもよい。

【００１９】前記電極体20は、鉄材からなる一対の電極
21、該電極21を所定間隔に保持すると共に、取手22を有
する取手部23、前記電極21に形成された端子24とコネク
タ25とを接続する給電線26から構成されている。

【００２０】前記コネクタ27を直流定電流を供給する電
源装置27に接続することにより、電極21間に直流定電流
が供給され、電極21から鉄イオンが溶出する。前記電極
体20及び電源装置27により鉄イオンを溶出する溶出装置
を構成している。前記電極体20にフロート18を装着する
構成としているため、風呂水等の大量の水を一時的に排
水した場合や長期の旅行等により長期間使用しなかった
場合等の第２嫌気槽10内の汚水水位の変動に関係なく安
定した鉄イオンが第２移流管内12に供給することができ
るようになっている。

【００２１】28は前記電極21下部に配設され、多数の空
気吹出口を形成した第１散気管で、第１供給管29を介し
て第２ブロアー30と接続され、第２ブロアー30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21
を洗浄し汚泥の付着を防止すると共に、電極21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。

【００２２】31は前記第２仕切壁３により第２嫌気槽10
と区画された生物膜濾過槽、32は前記生物膜濾過槽31内
に配設され好気性微生物の培養を促進する生物膜濾材、
33は前記生物膜濾過槽31内に設けられ生物膜濾過材32と
区画すると共に、移送管17から供給される汚水が流入す
る第３移流管で、後述する第２散気管34より上方に設け
られた下部開口から流出した汚水が生物膜濾材32を通過
するようになっている。

【００２３】34は前記生物膜濾過槽31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供給管35を介して第３ブロアー36に接続され、第３ブ
ロアー36から供給される空気を空気吹出口から放出して
生物膜濾過槽31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
変化させる。

【００２４】37は前記第１嫌気槽５上部と生物膜濾過槽
31下部とを連通し、生物膜濾過槽31底部に堆積した堆積
物を第１嫌気槽５に返送する汚泥返送管、38は前記汚泥
返送管37に接続され生物膜濾過槽31内の汚水を汚泥返送
管37内に供給する第１ポンプである。

【００２５】39は前記生物膜濾材32より上方の生物膜濾
過槽31と後述する処理水槽41底部とを連通する第４移流
管、40は前記第４移流管39に接続され生物膜濾過槽31内
の汚水を第４移流管39を介して処理水槽41に供給する第
２ポンプである。

【００２６】41は前記生物膜濾過槽31と第３仕切壁４を
介して区画された処理水槽で、生物膜濾過槽31で好気分
解され第４移流管39を介して流入する汚水を汚泥と上澄
み液に分離する。

【００２７】42は前記処理水槽41上部に設けられた消毒
槽で、処理水槽41で分離された上澄み液が流入するよう
になっている。43は前記消毒槽42内に設けられた殺菌装
置で、該殺菌装置43内に備えた塩素系等の薬品により消
毒槽42に流入した汚水を消毒する。44は前記消毒槽42に
連通する排水口で、消毒槽42において消毒された処理水
を処理槽１外に排水するようになっている。

【００２８】45は前記処理水槽41と第１嫌気槽５上部と
を連通する返送管、46は前記処理水槽41の返送管45内に
配設された第３散気管で、多数の空気吹出口を形成する
と共に、第４ブロアー47と接続され、第４ブロアー47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、処理水槽41内の汚水を返送管45内に吸い込み第１嫌
気槽５に移送するようになっている。

【００２９】前記第１ブロアー16、第２ブロアー30、第
３ブロアー36、第４ブロアー47及び電源装置27等は図示
しない制御部により制御されている。

【００３０】48は前記第１嫌気槽５及び第２嫌気槽10に
対向する位置に設けられた第１点検用開口、49は前記第
１点検用開口48を開閉自在に閉塞する第１蓋体で、第１
嫌気槽５及び第２嫌気槽10底部に堆積した汚泥を吸引排
除する際あるいは電極体20をメンテナンスする際等に開
閉するようになっている。

【００３１】50は前記生物膜濾過槽31に対向する位置に
設けられた第２点検用開口、51は前記第２点検用開口50
を開閉自在に閉塞する第２蓋体である。52は前記殺菌装
置43に対向する位置に設けられた第３点検用開口、53は
前記第３点検用開口52を開閉自在に閉塞する第３蓋体
で、殺菌装置43への塩素系の薬品補給時等に開閉するよ
うになっている。

【００３２】而して、家庭から排出された汚水は、流入
口６から第１嫌気槽５に流入し、第１嫌気槽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
パー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嫌気槽５底部に堆積する。ま
た、嫌気性微生物の働きにより有機性の窒素はアンモニ
ア性窒素に変化する。

【００３３】第１嫌気槽５に新たな汚水が流入すること
により嫌気分解した汚水は第１移流管８から第２嫌気槽
10に流入する。第２嫌気槽10に流入した汚水は、第２嫌
気濾床11に生息する嫌気性微生物の働きにより嫌気分解
され、ＢＯＤが低減化されて第２移流管12内に流入する
と共に、汚水の分解により発生した汚泥が第２嫌気槽10
底部に堆積する。また、嫌気性微生物の働きにより有機
性の窒素はアンモニア性窒素に変化する。

【００３４】第２移流管12内の汚水には、鉄材からなる
電極21間に直流定電流を供給することにより電極21から
鉄イオンが溶出する。電極21から溶出した鉄イオンは、
第１散気管34から供給される空気によりオルトリン酸と
反応する３価の鉄イオンに酸化すると共に、電極21は第
１散気管34から供給される空気により洗浄されて汚泥等
の付着が防止される。

【００３５】フロート18を装着した電極体20は、第１散
気管34から供給される空気により、水平方向に移動しよ
うとするが、フロート18の形状を第２移流管12の収納部
の形状に略一致させているため、電極体20の水平方向の
移動を第２移流管12により防ぐことができる、電極体20
が水平方向に移動することにより、端子24、コネクタ27
や給電線26等に無理な力が加わり断線し、電源装置27か
ら電極21への給電が停止することを防止している。

【００３６】第２移流管12内の汚水は取水管14から定量
圧送室13に流入する。第１ブロアー16から定量圧送室13
内に空気を供給すると、取水管14は逆止弁15により閉塞
され、定量圧送室13内の汚水が空気圧により圧送され、
移送管17を介して第３移流管33に供給される。前記定量
圧送室13、第１ブロアー16、取水管14等により第１移流
管12内の汚水を第３移流管33に供給する空気圧送式ポン
プを構成している。

【００３７】第１ブロアー16の作動から所定時間経過
し、制御部が第１ブロアー16を停止させると、定量圧送
室13内の圧力低下に伴い再び取水管14から定量圧送室13
内に汚水が流入する。制御部が第１ブロアー16を間欠運
転させることにより、所定時間毎に第２移流管12内の所
定量の汚水を第３移流管33に供給することができる。

【００３８】第３移流管33内の汚水は降下して第３移流
管33の下部開口から流出し、第２散気管34から供給され
る空気により上昇して生物膜濾材32の表面に多数付着し
た好気性微生物の働きにより好気分解されると共に、凝
集されたリン化合物は生物膜濾材32に捕捉される。さら
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の一部は生物膜濾材32に捕
捉され、一部は生物膜濾過槽31底部に堆積する。

【００３９】生物膜濾過槽31内の汚水処理に伴って汚水
が次第に酸性となり、生物膜濾材32に生息している好気
性微生物の活性度が低下して汚水処理能力が低下すると
いう欠点があったが、第３移流管33から供給される汚水
は電極21の電解によりアルカリ性になっており、第３移
流管33からアルカリ性の汚水を供給することにより好気
性微生物の活性度低下を防いで生物膜濾過槽31内の汚水
処理能力低下を防止することができる。

【００４０】さらに、第１嫌気槽５あるいは第２嫌気槽
10内に堆積したリン化合物の一部は時間の経過と共に嫌
気状態において分解し、リン化合物からオルトリン酸が
再溶出する問題があったが、第２嫌気槽10から生物膜濾
過槽31に流入する第２移流管12内に電極体20を配設し、
再溶出したオルトリン酸が第２移流管12を通過する際に
電極21から溶出する鉄イオンと確実に反応して再溶出し
たリンを除去する構成としているため、再溶出したオル
トリン酸が鉄イオンと反応しないで、処理槽１外に排出
されることを防いでリン除去効率を向上することができ
る。

【００４１】生物膜濾材32を通過し、生物膜濾材32によ
り浄化された汚水は、制御部が第２ポンプ40を制御する
ことにより第４移流管39を介して処理水槽41に流入す
る。処理水槽41に流入した汚水の上澄み液は消毒槽42に
流入し、塩素系等の薬品を備えた殺菌装置43により消毒
され病原菌等の細菌を死滅させて、排水口44より処理槽
１外に排水される。

【００４２】第４ブロアー47を制御し、第４ブロアー47
から供給される空気を第３散気管46の空気吹出口から放
出することにより、処理水槽41内の汚水は返送管45を介
して第１嫌気槽５に返送される。第１嫌気槽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嫌気槽５内
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。

【００４３】長期の使用により生物膜濾材32には水不溶
性リン化合物、汚泥及び生物膜等が付着して目詰まりを
起こすため、制御部が所定時間毎に第３ブロアー36を制
御し、通常より多い風量の空気を第２散気管34から供給
することにより生物膜濾材32を洗浄し、リン化合物、汚
泥及び生物膜等を生物膜濾材32から剥離する。

【００４４】第３ブロアー36からの空気供給量を通常に
戻した後、制御部は第１ポンプ38を制御して生物膜濾過
槽31底部に堆積したリン化合物等の堆積物を汚水と共
に、汚泥返送管37を介して第１嫌気槽５に返送する。

【００４５】鉄材からなる電極21を長期にわたって生物
膜濾過槽31内の汚水中に浸漬していると、電極21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
出量が徐々に低下し、脱リン性能が低下する。

【００４６】従って、鉄材からなる一対の電極間に直流
定電流を供給し、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
より洗浄されて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量が減少
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。

【００４７】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。

【００４８】上記構成において、本実施の形態では、２
０ｍＡの直流定電流を供給している。また、電流を極性
転換する時間間隔は、鉄イオン溶出理論値に対する実溶
出量が約９０％以上となる約３０分以上、鉄材表面に酸
化被膜が発生する１５日以内とすればよいが、極性を転
換するスイッチング素子の耐久性を向上させるため及び
陽極側電極となる鉄材のみが鉄イオンの溶出により減少
することを防止して両電極を略均一な減少状態とするた
めに、１０日以内、好ましくは５日以内、本実施の形態
では、６時間毎に極性を転換するようにしている。

【００４９】また、電極の少なくとも陽極側に鉄材を用
い、両電極に直流定電流を供給し、所定時間毎にパルス
状に供給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、パルス状に供給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。

【００５０】上記構成において、本実施の形態では、２
０ｍＡの直流定電流を供給し、４時間あたり合計２４分
間の間３〜４Ａのパルス電流を供給している。

【００５１】さらに、上述した２種類の供給電流構成を
組み合わせ、鉄材からなる一対の電極間に直流定電流を
供給し、その電流を所定時間毎に極性転換すると共に、
パルス状に供給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抵抗が大き
いため、消費電力が増大するおそれがある。

【００５２】従って、上記構成としてパルス状に供給電
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。

【００５３】尚、本発明の実施の形態では、直流定電流
を供給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。

【００５４】さらに、本発明の実施の形態では、直流定
電流を供給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。

【００５５】また、本発明の実施の形態では、好気槽と
して生物膜濾過槽31を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、接触曝気槽、回転板接触法、活性汚泥槽等の
好気槽を採用してもよい。

【００５６】さらに、本実施の形態においては、処理水
槽41内の汚水を返送管45を介して第１嫌気槽５に返送す
る構成としたが、生物膜濾過槽31内の汚水を返送管45を
介して第１嫌気気槽５に返送する構成としてもよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明の請求項１の構成によると、電極
を第２嫌気槽内の汚水を好気槽内に移流する移流管内に
設けたことにより構成の簡素化を図ることができると共
に、電極から溶出するイオンと返送路から返送されるオ
ルトリン酸とを反応させてリン除去効率を向上すること
ができる。

【００５８】さらに、電極から溶出するイオンとの反応
により発生したリン化合物の除去を嫌気槽あるいは好気
槽内の汚泥処理と共に行うことができ、汚泥処理作業を
軽減することができると共に、嫌気槽においてリン化合
物から再溶出したリン酸イオンを電極から溶出するイオ
ンと反応させて除去することができ、リン除去性能を向
上することができる。

【００５９】また、電極の電解によりアルカリ性になっ
た汚水を好気槽に供給することにより好気槽の汚水処理
能力低下を防止する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、極性転
換により電極に酸化被膜が発生することを防いで安定し
たイオン溶出を行うことができると共に、両電極が略均
一に減少するため、両電極を同時交換することができ、
メンテナンスを容易にすることができる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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】同溶出装置の斜視図である。

【図４】同電極体の斜視図である。

【符号の説明】

５ 第１嫌気槽（嫌気槽） 10 第２嫌気槽（嫌気槽） 12 第２移流管 13 定量圧送室 16 第１ブロアー 21 電極 25 電源装置 31 生物膜濾過槽（好気槽） 41 処理水槽 45 返送管（返送路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 3/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生活雑排水が流入する第１嫌気槽と、該
   第１嫌気槽で処理された汚水が流入する第２嫌気槽と、
   該第２嫌気槽内に設けられ第２嫌気槽で処理された汚水
   が流入する移流管と、該移流管内の汚水が流入する好気
   槽と、該好気槽で処理された汚水が流入する沈殿分離槽
   または処理水槽と、前記好気槽あるいは沈殿分離槽また
   は処理水槽内の汚水を第１嫌気槽に返送する返送路とを
   備え、通電により鉄イオンまたはアルミニウムイオンを
   溶出する鉄材またはアルミニウムからなる電極を移流管
   内に配設したことを特徴とする汚水処理装置。
2. 【請求項２】 前記電極間に供給する電流を所定時間毎
   に極性転換する制御手段を設けたことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の汚水処理装置。