CN1245779A - 污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种可合并施行磷酸去除及氮去除的污水处理装置。具有:一污水收容槽、电极、直流电源以及控制部。电极为长方形的铁板,由电解而析出用以去除污水中之磷酸的铁离子。电极的下半部由聚丙烯树脂制的多孔质网状体所构成的载体被覆。载体在污水中使参与脱氮反应的微生物栖息。若控制部反转电极的极性,则在极性成为阳极的电极侧,施行磷酸的去除。在极性成为阴极的电极侧,施行氮的去除。

Description

污水处理装置
本发明涉及污水处理装置，更详而言之，涉及用以使含于卫生废水或生活废水等之污水磷酸与藉由电解而析出的金属离子反应而使其沉淀去除的污水处理装置。
以往，此种污水处理装置已知的有如下所示。
亦即，设有收容欲处理之污水的污水收容槽，且于该槽内配置一组以上之由水不溶性磷酸盐形成金属所构成的电极，并供给电流于这些电极间，而电化学地析出水不溶性磷酸盐形成金属离子于污水中，藉以使磷酸成为水不溶性盐而沉淀去除的装置。
于如此的污水处理装置中，使由电极所析出的水不溶性磷酸盐形成金属离子与污水中的磷酸离子凝结反应而可施行磷酸去除，但是会造成不能去除污水中之氮的问题。
有鉴于此，本发明之目的系提供污水处理装置，其可合并施行磷酸去除与氮去除。
依据本发明，提供一种污水处理装置，包括：污水收容槽；至少一组电极，配置成至少一部分浸于被收容于此污水收容槽的污水，且藉由电解来析出用以沉淀去除此污水中之磷酸的铁离子或铝离子；电源，用以供给电解用电流至这些电极；以及控制部，用以控制此电源；其特征在于：各电极的至少一部分藉由用以在污水中令参与脱氮反应的微生物栖息的载体来被覆；通过由控制部定期地使电极的极性反转，而在极性成为阳极的电极侧，施行磷酸的去除，在极性成为阴极的电极侧，施行依据于其载体上的微生物的脱氮反应所进行之氮的去除。
污水收容槽收容供电解处理的污水。电极为例如长方形板状物且至少配置一组，藉由电解来将铁离子或铝离子析出至污水收容槽。电源供给电解用的电流至这些电极。控制部藉由控制电源而控制电解。
一组电极为例如两者均由铁或铝之一构成，或一者由铁及铝中之一所构成，而另一者由水不溶性金属所构成。于前者的场合，依据需要来施行电极的极性反转，从而可防止不由电极析出离子的电极的钝态化。且于后者的场合，由铁及铝中之一所构成的电极当作阳极，由水不溶性金属所构成的电极当作阴极。
其中，由水不溶性金属所构成的电极例如为银或白金等的电极。又，一组电极最好藉由具有把手部的电绝缘性间隔物等，而将其相互的间隔保持于一定。
析出于污水收容槽的铁离子或铝离子与污水中的磷酸(原磷酸)反应，并成为水不溶性磷化合物(Fe(OH)x(PO4)y或Al(OH)x(PO4)y)而凝结，进而沉淀于污水收容槽。
各电极至少一部分(应浸于污水的部分)由载体所被覆。此载体用以在污水中令参与脱氮反应的微生物(例如作为厌氧性微生物之一种的脱氮细菌等)栖息。
此载体的材质只要可用以在污水中令参与脱氮反应的微生物栖息，则并不特别限定。例如可由塑料制、磷纤维制或烧结陶瓷制的多孔质网状体所构成。
载体配置成例如自各电极的上缘吊下，或载置于用以收容一组电极之电极盒的底面，而被覆各电极的至少一部分。
控制部例如以30分～10天(最好为1小时～7天，更好为2天～7天)一次的比例来定期地反转电极的极性。如此，在极性成为阳极的电极侧，施行由铁离子或铝离子与污水中之磷酸离子的凝结反应所进行之磷酸的去除。在极性成为阴极的电极侧，施行依据于其载体上的微生物的脱氮反应(污水中的硝酸离子或亚硝酸离子还原成氮气的反应)所造成之氮的去除。
依据本发明的污水处理装置，最好还包括用以将一组电极互相间区隔成阳极侧及阴极侧的隔板以及用以对各电极施以曝气的曝气装置。控制部并控制曝气装置，而仅对极性成为阳极的电极施以曝气。
于如此所构成的场合，藉由曝气装置而仅对阳极侧的电极施以曝气，而促进于阳极侧的磷酸去除反应，同时施行该电极的洗净，一方面，可将阴极侧的电极放置于还原气氛下。
隔板使用例如陶瓷制或离子交换膜制且仅使离子通过此隔板而移动的，或不令离子通过的塑料制且使离子通过此隔板的下方移动的等。
曝气装置例如具有设于污水收容槽外的供气用送风机、连接至此送风机且朝槽内延伸的供气管以及连接至该供气管而配置于槽底部的曝气管。
依据本发明的污水处理装置，最好还包括用以将污水导入至污水收容槽的导入管；污水收容槽中的隔板使来自导入管的污水经由隔板的一端而流入至污水收容槽，接着沿着隔板之一侧面或另一侧面而导入至另一端，然后绕过另一端，沿着其另一侧面或一侧面，并经由一端而流出；于导入管与污水收容槽之间还设有流路切换阀，用以切换成将来自导入管的污水沿着隔板之一侧面及另一侧面中之任一者而引导之；控制部更控制流路切换阀，而首先使来自导入管的污水流入至具有极性成为阳极之电极之隔板的侧面。
于如此所构成的场合，控制部控制流路切换阀，首先使来自导入管的污水流入至具有极性成为阳极之电极之隔板的侧面。如此，流入的污水其后绕过隔板的另一端，而朝向具有阳极电极之隔板之一侧面的方向前进。因此，在溶存氧浓度比较少的阴极侧充分地施行上述脱氮反应后，在藉由曝气而溶存氧浓度上升的阳极侧，可施行上述凝结反应及电极的洗净。
附图的简单说明如下：
图1为由侧面观察本发明之第一实施例之污水处理装置之内部的构造说明图；
图2为由上面观察图1之污水处理装置的构造说明图；
图3为作为图1之污水处理装置的构成构件的电极及载体的立体图；
图4为由正面观察图1之污水处理装置被组入后的合并处理净化槽之内部的放大构造说明图；
图5为本发明之第二实施例之污水处理装置的分解立体图；
图6为作为图5之污水处理装置之构成构件之电极及电极盒的立体图；
图7为由正面观察图5之污水处理装置被组入后的合并处理净化槽之内部的放大构造说明图。
以下，参照附图说明本发明的二实施例。且这些并非用以限定本发明。第一实施例
如图1及图2所示，本发明之第一实施例的污水处理装置D1具有：一污水收容槽1、二组电极2、3、用以供给电流至各组电极2、3的直流电源11以及用以控制此电源11的控制部(未图示)。
污水收容槽1由平面形状大体为长方形且具有锥形底壁的箱所构成，且收容有卫生废水或生活废水等欲处理的污水。于污水收容槽1之一侧端壁的上部形成有连接至用以导入污水至污水收容槽1之导入管4的污水导入口1a。
如图3所示，各组电极2、3均为长方形铁板所制成，且藉由电解而析出用以去除污水中之磷酸的铁离子。各组电极2、3藉由安装于它们上端之聚氯乙烯树脂制的电绝缘性间隔物5，而将其间隔保持于一定。于间隔物5设有把手部5a。
于电极2、3的上端设有连接用端子6。这些端子6藉由导线7而连接于连接器8。连接器8连接于上述电源上。
电极2、3的下半部由聚丙烯树脂制之多孔质网状体所构成的载体9、10被覆。这些载体9、10藉由未图示的绳子而自各电极2、3的上缘吊下，而在污水中使参与脱氮反应的微生物栖息。
如图1及图2所示，于二组电极2、3的正下方水平地配置与它们平行的二根曝气管12、13。这些曝气管12、13为污水处理装置D1之曝气装置的一部分。亦即，此曝气装置具有设于污水收容槽1外的供气用送风机14、经由供气切换用阀15而连接至此送风机14且朝槽内延伸的二根供气管16、17以及连接至这些供气管16、17而配置于槽底部的曝气管12、13。
控制部以每五天一次的比例来反转电极2、3的极性。若控制部反转电极2、3的极性，则在极性成为阳极的电极2、3侧，施行因铁离子与污水中之磷酸离子的凝结反应所造成之磷酸的去除。又，在极性成为阴极的电极2、3侧，施行依据于其载体9、10之微生物的脱氮反应(污水中的硝酸离子或亚硝酸离子还原成氮气的反应)所造成之氮的去除。
污水处理装置D1还具有长方形隔板18，用以将一组电极2、3相互间区隔成阳极侧和阴极侧。隔板18为陶瓷制，且仅令离子移动通过该隔板18。如图2所示，此隔板18经由隔板18的一端(导入管4侧的端)而使来自导入管4的污水流入至污水收容槽1，然后沿着隔板18的一侧面或另一侧面而导入另一端，接着，绕过另一端，并沿着其另一侧面或一侧面，而经由一端流出。
且于导入管4与污水收容槽1之间设有流路切换阀19。流路切换阀19藉由控制部来切换，以便沿着隔板18的一侧面及另一侧面中之任一而引导来自导入管4的污水。
又，控制部进而控制流路切换阀19，首先使来自导入管4的污水流入至具有极性成为阴极之电极2、3之隔板18的侧面。
如图2所示，由于采用这种结构，故将位于隔板18之一侧面之电极3、3的极性控制成阴极，同时控制流路切换阀19，而如箭头所示，使来自导入管4的污水首先经由流路切换阀19的流入路19a而流入至具有极性成为阴极之电极3、3之隔板18的侧面一侧。如此，流入的污水其后绕过隔板18的另一端，而朝向隔板18的另一侧面(具有阳极电极2、2的侧面)的一侧前进，并如箭头所示，经由流路切换阀19的另一侧的流出路19b而从污水收容槽1流出。
因此，在溶存氧浓度比较少的阴极侧充分地施行上述脱氮反应后，在藉由曝气而溶存氧浓度上升的阳极电极2、2可施行上述凝结反应。且由流出路19b所流出的污水流入至下述的第一厌氧滤床槽104。
其后，若藉由控制部而施行极性的反转，则与之连动而切换流路切换阀19，而来自导入管4的污水经由流入路19a而流入至具有极性成为阴极之电极2、2之隔板18之另一侧面一侧。其后，流入的污水绕过隔板18的另一端，而朝向隔板18的一侧面(具有阳极电极3、3的侧面)的方向前进，经由流路切换阀19的一侧的流出路19c而由污水收容槽1流出。又，于图1中，符号20为污泥拔出阀。滞留于污水收容槽1的污泥藉由开放污泥拔出阀20而被拔出。此污泥拔出阀20的开关由控制部或手动来操作。
如图4所示，此污水处理装置D1组入至小型合并处理净化槽101。
净化槽101之内部的槽构造为由流入卫生废水及生活废水的混合之污水的流入管102侧至将污水处理结束之水放流到外部的放流管103侧，依据污水处理的顺序而区隔形成多个槽。
符号104为区隔形成于流入管102侧之最前部的第一厌氧滤床槽。在此第一厌氧滤床槽104中，将混入于卫生废水及生活废水中而不能净化处理的夹杂物予以沉淀分离而去除。
于第一厌氧滤床槽104设有作为厌氧性微生物之滤床的厌氧滤床105，且于厌氧滤床105令微生物栖息，以施行厌氧处理。厌氧滤床105系藉由流入水或逆洗废水暂时流入时的水流来卷起沉淀物，而成为浮游物质，以抑制流出至次一槽，进而可降低次一槽的负荷。
符号106为邻接于第一厌氧滤床槽104而区隔形成的第二厌氧滤床槽。在第二厌氧滤床槽106中，藉由栖息厌氧性微生物于厌氧滤床107，而施行厌氧处理。
符号108为邻接于第二厌氧滤床槽106而区隔形成的生物膜过滤槽。
第一厌氧滤床槽104及第二厌氧滤床槽106由垂直的隔壁109来区隔。于隔壁109的上部开口形成有贯穿隔壁109的移流口110。且于移流口110嵌设有移流管111。移流管111其下端位于第一厌氧滤床槽104之厌氧滤床105的下部，且兼作清扫口。
第二厌氧滤床槽106及生物膜过滤槽108由垂直的隔壁112来区隔。于隔壁112的上部开口形成有贯穿隔壁112的移流口113。且于移流口113嵌设有移流管114。自第一厌氧滤床槽104经由移流管111而移流至第二厌氧滤床槽106的污水在以下降流通过厌氧滤床107后，经由移流管114而被送入生物膜过滤槽108。
藉由设于第二厌氧滤床槽106的厌氧滤床107，而捕捉某程度的SS。被捕捉的SS渐渐地厌氧分解而成为溶解性物质，或当作污泥而贮留于第二厌氧滤床槽106的底部。且在厌氧滤床107中，有机性的氮被厌氧分解成氨性的氮。
于生物膜过滤槽108设有作为好氧性微生物之滤床的好氧滤床115，且藉由使好氧性微生物栖息于好氧滤床115，而施行好氧处理。于生物膜过滤槽108的底部附近以横设状态配置有曝气装置的曝气管116。曝气装置藉由自曝气管116吹出空气，而供给氧至栖息于生物膜过滤槽108之好氧滤床115的好氧性微生物。
符号117为邻接于生物膜过滤槽108而区隔形成的处理水槽。在处理水槽117中，以生物膜过滤槽108来进行好氧处理，而静置贮储被滤过而移流过来的处理水。
符号118为区隔形成于处理水槽117之上部的消毒槽。消毒槽118消毒处理在处理水槽117所处理后的上面澄清水，而由放流管103排出至外部。
于生物膜过滤槽108及处理水槽117间由垂直的隔壁119来区隔。于隔壁119的上部开口形成有贯穿隔壁119的移流口120。且于移流口120嵌设有移流管121。自第二厌氧滤床槽106经由移流管114而移流至生物膜过滤槽108的污水以下降流通过好氧滤床115后，经由移流管121而送至处理水槽117。
由处理水槽117的上部至第一厌氧滤床槽104的上部，配置有用以送返处理水中的上面澄清水的送返管122。送返管122连接在污水处理装置D1的导入管4上。且自处理水槽7而藉由升液管123所吸起的上面澄清水经由送返管122而被送至污水处理装置D1，以施行磷去除及氮去除后，回到第一厌氧滤床槽104。第二实施例
如图5所示，本发明之第二实施例的污水处理装置D2具有：一污水收容槽31、四组电极2、3、用以供给电流至各组电极2、3的直流电源11、用以控制此电源11的控制部(未图示)以及四个电极盒32。
与在污水处理装置D1中同样地，电极2、3的下半部由聚丙烯树脂制之多孔质网状体所构成的载体9、10被覆。这些载体9、10与污水处理装置D1中的不同，载置于电极盒32的底面上。
污水收容槽31由平面形状大体为长方形且具有锥状之底壁的箱所构成，且收容有卫生废水或生活废水等欲处理的污水。于污水收容槽31之一侧壁的上部形成有污水导入口31a及污水排出口31b。且于污水收容槽31的底部设有朝左右方向延伸之二根底部定位棒35。又，于这些底部定位棒35的内侧设有朝纵向延伸之合计六根左右定位棒36。
如图6所示，电极盒32是平面形状为长方形的箱状的盒，且为聚丙烯树脂制。电极盒32的左右两侧壁构成用以区隔相邻之电极盒32相互间的电绝缘性隔板32a。电极盒32的前后两端形成均为长方形的污水流入口32b及污水流出口32c。
又，电极盒32的上下两面留下周缘部而中央缺口成长方形，进而分别形成电极拆装口32d及曝气口32e。且电极盒32的左右宽度(二隔板32a之外面相互间的间隔)大体等于污水收容槽31内之相邻之二左右定位棒36相互间的间隔。且电极盒32之上面上的二圆形孔32f用以将间隔物5以螺丝旋固于电极盒32的上面。
如此所构成的电极盒32以可取出方式配置于污水收容槽31内。亦即，藉由设于槽内的底部定位棒35及左右定位棒36而宽松地固定于指定位置。且于图5中，符号37为污泥拔出阀。滞留于污水收容槽31的污泥藉由开放污泥拔出阀37而被拔出。
此污水处理装置D2之其它部分(控制部等)的构造大体上与污水处理装置D1的实质上相同，故省略详细的说明。
如图7所示，此污水处理装置D2组入至与上述相同的小型合并处理净化槽101。
送返管122连接至污水处理装置D2的污水导入口31a。且自处理水槽117而藉由升液管123所吸起的上面澄清水经由送返管122而被送至污水处理装置D2，以施行磷酸去除及氮去除后，回到第一厌氧滤床槽104。
依据本发明第一方面所述的污水处理装置，包括：污水收容槽；至少一组电极，配置成至少一部分浸于被收容于此污水收容槽的污水，且藉由电解来析出用以沉淀去除此污水中之磷酸的铁离子或铝离子；电源，用以供给电解用电流至这些电极；以及控制部，用以控制此电源；其中，各电极的至少一部分藉由用以在污水中令参与脱氮反应的微生物栖息的载体来被覆；通过由控制部定期地使电极的极性反转，而在极性成为阳极的电极侧，施行磷酸的去除，在极性成为阴极的电极侧，施行依据于其载体上的微生物的脱氮反应所进行的氮的去除。因此，可合并施行磷酸去除及氮去除。
依据本发明第二方面所述的污水处理装置，载体由塑料制、碳纤维制或烧结陶瓷制的多孔质网状体所构成，且自各电极的上缘吊下，或载置于用以收容一组电极之电极盒的底面上。因此，藉由简单的构造而可确实地确保本发明第一方面所达到的上述效果。
依据本发明第三方面所述的污水处理装置，还包括用以将一组电极互相间予以区隔成阳极侧及阴极侧的隔板以及用以对各电极施以曝气的曝气装置；控制部更控制曝气装置，而仅对极性成为阳极的电极施以曝气。因此，除了本发明第一方面所达到的上述效果外，藉由曝气装置而仅对阳极侧的电极施以曝气，而促进阳极侧的磷酸去除反应，同时施行该电极的洗净，另一方面，可将阴极侧的电极放置于还原气氛中。
依据本发明第四方面所述的污水处理装置，还包括用以将污水导入至污水收容槽的导入管；污水收容槽中的隔板使来自导入管的污水经由隔板的一端而流入至污水收容槽，接着沿着隔板之一侧面或另一侧面而导入至另一端，然后绕过另一端，沿着其另一侧面或一侧面，并经由一端而流出；于导入管与污水收容槽之间更设有流路切换阀，用以切换成将来自导入管的污水沿着隔板之一侧面及另一侧面中之任一者而引导之；控制部更控制流路切换阀，而首先使来自导入管的污水流入至具有极性成为阴极之电极之隔板的侧面。因此，其后，由于流入至污水收容槽的污水绕过隔板的另一端，而朝向具有阳极电极之隔板之一侧面的方向前进，故在溶存氧浓度比较少的阴极侧充分地施行上述脱氮反应后，在藉由曝气而溶存氧浓度上升的阳极电极侧，可施行上述凝结反应及电极的洗净。

Claims (4)

1.一种污水处理装置，包括：
污水收容槽；
至少一组电极，配置成至少一部分浸于被收容于此污水收容槽的污水，且藉由电解来析出用以沉淀去除此污水中之磷酸的铁离子或铝离子；
电源，用以供给电解用电流至这些电极；以及
控制部，用以控制此电源；
其特征在于：
各电极的至少一部分由用以在污水中令参与脱氮反应的微生物栖息的载体来被覆；
通过由控制部定期地使电极的极性反转，而在极性成为阳极的电极侧，施行磷酸的去除，且在极性成为阴极的电极侧，施行依据于其载体上的微生物的脱氮反应所造成之氮的去除。
2.如权利要求1所述的污水处理装置，其中，载体由塑料制、碳纤维制或烧结陶瓷制的多孔质网状体所构成，且自各电极的上缘吊下，或载置于用以收容一组电极之电极盒的底面上。
3.如权利要求1或2所述的污水处理装置，其中，还包括用以将一组电极互相间予以区隔成阳极侧及阴极侧的隔板以及用以对各电极施以曝气的曝气装置；
控制部更控制曝气装置，而仅对极性成为阳极的电极施以曝气。
4.如权利要求3所述的污水处理装置，其中，还包括用以将污水导入至污水收容槽的导入管；
污水收容槽中的隔板使来自导入管的污水经由隔板的一端而流入至污水收容槽，接着沿着隔板之一侧面或另一侧面而导入至另一端，然后绕过另一端，沿着其另一侧面或一侧面，并经由一端而流出；
于导入管与污水收容槽之间更设有流路切换阀，用以切换成将来自导入管的污水沿着隔板之一侧面及另一侧面中之任一者而引导之；
控制部更控制流路切换阀，而首先使来自导入管的污水流入至具有极性成为阴极之电极之隔板的侧面。
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