JP2000176482A

JP2000176482A - 汚水処理装置

Info

Publication number: JP2000176482A
Application number: JP10361073A
Authority: JP
Inventors: Toyoyuki Urabe; 豊之卜部; Masako Saimoto; 雅子才本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】活性汚泥槽を有して形成される汚水処理装置
において、リン成分を除去することができるようにす
る。【解決手段】排水中の夾雑物などを除去する前処理槽
１と、前処理槽１で処理された排水を活性汚泥で処理す
る活性汚泥槽２と、活性汚泥槽２で処理された排水を濾
過して排出するフィルター３とを具備して形成される汚
水処理装置に関する。前処理槽１内に電解槽４を配置す
ると共に排水を電気分解することによって水中のリン成
分を不溶性リン酸塩として析出させる電極５を電解槽４
に設け、前処理槽１内の排水を電解槽４に導入する導入
路６と、電解槽４で処理された排水を前処理槽１内に返
送する返送路７を電解槽４に設ける。前処理槽１内に設
けた電解槽４で水中のリン成分を不溶性リン酸塩として
析出させることができ、活性汚泥槽２を有して形成され
る汚水処理装置においてリン成分を除去することが可能
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活性汚泥槽を有す
る汚水処理装置に関するものであり、特に家庭用汚水処
理装置に適用され、排水中のリン成分を除去するのに好
適な汚水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】環境問題の一つに家庭用排水があり、中
でも家庭用排水に含まれる窒素成分やリン成分は河川や
湖の富栄養化の原因となっている。一般に家庭用排水の
処理は、下水処理場を有する地域では、大規模な浄化設
備によって生物的方法や化学的方法等により浄化してこ
れらの成分を一括して除去しているが、下水処理設備の
ない地域においては各家庭でこれらの成分を除去しなけ
ればならない。しかし、家庭用レベルでは、窒素成分に
関しては生物的方法で除去する浄化槽があるものの、リ
ン成分に関しては生物的方法で除去することは難しい。
すなわち、家庭用レベルでリン成分を除去する際の課題
は、安定した除去効果が得られること、維持管理がし易
いこと、寿命が長いこと等であるが、下水処理場で行な
われている生物的除去方法は、安定した除去効果を保つ
ことが難しく、維持管理も難しいために、家庭用レベル
に利用することは困難である。一方、化学的方法でのリ
ン成分の除去には、吸着法や凝集沈殿法があるが、吸着
法は寿命が短く、また凝集沈殿法は機械的制御に大きく
依存して信頼性に乏しく、いずれも家庭用には不適であ
る。

【０００３】そこで近年、家庭用レベルにおいてリン成
分を除去する技術の開発が行なわれており、例えば排水
中に含まれるリン成分を電気分解により除去する方法が
有効とされている。この電気分解による方法は、リン酸
イオンと結合して水に難溶性の金属リン酸塩を生成させ
る金属からなる電極を陽極として、リン成分を含有する
排水に陽極と陰極の電極を浸漬し、陽極と陰極の間に通
電して電気分解を行なうようにした方法であり、陽極か
ら上記の金属がイオン化して溶出し、排水中のリン酸イ
オンと結合して水に難溶性の金属リン酸塩となって析出
するので、これを沈澱させたり、濾過したりすることに
よって、リン成分を除去することができるものである。

【０００４】この電解法を家庭用の汚水処理装置に適用
した例として、特開平１０−４３７８１号公報や特開平
１０−１９２８６９号公報で提供されているものが知ら
れている。これらの汚水処理装置は、沈殿分離槽と呼ば
れる嫌気ろ床と、接触ばっき槽と、沈殿槽から形成され
ているものであって、沈殿槽の上澄み液を一部は放流す
るが多くは再度嫌気ろ床に返送する槽内循環型の合併浄
化槽に適用されるものであり、沈殿槽から嫌気ろ床への
返送路に上記のような電解でリン成分を除去する電解槽
を設置し、返送される排水中のリン成分をこの電解槽で
除去するようにしてある。

【０００５】しかしこの槽内循環型の合併浄化槽は設備
が大きくなるので、この大きさを改善して小型化した槽
膜分離型の汚水処理装置が開発されている。これは上記
の槽内循環型合併浄化槽の嫌気ろ床と接触ばっき槽と沈
殿槽の機能をまとめた活性汚泥槽を有して形成されてい
るものである。すなわち、活性汚泥槽内に空気によるば
っきを間欠運転することによって、嫌気の状態と好気の
状態を一つの槽で作り出して嫌気ろ床と接触ばっき槽の
機能を兼用させ、さらに活性汚泥槽に膜と呼ばれるフィ
ルターを設け、浄化した排水を濾過して放流することに
よって、沈殿槽を不要にしたものである。従って、この
ものでは沈殿槽から嫌気ろ床に排水を返送することも不
要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような活性汚泥槽
を有して形成される汚水処理装置にあっては、排水の返
送が不要になるために、上記の特開平１０−４３７８１
号公報や特開平１０−１９２８６９号公報で提供されて
いるもののように、排水の返送路に電解槽を設置してリ
ン成分を除去する技術を適用することはできないもので
あった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、活性汚泥槽を有して形成される汚水処理装置にお
いて、リン成分を除去することができるようにすること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る汚水処理装
置は、排水中の夾雑物などを除去する前処理槽１と、前
処理槽１で処理された排水を活性汚泥で処理する活性汚
泥槽２と、活性汚泥槽２で処理された排水を濾過して排
出するフィルター３とを具備して形成される汚水処理装
置において、前処理槽１内に電解槽４を配置すると共に
排水を電気分解することによって水中のリン成分を不溶
性リン酸塩として析出させる電極５を電解槽４に設け、
前処理槽１内の排水を電解槽４に導入する導入路６と、
電解槽４で処理された排水を前処理槽１内に返送する返
送路７を電解槽４に設けて成ることを特徴とするもので
ある。

【０００９】また請求項２の発明は、電解槽４内に空気
を噴出させるための散気管８を電解槽４に設けて成るこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また請求項３の発明は、導入路６から導入
される排水を電解槽４内に噴出させるための散水管９を
電解槽４に設けて成ることを特徴とするものである。

【００１１】また請求項４の発明は、電解槽４は前処理
槽１内の上部に配置されていることを特徴とするもので
ある。

【００１２】また請求項５の発明は、電極５の陽極５ａ
と陰極５ｂの少なくとも陽極５ａが排水の電気分解によ
って不溶性リン酸塩を生成させる金属材料で形成されて
いることを特徴とするものである。

【００１３】また請求項６の発明は、電極５の陽極５ａ
の材料がアルミニウム又は鉄であり、陰極５ｂの材料が
ステンレス鋼であることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１５】図１は本発明の実施の形態の一例を示すも
のであり、前処理槽１内には縦の仕切壁１５が設けてあ
って、仕切壁１５の下部と前処理槽１の内壁の間に網な
どで形成されるろ材１６を張ることによって、前処理槽
１の下部内に流入室１７と移送室１８が形成されるよう
にしてある。

【００１６】この前処理槽１の上部内に電解槽４が設け
てある。電解槽４は前処理槽１の排水の通常の水位より
も上方に位置するように配置されるものであり、電解槽
４には導入路６と返送路７を形成する配管が接続してあ
る。導入路６の先部は前処理槽１の移送室１８内に連通
するようにしてあり、導入路６にはポンプ１９が設けて
ある。また返送路７の先部は前処理槽１の流入室１７内
に連通するようにしてある。電解槽４内に陽極５ａと陰
極５ｂからなる電極５を排水に浸漬されるように配置し
てあり、陽極５ａと陰極５ｂには直流電源２０が接続し
てある。この対向配置された陽極５ａと陰極５ｂの下方
位置において電解槽４の底部には空気を吹き出して気泡
を発生させる散気管８が配置してある。

【００１７】活性汚泥槽２中には活性汚泥が存在してお
り、活性汚泥槽２は移送路２２によって前処理槽１の移
送室１８に接続してあって、移送路２２にはポンプ２３
が設けてある。また活性汚泥槽２には排出口２５が接続
してある。この排出口２５にはフィルター３とポンプ２
７が設けてある。フィルター３としては、後述のように
電解槽４で生成される不溶性リン酸塩の粒子や活性汚泥
を十分に濾過し得る程度の目開きが細かなものを用いる
のが好ましく、例えば平膜型や中空糸膜型のものを用い
ることができる。活性汚泥槽２の底部には散気管２４が
設けてあり、間欠的に散気管２４からエアーレーション
することによって、活性汚泥に酸素の供給、酸素の供給
停止を間欠的に行ない、槽内を間欠的に好気性、嫌気性
にするようにしてある。

【００１８】上記のように形成される汚水処理装置にあ
って、家庭等から排出される排水は前処理槽１に設けら
れた流入口２８から前処理槽１の流入室１７に入り、こ
こでろ材１６によってゴミなどの夾雑物が分離される。
また比較的大きな汚物はろ材１６の上に残留した後に分
解して小さくなると、移送室１８側へ落下して沈殿され
る。このように夾雑物が分離された排水はろ材１６を通
過して移送室１８の側へ移動する。次に、夾雑物が分離
された移送室１８内の排水はポンプ１９によって導入路
６から電解槽４内に導入される。

【００１９】そして電解槽４において、陽極５ａと陰極
５ｂの間に直流電流が通電されると、電気分解によって
陽極５ａを形成する金属から廃水中に金属イオンが溶出
され、この金属イオンが排水中のリン成分と反応する。
リン成分は一般にリン酸イオンとして排水に溶解してい
るので、溶出された金属イオンはリン酸イオンと反応し
て水に不溶性の金属リン酸塩が生成される。例えば、陽
極５ａが鉄で作製されている場合には鉄イオンが溶出
し、この鉄イオンがリン酸イオンと反応して水に難溶性
のリン酸鉄が生成される。また陽極５ａがアルミニウム
で形成されている場合にはアルミニウムイオンが溶出
し、このアルミニウムイオンがリン酸イオンと反応して
水に不溶性のリン酸アルミニウムが生成される。このよ
うに電気分解を行なうことによって、電解槽４に供給さ
れた排水中のリン成分は水に不溶性の金属リン酸塩とし
て析出する。

【００２０】このとき、電解槽４の排水中に散気管８か
ら空気が噴出されており、排水をエアレーションして撹
拌することによってリン成分の除去効率を向上させるよ
うにしてある。またこのように散気管８から空気を噴出
することによって排水中に気泡が発生されるものであ
り、この気泡が陽極５ａと陰極５ｂの表面に接触しなが
ら排水中を上昇することによって陽極５ａや陰極５ｂの
表面を洗浄することができ、陽極５ａや陰極５ｂの表面
に電気分解を阻害する金属酸化物などの付着物が付着す
ることを抑制し、リン成分の除去効率を向上させること
ができるものである。

【００２１】上記のようにして電解槽４で処理された排
水は返送路７から前処理槽１の流入室１７に返送され、
返送された排水中の不溶性リン酸塩はろ材１６を通って
前処理槽１の底部に沈殿する。

【００２２】そして、上記のように前処理槽１において
夾雑物が除去され、また電解槽１でリン成分が除去され
た排水は、ポンプ２３によって移送路２２を通して活性
汚泥槽４に送られる。活性汚泥槽２に入った排水は、活
性汚泥槽２中の活性汚泥によって汚染成分が分解浄化さ
れ、このとき同時に前処理槽１から活性汚泥槽２に流れ
てきた排水中に含まれる不溶性リン酸塩の小さな粒子は
活性汚泥に付着して、大きな粒子となって沈殿する。

【００２３】このように活性汚泥槽２で処理された排水
は、ポンプ２７によって排出口２５から外部に排出され
て放流される。このとき、活性汚泥や不溶性リン酸塩の
粒子など、排水中の不純物はフィルター３によって除か
れるので、排出口２５から排出される排水は、リン成分
を含めた汚染成分が除去された清浄なものとなる。

【００２４】上記のように電解槽４は前処理槽１内に設
置されており、電解槽４で処理された排水は前処理槽１
内に返送されるようにしてあるので、電解槽４で処理さ
れた排水中の不溶性リン酸塩の大部分は前処理槽１内で
沈殿することになり、電解槽４で処理された排水を活性
汚泥槽２に移送したり、活性汚泥槽２内に電極５を設け
て活性汚泥槽２を電解槽４と兼用させたりする場合に比
べ、不溶性リン酸塩による余剰汚泥が活性汚泥槽２内で
発生することを抑制することができるものであり、活性
汚泥槽２の汚泥濃度の管理が容易になるものである。ま
た、前処理槽１内に電極５を設けて前処理槽１を電解槽
４と兼用させることも考えられるが、この場合には前処
理槽１への排水の流入量の変動に伴う水位変動で電極５
が露出することがあり、電極５の露出によって電圧上昇
が起こり、電解効率が低下してリン成分除去性能が低下
するおそれがあるが、本発明のように前処理槽１内に独
立した槽として電解槽４を設け、前処理槽１内の排水を
電解槽４に一定量供給するようにすれば、このような排
水の水位変動の問題はなくなるものである。

【００２５】図２は本発明の実施の形態の他の例を示す
ものであり、図１の実施の形態における散気管８の代わ
りに、電解槽４の底部に陽極５ａと陰極５ｂの下方位置
におおいて散水管９が設けてあり、この散水管９には導
入路６が接続してある。その他の構成は図１のものと同
じである。そしてこのものでは、ポンプ１９によって導
入路６を通して汲み上げた排水は、散水管９から電解槽
４の排水中に噴出されるものであり、電解槽４内の排水
をこの噴出した排水で撹拌することによってリン成分の
除去効率を向上させるようにしてある。電解槽４に供給
する排水を利用して撹拌をすることができるので、エア
レーション用のポンプは不要になる。またこのように散
水管９から排水を噴出することによって排水中に水流が
発生されるものであり、この水流が陽極５ａと陰極５ｂ
の表面に接触することによって陽極５ａや陰極５ｂの表
面を洗浄することができ、陽極５ａや陰極５ｂの表面に
電気分解を阻害する金属酸化物などの付着物が付着する
ことを抑制し、リン成分の除去効率を向上させることが
できるものである。

【００２６】ここで、電解槽４内に設けられる電極５の
陽極５ａと陰極５ｂのうち、少なくとも陽極５ａは排水
の電気分解によって不溶性リン酸塩を生成させる金属材
料で形成されるものであり、この金属材料としてはアル
ミニウムや鉄が好ましい。また陰極５ｂの金属材料は特
に制限されないが、ステンレス鋼を用いるのが好まし
い。陰極５ｂの金属材料としても陽極５ａと同様に排水
の電気分解によって不溶性リン酸塩を生成させるアルミ
ニウムや鉄を用いることもできるが、陰極５ｂをこのよ
うにステンレス鋼で形成すると、アルミニウムや鉄の場
合よりもリン成分除去の寿命が長くなるものである。こ
れは、陰極５ｂをアルミニウムや鉄で形成すると、電解
により陰極５ｂに生成する水酸化物イオンで陰極５ｂが
浸食され、電極寿命が短くなって結果的にリン成分除去
の寿命が短くなるが、ステンレス鋼は陰極５ｂに生成さ
れる水酸化物イオンに侵されないので、電極寿命を延ば
してリン成分除去の寿命を長くすることができるもので
ある。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によって例
証する。

【００２８】図１、図２に示す汚水処理装置において、
電解槽４中に総リン濃度が約５ｐｐｍの排水を流入させ
るようにし、電気分解開始後半年間の処理性能について
検討した。このとき、電気分解の電流は１Ａで定電流制
御に設定し、陽極５ａと陰極５ｂは２００×５０×２ｍ
ｍの大きさのものを用い、フィルター３は孔径０．４μ
ｍの平膜を用いた。そしてサンプリングは活性汚泥槽２
の排出口２５から排出される排水を一ヶ月毎に行ない、
その中の総リン濃度をＩＣＰ発光分析で測定した。また
一ヶ月毎に活性汚泥槽２内の汚泥濃度の測定を活性汚泥
浮遊物質の遠心分離法によって行なった。実験の水準は
次の通りである。

【００２９】（実施例１）電解槽４内での電気分解あ
り、散気管８による散気あり電極材料…陽極５ａ：アルミニウム、陰極５ｂ：アルミ
ニウム（実施例２）電解槽４内での電気分解あり、散気管８に
よる散気あり電極材料…陽極５ａ：鉄、陰極５ｂ：鉄（実施例３）電解槽４内での電気分解あり、散気管８に
よる散気あり電極材料…陽極５ａ：アルミニウム、陰極５ｂ：ＳＵＳ（実施例４）電解槽４内での電気分解あり、散水管９に
よる散水あり電極材料…陽極５ａ：アルミニウム、陰極５ｂ：ＳＵＳ（実施例５）電解槽４内での電気分解あり、散気及び散
水なし電極材料…陽極５ａ：アルミニウム、陰極５ｂ：ＳＵＳ（比較例）電解槽４内での電気分解なし電極材料…陽極５ａ：アルミニウム、陰極５ｂ：ＳＵＳ結果を表１に示す

【００３０】

【表１】

【００３１】表１にみられるように、各実施例のもので
は排水に含まれる総リン濃度が基準の１ｐｐｍ以下に処
理できる期間は４ヶ月以上であり、特に陰極５ｂをＳＵ
Ｓで形成した実施例３〜５の場合には半年以上の長期に
亘って維持できるものであった。また、各実施例と比較
例との比較にみられるように、活性汚泥槽２内の汚泥濃
度の上昇は、電気分解によって大きく影響されるもので
はないことが確認される。

【００３２】

【発明の効果】上記のように請求項１の発明は、排水中
の夾雑物などを除去する前処理槽と、前処理槽で処理さ
れた排水を活性汚泥で処理する活性汚泥槽と、活性汚泥
槽で処理された排水を濾過して排出するフィルターとを
具備して形成される汚水処理装置において、前処理槽内
に電解槽を配置すると共に排水を電気分解することによ
って水中のリン成分を不溶性リン酸塩として析出させる
電極を電解槽に設け、前処理槽内の排水を電解槽に導入
する導入路と、電解槽で処理された排水を前処理槽内に
返送する返送路を電解槽に設けるようにしたので、前処
理槽内に設けた電解槽で水中のリン成分を不溶性リン酸
塩として析出させることができ、活性汚泥槽を有して形
成される汚水処理装置においてリン成分を除去すること
が可能になるものであり、しかも電解槽で処理された不
溶性リン酸塩を含有する排水は前処理槽内に返送される
ものであって、不溶性リン酸塩を含有する排水を活性汚
泥槽に移送する場合のような、余剰汚泥が活性汚泥槽内
で発生することを抑制することができ、活性汚泥槽の汚
泥濃度の管理が容易になるものである。

【００３３】また請求項２の発明は、電解槽内に空気を
噴出させるための散気管を電解槽内に設けたので、散気
管から噴出される空気で排水をエアレーションすること
ができると共に、散気管から噴出される空気で排水中に
気泡を発生させてこの気泡による洗浄作用で電極の表面
に電気分解を阻害する付着することを抑制することがで
き、リン成分の除去効率を向上させることができると共
に、電極寿命を延ばすことができてリン成分除去の寿命
を長くすることができるものである。

【００３４】また請求項３の発明は、導入路から導入さ
れる排水を電解槽内に噴出させるための散水管を電解槽
内に設けたので、散水管から電解槽の排水中に噴出され
る排水によって電解槽内の排水を撹拌することができる
と共に、散水管から噴出される排水によって電解槽内の
排水中に水流を発生させてこの水流による洗浄作用で電
極の表面に電気分解を阻害する付着することを抑制する
ことができ、リン成分の除去効率を向上させることがで
きると共に、電極寿命を延ばすことができてリン成分除
去の寿命を長くすることができるものである。

【００３５】また請求項４の発明は、電解槽は前処理槽
内の上部に配置されるようにしたので、電解槽を前処理
槽の排水の水位の上方に配置することができ、電解槽の
電極の交換などのメンテナンスが容易になるものであ
る。

【００３６】また請求項５の発明は、電極の陽極と陰極
の少なくとも陽極を排水の電気分解によって不溶性リン
酸塩を生成させる金属材料で形成するようにしたので、
電気分解によって排水中に不溶性リン酸塩を効率よく生
成させることができ、リン成分の除去効率を向上させる
ことができるものである。

【００３７】また請求項６の発明は、電極の陽極の材料
がアルミニウム又は鉄であり、陰極の材料がステンレス
鋼であるので、電気分解によって排水中に不溶性リン酸
塩を効率よく生成させることができると共に、陰極が水
酸化物イオンに侵されることを防止して、電極寿命を延
ばしてリン成分除去の寿命を長くすることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１前処理槽２活性汚泥槽３フィルター４電解槽５電極５ａ陽極５ｂ陰極６導入路７返送路８散気管９散水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D028 AA02 AA08 BC17 BC19 BC22 BC26 BD00 BD01 BD10 BD17 4D061 DA08 DB20 EA06 EB27 EB28 ED06 FA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排水中の夾雑物などを除去する前処理槽
と、前処理槽で処理された排水を活性汚泥で処理する活
性汚泥槽と、活性汚泥槽で処理された排水を濾過して排
出するフィルターとを具備して形成される汚水処理装置
において、前処理槽内に電解槽を配置すると共に排水を
電気分解することによって水中のリン成分を不溶性リン
酸塩として析出させる電極を電解槽に設け、前処理槽内
の排水を電解槽に導入する導入路と、電解槽で処理され
た排水を前処理槽内に返送する返送路を電解槽に設けて
成ることを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】電解槽内に空気を噴出させるための散気
管を電解槽に設けて成ることを特徴とする請求項１に記
載の汚水処理装置。
【請求項３】導入路から導入される排水を電解槽内に
噴出させるための散水管を電解槽に設けて成ることを特
徴とする請求項１又は２に記載の汚水処理装置。
【請求項４】電解槽は前処理槽内の上部に配置されて
いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の汚水処理装置。
【請求項５】電極の陽極と陰極の少なくとも陽極が排
水の電気分解によって不溶性リン酸塩を生成させる金属
材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の汚水処理装置。
【請求項６】電極の陽極の材料がアルミニウム又は鉄
であり、陰極の材料がステンレス鋼であることを特徴と
する請求項１乃至５のいずれかに記載の汚水処理装置。