JP2000334465A - 廃水中の窒素及びリンの除去装置 - Google Patents

廃水中の窒素及びリンの除去装置

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正昭 長倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】廃水中に含有される窒素及びリン成分を除去す
るコンパクトな装置を提供する事を課題とする。 【解決手段】廃水中で電気分解を行い廃水中の窒素成分
を窒素酸化物もしくはアンモニアに転化すると共にそれ
らを廃水中より電気分解生成ガス中に移行せしめて窒素
成分を除去する。また、電極に鉄及びアルミニウミを用
いて電気分解を行う事により、窒素とリンの成分を同時
に除去する。更にその処理後の水を逆浸透膜を透過させ
る事により高い除去率で窒素とリンの成分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は各種産業において発
生する廃水中に硝酸イオン、アンモニアイオン等様々な
形態で存在する窒素及びリンを除去する廃水処理装置に
関わるものである。
【従来の技術】従来の廃水中窒素及びリンの除去装置と
しては微生物を用いて窒素及びリンを除去する方法が主
流である、すなわち微生物のある種のものは、水中の窒
素及びリンを体内に取り込み、分解して空中に放出し、
あるいは微生物自身の構成成分に転化するために廃水中
窒素及びリンを除去できる。
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム、鉄等を
含有する薬品により、凝集沈殿を行い、窒素及びリンを
除去する方法もあるが、除去率は低い。従来の微生物を
用いた方法によると、窒素及びリンの除去に相当の長時
間を要するために、大規模な廃水処理槽を必要とする。
本発明は、コンパクトで高効率の窒素及びリン除去を可
能とする廃水中の窒素及びリン除去装置を定現する事を
課題とする。
【課題を解決するための手段】本発明は窒素を除去する
ために廃水を電気分解し、且つ真空脱気する方法を用い
る。(請求項1〜7) 窒素とリンを同時に除去するために鉄とアルミニウムを
電極として電気分解を行う。(請求項7〜8) 更に除去率を高めるために、その電気分解処理後の廃液
を更に逆浸透膜を透過させる。(請求項9)
【発明の実施の形態】図−1は本発明による回分式窒素
除去装置の形態の例を示す。陽極1と陰極2を廃水処理
槽4内の中に浸し、陽極を正、陰極を負とする電圧を加
えて、電気分解により陽極に酸素、陰極に水素を発生さ
せる。一方、廃水処理槽4の上部を真空ポンプ7により
真空脱気する。この時、陽極及び陰極より発生する気体
の気泡5は常圧における発生気泡に比べて体積比で10
0倍程度に膨脹しその気泡内の気体は配管6、真空ポン
プ7、排気口8を通じて外気に放出される。図−2は、
本発明による他の実施例である。本実施例においては、
陽極と陰極の間にイオン交換樹脂9を設けて廃水を陽極
側と陰極側の2領域に隔てている。他の構成は図−1の
実施例と同様である。この構造により陽極側が酸性液、
陰極側が塩基性液となり、酸性液側でのNOxの発生、
塩基性液側でのアンモニアの発生が促進される。図−3
は特に廃水の連続処理を可能とするように構成した本発
明の実施形態の例である。真空ポンプ7としては特にエ
ジェクターポンプのように気体も液体も吸引可能な型式
のものを用い、廃水処理槽の上部に結合された配管6を
通じて、電解で発生する気体と処理済み水を同時に、も
しくは交互に吸引し排出する。排水処理槽の下部に給水
管10を備え、廃水貯槽11より、廃水を廃水処理槽内
に連続的に吸引する。廃水処理槽内の圧力は、調節弁に
より調節される。図−4は廃水の連続処理を可能にする
ように構成された他の実施例である。特に定量ポンプを
設けて配水管14を介して廃水処理槽の上部の気相部1
9のやや上部に結合して、一定の流量で廃水処理槽内の
処理済み水を排出する。気相部19の圧力は圧力調節器
16を通じて調節弁12を調節する事により一定の真空
度に保持する。廃液処理槽内の液面位は気相部19の下
部に設けられた下限リミットスイッチ17及び上限リミ
ットスイッチ18により真空ポンプ7を起動、停止する
事により、一定の範囲に保持される。図−5は請求項5
に関わる廃水中窒素除去装置の実施形態の例を示す。同
図において廃水処理槽4は、管状の多孔質槽9により2
つの領域に分割され、管状の多孔質膜9の内側に陽極1
が、外側に陰極2が配置され、窒素含有廃水3が給水管
10を通して廃水貯槽11より廃水処理槽4の内部に導
入され、陽極と陰極間に電圧が負荷されることにより陽
極側に硝酸、亜硝酸イオンが移行し、陽極反応により酸
化窒素となり真空ポンプ7を通じて排出される。一方窒
素含有廃水は硝酸、亜硝酸イオンを除去され、廃水ポン
プ13により排出される。図−6及び図−7は請求項6
に関わる廃水中窒素除去装置の実施形態例を示す。図−
6においてアルカリスクラバー6は水酸化ナトリウムの
添加されたアルカリ水がシャワー状に流下する容器であ
り、その中を電気分解生成ガス4が上昇しその気体中の
窒素酸化物が硝酸ナトリウム等の塩となり水中に取り込
まれる。アルカリ水は循環水ポンプ10により冷却式捕
集器9とアルカリスクラバー6内を循環するが、その中
に含まれる硝酸ナトリウム等の塩の濃度は次第に上昇
し、冷却式捕集器の冷却部の温度における飽和濃度に達
すると、その冷却部に硝酸ナトリウム等が凝結し捕集さ
れる。図−7は冷却式捕集器の構造の例を示す。同図に
おいて容器1内にラセン状の冷却部2が配置され、その
冷却部表面に硝酸ナトリウム等の塩類が凝結し捕集され
る。冷却部は周期的に引き上げられて変形、打撃等の手
段で沈着物を除去して再使用される。図−1〜図−7の
いずれの場合においても請求項7に示すように陽極を鉄
もしくはアルミニウムすることは可能であるが、、この
場合窒素が電解生成ガス中に移行すると共に廃水中のリ
ン及びコロイド状の不純物が凝集し、それ等を沈殿、濾
過等の手段で取り除き、廃水中の窒素、リン酸、コロイ
ド状不純物の同時除去が可能である。
【発明の効果】本発明の電気分解と真空脱気を同時に行
う方法においては廃水中に陰極と陽極を置き電圧を負荷
する事により、水の電気分解が生じ、陰極で水素、陽極
で酸素が気泡状で発生するが、この時に硝酸イオンの一
部はNOx,NO等の気体となる。電気分解と同時に
真空脱気する事により、水素、酸素気泡が水中で急激に
膨脹するため、気液接触面積が増大しNOx,NO
効率良く水中より気中に移行させて除去する事ができ
る。また、アンモニアの形態であるが、これも真空脱気
に伴う NH +OH→NHOH→NH+H
Oの反応により気相中に効率良く移行させ除去するこ
とができる。窒素除去の速度は、廃水の単位体積に加え
られる電流量にほぼ比例する。従って、単位体積あたり
の電流量を増大させる事により窒素除去速度を調節可能
であり、電極の配置と電流量を適切に選定する事により
コンパクトな窒素除去装置の構成が可能である。また窒
素除去装置の連続化が可能になる。(請求項1〜7)ま
た本発明の電気分解用電極に鉄とアルミニウムを用いる
方法においては凝集沈殿効果及び窒素酸化物、アンモニ
アガス生成により窒素とリンの同時除去が可能となる。
(請求項7,8)その電解処理後の廃液を更に逆浸透膜
を透過させる事により窒素とリンの除去を著しく向上さ
せ得る。(請求項9)尚、硫酸アルミニウム、硫酸第二
鉄及びカセイソーダ等の薬品を用いた凝集沈殿によって
もある程度窒素とリンの除去は可能であるが、効率は低
く、またその薬品の添加により塩濃度が高くなるため
に、処理後に更に逆浸透膜を透過させることは困難であ
る。本発明によれば電解処理により塩濃度を低下させる
ため、浸透膜の透過が容易となり、窒素とリンの除去が
ほぼ完璧に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図−1】本発明による回分式窒素除去装置の請求項1
に関わる構成例である。
【図−2】特に陽極と陰極の間に多孔質膜を設けて、窒
素除去の高効率化を計った請求項2に関わる窒素除去装
置の構成例である。
【図−3】特に真空ポンプとして気体、液体の双方が吸
引可能なポンプを用いて連続的な窒素除去を可能とした
請求項3に関わる窒素除去装置の構成例である。
【図−4】特に真空ポンプと別に定量ポンプを設けて連
続的な窒素除去を可能とした請求項4に関わる窒素除去
装置の構成例である。
【記号の説明】図中に示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年11月11日(1999.11.
11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回分式窒素除去装置の請求項1に
関わる構成例である。
【図2】特に陽極と陰極の間に多孔質膜を設けて、窒素
除去の高効率化を計った請求項2に関わる窒素除去装置
の構成例である。
【図3】特に真空ポンプとして気体、液体の双方が吸引
可能なポンプを用いて連続的な窒素除去を可能とした請
求項3に関わる窒素除去装置の構成例である。
【図4】特に真空ポンプと別に定量ポンプを設けて連続
的な窒素除去を可能とした請求項4に関わる窒素除去装
置の構成例である。
【図5】請求項5に関わる廃水中窒素除去装置の実施形
態の例を示す。
【図6】請求項6に関わる廃水中窒素除去装置の実施形
態の例を示す。
【図7】冷却式捕集器の構造例を示す。
【符号の説明】
【図1】1;陽極 2;陰極 3;窒素含有廃水
4;廃水処理槽 5;気泡 6;配管 7;真空ポンプ 8;排気
【図2】1;陽極 2;陰極 3;窒素含有廃水
4;廃水処理槽 5;気泡 6;配管 7;真空ポンプ 8;排気
口 9;多孔質膜
【図3】1;陽極 2;陰極 3;窒素含有廃水
4;廃水処理槽 5;気泡 6;配管 7;真空ポンプ 8;排気
排水口 9;多孔質膜 10;給水口 11;廃
水貯槽 12;調節弁
【図4】1;陽極 2;陰極 3;窒素含有廃水
4;廃水処理槽 5;気泡 6;配管 7;真空ポンプ 8;排気口
9;多孔質膜 10;給水管 11;廃水貯槽 12;調節弁
13;水ポンプ 14;排水管 15;排水口
16;圧力調節器 17;下限リミッタースイッチ
18;上限リミッタースイッチ 19;気相部
【図5】1;陽極 2;陰極 3;窒素含有廃水
4;廃水処理槽 5;気泡 6;配管 7;真空ポンプ 8;排気
排水口 9;多孔質膜 10;給水管 11;廃水貯槽 12;調節弁
13;排水ポンプ14;窒素除去済み排水 15;気
水分離器
【図6】1;窒素含有廃水 2;電気分解式窒素除去
装置 3;窒素除去済排水 4;電気分解生成ガス
5;真空ポンプ 6;アルカリスクラバー
7;NOX除去済排ガス 8;スクラバー循環液
9;冷却式捕集器 10;スクラバー循環ポンプ
11;アルカリ液
【図7】1;冷却式捕集器の容器 2;螺旋管型冷却
部 3;冷却水入口 4;冷却水出口 5;スク
ラバー循環水出口 6;凝結捕集物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA03 KB01 KB17 PB08 PB27 PB63 4D037 AA11 AB12 AB15 BA23 BB07 CA03 CA04 4D061 DA08 DB19 DC14 DC15 DC19 EA02 EA06 EB01 EB02 EB12 EB17 EB19 EB20 EB27 EB28 FA03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】密閉構造の廃水処理槽、その中に相対して
    配置された陽極と陰極及び上記廃水処理槽に配管を介し
    て結合された真空ポンプを備え、窒素含有水を廃水処理
    槽内に充填し、陽極と陰極にそれぞれ正と負の電圧を負
    荷し、水の電気分解を行うと同時に電気分解により発生
    する気体を真空ポンプにより、排気する事により水中の
    窒素成分を除去する廃水中窒素除去装置。
  2. 【請求項2】上記請求項1による廃水中窒素除去装置で
    あって特に陽極と陰極の間に多孔質膜を配置した構造の
    廃水中窒素除去装置。
  3. 【請求項3】上記請求項1あるいは請求項2による廃水
    中窒素除去装置であって特に真空ポンプとして、気体及
    び液体のいずれも吸引可能な型式のポンプを用い、廃水
    処理槽に水を連続的に吸引しつつ、真空ポンプにより電
    解により発生する気体と処理済み水を同時に排出する連
    続式の廃水中窒素除去装置。
  4. 【請求項4】上記請求項1あるいは請求項2による廃水
    中窒素除去装置であって、同請求項に記載される真空ポ
    ンプと別に、処理済み水排水用の水ポンプを備え、廃水
    処理槽に水を連続的に吸引しつつ、真空ポンプにより電
    解ガスを排出すると同時に水ポンプにより処理済み水を
    排出する連続式の廃水中窒素除去装置。
  5. 【請求項5】多孔質の膜で2つの領域に分割され、それ
    ぞれの領域に陰極および陽極を供え、陽極側の領域に真
    空ポンプを供え陰極側に窒素含有廃液の入り口及び出口
    を供え当該窒素含有水入り口より窒素含有廃水を導入
    し、当該出口より排出するとともに陽極に正、陰極に負
    の電圧を負荷して陽極側に前記多孔質膜を通じて陰極側
    の窒素含有排水の硝酸イオン及び亜硝酸イオンを引き出
    し、電極反応により酸化窒素として、前記の真空ポンプ
    により排出する廃水中窒素除去装置
  6. 【請求項6】上記請求項1,2,3,4,5のいずれか
    に該当する廃水中窒素除去装置であって、当該窒素除去
    装置の酸化窒素含有気体排出部にアルカリスクラバー冷
    却式捕集器及び当該アルカリスクラバーと冷却式捕集器
    の間にアルカリ性の液を循環する循環ポンプより構成さ
    れた酸化窒素除去装置を付加した廃水中窒素除去装置。
  7. 【請求項7】上記請求項1,2,3,4,5,6のいず
    れかに該当する廃水中窒素除去装置であって、当該窒素
    除去装置の陽極の材料の全てもしくは一部に鉄もしくは
    アルミニウムを使用し、リンの除去も可能とした廃水中
    窒素及びリンの除去装置。
  8. 【請求項8】廃水処理槽、その中に配置された複数の陽
    極及び複数もしくは一つの陰極を備え、陽極は鉄とアル
    ミニウム双方の材料でつくられたものであり、陽極と陰
    極にそれぞれ正と負の電圧を負荷し、水の電気分解を行
    う事により、廃水中の窒素及びリンを除去する窒素及び
    リンの除去装置。
  9. 【請求項9】廃水処理槽、その中に配置された複数もし
    くは一つの陽極及び複数もしくは一つの陰極及び逆浸透
    膜槽を備え、陽極は鉄もしくは鉄とアルミニウムの両者
    により構成され、陽極と陰極にそれぞれ正と負の電圧を
    負荷し、水の電気分解を行い、廃水中の窒素及びリンを
    除去し、排出される水を更に逆浸透膜槽に導いて逆浸透
    膜を透過させて窒素及びリンを除去する廃水中の窒素及
    びリンの除去装置。
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