JP2001038358A

JP2001038358A - 電解式脱リン装置

Info

Publication number: JP2001038358A
Application number: JP11215919A
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: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】リン成分を含有する水に陽極と陰極を浸漬
し、陽極と陰極の間に通電して電気分解することによっ
てリン成分を水に難溶化して析出させるようにした電解
式脱リン装置において、リン成分を除去する性能を長期
間に亘って維持することができる電解式脱リン装置を提
供する。【解決手段】上記リン成分を含有する水を上方から下
方に流す流路８を有し、上記流路８の上流側に底板３が
網目状の金属製のかご１に投入された小片４の集合体で
形成される陽極２１と、流路８の下流側に上記金属製の
かご１の底板３に対向して配置された網目状の陰極２２
を備え、且つ、上記陽極２１と陰極２２が、流路８の横
断面に亘って設置されている。陽極２１が小片の集合体
で形成されるので、陽極２１の表面積を非常に大きく
し、陽極２１にかかる電流密度を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水の浄化槽など
に用いられる電解式脱リン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題の高まりから家庭用排水
を浄化することのできる技術の開発が行われている。上
記家庭用浄化槽の排水中のリン成分を除去する方法の一
つとして、電気分解法でリン成分を除去する方法（特開
昭６０−４４０９０号公報等参照）が知られている。こ
の電気分解法は、陽極にアルミニウムあるいは鉄を用
い、陰極にアルミニウム、鉄、あるいはステンレス等を
用い、陽極と陰極の間に電流を流すことによって排水の
電気分解を行い、陽極から析出したアルミニウムイオン
あるいは鉄イオンを排水中のリン酸イオンとして存在す
るリン成分と結合させ、水に難溶性のリン酸アルミニウ
ムあるいはリン酸鉄として析出させて、これらを沈澱さ
せることによって、リン成分を除去するようにしたもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、陽極や陰極は
通常、同じ面積の平板によって形成され、これを平行に
配置して使用しているが、アルミニウムあるいは鉄で形
成される陽極は、電気分解の進行に伴って電極材料であ
るアルミニウムあるいは鉄が溶出するために消耗され、
長期間に亘ってリン成分を除去する性能を低下させるこ
となく維持することが難しいものである。また、電気分
解の際に副反応によって生成された水酸化物が陽極の表
面に付着し、電気抵抗が増大してリン成分を除去する性
能が低下し、長期間に亘ってリン成分を除去する性能を
維持することが難しいものである。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、リン成分を除去する性能
を長期間に亘って維持することができ、電気分解の効率
が良い電解式脱リン装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
リン成分を含有する水を上方から下方に流す流路を有
し、このリン成分を含有する水に陽極と陰極を浸漬し、
陽極と陰極の間に通電して電気分解することによってリ
ン成分を水に難溶化して析出させるようにした電解式脱
リン装置において、上記流路の上流側に底板が網目状の
金属製のかごに投入された小片の集合体で形成される陽
極と、流路の下流側に上記金属製のかごの底板に対向し
て配置された網目状の陰極を備え、且つ、上記陽極と陰
極が、流路の横断面に亘って設置されていることを特徴
とする。上記によって、陽極と陰極が、流路の横断面に
亘って設置されているので、流路内の水が電極と接触し
て流れ、電気分解に寄与するので、電気分解の効率が上
がる。また、電気分解の進行にともなって電極材料であ
る小片が溶出するために消耗されることになるが、小片
の集合体であるので、陽極の表面積を非常に大きくし、
陽極にかかる電流密度を低減することができるものであ
る。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記陰極は筒型であって、この陰極の側面
と、この筒形の陰極に内包される金属製のかごの側面間
に絶縁層を設けていることを特徴とする。上記によっ
て、一体化したかご体を設置することで、流路を横断面
に亘る電極を形成できる。また、水に難溶性のリン成分
を含んだ沈殿物が、網目状の底板を通過してリン成分を
除去することができるものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、上記小片は、形状がらせん型
又は折りたたみ型のいずれかであることを特徴とする。
上記によって、電極の空隙率を高めているため、リン成
分を含有する水が流通し易くなっているので、単位時間
あたり多量の水を処理することができる。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３いずれか記載の発明において、上記流路内の水の流
れを逆流、又は、流路の下流側よりエア−レ−ションを
発生させて、上記アルミニウム又は鉄の小片に付着した
付着物を剥離する手段を備えることを特徴とする。上記
によって、電気分解の際に生成された水酸化物を陽極の
表面から剥ぎ取ることができるため、電気抵抗の増大を
抑制できる。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４いずれか記載の発明において、上記小片を底板が網
目状の金属製のかごに定期的に投入する投入装置を具備
してなることを特徴とする。上記によって、陽極を構成
する小片は、電気分解の進行に伴い時間経過と共に減っ
ていくが、この減量分の補充ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、請求項１記載の発
明に対応する実施の形態の一例を示す概略図であり、
（ｂ）は、図１（ａ）の要部を拡大した概略図である。
図１（ａ）に示す電解式脱リン装置の１０は排水槽であ
って、給水管１１からリン成分等を含んだ排水１２が導
入され、排水槽１０で電気分解の処理がされた排水１２
は、ポンプ１４によって排水管１３から排出されてい
る。８は排水の流路であって、循環ポンプ９によってく
み上げた排水槽１０内の排水は、上方から下方に流れる
ようにして排水槽１０に戻っている。

【００１１】図１（ｂ）に示す如く、上記流路８には、
上面２０が開口し、底板３が網目上の金属製のかご１
を、流路８内の排水１２が、金属製のかご１の上面２０
から底板３に流れるように配置してある。この金属製の
かご１は、イオン化傾向の低い白金、銀、銅などの金属
で形成してあり、この金属製のかご１は、直流電源１５
のプラス側に電気的に接続されている。この金属製のか
ご１には、アルミニウム又は鉄の小片４が複数個が投入
してあり、このアルミニウム又は鉄の小片４は、かご１
を介して直流電源のプラス側に電気的に接続されるもの
であって、このアルミニウム又は鉄の小片４の集合体に
よって陽極２１が形成されるようにしてある。また、上
記流路８には、上記金属製のかご１の底板３に対向して
網目状の陰極２２が配置してある。上記陰極２２は、ア
ルミニウムあるいは鉄あるいはステンレス等で形成して
あり、直流電源１５のマイナス側に電気的に接続されて
いる。

【００１２】上記陽極２１と陰極２２は、流路８の横断
面に亘って設置されている。陽極２１と陰極２２が、流
路８の横断面に亘って設置されているので、流路８内の
水は、電極２１，２２と接触して流れ、電気分解に寄与
するので、電気分解の効率が上がるものである。

【００１３】図１（ａ）に示す電解式脱リン装置にあっ
ては、陽極２１と陰極２２の間に直流電流が通電される
と、電気分解によって陽極２１からアルミニウムイオン
又は鉄イオンが排水１２に溶出され、このアルミニウム
イオン又は鉄イオンは、排水１２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１２に溶
解しているので、陽極２１から溶出されたアルミニウム
イオン又は鉄イオンは、リン酸イオンと反応して水に難
溶性のリン酸アルミニウム又はリン酸鉄を生成する。こ
のような電気分解を行うことによって、排水１２中のリ
ン成分は、水に難溶性のリン酸アルミニウム又はリン酸
鉄として析出するので、これを沈殿あるいはろ過するこ
とによって除去することができ、リン成分を除去した状
態で排水１２を排水管１３から排水することができるも
のである。

【００１４】上記陽極２１を構成する小片４の形状は、
らせん型又は折りたたみ型が好ましい。らせん型又は折
りたたみ型の形状としては、例えば、図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す形状が挙げられる。上記小片４
が、らせん型又は折りたたみ型の形状であると、小片４
で形成する陽極２１の単位体積当りの空隙率が高まるの
で、流通のときの排水１２は、圧力損失が小さくなる。
圧力損失が小さいということは、排水１２が流通し易い
ということであり、単位時間当たりに流通する排水１２
の量を増すことができる。

【００１５】上記電解式脱リン装置にあっては、アルミ
ニウム又は鉄で形成される陽極は、電気分解の進行に伴
って、電極材料であるアルミニウム又は鉄が溶出するた
めに消耗されることになるが、上記のように、小片４の
集合体によって陽極２１が形成してあるので、陰極２２
よりも陽極２１の表面積を非常に大きくすることができ
る。陽極２１の表面積が大きいと、陽極２１にかかる電
流密度を低減するので、陽極２１からアルミニウム又は
鉄の溶出を抑制することができる。したがって、上記電
解式脱リン装置は、陽極２１からアルミニウム又は鉄の
溶出を抑制するので、リン成分を除去する性能を長期間
に亘って維持することができる。

【００１６】また、上記電気分解を行う際に、副反応物
により生成される水酸化物が陽極２１の表面にスケール
として付着するが、陽極２１は表面積が大きく形成され
るので、陽極１の単位面積当たりの付着量は少なくな
る。したがって、上記電解式脱リン装置は、陽極２１の
水酸化物の付着による抵抗の増大を抑制するので、リン
成分を除去する性能を長期間に亘って維持することがで
きる。

【００１７】なお、電解式脱リン装置は、図１（ａ）に
示す排水槽１０内の排水１２を循環する方式以外に、陽
極２１と陰極２２が、流路８の横断面に亘って設置され
ているものであればよく、例えば、給水管内に上記陽極
と陰極を配置する方式（図示せず）等が挙げられる。

【００１８】また、陽極２１及び陰極２２の構成は、図
１（ｂ）に示す形状に限定されるものではない。図３
（ａ）は、請求項２記載の発明に対応する実施の形態の
一例を示す要部を拡大した分解概略図、図３（ｂ）は図
３（ａ）の組合せ概略図、図４はその断面概略図であ
る。本発明にあっては、上記流路８に、上記陰極２２は
筒型であって、この陰極２２の側面と、この筒形の陰極
２２に内包される金属製のかご１の側面間に絶縁層７ａ
を設けているものが設置されている。本発明の陽極２１
及び陰極２２の構成は、底板３が網目状の円筒金属製の
内かご１ａと、内かご１ａの底板３とは間隔を有する位
置に網目状の底板２を設けた円筒金属製の外かご２３
と、上記内かご１ａと外かご２３の側面間に第１の絶縁
層７ａ、並びに、外かご２３の外側面に第２の絶縁層７
ｂからなり、開口した上部２４より排水が流入する円筒
かご体２５を備え、上記と同様に、内かご１ａは、直流
電源１５のプラス側に電気的に接続され、この内かご１
ａに、アルミニウム又は鉄の小片４が複数個が投入され
ている。このアルミニウム又は鉄の小片４は、らせん型
又は折りたたみ型の形状である。また、外かご２３は直
流電源１５のマイナス側に電気的に接続されている。こ
れにより、アルミニウム又は鉄の小片４の集合体によっ
て陽極２１が、外かご２３の底板２によって陰極２２が
形成されている。一体化した円筒かご体２５を設置する
ことで、流路８を横断面に亘る電極２１，２２を形成で
きるものである。上記円筒かご体２５を備えると、水に
難溶性のリン酸アルミニウムあるいはリン酸鉄となった
沈殿物が、網目状の底板３、２を通過して円筒かご体２
５の系外に除去されるので、リン成分を除去する性能を
長期間に亘って維持することができる。

【００１９】図５は、請求項４記載の発明に対応する実
施の形態の一例を示す概略図である。図１（ａ）に示す
電解式脱リン装置と異なる点のみ説明する。上記電解式
脱リン装置は、上記網目状の陰極２２の真下に、エアー
散布機６が配置してあり、空気ポンプ５を駆動するとエ
アー散布機６よりエアーが発生するものである。流路８
内の排水１２の流れを停止させながら、上記ポンプ５を
定期的又は不定期に駆動させ、エアーレーションを発生
させる。このエアーレーションによって、投入したアル
ミニウム又は鉄の小片４は、浮上し、互いに衝突する。
この浮上と衝突によって、電気分解の際に生成された水
酸化物は、アルミニウム又は鉄の小片４の表面から剥ぎ
取られる。上記電解式脱リン装置は、水酸化物等の付着
物を剥ぎ取ることができるため、電気抵抗の増大を抑制
するので、リン成分を除去する性能を長期間に亘って維
持することができるものである。

【００２０】また、電解式脱リン装置は、空気ポンプ５
の駆動に代わり、水中ポンプ（図示せず）等を駆動さ
せ、流路８内の排水１２の流れを逆流させることで、ア
ルミニウム又は鉄の小片４を浮上させ、互いに衝突させ
てもよい。また、電解式脱リン装置は、流路８内の排水
１２の逆流と、エアー散布機６からのエアー発生を併用
させることもできる。

【００２１】図６は、請求項５記載の発明に対応する実
施の形態の一例を示す概略図である。図１（ａ）に示す
電解式脱リン装置と異なる点のみ説明する。陽極２１を
構成するアルミニウム又は鉄の小片４を底板３が網目状
の金属製のかご１に定期的に投入する投入装置２３を具
備するようにしたものである。すなわち、アルミニウム
又は鉄の小片４を多数個格納する格納庫１８に投入路１
９を設けると共に、投入路１９の先端を網目状の金属製
のかご１の開口する上面に配置してある。投入路１９内
には投入路１９の通路を開閉するシャッター１６が設け
てあり、このシャッター１６はタイマー１７によって定
期的に作動するようにしてあるものである。

【００２２】上記電解式脱リン装置は、投入路１９の通
路はシャッター１６で閉じられているが、タイマー１７
に設定された時間ごとにシャッター１６が作動し投入路
１９の通路が開き、格納庫１８内のアルミニウム又は鉄
の小片４が所定数個ずつ投入路１９を通って網目状のか
ご１に投入されるようになっている。陽極２１を構成す
るアルミニウム又は鉄の小片４は、電気分解の進行に伴
い時間経過と共に減っていくが、この減量分を定期的に
投入することによってアルミニウム又は鉄の小片４の補
充ができる。上記電解式脱リン装置は、アルミニウム又
は鉄の小片４の補充ができるので、リン成分を除去する
性能を長期間に亘って維持することができるものであ
る。

【００２３】

【実施例】電解式脱リン装置を用いて、排水のリン濃度
を測定し、比較した。

【００２４】（実施例１）電解式脱リン装置として図１
（ａ）に示す装置を用いた。陽極にサイズ２０×２０ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウムを真中で二つ折りにした
図２（ｂ）に示す形状のものを１００個用いた。このア
ルミニウムの小片を網目状のステンレスのかごに投入し
た。また、陰極にステンレスの網目状のものを用いた。
給水管１１から総リン濃度が６ｐｐｍの排水を導入し、
電流は０．１Ａの条件で定電流に制御した。電気分解開
始した後から６ヵ月間に亘り、リン濃度を測定した。上
記リン濃度は、１ヵ月毎に、排水管１３から排出された
排水をサンプリングし、ＩＣＰ発光分析法で総リン濃度
を測定した。結果は、表１に示すとおり、電気分解開始
直後は総リン濃度が１．２１ｐｐｍ、６ヵ月後は総リン
濃度が１．１１ｐｐｍと、リン成分を除去する性能が長
期間に亘って維持されていることが、確認できた。

【００２５】（実施例２）電解式脱リン装置として図５
に示す装置を用いた。ポンプを１時間毎に１０分駆動し
エアーレーションを発生させた以外は実施例１と同様に
実施した。結果は、表１に示すとおり、電気分解開始直
後は総リン濃度が０．６０ｐｐｍ、６ヵ月後は総リン濃
度が０．４４ｐｐｍと、リン成分を除去する性能が長期
間に亘って維持されていることが、確認できた。

【００２６】（比較例１）電解式脱リン装置として図７
に示す装置を用いた。陽極にサイズ２００×２００ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム平板を、陰極にサイズ２
００×２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのステンレス平板を用い
た。電極以外は実施例１と同様に実施した。結果は、表
１に示すとおり、電気分解開始直後は総リン濃度が１．
１９ｐｐｍ、６ヵ月後は総リン濃度が５．５５ｐｐｍで
あった。

【００２７】

【表１】

【００２８】測定の結果、実施例はいずれも排水中のリ
ン成分を８０％除去していることが確認できた。特に、
エアーレーションを発生させた実施例２は、６ヵ月の長
期に亘り９０％以上の排水中のリン成分を除去している
ことが確認できた。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、陽極と陰極が、
流路の横断面に亘って設置されているので、流路内の水
が電極と接触して流れ、電気分解に寄与するので、電気
分解の効率が上がる。また、電気分解の進行にともなっ
て電極材料である小片が溶出するために消耗されること
になるが、小片の集合体であるので、陽極の表面積を非
常に大きくし、陽極にかかる電流密度を低減することが
できるので、リン成分を除去する性能を長期間に亘って
維持することができる。

【００３０】さらに、請求項２記載の発明は、特に、一
体化したかご体を設置することで、流路を横断面に亘る
電極が形成できると共に、水に難溶性のリン酸アルミニ
ウムあるいはリン酸鉄となった沈殿物が、網目状の底板
を通過して系外に除去されるので、リン成分を除去する
性能を長期間に亘って維持することができる。

【００３１】さらに、請求項３記載の発明は、特に、電
極の空隙率を高めているため、リン成分を含有する水が
流通し易くなっているので、単位時間あたり多量の水を
処理することができる。

【００３２】さらに、請求項４記載の発明は、特に、電
気分解の際に生成された水酸化物を陽極の表面から剥ぎ
取ることができるため、電気抵抗の増大を抑制するの
で、リン成分を除去する性能がより向上し、長期間に亘
って性能を維持することができる。

【００３３】さらに、請求項５記載の発明は、特に、ア
ルミニウム又は鉄の小片の補充ができるので、リン成分
を除去する性能がより向上し、長期間に亘って性能を維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態の一例を示す概略
図であり、（ｂ）はその要部を拡大した概略図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はアルミニウム又は鉄
の小片の形状の一例を示す概略図である。

【図３】（ａ）は円筒かご体の一例を示す分解概略図で
あり、（ｂ）はその組合せ概略図である。

【図４】図３の円筒かご体の断面概略図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図で
ある。

【図６】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図で
ある。

【図７】比較例１の装置の概略図である。

【符号の説明】

１金属製のかご３底板４小片８流路９循環ポンプ１０排水槽１２排水１５直流電源２１陽極２２陰極

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年１０月４日（１９９９．１０．
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続きＦターム(参考） 4D061 DA08 DC08 EA02 EB01 EB04 EB14 EB18 EB19 EB27 EB28 EB30 EB34 EB35 FA03 FA04 FA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン成分を含有する水を上方から下方に
流す流路を有し、このリン成分を含有する水に陽極と陰
極を浸漬し、陽極と陰極の間に通電して電気分解するこ
とによってリン成分を水に難溶化して析出させるように
した電解式脱リン装置において、上記流路の上流側に底
板が網目状の金属製のかごに投入された小片の集合体で
形成される陽極と、流路の下流側に上記金属製のかごの
底板に対向して配置された網目状の陰極を備え、且つ、
上記陽極と陰極が、流路の横断面に亘って設置されてい
ることを特徴とする電解式脱リン装置。
【請求項２】上記陰極は筒型であって、この陰極の側
面と、この筒形の陰極に内包される金属製のかごの側面
間に絶縁層を設けていることを特徴とする請求項１記載
の電解式脱リン装置。
【請求項３】上記小片は、形状がらせん型又は折りた
たみ型のいずれかであることを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の電解式脱リン装置。
【請求項４】上記流路内の水の流れを逆流、又は、流
路の下流側よりエア−レ−ションを発生させて、上記小
片に付着した付着物を剥離する手段を備えることを特徴
とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の電解式脱リ
ン装置。
【請求項５】上記小片を、底板が網目状の金属製のか
ごに定期的に投入する投入装置を具備してなることを特
徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載の電解式脱
リン装置。