JP2003260464A

JP2003260464A - 電解式汚水処理装置及びこれを用いた汚水処理施設

Info

Publication number: JP2003260464A
Application number: JP2002063677A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fukumoto; 明広福本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP3939173B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リン及び窒素化合物の除去を目的とした汚水
処理装置において、外気温度の低下に伴う窒素化合物の
除去能力の低下を防止すること。【解決手段】窒素化合物の除去を電解処理により行
う。リン除去を行う電解槽の前工程をなす電解槽におい
て、硝酸イオン及び亞硝酸イオンを還元反応によりアン
モニアに変化させる。

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
水処理装置及び汚水処理施設に関し、特に汚水からリン
及び窒素化合物を除去する汚水処理装置及び施設に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種汚水処理装置としては、例えば特
開平１０−１９２８６９号公報に記載されたものが知ら
れている。この汚水処理装置は、処理水中の有機物を嫌
気性微生物により嫌気分解する第１及び第２嫌気濾床
槽、第２嫌気濾床槽で嫌気処理された処理水を好気性微
生物により好気分解する接触ばっ気槽（好気槽）、接触
ばっ気槽で好気分解された処理水を沈殿物と上澄み液と
に分離する沈殿槽、沈殿槽で分離された上澄み液を電解
処理する電解式汚水処理装置、沈殿槽から溶出槽に移送
する沈殿槽の上澄み液量を調節する分水量装置、沈殿槽
の上澄み液を消毒してタンク外に排出する消毒槽などか
ら構成されていた。

【０００３】従来の汚水処理装置においては、リンの除
去は次のようにして行われていた。溶出槽に鉄電極をア
ノード及びカソードとする一対又は複数対の電極を設
け、これら電極の極性を反転可能として構成する。アノ
ードとして作用する鉄電極から２価の鉄イオンを処理水
中に供給する。処理水中に供給された２価の鉄イオンを
酸化させて３価の鉄イオンとし、この３価の鉄イオンを
処理水中のオルトリン酸と反応させて難溶性リン化合物
として凝集沈殿させる。また、３価の鉄イオンが存在す
る溶出槽の処理水を第１嫌気濾床槽に返送し、この３価
の鉄イオンを第１嫌気濾床槽内に存在するオルトリン酸
と反応させて難溶解性リン酸化合物として凝集沈殿させ
る。そして、これら凝集沈殿物を排出することによりリ
ンを除去していた。

【０００４】また、上記従来の汚水処理装置において、
窒素化合物の除去は次のようにして行われていた。第１
嫌気濾床槽及び第２嫌気濾床槽で有機性の窒素をアンモ
ニア性窒素に嫌気分解し、次ぎの処理槽である接触ばっ
気槽において、硝酸菌や亞硝酸菌の働きによりアンモニ
ア性窒素を硝酸性窒素や亞硝酸性窒素に分解する。次い
で、溶出槽を経て第１嫌気濾床槽に返送されてきた硝酸
性窒素や亞硝酸性窒素を、第１嫌気濾床槽に多く存在す
る脱窒菌により還元して窒素ガスとし、この窒素ガスを
排出することにより窒素化合物を除去していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の汚水
処理装置では、窒素化合物の除去は、接触ばっ気槽にお
いてアンモニア性窒素を硝酸性窒素や亞硝酸性窒素に分
解するという生物処理のみにより行われていた。しか
し、冬場は外気温度の低下に伴い生物処理機能が低下
し、窒素化合物の除去能力が低下するという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来技術に存在する
問題点に鑑みされたものである。その目的とするところ
は、リン及び窒素化合物の除去を目的とした汚水処理装
置において、外気温度の低下に伴う窒素化合物の除去能
力の低下を防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
手段に係る電解式汚水処理装置は、周期律表の第Ｉｂ族
又は第IIｂ族を含む導電体若しくは同族を導電体に被覆
したものからなるカソード、及び不溶性金属からなる塩
素イオン発生可能なアノードを対とする１対又は複数対
の電極を備えた窒素除去用電解槽と、鉄電極をアノード
及びカソードとする一対又は複数対の電極を有するとと
もにこれら電極の極性を反転可能としたリン除去用電解
槽とを有し、処理水を、前記窒素除去用電解槽を経由し
て前記リン除去用電解槽に流通させるようにしたことを
特徴とするものである。

【０００８】このように構成すると、窒素除去用電解槽
では、カソード側で硝酸イオン及び亞硝酸イオンが還元
反応によりアンモニアに変換され、アノード側で不溶性
金属の表面から活性酸素及び次亜塩素酸が発生し、処理
水中のアンモニアの脱窒作用により窒素ガスが生成され
る。そして、この窒素ガスを放出することにより窒素が
除去される。また、リン除去用電解槽では、アノードと
して作用する鉄電極から２価の鉄イオンが処理水中に供
給され、酸化されて３価の鉄イオンとなる。そして、こ
の３価の鉄イオンは処理水中のオルトリン酸と反応して
難溶性リン化合物として凝集沈殿する。したがって、こ
の凝集沈殿物を廃棄することにより、リンが除去され
る。

【０００９】窒素化合物の除去は、このように電解処理
により行われるので、従来の汚水処理装置における生物
処理のみによる窒素化合物の除去方法のように外気温度
が低下する冬場において窒素化合物の処理能力が低下す
るおそれがない。また、リンの除去は、処理水中の硝酸
イオン及び亞硝酸イオンが、窒素除去用電解槽内におい
て還元反応によりアンモニアに変化されるので、後段側
のリン除去用電解槽において硝酸イオン及び亞硝酸イオ
ンにより鉄電極が不動態化されることがなく、長期間に
わたり効率良く行われる。

【００１０】また、上記課題を解決する第２手段に係る
電解式汚水処理装置は、周期律表の第Ｉｂ族又は第IIｂ
族を含む導電体若しくは同族を導電体に被覆したものか
らなるカソード、及び不溶性金属からなるアノードを備
えた還元反応用電解槽と、鉄電極及びこの鉄電極と同一
極性の不溶性金属からなる塩素イオン発生可能な電極を
一方の電極、鉄及び不溶性金属からなる塩素イオン発生
可能な電極を他方の電極とし、これら電極の極性を反転
可能とした窒素及びリン除去用電解槽とを有し、処理水
を、前記還元反応用電解槽を経て前記窒素及びリン除去
用電解槽に流通させるようにしたことを特徴とする。

【００１１】このように構成すると、還元反応用電解槽
では、カソードにおいて硝酸イオン及び亞硝酸イオンが
還元反応によりアンモニアに変換される。また、窒素及
びリン除去用電解槽では、アノードとして作用する前記
不溶性金属の表面から活性酸素及び次亜塩素酸が発生
し、処理水中のアンモニアの脱窒作用により窒素ガスが
生成される。そして、この窒素ガスが放出されることに
より、窒素の除去が行われる。また、窒素及びリン除去
用電解槽では、アノードとして作用する鉄電極から２価
の鉄イオンが処理水中に供給され、この２価の鉄イオン
が酸化されて３価の鉄イオンとなり、この３価の鉄イオ
ンが処理水中のオルトリン酸と反応して難溶性リン化合
物となって凝集沈殿する。そして、この凝集沈殿物を廃
棄することによりリンの除去が行われる。したがって、
窒素化合物の除去は、このように電解処理により行われ
るので、従来の汚水処理装置における生物処理のみによ
る窒素化合物の除去方法のように、外気温度が低下する
冬場に窒素化合物の除去能力が低下するおそれがない。
また、リンの除去は、処理水中の硝酸イオン及び亞硝酸
イオンが還元反応用電解槽内において還元反応によりア
ンモニアに変化するので、後段側の窒素及びリン除去用
電解槽において硝酸イオン及び亞硝酸イオンにより鉄電
極が不動態化されることがなく、長期間にわたり効率良
く行われる。

【００１２】また、上記第１及び第２の解決手段に係る
電解式汚水処理装置において、前記周期律表の第Ｉｂ族
又は第IIｂ族を含む導電体として銅合金を用いるととも
に、前記不溶性材料として白金イリジウム合金を用いる
ことができる。

【００１３】また、上記第１の解決手段に係る電解式汚
水処理装置において、前記窒素除去用電解槽と前記リン
除去用電解槽とを仕切壁により分離した一体の槽として
形成し、前記窒素除去用電解槽側に処理水流入管を設
け、前記リン除去用電解槽側に処理水流出管を設けるよ
うにしてもよい。このように構成すると、電解式汚水処
理装置の構成を簡略化することができコストを軽減する
ことができる。また、この場合において、リン除去用電
解槽の底部に凝集物や汚泥を堆積するスペースを設ける
と、リン除去用電解槽で発生した難溶性リン化合物等か
らなる凝集物や汚泥をリン除去用電解槽の底部から容易
に廃棄することができる。さらに、この場合において、
リン除去用電解槽の底部に散気管を設けてもよい。この
ようにすると、リン除去用電解槽に流入した処理水を撹
拌することにより、リン除去用電解槽の汚泥が電極表面
に付着して鉄の溶出効率が低下することを防止するとと
もに、散気管から供給される空気中の酸素を利用して電
極から溶出した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させることができ、リン除去効
率を向上させることができる。

【００１４】また、上記第２の解決手段に係る電解式汚
水処理装置において、前記還元反応用電解槽と前記窒素
及びリン除去用電解槽とを仕切壁により分離した一体の
槽として形成し、前記還元反応用電解槽側に処理水流入
管を設け、前記窒素及びリン除去用電解槽側に処理水流
出管を設けるようにしてもよい。このように構成する
と、電解式汚水処理装置の構成を簡略化することができ
コストを軽減することができる。また、この場合におい
て、窒素及びリン除去用電解槽の底部に凝集物や汚泥を
堆積するスペースを設けると、窒素及びリン除去用電解
槽で発生した難溶性リン化合物等からなる凝集物や汚泥
を窒素及びリン除去用電解槽の底部から容易に廃棄する
ことができる。さらに、この場合において、窒素及びリ
ン除去用電解槽の底部に散気管を設けてもよい。このよ
うにすると、窒素及びリン除去用電解槽に流入した処理
水を撹拌することにより、窒素及びリン除去用電解槽の
汚泥が電極表面に付着して鉄の溶出効率や塩素イオンの
発生効率の低下を防止することができる。したがって、
アンモニアの脱窒作用による窒素ガスの生成効率を向上
させることができるとともに、散気管から供給される空
気中の酸素を利用して電極から溶出した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させる
ことができ、リン除去効率を向上させることができる。

【００１５】また、本発明に係る汚水処理施設は、処理
水中の有機物を嫌気性微生物により嫌気分解する嫌気槽
と、嫌気槽で嫌気処理された処理水を好気性微生物によ
り好気分解する好気槽と、好気槽で好気分解された処理
水を沈殿物と上澄み液とに分離する沈殿槽あるいは処理
水槽と、沈殿槽あるいは処理水槽で分離された上澄み液
を電解処理する請求項１〜９の何れか１項記載の電解式
汚水処理装置と、電解式汚水処理装置で処理された処理
水を前記嫌気槽に返送する配管とを備えたことを特徴と
する。このように構成すると、生物処理による窒素化合
物の除去と、電解処理によるリン除去及び窒素化合物の
除去とを同時に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明を汚
水処理施設に具体化した実施の形態１につき、図１〜図
４に基づいて説明する。なお、図１は汚水処理施設の全
体構成図であり、図２は同汚水処理施設に用いられてい
る電解式汚水処理装置の正面から見た構成図であり、図
３は同電解式汚水処理装置における窒素除去用電解槽の
側断面図であり、図４は同電解式汚水処理装置における
リン除去用電解槽の側断面図である。

【００１７】汚水処理施設１は、地中に埋設されたタン
ク１ａの内部を仕切り壁２、３、４、４ａにより第１嫌
気濾床槽５、第２嫌気濾床槽６、接触ばっ気槽７、沈殿
槽８、消毒槽９に区画して構成されている。また、沈殿
槽８から第１嫌気濾床槽５への返送管８ｂに電解式汚水
処理装置１０、分水計量装置１１が設けられている。

【００１８】第１嫌気濾床槽５は、生活雑排水を受け入
れる槽である。処理水流入口５ａから第１嫌気濾床槽５
に流入した生活雑排水中に混入している難解性の夾雑物
を沈殿分離し、第１嫌気濾床５ｂに付着した嫌気性微生
物を嫌気分解する。また、有機性の窒素をアンモニア性
窒素に分解する。嫌気分解された処理水は移送管５ｃに
より第２嫌気濾床槽６に移送される。

【００１９】第２嫌気濾床槽６は、内部に設けた第２嫌
気濾床６ａにより浮遊物質を捕捉し、嫌気性微生物によ
り有機物を嫌気分解するとともに、有機性の窒素をアン
モニア性窒素に分解する。嫌気分解された処理水は間欠
式空気圧式ポンプ６ｂにより移送管６ｃを介し接触ばっ
気槽７に移送される。

【００２０】接触ばっ気槽７は、内部に設けた接触材７
ａにより好気性微生物の培養を促進している。また、接
触ばっ気槽７は、底部に配設した散気管７ｂから空気を
放出して接触ばっ気槽７内を好気状態に維持する。そし
て、処理水を好気性微生物により好気分解するととも
に、硝酸菌や亞硝酸菌の働きによりアンモニア性窒素を
硝酸性窒素や亞硝酸性窒素に分解する。

【００２１】沈殿槽８は、接触ばっ気槽７で好気分解さ
れて移送管７ｃを介し流入した処理水を沈殿物と上澄み
液とに分離する。この上澄み液の一部は、消毒槽９で消
毒装置９ａに備えた塩素系等の薬品により消毒されて排
水口９ｂからタンク１ａ外に排水される。また、上澄み
液の他部は、エアリフト８ａにより汲み上げられ、分水
計量装置１１で流量調整され、返送管８ｂを介して電解
式汚水処理装置１０に移送される。

【００２２】電解式汚水処理装置１０は、槽１０ａ内を
仕切壁１２により２槽に分離し、一方を窒素除去用電解
槽１３、他方をリン除去用電解槽１４としている。窒素
除去用電解槽１３は、処理水中の窒素化合物を電解処理
して窒素ガスを発生させて排出することにより窒素を除
去するものである。窒素除去用電解槽１３は、返送管８
ｂを槽１０ａの側壁に接続している。また、窒素除去用
電解槽１３の内部には、一対の電極１５が設けられてい
る。電極１５は、周期律表の第Ｉｂ族又は第IIｂ族を含
む導電体若しくは同族を導電体に被覆したものからなる
カソード１５ａと、不溶性金属からなる塩素イオン発生
可能なアノード１５ｂとから構成されている。カソード
１５ａを構成する具体的金属材料としては、銅と亜鉛の
合金或いは燒結合金、銅と鉄の合金或いは燒結合金、銅
とニッケルの合金或いは燒結合金、又は銅とアルミニウ
ムの合金或いは燒結合金から構成されている。また、ア
ノード１５ｂを構成する不溶性金属には、白金、イリジ
ウム、パラジウム又はその酸化物などから構成される不
溶性金属又はカーボンが用いられている。なお、この不
溶性金属の表面には塩素イオンを発生させる触媒が塗布
されている。

【００２３】また、リン除去用電解槽１４は、処理水中
のリンを難溶性リン化合物として堆積し、排出するもの
である。リン除去用電解槽１４は、第１嫌気濾床槽５へ
の処理水流出管を槽１０ａの側壁に接続している。ま
た、リン除去用電解槽１４の内部には、一対の鉄電極１
６ａ、１６ｂからなる電極１６と散気管１７とが設けら
れている。散気管１７は、図示しないブロワから空気が
送られることにより、散気管１７の管壁に設けられた空
気吹出口から空気を吹き出し、鉄電極１６ａ、１６ｂ表
面の生物膜や硝酸イオン等に起因する不動態膜等の膜を
除去する。

【００２４】上記のように構成された電解式汚水処理装
置１０においては、処理水である沈殿槽８の上澄み液が
返送管８ｂを介して窒素除去用電解槽１３に送られる。
電極１５をオンとし、カソード１５ａ及びアノード１５
ｂに通電されると、カソード１５ａ側では、処理水中に
含まれる硝酸イオンが還元反応により亞硝酸イオンに変
換される（反応Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応によ
り生成された亞硝酸イオンは、更に、還元反応によりア
ンモニアに変換される（反応Ｂ）。以下に反応Ａ及び反
応Ｂを示す。反応ＡＮＯ₃ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→ＮＯ₂ ^-＋２ＯＨ^- 反応ＢＮＯ₂ ^-＋５Ｈ₂Ｏ＋６ｅ^-→ＮＨ₃（ａｑ）＋７
ＯＨ^-

【００２５】一方、アノード１５ｂ側ではアノード１５
ｂの表面から活性酸素や次亜塩素酸が発生し、これによ
り処理水中におけるアンモニアの脱窒作用により窒素ガ
スを生成する（反応Ｃ乃至反応Ｆ）。以下に反応Ｃ乃至
反応Ｆを示す。反応ＣＮＨ₃（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ₂↑＋３Ｈ₂Ｏ反応ＤＮａＣｌ→Ｎａ⁺＋Ｃｌ^-２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ
^- 反応ＥＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ反応Ｆ２ＮＨ₄＋４ＨＣｌＯ→Ｎ₂↑＋４ＨＣｌ＋４Ｈ
₂Ｏ

【００２６】これにより、処理水中の硝酸性窒素、亞硝
酸性窒素及びアンモニア性窒素などの窒素化合物を窒素
ガスとして放出し、窒素除去を行っている。

【００２７】次ぎに、窒素除去用電解槽１３で窒素化合
物が除去され処理水は、槽１０ａの下方の連通口からリ
ン除去用電解槽１４に流入する。鉄電極１６ａ、１６ｂ
の何れか一方をアノード、他方をカソードとなるように
電圧を印加すると、アノードで２価の鉄イオン（Ｆ
ｅ²⁺）が生成される。そして、アノードで生成された２
価の鉄イオン（Ｆｅ²⁺）は、空気により酸化されて３価
の鉄イオン（Ｆｅ³⁺）となる。３価の鉄イオン（Ｆ
ｅ³⁺）は処理水中のオルトリン酸と反応し、難溶性のリ
ン酸化合物としてリン除去用電解槽１４の底部に凝集沈
殿する。このようにしてリン除去用電解槽１４の底部に
凝集沈殿した難溶性のリン酸化合物が槽１０ａ外に排出
することにより、リン除去が行われている。

【００２８】リン除去用電解槽１４の処理水は、処理水
流出管５ｄから第１嫌気濾床槽５に返送される。第１嫌
気濾床槽５に返送された処理水中の３価の鉄イオン（Ｆ
ｅ³⁺）は、第１嫌気濾床槽５内に存在するオルトリン酸
と反応し、難溶性のリン酸化合物として凝集沈殿する。
この凝集沈殿した難溶性のリン酸化合物が槽外に排出さ
れることによりリンが除去される。なお、鉄電極１６
ａ、１６ｂは、各電極を略均一に減少させて同時に交換
できるようにするために、所定時間毎に規則的に極性を
反転させている。

【００２９】実施の形態１は以上のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。実施の形態１に係る
汚水処理施設は、処理水中の有機物を嫌気性微生物によ
り嫌気分解する嫌気濾床槽５、６と、嫌気濾床槽５、６
で嫌気処理された処理水を好気性微生物により好気分解
する接触ばっ気槽７と、接触ばっ気槽７で好気分解され
た処理水を沈殿物と上澄み液とに分離する沈殿槽８と、
沈殿槽８で分離された上澄み液を電解処理して窒素及び
リンを除去する電解式汚水処理装置１０と、この電解式
汚水処理装置１０で処理された処理水を第１嫌気濾床槽
５に返送する処理水流出管５ｄとを備えているので、生
物処理による窒素化合物の除去と、電解処理によるリン
除去及び窒素化合物の除去とを同時に行うことができ
る。

【００３０】また、窒素化合物の除去は、電解処理によ
っても行われるので、従来の汚水処理装置における生物
処理のみにより窒素化合物を除去する方法のように、外
気温度が低下する冬場に窒素化合物の処理能力が低下す
るおそれがない。また、リンの除去は、電解により窒素
化合物を処理する場合に発生する硝酸イオン及び亞硝酸
イオンが窒素除去用電解槽１３内において還元反応によ
りアンモニアに変化されるので、後段側のリン除去用電
解槽１４において硝酸イオン及び亞硝酸イオンにより鉄
電極１６ａ、１６ｂが不動態化されることがなく、長期
間にわたり効率良く行われる。

【００３１】また、窒素除去用電解槽１３とリン除去用
電解槽１４とを仕切壁１２により分離した一体の槽とし
て形成し、窒素除去用電解槽１３側に返送管８ｂを接続
し（返送管８ｂの接続は、本発明における処理水流入管
を意味する）、前記リン除去用電解槽側に処理水流出管
５ｄを設けているので、電解式汚水処理装置の構成を簡
略化することができ、コストを軽減することができる。
また、リン除去用電解槽１４の底部に凝集物や汚泥を堆
積するスペースを有しているので、リン除去用電解槽１
４で発生した難溶性リン化合物等からなる凝集物や汚泥
をリン除去用電解槽１４の底部から容易に廃棄すること
ができる。

【００３２】実施の形態２．次に、この発明を汚水処理
施設に具体化した実施の形態２について図５〜図８に基
づいて説明する。実施の形態２に係る汚水処理施設は、
図１に係る処理施設において電解式汚水処理装置１０に
代えて以下に説明する電解式汚水処理装置２０を用いた
ものである。また、電解式汚水処理装置２０以外は実施
の形態１と同一であるので以下の説明では、電解式汚水
処理装置２０のみを説明する。なお、図５は実施の形態
２に係る汚水処理施設に用いる電解式汚水処理装置の正
面から見た構成図であり、図６は同電解式汚水処理装置
における還元反応用電解槽の側断面図であり、図７は同
電解式汚水処理装置における窒素及びリン除去用電解槽
の側断面図であり、図８は同電解式汚水処理装置におけ
る電極の配線図である。また、実施の形態１と同一の部
分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３３】電解式汚水処理装置２０は、槽２０ａ内を
仕切壁２２により２槽に分離し、一方を還元反応用電解
槽２３、他方を窒素及びリン除去用電解槽２４としてい
る。還元反応用電解槽２３は、処理水中の硝酸イオンを
還元反応により亞硝酸イオンに変換し、亞硝酸イオンを
還元反応によりアンモニアに変換するものである。還元
反応用電解槽２３は、返送管８ｂを槽２０ａの側壁に接
続している。また、還元反応用電解槽２３の内部には、
一対の電極２５が設けられている。電極２５は、周期律
表の第Ｉｂ族又は第IIｂ族を含む導電体若しくは同族を
導電体に被覆したものからなるカソード２５ａと、不溶
性金属からなるアノード２５ｂとを備えている。そし
て、カソード２５ａにおいて硝酸イオン及び亞硝酸イオ
ンが還元反応によりアンモニアに変換される。カソード
２５ａを構成する具体的金属材料としては、銅と亜鉛の
合金又は燒結合金、銅と鉄の合金又は燒結合金、銅とニ
ッケルの合金又は燒結合金、銅とアルミニウムの合金又
は燒結合金から構成されている。また、アノード２５ｂ
を構成する不溶性金属には、白金、イリジウム、パラジ
ウム又はその酸化物などから構成される不溶性金属又は
カーボンが用いられる。なお、この場合の不溶性金属の
表面には塩素イオンを発生させる触媒を塗布していな
い。

【００３４】また、窒素及びリン除去用電解槽２４は、
処理水中のアンモニアを脱室作用により窒素ガスに変換
して放出し、リンを難溶性リン化合物として堆積して排
出するものである。窒素及びリン除去用電解槽２４は、
第１嫌気濾床槽５への処理水流出管５ｄを槽２０ａの側
壁に接続している。また、窒素及びリン除去用電解槽２
４の内部には、一組の電極２６と散気管２７とが設けら
れている。

【００３５】電極２６は、一方の電極を、鉄電極２６ａ
及びこの鉄電極２６ａと対向する位置に配置された不溶
性金属からなる塩素イオン発生可能な電極２６ｂとして
いる。これら電極２６ａ、２６ｂは、図８に示すよう
に、同一の極性となるように電源に接続されている。ま
た、他方の電極２６ｃは、板状鉄電極２８と板状不溶性
金属電極２９を接合したものであって、不溶性金属電極
２９の表面には塩素イオンを発生させる触媒が塗布され
ている。そして、電極２６ａ、２６ｂと電極２６ｃ間で
は所定の時間をおいて極性を反転するように構成されて
いる。

【００３６】散気管２７は、図示しないブロワから空気
が送られることにより、散気管２７の管壁に設けられた
空気吹出口から空気を吹き出し、電極２６ａ、２６ｂ、
２６ｃの表面に付着する生物膜や硝酸イオン等に起因す
る不動態膜等の膜を除去する。

【００３７】上記のように構成された電解式汚水処理装
置２０においては、処理水である沈殿槽８の上澄み液が
返送管８ｂを介して還元反応用電解槽２３に送られてく
る。電極２５に通電すると、カソード２５ａ側では、処
理水中に含まれる硝酸イオンが還元反応により亞硝酸イ
オンに変換される（前記反応Ａ）。また、硝酸イオンの
還元反応により生成された亞硝酸イオンは、更に、還元
反応によりアンモニアに変換される（前記反応Ｂ）。

【００３８】このように処理水中の硝酸イオン及び亞硝
酸イオンが還元反応によりアンモニアに変換された処理
水は、槽２０ａ下方部の連通口を介して窒素及びリン除
去用電解槽２４に送られる。

【００３９】窒素及びリン除去用電解槽２４では、電極
２６が通電されることにより、アノードとして作用する
不溶性金属電極２６ｂ又は２９の表面から活性酸素や次
亜塩素酸が発生し、これにより処理水中におけるアンモ
ニアの脱窒作用により窒素ガスを生成する（前記反応Ｃ
乃至反応Ｆ）。この窒素ガスを放出して窒素除去を行っ
ている。

【００４０】また、アノードとして作用する鉄電極２６
ａ又は２８で２価の鉄イオン（Ｆｅ ²⁺）が生成される。
そして、生成された２価の鉄イオン（Ｆｅ²⁺）は、空気
により酸化されて３価の鉄イオン（Ｆｅ³⁺）となる。３
価の鉄イオン（Ｆｅ³⁺）は処理水中のオルトリン酸と反
応し、難溶性のリン酸化合物としてリン除去用電解槽１
４の底部に凝集沈殿する。このようにして窒素及びリン
除去用電解槽２４の底部に凝集沈殿した難溶性のリン酸
化合物を槽２０外に排出することにより、リン除去が行
われる。

【００４１】実施の形態２は以上のように構成されてい
るので、実施の形態１の場合と同様、次のような効果を
奏する。実施の形態２に係る汚水処理施設は、生物処理
による窒素化合物の除去と、電解処理によるリン除去及
び窒素化合物の除去とを同時に行うことができる。ま
た、窒素化合物の除去は、電解処理によっても行われる
ので、従来の汚水処理装置における生物処理のみにより
窒素化合物を除去する方法のように、外気温度が低下す
る冬場に窒素化合物の処理能力が低下するおそれがな
い。また、リンの除去は、処理水中の硝酸イオン及び亞
硝酸イオンが還元反応用電解槽２３内において還元反応
によりアンモニアに変化されてしまうので、後段側の窒
素及びリン除去用電解槽２４において硝酸イオン及び亞
硝酸イオンにより鉄電極が不動態化されることがなく、
長期間にわたり効率良く行われる。また、窒素及びリン
除去用電解槽２４の底部に凝集物や汚泥を堆積するスペ
ースが設けられているので、窒素及びリン除去用電解槽
２４で発生した難溶性リン化合物等からなる凝集物や汚
泥を窒素及びリン除去用電解槽２４の底部から容易に廃
棄することができる。

【００４２】なお、この発明は、次のように変更して具
体化することも可能である。（１）実施の形態１における電解式汚水処理装置１０の
仕切壁１２は、窒素除去用電解槽１３とリン除去用電解
槽１４とを槽１０ａの下部で連通するようにしている
が、この仕切壁１２を図９のように、窒素除去用電解槽
１３とリン除去用電解槽１４とを槽１０ａの上部で連通
するような仕切壁３２に変更してもよい。

【００４３】（２）実施の形態１及び２では、各電極１
５、１６、２５、２６を一対又は一組としていたが、こ
れを複数対又は複数組として処理能力を増大させること
もできる。

【００４４】（３）実施の形態１及び２において、嫌気
濾床槽５、６は他の形式の嫌気槽でもよい。また、接触
ばっ気槽７は生物膜処理槽などの他形式の好気槽として
もよい。また、接触ばっ気槽７に代わり生物膜処理槽を
用いる場合は、沈殿槽８を処理水槽とする。

【００４５】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏することができる。本発明
によれば、窒素化合物の除去は、電解処理により行われ
るので、従来の汚水処理装置における生物処理のみによ
る窒素化合物の除去方法のように、外気温度が低下する
冬場に窒素化合物の処理能力が低下するおそれがない。
また、リン除去は、リン除去を行う電解槽の前工程をな
す電解槽において、硝酸イオン及び亞硝酸イオンが還元
反応によりアンモニアに変化されているので、リン除去
を行う電解槽の鉄電極が硝酸イオン及び亞硝酸イオンに
より不動態化されることがなく、長期間にわたり効率良
くリンが除去される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る汚水処理施設に用
いる汚水処理施設の全体構成図である。

【図２】同汚水処理施設に用いられている電解式汚水処
理装置の正面から見た構成図である。

【図３】同電解式汚水処理装置における窒素除去用電解
槽の側断面図である。

【図４】同電解式汚水処理装置におけるリン除去用電解
槽の側断面図である。

【図５】実施の形態２に係る汚水処理施設に用いる電解
式汚水処理装置の正面から見た構成図である。

【図６】同電解式汚水処理装置における還元反応用電解
槽の側断面図である。

【図７】同電解式汚水処理装置における窒素及びリン除
去用電解槽の側断面図である。

【図８】同電解式汚水処理装置における電極の配線図で
ある。

【図９】実施の形態１における電解式汚水処理装置の変
形例であり、図２に相当するものである。

【符号の説明】

１汚水処理施設５嫌気濾床槽５ｄ処理水流出管６嫌気濾床槽７接触ばっ気槽８沈殿槽８ｂ返送管１０電解式汚水処理装置１０ａ槽１３窒素除去用電解槽１４リン除去用電解槽１５電極１５ａカソード１５ｂアノード１６電極１６ａ鉄電極１６ｂ鉄電極１７散気管２０電解式汚水処理装置２０ａ槽２３還元反応用電解槽２４リン除去用電解槽２５電極２５ａカソード２５ｂアノード２６電極２６ａ鉄電極２６ｂ不溶性金属電極２８板状鉄電極２９板状不溶性金属電極３２仕切壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期律表の第Ｉｂ族又は第IIｂ族を含む
導電体若しくは同族を導電体に被覆したものからなるカ
ソード、及び不溶性金属からなる塩素イオン発生の可能
なアノードを対とする１対又は複数対の電極を備えた窒
素除去用電解槽と、鉄電極をアノード及びカソードとする一対又は複数対の
電極を有するとともにこれら電極の極性を反転可能とし
たリン除去用電解槽とを有し、処理水を、前記窒素除去用電解槽を経由して前記リン除
去用電解槽に流通させるようにしたことを特徴とする電
解式汚水処理装置。
【請求項２】周期律表の第Ｉｂ族又は第IIｂ族を含む
導電体若しくは同族を導電体に被覆したものからなるカ
ソード、及び不溶性金属からなるアノードを備えた還元
反応用電解槽と、鉄電極及びこの鉄電極と同一極性の不溶性金属からなる
塩素イオン発生可能な電極を一方の電極、鉄及び不溶性
金属からなる塩素イオン発生可能な電極を他方の電極と
し、これら電極の極性を反転可能とした窒素及びリン除
去用電解槽とを有し、処理水を、前記還元反応用電解槽を経て前記窒素及びリ
ン除去用電解槽に流通させるようにしたことを特徴とす
る電解式汚水処理装置。
【請求項３】前記周期律表の第Ｉｂ族又は第IIｂ族を
含む導電体として銅合金を用いるとともに、前記不溶性
材料として白金イリジウム合金を用いることを特徴とす
る電解式汚水処理装置。
【請求項４】前記窒素除去用電解槽と前記リン除去用
電解槽とを仕切壁により分離した一体の槽として形成
し、前記窒素除去用電解槽側に処理水流入管を設け、前
記リン除去用電解槽側に処理水流出管を設けることを特
徴とする請求項１記載の電解式汚水処理装置。
【請求項５】前記リン除去用電解槽の底部に凝集物や
汚泥を堆積するスペースを設けたことを特徴とする請求
項４記載の電解式汚水処理装置。
【請求項６】前記リン除去用電解槽の底部に散気管を
設けたことを特徴とする請求項５記載の電解式汚水処理
装置。
【請求項７】前記還元反応用電解槽と前記窒素及びリ
ン除去用電解槽とを仕切壁により分離した一体の槽とし
て形成し、前記還元反応用電解槽側に処理水流入管を設
け、前記窒素及びリン除去用電解槽側に処理水流出管を
設けることを特徴とする請求項２記載の電解式汚水処理
装置。
【請求項８】前記窒素及びリン除去用電解槽の底部に
凝集物や汚泥を堆積するスペースを設けたことを特徴と
する請求項７記載の電解式汚水処理装置。
【請求項９】前記窒素及びリン除去用電解槽の底部に
散気管を設けたことを特徴とする請求項８記載の電解式
汚水処理装置。
【請求項１０】処理水中の有機物を嫌気性微生物によ
り嫌気分解する嫌気槽と、嫌気槽で嫌気処理された処理
水を好気性微生物により好気分解する好気槽と、好気槽
で好気分解された処理水を沈殿物と上澄み液とに分離す
る沈殿槽あるいは処理水槽と、沈殿槽あるいは処理水槽
で分離された上澄み液を電解処理する請求項１〜９の何
れか１項記載の電解式汚水処理装置と、電解式汚水処理
装置で処理された処理水を前記嫌気槽に返送する配管と
を備えたことを特徴とする汚水処理施設。