JP2004041886A

JP2004041886A - Electrolytic type sewage treatment equipment and sewage treatment facilities using the same

Info

Publication number: JP2004041886A
Application number: JP2002201219A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fukumoto; 福本　明広
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP3949015B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the lowering of the removal capacity of a nitrogen compound accompanying the lowering of outdoor air temperature and to efficiently remove phosphorus and nitrogen compounds by electrolytic treatment, in a sewage treatment equipment for removing phosphorus and nitrogen compounds. <P>SOLUTION: Phosphorus and nitrogen compounds are removed using a nitrogen removing electrode constituted so that a cathode comprising a conductor including a metal material belonging to the Group Ib or IIb or a conductor coated with the metal material of the same Group and an anode comprising an insoluble metal material are paired, and a phosphorus removing metal wherein an electrode comprising an iron material or an aluminum alloy material is used as an anode and a cathode to constitute a pair of electrodes. Further, a plurality of electrode rows are formed wherein the nitrogen removing electrodes and the phosphorus removing electrodes are alternately arranged in the flowing direction of treated water in an electrolytic cell. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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溶出槽（電解槽）、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（本発明でいう電解槽）に鉄材料又はアルミニウム合金材料からなる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。溶出槽内では、アノードとして作用する鉄材料又はアルミニウム合金材料からなる電極から２価の鉄イオン又はアルミニウムイオンが処理水中に供給される。そして、処理水中に供給された２価の鉄イオン又はアルミニウムイオンを酸化させて３価の鉄イオン又はアルミニウムイオンとし、処理水中に含まれる一部の３価の鉄イオン又はアルミニウム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溶出槽内に凝集沈殿させる。また、処理水中に含まれる残部の３価の鉄イオン又はアルミニウムイオンを溶出槽の処理水とともに第１嫌気濾床槽に返送し、この３価の鉄イオン又はアルミニウムイオンを第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さらに凝集沈殿させる。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変換する。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変換するとともに、第１嫌気濾床槽において硝酸性窒素や亞硝酸性窒素を窒素ガスに還元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、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とともに、電解処理により効率よくリン及び窒素化合物を除去することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電解式汚水処理装置は、処理水を電解処理するための電解槽と、電解槽内において処理水の流れ方向に対して窒素除去用電極とリン除去用電極とが交互に配置された複数の電極列とを有し、各窒素除去用電極は、周期律表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族の金属材料を含む導電体若しくは同族の金属材料を導電体に被覆したものからなるカソードと不溶性金属材料からなるアノードとが対として構成され、各リン除去用電極は、鉄材料又はアルミニウム合金材料からなる電極をアノード及びカソードとして一対の電極が構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
このように構成された電解式汚水処理装置では、電解槽内において、窒素除去用電極のカソード側では、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る。また、同電極のアノード側では、電極の表面から活性酸素及び次亜塩素酸が発生される。そして、処理水中において、アンモニアの脱窒作用により窒素ガスが生成され、この窒素ガスを放出することにより処理水から窒素が除去される。したがって、従来の汚水処理装置における生物処理による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、同電解槽内において、リン除去用電極のアノードから鉄又はアルミニウムイオンが処理水中に供給される。そして、この鉄又はアルミニウムイオンが処理水中において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、処理水からリンが除去される。
また、電解槽内において、処理水の流れ方向に対して窒素除去用電極とリン除去用電極とが交互に配置された複数の電極列が形成されているので、電解槽内の何の位置の処理水の流れに対しても略均等に窒素及びリンの除去が行われる。
【０００９】
また、上記構成の電解式汚水処理装置において、前記電解槽の相対向する両側部の一側部に処理水流入部を設けるとともに他側部に処理水排出部を設け、また、前記窒素除去用電極及びリン除去用電極を、それぞれの電極板面が処理水の流れと略平行になるように配置するとともに、隣接する前記電極列間において窒素除去用電極とリン除去用電極とが隣り合うように配置するのが好ましい。
【００１０】
このように構成すると、処理水の流れ方向と直行する方向の電解槽の幅寸法を小さくすることができる。すなわち、窒素除去用電極はリン除去用電極より電極間電圧が高くなり電極間寸法が小さくなる。これに対し、リン除去用電極は、電極間寸法を小さくすると鉄の溶出物により短絡される危険性があるため、電極間寸法が大きく形成されている。したがって、窒素除去用電極同志又はリン除去用電極同志が隣り合うように各電極を配置された場合は、電解槽の寸法が大きくなるが、本発明のように窒素除去用電極とリン除去用電極とが隣り合うように各電極を配置した場合は、電解槽の幅寸法（処理水の流れと直角方向の寸法）を小さくすることができる。
【００１１】
さらに、上記のようにそれぞれの電極板面が処理水の流れと略平行になるように配置するとともに、隣接する電極列間において窒素除去用電極とリン除去用電極とが隣り合うように配置した電解式汚水処理装置において、隣接する電極列間において対向する隣接側電極板の極性を同一となるように構成することが好ましい。
このように構成すると、各電極を同一電源に接続しても隣接する電極列間での電解反応が起こらないので、対を成す電極板の消耗、特に対を成すリン除去用電極の電極板の消耗が均一化され、電極の寿命を長期化することができる。
【００１２】
また、このリン除去用電極は、隣接する電極列間において対向する隣接側電極板の極性が同一となるように構成されている電解式汚水処理装置において、対を構成する両電極に印加する電流の極性を、所定時間毎に両電極列において同時に反転可能として構成されているので、隣接する電極列間での電解反応が起こらないようにしながら、アノードとして作用する電極板の消耗を均一化させることができる。したがって、対を成す両電極板の寿命を均一化することができ、リン除去用電極の長寿命化を図ることができる。また、リン除去用電極を構成する両電極の交換時期を同一化することができ、交換作業の簡略化を図ることができる。
【００１３】
また、このように隣接する電極列間において対向する隣接側電極板の極性を同一となるように構成することに代えて、窒素除去用電極及びリン除去用電極のそれぞれを異なる電源に接続するようにしてもよい。
このように構成した場合も、隣接する電極列間での電解反応が起こらないので、対を成す電極板の消耗、特に対を成すリン除去用電極の電極板の消耗が均一化され、電極の寿命を長期化することができる。
【００１４】
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上記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。したがって、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という従来の汚水処理施設にみられた問題を解消することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を汚水処理施設に具体化した実施の形態につき、図１〜図６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配置図であり、図３は同電解式汚水処理装置の平面配置図であり、図４同電解式汚水処理装置の側断面配置図であり、図５は同参考用電解式汚水処理装置の正面配置図であり、図６は同参考用電解式汚水処理装置の平面配置図である。なお、これら図面において実線矢印は処理水の流れ方向を示す。
【００１６】
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への処理水返送管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。
【００１７】
第１嫌気濾床槽５は、生活雑排水等の汚水を受け入れる槽である。第１嫌気濾床槽５は、処理水流入口５ａから流入した汚水中に混入している夾雑物を第１嫌気濾床５ｂにより分離し、有機物を嫌気性微生物によって嫌気分解する。また、有機性の窒素をアンモニア性窒素に分解する。第１嫌気濾床槽５で嫌気分解処理された処理水は、移送管５ｃにより第２嫌気濾床槽６に移送される。
【００１８】
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。第２嫌気濾床槽６で嫌気分解処理された処理水は、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。
【００１９】
接触ばっ気槽７は、内部に設けた接触材７ａにより好気性微生物の培養を促進する。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、処理水の有機物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変換する。
【００２０】
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の消毒装置９ａにおいて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、処理水返送管８ｂを介して電解式汚水処理装置１０に移送される。
【００２１】
電解式汚水処理装置１０は、本発明における重要な構成要素であって、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とともに、処理水中のリンを難溶性リン化合物として沈殿させ、排出するものである。
電解式汚水処理装置１０は、処理水を流通させる電解槽１２を有する。この電解槽１２は略直方体形状の水槽に形成されており、その短辺側一側には、沈殿槽８からの処理水を電解槽１２に搬送するための処理水返送管８ｂが接続され、対向する短辺側には、電解槽１２内の処理水を第１嫌気濾床槽５へ搬送するための処理水搬送管５ｄが接続されている。電解槽１２内には、電極面が処理水の流れ方向と略平行となるように、処理水の流れ方向に窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とが順に直列に配列された電極列Ｘ１と、電極面が処理水の流れ方向と略平行となるように、処理水の流れ方向にリン除去用電極１６と窒素除去用電極１５とが順に直列に配列された電極列Ｘ２とが設けられている。なお、これら電極１５、１６は全て同一の電源（図示せず）に接続されている。
【００２２】
また、窒素除去用電極１５は、周期律表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族の金属材料を含む導電体若しくは同族の金属材料を導電体に被覆したものからなる板状のカソード１５ａと、不溶性金属材料からなる塩素イオン発生可能な板状のアノード１５ｂとを一対として両者を平行に配置した平行平板電極である。
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などが用いられている。
また、アノード１５ｂを構成する具体的材料としては、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、この不溶性金属材料からなる電極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。また、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において対向する電極は、互いに同一極性となるように配列されている。具体的には、この実施の形態では、電極列Ｘ１、Ｘ２のアノード１５ｂ同志が隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において対向するように構成されているが（図３参照）、カソード１５ａ同志を隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において対向するように構成してもよい。
【００２３】
一方、リン除去用電極１６は、板状鉄材料からなる一対の電極１６ａ、１６ｂをアノード及びカソードとする平行平板電極である。そして、リン除去用電極１６それぞれの両電極１６ａ、１６ｂに印加する電流の極性を所定時間毎に全て同時に反転させることにより、両電極１６ａ、１６ｂ間でアノードとカソードとを切り換えるように構成されている。
【００２４】
また、電解槽１２内における電極列Ｘ１、Ｘ２の各下方底部には、散気管１７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、鉄材料からなる電極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。
【００２５】
なお、上記電解式汚水処理装置１０において、２５は窒素除去用電極１５の把手であり、２６はリン除去用電極１６の把手であり、３５は窒素除去用電極１５の電源コードであり、３６はリン除去用電極１６の電源コードである。
【００２６】
そして、電解式汚水処理装置１０の窒素除去用電極１５の部分においては、次のような作用により、窒素除去が行われる。
すなわち、窒素除去用電極１５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Ａ：ＮＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→ＮＯ_２ ⁻＋２ＯＨ⁻
反応Ｂ：ＮＯ_２ ⁻＋５Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻→ＮＨ_３（ａｑ）＋７ＯＨ⁻
【００２７】
一方、アノード１５ｂ側ではアノード１５ｂ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。

【００２８】
上式に示されるように、窒素除去用電極１５の部分では、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が窒素ガスに変換される。そして、電解式汚水処理装置１０は、この窒素ガスを放出することにより窒素除去を行っている。
【００２９】
一方、電解式汚水処理装置１０のリン除去用電極１６においては、次のような作用により、リン除去が行われる。
すなわち、リン除去用電極１６に対し一方の電極１６ａ又は１６ｂをアノードとし、他方の電極１６ｂ又は１６ａをカソードとするように電流が印加されると、アノード側で２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）が生成される。アノードで生成された２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）は、空気により酸化されて３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）となる。次いで、３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）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電解槽１２の底部に凝集沈殿する。
本実施の形態に係る電解式汚水処理装置１０では、このようにして電解槽１２の底部に凝集沈殿した難溶性のリン酸化合物が電解槽１２外に排出することにより、リン除去を行っている。なお、アノード側電極は鉄を溶出して消耗する。そこで、両電極１６ａ、１６ｂに流す電流の極性を所定時間毎に規則的に反転させることにより、アノード又はカソードとして作用する電極を切り換えて、電極１６ａ、１６ｂを略均一に減少させて同時に交換できるようにしている。また、この反転切換は、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間双方において同時に行っている。さらに、この反転切換は、電極列Ｘ１、Ｘ２間において対向する電極１６ｂが同一極性となるように行われ、両電極列Ｘ１、Ｘ２間において電解反応が発生しないように配慮されている。
【００３０】
また、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、処理水返送管８ｂを介して送られてくる処理水は、電解槽１２の入口側において流れの幅方向（処理水の流れと直角の方向）に分散され、電解槽１２の出口側において再び集合されて処理水搬送管５ｄから排出される。なお、この電解槽１２内の処理水の流れは、流れの幅方向に対しては混ざり合うことが殆どない。
この場合において、参考図である図５及び図６に示される電解式汚水処理装置１１０のように、１個の窒素除去用電極１５と１個のリン除去用電極１６とが並列に配置されている場合には、窒素除去用電極１５側を流れる処理水について窒素は除去されるがリンは除去されない、また、リン除去用電極１６側を流れる処理水については、窒素は除去されるがリンは除去されないという不均衡な作用が生ずる。ところが、本実施の形態のような場合は、各電極列Ｘ１、Ｘ２それぞれに１個の窒素除去用電極１５と１個のリン除去用電極１６とを備えているため、各電極列Ｘ１、Ｘ２側を流れる処理水についての窒素除去及びリン除去は、均等に行われる。
なお、図５及び図６には、窒素除去用電極１５及びリン除去用電極１６を各１個並列に配置した場合を示したが、複数の窒素除去用電極１５及び複数のリン除去用電極１６を用いても、これら電極１５、１６が処理水の流れに対しそれぞれ別個に直列に配置されている限り、窒素除去とリン除去とが不均衡に行われることに変わりはない。
【００３１】
なお、電解式汚水処理装置１０で処理された処理水は、処理水搬送管５ｄから第１嫌気濾床槽５に返送される。この処理水中には、電解槽１２で未処理の硝酸性窒素や、亜硝酸性窒素や、３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）が含まれている。
第１嫌気濾床槽５に返送された処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素は、第１嫌気濾床槽５に多く存在する脱窒菌により還元され窒素ガスとして放出される。この汚水処理施設では、第１嫌気濾床槽５で発生した窒素ガスを放出することによっても窒素の除去が行われている。
また、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（Ｆｅ^３＋）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第１嫌気濾床槽５内の底部に凝集沈殿する。この汚水処理施設では、第１嫌気濾床槽５内の底部に凝集沈殿した難溶性のリン酸化合物を槽外に排出することによってもリンの除去が行われている。
【００３２】
本実施の形態は以上のように構成されているので、次のような作用効果を奏する。
本実施の形態に係る電解式汚水処理装置１０は、周期律表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族の金属材料を含む導電体若しくは同族の金属材料を導電体に被覆したものからなるカソード１５ａと不溶性金属材料からなる塩素イオン発生可能なアノード１５ｂとで構成された窒素除去用電極１５における電解反応により、窒素が除去されるので、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。
【００３３】
また、本実施の形態に係る電解式汚水処理装置１０は、電解槽１２の相対向する両側部の一側部に処理水流入部をなす処理水返送管８ｂを設けるとともに他側部に処理水排出部をなす処理水搬送管５ｄを設け、また、窒素除去用電極１５及びリン除去用電極１６を、それぞれの電極板面が処理水の流れと略平行になるように配置するとともに、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とが隣り合うように配置されているので、窒素除去用電極１５同志又はリン除去用電極１６同志が隣り合うように配置されている場合に比し電解槽１２の寸法を小さくすることができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る電解式汚水処理装置１０は、上記のように、それぞれの電極板面が処理水の流れと略平行になるように配置し、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とが隣り合うように配置されるとともに、対を構成する両電極１６ａ、１６ｂに印加する電流の極性を、所定時間毎に両電極列Ｘ１、Ｘ２において同時に反転可能として構成されているので、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間での電解反応が起こらないようにしながら、アノードとして作用する電極板の消耗を均一化させることができる。したがって、対を成す両電極１６ａ、１６ｂの寿命を均一化することができ、リン除去用電極１６の長寿命化を図ることができる。また、リン除去用電極１６を構成する両電極１６ａ、１６ｂの交換時期を同一化することができ、交換作業の簡略化を図ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る電解式汚水処理装置１０は、電解槽１２内において、処理水の流れ方向に対して窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とが交互に配置された複数の電極列（この場合２列の電極列Ｘ１、Ｘ２）が形成されているので、電解槽１２内の何の位置の処理水の流れに対しても略均等に窒素及びリンの除去が行われる。
【００３６】
また、本実施の形態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（この場合嫌気濾床槽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好気槽（この場合接触ばっ気槽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に返送する配管（この場合処理水搬送管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。したがって、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という従来の汚水処理施設にみられた問題を解消することができる。
【００３７】
変形例．
上記実施の形態により説明した本発明は、次のように変形して具体化することもできる。
（１）　前記実施の形態においては、リン除去用電極１６に鉄材料を用いたが、アルミニウム合金を用いてもよい。前記実施の形態においてはアノードから３価の鉄イオンを溶出し、この鉄イオンを用いてリン化合物を凝縮させるのに対し、この場合にはアノードからアルミニウムイオンを溶出し、このアルミニウムイオンを用いてリン化合物を凝縮させるものであり、前記実施の形態の場合と同様にリンを除去することができる。また、前記実施の形態の場合と同様に電極に流す電流の極性を変化させることにより、アノードとカソードとを定期的に変更することにより、対をなす両電極の寿命を均一化して長寿命化することができる。
（２）　また、前記実施の形態において、電極列Ｘ１、Ｘ２を構成する窒素除去用電極１５、リン除去用電極１６はそれぞれ同一電源に接続されていたが、これを図７に示すようにそれぞれ別の電源に接続するように構成することもできる。この場合には、図７に示すように、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間において異性の電極列が配置されていても、隣接する電極列Ｘ１、Ｘ２間で電解反応が発生しない。したがって、対を構成する一方の電極の消耗が他に比し多くなるという心配がない。
（３）　また、前記実施の形態において、電極列Ｘ１、Ｘ２を構成する窒素除去用電極１５及びリン除去用電極１６は各１個とされていたが、この数をさらに増加させてもよい。要は、どの位置を流れる処理水も窒素及びリンが均等に除去されるように、各電極列において窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とを交互に直列に配置することが好ましい。
（４）　また、前記実施の形態において、電極列Ｘ１、Ｘ２を構成する窒素除去用電極１５及びリン除去用電極１６は、それぞれの電極面が処理水の流れと略平行となるように配列されていたが、電極面を処理水の流れに直行させるようにしたものでもよい。図８の電解式汚水処理装置１０Ａは、このように構成した一例を示すものであって、前記実施の形態における処理水流入部をなす処理水返送管８ｂ及び処理水排出部をなす処理水搬送管５ｄを電解槽１２の短辺側から長辺側に変更することにより、窒素除去用電極１５とリン除去用電極１６とが処理水の流れに直交するような電極列Ｙ１、Ｙ２を構成したものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、リン及び窒素化合物の除去が、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、電解槽内において、処理水の流れ方向に対して窒素除去用電極とリン除去用電極とが交互に配置された複数の電極列が形成されているので、電解槽内の何の位置の処理水の流れに対しても略均等に窒素及びリンの除去が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態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配置図である。
【図３】同電解式汚水処理装置の平面配置図である。
【図４】同電解式汚水処理装置の側断面配置図である。
【図５】参考用電解式汚水処理装置の正面配置図であある。
【図６】同参考用電解式汚水処理装置の平面配置図である。
【図７】実施の形態に係る電解式汚水処理装置の変形例としての電源説明図である。
【図８】実施の形態に係る電解式汚水処理装置の変形例としての平面配置図である。
【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
１０　　　電解式汚水処理装置
１０Ａ　電解式汚水処理装置
１２　　　電解槽
１５　　　窒素除去用電極
１５ａ　カソード
１５ｂ　アノード
１６　　　リン除去用電極
１６ａ　電極
１６ｂ　電極
Ｘ１　　　電極列
Ｘ２　　　電極列
Ｙ１　　　電極列
Ｙ２　　　電極列[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sewage treatment apparatus and a sewage treatment facility for purifying sewage, and particularly to a sewage treatment apparatus and a facility for removing phosphorus and nitrogen compounds from sewage.
[0002]
[Prior art]
As this kind of sewage treatment apparatus, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-192869 is known. This sewage treatment apparatus aerobically decomposes the treated water anaerobically treated in the first and second anaerobic filter bed tanks and the second anaerobic filter bed tank, which anaerobically decomposes organic matter in the treated water by anaerobic microorganisms. Contact aeration tank (aerobic tank), sedimentation tank for separating treated water aerobically decomposed in the contact aeration tank into sediment and supernatant, elution tank for electrolytically treating the supernatant separated in the precipitation tank ( An electrolytic cell), a water separation device for adjusting the amount of supernatant liquid in the sedimentation tank transferred from the sedimentation tank to the elution tank, and a disinfection tank for disinfecting the supernatant liquid in the sedimentation tank and discharging the supernatant liquid out of the tank.
[0003]
In a conventional sewage treatment apparatus, phosphorus has been removed as follows. A pair or a plurality of pairs of electrodes having an anode and a cathode made of an iron material or an aluminum alloy material are provided in an elution tank (electrolysis tank in the present invention), and the polarity of these electrodes can be reversed. In the elution tank, divalent iron ions or aluminum ions are supplied into the treated water from an electrode made of an iron material or an aluminum alloy material acting as an anode. Then, the divalent iron ions or aluminum ions supplied into the treated water are oxidized to be trivalent iron ions or aluminum ions, and a part of the trivalent iron ions or aluminum ions contained in the treated water is removed from the treated water. It reacts with orthophosphoric acid to cause coagulation and precipitation in the elution tank as a poorly soluble phosphorus compound. Further, the remaining trivalent iron or aluminum ions contained in the treated water are returned to the first anaerobic filter bed tank together with the treated water in the elution tank, and the trivalent iron or aluminum ions are returned to the first anaerobic filter bed tank. It reacts with the orthophosphoric acid present therein to further coagulate and precipitate as a poorly soluble phosphate compound. Then, phosphorus was removed by discharging these aggregated precipitates.
[0004]
Further, in the above-mentioned conventional sewage treatment apparatus, removal of nitrogen compounds has been performed as follows. The organic nitrogen is anaerobically decomposed into ammonia nitrogen in the first anaerobic filter tank and the second anaerobic filter tank, and in the next treatment tank, which is a contact aeration tank, the action of nitric acid bacteria or nitrite causes ammoniacal nitrogenation. Converts nitrogen to nitrate nitrogen or nitrite nitrogen. Next, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen returned to the first anaerobic filter bed tank via the elution tank are reduced by denitrifying bacteria, which are abundant in the first anaerobic filter bed tank, to nitrogen gas. To remove nitrogen compounds.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional sewage treatment apparatus, the removal of nitrogen compounds is performed by converting ammoniacal nitrogen into nitrate nitrogen or nitrite nitrogen in the contact aeration tank and nitrate nitrogen or nitrite in the first anaerobic filter bed tank. It has been performed only by biological treatment of reducing nitrate nitrogen to nitrogen gas. However, in winter, there is a problem that the biological treatment function is reduced as the outside air temperature is reduced, and the ability to remove nitrogen compounds is reduced.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems existing in the related art. It is an object of the present invention to prevent a decrease in the ability to remove nitrogen compounds due to a decrease in outside air temperature and to efficiently remove phosphorus and nitrogen compounds by electrolytic treatment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electrolytic sewage treatment apparatus according to the present invention includes an electrolytic cell for electrolytically treating treated water, an electrode for removing nitrogen and a phosphorus removing electrode in a flow direction of the treated water in the electrolytic vessel. Electrodes and a plurality of electrode rows alternately arranged, and each nitrogen removal electrode conducts a conductor containing a metal material of Group Ib or Group IIb of the periodic table or a metal material of the same group. A cathode made of a material coated on the body and an anode made of an insoluble metal material are constituted as a pair, and each phosphorus removing electrode is constituted by a pair of electrodes using an electrode made of an iron material or an aluminum alloy material as an anode and a cathode. It is characterized by having.
[0008]
In the electrolytic sewage treatment apparatus thus configured, nitrate ions and nitrite ions in the treated water are converted into ammonia by a reduction reaction on the cathode side of the nitrogen removing electrode in the electrolytic cell. On the anode side of the electrode, active oxygen and hypochlorous acid are generated from the surface of the electrode. Then, in the treated water, nitrogen gas is generated by the denitrification of ammonia, and nitrogen is removed from the treated water by discharging the nitrogen gas. Therefore, there is no possibility that the treatment capacity of nitrogen compounds is reduced in winter when the outside air temperature is lowered unlike the conventional method of removing waste water by biological treatment.
In the same electrolytic cell, iron or aluminum ions are supplied from the anode of the electrode for removing phosphorus into the treated water. Then, the iron or aluminum ions react with the orthophosphoric acid in the treated water in the treated water and aggregate and precipitate as a poorly soluble phosphorus compound. Therefore, the phosphorus is removed from the treated water by discarding the aggregated precipitate.
In the electrolytic cell, a plurality of electrode rows in which the nitrogen removing electrodes and the phosphorus removing electrodes are alternately arranged in the flow direction of the treated water are formed. Nitrogen and phosphorus are removed almost uniformly from the flow of the treated water.
[0009]
Further, in the electrolytic sewage treatment apparatus having the above-described configuration, a treated water inflow portion is provided on one side portion of each of opposite sides of the electrolytic cell, and a treated water discharge portion is provided on the other side portion. The electrodes and the phosphorus removing electrodes are arranged so that their respective electrode plate surfaces are substantially parallel to the flow of the treatment water, and the nitrogen removing electrodes and the phosphorus removing electrodes are adjacent between the adjacent electrode rows. It is preferable to arrange them.
[0010]
With this configuration, the width of the electrolytic cell in a direction perpendicular to the flow direction of the treated water can be reduced. That is, the electrode for nitrogen removal has a higher voltage between the electrodes than the electrode for phosphorus removal, and the dimension between the electrodes becomes smaller. On the other hand, the phosphorus removing electrode has a large inter-electrode dimension because there is a risk of a short circuit due to iron elution when the inter-electrode dimension is reduced. Therefore, when the electrodes are arranged such that the nitrogen-removing electrodes or the phosphorus-removing electrodes are adjacent to each other, the size of the electrolytic cell becomes large, but as in the present invention, the nitrogen-removing electrode and the phosphorus-removing electrode When the respective electrodes are arranged so that they are adjacent to each other, the width dimension (dimension in the direction perpendicular to the flow of the treatment water) of the electrolytic cell can be reduced.
[0011]
Further, as described above, the respective electrode plate surfaces were arranged so as to be substantially parallel to the flow of the treated water, and the nitrogen removing electrode and the phosphorus removing electrode were arranged between the adjacent electrode rows so as to be adjacent to each other. In the electrolytic-type sewage treatment apparatus, it is preferable that the polarity of the adjacent electrode plates facing each other between the adjacent electrode rows be the same.
With this configuration, even if each electrode is connected to the same power supply, an electrolytic reaction does not occur between the adjacent electrode rows, so that the paired electrode plates are consumed, and in particular, the paired electrode plates for removing phosphorus are removed. The wear is made uniform and the life of the electrode can be prolonged.
[0012]
Further, in the electrolytic sewage treatment apparatus configured such that the polarity of the adjacent electrode plates facing each other between the adjacent electrode rows is the same as that of the electrode for removing phosphorus, a current applied to both electrodes constituting the pair is used. Is configured to be capable of reversing the polarity of both electrode rows simultaneously at predetermined time intervals, so that the electrolytic reaction between adjacent electrode rows does not occur and the consumption of the electrode plate acting as the anode is made uniform. be able to. Therefore, the life of the pair of electrode plates can be made uniform, and the life of the phosphorus removing electrode can be prolonged. Further, the replacement time of both electrodes constituting the phosphorus removing electrode can be made the same, and the replacement operation can be simplified.
[0013]
Also, instead of configuring the adjacent electrode plates facing each other between the adjacent electrode rows to have the same polarity, each of the nitrogen removing electrode and the phosphorus removing electrode is connected to a different power supply. It may be.
Even in such a configuration, the electrolytic reaction does not occur between the adjacent electrode rows, so that the consumption of the paired electrode plates, particularly the consumption of the paired phosphorus removal electrode plates is made uniform, and the electrode The life can be extended.
[0014]
Further, the sewage treatment facility according to the present invention, an anaerobic tank for anaerobically decomposing organic substances in the treated water by anaerobic microorganisms, and an aerobic tank for anaerobically decomposing the treated water anaerobically treated in the anaerobic tank, The electrolytic sewage treatment as described above, wherein the treated water aerobically decomposed in the aerobic tank is separated into a sediment and a supernatant, and the supernatant separated in the sedimentation tank or the treated water is subjected to electrolytic treatment. An apparatus and a pipe for returning treated water treated by the electrolytic sewage treatment apparatus to the anaerobic tank are provided.
With this configuration, the removal of the nitrogen compound by the biological treatment and the removal of the phosphorus and the removal of the nitrogen compound by the electrolytic treatment can be performed simultaneously. Therefore, it is possible to solve the problem seen in the conventional sewage treatment facility that the treatment capacity of nitrogen compounds is reduced in winter when the outside air temperature is reduced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a sewage treatment facility will be described with reference to FIGS. 1 is an overall configuration diagram of a sewage treatment facility, FIG. 2 is a front layout view of an electrolytic sewage treatment apparatus used in the sewage treatment facility, and FIG. 3 is a plan view of the electrolytic sewage treatment apparatus. 4 is a side sectional view of the electrolytic sewage treatment apparatus, FIG. 5 is a front view of the electrolytic sewage treatment apparatus for reference, and FIG. 6 is an electrolytic sewage treatment apparatus for reference. FIG. In these drawings, solid arrows indicate the flow direction of the treated water.
[0016]
The sewage treatment plant 1 comprises a first anaerobic filter bed tank 5, a second anaerobic filter bed tank 6, a contact aeration tank 7, and a sedimentation tank 2a buried in the ground by

partition walls

2, 3, 4, and 4a. The tank is divided into a tank 8 and a disinfection tank 9. Further, an electrolytic wastewater treatment device 10 and a water separation measuring device 11 are provided in a treated water return pipe 8b from the sedimentation tank 8 to the first anaerobic filter bed tank 5.
[0017]
The first anaerobic filter bed tank 5 is a tank that receives sewage such as gray water. The first anaerobic filter bed tank 5 separates impurities mixed in the sewage flowing from the treated water inlet 5a by the first anaerobic filter bed 5b, and anaerobically decomposes organic substances by anaerobic microorganisms. It also decomposes organic nitrogen into ammonia nitrogen. The treated water subjected to the anaerobic decomposition treatment in the first anaerobic filter bed tank 5 is transferred to the second anaerobic filter bed tank 6 by the transfer pipe 5c.
[0018]
The second anaerobic filter bed tank 6 captures suspended matter by a second anaerobic filter bed 6a provided therein, anaerobically decomposes organic substances by anaerobic microorganisms, and decomposes organic nitrogen into ammonia nitrogen. The treated water anaerobically decomposed in the second anaerobic filter bed tank 6 is transferred to the contact aeration tank 7 via the transfer pipe 6c by the intermittent pneumatic pump 6b.
[0019]
The contact aeration tank 7 promotes cultivation of aerobic microorganisms by a contact member 7a provided inside. Further, the contact aeration tank 7 discharges air from a diffuser pipe 7b disposed at the bottom to maintain the inside of the contact aeration tank 7 in an aerobic state. Then, while the organic matter in the treated water is aerobicly decomposed by the aerobic microorganisms, the nitric acid bacterium and nitrite convert the ammoniacal nitrogen into nitrate nitrogen and nitrite nitrogen.
[0020]
The sedimentation tank 8 separates the treated water, which has undergone aerobic decomposition in the contact aeration tank 7 and has flowed in through the transfer pipe 7c, into a sediment and a supernatant. A part of the supernatant is disinfected by a disinfecting device 9a of the disinfecting tank 9 with a chlorine-based chemical or the like, and drained from the drain 9b to the outside of the tank 1a. The other part of the supernatant is pumped up by the air lift 8a, the flow rate is adjusted by the water separation measuring device 11, and transferred to the electrolytic wastewater treatment device 10 through the treated water return pipe 8b.
[0021]
The electrolytic sewage treatment apparatus 10 is an important component in the present invention, and removes nitrogen by electrolytically treating a nitrogen compound in treated water to generate and discharge nitrogen gas, and removes phosphorus in the treated water. It precipitates as a poorly soluble phosphorus compound and discharges it.
The electrolytic sewage treatment apparatus 10 has an electrolytic tank 12 for flowing treated water. The electrolytic cell 12 is formed in a substantially rectangular parallelepiped water tank, and a treated water return pipe 8b for transferring treated water from the sedimentation tank 8 to the electrolytic tank 12 is connected to one short side thereof. A treated water transport pipe 5d for transporting the treated water in the electrolytic cell 12 to the first anaerobic filter bed tank 5 is connected to the opposite short side. In the electrolytic cell 12, an electrode row in which a nitrogen removing electrode 15 and a phosphorus removing electrode 16 are sequentially arranged in series in the flow direction of the treated water so that the electrode surface is substantially parallel to the flow direction of the treated water. X1 and an electrode row X2 in which the phosphorus removing electrode 16 and the nitrogen removing electrode 15 are sequentially arranged in series in the flow direction of the treated water so that the electrode surface is substantially parallel to the flow direction of the treated water. Have been. These

electrodes

15 and 16 are all connected to the same power supply (not shown).
[0022]
Further, the nitrogen removing electrode 15 includes a plate-shaped cathode 15a made of a conductor containing a metal material of Group Ib or Group IIb of the periodic table or a conductor coated with a metal material of the same group, and an insoluble metal. This is a parallel plate electrode in which a pair of plate-like anodes 15b made of a material and capable of generating chlorine ions are arranged in parallel.
As a specific metal material constituting the cathode 15a, an alloy of copper and zinc or sintered metal, an alloy of copper and iron or sintered metal, an alloy of copper and nickel or sintered metal, or an alloy of copper and aluminum or sintered metal Is used.
Further, as a specific material forming the anode 15b, an insoluble metal or carbon made of platinum, iridium, palladium or an oxide thereof is used. The surface of the electrode made of the insoluble metal material is coated with a catalyst for generating chlorine ions. The electrodes facing each other between the adjacent electrode rows X1 and X2 are arranged to have the same polarity. Specifically, in this embodiment, the anodes 15b of the electrode rows X1 and X2 are configured to face each other between the adjacent electrode rows X1 and X2 (see FIG. 3). The electrode rows X1 and X2 may be configured to face each other.
[0023]
On the other hand, the phosphorus removing electrode 16 is a parallel plate electrode having a pair of

electrodes

16a and 16b made of a plate-like iron material as an anode and a cathode. Then, the polarity of the current applied to both

electrodes

16a and 16b of each of the phosphorus removing electrodes 16 is simultaneously inverted at predetermined time intervals so that the anode and the cathode are switched between the

electrodes

16a and 16b. I have.
[0024]
A diffuser 17 is provided at the bottom of each of the electrode rows X1 and X2 in the electrolytic cell 12. The air diffuser pipe 17 blows air from an air outlet provided on the pipe wall of the diffuser pipe 17 when air is sent from a blower (not shown), and the biofilms and nitrate ions on the surfaces of the

electrodes

16a and 16b made of a ferrous material. The film such as the passivation film caused by the above is removed.
[0025]
In the electrolytic

sewage treatment apparatus

10, 25 is a handle of the

nitrogen removing electrode

15, 26 is a handle of the

phosphorus removing electrode

16, 35 is a power cord of the

nitrogen removing electrode

15, and 36 is a power cord of the nitrogen removing electrode 15. This is a power cord of the phosphorus removing electrode 16.
[0026]
And in the part of the electrode 15 for nitrogen removal of the electrolytic sewage treatment apparatus 10, nitrogen removal is performed by the following actions.
That is, when electricity is supplied to the nitrogen removing electrode 15, on the cathode 15a side, nitrate ions contained in the treated water are converted into nitrite ions by a reduction reaction (reaction A). Further, nitrite ions generated by the reduction reaction of nitrate ions are further converted to ammonia by the reduction reaction (reaction B). The reaction A and the reaction B are shown below.
Reaction A: NO₃ ⁻+ H₂O + 2e⁻→ NO₂ ⁻+ 2OH⁻
Reaction B: NO₂ ⁻+ 5H₂O + 6e⁻→ NH₃(Aq) + 7OH⁻
[0027]
On the other hand, on the anode 15b side, active oxygen and hypochlorous acid are generated from the surface of the anode 15b, whereby nitrogen gas is generated by the denitrification of ammonia in the treated water (reaction C to reaction F). The reactions C to F are shown below.

[0028]
As shown in the above formula, in the portion of the nitrogen removing electrode 15, nitrogen compounds such as nitrate nitrogen, nitrite nitrogen and ammonia nitrogen in the treated water are converted into nitrogen gas. The electrolytic sewage treatment apparatus 10 performs nitrogen removal by discharging the nitrogen gas.
[0029]
On the other hand, in the phosphorus removing electrode 16 of the electrolytic sewage treatment apparatus 10, phosphorus is removed by the following operation.
That is, when a current is applied to the phosphorus removing electrode 16 such that one

electrode

16a or 16b is used as an anode and the

other electrode

16b or 16a is used as a cathode, divalent iron ions (Fe²⁺) Is generated. Divalent iron ions generated at the anode (Fe²⁺) Is oxidized by air to form a trivalent iron ion (Fe³⁺). Next, trivalent iron ions (Fe³⁺) Reacts with orthophosphoric acid in the treated water and coagulates and precipitates at the bottom of the electrolytic cell 12 as a sparingly soluble phosphate compound.
In the electrolytic sewage treatment apparatus 10 according to the present embodiment, phosphorus is removed by discharging the poorly soluble phosphate compound that has coagulated and settled at the bottom of the electrolytic tank 12 to the outside of the electrolytic tank 12. . The anode electrode is consumed by eluting iron. Therefore, by periodically inverting the polarity of the current flowing through both

electrodes

16a and 16b at predetermined time intervals, the electrode acting as the anode or cathode can be switched, and the

electrodes

16a and 16b can be reduced substantially uniformly and replaced simultaneously. Like that. The inversion switching is performed simultaneously between the adjacent electrode rows X1 and X2. Further, this inversion switching is performed so that the electrodes 16b facing each other between the electrode rows X1 and X2 have the same polarity, and care is taken so that an electrolytic reaction does not occur between the electrode rows X1 and X2.
[0030]
In the electrolytic sewage treatment apparatus 10 configured as described above, the treated water sent through the treated water return pipe 8b flows in the width direction (flow of treated water) at the inlet side of the electrolytic tank 12. At the outlet of the electrolytic cell 12 and discharged from the treated water transport pipe 5d. Note that the flow of the treated water in the electrolytic cell 12 hardly mixes in the width direction of the flow.
In this case, one nitrogen removing electrode 15 and one phosphorus removing electrode 16 are arranged in parallel as in the electrolytic sewage treatment apparatus 110 shown in FIGS. 5 and 6 which are reference diagrams. In this case, nitrogen is removed but phosphorus is not removed from the treated water flowing on the nitrogen removing electrode 15 side, and nitrogen is removed from the treated water flowing on the phosphorus removing electrode 16 side while phosphorus is removed. An unbalanced effect of not being removed occurs. However, in the case of this embodiment, since each of the electrode rows X1 and X2 is provided with one nitrogen removing electrode 15 and one phosphorus removing electrode 16, each of the electrode rows X1 and X2 is provided. The nitrogen removal and the phosphorus removal of the treated water flowing on the side are performed evenly.
FIGS. 5 and 6 show a case where one nitrogen removing electrode 15 and one phosphorus removing electrode 16 are arranged in parallel, but a plurality of nitrogen removing electrodes 15 and a plurality of phosphorus removing electrodes 16 are shown. Is used, as long as the

electrodes

15 and 16 are separately arranged in series with respect to the flow of the treated water, the nitrogen removal and the phosphorus removal are imbalanced.
[0031]
The treated water treated by the electrolytic sewage treatment apparatus 10 is returned to the first anaerobic filter bed tank 5 from the treated water transport pipe 5d. In the treated water, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, trivalent iron ion (Fe³⁺)It is included.
The nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in the treated water returned to the first anaerobic filter bed tank 5 are reduced by the denitrifying bacteria existing in the first anaerobic filter bed tank 5 and released as nitrogen gas. In this sewage treatment plant, nitrogen is also removed by discharging nitrogen gas generated in the first anaerobic filter bed tank 5.
In addition, trivalent iron ions (Fe) in the treated water returned to the first anaerobic filter bed tank 5³⁺) Reacts with orthophosphoric acid present in the first anaerobic filter tank 5 and aggregates and precipitates at the bottom of the first anaerobic filter tank 5 as a sparingly soluble phosphate compound. In this sewage treatment facility, phosphorus is also removed by discharging a hardly soluble phosphate compound that has coagulated and settled at the bottom of the first anaerobic filter bed tank 5 to the outside of the tank.
[0032]
Since the present embodiment is configured as described above, the following operational effects are obtained.
The electrolytic sewage treatment apparatus 10 according to the present embodiment includes a cathode 15a made of a conductor containing a metal material of Group Ib or Group IIb of the periodic table or a metal material of the same group coated on a conductor and an insoluble material. Nitrogen is removed by an electrolytic reaction in the nitrogen removing electrode 15 composed of the anode 15b made of a metal material and capable of generating chlorine ions, so that the nitrogen compound treatment capacity may be reduced in winter when the outside air temperature decreases. Absent.
[0033]
Further, the electrolytic sewage treatment apparatus 10 according to the present embodiment is provided with a treated water return pipe 8b serving as a treated water inflow part on one side of the opposite sides of the electrolytic tank 12, and with treated water on the other side. A treated water transport pipe 5d serving as a discharge unit is provided, and the nitrogen removing electrode 15 and the phosphorus removing electrode 16 are arranged so that their respective electrode plate surfaces are substantially parallel to the flow of treated water, and are adjacent to each other. Since the nitrogen removing electrode 15 and the phosphorus removing electrode 16 are arranged adjacent to each other between the electrode rows X1 and X2, the nitrogen removing electrodes 15 or the phosphorus removing electrodes 16 are arranged adjacent to each other. The size of the electrolytic cell 12 can be reduced as compared with the case where the above-described method is used.
[0034]
Further, as described above, the electrolytic sewage treatment apparatus 10 according to the present embodiment is arranged such that the respective electrode plate surfaces are substantially parallel to the flow of the treated water, and between the adjacent electrode rows X1 and X2. The nitrogen removing electrode 15 and the phosphorus removing electrode 16 are arranged so as to be adjacent to each other, and the polarity of the current applied to both

electrodes

16a and 16b forming a pair is changed at predetermined time intervals in both electrode rows X1 and X2. At the same time, the electrodes are configured to be reversible, so that the electrode plate acting as the anode can be consumed uniformly while preventing the electrolytic reaction between the adjacent electrode rows X1 and X2. Therefore, the life of the pair of

electrodes

16a and 16b can be made uniform, and the life of the phosphorus removing electrode 16 can be prolonged. Further, the replacement time of the two

electrodes

16a and 16b constituting the phosphorus removing electrode 16 can be made the same, and the replacement work can be simplified.
[0035]
In addition, the electrolytic sewage treatment apparatus 10 according to the present embodiment includes a plurality of electrodes 15 in which the nitrogen removing electrodes 15 and the phosphorus removing electrodes 16 are alternately arranged in the electrolytic bath 12 with respect to the flow direction of the treated water. Since the electrode rows (in this case, two electrode rows X1 and X2) are formed, nitrogen and phosphorus are removed substantially uniformly from the flow of the treated water at any position in the electrolytic cell 12.
[0036]
Further, the sewage treatment facility according to the present embodiment includes an anaerobic tank (in this case, anaerobic filter tanks 5 and 6) for anaerobically decomposing organic substances in treated water by anaerobic microorganisms, and an anaerobic

filter bed tank

5 and 6 for anaerobic treatment. An aerobic tank (in this case, contact aeration tank 7) for aerobically decomposing the treated water by an aerobic microorganism, and the treated water aerobically decomposed in the contact aeration tank 7 is separated into a precipitate and a supernatant. A sedimentation tank 8, an electrolytic sewage treatment apparatus 10 for electrolytically treating the supernatant separated in the sedimentation tank 8 to remove nitrogen and phosphorus, and treated water treated by the electrolytic sewage treatment apparatus 10 is subjected to a first anaerobic treatment. Since a pipe for returning to the filter bed tank 5 (in this case, a treated water transport pipe 5d) is provided, removal of the nitrogen compound by biological treatment and removal of phosphorus and nitrogen compound by electrolytic treatment can be performed simultaneously. . Therefore, it is possible to solve the problem seen in the conventional sewage treatment facility that the treatment capacity of nitrogen compounds is reduced in winter when the outside air temperature is reduced.
[0037]
Modified example.
The present invention described in the above embodiment can be modified and embodied as follows.
(1) In the above embodiment, an iron material is used for the phosphorus removing electrode 16, but an aluminum alloy may be used. In the above embodiment, trivalent iron ions are eluted from the anode and the phosphorus compound is condensed by using the iron ions. In this case, aluminum ions are eluted from the anode and the aluminum ions are used by using the aluminum ions. The phosphorus compound is condensed, and phosphorus can be removed as in the case of the above embodiment. In addition, by changing the polarity of the current flowing through the electrodes in the same manner as in the above-described embodiment, the anode and the cathode are periodically changed, so that the life of the paired electrodes is made uniform and the life is extended. can do.
(2) In the above embodiment, the nitrogen removing electrode 15 and the phosphorus removing electrode 16 constituting the electrode rows X1 and X2 are connected to the same power source, respectively, as shown in FIG. It can be configured to be connected to another power source. In this case, as shown in FIG. 7, no electrolytic reaction occurs between the adjacent electrode rows X1 and X2, even if the opposite electrode rows are arranged between the adjacent electrode rows X1 and X2. Therefore, there is no concern that one of the electrodes constituting the pair will be consumed more than the other.
(3) In the above-described embodiment, the number of the nitrogen removing electrodes 15 and the number of the phosphorus removing electrodes 16 constituting the electrode rows X1 and X2 are each one. However, the numbers may be further increased. In short, it is preferable to arrange the nitrogen removing electrodes 15 and the phosphorus removing electrodes 16 alternately in series in each of the electrode rows so that nitrogen and phosphorus are uniformly removed from the treated water flowing at any position.
(4) In the above embodiment, the electrode 15 for nitrogen removal and the electrode 16 for phosphorus removal constituting the electrode rows X1 and X2 are arranged so that their respective electrode surfaces are substantially parallel to the flow of the treated water. However, the electrode surface may be made to go straight to the flow of the treated water. The electrolytic wastewater treatment apparatus 10A of FIG. 8 shows an example of such a configuration, and is a treated water return pipe 8b serving as a treated water inflow part and treated water conveyance constituting a treated water discharge part in the embodiment. By changing the tube 5d from the short side to the long side of the electrolytic cell 12, electrode rows Y1 and Y2 were formed such that the nitrogen removing electrode 15 and the phosphorus removing electrode 16 were orthogonal to the flow of the treated water. Things.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the removal of phosphorus and nitrogen compounds is performed by electrolytic treatment, the nitrogen compounds are removed in winter when the outside air temperature decreases, as in the conventional method of removing nitrogen compounds by biological treatment in a sewage treatment device. There is no possibility that the processing capacity will decrease. In the electrolytic cell, a plurality of electrode rows in which the nitrogen removing electrodes and the phosphorus removing electrodes are alternately arranged in the flow direction of the treated water are formed. Nitrogen and phosphorus are removed almost uniformly from the flow of the treated water.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a sewage treatment facility used for a sewage treatment facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front layout view of an electrolytic sewage treatment apparatus used in the sewage treatment facility.
FIG. 3 is a plan view of the electrolytic sewage treatment apparatus.
FIG. 4 is a side sectional layout view of the electrolytic sewage treatment apparatus.
FIG. 5 is a front layout view of a reference electrolytic sewage treatment apparatus.
FIG. 6 is a plan layout view of the electrolytic sewage treatment apparatus for reference.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a power supply as a modified example of the electrolytic sewage treatment apparatus according to the embodiment.
FIG. 8 is a plan view showing a modification of the electrolytic sewage treatment apparatus according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1) Sewage treatment facility
5 Anaerobic filter bed tank
5d treated water outflow pipe
6 Anaerobic filter bed tank
7 Contact aeration tank
8 sedimentation tank
10 electrolytic sewage treatment equipment
10A electrolytic electrolytic sewage treatment equipment
12 electrolytic cell
15 Electrode for nitrogen removal
15a @ cathode
15b anode
16 electrode for removing phosphorus
16a electrode
16b electrode
X1 @ electrode row
X2 electrode row
Y1 electrode row
Y2 electrode row

Claims

An electrolytic cell for electrolytically treating the treated water, and a plurality of electrode rows in which electrodes for nitrogen removal and electrodes for phosphorus removal are alternately arranged with respect to the flow direction of the treated water in the electrolytic vessel,
Each nitrogen removal electrode is composed of a cathode made of a conductor containing a metal material of Group Ib or Group IIb of the periodic table or a conductor coated with a metal material of the same group, and an anode made of an insoluble metal material. Configured as
An electrolytic sewage treatment apparatus, wherein each of the phosphorus removing electrodes comprises a pair of electrodes using an electrode made of an iron material or an aluminum alloy material as an anode and a cathode.

The electrolytic cell is provided with a treated water inflow portion on one side of the opposite side portions and a treated water discharge portion on the other side, and the nitrogen removing electrode and the phosphorus removing electrode are each an electrode. The plate surface is arranged so as to be substantially parallel to the flow of the treated water, and the nitrogen removing electrode and the phosphorus removing electrode are arranged so as to be adjacent between adjacent electrode rows. Item 2. The electrolytic wastewater treatment apparatus according to Item 1.

3. The electrolytic sewage treatment according to claim 2, wherein the nitrogen removing electrode and the phosphorus removing electrode are configured such that adjacent electrode plates facing each other between adjacent electrode rows have the same polarity. apparatus.

Each of the phosphorus removing electrodes, in both electrode rows, is configured to simultaneously reverse the polarity of the current applied to both electrodes forming a pair at predetermined time intervals in both electrode rows. 3. The electrolytic wastewater treatment apparatus according to 3.

3. The electrolytic sewage treatment apparatus according to claim 1, wherein each of the nitrogen removal electrode and the phosphorus removal electrode is connected to a different power supply. 4.

An anaerobic tank that anaerobically decomposes organic matter in treated water by anaerobic microorganisms, an aerobic tank that anaerobically decomposes treated water that has been anaerobically treated in anaerobic tanks, and an aerobic tank that is anaerobically decomposed in aerobic tanks A sedimentation tank or a treated water tank for separating the sediment into a sediment and a supernatant, and the supernatant separated in the sedimentation tank or the treated water tank, and the electrolytic sewage treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, A pipe for returning treated water treated by the sewage treatment apparatus to an anaerobic tank.