JP2009082864A

JP2009082864A - 排水浄化方法

Info

Publication number: JP2009082864A
Application number: JP2007258380A
Authority: JP
Inventors: Masao Katsube; 政男勝部; Shingo Masuki; 新吾増木; Satoshi Takahashi; 智高橋
Original assignee: MATSUE DOKEN KK
Current assignee: MATSUE DOKEN KK
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】水酸化鉄（ＩＩＩ）を効率的に生成して、リンその他の有機物や無機物を除去し脱色もおこなうこと。
【解決手段】生物由来の有機物含有排水の浄化方法であって、排水に水溶性の塩化物を投入し、同一の浄化槽内に、陽極陰極とも鉄電極とした電極対と、陽極陰極とも白金電極とした電極対と、を少なくとも一対ずつ差し込み通電し、生成した着色フロックを除去することを特徴とする排水浄化方法である。水溶性の塩化物がＮａＣｌであり、排水中の濃度が０．０３ｗｔ％以上１．００ｗｔ％未満となる量であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水浄化方法に関し、特に水酸化鉄（ＩＩＩ）を効率的に生成して、リンその他の有機物や無機物を除去し脱色もおこなう排水浄化方法に関する。

近年、鶏舎、豚舎または牛舎は、騒音や臭気や伝染病などの観点から敬遠され、人家から離れたところに建設または移設されつつある。このような舎屋からは大量の糞尿が排出され、一部は肥料として再利用されるものの、ほとんどは場内で浄化処理された後に河川に排出される。

浄化処理に際しては、一次処理としては固液を分離し、液体分を二次処理としてたとえば、微生物を利用し、法規制のもと各種項目（水質汚染原因物質である窒素やリンなど）を基準値以下にしてから河川に排出される。このような方法として、活性汚泥法、ラグ−ン法、回転円板法、散水濾床法が知られている。これらの処理水は、河川に放流する場合、ＢＯＤなどの指標は排出基準を満足していても、処理水が着色し、また処理水中に多くの細菌類を含んだ状態であるため、三次処理として、活性炭処理、オゾン処理などで脱色、脱臭することが検討されている。

特開平７−２５６２９７号公報特開２００２−１２６７８２号公報特開２００６−８８０１８号公報

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
すなわち、生物処理（二次処理）によって、リンや窒素は基準値以下にするものの、着色度（色度）に関しては特に基準がないため着色排水を河川に流してもよいが、着色排水を目にした近隣住民は、浄化がまだ不十分であるとの先入観があるため、苦情の対象となってしまうという問題点があった。このような着色は、主として動物の胆汁色素であるビリルビンが原因であることが多く、体内から排出される物質であるため生物を利用しては取り除きにくいという側面がある。

また、上述した活性炭処理、オゾン処理などは、処理費が高くて現実的でない。そこで、副次的に、殺菌、脱臭、脱色を目的として、近年、白金電極を用いた汚水処理が二次的に設けられつつある。このとき、前段の浄化処理において、凝集剤として水酸化鉄（ＩＩＩ）が用いられ、フロックとして無機物を沈殿させる場合がある。ここで、凝集剤は種々あるが、水酸化鉄（ＩＩＩ）は安価であり、しかも重金属を効率的に取り除けるため汎用される（なお、本来的には生物の糞尿に重金属は含有していないはずであるが、餌の製造工程その他の飼育者の関知しないところでの含有はわからない。万一水質検査で重金属が検出されると事業の死活問題となるため、このような観点から保険的に使用される側面もある）。

しかしながら、白金電極による電解処理過程において、残存していたリンからリン酸カルシウムが生成され、また酸化鉄（ＩＩＩ）が生成される場合もあり、結果として槽内が白濁化または茶色っぽく白濁化してしまい、またこれらが沈降しにくいため、本来の目的の１つである脱色が果たされないという矛盾が生じてしまうという問題点があった。

また、他の浄化処理方法として、二槽式の電解処理技術が知られている。これは、第一槽で鉄電極に通電すると共に酸素を供給し、２価鉄を３価鉄に変え、槽内のリン分をリン酸鉄として除去し、このほか、同時に形成される水酸化鉄(III)により他の有機物や無機物を沈殿凝集させるものである。そして、第二槽で白金電極に通電して排水を殺菌・脱臭・脱色する。

しかしながら、この方法も、上記と同様に茶色っぽい濁水となってしまうという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水酸化鉄（ＩＩＩ）を効率的に生成して、リンその他の無機物を除去し、有機物の除去にも有効であり、また、脱色もおこなうことを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の排水浄化方法は、生物由来の有機物含有排水の浄化方法であって、排水に水溶性の塩化物を投入し、同一の浄化槽内に、陽極陰極とも鉄電極とした電極対と、陽極陰極とも白金電極とした電極対と、を少なくとも一対ずつ差し込み通電し、生成した着色フロックを除去することを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、白金電極によってＣｌ⁻イオンを次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）とし、この酸化力により鉄電極からのＦｅ^２＋をもれなくＦｅ^３＋として水酸化鉄（ＩＩＩ）を生成し、これによりリン酸イオンを吸着沈殿させ、その他の無機物有機物を吸着沈殿可能とする。また、剰余した次亜塩素酸により有機物を分解し脱色脱臭作用も得られる。また、バクテリア等の殺菌も可能となる。よって、効率よく排水処理が可能となる。

生物由来の有機物含有排水には、畜糞尿排水や食品工場排水を挙げることができる。なお、電極対とは電源に接続され、組となっていることを意味する。また、電源は鉄電極対と白金電極対で別々に設け、電圧を異ならせるようにしてもよい。

また、請求項２に記載の排水浄化方法は、生物由来の有機物含有排水の浄化方法であって、排水に水溶性の塩化物を投入し、同一の浄化槽内に、陽極陰極とも鉄電極とした電極対と、陽極を白金電極とし陰極を黄銅電極とした電極対と、を少なくとも一対ずつ差し込み通電し、生成した着色フロックを除去することを特徴とする。

すなわち、請求項２にかかる発明は、白金電極によってＣｌ⁻イオンを次亜塩素酸イオンとし、この酸化力により鉄電極からのＦｅ^２＋をもれなくＦｅ^３＋として水酸化鉄（ＩＩＩ）を生成し、これによりリン酸イオンを吸着沈殿させ、その他の無機物有機物を吸着沈殿可能とする。同一槽内で処理されることにより、殺菌脱臭脱色されるものはされてしまうので、効率よく排水処理が可能となる。

また、請求項３に記載の排水浄化方法は、請求項１または２に記載の排水浄化方法において、水溶性の塩化物がＮａＣｌであり、排水中の濃度が０．０３ｗｔ％以上１．００ｗｔ％未満となる量を投入することを特徴とする。

すなわち、請求項３にかかる発明は、安価な処理補助剤により効率よく排水処理が可能となる。ここで、濃度が０．０３ｗｔ％未満であると特に大腸菌の除去率が低下し、１．００ｗｔ％以上であると電極がさびやすく、また、別途環境問題を招来する可能性が生じるため、濃度を０．０３ｗｔ％以上１．００ｗｔ％未満としている。なお、大腸菌を考慮しないのでよければ、０．０２％以上が好ましい。

また、請求項４に記載の排水浄化方法は、請求項１または２に記載の排水浄化方法において、生物由来の有機物含有排水にビリルビンが含まれていることを特徴とする。

すなわち、請求項４にかかる発明は、茶色の色素を効率的に除去可能となる。

本発明によれば、水酸化鉄(III)を効率的に生成して、リンその他の無機物を除去し、このほか有機物の除去にも有効であり、また、脱色もおこなうことが可能となる。特に、生物処理後の三次排水に用いることにより、安価で効率よくリン、窒素が除去され、ＣＯＤ、ＢＯＤ、濁度、着色も著しく低下し、更にウイルスやバクテリアも殺菌されており、水質が著しく改善される。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明に用いる電解槽の一例を示した説明図である。電解槽は、通水槽１と、複数の白金電極対２とこれを接続する電源（図示せず）と、複数の鉄電極対３とこれに接続する電源（図示せず）と、混合槽４と、じゃま板５とを有する。また、通水層１には、複数の孔のあいた整流板７が設けられている。

通水槽１では、一次処理（固形物除去）、二次処理（微生物処理）を終えた有機排水が下部から流入され、ここで所定濃度となるようにＮａＣｌを投入溶解させる（投入機構および攪拌機構、濃度計は図示せず）。あふれた処理水は混合槽４内でより効率的に混合される。なお、通水槽１および混合槽４でフロックが形成されるが、これは別途設けられた沈降槽で沈降させ、上澄みを排水する。

ここでは、白金電極対２は、陽極も陰極も白金電極板により構成されているが、これに変え、白金−黄銅電極対としてもよい。

以下に具体例を説明する。

＜通水槽主要部の仕様＞
通水槽の寸法：幅×高さ×奥行き＝４７０×５１０×１２０
電極板の寸法：幅×高さ×厚み（ｍｍ）＝４５０×４００×３
電極間隔：６ｍｍ
電極数：白金電極４枚
黄銅電極４枚
鉄電極８枚

＜運転条件＞
処理推量：１４リットル／分
ＮａＣｌ濃度：０．１ｗｔ％

＜処理前後の評価＞

なお、ＣＯＤは化学的酸素要求量を、Ｔ−Ｎは総窒素を、Ｔ−Ｐは総リンを、ＳＳは浮遊懸濁物量を、ＴＯＣは全有機炭素をそれぞれ示す。

分解条件１から、全般的に除去率ないし分解率が高いといえるが、リンの除去率が９７％を超え、特に高いといえる。なお、色度に関しては、１８０という値は誰が見ても着色して汚れていると判断する値であり（具体的には、ビーカーに入れて向こう側が見えないような濃い色、通常緑色〜茶色）、１２という値は、純水などの無色液体と並べたときに初めて色づいているのが判別できるほどほとんど無色という値である。

＜通水槽主要部の仕様＞
電極数：白金電極８枚
鉄電極８枚
他は同上

＜運転条件＞

他の条件は同上

＜処理前後の評価＞

分解条件２、３から、電流値（電圧値）が大きいほど有利であるといえる。また、分解条件２と分解条件３を比較すると、原水が同一ではないが、白金−白金電極対を用いた方が、白金−黄銅電極対を使用するより、効率的な浄化が可能であるといえる。

次に、添加するＮａＣｌ濃度を０．０５ｗｔ％〜１．００ｗｔ％までふり、電流値毎に、ＣＯＤ，Ｔ−Ｎ，Ｔ−Ｐ，ＳＳ，および色度のそれぞれの除去率を調べた。使用した原水は総て同じものである。電解層は、実験例１と同一であり、使用した電極は、白金−白金電極対、鉄−鉄電極対の組合せである。図２は、それぞれの電極対の電流値を５０Ａ、図３は、それぞれの電極対の電流値を６０Ａ、図４は、それぞれの電極対の電流値を７０Ａとした結果である。

図から明らかなように、電流値が大きいほど除去率が高くなる傾向にあるが、この塩分濃度の範囲では、ＮａＣｌ濃度の下限値を決めることができなかった。逆に、たとえ、０．０５ｗｔ％の添加でも、処理効率が高いことが確認できたといえる。

次に、実験例３と同様にして、添加するＮａＣｌ濃度を０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％までふり、電流値毎に、ＣＯＤ，Ｔ−Ｐ，ＳＳ，および色度のそれぞれの除去率を調べた。使用した原水は、総て同じものである（ただし、実験例３と同一のものではない）。用いた電解層は、実験例１と同一であり、使用した電極は、白金−白金電極対、鉄−鉄電極対の組合せである。図５は、それぞれの電極対の電流値を５０Ａ、図６は、鉄電極対の電流値を５０Ａ、白金電極対の電流値を６０Ａ、図７は、鉄電極対の電流値を５０Ａ、白金電極対の電流値を７０Ａとした結果である。

図から明らかなように、大腸菌に関しては、０．０３ｗｔ％以上のＮａＣｌ濃度とすれば除去率が１００％となることが確認できた。また、色度に関しては、濃度が高いほど除去率が上がるが、好ましくは０．０２ｗｔ％以上のＮａＣｌ濃度、更に好ましくは、０．０３ｗｔ％以上のＮａＣｌ濃度といえる。なお、ＳＳ値が０．０１ｗｔ％濃度で増えているのは、次亜塩素酸の発生量が不足し、鉄を酸化できずに沈降性が低下したためと考えられる。

以上の実験例を総合的に判断すると、添加するＮａＣｌ濃度は、０．０１ｗｔ％以上、好ましくは０．０３ｗｔ％以上であることが確認できた。

本技術は、食品工場排水などの有機性排水にも適用できる。

本発明に用いる電解槽の一例を示した説明図である。電極対の電流値を５０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０５ｗｔ％〜１．００ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。電極対の電流値を６０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０５ｗｔ％〜１．００ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。電極対の電流値を７０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０５ｗｔ％〜１．００ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。電極対の電流値を５０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。鉄電極対の電流値を５０Ａ、白金電極対の電流値を６０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。鉄電極対の電流値を５０Ａ、白金電極対の電流値を７０Ａとしたときの、添加塩分濃度（０．０１ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％）と各種指標の除去率との関係を示した図である。

符号の説明

１通水槽
２白金電極対
３鉄電極対
４混合槽
５じゃま板
７整流板

Claims

生物由来の有機物含有排水の浄化方法であって、
排水に水溶性の塩化物を投入し、
同一の浄化槽内に、陽極陰極とも鉄電極とした電極対と、陽極陰極とも白金電極とした電極対と、を少なくとも一対ずつ差し込み通電し、
生成した着色フロックを除去することを特徴とする排水浄化方法。
生物由来の有機物含有排水の浄化方法であって、
排水に水溶性の塩化物を投入し、
同一の浄化槽内に、陽極陰極とも鉄電極とした電極対と、陽極を白金電極とし陰極を黄銅電極とした電極対と、を少なくとも一対ずつ差し込み通電し、
生成した着色フロックを除去することを特徴とする排水浄化方法。
水溶性の塩化物がＮａＣｌであり、排水中の濃度が０．０３ｗｔ％以上１．００ｗｔ％未満となる量を投入することを特徴とする請求項１または２に記載の排水浄化方法。
生物由来の有機物含有排水にビリルビンが含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の排水浄化方法。