JP3309736B2 - 汚水処理方法、及び汚水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水処理方法、及
び汚水処理装置に関し、特に家庭廃水中の燐を除去する
のに有用な汚水処理方法、及び汚水処理装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】環境問題の一つに家庭廃水があり、その
廃水中に含まれる汚染成分の中でも窒素成分や燐成分は
河川や湖の富栄養化の原因となっている。家庭廃水は、
下水処理施設を有する地域では、一括して生物的方法や
化学的方法等により浄化しているが、下水処理施設のな
い地域においては、各家庭でこれらの成分を除去しなけ
ればならず、これに対し近年では、一般家庭向けに合併
処理式浄化槽などの汚水処理装置の設置が奨励されてい
る。従来の家庭用汚水処理装置では、一般に、まず廃水
に含まれる比較的大きな汚物などを前処理槽にて沈殿さ
せて除去する前処理を行い、活性汚泥槽にて微生物の作
用により汚染物質を分解し汚泥として沈殿させた後、そ
の上澄み水を排出する方式が採用されている。しかし、
家庭用のレベルの汚水処理装置では、窒素成分に関して
は活性汚泥槽における微生物の作用により除去すること
ができるが、燐成分に関しては除去効果が乏しく、安定
して燐の除去をする機能を有するものがないのが現状で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】家庭用レベルの汚水処
理装置において廃水中の燐成分を除去する場合の課題と
しては、安定した除去効果が得られること、維持管理が
しやすいこと、寿命が長いこと等が挙げられる。これに
対し、下水処理施設で行われている生物的除去方法は、
安定した除去効果を保つことが難しく、維持管理も難し
いため、家庭用レベルには利用することが難しい。また
化学的方法では、吸着法や薬剤添加法が知られている
が、吸着法は寿命が短く、薬剤添加による凝集沈殿法は
沈殿した燐成分が外部へ流れ出る可能性がある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、家庭用レベルで廃水中の燐成分を除去することが
できる汚水処理方法、及び汚水処理装置を提供するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る汚水処理方法は、前処理槽にて前処理
した廃水を活性汚泥槽にて処理し、さらにフィルターで
ろ過する汚水処理方法であって、上記フィルターよりも
前過程において上記前処理槽にて前処理した廃水を、少
なくとも陽極が不溶性燐酸塩を生成する金属材料からな
る電極を備えた電解槽に通してエアレーションしながら
通電することを特徴とするものである。

【０００６】この汚水処理方法では、まず前処理槽にて
廃水中の比較的大きな汚物などを沈殿させて除去する前
処理を行い、活性汚泥槽にて微生物の作用により汚染物
質を分解し活性汚泥として沈殿させた後、フィルターに
て不純物をろ過して外部に排水する浄化過程を経るもの
であって、このとき上記前処理後の廃水は、上記フィル
ターよりも前過程において上記電解槽にて通電が行われ
ることにより、燐成分の主成分として廃水中に含まれる
燐酸イオンが陽極から溶出した金属イオンと反応して水
に不溶性の燐酸塩となって析出し、これが沈殿したりあ
るいは上記フィルターにてろ過されて除去される。ま
た、上記電解槽において通電時にエアレーションするこ
とにより、電極の洗浄が行えるとともに、電解槽が好気
性となってｐＨが下がり、競争反応である金属水酸化物
の生成が抑制され、燐成分が効率よく除去することがで
きるものである。

【０００７】本発明に係る汚水処理方法においては、上
記活性汚泥槽の内部に上記電極を設けて該活性汚泥槽を
上記電解槽として兼用しても、あるいは上記活性汚泥槽
と上記電解槽とを別々に設けることもできるものであ
る。前者の場合、上記活性汚泥槽と上記電解槽の機能が
一つの槽により収まることから装置の小型化が図れ、ま
た、活性汚泥槽では通電性が比較的良いことから低電圧
での通電が可能であり、さらに、通電により生成した不
溶性の燐酸塩が活性汚泥に付着して大きな粒子となるこ
とによりフィルターによりトラップされやすくなる、と
いう利点がある。後者の場合、上記電解槽は上記活性汚
泥槽の前におくことが好ましく、すなわち、上記電解槽
にて通電により生成した不溶性の燐酸塩が廃水とともに
上記活性汚泥槽へと移動し、ここで活性汚泥に付着して
大きな粒子となることによりフィルターによりトラップ
されやすくなるからである。

【０００８】また、上記電極は、少なくともその陽極に
は例えば鉄、アルミニウムなどのように通電により金属
陽イオンなって溶出し燐酸イオンと反応して不溶性燐酸
塩を生成する金属材料から形成されたものが使用される
ものであって、特に電極の陰陽両極がいずれも不溶性燐
酸塩を生成する金属材料にて形成されたものである場合
には、これら電極の極性を交互に交換しながら汚水に通
電することが可能であり、これにより電極の寿命を延ば
すことができる。

【０００９】本発明に係る汚水処理装置は、廃水を前処
理する前処理槽と、前処理された廃水に含まれる汚染成
分を処理する活性汚泥槽と、この活性汚泥槽にて処理し
た廃水をろ過するフィルターとを順次備えた汚水処理装
置であって、上記フィルターよりも前過程に、少なくと
も陽極が不溶性燐酸塩を生成する金属材料からなる電極
とエアレーション用の散気管とを備え、上記前処理槽に
て前処理された廃水にエアレーションしながら通電が行
われる電解槽を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】この汚水処理装置では、前処理槽にて廃水
中の比較的大きな汚物などを沈殿させて除去する前処理
が行われ、前処理された廃水は活性汚泥槽にて微生物の
作用により汚染物質の分解と沈殿除去が行われ、さらに
フィルターにて不純物のろ過が行われるものであって、
これに加え、上記フィルターよりも前過程において上記
電解槽にて前処理後の廃水に通電が行われることによ
り、燐成分の主成分として廃水中に含まれる燐酸イオン
が陽極から溶出した金属イオンと反応して水に不溶性の
燐酸塩となり、これが沈殿したりあるいは上記フィルタ
ーにてろ過されて除去されるものである。また、上記電
解槽において通電時に散気管からエアレーションを行う
ことにより、電極の洗浄が行えるとともに、電解槽を好
気性としてｐＨを下げて、競争反応である金属水酸化物
の生成を抑制して、燐成分の効率よい除去が行えるもの
である。

【００１１】また、この汚水処理装置では、上記活性汚
泥槽の内部に上記電極を設けて該活性汚泥槽を上記電解
槽として兼用されていても、あるいは上記活性汚泥槽と
上記電解槽とを別々に設けられていてもかまわないであ
る。前者の場合、上記活性汚泥槽と上記電解槽の機能が
一つの槽により収まることから装置の小型化が図れ、ま
た、活性汚泥槽では通電性が比較的良いことから低電圧
での通電が可能であり、さらに、通電により生成した不
溶性の燐酸塩を活性汚泥に付着させて大きな粒子とする
ことによりフィルターによりトラップされやすくするこ
とができる、という利点がある。後者の場合、上記電解
槽は上記活性汚泥槽の前に設置されているのが好まし
く、すなわち、上記電解槽にて通電により生成した不溶
性の燐酸塩が廃水とともに上記活性汚泥槽へと移動し、
ここで活性汚泥に付着して大きな粒子となることにより
フィルターによりトラップされやすくなるからである。

【００１２】また、上記電極としては、少なくともその
陽極には例えば鉄、アルミニウムなどのように通電によ
り金属陽イオンなって溶出し燐酸イオンと反応して不溶
性燐酸塩を生成する金属材料から形成されたものが使用
されるものであって、特に電極の陰陽両極がいずれも不
溶性燐酸塩を生成する金属材料にて形成されたものであ
る場合には、これら電極の極性を交互に交換しながら汚
水に通電することが可能であり、これにより電極の寿命
を延ばすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係る汚水処
理方法を実施する汚水処理装置を示す概略側面図であ
る。

【００１５】図１に示す汚水処理装置は、特に家庭廃水
を処理するのに有効なものであって、廃水を前処理する
前処理槽１と、前処理された廃水に含まれる汚染成分を
処理する活性汚泥槽２と、この活性汚泥槽２にて処理し
た廃水をろ過するフィルター３とが順次設けられ、且つ
フィルター３よりも前過程に、電極５とエアレーション
用の散気管６とを備えた電解槽４が設けられた構成とな
っている。

【００１６】該汚水処理装置では、電解槽４は前処理槽
１と活性汚泥槽２の間に設置されていて、前処理槽１と
電解槽４、及び電解槽４と活性汚泥槽２はそれぞれ連通
路１０，１２により連通しており、前処理槽１には流入
口９、活性汚泥槽２には排出路１５がそれぞれ設けられ
ている。上記連通路１０，１２には、それぞれ廃水送り
用のポンプ１１，１３が設けられている。また、排出路
１５には、排水用のポンプ１６と上記フィルター３が設
けられている。

【００１７】電解槽４において、上記電極５は、陽極５
１及び陰極５２が該電解槽４中に滞留する廃水に十分浸
漬するように設置されており、直流電源１４と接続され
ている。また上記散気管６は槽底近傍に設けられていて
電解槽４に滞留する廃水の広域にエアレーションできる
ようになっている。上記電極５においては、少なくとも
陽極５１が通電によりイオン化して溶出し燐成分の主成
分として廃水中に含まれる燐酸イオンと反応して水に不
溶性の燐酸塩を生成させる金属材料から形成されたもの
であることが必要であり、この金属材料としては例えば
鉄、アルミニウムなどが挙げられる。

【００１８】活性汚泥槽２中には、活性汚泥が存在して
おり、またその槽底近傍にはエアレーション用の散気管
７が設けられ、槽内の廃水を好気性にして活性汚泥に酸
素を供給できるようになっている。

【００１９】上記フィルター３としては、電解槽４にて
生成した不溶性燐酸塩の粒子や活性汚泥を十分ろ過し得
る程度に目開きが細かなものを用いることが好ましく、
例えば平膜型や中空紙膜型のフィルターを用いるとよ
い。平膜フィルターを用いる場合には、膜表面を例えば
バブリングにより洗浄することができるため、目詰まり
が起きにくく、寿命が伸ばすことができる。また、中空
糸膜フィルターの場合は、細かい粒子がより通過しにく
いので、不溶性燐酸塩の粒子や活性汚泥などの不純物を
より良好に除去することができる。

【００２０】該実施形態では、次のようにして汚水処理
が行われる。すなわち、家庭等からの廃水はまず流入口
９から前処理槽１に入り、ここで比較的大きな汚物が沈
殿除去され嫌気性の水になる。この前処理された廃水
は、ポンプ１１により連通路１０を通って、電解槽４に
送られる。

【００２１】この電解槽４では通電によって電極５の陽
極５１側から溶出した金属イオンと廃水中の燐酸イオン
が結合し、水に不溶性の燐酸塩を生成する。この時、電
解槽４中の廃水に散気管６でエアレーションすることに
より、燐成分の除去効率が向上するものであり、すなわ
ち、エアレーションによって廃水が好気性となり、これ
により活性化した廃水中の好気性菌の作用によりアンモ
ニアやアミン類などの塩基性成分が酸化分解されてｐＨ
値が下がり、その結果、陽極側５から溶出した金属イオ
ンが水酸化物となる競争反応が抑制され、不溶性の燐酸
塩が優先的に生成されるからである。また、電解槽４に
て、エアレーションを行うことで、気泡により電極の洗
浄も行え、電流値の低下などが防止される。この電解槽
４にて処理された廃水は、ポンプ１３により連通路１２
を通って活性汚泥槽２に送られる。

【００２２】この活性汚泥槽２に入った廃水は、活性汚
泥槽２中の活性汚泥により汚染成分が分解浄化される。
このとき同時に、廃水中に含まれる不溶性燐酸塩の粒子
は活性汚泥に付着し、大きな粒子となってともに沈殿す
る。この活性汚泥槽２にて処理された廃水は、ポンプ１
６により排水路１５を通って、フィルター３によりろ過
された後、外部に排出される。このとき、活性汚泥や不
溶性燐酸塩の一部などからなる廃水中の不純物は、フィ
ルター３により除かれるので、最終的に排出される処理
水は、燐成分も含めた汚染成分が除去されたものとな
る。

【００２３】図２は、本発明の他の実施形態に係る汚水
処理方法を実施する汚水処理装置を示す概略側面図であ
る。

【００２４】図２に示す汚水処理装置が図１に示す汚水
処理装置と異なる点について説明すると、その相違点
は、活性汚泥槽２内に電極５を設けて該活性汚泥槽２を
電解槽４として兼用し、さらに電極５の電流の向きを二
極間で任意に変えれるようにした点である。

【００２５】第２図に示す汚水処理装置は、廃水を前処
理する前処理槽１と、前処理された廃水に含まれる汚染
成分を処理する活性汚泥槽２と、この活性汚泥槽２にて
処理した廃水をろ過するフィルター３とが順次設けられ
たものであって、上記活性汚泥槽２内に電極５とエアレ
ーション用の散気管８とが設けられた構成となってい
る。このように該汚水処理装置では、活性汚泥槽２が電
解槽４としての役割も兼ねた構成となっていることか
ら、前述の実施形態の場合と比べて装置の小型化が行え
るものである。

【００２６】該汚水処理装置では、前処理槽１と活性汚
泥槽２はそれぞれ連通路１０により連通しており、前処
理槽１には流入口９、活性汚泥槽２には排出路１５がそ
れぞれ設けられている。上記連通路１０には廃水送り用
のポンプ１１が設けられ、排出路１５には排水用のポン
プ１６と上記フィルター３が設けられている。

【００２７】活性汚泥槽２において、上記電極５は、２
つの電極板５ａ，５ｂが該電解槽４中に滞留する廃水に
十分浸漬するように設置されており、電流の方向が異な
る二つの直流電源１４ａ，１４ｂと並列に切替スイッチ
１７を介して接続されている。また上記散気管８は槽底
近傍に設けられていて活性汚泥槽２に滞留する廃水の広
域にエアレーションできるようになっている。この散気
管８は、槽内の廃水を好気性にして活性汚泥に酸素を供
給する役割と、槽内のｐＨ値を下げて通電時に金属水酸
化物が生成する反応を抑制し不溶性燐酸塩を優先的に生
成させる役割と、電極５を洗浄する役割とをするもので
ある。また上記電極５は、２つの電極板５ａ，５ｂの両
方が、例えば鉄、アルミニウムなどのように、通電によ
りイオン化して溶出し燐成分の主成分として廃水中に含
まれる燐酸イオンと反応して水に不溶性の燐酸塩を生成
させる金属材料から形成されている。

【００２８】上記フィルター３としては、前述の実施形
態と同様に、電解槽４にて生成した不溶性燐酸塩の粒子
や活性汚泥を十分ろ過し得る程度に目開きが細かなもの
を用いることが好ましく、例えば平膜型や中空紙膜型の
フィルターを用いるとよい。

【００２９】該実施形態では、次のようにして汚水処理
が行われる。家庭等からの廃水は、まず流入口９から前
処理槽１に入り、ここで比較的大きな汚物が沈殿除去さ
れ嫌気性の水になる。この前処理された廃水は、ポンプ
３により連通路１０を通って電解槽４の役割をも兼ねる
活性汚泥槽２に送られる。

【００３０】この活性汚泥槽２に入った廃水は、活性汚
泥槽２中の活性汚泥により汚染成分が分解浄化される。
同時に、通電することにより陽極となる電極板５ａ，５
ｂのいずれか一方から溶出した金属イオンと廃水中の燐
酸イオンが結合し、水に不溶性の燐酸塩を生成する。こ
の時、活性汚泥槽２中の廃水が通電性がよいことに起因
して比較的低電圧で通電することができる。またこのと
き同時に活性汚泥槽２中の廃水に散気管８でエアレーシ
ョンを行うもので、これにより廃水が好気性となり、活
性汚泥に酸素が供給されるとともに、燐成分の除去効率
が向上する。すなわち、エアレーションによって廃水が
好気性となり、これにより活性化した活性汚泥中の好気
性菌の作用によりアンモニアやアミン類などの塩基性成
分が酸化分解されてｐＨ値が下がり、その結果、陽極側
５から溶出した金属イオンが水酸化物となる競争反応が
抑制され、不溶性の燐酸塩が優先的に生成されるからで
ある。また、活性汚泥槽２にて、エアレーションを行う
ことで、気泡により電極５の洗浄も行え、電流値の低下
などが防止される。

【００３１】この活性汚泥槽２にて処理された廃水は、
ポンプ１６により排水路１５を通って、フィルター３に
よりろ過された後、外部に排出される。このとき、活性
汚泥や不溶性燐酸塩の一部などからなる廃水中の不純物
は、フィルター３により除かれるので、最終的に排出さ
れる処理水は、燐成分も含めた汚染成分が除去されたも
のとなる。

【００３２】

【実施例】この実施例においては、図２に示す汚水処理
装置を用いて、本発明における燐成分の除去効果を実証
した。

【００３３】すなわち、図２に示す汚水処理装置におい
て、水が滞留した活性汚泥槽２内に燐の総濃度が約１０
ｐｐｍとなるように燐酸を添加し、電解前と１時間電解
後のそれぞれの場合において、排出口１５から活性汚泥
槽２内の水の一部を排出してこれをサンプリングし、そ
の燐濃度を誘導結合高周波プラズマ（ＩＣＰ）発光分析
で測定した。この測定は、電極５として鉄製とアルミニ
ウム製の金属板を用いた２通りについて実施し、通電電
流は１Ａに設定した。電極５としての金属板は１６５ｍ
ｍ×２２５ｍｍ×１ｍｍの大きさで、直流電源１４ａ，
１４ｂに並列つないで２セット設置した。フィルター３
としては孔径０．４ミクロンの平膜と中空糸膜の２通り
を用いた。その結果を表１に示す。

【００３４】

【比較例】この比較例では、上記実施例において、フィ
ルター３として平膜を用いた場合でのブランクとして、
通電を行わずに燐酸を添加直後と１時間放置後のそれぞ
れの場合について、排出口１５から活性汚泥槽２内の水
の一部を排出してこれをサンプリングし、その燐濃度を
ＩＣＰ発光分析で測定した。その結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から、比較例では燐酸がほとんど除去
されずに排水とともに排出されているのに対して、実施
例では廃水中の燐成分を９０％以上除去していることが
分かる。このことから、本発明に係る汚水処理方法は、
燐成分の除去効果に優れていることがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る汚水
処理方法によると、電解槽にて廃水に通電することによ
り、燐成分の主成分として廃水中に含まれる燐酸イオン
を陽極から溶出した金属イオンと反応させて水に不溶性
の燐酸塩とし、これを活性汚泥とともに沈殿させたりあ
るいは上記フィルターにてろ過することで、廃水中の燐
成分を除去できるもので、上記通電時にエアレーション
することにより、電極の洗浄が行えるとともに、電解槽
が好気性となってｐＨが下がり、競争反応である金属水
酸化物の生成が抑制され、燐成分がより効率よく除去さ
れる。

【００３８】本発明に係る汚水処理装置によると、電解
槽にて前処理後の廃水に通電が行われることにより、燐
成分の主成分として廃水中に含まれる燐酸イオンが陽極
から溶出した金属イオンと反応して水に不溶性の燐酸塩
となり、これが沈殿したりあるいは上記フィルターにて
ろ過されて除去されるもので、上記通電時に散気管から
エアレーションを行うことにより、電極の洗浄が行える
とともに、電解槽を好気性としてｐＨを下げて競争反応
である金属水酸化物の生成を抑制し、その結果、燐成分
の除去効率が良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る汚水処理方法を実施
する汚水処理装置を示す概略側面図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る汚水処理方法を実
施する汚水処理装置を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１ 前処理槽 ２ 活性汚泥槽 ３ フィルター ４ 電解槽 ５ 電極 ６、８ 散気管

フロントページの続き (72)発明者 去来川 光男 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−282692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−264191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242397（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−254584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−14955（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/12,1/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前処理槽にて前処理した廃水を活性汚泥
   槽にて処理し、さらにフィルターでろ過する汚水処理方
   法であって、上記フィルターよりも前過程において上記
   前処理槽にて前処理した廃水を、陰陽両極が不溶性燐酸
   塩を生成する金属材料からなる電極を備えた電解槽に通
   してエアレーションするとともに前記電極の極性を交互
   に交換しながら通電することを特徴とする汚水処理方
   法。
2. 【請求項２】 廃水を前処理する前処理槽と、前処理さ
   れた廃水に含まれる汚染成分を処理する活性汚泥槽と、
   この活性汚泥槽にて処理した廃水をろ過するフィルター
   とを順次備えた汚水処理装置であって、上記フィルター
   よりも前過程に、陰陽両極が不溶性燐酸塩を生成する金
   属材料からなり且つその極性を交互に交換可能とした電
   極とエアレーション用の散気管とを備え、上記前処理槽
   にて前処理された廃水にエアレーションするとともに前
   記電極の極性を交互に交換しながら通電を行うことがで
   きる電解槽を設けたことを特徴とする汚水処理装置。