JP3440778B2 - 電解式脱リン装置 - Google Patents

電解式脱リン装置

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JP3440778B2
JP3440778B2 JP28055997A JP28055997A JP3440778B2 JP 3440778 B2 JP3440778 B2 JP 3440778B2 JP 28055997 A JP28055997 A JP 28055997A JP 28055997 A JP28055997 A JP 28055997A JP 3440778 B2 JP3440778 B2 JP 3440778B2
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浩通 森北
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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】環境問題の一つに家庭用排水があり、中
でも家庭用排水に含まれる窒素やリンは河川や湖の富栄
養化の原因になっている。下水処理設備を有する地域で
は、主に生物学的方法によってこれらの成分を除去して
いるが、下水処理設備のない地域においては各家庭でこ
れらの成分を除去する必要がある。
【0003】そこで近年、各家庭単位でこれらの窒素や
リンを浄化することができる技術の開発が行なわれてお
り、リンに関しては、排水中のリン成分を電気分解法で
除去する方法(特開昭60−44090号公報等参照)
が提供されている。この電気分解法は、リン酸イオンと
結合して水に難溶性の金属リン酸塩を生成させる金属か
らなる電極を陽極として、リン成分を含有する排水に陽
極と陰極を浸漬し、陽極と陰極の間に通電して電気分解
を行なうようにした方法であり、陽極から上記の金属が
イオン化して溶出し、排水中のリン酸イオンと結合して
水に難溶性の金属リン酸塩となって析出するので、これ
を沈澱させたり、濾過したりすることによって、リン成
分を除去することができるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのように陽極
と陰極に通電して電気分解を行なうと、電気分解で生じ
る水酸化物イオンと陽極から溶出する金属イオンとが反
応して水に難溶の金属水酸化物が生成され、この金属水
酸化物は陰極側へ引き寄せられて陰極の表面に付着し、
電気絶縁性のこの金属水酸化物で陰極の表面が覆われ、
電圧が上昇して電解性能が低下し、やがて電解が行なわ
れなくなるという問題があった。すなわち家庭用の脱リ
ン装置では、維持管理がし易く、寿命が長いことなどが
必要とされ、電極の交換は少なくとも半年以上で且つそ
れまではメンテナンスフリーで安定した脱リン性能が得
られなければならないが、このような要求を満たすこと
ができないものであった。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、長期に亘って安定した脱リン性能で排水中のリン
成分を除去することができる電解式脱リン装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電解式脱リ
ン装置は、リン成分を含有する水に陽極1と陰極2を浸
漬し、陽極1と陰極2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、陽極1と陰極2を略平行
に対向させて配置すると共に略平行な軸を中心にして陽
極1と陰極2のうち少なくとも陰極2を自転させて成る
ことを特徴とするものである。
【0007】また請求項2の発明は、複数の陽極1と複
数の陰極2を対向配置して設けて成ることを特徴とする
ものである。また請求項3の発明は、陽極1と陰極2を
それぞれ柱状に形成し、所定時間毎に陽極1と陰極2の
うち少なくとも陰極2を自転させて成ることを特徴とす
るものである。
【0008】また請求項4の発明は、陽極1と陰極2は
鉄あるいはアルミニウムで形成されて成ることを特徴と
するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。電解槽5は活性汚泥で満たしてあり、排水6が給
水管7から給水されるようにしてある。また電解槽5で
電解処理された排水6は排水管8から排水されるように
してある。排水管8には限外濾過膜や中空糸膜などの多
孔質膜で形成されるフィルター9が設けてあり、電解処
理された排水6はフィルター9を通して排水管8から排
出されるものである。そしてこの電解槽5には排水6に
浸漬して陽極1と陰極2が設けてあり、陽極1と陰極2
に直流電源11が接続してある。この陽極1や陰極2の
材質は、鉄あるいはアルミニウムが好ましく、特に陽極
1はリン酸イオンと結合して水に難溶性の金属リン酸塩
を生成させる金属からなるものであることが必要であ
り、鉄あるいはアルミニウムであることが望ましい。
【0010】図1は電解式脱リン装置の構造の一例を示
すものである。陽極1や陰極2は正四角柱や円柱など柱
状の金属で形成してあり、その上端と下端の中央に金属
の軸12,13が突設してある。電解槽5は電気絶縁性
材料で形成してあり、その底面に一対の軸受け14,1
4が設けてある。この軸受け14,14の直上位置にお
いて電解槽5の上方には一対の導電性の通電軸受け1
5,15が配置して設けてある。陽極1や陰極2はその
下端の軸13をそれぞれ軸受け14に枢支させると共に
上端の軸12を通電軸受け15に枢支することによっ
て、電解槽5に取り付けるようにしてある。この通電軸
受け15に直流電源11が接続してあり、通電軸受け1
5及び軸12を介して陽極1や陰極2に通電することが
できるようにしてある。また陽極1や陰極2の上端の軸
12にはそれぞれ樹脂製など電気絶縁性の歯車16が取
着してあり、電解槽5の上方に配置して設けたモータ1
7の原動歯車18が各歯車16に噛合してある。このよ
うに陽極1と陰極2は平行に配置されるものであり、ま
た相互に平行な軸によって回転自在になっている。そし
てモータ17を作動させることによって、陽極1や陰極
2を水平方向に自転駆動させることができるようになっ
ている。
【0011】上記のように形成される電解式脱リン装置
にあって、リン成分が含有される排水6が給水管7を通
して電解槽5に流入される。そして陽極1と陰極2の間
に直流電流が通電されると、電気分解によって陽極1を
形成する金属から排水6中に金属イオンが溶出され、こ
の金属イオンが排水6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6に溶解しているの
で、陽極1から溶出された金属イオンはリン酸イオンと
反応して水に難溶性(不溶性)の金属リン酸塩が生成さ
れる。例えば、陽極1が鉄で作製されている場合には、
陽極1から鉄イオンが溶出し、この鉄イオンがリン酸イ
オンと反応して水に難溶性のリン酸鉄が生成される。ま
た陽極1がアルミニウムで形成されている場合には、陽
極1からアルミニウムイオンが溶出し、このアルミニウ
ムイオンがリン酸イオンと反応して水に難溶性のリン酸
アルミニウムが生成される。
【0012】このように電気分解を行なうことによっ
て、排水6中のリン成分は水に難溶性(不溶性)の金属
リン酸塩として析出するので、電解槽5から排水6を排
水管8を通して排水する際にフィルター9で除去するこ
とができ、リン成分を除去した状態で排水6を排水管8
から排水することができるものである。また、このよう
に電気分解を行なう際に、陰極2側では水酸化物イオン
が排水6中に生成される。この水酸化物イオンは陽極1
側に引き寄せられ、陽極1の付近の水酸化物イオン濃度
が高くなり、上記の陽極1から溶出した金属イオンがこ
の水酸化物イオンと反応して水に難溶性(不溶性)の金
属水酸化物が生成して排水6中に析出される。例えば、
陽極1が鉄で作製されている場合には、陽極1から鉄イ
オンが溶出し、この鉄イオンが水酸化物イオンと反応し
て水に難溶性の水酸化鉄が生成される。また陽極1がア
ルミニウムで形成されている場合には、陽極1からアル
ミニウムイオンが溶出し、このアルミニウムイオンが水
酸化物イオンと反応して水に難溶性の水酸化アルミニウ
ムが生成される。排水6中に析出されたこの金属水酸化
物は陰極2に引き付けられ、陰極2の表面に金属水酸化
物が付着する。そして電気分解が進行するにつれて、陰
極2の表面がこの電気絶縁性の金属水酸化物で覆われ、
陽極1と陰極2との間の電圧が上昇し、電気分解が進ま
なくなる。陽極1と陰極2との間の電界密度は相互に対
向する面の間で高いので、金属水酸化物の付着は陰極2
の陽極1と対向する面に主として生じる。
【0013】そこで本発明では、陰極2の陽極1と対向
する面に金属水酸化物が付着されると、モータ17を作
動させて陽極1や陰極2を自転させることによって、陰
極2の金属水酸化物が付着されていない面を陽極1に対
向させるようにし、陽極1と陰極2との間の電圧が上昇
することを防いで、電気分解を良好に継続させるように
したものであり、長期に亘って安定した脱リン性能で排
水6中のリン成分を除去することができるものである。
【0014】陽極1や陰極2が正四角柱形状や円柱状に
形成されている場合、陽極1や陰極2を水平方向に90
°の角度で自転させることによって、陰極2の金属水酸
化物が付着されていない新しい面を陽極1に対向させる
ことができる。例えば、1ヵ月に一度、陽極1や陰極2
を水平方向に90°の角度で自転させるようにして、1
ヵ月毎に陰極2の金属水酸化物が付着されていない新し
い面を陽極1に対向させるようにすることができる。こ
のように所定時間毎に陽極1や陰極2を自転させるよう
にする他に、電気分解を行なっている間、陽極1や陰極
2を常時自転させるようにしてもよい。尚、金属水酸化
物が付着するのは陰極2であるので、陰極2を自転させ
るようにすれば十分であり、陽極1は必ずしも自転させ
る必要はない。しかし、陽極1にもその陰極2に対向す
る面に電解槽5内の活性汚泥が付着することがあるの
で、陽極1も自転させるのが好ましい。また電気分解の
際に陽極1の陰極2に対向する表面から金属イオンが溶
出するので、陽極1の陰極2に対向する面は電気分解の
進行に伴って消費されて後退し、陽極1と陰極2との対
向面の間隔が長くなって電解効率が低下することになる
が、陽極1を自転させることによって陽極1の表面の後
退量を小さくすることができるものであり、この点から
も陽極1を自転させるのが好ましい。
【0015】ここで、陽極1と陰極2は電解槽5に図2
に示すように複数対を設けるのが好ましい。複数の陽極
1と陰極2はそれぞれ直流電源11に直列に接続される
ものである。このように複数対の陽極1と陰極2を設け
ることによって、陽極1や陰極2の電解有効面積が大き
くなり、単位面積当たりでの陰極2への金属水酸化物の
付着が少なくなって、陰極2の寿命を長くすることがで
きるものである。
【0016】また、上記のように陽極1や陰極2を鉄あ
るいはアルミニウムで形成する場合、電気分解の際に陽
極1から鉄イオンやアルミニウムイオンが溶出し、これ
らは水酸化物イオンと容易に反応して水に不溶性の水酸
化鉄や水酸化アルミニウムとなり、これらの水酸化鉄や
水酸化アルミニウムが陰極2が表面に析出して付着する
と電気分解が阻害されるが、陽極1や陰極2を自転させ
ることによって、陰極2の水酸化鉄や水酸化アルミニウ
ムが析出していない面を陽極1に対向させて電気分解を
行なうことができるので、陽極1や陰極2を鉄あるいは
アルミニウムで形成するようにしても、長期に亘って安
定した脱リン性能でリンを除去することができ、装置の
寿命を延ばすことができるものである。
【0017】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。 (実施例) 1cm角で長さ22cmの正四角柱形状のアルミニウム
棒で作製した陽極1と陰極2を6本ずつ図1や図2に示
すように電解槽5に設け、この電解槽5に食堂の排水を
処理する浄化槽の活性汚泥槽から活性汚泥を約20リッ
トル採取した。また排水管8に孔径0.4ミクロンの微
細孔を有する中空糸膜から形成したフィルター9を設け
た。そして、この電解槽5に総リン濃度が3〜5ppm
になるようにリン酸を添加した食堂排水を注入量が13
リットル/日になるように間欠的に注ぎ込み、陽極1と
陰極2の間に1Aの直流電流を通電して一日一回、48
分間、電気分解を行なった。このとき、陽極1と陰極2
は1ヵ月に一度、90°の角度で水平方向に自転させる
ようにした。
【0018】(比較例) 陽極1と陰極2を固定して自転させないようにした他
は、実施例と同様にして電気分解を行なった。上記の実
施例と比較例において、電気分解を行なう前と、電気分
解を行なった後1時間後の、フィルター9を通して排水
管8から排水された水の総リン濃度をICP発光分析で
それぞれ測定し、電気分解前と後の総リン濃度の差から
リン除去率を求めた。そしてこの測定を1ヵ月毎に4ヵ
月間行ない、結果を表1に示した。
【0019】
【表1】
【0020】陽極1と陰極2を自転させない比較例のも
のでは、2ヵ月目には陰極2の陽極電極1側に対向する
表面が水酸化アルミニウムで覆われ、電気分解が殆ど行
なえなくなり、表1にみられるように脱リン効果も殆ど
認められなくなったが、陽極1と陰極2を自転させるよ
うにした実施例のものでは、表1にみられるように4ヵ
月経過後も80%以上の脱リン効果が認められ、長期に
亘って安定した脱リン性能を示すものであった。
【0021】
【発明の効果】上記のように本発明は、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、陽極
と陰極を略平行に対向させて配置すると共に略平行な軸
を中心にして陽極と陰極のうち少なくとも陰極を自転
せるようにしたので、陰極の陽極に対向する表面に金属
水酸化物が付着しても、陰極を自転させることによって
金属水酸化物が付着していない面を陽極に対向させるこ
とができ、電気分解を良好に継続させて長期に亘って安
定した脱リン性能で排水中のリン成分を除去することが
できるものである。
【0022】また請求項2の発明は、複数の陽極と複数
の陰極を対向配置して設けるようにしたので、陽極や陰
極の電解有効面積が大きくなり、単位面積当たりでの陰
極への金属水酸化物の付着が少なくなって、陰極の寿命
を長くすることができるものである。また請求項3の発
明は、陽極と陰極をそれぞれ柱状に形成し、所定時間毎
に陽極と陰極のうち少なくとも陰極を自転させるように
したので、所定時間が経過して陰極の陽極に対向する表
面に金属水酸化物が付着してくると、陰極を自転させて
金属水酸化物が付着していない面を陽極に対向させるこ
とができ、電気分解を良好に継続させて長期に亘って安
定した脱リン性能で排水中のリン成分を除去することが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の正面断面図であ
る。
【図2】同上の平面図である。
【符号の説明】
1 陽極 2 陰極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−109757(JP,A) 特開 平7−284792(JP,A) 特公 昭51−14823(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/461 C02F 1/463 C02F 1/58

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、陽極と陰極を略平行に対向さ
    せて配置すると共に略平行な軸を中心にして陽極と陰極
    のうち少なくとも陰極を自転させて成ることを特徴とす
    る電解式脱リン装置。
  2. 【請求項2】 複数の陽極と複数の陰極を対向配置して
    設けて成ることを特徴とする請求項1に記載の電解式脱
    リン装置。
  3. 【請求項3】 陽極と陰極をそれぞれ柱状に形成し、所
    定時間毎に陽極と陰極のうち少なくとも陰極を自転させ
    て成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の電解式
    脱リン装置。
  4. 【請求項4】 陽極と陰極は鉄あるいはアルミニウムで
    形成されて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れかに記載の電解式脱リン装置。
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KR101219792B1 (ko) 2010-05-25 2013-01-10 비앤이테크(주) 회전 전극을 이용한 총인 제거용 전기분해장치
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