JP7298784B1

JP7298784B1 - 汚水浄化装置

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Publication number: JP7298784B1
Application number: JP2022546438A
Authority: JP
Inventors: 敏治柳川
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2023-06-27
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Also published as: WO2023187933A1; JPWO2023187933A1

Abstract

アンモニアの除去が容易な汚水浄化装置を提供すること。汚水を浄化するための接触ろ過槽と、電気分解槽と、を備え、電気分解槽は、接触ろ過槽の上流に配置され、接触ろ過槽は、カキ殻を備え、電気分解槽は、電気分解部を備え、電気分解槽の中の汚水は、塩化ナトリウム及び水、を含有し、電気分解部は、電気分解槽の中の汚水を電気分解することで、次亜塩素酸ナトリウムを生成させる、汚水浄化装置。

Description

本発明は、汚水浄化装置に関する。

特許文献１には、汚泥成分を含有する排水を、カキ殻を用いて段階的に浄化する浄化装置が記載されている。しかし、アンモニアの除去が容易ではないとの問題がある。また、微生物のみによりアンモニアを除去しようとすると、装置が大型化するとの問題がある。

特開２００８－７２０号公報

本発明は、アンモニアの除去が容易な汚水浄化装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、汚水を浄化するための接触ろ過槽と、電気分解槽と、を備え、前記電気分解槽は、前記接触ろ過槽の上流に配置され、前記接触ろ過槽は、カキ殻を備え、前記電気分解槽は、電気分解部を備え、前記電気分解槽の中の汚水は、塩化ナトリウム及び水、を含有し、前記電気分解部は、前記電気分解槽の中の汚水を電気分解することで、次亜塩素酸ナトリウムを生成させる、汚水浄化装置に関する。

（２）前記電気分解槽の中の前記汚水は、アンモニアを含有し、前記アンモニアの少なくとも一部は、前記電気分解により生成された前記次亜塩素酸ナトリウムと反応し、窒素を生成する、（１）に記載の汚水浄化装置。

（３）前記電気分解槽及び前記電気分解槽の上流に配置された槽、のうちの少なくとも１つの槽は、塩素濃度測定部を備え、前記塩素濃度測定部は、当該塩素濃度測定部が備えられた前記槽の中の汚水の塩素濃度を測定する、（１）又は（２）に記載の汚水浄化装置。

（４）前記電気分解槽の下流に配置された槽のうちの少なくとも１つの槽は、塩素濃度測定部を備え、前記塩素濃度測定部は、当該塩素濃度測定部が備えられた前記槽の中の汚水の塩素濃度を測定する、（１）から（３）の何れかに記載の汚水浄化装置。

（５）前記汚水は、大腸菌を含有し、前記大腸菌は、前記電気分解により生成された前記次亜塩素酸ナトリウムにより殺菌される、（１）から（４）の何れかに記載の汚水浄化装置。

（６）前記電気分解部は、第１電極と第２電極とを備え、前記第１電極及び前記第２電極は、その極性の反転が可能である、（１）から（５）の何れかに記載の汚水浄化装置。

本発明によれば、アンモニアの除去が容易な汚水浄化装置を供給することができる。

本発明の汚水浄化装置が用いられる水利用システムの全体構成と、本発明の汚水浄化装置の概略構成とを示す図である。本発明の汚水浄化装置の概略構成を示す図である。本発明の第１接触ろ過槽の概略構成を示す断面図である。本発明の第１接触ろ過槽の概略構成を示す上面図である。本発明の網目状ろ材を示す図である。本発明のハニカムろ材を示す図である。

≪第１実施形態≫
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。

＜水再利用システム＞
図１に示すように、本発明の汚水浄化装置１は、水再利用システム１００の一部分を構成する。
水再利用システム１００は、汚水浄化装置１と水利用設備２とを備える。汚水浄化装置１と水利用設備２とは、配管５を介して接続され、それにより全体として閉じた水の系を形成する。すなわち、水再利用システム１００では、汚水浄化装置１と水利用設備２との間で水が循環し、水は原則として外部に放出されない。この水の循環は、水利用設備２が排出する汚水を汚水浄化装置１が浄化し、浄化された水を水利用設備２が再利用することにより実現される。
なお、浄化された水を浄水という場合がある。また、水を、汚水と浄水とを含む意味で用いる場合がある。

＜水利用設備＞
水利用設備２は、水を利用し、その利用により生じる汚水を排出する設備である。水利用設備２の例としては、トイレ、工場の洗浄設備、養殖用水槽などがある。

＜汚水浄化装置＞
汚水浄化装置１は、水利用設備２から排出される汚水を浄化し、浄化した水を水利用設備２に供給する装置である。
図１に示すように、汚水浄化装置１による汚水の浄化は、一次処理Ｔ１、二次処理Ｔ２及び三次処理Ｔ３の、３つの処理に分けることができる。

＜一次処理の概要＞
一次処理Ｔ１の主な内容は、汚水を固体と液体とに分離することである。
また、一次処理Ｔ１では、この分離と共に、嫌気性微生物による有機物の分解を行う。
一次処理Ｔ１では、汚水の固液分離を効率的に行うために、ばっ気は行わない。そのため、有機物の分解には、好気性微生物よりも嫌気性微生物を用いることが好ましい。

＜二次処理の概要＞
二次処理Ｔ２の主な内容は、一次処理で分離された汚水の液体の部分を、好気性微生物を用いて浄化することである。二次処理Ｔ２では、ばっ気を行い、好気性微生物による有機物の分解を促進する。

＜三次処理の概要＞
三次処理Ｔ３の主な内容は、二次処理Ｔ２で浄化された汚水を、更に浄化することである。三次処理Ｔ３では、かき殻を用いて汚水の浄化を行う。その際、ばっ気を行い、好気性微生物による有機物の分解を促進する。
また、三次処理Ｔ３では、汚水の消毒、脱色及び消臭も行う。
また、一次処理Ｔ１から三次処理Ｔ３を通じて、ｐＨの調節、アンモニアの硝化及び脱窒を行う。

＜汚水浄化装置の槽構成＞
図１及び図２に基づいて、汚水浄化装置１の槽構成について説明する。図１の矢印は、水の流れを示す。また、図２では、各槽の間の配管等は省略されている場合がある。
汚水浄化装置１は、上流から、沈殿分離槽１０、接触酸化槽２０、第１沈殿槽２２、第１接触ろ過槽３０、第２接触ろ過槽３２、第２沈殿槽３４及び貯留槽３６を備える。
沈殿分離槽１０は、一次処理Ｔ１を担う。接触酸化槽２０及び第１沈殿槽２２は、二次処理Ｔ２を担う。第１接触ろ過槽３０、第２接触ろ過槽３２、第２沈殿槽３４及び貯留槽３６は、三次処理Ｔ３を担う。

水利用設備２から排出された汚水は、沈殿分離槽１０に流入する。流入した汚水は、汚水浄化装置１の各槽を通って浄化される。浄化された汚水は、浄水として第２沈殿槽３４から貯留槽３６に流入する。流入した浄水は、貯留槽３６から水利用設備２に供給される。

実施形態１の汚水浄化装置１は、接触酸化槽２０と、第１接触ろ過槽３０とに、特徴を有する。具体的には、接触酸化槽２０に、電気分解部５０と塩素濃度測定部５２とが備えられている。また、第１接触ろ過槽３０に、ハニカムろ材７６が備えられている。以下、上流より順に、各槽について説明する。

＜沈殿分離槽＞
沈殿分離槽１０では、水利用設備２から流入した汚水が、沈殿により固体と液体とに分離される。
汚水に含まれる固形物や浮遊物などは沈殿し、沈殿物９０として取り出される。液体のみが接触酸化槽２０に流入する。また、沈殿分離槽１０では、嫌気性微生物による有機物の分解が併せて行われる。

＜接触酸化槽＞
接触酸化槽２０では、沈殿分離槽１０で固液分離された液体に含まれる有機物が、好気性微生物により分解される。
接触酸化槽２０の中には、樹脂製の接触材が配置されている。好気性微生物は、接触材の表面に付着している。また、好気性微生物による有機物の分解を促進するために、ばっ気が行われる。

＜電気分解部＞
実施形態１の汚水浄化装置１では、接触酸化槽２０に、電気分解部５０が備えられている。接触酸化槽２０は、電気分解槽とも称される
電気分解部５０は、槽内の汚水を電気分解する部分である。電気分解部５０は、接触酸化槽２０内の汚水に含まれる塩化ナトリウム及び水を電気分解し、次亜塩素酸ナトリウムを生成させる。
この電気分解の反応式は下の通りである。
ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ→ＮａＣｌＯ＋Ｈ_２

＜次亜塩素酸ナトリウム＞
電気分解部５０による電気分解で生成された次亜塩素酸ナトリウムは、接触酸化槽２０内の汚水に含まれるアンモニアと反応する。
アンモニアと次亜塩素酸ナトリウムとの反応式は下の通りである。
２ＮＨ_３＋３ＮａＯＣｌ→Ｎ_２↑＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ_２Ｏ
この反応により、槽内の汚水からアンモニアを除去することができる。
また、生成された窒素ガスは大気中に放出される。これにより、汚水に含まれていたアンモニア態窒素を、汚水から除去することができる。

＜接触酸化槽における効果＞
アンモニアは、微生物に対する毒性が高い物質である。汚水からアンモニアを除去することで、接触酸化槽２０内の好気性微生物を保護することができる。
また、汚水からアンモニアを除去することで、アンモニアに起因する接触酸化槽２０内の汚水のｐＨの上昇を抑制することができる。
また、次亜塩素酸ナトリウムを槽外から投入する必要がなくなる。あるいは、その投入の機会を少なくすることができる。そのため、汚水浄化装置１の維持管理を平易にすることができる。
また、次亜塩素酸ナトリウムは、微生物の活性を低下させる場合がある。そのため、汚水には、過剰な次亜塩素酸ナトリウムが含まれないことが好ましい。実施形態１の汚水浄化装置１では、電気分解により次亜塩素酸ナトリウムを生成する。そのため、次亜塩素酸ナトリウムを槽外から投入する場合に比べて、汚水に含まれる次亜塩素酸ナトリウムの量を調節しやすい。よって、微生物の活性が低下することを抑制することが容易になる。
また、微生物によりアンモニアを除去する場合、例えば硝化細菌によりアンモニアの硝化を行う場合、処理槽が大きくなる場合が多い。これに対して、電気分解で生成された次亜塩素酸ナトリウムを用いてアンモニアを除去する場合には、処理槽を小型化することが容易になる。

＜汚水浄化装置の全体における効果＞
接触酸化槽２０は、汚水浄化装置１の各槽のなかで、槽内の汚水のアンモニア濃度が高い場合が多い。そのため、電気分解部５０を接触酸化槽２０に配置することで、汚水浄化装置１の全体として、アンモニアを効率的に除去することができる。
また、硝化によるアンモニア除去の必要性を低減することができる。そのため、硝化に起因して汚水のｐＨが低下しすぎることを抑制することができる。それにより、接触酸化槽２０の下流に備えられるカキ殻の負担を軽減することができる。カキ殻による汚水の中和の必要性が低減するからである。

＜電気分解部の電極＞
電気分解部５０は、図示しない第１電極と第２電極とを備える。第１電極及び第２電極は、電気分解のために、接触酸化槽２０内の汚水に浸漬されている。
第１電極の極性と第２電極の極性は、反転させることが可能である。電気分解を行うと、電極にカルシウムなどの固形物が付着する場合がある。第１電極の極性と第２電極の極性とを、例えば定期的に反転させることにより、固形物の電極への付着を抑制したり、又は、電極に付着した固形物を除去することが可能になる。

＜塩素濃度測定部＞
実施形態１の汚水浄化装置１では、接触酸化槽２０に、塩素濃度測定部５２が備えられている。
塩素濃度測定部５２は、槽内の汚水の塩素濃度を測定する部分である。塩素濃度測定部５２は、接触酸化槽２０内の汚水の塩素濃度を測定する。
次亜塩素酸ナトリウムは、好気性微生物、嫌気性微生物及び硝化細菌などの微生物の活性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、上述の電気分解は、過剰にならないように調節することが好ましい。具体的には、電気分解は、汚水中に含まれるアンモニアの量に対して過剰な量の次亜塩素酸ナトリウムを生成しないように、調節することが好ましい。

＜塩素濃度測定部の効果＞
これに関して、実施形態１の汚水浄化装置１には、塩素濃度測定部５２が備えられている。塩素濃度は、溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの量の指標になる。
汚水浄化装置１では、塩素濃度測定部５２が測定した塩素濃度に基づいて、電気分解部５０による電気分解の時間や強度を調節することができる。それにより、過剰な次亜塩素酸ナトリウムの生成を抑制することができる。

＜塩素濃度測定部の配置＞
塩素濃度測定部５２は、接触酸化槽２０における、沈殿分離槽１０から汚水が流入する位置に設けることができる。これにより、流入する汚水に対する、電気分解による次亜塩素酸ナトリウムの生成の要否や、適切な生成量を迅速に判断することができる。
ただ、塩素濃度測定部５２が備えられる位置は、特には限定されない。例えば、好気性微生物が付着した接触材に近い位置に、塩素濃度測定部５２を設けることもできる。これにより、好気性微生物による有機物の分解が進行した汚水の塩素濃度、引いては、次亜塩素酸ナトリウムの含有量を評価することができる。これにより、接触酸化槽２０内の汚水の実情に即した、電気分解の調節が可能になる。
また、好気性微生物に近い位置で塩素濃度が測定されるため、好気性微生物への次亜塩素酸ナトリウムの影響に配慮した、電気分解の調節が可能になる。

＜接触酸化槽以外の槽への配置＞
電気分解部５０は、接触酸化槽２０以外の槽に設けることもできる。また、２つ以上の電気分解部５０を汚水浄化装置１に設けることもできる。

塩素濃度測定部５２は、接触酸化槽２０以外の槽に設けることもできる。例えば、接触酸化槽２０より下流の沈殿槽や接触ろ過槽に設けることもできる。これにより、次亜塩素酸ナトリウムの微生物への悪影響を抑制しながら、次亜塩素酸ナトリウムにより、各槽を清潔に保つことができる。
具体的には、次亜塩素酸ナトリウムの量が微生物への悪影響が問題とならない範囲であることを塩素濃度測定部５２の測定により確認しながら、次亜塩素酸ナトリウムにより各槽の除菌等を行うことができる。
また、消毒部４０を用いることなく、次亜塩素酸ナトリウムにより、汚水の除菌をすることができる。これについては後述する。

また、電気分解部５０の制御は、上述のように、塩素濃度測定部５２の測定結果に基づくフィードバック制御には限定されない。
例えば、水利用設備２が、トイレのように、利用者の人数に応じて排出される汚水の量が予測できる設備である場合、その利用者の人数に応じて、電気分解部５０が行う電気分解の量を制御することができる。

＜第１沈殿槽＞
第１沈殿槽２２では、接触酸化槽２０で好気性微生物により浄化された汚水が、上澄み液と、沈殿物とに分離される。
分離された上澄み液は、第１接触ろ過槽３０に流入する。

＜第１接触ろ過槽＞
第１接触ろ過槽３０では、第１沈殿槽２２で分離された上澄み液が、微生物を用いて処理される。
第１接触ろ過槽３０の中には、微生物として硝化細菌が付着した接触材が配置されている。実施形態１の汚水浄化装置１では、この接触材として、ハニカムろ材７６が備えられている。

＜第１接触ろ過槽の内部構成＞
図３から図６を参照して、第１接触ろ過槽３０の内部の構成について説明する。
図３に示すように、第１接触ろ過槽３０には、第１多孔管７０と、シート状フィルタ７２と、プラスチックろ材７４と、ハニカムろ材７６と、グレーチング７８と、第２多孔管８０と、ブロック８２とが備えられている。
これらは、第１接触ろ過槽３０の上部３０２から底部３０１に向けて、第１多孔管７０、シート状フィルタ７２、プラスチックろ材７４、ハニカムろ材７６、グレーチング７８、第２多孔管８０、ブロック８２の順に配置されている。
なお、以下の説明において、上部３０２の側を上側といい、底部３０１の側を下側という場合がある。

＜第１多孔管＞
第１多孔管７０は、第１沈殿槽２２で分離された上澄み液を、第１接触ろ過槽３０内に供給する管である。
第１多孔管７０は、管形状を有している。第１多孔管７０は、例えば金属や樹脂等から形成することができる。
第１多孔管７０は、管の周面に複数の孔７０１を有している。この孔７０１は、第１多孔管７０の長手方向に沿って複数の列を形成するように配置されている。また、この孔７０１は、シート状フィルタ７２の方向、すなわち、第１接触ろ過槽３０の底部３０１の方向に開口している。
第１沈殿槽２２で分離された上澄み液は、図３の矢印の方向に流れながら、孔７０１からシート状フィルタ７２に排出される。
図４に示すように、第１多孔管７０は、第１接触ろ過槽３０の長さ方向において、その一端から他端まで延伸している。すなわち、第１多孔管７０は、ほぼ水平方向に延伸している。
また、第１多孔管７０は、第１接触ろ過槽３０に３つ設けられている。この３つの第１多孔管７０は、幅方向においてほぼ等間隔に配置されている。
第１沈殿槽２２からの上澄み液は、３つの第１多孔管７０の各々の複数の孔７０１から分散して排出される。それにより、シート状フィルタ７２の全体に、第１沈殿槽２２からの上澄み液が供給される。
なお、図４では、説明の便宜上、シート状フィルタ７２及びプラスチックろ材７４の記載を省略している。

＜シート状フィルタ＞
シート状フィルタ７２は、汚水から、特定の大きさの懸濁物質を除去するフィルタである。
実施形態１のシート状フィルタ７２は、直径が約１０μｍ以上、約８０μｍ未満の大きさの懸濁物質を除去する。
シート状フィルタ７２は、繊維状の樹脂等から形成することができる。また、シート状フィルタ７２は、約１０μｍの大きさの網目を有する。
シート状フィルタ７２は、第１多孔管７０の下側に配置されている。また、シート状フィルタ７２は、平面視において、第１接触ろ過槽３０のほぼ全面に広がっている。これにより、シート状フィルタ７２は、その下側に配置されているプラスチックろ材７４のほぼ全面を覆っている。
なお、平面視とは、第１接触ろ過槽３０を上部３０２から底部３０１に向けて見ることをいう。

＜プラスチックろ材＞
プラスチックろ材７４は、供給された汚水を、所定の方向に広げるろ材である。
実施形態１のプラスチックろ材７４は、シート状フィルタ７２から供給された汚水を、第１接触ろ過槽３０の底部３０１に平行な方向に広げる。
プラスチックろ材７４は、図５に示す約６ｃｍ四方の網目状ろ材７４１が、複数積み重ねられることにより一体に形成された、直方体形状を有する。プラスチックろ材７４に供給された汚水は、網目状ろ材７４１の平面方向に広がる。

プラスチックろ材７４の表面には、アンモニアを硝化する硝化細菌が付着されている。なお、硝化細菌は、固形担体に付着する性質を有している。そのため、例えば硝化細菌が存在する汚水槽内にプラスチックろ材７４を浸しておくことで、プラスチックろ材７４の表面に硝化細菌を付着させることができる。

プラスチックろ材７４は、シート状フィルタ７２の下側であって、ハニカムろ材７６の上側に、複数、敷き並べられている。敷き並べられたプラスチックろ材７４の向きは、上述の直方体形状の長手方向が、第１接触ろ過槽３０の底部３０１と平行になる向きである。
以上の配置により、プラスチックろ材７４の表面に接触した、シート状フィルタ７２からの汚水は、隣り合うプラスチックろ材７４の間で互いに伝わり合いながら、ハニカムろ材７６に向かって流れる。すなわち、プラスチックろ材７４を通過した汚水は、第１接触ろ過槽３０の底部３０１に平行な方向に分散されながら、ハニカムろ材７６に向かって排出される。
これにより、プラスチックろ材７４は、シート状フィルタ７２からの汚水を硝化するとともに、その汚水をハニカムろ材７６の全体に、ほぼ均等となるように供給する。

＜ハニカムろ材７６＞
ハニカムろ材７６は、断面が六角形の中空の管を複数本備えるろ材である。
図６に示すように、実施形態１のハニカムろ材７６は、中空管７６１を複数有している。

中空管７６１は、中空の六角柱形状を有している。中空管７６１の断面の六角形における対向する頂点間の距離を、図４に矢印Ａで示す。この距離は、例えば、約１３ｍｍとすることができる。また中空管７６１は、例えば樹脂で形成することができる。
ハニカムろ材７６は、複数の中空管７６１が、互いに外表面を共有するように一体に形成されたものである。言い換えると、ハニカムろ材７６では、中空管７６１は、その外表面同士が隙間なく接するように配列されて、固定されている。
ハニカムろ材７６は、それを構成する中空管７６１の両端の開口が、それぞれ第１接触ろ過槽３０の上部３０２と、底部３０１とを向くように、第１接触ろ過槽３０内に配置されている。すなわち、中空管７６１は、ひいては、ほぼ鉛直方向に延伸している。

ハニカムろ材７６は、図４に示す幅方向又は長さ方向の両端側から加えられる力に対して弾性を有する。そのため、ハニカムろ材７６の第１接触ろ過槽３０への固定は、例えば、以下のようにすることができる。
先ず、弾性力に抗する力を加えて、ハニカムろ材７６を収縮した状態にする。そして、収縮した状態で、ハニカムろ材７６を第１接触ろ過槽３０の中に配置する。次に、弾性力に抗する力を解放することで、ハニカムろ材７６の外表面が第１接触ろ過槽３０の内壁に押し付けられるようにする。これによって、ハニカムろ材７６は、第１接触ろ過槽３０の中部に隙間なく配置された状態で固定される。
なお、第１接触ろ過槽３０は、樹脂で形成されているが、汚水よりも大きい比重を有している。

以上のようにしてハニカムろ材７６を第１接触ろ過槽３０の中に配置することにより、ハニカムろ材７６は、汚水の流れ等によって第１接触ろ過槽３０内を移動することがないように、強固に第１接触ろ過槽３０内に固定される。
なお、ハニカムろ材７６の第１接触ろ過槽３０への固定は、上述以外の方法で行うこともできる。例えば、ハニカムろ材７６は、接着剤によって第１接触ろ過槽３０に固定することができる。

＜硝化細菌＞
中空管７６１の内表面には硝化細菌が付着している。硝化細菌は、プラスチックろ材７４由来のものとすることができる。
すなわち、硝化細菌が付着したプラスチックろ材７４から、中空管７６１へ汚水が供給されると、汚水と共に硝化細菌が中空管７６１に移動する。その硝化細菌が中空管７６１の内表面に付着する。付着した硝化細菌は、中空管７６１の内表面で増殖する。
以上のように、中空管７６１の内表面に硝化細菌を付着させるための特段の作業をすることなく、中空管７６１の内表面に硝化細菌を付着させることができる。

＜ハニカムろ材による硝化＞
ハニカムろ材７６には、プラスチックろ材７４から、ハニカムろ材７６の全体にほぼ均等に汚水が供給される。そのため、汚水は、多くの中空管７６１を介して、ハニカムろ材７６の上側から下側に向けて流れる。そのため、汚水は、多くの中空管７６１の内表面に接触する。これにより、汚水中のアンモニアが効率よく硝化される。すなわち、アンモニア態様窒素を効率よく硝酸態窒素とすることができる。これにより、毒性が高く有害なアンモニアを容易に除去することができる。
なお、中空管７６１の断面の形状は、六角形には限定されず、例えば、四角形とすることもできる。

＜第２多孔管＞
第２多孔管８０は、ハニカムろ材７６に空気を供給する管である。
第２多孔管８０は、管形状を有している。第２多孔管８０は、例えば金属や樹脂等から形成することができる。
第２多孔管８０は、周面に複数の孔８０１を有している。この孔８０１は、第２多孔管８０の長手方向に沿って複数の列を形成するように配置されている。また、この孔８０１は、ハニカムろ材７６の方向、すなわち、第１接触ろ過槽３０の上部３０２の方向に開口している。

第２多孔管８０は、ハニカムろ材７６の下側に配置されている
また、図３に示すように、第２多孔管８０は、第１接触ろ過槽３０の長さ方向において、その一端から他端まで延伸している。すなわち、第２多孔管８０は、ほぼ水平方向に延伸している。また、第２多孔管８０は、第１接触ろ過槽３０に３つ設けられている。この３つの第２多孔管８０は、幅方向においてほぼ等間隔に配置されている。

第２多孔管８０には、その一端側から、図示しないブロワ等によって空気が送り込まれる。この空気は、孔８０１から排出され、気泡８０２となって、中空管７６１の下側から、中空管７６１の内部に至る。
この気泡８０２によって、中空管７６１内の、上側から下側に向かう汚水の流れを抑制することができる。また、中空管７６１内に、下側から上側へ向かう汚水の流れを発生させることができる。
さらには、同一の中空管７６１内、又は隣接する中空管７６１において、上述の上側から下側に向かう流れと、下側から上側に向かう流れとを、交互に、繰り返し生成することもできる。

以上のように、実施形態１の汚水浄化装置１では、孔８０１からの気体の排出により、一部の中空管７６１に、底部３０１から上部３０２へ向かう方向の汚水の流れを生成し、また、他の一部の中空管７６１に、それとは逆の、上部３０２から底部３０１へ向かう方向の汚水の流れを生成することができる。
これにより、中空管７６１の内表面と汚水との接触時間及び接触回数を増やすことができる。それにより、アンモニアを効率よく硝化することができる。
また、中空管７６１の内部が閉塞することを抑制することができる。

また、上述の気体が空気である場合、気泡８０２により、中空管７６１の内部に酸素を供給することができる。それにより、中空管７６１内の汚水の溶存酸素量を増やすことができる。これにより、硝化細菌の環境を好気的に保つことができるので、アンモニアを効率よく硝化することができる。

なお、第２多孔管８０に送り込まれる気体は、空気には限定されず、窒素などの他の気体とすることもできる。
また、第２多孔管８０からの気体の供給は、連続的に行われていても、断続的に行われていてもよい。また、第２多孔管８０は、複数の中空管７６１のうちの一部の中空管７６１のみに気体を供給することとしてもよい。

＜ブロック＞
ブロック８２は、第１接触ろ過槽３０の底部３０１に配置されて、グレーチング７８の土台となる部材である。
ブロック８２は、直方体の形状を有し、例えば樹脂やコンクリート等の汚水より比重の大きい材料から形成されている。
ブロック８２は、第１接触ろ過槽３０の底部３０１の４つの角部の近傍に１つずつ、合計４つ配置されている。

＜グレーチング＞
グレーチング７８は、格子形状を有する、硬質の板材である。
グレーチング７８は、汚水より比重の大きい材料、例えば樹脂等で形成することができる。
グレーチング７８は、ブロック８２の上に配置されている。そして、グレーチング７８の上には、ハニカムろ材７６が配置されている。すなわち、グレーチング７８は、ハニカムろ材７６を下側から支えている。
一方、第２多孔管８０は、グレーチング７８の下側、すなわち、グレーチング７８と第１接触ろ過槽３０の底部３０１との間に配置されている。
言い換えると、ハニカムろ材７６は、ブロック８２及びグレーチング７８によって、第２多孔管８０の上方に配置されている。それにより、第２多孔管８０から排出された空気は、ハニカムろ材７６に供給される。その際、第２多孔管８０から排出された空気は、グレーチング７８の格子の間を通過する。

＜ハニカムろ材の効果＞
実施形態１の汚水浄化装置１では、硝化細菌が付着したハニカムろ材７６が備えられている。そのため、アンモニアを確実に硝化し、汚水の中のアンモニア量を低減することができる。
ここで、第１接触ろ過槽３０の下流には、第２接触ろ過槽３２が配置されている。この第２接触ろ過槽３２には、カキ殻が備えられている。カキ殻には多くの微生物が付着している。また、アンモニアは、微生物に対する毒性が強い。
実施形態１の汚水洗浄装置１では、上述のように、第２接触ろ過槽３２の直前の槽でのアンモニアの除去が可能になる。そのため、第２接触ろ過槽３２のカキ殻や微生物をアンモニアの毒性から保護することができる。したがって、カキ殻の使用量や、カキ殻の交換頻度を抑制することができる。

先に説明した接触酸化槽２０に備えられた電気分解部５０の作用により、接触酸化槽２０でアンモニアの除去が行われていた場合であっても、残存したアンモニアや、その後の槽、例えば第１沈殿槽２２で微生物の作用等により発生したアンモニアを、第１接触ろ過槽３０で除去することができる。

＜他の微生物＞
なお、ハニカムろ材７６に付着させる微生物は、硝化細菌のみに限定されない。例えば、硝化細菌とともに、有機物を分解するような好気性微生物をハニカムろ材７６に付着させることもできる。
この場合、有機物を分解する好気性微生物により、汚水の浄化を促進することができる。また、それにより、第２接触ろ過槽のカキ殻の負担を軽減することができる。

＜第２接触ろ過槽＞
第２接触ろ過槽３２では、カキ殻による汚水のろ過が行われる。
第２接触ろ過槽３２には、接触材としてカキ殻が配置されている。また、カキ殻によるろ過を促進するために、ばっ気が行われる。
第２接触ろ過槽３２までの槽において、汚水からアンモニアの除去、及び、有機物の分解が進行している場合には、第２接触ろ過槽３２のカキ殻は、主に、中和によるｐＨの調節機能のみを果たす。この場合、カキ殻の劣化の速度を遅くすることができる。
それによりカキ殻の使用量を減らしたり、カキ殻の交換頻度を遅くすることができる。

実施形態１の汚水浄化装置１では、第１接触ろ過槽３０での微生物によるアンモニアの処理化と、第２接触ろ過槽３２でのカキ殻によるｐＨ安定化作用とを、高い次元で両立することができる。これにより、汚水浄化装置１全体の小型化を図ることが容易になる。

＜第２沈殿槽＞
第２沈殿槽３４では、第２接触ろ過槽３２でろ過された汚水が、上澄み液と、沈殿物とに分離される。分離された上澄み液は、貯留槽３６に流入する。

＜消毒部＞
消毒部４０は、第２沈殿槽３４から流出して貯留槽３６に流入する前の水に、消毒用の殺菌物質を供給する部分である。
第２沈殿槽３４から流出する水には、殺菌による消毒が必要な場合がある。その場合、消毒部４０が供給する殺菌物質により、第２沈殿槽３４から流出する水に含まれる菌を殺菌する。殺菌の対象となる菌は、例えば、チフス菌、大腸菌、ブドウ球菌、サルモネラ菌などである。
また、殺菌物質としては、例えば、固形塩素などの塩素系物質等を用いることができる。
なお、第２沈殿槽３４から流出する水への殺菌物質の供給は、消毒部４０によらず、人手により行うことも可能である。

＜貯留槽＞
貯留槽３６には、第２沈殿槽３４における上澄み液が流入する。そして、再利用するために、浄水として蓄えられる。
また、貯留槽３６には、活性炭６２が備えられている。この活性炭６２により、貯留槽３６に貯えられた浄水を消臭すると共に、その脱色を行う。
貯留槽３６に貯えられた浄水は、水利用設備２、例えばトイレに供給され、トイレの洗浄水として再利用される。

＜余剰水貯留槽＞
余剰水貯留槽３８には、貯留槽３６から、貯留槽３６において余剰となった浄水が流入する。そして、流入した浄水が、水再利用システム１００の外部に流出しないように貯える。
これにより、閉じた系の中での、汚水の循環再利用が可能になる。

＜次亜塩素酸ナトリウムによる浄化及び消毒＞
第１実施形態の汚水浄化装置１では、接触酸化槽２０に備えられた電気分解部５０によって生成された次亜塩素酸ナトリウムを用いて、接触酸化槽２０より下流の槽の浄化や、下流の槽内の汚水の消毒を行うことができる。
例えば、汚水浄化装置１の中の汚水に含まれるアンモニアの量に対して、電気分解により、多少多めに次亜塩素酸ナトリウムを生成させる。それにより、アンモニアと反応しない次亜塩素酸ナトリウムを残存させる。
この次亜塩素酸ナトリウムを下流の槽に流入させることで、各槽の浄化や、各槽内の汚水の殺菌を行うことができる。

この場合、残存した次亜塩素酸ナトリウムが、カキ殻や微生物に悪影響を及ぼさないように、次亜塩素酸ナトリウムの含有用を、接触酸化槽２０より下流の槽でも把握しておくことが好ましい。そのため、塩素濃度測定部５２を、接触酸化槽２０以外の槽にも備えることが好ましい。
なお、塩素濃度測定部５２は、接触酸化槽２０の下流のすべての槽に備える必要はない。適宜、必要な槽のみに塩素濃度測定部５２を備えることができる。

第２沈殿槽３４において、その槽内の汚水が、消毒に十分な量の次亜塩素酸ナトリウムを含有している場合には、消毒部４０による消毒剤の供給を行わないようにすることができる。汚水に含まれる次亜塩素酸ナトリウムにより、汚水の消毒が可能であるからである。

≪他の実施形態≫
実施形態１では、接触酸化槽２０に電気分解部５０が備えられ、又、第１接触ろ過槽３０にハニカムろ材７６が備えられた汚水浄化装置１について説明した。
ただし、汚水浄化装置１は種々の変更が可能である。以下、他の実施形態を例示する。

≪実施形態２≫
汚水浄化装置１を、電気分解部５０及び塩素濃度測定部５２が、接触酸化槽２０に備えられていない汚水浄化装置１とすることができる。この汚水浄化装置１を、実施形態２の汚水浄化装置１とする。
実施形態２の汚水浄化装置１では、接触酸化槽２０において、アンモニアの除去のために、槽外から次亜塩素酸ナトリウムを投入する。これにより、汚水に含まれるアンモニアを、窒素ガスとして、汚水から除去することができる。
または、接触酸化槽２０において、槽外から次亜塩素酸ナトリウムを投入しないこととすることもできる。この場合は、例えば、第１接触ろ過槽３０で、汚水からアンモニアを除去する。第１接触ろ過槽３０に備えられるハニカムろ材７６には、硝化細菌が付着しているからである。

≪実施形態３≫
他の実施形態として、汚水浄化装置１を、第１接触ろ過槽３０にハニカムろ材７６が備えられていない汚水浄化装置１とすることができる。この汚水浄化装置１を、実施形態３の汚水浄化装置１とする。
実施形態３の汚水浄化装置１では、第１接触ろ過槽３０を、第２接触ろ過槽３２と同様にすることができる。具体的には、第１接触ろ過槽３０にも、カキ殻を配置する。
この場合、ハニカムろ材７６に付着した硝化細菌によるアンモニアの硝化は得られない。
しかしながら、接触酸化槽２０に電気分解部５０が備えられている場合には、上述の通り、接触酸化槽２０で、アンモニアの除去が可能である。

カキ殻の表面に、硝化細菌を付着させることも可能である。例えば、第１接触ろ過槽３０のカキ殻に硝化細菌を付着させることにより、第１接触ろ過槽３０でのアンモニアの硝化が可能になる。この場合、第２接触ろ過槽３２の直前の槽において、槽内の汚水の中のアンモニア濃度を低下させることができる。これにより、第２接触ろ過槽３２に備えられるカキ殻を保護することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。

１汚水浄化装置
２水利用設備
５配管
１０沈殿分離槽
２０接触酸化槽
２２第１沈殿槽
３０第１接触ろ過槽
３０１第１接触ろ過槽の底部
３０２第１接触ろ過槽の上部
３２第２接触ろ過槽
３４第２沈殿槽
３６貯留槽
３８余剰水貯留槽
４０消毒部
５０電気分解部
５２塩素濃度測定部
６０カキ殻
６２活性炭
７０第１多孔管
７０１孔
７２シート状フィルタ
７４プラスチックろ材
７４１網目状ろ材
７６ハニカムろ材
７６１中空管
７８グレーチング
８０第２多孔管
８０１孔
８０２気泡
８２ブロック
９０沈殿物
１００水再利用システム
Ｔ１一次処理
Ｔ２二次処理
Ｔ３三次処理

Claims

汚水を浄化するための接触ろ過槽と、電気分解槽と、を備え、
前記電気分解槽は、前記接触ろ過槽の上流に配置され、
前記接触ろ過槽は、カキ殻を備え、
前記電気分解槽は、電気分解部を備え、
前記電気分解槽の中の汚水は、塩化ナトリウム及び水、を含有し、
前記電気分解部は、前記電気分解槽の中の汚水を電気分解することで、次亜塩素酸ナトリウムを生成させ、
前記電気分解槽の下流には、沈殿槽及び消毒部が配置され、
前記沈殿槽は、塩素濃度測定部を備え、
前記電気分解槽の中の前記汚水は、アンモニアを含有し、
前記アンモニアの少なくとも一部は、前記電気分解により生成された前記次亜塩素酸ナトリウムと反応し、窒素を生成し、
前記電気分解部により、前記電気分解槽の中の前記汚水に含有されるアンモニアの量に対して過剰の次亜塩素酸ナトリウムが生成され、
前記沈殿槽において、前記沈殿槽内の汚水が、当該汚水を消毒可能な次亜塩素酸ナトリウムを含有している場合には、前記消毒部による消毒剤の供給を行わず、
前記沈殿槽において、前記沈殿槽内の汚水が、消毒可能な次亜塩素酸ナトリウムを含有していない場合には、前記消毒部が、前記沈殿槽から流出した前記汚水に消毒剤を供給する、
汚水浄化装置。
前記電気分解槽の上流には、さらに槽が配置されており、
前記電気分解槽及び前記電気分解槽の上流に配置された槽、のうちの少なくとも１つの槽は、塩素濃度測定部を備え、
前記塩素濃度測定部は、当該塩素濃度測定部が備えられた前記槽の中の汚水の塩素濃度を測定する、
請求項１に記載の汚水浄化装置。
前記沈殿槽は、塩素濃度測定部を備え、
前記塩素濃度測定部は、当該塩素濃度測定部が備えられた前記槽の中の汚水の塩素濃度を測定する、
請求項２に記載の汚水浄化装置。
前記汚水は、大腸菌を含有し、
前記大腸菌は、前記電気分解により生成された前記次亜塩素酸ナトリウムにより殺菌される、
請求項１から３の何れか一項に記載の汚水浄化装置。
前記電気分解部は、第１電極と第２電極とを備え、
前記第１電極及び前記第２電極は、その極性の反転が可能である、
請求項１から４の何れか一項に記載の汚水浄化装置。