JPH10230271A - リン酸イオン含有排水の処理方法および処理装置 - Google Patents

リン酸イオン含有排水の処理方法および処理装置

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JPH10230271A
JPH10230271A JP3237897A JP3237897A JPH10230271A JP H10230271 A JPH10230271 A JP H10230271A JP 3237897 A JP3237897 A JP 3237897A JP 3237897 A JP3237897 A JP 3237897A JP H10230271 A JPH10230271 A JP H10230271A
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JP
Japan
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ions
wastewater
phosphate
iron
ion
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JP3237897A
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English (en)
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Koji Yamamoto
康次 山本
Jun Yoshida
潤 吉田
Masaki Moriizumi
雅貴 森泉
Akihiro Fukumoto
明広 福本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/463Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リン酸イオンの除去効率を向上させることが
できるリン酸イオン含有排水の処理方法を提供する。 【解決手段】 鉄イオンおよび/またはアルミニウムイ
オンを含む電極を用いてリン酸イオンを含む排水中に鉄
イオンおよび/またはアルミニウムイオンを電気化学的
に溶出させリン酸イオンを鉄および/またはアルミニウ
ムとの水不溶性塩の形で凝集沈殿させる排水の処理方法
であって、前記鉄イオンおよび/またはアルミニウムイ
オンの電解溶出量を排水中のリン酸イオン濃度で制御す
る。

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、とくに家庭
排水または集合住宅の排水などのリン酸イオンを含む生
活排水の処理方法および処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】川や湖の富栄養化の原因の1つにリン化
合物の存在があることは周知である。また、このリン化
合物は工場排水よりも一般家庭の生活排水中に多く存在
するため浄化処理が困難なものであり、有効な対策がと
れないのが現状である。
【0003】リン化合物の浄化処理方法および処理装置
は種々提案されているが、家庭排水については鉄の電解
溶出法が知られている(特開平3−89998号公報参
照)。この技術は、排水中のリン酸イオンを鉄イオンと
反応させ水不溶性の塩、たとえばFePO4やFe(O
H)x(PO4yとして凝集沈殿させて除去しようとす
る技術であり、鉄イオンの供給を鉄製の電極に通電して
排水中に鉄イオンを溶出させるものである。そして、他
のリン化合物の浄化処理方法として、排水中に粉末状の
FeCl3またはCaCl2などの凝集剤を添加する方法
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記鉄
の電解溶出法では、リン酸イオン濃度に応じて排水中に
溶出する鉄イオンの濃度を制御することができないた
め、前記鉄イオンの濃度が高過ぎると、赤錆などが発生
しやすくなり、後処理が必要になる問題がある。逆に鉄
イオンの濃度が低過ぎると、リン除去効率が低下する問
題がある。一方、前記CaCl3などを添加する方法で
は、リン除去効率を高めるために、定期的にFeCl3
などを添加して撹拌し、鉄イオンの濃度を一定に制御し
ているが、かかる制御は困難であり、前記鉄の電解溶出
法と同様の問題点を有している。また定期的にFeCl
3などを添加し、撹拌する作業は面倒である。
【0005】本発明は、叙上の事情に鑑み、リン酸イオ
ンの除去効率を向上させることができるリン酸イオン含
有排水の処理方法および処理装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のリン酸イオン含
有排水の処理方法は、鉄イオンおよび/またはアルミニ
ウムイオンを含む電極を用いてリン酸イオンを含む排水
中に鉄イオンおよび/またはアルミニウムイオンを電気
化学的に溶出させリン酸イオンを鉄および/またはアル
ミニウムとの水不溶性塩の形で凝集沈殿させる排水の処
理方法であって、前記鉄および/またはアルミニウムの
電解溶出量を排水中のリン酸イオン濃度で制御すること
を特徴としている。
【0007】また、本発明の排水の処理装置は、排水の
流入口と流出口を有する排水処理室と、該処理室内の排
水中に少なくとも一部が浸漬するように配置され、少な
くとも1つが鉄イオンおよび/またはアルミニウムイオ
ン発生源を含んでいる電極と、該電極に通電するための
電源と、排水中に浸漬されるリン酸イオン検知手段を有
するリン酸イオン検知槽と、前記リン酸イオン検知手段
により検知される信号に基づいて前記電源を制御する制
御部とを備えてなることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
のリン酸イオン含有排水の処理方法および処理装置を説
明する。
【0009】図1は本発明のリン酸イオン含有排水の処
理装置の一実施の形態を示す説明図、図2は図1におけ
る処理装置の動作を示すフローチャートである。
【0010】図1に示すように、処理装置は、排水の流
入口1と流出口2を有する排水処理室3と、該処理室3
内の排水中に少なくとも一部が浸漬するように配置され
ている電極4、5と、該電極4、5に通電するための電
源6と、排水中に浸漬されるリン酸イオン検知手段7を
有するリン酸イオン検知槽8と、前記リン酸イオン検知
手段7により検知される信号に基づいて前記電源6を制
御するマイコンなどの制御部9を備えている。
【0011】前記電極4、5は、鉄、鉄合金、アルミニ
ウム、アルミニウム合金または鉄−アルミニウム合金な
どから製作されている。
【0012】前記電極4、5のうち、電極4、5間に流
れる電流を制御する電流制御装置を接続するのが好まし
い。陽極(アノード)側の電極、たとえば電極4の表面
は、有機物および無機物の酸化被膜が発生するが、陰極
(カソード)側の電極5は表面から発生する水素ガスに
より洗浄され、酸化被膜が生じない。このため、前記電
流制御装置により、陽極側の電極4の表面に酸化被膜が
発生して鉄イオンまたはアルミニウムイオンの溶出量が
減少してきたばあいに、所定の時間間隔で極性を反転す
る。これにより、鉄イオン(アルミニウムイオン)の溶
出量をほぼ一定に維持することができるため、脱リン性
能を一定に維持することができる。なお、反転の時間と
して、たとえば1時間未満のばあい鉄イオン(アルミニ
ウムイオン)の溶出量が低下するため、1時間以上にす
るのが好ましい。
【0013】なお、前記発生した水素ガスを処理室3内
に集積させないように、上蓋10に空気孔11を形成す
る。また処理室の排水中に空気を供給する空気ばっ気装
置を設けるようにする。かかるばっ気装置を設けること
により、前記水素ガスを希釈してから排気させることが
できる。また処理室内に水不溶性の塩を堆積させないよ
うにするとともに、溶出した鉄イオンを処理室内に均一
にすることができる。
【0014】鉄(アルミニウム)の電解溶出法には、従
来公知の方法が採用でき、電極への通電は連続的でも断
続的、パルス的でもよい。通電量はリン酸イオンや他の
イオンの濃度、排水の流量などによって異なるが、鉄イ
オンおよび/またはアルミニウムイオンの排水中の濃度
/リン酸イオン濃度の比(以下、「Fe/P」と略す)
が0.8〜3.0、好ましくは1.0〜2.5となるよ
うに調節すればよい。
【0015】前記リン酸イオン検知槽8は、本実施の形
態では、流入口1の上流側に設置いるが、本発明におい
ては、とくにこれに限定されるものではなく、排水処理
室3内または排出口2の下流側に設置することもでき
る。ただ、これらの設置のうち、上流側で測る方がリン
酸イオン濃度が高く、精度よく測定できるため、流入口
の上流側に設置するのが好ましい。
【0016】前記リン酸イオン検知手段7としては、と
くに限定されるものではなく、リン酸イオンの感応物質
を保持したイオン感応膜を備えたイオンセンサなどを用
いることができる。
【0017】なお、本実施の形態では、前記リン酸イオ
ン検知手段7は、排水処理室3内の排水中に直接浸漬さ
せずに、別途設けられたリン酸イオン検知槽8内に浸漬
するようにしている。これは排水処理室3内では、電極
4、5の電気分解により溶出した鉄イオンおよび/また
はアルミニウムイオンとリン酸イオンが反応して水不溶
性の塩を生成しているため、リン酸イオン濃度が前記排
水処理室3内の測定位置でバラツキが生じやすくなる。
このため、リン酸イオンの測定誤差を防止するためにリ
ン酸イオン検知槽8内に蓄留した排水で測定するのが好
ましいからである。
【0018】また前記リン酸イオン検知手段7による排
水(1リットル)中のリン酸イオン濃度(mg/リット
ル)の測定精度をさらに向上させるため、排水を一定量
ごとに流す定量ポンプまたは電磁弁などを前記リン酸イ
オン検知槽8の流入側に設けるのが好ましい。前記リン
酸イオン検知手段7による測定は、連続的な測定または
定期的な測定で行なうことができる。
【0019】つぎに本発明の処理装置の動作を説明す
る。図2に示すように、一定量の排水が流入されたの
ち、リン酸イオンが検知されるとともに、該検出信号を
制御部9により排水1リットル中のリン酸イオン濃度に
演算する。
【0020】該リン酸イオン濃度が1mg/リットル未
満のばあいは、そのまま一定時間、たとえば排水が処理
室の容量分流れる程度の時間のあいだ電源からの通電を
行なわず放置する。すなわち、電気分解を行なわない。
【0021】一方、前記リン酸イオン濃度が1mg/リ
ットル以上9mg/リットル未満のばあいは、Fe/P
=2.0となるように電極に通電し、容出した鉄イオン
とリン酸イオンを反応させて水不溶性の塩を生成させ
る。
【0022】または前記リン酸イオン濃度が9mg/リ
ットル以上のばあいは、Fe/P=1.5となるように
電極に通電し、水不溶性の塩を生成させるようにする。
【0023】本発明における、リン酸イオン含有排水の
鉄(アルミニウム)の電解溶出法による処理は、電極か
ら溶出した鉄イオン(アルミニウムイオン)が排水中の
リン酸イオンと反応して水不溶性のリン酸と鉄(アルミ
ニウム)との塩を生成させる反応(反応A)を利用する
ものであるが、排水中は水酸イオンが存在しており、溶
出した鉄イオン(アルミニウムイオン)は水酸イオンと
も反応する(反応B)。反応Bは反応Aよりも速いの
で、リン酸イオンを捕捉するためには電流量を多くして
鉄イオン(アルミニウムイオン)の溶出量を増す必要が
ある。その結果、電極と電力の消費が増大してしまう。
【0024】しかしながら、排水中にカルシウムイオン
またはマグネシウムイオンが存在すると、それらのイオ
ンは水酸イオンと反応する(反応D)。この反応Dは鉄
イオン(アルミニウムイオン)と水酸イオンとの反応B
に優先するため、反応Bが抑制され、鉄イオン(アルミ
ニウムイオン)はリン酸イオンとの反応Aに有効に利用
される。さらに、カルシウムイオンおよびマグネシウム
イオンもリン酸イオンと反応して水不溶性の塩を形成す
る(反応E)ので、リン酸イオンの除去に貢献する。
【0025】このため、本発明では、カルシウムイオン
またはマグネシウムイオンを添加し、鉄イオン(アルミ
ニウムイオン)と水酸イオンの反応Bを抑制し、鉄イオ
ン(アルミニウムイオン)とリン酸イオンの反応Aを効
率よく行なわせることもできる。これにより、通電量を
低減することができ、節電できるとともに鉄やアルミニ
ウムの溶出量を低減できる。
【0026】本発明の排水の処理方法および処理装置は
前述のように一般家庭排水にとくに有利に利用できる。
したがって、単独で使用してもよいが、他の浄化システ
ム、たとえば活性汚泥法、膜分離、嫌気・好気循環法な
どと組合せて家庭用、集合住宅用の総合排水浄化システ
ムとすることができる。また、大規模処理システム(し
尿処理場)にも利用できる。
【0027】
【実施例】つぎに本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
【0028】実施例1 図1に示す鉄の電解溶出排水処理装置を用い、流入口か
らリン酸イオン濃度15mg/リットル(H3PO4とし
て添加)およびNa+200mg/リットルを含む供試
排水を流速0.5リットル/minで流入させた。
【0029】排水中に浸漬させる電極としては、高純度
の鉄板を用いた。
【0030】そして電極の電気分解により、溶出させた
鉄イオンと排水中のリン酸イオンを反応させて不溶性の
塩を生成させた。ついで鉄の電解溶出量を図2に示すよ
うに、リン酸イオン濃度で制御した。
【0031】ついで、流出口で採取した排水を孔径0.
45μmのフィルターで濾過した濾液をJIS K 0
102に規格された全リン分析法(46.3)に準拠し
て調べた結果、リンの除去効率が90%以上であること
がわかった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
排水中のリン酸イオンを連続的に高効率で除去できる。
【0033】また、リン酸イオン濃度に応じたリン除去
が行なえるので電源の消費電力代が安くなるとともに、
電極の寿命も長く、交換回数を減らすことができる。
【0034】さらに、溶出する鉄イオン(アルミニウム
イオン)の余剰量が少なくなるため、後処理が不要とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排水処理装置の一実施の形態を示す説
明図である。
【図2】図1におけるの排水処理装置の動作を示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 流入口 2 流出口 3 排水処理室 4、5 電極 6 電源 7 リン酸イオン検知手段 8 リン酸イオン検知槽 9 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福本 明広 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄イオンおよび/またはアルミニウムイ
    オンを含む電極を用いてリン酸イオンを含む排水中に鉄
    イオンおよび/またはアルミニウムイオンを電気化学的
    に溶出させリン酸イオンを鉄および/またはアルミニウ
    ムとの水不溶性塩の形で凝集沈殿させる排水の処理方法
    であって、前記鉄および/またはアルミニウムの電解溶
    出量を排水中のリン酸イオン濃度で制御するリン酸イオ
    ン含有排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 排水の流入口と流出口を有する排水処理
    室と、該処理室内の排水中に少なくとも一部が浸漬する
    ように配置され、少なくとも1つが鉄イオンおよび/ま
    たはアルミニウムイオン発生源を含んでいる電極と、該
    電極に通電するための電源と、排水中に浸漬されるリン
    酸イオン検知手段を有するリン酸イオン検知槽と、前記
    リン酸イオン検知手段により検知される信号に基づいて
    前記電源を制御する制御部とを備えてなるリン酸イオン
    含有排水の処理装置。
  3. 【請求項3】 前記リン酸イオン検知槽が前記流入口の
    上流側に設置されてなる請求項2記載の処理装置。
JP3237897A 1997-02-17 1997-02-17 リン酸イオン含有排水の処理方法および処理装置 Pending JPH10230271A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108249529A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 上海船研环保技术有限公司 一种电絮凝除磷装置

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CN108249529A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 上海船研环保技术有限公司 一种电絮凝除磷装置

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