JPH11267649A - 電解式脱リン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した脱リン性能を保持しつつ、電極体の
交換を長期間不要にすることができる電解式脱リン装置
を提供する。 【解決手段】 陽極と陰極の電極体１，２を対向配置し
てリン成分を含有する水に浸漬し、陽極と陰極の電極体
１，２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
装置に関する。電極体１，２の下方に気泡を発生させる
気泡発生具４を配設し、陽極と陰極の各電極体１，２の
対向する内面に上下に亘る気泡ガイド溝３を凹設する。
気泡発生具４から発生した気泡は気泡ガイド溝３にガイ
ドされてこの気泡ガイド溝３の間の部分において電極体
１，２の間を上昇する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水の浄化槽、特
に家庭廃水用の浄化槽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廃水があり、中で
も家庭廃水に含まれる窒素成分やリン成分は河川や湖の
富栄養化の原因となっている。一般に家庭廃水等の処理
は、下水処理場を有する地域では、大規模な浄化設備に
よって生物的方法や化学的方法等により浄化してこれら
の成分を除去しているが、下水処理設備のない地域にお
いては各家庭で浄化処理しなければ、下水を通じてその
まま河川等に流出することになる。このため、近年では
各家庭単位で廃水の浄化を行なうための技術開発が行な
われている。

【０００３】例えば、家庭用の汚水処理装置では、一般
に、まず廃水に含まれる比較的大きな汚物を前処理槽で
沈澱させて除去する前処理を行ない、活性汚泥槽にて微
生物の作用により汚染物質を分解して汚泥として沈澱さ
せた後、その上澄み水を排出する方式が採用されている
が、リン成分に関して除去効果が乏しく、安定してリン
の除去をする機能を有するものが望まれている。

【０００４】そこで近年、各家庭用レベルの汚水処理装
置においてリン成分を除去する技術の開発が行なわれて
おり、例えば汚水中に含まれるリン成分を電気分解によ
り除去する方法（特開昭６０−４４０９０号公報等参
照）が有効とされている。この電気分解による方法は、
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体を陽極として、リン成分を
含有する汚水に陽極と陰極の電極体を浸漬し、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、陽極の電極体から上記の金属がイオン化して溶出
し、汚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。

【０００５】ここで、この電気分解によりリン成分の除
去を行なう方法を家庭用の汚水処理技術に採用する場合
の条件としては、安定したリン成分の除去効果が得られ
ること、維持管理が容易なこと、寿命が長いことなどが
挙げられる。具体的には、用いる電極体の交換が少なく
とも半年以上不要であり、それまではメンテナンスフリ
ーで、初期状態と変わらない安定した脱リン性能が得ら
れることが望まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
電気分解してリン成分を除去するにあたって、陰極の電
極体からは水酸化物イオンが生成し、これが陽極の電極
体から溶出した金属イオン等と反応して水に不溶性の金
属水酸化物が生成され、この金属水酸化物が陰極の電極
体の表面に徐々に析出して付着し、電気絶縁体のこの金
属水酸化物で陰極の電極体の表面が覆われて電圧が上昇
し、電解が行なえなくなるおそれがあり、電極体の交換
などメンテナンスが比較的短い間隔で定期的に必要とな
るものであった。

【０００７】そこで、陽極と陰極の電極体を対向させて
配置した状態で廃水中に浸漬し、電極体の下方から気泡
を発生させ、この気泡を電極体の間を上昇させることに
よって、気泡の上昇に伴って水流を電極体の間で発生さ
せ、金属水酸化物をこの水流と共に上昇させるようにし
て、陰極の電極体の表面に金属水酸化物が付着すること
を防ぐようにする試みが本出願人によって行なわれてい
る。

【０００８】しかし、このように陽極と陰極の電極体の
間に気泡を流すと、気泡によって両電極体間の電気抵抗
が大きくなり、電極体間の電圧の上昇を招いたり、電極
体間の電界が一様でなくなったりして、安定した脱リン
性能を得ることができないという問題が生じるものであ
った。本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、
安定した脱リン性能を保持しつつ、電極体の交換を長期
間不要に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。

【０００９】

【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、陽極と陰極の電極体１，２を対向配置してリ
ン成分を含有する水に浸漬し、陽極と陰極の電極体１，
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、電極体１，２の下方に気泡を発生させる気泡
発生具４を配設し、陽極と陰極の各電極体１，２の対向
する内面に上下に亘る気泡ガイド溝３を凹設して成るこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また請求項２の発明は、気泡ガイド溝３の
下部を下端ほど幅が拡がるテーパ部５として形成して成
ることを特徴とするものである。また請求項３の発明
は、気泡ガイド溝３を溝底ほど幅が拡がる形状に形成し
て成ることを特徴とするものである。また請求項４の発
明は、気泡ガイド溝３を陽極と陰極の各電極体１，２の
両側端部にそれぞれ設けて成ることを特徴とするもので
ある。

【００１１】また請求項５の発明は、陽極と陰極の各電
極体１，２の両側端部の各気泡ガイド溝３を電気絶縁物
で形成すると共に、対向する気泡ガイド溝３の側端部同
士を一体に接合して成ることを特徴とするものである。
また請求項６の発明は、陰極の電極体２を、鉄、ＳＵ
Ｓ、チタンから選ばれる材料で形成して成ることを特徴
とする

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図２は陽極の電極体１と陰極の電極体２を示すも
のであり、各電極体１，２は金属板を屈曲加工して形成
してある。陽極の電極板２はアミニウムあるいは鉄を材
料として形成するのが好ましく、陰極の電極板２は鉄あ
るいはＳＵＳ（ステンレス鋼）あるいはチタンを材料と
して形成するのが好ましい。そして図２（ｂ）に示すよ
うに、各電極体１，２の左右幅方向の中央部は上下に亘
って断面コ字形に屈曲してあり、電極体１，２の上端と
下端で開口する気泡ガイド溝３が凹設してある。この各
電極体１，２は図２（ａ）に示すように、各気泡ガイド
溝３を対向させて近接配置して使用されるものであり、
このように近接対向して配置した状態で、図１のように
用いられるものである。

【００１３】図１は電解式脱リン装置を示すものであ
り、１０は電解槽であって、給水管１１から廃水１２が
導入され、電解槽１０で電解処理された廃水１２は平膜
や中空糸膜などのフィルター１３に通して排水管１４か
ら排出されるようにしてある。そして一対の対向配置し
た電極体１，２が廃水１２中に浸漬して電解槽１０内に
配設してあり、一方の電極体１には直流電源１５のプラ
ス側を接続して陽極とすると共に、他方の電極体２には
直流電源１５のマイナス側を接続して陰極としてある。
また、エアーポンプ１６にエアーホース１７で接続され
たエアーパイプなどで形成される気泡発生具４が電極体
１，２の直下位置において電解槽１０の底部に配設して
あり、気泡発生具４から空気を吐出させて気泡を発生さ
せるようにしてある。尚、図１には電極体１，２の間隔
は実際よりも広く図示してある。

【００１４】ここで、図３に示すように、陽極と陰極の
電極体１，２は、気泡ガイド溝３以外の部分が、気泡発
生具４から発生される気泡１８の直径よりも小さい間隙
寸法で近接するように、平行に対向させて配置されるも
のであり、気泡ガイド溝３間の部分では陽極と陰極の電
極体１，２の間の隙間は気泡１８の直径よりも大きい間
隙が形成されるようにしてある。

【００１５】上記のように形成される電解式脱リン装置
にあって、陽極の電極体１と陰極の電極体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の電極体１
を形成する金属から廃水１２中に金属イオンが溶出さ
れ、この金属イオンが廃水１２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廃水１２に溶
解しているので、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の金属リン酸塩が生成される。例
えば、陽極の電極体１が鉄で作製されている場合には鉄
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。また陽極の電極
体１がアルミニウムで形成されている場合にはアルミニ
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。このように電気分解を行なうことによって、
廃水１２中のリン成分は水に難溶性の金属リン酸塩とし
て析出するので、これを沈澱あるいはフィルター１３で
濾過して除去することができ、リン成分を除去した状態
で廃水１２を排水管１４から排水することができるもの
である。

【００１６】一方、陰極の電極体２からは水酸化物イオ
ンが生成し、この水酸化物イオンが陽極の電極体１の付
近に存在すると陽極の電極体１から溶出した金属イオン
と反応して水に難溶性の水酸化物が生成され、この水酸
化物は陰極の電極体２へ引き寄せられて陰極の電極体１
の表面に析出しようとする。このとき本発明では、上記
のように電極体１，２の下方に配置した気泡発生具４か
ら気泡を発生させ、この気泡を電極体１，２の間を上昇
させることによって、気泡の上昇に伴って電極体１，２
の間で廃水に上向きの水流を発生させ、水酸化物が陰極
の電極体１の表面に付着する前に、金属水酸化物をこの
水流と共に上昇させるようにして、陰極の電極体２の表
面に金属水酸化物が付着することを抑制するようにして
いる。

【００１７】ここで、この気泡は、気泡の直径よりも間
隙が大きい気泡ガイド溝３の間の部分のみにおいて電極
体１，２の間を通過し、他の部分では電極体１，２の間
を通過することができない。従って、電極体１，２の間
の全面で気泡が上昇する場合のように、気泡によって両
電極体１，２間の電気抵抗が大きくなることを防ぐこと
ができ、電極体１，２間の電圧の上昇を招いたり、電極
体間の電界が一様でなくなったりすることうを防止する
ことができるものであり、長期に亘って安定した脱リン
性能を得ることができるものである。

【００１８】図４は本発明の実施の形態の他の一例を示
すものであり、陽極と陰極の各電極体１，２に設けた気
泡ガイド溝３の下部に、下端ほど幅が拡がるテーパ部５
を形成するようにしてある。このように気泡ガイド溝３
の下部にテーパ部５を形成することによって、気泡ガイ
ド溝３の下端を幅広く開口させることができ、電極体
１，２の下方で発生される気泡の多くをテーパ部５で集
めて気泡ガイド溝３に通過させることができ、気泡の上
昇によって電極体１，２間に発生する上向きの水流を速
めることができるものであり、金属水酸化物をこの水流
と共に上昇させて陰極の電極体２の表面に金属水酸化物
が付着することを防止する効果を高く得ることができる
ものである。

【００１９】図５は本発明の実施の形態のさらに他の一
例を示すものであり、陽極と陰極の各電極体１，２に設
けた気泡ガイド溝３を、溝底ほど幅が拡がる蟻溝形状に
形成するようにしたものである。このように気泡ガイド
溝３を溝底が幅が拡がる形状に形成することによって、
陽極と陰極の各電極体１，２の電気分解に寄与する面積
を小さくすることなく、気泡ガイド溝３間を通過する気
泡の量を多くすることができ、気泡の上昇によって電極
体１，２間に発生する上向きの水流を速めることができ
るものであり、金属水酸化物をこの水流と共に上昇させ
て陰極の電極体２の表面に金属水酸化物が付着すること
を防止する効果を高く得ることができるものである。

【００２０】図６は本発明の実施の形態のさらに他の一
例を示すものであり、気泡ガイド溝３を陽極と陰極の各
電極体１，２の両側端部にそれぞれ設けるようにしたも
のである。この気泡ガイド溝３は、各電極体１，２の両
側端部に一体に設けた樹脂などの電気絶縁性の板材１９
を屈曲することによって形成するようにしてある。この
ように気泡ガイド溝３を陽極と陰極の各電極体１，２の
両側端部に設けることによって、気泡は電極体１，２の
両側端部の気泡ガイド溝３においてそれぞれ上昇するの
で、気泡の上昇によって発生する上向きの水流を電極体
１，２間に幅方向に亘って均一に生じさせることができ
るものであり、上向きの水流による金属水酸化物の付着
防止の効果を高く得ることができるものである。

【００２１】上記のように電極体１，２の両側端部に一
体に設けた樹脂などの電気絶縁性の板材１９を屈曲する
ことによって、電極体１，２の両側端部に気泡ガイド溝
３を形成する場合、両電極体１，２間の電気絶縁性を保
持しつつ両電極体１，２の気泡ガイド溝３を一体化する
ことが可能である。図７は電極体１，２の気泡ガイド溝
３を一体化した実施の形態を示すものであり、陽極と陰
極の各電極体１，２の両側端部間に電気絶縁性の断面Ｃ
字状に屈曲した板材１９を一体に設けることによって、
各電極体１，２の対向する気泡ガイド溝３の側端部同士
を一体に接合するようにして、電極体１，２間の両側端
部を閉じるようにしてある。このように各電極体１，２
の対向する気泡ガイド溝３の側端部同士を一体に接合し
て電極体１，２間の両側端部を閉じることによって、気
泡ガイド溝３を上昇する気泡で発生する上向きの水流は
電極体１，２間においてのみ生じることになり、上向き
の水流を電極体１，２間において効率良く生じさせてこ
の上向きの水流を速めることができ、金属水酸化物をこ
の水流と共に上昇させて陰極の電極体２の表面に金属水
酸化物が付着することを防止する効果を高く得ることが
できるものである。

【００２２】また、既述のように、陰極の電極板２は鉄
あるいはＳＵＳあるいはチタンを材料として形成してあ
る。陰極の電極板２をアルミニウムで形成すると、アル
ミニウムは水酸化物になって腐食され易く寿命が短くな
るが、このように陰極の電極板２を鉄やＳＵＳやチタン
で形成する場合には、腐食の問題がなく耐久性が高くな
るものであり、陰極の電極板２の寿命を長くすることが
できるものである。

【００２３】

【発明の効果】上記のように本発明は、陽極と陰極の電
極体を対向配置してリン成分を含有する水に浸漬し、陽
極と陰極の電極体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、電極体の下方に気泡を発生さ
せる気泡発生具を配設し、陽極と陰極の各電極体の対向
する内面に上下に亘る気泡ガイド溝を凹設したので、気
泡発生具から発生させた気泡の上昇に伴って電極体の間
で上向きの水流を発生させることができ、金属水酸化物
をこの水流と共に上昇させることによって陰極の電極体
の表面に金属水酸化物が付着することを防ぐことができ
るものであり、しかも気泡は気泡ガイド溝にガイドされ
てこの気泡ガイド溝の間の部分において電極体の間を上
昇し、電極体の間の全面で気泡が上昇する場合のよう
に、気泡によって電極体間の電気抵抗が大きくなること
を防ぐことができ、安定した脱リン性能を得ることがで
きるものである。

【００２４】また請求項２の発明は、気泡ガイド溝の下
部を下端ほど幅が拡がるテーパ部として形成したので、
電極体の下方で発生される気泡の多くをテーパ部で集め
て気泡ガイド溝に通過させることができ、気泡の上昇に
よって発生する上向きの水流を速めることができるもの
であり、金属水酸化物をこの水流と共に上昇させて陰極
の電極体の表面に金属水酸化物が付着することを防止す
る効果を高く得ることができるものである。

【００２５】また請求項３の発明は、気泡ガイド溝を溝
底ほど幅が拡がる形状に形成したので、陽極と陰極の各
電極体の電気分解に寄与する面積を小さくすることな
く、気泡ガイド溝間を通過する気泡の量を多くすること
ができるものであり、気泡の上昇によって発生する上向
きの水流を速めることができ、金属水酸化物をこの水流
と共に上昇させて金属水酸化物が付着することを防止す
る効果を高く得ることができるものである。

【００２６】また請求項４の発明は、気泡ガイド溝を陽
極と陰極の各電極体の両側端部にそれぞれ設けたので、
気泡は電極体の両側端部の気泡ガイド溝においてそれぞ
れ上昇するので、気泡の上昇によって発生する上向きの
水流を電極体間に幅方向に亘って均一に生じさせること
ができ、上向きの水流による金属水酸化物の付着防止の
効果を高く得ることができるものである。

【００２７】また請求項５の発明は、陽極と陰極の各電
極体の両側端部の各気泡ガイド溝を電気絶縁物で形成す
ると共に、対向する気泡ガイド溝の側端部同士を一体に
接合したので、両電極体間の両側端部を気泡ガイド溝で
閉じることができ、気泡ガイド溝を上昇する気泡で発生
する上向きの水流を電極体間においてのみ生じさせるこ
とができるものであり、上向きの水流を電極体間におい
て効率良く生じさせてこの上向きの水流を速めることが
でき、金属水酸化物をこの水流と共に上昇させて金属水
酸化物が付着することを防止する効果を高く得ることが
できるものである。

【００２８】また請求項６の発明は、陰極の電極体を、
鉄、ＳＵＳ、チタンから選ばれる材料で形成したので、
これらの材料は腐食の問題がなく耐久性が高くなるもの
であり、陰極の電極板の寿命を長く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を示す概略図であ
る。

【図２】請求項１の実施の形態の陽極と陰極の電極体を
示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図
である。

【図３】同上の陽極と陰極の電極体を示すものであり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【図４】請求項２の実施の形態の陽極と陰極の電極体を
示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図
である。

【図５】請求項３の実施の形態の陽極と陰極の電極体を
示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図
である。

【図６】請求項４の実施の形態の陽極と陰極の電極体を
示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図
である。

【図７】請求項５の実施の形態の斜視図である。

【符号の説明】

１ 陽極の電極体 ２ 陰極の電極体 ３ 気泡ガイド溝 ４ 気泡発生具 ５ テーパ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極と陰極の電極体を対向配置してリン
   成分を含有する水に浸漬し、陽極と陰極の電極体の間に
   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、電極体の下方に気泡を発生させる気泡発生具を配設
   し、陽極と陰極の各電極体の対向する内面に上下に亘る
   気泡ガイド溝を凹設して成ることを特徴とする電解式脱
   リン装置。
2. 【請求項２】 気泡ガイド溝の下部を下端ほど幅が拡が
   るテーパ部として形成し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】 気泡ガイド溝を溝底ほど幅が拡がる形状
   に形成し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】 気泡ガイド溝を陽極と陰極の各電極体の
   両側端部にそれぞれ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。
5. 【請求項５】 陽極と陰極の各電極体の両側端部の各気
   泡ガイド溝を電気絶縁物で形成すると共に、対向する気
   泡ガイド溝の側端部同士を一体に接合して成ることを特
   徴とする請求項４に記載の電解式脱リン装置。
6. 【請求項６】 陰極の電極体を、鉄、ＳＵＳ、チタンか
   ら選ばれる材料で形成して成ることを特徴とする請求項
   １乃至５のいずれかに記載の電解式脱リン装置。