JPH1147793A - 硝酸態窒素含有水処理装置 - Google Patents
硝酸態窒素含有水処理装置Info
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- JPH1147793A JPH1147793A JP9213607A JP21360797A JPH1147793A JP H1147793 A JPH1147793 A JP H1147793A JP 9213607 A JP9213607 A JP 9213607A JP 21360797 A JP21360797 A JP 21360797A JP H1147793 A JPH1147793 A JP H1147793A
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4676—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
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- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
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- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高負荷の硝酸態窒素含有原水でも十分に処理
することができる水処理装置を提供する。 【解決手段】 生体触媒を固定化した陰極を陽極ととも
に収容した電気分解槽を具備してなり、硝酸態窒素含有
水を電気分解して陰極に水素を発生させ、生体触媒を介
して硝酸態窒素含有水を脱窒素処理する硝酸態窒素含有
水処理装置において、前記陰極を布状炭素繊維により形
成するとともに、該炭素繊維の表裏両面に生体触媒を固
定化する。
することができる水処理装置を提供する。 【解決手段】 生体触媒を固定化した陰極を陽極ととも
に収容した電気分解槽を具備してなり、硝酸態窒素含有
水を電気分解して陰極に水素を発生させ、生体触媒を介
して硝酸態窒素含有水を脱窒素処理する硝酸態窒素含有
水処理装置において、前記陰極を布状炭素繊維により形
成するとともに、該炭素繊維の表裏両面に生体触媒を固
定化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硝酸性あるいは亜
硝酸性窒素を含む硝酸態窒素含有水を生物学的に脱窒素
化する水処理装置に関する。
硝酸性窒素を含む硝酸態窒素含有水を生物学的に脱窒素
化する水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、排水や地下水に含有される硝酸ま
たは亜硝酸等の硝酸態窒素を除去する方法としては、例
えば物理化学的脱窒素法（イオン交換法、逆浸透法、触
媒還元法等）と生物学的脱窒素法（回転円板法、活性汚
泥法等）が知られている。生物学的脱窒素法は、最終形
態がＮ2ガスであり、２次公害の心配がなく、また比較
的低コストであるといった利点を有するため、注目され
ている。
たは亜硝酸等の硝酸態窒素を除去する方法としては、例
えば物理化学的脱窒素法（イオン交換法、逆浸透法、触
媒還元法等）と生物学的脱窒素法（回転円板法、活性汚
泥法等）が知られている。生物学的脱窒素法は、最終形
態がＮ2ガスであり、２次公害の心配がなく、また比較
的低コストであるといった利点を有するため、注目され
ている。
【０００３】この生物学的脱窒素法は、硝酸態窒素と水
素とから窒素ガス及び水を生成する反応を触媒する微生
物（生体触媒）を利用し、そのような微生物を被処理水
に接触させるとともに外部から水素を供給することによ
り、被処理水中の硝酸態窒素を窒素ガスに変換して除去
するものであるが、なかでも、前記の微生物を表面に固
定化した陰極と適当な陽極とを被処理水中に浸漬し、両
電極間に電圧を印加して水を電気分解して陰極に水素を
発生させ、該水素により前記微生物を介して硝酸態窒素
含有水を脱窒素化する生物触媒固定化電極を用いた脱窒
素法が、処理後に余剰汚泥を生成しない上、爆発性の水
素ガスも使用しないので、特に実用的であるとされてい
る。
素とから窒素ガス及び水を生成する反応を触媒する微生
物（生体触媒）を利用し、そのような微生物を被処理水
に接触させるとともに外部から水素を供給することによ
り、被処理水中の硝酸態窒素を窒素ガスに変換して除去
するものであるが、なかでも、前記の微生物を表面に固
定化した陰極と適当な陽極とを被処理水中に浸漬し、両
電極間に電圧を印加して水を電気分解して陰極に水素を
発生させ、該水素により前記微生物を介して硝酸態窒素
含有水を脱窒素化する生物触媒固定化電極を用いた脱窒
素法が、処理後に余剰汚泥を生成しない上、爆発性の水
素ガスも使用しないので、特に実用的であるとされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記脱窒素法では、微
生物固定化の容易性から、陰極として炭素電極が用いら
れており、その形状は板状、棒状またはフィルム状等、
種々のものが例示されている。また、炭素繊維の織布、
不織布等の支持体を介して微生物を陰極材料に固定化す
ることも提案されている。しかしながら、従来の装置で
は、陰極への微生物固定量が少なく、負荷が高い原水を
処理する場合には、満足できる処理能力を達成すること
ができない等の問題があった。本発明は前記事情に鑑み
てなされたもので、高負荷の原水でも十分に処理するこ
とができる水処理装置を提供することを課題とする。
生物固定化の容易性から、陰極として炭素電極が用いら
れており、その形状は板状、棒状またはフィルム状等、
種々のものが例示されている。また、炭素繊維の織布、
不織布等の支持体を介して微生物を陰極材料に固定化す
ることも提案されている。しかしながら、従来の装置で
は、陰極への微生物固定量が少なく、負荷が高い原水を
処理する場合には、満足できる処理能力を達成すること
ができない等の問題があった。本発明は前記事情に鑑み
てなされたもので、高負荷の原水でも十分に処理するこ
とができる水処理装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、生体触媒を固定化した陰極を陽極ととも
に収容した電気分解槽を具備してなり、硝酸態窒素含有
水を電気分解して陰極に水素を発生させ、生体触媒を介
して硝酸態窒素含有水を脱窒素処理する硝酸態窒素含有
水処理装置において、前記陰極を布状炭素繊維（以下、
「カーボンクロス」と称する）により形成するととも
に、該カーボンクロスの表裏両面に生体触媒を固定化し
たことを特徴とする。このように、陰極そのものをカー
ボンクロスにより形成し、その表裏両面に生体触媒を固
定すると、従来の板状、棒状、フイルム状等の電極を用
いた場合や、陰極材料と微生物との間に介在させる微生
物支持体として炭素繊維を用いる場合に比較して、微生
物の付着表面積を大きく取ることができ、水処理能力を
大幅に向上させることができる。ここで、生体触媒が固
定化でき、良好な導電性と十分な可撓性を有するもので
あれば、カーボンクロスを構成する炭素繊維の種類は特
に限定されるものではなく、また、カーボンクロスの構
造も不織布、織布等、任意であり、厚みも特に限定され
ない。
に、本発明は、生体触媒を固定化した陰極を陽極ととも
に収容した電気分解槽を具備してなり、硝酸態窒素含有
水を電気分解して陰極に水素を発生させ、生体触媒を介
して硝酸態窒素含有水を脱窒素処理する硝酸態窒素含有
水処理装置において、前記陰極を布状炭素繊維（以下、
「カーボンクロス」と称する）により形成するととも
に、該カーボンクロスの表裏両面に生体触媒を固定化し
たことを特徴とする。このように、陰極そのものをカー
ボンクロスにより形成し、その表裏両面に生体触媒を固
定すると、従来の板状、棒状、フイルム状等の電極を用
いた場合や、陰極材料と微生物との間に介在させる微生
物支持体として炭素繊維を用いる場合に比較して、微生
物の付着表面積を大きく取ることができ、水処理能力を
大幅に向上させることができる。ここで、生体触媒が固
定化でき、良好な導電性と十分な可撓性を有するもので
あれば、カーボンクロスを構成する炭素繊維の種類は特
に限定されるものではなく、また、カーボンクロスの構
造も不織布、織布等、任意であり、厚みも特に限定され
ない。
【０００６】好適には、前記カーボンクロスは長尺体と
し、長手方向に沿って複数箇所で折曲して蛇行状態で電
気分解槽内に収容する。例えば、陽極を複数の板状陽極
部材によって構成してこれを相互に離間させて略垂直状
態で配設し、長尺のカーボンクロスを複数箇所で折曲し
て該複数の陽極部材間を延びて蛇行させ、複数の陽極部
材の各々にカーボンクロスの一部が対向するようにする
のが好ましい。このような構造とすると、特に陰極表面
積を大きく取ることができ、生物膜の付着量を増加させ
て脱窒効率を高めることができる。
し、長手方向に沿って複数箇所で折曲して蛇行状態で電
気分解槽内に収容する。例えば、陽極を複数の板状陽極
部材によって構成してこれを相互に離間させて略垂直状
態で配設し、長尺のカーボンクロスを複数箇所で折曲し
て該複数の陽極部材間を延びて蛇行させ、複数の陽極部
材の各々にカーボンクロスの一部が対向するようにする
のが好ましい。このような構造とすると、特に陰極表面
積を大きく取ることができ、生物膜の付着量を増加させ
て脱窒効率を高めることができる。
【０００７】なお、本発明では、カーボンクロスで形成
した陰極に加えて、従来の陰極を併用することも可能で
ある。また、生体触媒はカーボンクロスの表裏両面に固
定化されるが、必ずしもカーボンクロスの表裏の全体に
渡って固定化する必要はなく、陽極に対向する有効部位
に固定化されていれば足りる。
した陰極に加えて、従来の陰極を併用することも可能で
ある。また、生体触媒はカーボンクロスの表裏両面に固
定化されるが、必ずしもカーボンクロスの表裏の全体に
渡って固定化する必要はなく、陽極に対向する有効部位
に固定化されていれば足りる。
【０００８】前記カーボンクロスに固定化される生体触
媒は、被処理液に含まれる硝酸態窒素と陰極に生じる水
素とから窒素及び水を生成する反応を触媒することので
きる微生物であれば如何なるものでもよいが、一般に汚
泥中に含まれる Paracoccusdenitrificans, Micrococcu
s denitrificans, Alcaligenes, Pseudomonas, C. acet
icum, A. woodii, Methanobacterium denitrificans, E
nterobacter cloacal等が挙げられる。この生体触媒の
陰極への固定は、陰極を種汚泥に浸漬させることによっ
て行うが、好適には、本発明の処理装置に種汚泥を循環
させることによって行うことができる。また、固定化し
た生体触媒の活性が被処理水中の毒性物質等によって低
下させられてしまうことを防止するために、生体触媒
を、セルロース、デキストラン、デンプン、寒天、カラ
ギーナン、アルギン酸及びその誘導体、ゼラチン、アル
ブミン、コラーゲン、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ングリコール、エポキシ等に包接して固定化してもよ
い。
媒は、被処理液に含まれる硝酸態窒素と陰極に生じる水
素とから窒素及び水を生成する反応を触媒することので
きる微生物であれば如何なるものでもよいが、一般に汚
泥中に含まれる Paracoccusdenitrificans, Micrococcu
s denitrificans, Alcaligenes, Pseudomonas, C. acet
icum, A. woodii, Methanobacterium denitrificans, E
nterobacter cloacal等が挙げられる。この生体触媒の
陰極への固定は、陰極を種汚泥に浸漬させることによっ
て行うが、好適には、本発明の処理装置に種汚泥を循環
させることによって行うことができる。また、固定化し
た生体触媒の活性が被処理水中の毒性物質等によって低
下させられてしまうことを防止するために、生体触媒
を、セルロース、デキストラン、デンプン、寒天、カラ
ギーナン、アルギン酸及びその誘導体、ゼラチン、アル
ブミン、コラーゲン、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ングリコール、エポキシ等に包接して固定化してもよ
い。
【０００９】本発明の処理装置で用いられる陽極は、そ
の材料、形状ともに特に限定されるものではないが、炭
素、白金、ニッケル、金、銀、または白金被覆ニッケル
等が挙げられが、実用的には炭素材料が好ましい。
の材料、形状ともに特に限定されるものではないが、炭
素、白金、ニッケル、金、銀、または白金被覆ニッケル
等が挙げられが、実用的には炭素材料が好ましい。
【００１０】また、本発明の電気分解槽の構造は、内部
に陰極と陽極を収納することができるものであれば、直
方体状、円筒状等、如何なる形状でもよいが、好適に
は、その底部に流入口を、上部側に流出口を具備し、底
部の流入口から導入された被処理水が垂直に対向した陽
極（陽極部材）とカーボンクロスの間を上昇して上部の
流出口から排出される構造とし、特に、電気分解槽の底
部に、横断面積が下方に向けて徐々に減少していく錐状
部を設け、前記複数の陽極部材とカーボンクロスを該錘
状部の上方に配置する。そして、好ましくは、該錘状部
の上方側終端であってカーボンクロスと陽極部材の下方
の部位に、複数の透孔を有する少なくとも１枚の整流板
を配設し、該整流板の透孔を被処理水が通過して上昇せ
しめられる構成とすると、被処理液が電極全体に渡って
均一な流速で供給されるようになる。なお、この整流板
を複数枚用いる場合は、単に同一レベルに並べて配設す
るばかりでなく、積層して多段に整流するようにしても
よい。
に陰極と陽極を収納することができるものであれば、直
方体状、円筒状等、如何なる形状でもよいが、好適に
は、その底部に流入口を、上部側に流出口を具備し、底
部の流入口から導入された被処理水が垂直に対向した陽
極（陽極部材）とカーボンクロスの間を上昇して上部の
流出口から排出される構造とし、特に、電気分解槽の底
部に、横断面積が下方に向けて徐々に減少していく錐状
部を設け、前記複数の陽極部材とカーボンクロスを該錘
状部の上方に配置する。そして、好ましくは、該錘状部
の上方側終端であってカーボンクロスと陽極部材の下方
の部位に、複数の透孔を有する少なくとも１枚の整流板
を配設し、該整流板の透孔を被処理水が通過して上昇せ
しめられる構成とすると、被処理液が電極全体に渡って
均一な流速で供給されるようになる。なお、この整流板
を複数枚用いる場合は、単に同一レベルに並べて配設す
るばかりでなく、積層して多段に整流するようにしても
よい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の処理装置の一実
施形態を図１及び図２を参照して詳細に説明するが、こ
れが本発明の範囲を限定するものではないことは言うま
でもない。図１に全体を示すように、本発明の処理装置
１は、電気分解槽となる処理槽２を具備する。該処理槽
２の側壁の上端近傍には、側壁からオーバーフローする
処理水を受けるオーバーフロー部が形成され、該オーバ
ーフロー部に処理水の流出口となる流出管（図示せず）
が接続される一方、該処理槽２の底部は、矩形の横断面
積が下方に向けて徐々に減少していく錐状部４とされ、
該錘状部４の頂部に被処理水の流入口となる流入管５が
取り付けられている。そして、処理槽２の内部で直方体
の下面に相当する位置、すなわち、錘状部４の上方側終
端部位には、多数の透孔６ａが全面に渡って穿設されて
いる少なくとも一枚の整流板６が水平に取り付けられて
おり、流入管５から導かれた被処理液は該整流板６の透
孔６ａを通って槽内に滞留し、水位が流出管のレベルに
達すると、流出管からオーバーフローして排出されるよ
うになっている。
施形態を図１及び図２を参照して詳細に説明するが、こ
れが本発明の範囲を限定するものではないことは言うま
でもない。図１に全体を示すように、本発明の処理装置
１は、電気分解槽となる処理槽２を具備する。該処理槽
２の側壁の上端近傍には、側壁からオーバーフローする
処理水を受けるオーバーフロー部が形成され、該オーバ
ーフロー部に処理水の流出口となる流出管（図示せず）
が接続される一方、該処理槽２の底部は、矩形の横断面
積が下方に向けて徐々に減少していく錐状部４とされ、
該錘状部４の頂部に被処理水の流入口となる流入管５が
取り付けられている。そして、処理槽２の内部で直方体
の下面に相当する位置、すなわち、錘状部４の上方側終
端部位には、多数の透孔６ａが全面に渡って穿設されて
いる少なくとも一枚の整流板６が水平に取り付けられて
おり、流入管５から導かれた被処理液は該整流板６の透
孔６ａを通って槽内に滞留し、水位が流出管のレベルに
達すると、流出管からオーバーフローして排出されるよ
うになっている。
【００１２】更に、前記処理槽２の内部で整流板６の上
部には、処理槽２よりも小さい複数枚（図では８枚）の
板状の炭素陽極部材７が、各両側縁を処理槽２の側壁
（図２において上方と下方の側壁）から離間させて互い
に等間隔を開けて垂直状態で並設され、槽外に設置され
た電源Ｅに電気的に接続されている。また、処理槽２の
内部で陽極部材７の側縁が位置する側壁近傍には、ステ
ンレス鋼等の金属製の複数の支持棒８が、側壁に沿って
等間隔で垂設されいる。そして、前記陽極部材７の高さ
にほぼ等しい幅を有する１枚の長尺のカーボンクロスか
らなる陰極９が、前記支持棒８に巻かれて折り返され、
前記陽極部材７の間を蛇行した状態で張設され、端部に
電源Ｅが接続されている。すなわち、カーボンクロス製
の陰極９は、その始端が処理槽２の隅部近傍に固定部材
１０ａを介して固定され、そこから処理槽２の他方の側
面（図２において上方の側面）に向けて一側の側面（図
２において右側の側面）にほぼ平行に延設され、他方の
側面近傍の支持棒８に達すると該支持棒８の周りに巻か
れて折り返され、再び前記一側の側面と略平行に延設さ
れて、一方の側面（図２において下方の側面）の近傍の
支持棒８に達してこれに巻かれて折り返され、これが順
次繰り返されて、図示例では合計８回折り返されて蛇行
した状態とされ、終端が固定部材１０ｂを介して処理槽
２の他方の隅部に固定されている。そして、カーボンク
ロスは、陽極部材７とは一定間隔を保って陽極部材７間
を延びており、カーボンクロスの両面がそれぞれ陽極部
材７に対向する状態とされている。
部には、処理槽２よりも小さい複数枚（図では８枚）の
板状の炭素陽極部材７が、各両側縁を処理槽２の側壁
（図２において上方と下方の側壁）から離間させて互い
に等間隔を開けて垂直状態で並設され、槽外に設置され
た電源Ｅに電気的に接続されている。また、処理槽２の
内部で陽極部材７の側縁が位置する側壁近傍には、ステ
ンレス鋼等の金属製の複数の支持棒８が、側壁に沿って
等間隔で垂設されいる。そして、前記陽極部材７の高さ
にほぼ等しい幅を有する１枚の長尺のカーボンクロスか
らなる陰極９が、前記支持棒８に巻かれて折り返され、
前記陽極部材７の間を蛇行した状態で張設され、端部に
電源Ｅが接続されている。すなわち、カーボンクロス製
の陰極９は、その始端が処理槽２の隅部近傍に固定部材
１０ａを介して固定され、そこから処理槽２の他方の側
面（図２において上方の側面）に向けて一側の側面（図
２において右側の側面）にほぼ平行に延設され、他方の
側面近傍の支持棒８に達すると該支持棒８の周りに巻か
れて折り返され、再び前記一側の側面と略平行に延設さ
れて、一方の側面（図２において下方の側面）の近傍の
支持棒８に達してこれに巻かれて折り返され、これが順
次繰り返されて、図示例では合計８回折り返されて蛇行
した状態とされ、終端が固定部材１０ｂを介して処理槽
２の他方の隅部に固定されている。そして、カーボンク
ロスは、陽極部材７とは一定間隔を保って陽極部材７間
を延びており、カーボンクロスの両面がそれぞれ陽極部
材７に対向する状態とされている。
【００１３】前記カーボンクロス製の陰極９の表裏両面
には、水素と硝酸態窒素とから窒素と水を生成する反応
を触媒する生体触媒が固定化されている。この生体触媒
の固定化は、種汚泥を処理槽２内に入れて流出口、流入
口を経て循環させ、この循環操作を好ましくは約２週間
続けることによって行う。このようにして陰極９の上に
生体触媒を固定化した後は、前記汚泥を処理槽２から排
出する。なお、図示していないが、処理槽２の蓋部に
は、処理槽２内のガスを排出する排気バルブと処理槽２
内に有機基質などを添加するための供給管が取り付けら
れている。また、処理槽２の外周部には、処理槽２を恒
温に保つためのジャケットが付設されている。
には、水素と硝酸態窒素とから窒素と水を生成する反応
を触媒する生体触媒が固定化されている。この生体触媒
の固定化は、種汚泥を処理槽２内に入れて流出口、流入
口を経て循環させ、この循環操作を好ましくは約２週間
続けることによって行う。このようにして陰極９の上に
生体触媒を固定化した後は、前記汚泥を処理槽２から排
出する。なお、図示していないが、処理槽２の蓋部に
は、処理槽２内のガスを排出する排気バルブと処理槽２
内に有機基質などを添加するための供給管が取り付けら
れている。また、処理槽２の外周部には、処理槽２を恒
温に保つためのジャケットが付設されている。
【００１４】しかして、前記処理装置１を用いて水処理
を行う場合は、処理槽２の底部に設けられた流入管５か
らポンプ等を用いて被処理水を処理槽２内に導入する。
導入された被処理水は、整流板６に衝突して流勢が緩和
されるとともに、整流板６の孔６ａを通って上方に均一
化されて流れる。カーボンクロスの陰極９と陽極部材７
の間には、電源Ｅから適当な電圧が印加されて陰極上に
水素が発生しているので、この水素と被処理水中の硝酸
態窒素とが、前記生体触媒の触媒作用を介して窒素と水
に変換され、被処理水中の硝酸態窒素が除去される。硝
酸態窒素が除去された処理水は、処理槽２の上部に設け
られた流出管からオーバーフローして排出される。
を行う場合は、処理槽２の底部に設けられた流入管５か
らポンプ等を用いて被処理水を処理槽２内に導入する。
導入された被処理水は、整流板６に衝突して流勢が緩和
されるとともに、整流板６の孔６ａを通って上方に均一
化されて流れる。カーボンクロスの陰極９と陽極部材７
の間には、電源Ｅから適当な電圧が印加されて陰極上に
水素が発生しているので、この水素と被処理水中の硝酸
態窒素とが、前記生体触媒の触媒作用を介して窒素と水
に変換され、被処理水中の硝酸態窒素が除去される。硝
酸態窒素が除去された処理水は、処理槽２の上部に設け
られた流出管からオーバーフローして排出される。
【００１５】このように、本実施形態に係る装置では、
陰極９そのものをカーボンクロスにより形成し、その表
裏両面に生体触媒を固定しているので、従来の板状、棒
状、フイルム状等の電極を用いた場合や、陰極材料と微
生物との間に介在させる微生物支持体として炭素繊維を
用いる場合に比較して、微生物の付着表面積を大きく取
ることができ、水処理能力を大幅に向上させることがで
きる。また、カーボンクロスは、適度の凹凸を有してい
るので、同一面積の従来の板状の電極と比較しても、微
生物膜の付着量が増大する。
陰極９そのものをカーボンクロスにより形成し、その表
裏両面に生体触媒を固定しているので、従来の板状、棒
状、フイルム状等の電極を用いた場合や、陰極材料と微
生物との間に介在させる微生物支持体として炭素繊維を
用いる場合に比較して、微生物の付着表面積を大きく取
ることができ、水処理能力を大幅に向上させることがで
きる。また、カーボンクロスは、適度の凹凸を有してい
るので、同一面積の従来の板状の電極と比較しても、微
生物膜の付着量が増大する。
【００１６】更に、カーボンクロスは長尺体で一枚物と
しているので、着脱等の取扱いが容易であり、またカー
ボンクロスを長手方向に沿って複数箇所で折曲して蛇行
状態として電気分解槽内に収容しているので、従来の棒
状、板状の陰極と比較して、微生物の付着面積を大きく
保ちながらも装置をコンパクトにすることができる。ま
た更に、電気分解槽の底部から被処理水を導入するよう
にし、しかも少なくとも１枚の整流板を通過させるよう
にしたので、被処理液が電極全体に渡って均一に一定の
流速で供給され、水流の短絡がなく、一様に高い処理効
率を達成することができる。
しているので、着脱等の取扱いが容易であり、またカー
ボンクロスを長手方向に沿って複数箇所で折曲して蛇行
状態として電気分解槽内に収容しているので、従来の棒
状、板状の陰極と比較して、微生物の付着面積を大きく
保ちながらも装置をコンパクトにすることができる。ま
た更に、電気分解槽の底部から被処理水を導入するよう
にし、しかも少なくとも１枚の整流板を通過させるよう
にしたので、被処理液が電極全体に渡って均一に一定の
流速で供給され、水流の短絡がなく、一様に高い処理効
率を達成することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の硝酸態窒素
含有水の処理装置では、カーボンクロスを陰極そのもの
として使用し、表裏両面に生体触媒を固定化しているの
で、従来の板状炭素陰極等と比較して、生体触媒の付着
表面積を増大させて被処理液の脱窒効率を向上させるこ
とができ、高濃度の硝酸態窒素を含有する高負荷の原水
の処理が可能になる等の効果を奏する。
含有水の処理装置では、カーボンクロスを陰極そのもの
として使用し、表裏両面に生体触媒を固定化しているの
で、従来の板状炭素陰極等と比較して、生体触媒の付着
表面積を増大させて被処理液の脱窒効率を向上させるこ
とができ、高濃度の硝酸態窒素を含有する高負荷の原水
の処理が可能になる等の効果を奏する。
【００１８】
（実施例１）複数種の多孔性炭素板と本発明の装置で用
いるカーボンクロスに対して、微生物の固定化量を比較
した。すなわち、Ｓ県Ｏ市の下水処理場での返送汚泥を
採取し、種汚泥として３００ｍｌビーカーに入れ、マグ
ネティックスターラーでこれを攪拌し、その中に、本発
明で用いるカーボンクロス、従来の陰極材料であるポー
ラスカーボン１（Ｔ社製）、ポーラスカーボン２（Ｓ社
製）並びに黒鉛電極をそれぞれ浸漬させた。そして、２
週間後に取り出し、１０５℃で乾燥した後秤量し、付着
した微生物膜の重量を測定した。その結果を表１に示
す。
いるカーボンクロスに対して、微生物の固定化量を比較
した。すなわち、Ｓ県Ｏ市の下水処理場での返送汚泥を
採取し、種汚泥として３００ｍｌビーカーに入れ、マグ
ネティックスターラーでこれを攪拌し、その中に、本発
明で用いるカーボンクロス、従来の陰極材料であるポー
ラスカーボン１（Ｔ社製）、ポーラスカーボン２（Ｓ社
製）並びに黒鉛電極をそれぞれ浸漬させた。そして、２
週間後に取り出し、１０５℃で乾燥した後秤量し、付着
した微生物膜の重量を測定した。その結果を表１に示
す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果から、従来の陰極材料として一
般に用いられていた多孔性炭素の板状電極に比較して、
本発明で用いるカーボンクロスでは、単位表面積当たり
に固定化される生体触媒量が１０倍程度も増加し、黒鉛
と比較しても２倍程度に増加していることがわかる。
般に用いられていた多孔性炭素の板状電極に比較して、
本発明で用いるカーボンクロスでは、単位表面積当たり
に固定化される生体触媒量が１０倍程度も増加し、黒鉛
と比較しても２倍程度に増加していることがわかる。
【００２１】（実施例２）実施例１と同様の種汚泥を用
い、同様の手順により以下の実験を行った。本発明の処
理装置で用いるカーボンクロスと、同じカーボンクロス
の一方の面を多孔性炭素板状電極に接着したものとを種
汚泥に浸漬し、生体触媒の固定化量を比較した。その結
果、両面が露出されたカーボンクロスには、一方の面の
みがカーボンクロスで他方の面が多孔性炭素である電極
の約２倍の生体触媒が固定化された。
い、同様の手順により以下の実験を行った。本発明の処
理装置で用いるカーボンクロスと、同じカーボンクロス
の一方の面を多孔性炭素板状電極に接着したものとを種
汚泥に浸漬し、生体触媒の固定化量を比較した。その結
果、両面が露出されたカーボンクロスには、一方の面の
みがカーボンクロスで他方の面が多孔性炭素である電極
の約２倍の生体触媒が固定化された。
【００２２】（実施例３）図１に示した本発明の処理装
置を用いて以下の水処理を実施した。ただし、処理槽の
容積は９．５ｌとし、生体触媒を含有する種汚泥とし
て、Ａ市埋立処分最終沈殿地の汚泥を用いた。まず種汚
泥を槽内に入れ、流出口３から排出してこれを流入口５
に戻す循環操作を２週間行って陰極に生体触媒膜を付着
させ、汚泥を抜いた。この固定化操作の間、汚泥中の硝
酸態窒素濃度・全有機炭素（ＴＯＣ）が１００ｍｇ／ｌ
以下とならないように、硝酸態窒素及び有機物を４００
ｍｇ／ｌとなるまで補充した。
置を用いて以下の水処理を実施した。ただし、処理槽の
容積は９．５ｌとし、生体触媒を含有する種汚泥とし
て、Ａ市埋立処分最終沈殿地の汚泥を用いた。まず種汚
泥を槽内に入れ、流出口３から排出してこれを流入口５
に戻す循環操作を２週間行って陰極に生体触媒膜を付着
させ、汚泥を抜いた。この固定化操作の間、汚泥中の硝
酸態窒素濃度・全有機炭素（ＴＯＣ）が１００ｍｇ／ｌ
以下とならないように、硝酸態窒素及び有機物を４００
ｍｇ／ｌとなるまで補充した。
【００２３】上記のようにして生体触媒をカーボンクロ
ス上に固定化した後、被処理水として、４００ｍｇ／ｌ
の硝酸態窒素濃度及び４００ｍｇ／ｌのＴＯＣを有する
硝酸態窒素の模擬液を処理した。すなわち、ポンプを用
いて流入口から連続で被処理液を槽内に導入して処理を
行い、流出口から押し出し流れで排出させた。なお、槽
の滞留時間は２４時間、水温は３０℃に維持した。その
結果、４００ｍｇ／ｌあった硝酸態窒素濃度が１０ｍｇ
／ｌとなり、本発明の処理装置によって硝酸態窒素が極
めて良好に除去されることがわかった。
ス上に固定化した後、被処理水として、４００ｍｇ／ｌ
の硝酸態窒素濃度及び４００ｍｇ／ｌのＴＯＣを有する
硝酸態窒素の模擬液を処理した。すなわち、ポンプを用
いて流入口から連続で被処理液を槽内に導入して処理を
行い、流出口から押し出し流れで排出させた。なお、槽
の滞留時間は２４時間、水温は３０℃に維持した。その
結果、４００ｍｇ／ｌあった硝酸態窒素濃度が１０ｍｇ
／ｌとなり、本発明の処理装置によって硝酸態窒素が極
めて良好に除去されることがわかった。
【図１】 本発明の処理装置の一例を示す一部切り欠き
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 図１に示した処理装置の内部を上方から見た
図である。
図である。
１ 処理装置、 ２ 処理槽（電気分解槽）、 ６ 整流板、 ７ 陽極部材、 ９ 陰極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正之 東京都千代田区九段北１−14−16 株式会 社テクノ大手内
Claims (6)
- 【請求項１】 生体触媒を固定化した陰極を陽極ととも
に収容した電気分解槽を具備してなり、硝酸態窒素含有
水を電気分解して陰極に水素を発生させ、生体触媒を介
して硝酸態窒素含有水を脱窒素処理する硝酸態窒素含有
水処理装置において、前記陰極がカーボンクロスにより
形成されるとともに、該カーボンクロスの表裏両面に生
体触媒が固定化されてなることを特徴とする水処理装
置。 - 【請求項２】 前記カーボンクロスが長尺体であり、長
手方向に沿って複数箇所で折曲された蛇行状態で電気分
解槽内に収容されたことを特徴とする請求項１記載の水
処理装置。 - 【請求項３】 前記陽極が相互に離間して略垂直状態で
配設された複数の板状陽極部材を具備してなる一方、前
記カーボンクロスが、該複数の陽極部材間を延びて蛇行
させられ、複数の陽極部材の各々にカーボンクロスの一
部が対向せしめられて配設されたことを特徴とする請求
項２記載の水処理装置。 - 【請求項４】 前記電気分解槽の底部に流入口が、上部
側に流出口が、それぞれ設けられ、流入口より流入した
被処理水が前記陽極部材とカーボンクロスの間を上昇し
て処理されて流出口より排出される構成とされたことを
特徴とする請求項３記載の水処理装置。 - 【請求項５】 前記電気分解槽の底部には、横断面積が
下方に向けて徐々に減少していく錐状部が設けられ、該
錘状部の下端に前記流入口が設けられると共に、前記複
数の陽極部材と前記カーボンクロスは、該錘状部の上方
に配置されたことを特徴とする請求項４記載の水処理装
置。 - 【請求項６】 前記錘状部の上方側終端であって前記陰
極と陽極の下方の部位には、複数の透孔を有する少なく
とも１枚の整流板が配設され、該整流板を被処理水が通
過して上昇せしめられる構成とされたことを特徴とする
請求項５記載の水処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213607A JPH1147793A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 硝酸態窒素含有水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213607A JPH1147793A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 硝酸態窒素含有水処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1147793A true JPH1147793A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16641990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9213607A Pending JPH1147793A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 硝酸態窒素含有水処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1147793A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI405725B (zh) * | 2009-08-21 | 2013-08-21 | Univ Nat Cheng Kung | 透水性電化學微生物反應牆及其使用方法 |
| JP2013538114A (ja) * | 2010-07-21 | 2013-10-10 | カンブリアン イノベーション エルエルシー | 廃水を処理するための生物−電気化学的システムおよび酸性ガスを処理するための方法 |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP9213607A patent/JPH1147793A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI405725B (zh) * | 2009-08-21 | 2013-08-21 | Univ Nat Cheng Kung | 透水性電化學微生物反應牆及其使用方法 |
| JP2013538114A (ja) * | 2010-07-21 | 2013-10-10 | カンブリアン イノベーション エルエルシー | 廃水を処理するための生物−電気化学的システムおよび酸性ガスを処理するための方法 |
| JP2016120492A (ja) * | 2010-07-21 | 2016-07-07 | カンブリアン イノベーション エルエルシー | 廃水を処理するための生物−電気化学的システムおよび酸性ガスを処理するための方法 |
| US10099950B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-10-16 | Cambrian Innovation Llc | Bio-electrochemical system for treating wastewater |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021112 |