JP4424829B2 - 排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法に関する。さらに詳しくは、屎尿排水や生活排水などの汚水に含まれるリン酸イオンを金属電極の電気分解により溶出した金属イオンと反応させて除去するための排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リン化合物の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、Ｃ０２Ｆ ３／１２）。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（ＯＨ）x（ＰＯ4）yとして凝集沈殿させて除去しようとする技術であり、電解槽中に設置された鉄製の金属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、かかる電解溶出法を用いた汚水処理装置として、たとえば嫌気槽、好気槽、処理水槽および消毒槽からなり、該処理水槽の汚水を、リン酸反応する鉄イオンを溶出さる電解槽を介して、嫌気槽に循環するとともに、前記消毒槽を介して放流させるように構成されたものがある。
【０００３】
かかる装置では、金属電極の電圧変化によって交換時期を知らせていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の金属電極は、図９〜１０に示されるように、交換時の金属電極５０から電気分解により金属電極の電極残り５１のようになる。なお、図９におけるＵは、排水中に浸漬される金属電極の有効電極部である。このときの経過日数における電極残りの変化と有効面積（電解面の面積）の変化は、図１０〜１１に示されるように金属電極の残存率１００％のとき有効面積率は１００％、残存率８３％のとき有効面積率は９９％、残存率７６％のとき有効面積率は９７％、残存率６２％のとき有効面積率は９４％、残存率４９％のとき有効面積率は９１％、残存率３１％のとき有効面積率は８３％、残存率２５％のとき有効面積率は７２％および残存率９％のとき有効面積率は６４％となる。これは、図９に示されるように金属電極の周辺部位と金属電極の厚さ方向が溶けているため、金属電極の残量と有効面積の減少量が一致しないことによる。このため、図１２に示されるように電圧の変化がゆるやかに上昇したのち、急に電圧が上昇し交換時期が知らされる。この時点では、金属電極の残量がほぼゼロになっているため、交換時期のランプが点灯してから、金属電極を交換して再動作までの猶予期間が短いため、早急に交換しないとリン除去効率が低下して装置の運転を続けることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、金属電極の交換時期を前もって確実に知ることにより、メンテナンスが容易であり、装置の運転を長期間停止させることのない排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法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】
本発明の排水処理用電極は、排水中に浸漬される鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極であって、該排水中の金属電極部分に折曲部が設けられ、前記折曲部の部位が、金属電極の電気分解による電極残りの残存率と該金属残りの有効面積率との関係に基づいて決定されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のリン酸イオン含有排水の処理方法は、鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極を用いて、リン酸イオンを排水中に鉄イオンおよび／またはアルミニウムイオンを化学的に溶出させ、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リン酸イオン含有排水の処理方法であって、前記金属電極に折り曲げられる折曲部により、該金属電極の残量を確実に確保し、該金属電極に通電される電圧の変化で交換時期を前もって知り得ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法を説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施の形態にかかわる排水処理用電極を用いる排水処理装置を示す断面図、図２は電極保持具と金属電極を示す側面図、図３は図２における電極保持具と金属電極の正面図、図４は金属電極の経過日数における残量の変化を示す図、図５は金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図、図６は金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図、図７は図２における電極保持具を開放したときの内部を示す状態図である。
【００１０】
本発明は、たとえば合併浄化槽などの排水処理装置に用いられる。かかる排水処理装置は、図１に示すように、第一嫌気ろ床槽Ａと、第二嫌気ろ床槽Ｂと、空気をバブリングするための生物ろ過槽（接触ばっ気槽）Ｃと、処理水槽または沈殿槽Ｄと、消毒槽Ｅとからなり、前記第一嫌気ろ床槽Ａに流入した排水を各槽にて処理したのち、消毒槽Ｅから放流している。また前記沈殿槽Ｄには、揚水管と送風ブロアＦが設けられており、該沈殿槽Ｄから前記第一嫌気ろ床槽Ａへ輸送管Ｈを接続させて排水を循環させるようにしている。そして本実施の形態では、前記輸送管Ｈの途中に電解槽Ｉが接続されている。該輸送管Ｈ内に設置される支持具には、たとえば図２〜３に示される電極保持具１が着脱自在に取り付けられている。この電極保持具１により、保持および固定される一対の金属電極２が対向して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。またこの金属電極２には、図１に示されるように通電するための電源制御装置３が接続されている。この電源制御装置３には、前記金属電極２の極性を所定の時間、たとえば６時間ごとに切り換えるための極性反転回路を備えるのが好ましい。
【００１１】
前記電解槽Ｉに設置される金属電極２は、排水中に浸漬している有効電極部Ｌのうち、電極保持具１の下面から所定の電極根元（上端部位）に折曲部４が設けられている。該折曲部４は、一対の電極が、電極先端へ向うにつれて互いに近づくように電極根元から所定の勾配で曲げられたのち、さらに垂直方向に曲げることにより、滑らかな２段折り曲げにされている。また前記折曲部４の部位Ｌ１は、金属電極２の電気分解による電極残りの残存率と該電極残りの有効面積率との関係に基づいて決定されている。
【００１２】
たとえば折曲部４を有する金属電極２を排水中で電気分解させると、経過日数における電極残りの変化と有効面積（電解面の面積）の変化は、図４〜５に示されるように有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１のあとにも、残存率が確保されるように変化している。図４〜５において残存率１０％のとき有効面積率も１０％であった。そののち、前記有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１からの電極残量は折曲部４の部位の下からなくなる。そしてこのときの極間電圧の変化は、図６に示されるように前記有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１で急激に変化したのち、緩やかに変化している。
【００１３】
したがって、本実施の形態では、金属電極２に折り曲げられる折曲部４により、該金属電極２の残量を確保し、該金属電極２に通電される電圧の変化で交換時期を前もって知ることができる。
【００１４】
たとえば電極の交換時期の猶予期間を残存率（電極残量）１０％としたとき、その金属電極の残量分を目安にして、折曲部４の部位Ｌ１を有効電極部Ｌの１０％の位置とすることができる。
【００１５】
前記金属電極２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の鉄イオンおよび／またはアルミニウムイオン発生源から製作することができる。
【００１６】
前記電極保持具１としては、たとえば図２〜３および図７に示されるように、取手を有する保持具本体５と密封蓋６の２部品で構成し、防水用パッキン７を介して両者を複数のネジ８で固定するものを用いることができる。この保持具本体５と密封蓋６はともに合成樹脂材料、たとえば塩化ビニル樹脂などの電気絶縁性材料から作製するのが好ましい。
【００１７】
前記電極保持具１の保持具本体５と密封蓋６の内部には、複数の固定ネジ９で固定されたステンレスなどの耐食性に優れた平板状の金属板１０が防水用パッキン１１を介して配置されている。また該金属板１０には給電用ケーブル１２の一端の端子１３が固定ネジ９の１つで同時に固定されるとともに、他端のコネクタが電源制御装置３に接続され、該電源制御装置３からの電源を供給できるようにされている。前記保持具本体５と密封蓋６の内部から電極保持具１の外壁に突出させたボルト１４に前記金属電極２の孔を挿通し、ナット１５により金属電極２を位置決め固定している。
【００１８】
なお、本実施の形態では、金属電極が電解槽内に設置されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば生物ろ過槽などに設置することもできる。
【００１９】
本発明にかかわる排水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、膜分離法、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。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、金属電極の所定の部位に折曲部を設けることにより、消耗時の電圧変化が読み取りやすくなるため、メンテナンスがしやすくなる。また金属電極の交換猶予期間を設定することがでるため、前もって金属電極の交換準備ができ、長期にわたり装置の運転が停止してしまうのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる排水処理用電極を用いる排水処理装置を示す断面図である。
【図２】電極保持具と金属電極を示す側面図である。
【図３】図２における電極保持具と金属電極の正面図である。
【図４】金属電極の経過日数における残量の変化を示す図である。
【図５】金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図である。
【図６】金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図である。
【図７】図２における電極保持具を開放したときの内部を示す状態図である。
【図８】従来の金属電極の一例を示す斜視図である。
【図９】従来の金属電極における消耗時の形状の一例を示す模式図である。
【図１０】従来の金属電極の経過日数における残量の変化を示す図である。
【図１１】従来の金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図である。
【図１２】従来の金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 電極保持具
２ 金属電極
３ 電源制御装置
４ 折曲部
【発明の属する技術分野】
本発明は排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法に関する。さらに詳しくは、屎尿排水や生活排水などの汚水に含まれるリン酸イオンを金属電極の電気分解により溶出した金属イオンと反応させて除去するための排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リン化合物の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、Ｃ０２Ｆ ３／１２）。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（ＯＨ）x（ＰＯ4）yとして凝集沈殿させて除去しようとする技術であり、電解槽中に設置された鉄製の金属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、かかる電解溶出法を用いた汚水処理装置として、たとえば嫌気槽、好気槽、処理水槽および消毒槽からなり、該処理水槽の汚水を、リン酸反応する鉄イオンを溶出さる電解槽を介して、嫌気槽に循環するとともに、前記消毒槽を介して放流させるように構成されたものがある。
【０００３】
かかる装置では、金属電極の電圧変化によって交換時期を知らせていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の金属電極は、図９〜１０に示されるように、交換時の金属電極５０から電気分解により金属電極の電極残り５１のようになる。なお、図９におけるＵは、排水中に浸漬される金属電極の有効電極部である。このときの経過日数における電極残りの変化と有効面積（電解面の面積）の変化は、図１０〜１１に示されるように金属電極の残存率１００％のとき有効面積率は１００％、残存率８３％のとき有効面積率は９９％、残存率７６％のとき有効面積率は９７％、残存率６２％のとき有効面積率は９４％、残存率４９％のとき有効面積率は９１％、残存率３１％のとき有効面積率は８３％、残存率２５％のとき有効面積率は７２％および残存率９％のとき有効面積率は６４％となる。これは、図９に示されるように金属電極の周辺部位と金属電極の厚さ方向が溶けているため、金属電極の残量と有効面積の減少量が一致しないことによる。このため、図１２に示されるように電圧の変化がゆるやかに上昇したのち、急に電圧が上昇し交換時期が知らされる。この時点では、金属電極の残量がほぼゼロになっているため、交換時期のランプが点灯してから、金属電極を交換して再動作までの猶予期間が短いため、早急に交換しないとリン除去効率が低下して装置の運転を続けることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、金属電極の交換時期を前もって確実に知ることにより、メンテナンスが容易であり、装置の運転を長期間停止させることのない排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法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】
本発明の排水処理用電極は、排水中に浸漬される鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極であって、該排水中の金属電極部分に折曲部が設けられ、前記折曲部の部位が、金属電極の電気分解による電極残りの残存率と該金属残りの有効面積率との関係に基づいて決定されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のリン酸イオン含有排水の処理方法は、鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極を用いて、リン酸イオンを排水中に鉄イオンおよび／またはアルミニウムイオンを化学的に溶出させ、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リン酸イオン含有排水の処理方法であって、前記金属電極に折り曲げられる折曲部により、該金属電極の残量を確実に確保し、該金属電極に通電される電圧の変化で交換時期を前もって知り得ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の排水処理用電極および該電極を用いるリン酸イオン含有排水の処理方法を説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施の形態にかかわる排水処理用電極を用いる排水処理装置を示す断面図、図２は電極保持具と金属電極を示す側面図、図３は図２における電極保持具と金属電極の正面図、図４は金属電極の経過日数における残量の変化を示す図、図５は金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図、図６は金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図、図７は図２における電極保持具を開放したときの内部を示す状態図である。
【００１０】
本発明は、たとえば合併浄化槽などの排水処理装置に用いられる。かかる排水処理装置は、図１に示すように、第一嫌気ろ床槽Ａと、第二嫌気ろ床槽Ｂと、空気をバブリングするための生物ろ過槽（接触ばっ気槽）Ｃと、処理水槽または沈殿槽Ｄと、消毒槽Ｅとからなり、前記第一嫌気ろ床槽Ａに流入した排水を各槽にて処理したのち、消毒槽Ｅから放流している。また前記沈殿槽Ｄには、揚水管と送風ブロアＦが設けられており、該沈殿槽Ｄから前記第一嫌気ろ床槽Ａへ輸送管Ｈを接続させて排水を循環させるようにしている。そして本実施の形態では、前記輸送管Ｈの途中に電解槽Ｉが接続されている。該輸送管Ｈ内に設置される支持具には、たとえば図２〜３に示される電極保持具１が着脱自在に取り付けられている。この電極保持具１により、保持および固定される一対の金属電極２が対向して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。またこの金属電極２には、図１に示されるように通電するための電源制御装置３が接続されている。この電源制御装置３には、前記金属電極２の極性を所定の時間、たとえば６時間ごとに切り換えるための極性反転回路を備えるのが好ましい。
【００１１】
前記電解槽Ｉに設置される金属電極２は、排水中に浸漬している有効電極部Ｌのうち、電極保持具１の下面から所定の電極根元（上端部位）に折曲部４が設けられている。該折曲部４は、一対の電極が、電極先端へ向うにつれて互いに近づくように電極根元から所定の勾配で曲げられたのち、さらに垂直方向に曲げることにより、滑らかな２段折り曲げにされている。また前記折曲部４の部位Ｌ１は、金属電極２の電気分解による電極残りの残存率と該電極残りの有効面積率との関係に基づいて決定されている。
【００１２】
たとえば折曲部４を有する金属電極２を排水中で電気分解させると、経過日数における電極残りの変化と有効面積（電解面の面積）の変化は、図４〜５に示されるように有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１のあとにも、残存率が確保されるように変化している。図４〜５において残存率１０％のとき有効面積率も１０％であった。そののち、前記有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１からの電極残量は折曲部４の部位の下からなくなる。そしてこのときの極間電圧の変化は、図６に示されるように前記有効面積率が急激に下降する時点Ｔ１で急激に変化したのち、緩やかに変化している。
【００１３】
したがって、本実施の形態では、金属電極２に折り曲げられる折曲部４により、該金属電極２の残量を確保し、該金属電極２に通電される電圧の変化で交換時期を前もって知ることができる。
【００１４】
たとえば電極の交換時期の猶予期間を残存率（電極残量）１０％としたとき、その金属電極の残量分を目安にして、折曲部４の部位Ｌ１を有効電極部Ｌの１０％の位置とすることができる。
【００１５】
前記金属電極２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の鉄イオンおよび／またはアルミニウムイオン発生源から製作することができる。
【００１６】
前記電極保持具１としては、たとえば図２〜３および図７に示されるように、取手を有する保持具本体５と密封蓋６の２部品で構成し、防水用パッキン７を介して両者を複数のネジ８で固定するものを用いることができる。この保持具本体５と密封蓋６はともに合成樹脂材料、たとえば塩化ビニル樹脂などの電気絶縁性材料から作製するのが好ましい。
【００１７】
前記電極保持具１の保持具本体５と密封蓋６の内部には、複数の固定ネジ９で固定されたステンレスなどの耐食性に優れた平板状の金属板１０が防水用パッキン１１を介して配置されている。また該金属板１０には給電用ケーブル１２の一端の端子１３が固定ネジ９の１つで同時に固定されるとともに、他端のコネクタが電源制御装置３に接続され、該電源制御装置３からの電源を供給できるようにされている。前記保持具本体５と密封蓋６の内部から電極保持具１の外壁に突出させたボルト１４に前記金属電極２の孔を挿通し、ナット１５により金属電極２を位置決め固定している。
【００１８】
なお、本実施の形態では、金属電極が電解槽内に設置されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば生物ろ過槽などに設置することもできる。
【００１９】
本発明にかかわる排水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、膜分離法、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。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、金属電極の所定の部位に折曲部を設けることにより、消耗時の電圧変化が読み取りやすくなるため、メンテナンスがしやすくなる。また金属電極の交換猶予期間を設定することがでるため、前もって金属電極の交換準備ができ、長期にわたり装置の運転が停止してしまうのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる排水処理用電極を用いる排水処理装置を示す断面図である。
【図２】電極保持具と金属電極を示す側面図である。
【図３】図２における電極保持具と金属電極の正面図である。
【図４】金属電極の経過日数における残量の変化を示す図である。
【図５】金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図である。
【図６】金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図である。
【図７】図２における電極保持具を開放したときの内部を示す状態図である。
【図８】従来の金属電極の一例を示す斜視図である。
【図９】従来の金属電極における消耗時の形状の一例を示す模式図である。
【図１０】従来の金属電極の経過日数における残量の変化を示す図である。
【図１１】従来の金属電極の経過日数における有効面積の変化を示す図である。
【図１２】従来の金属電極の経過日数における極間電圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 電極保持具
２ 金属電極
３ 電源制御装置
４ 折曲部
Claims (2)
- 排水中に浸漬される鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極であって、該排水中の金属電極部分に折曲部が設けられ、前記折曲部の部位が、金属電極の電気分解による電極残りの残存率と該金属残りの有効面積率との関係に基づいて決定されてなる排水処理用電極。
- 鉄および／またはアルミニウムを含む一対の金属電極を用いて、リン酸イオンを排水中に鉄イオンおよび／またはアルミニウムイオンを化学的に溶出させ、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リン酸イオン含有排水の処理方法であって、前記金属電極に折り曲げられる折曲部により、該金属電極の残量を確実に確保し、該金属電極に通電される電圧の変化で交換時期を前もって知り得るリン酸イオン含有排水の処理方法。
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| A521 | Written amendment |
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