专利名称：用于处理含有磷酸离子的水的处理装置及处理方法
技术领域：
本发明涉及一种用于家庭废水或集体住宅的排水等含有磷酸离子的生活废水或在热带鱼水槽循环的水的处理装置以及处理方法自很早以前，人们已知河川或湖泊富营养化的原因之一是由于磷化合物的存在。在一般家庭的生活废水中有许多此等磷化合物，但该磷化合物为一种难以净化处理的物质，使得一直到现在尚无有效的处理方案。
关于磷化合物的处理装置曾经有种种的提案，其中在家庭废水方面则已知有铁的电解溶出法(叁照日本特开平3-89998号公报、特开平10-43781号公报，C02F 3/12)。该技术是一种将废水中的磷酸离子与铁离子反应形成水不溶性的盐，例如成为FePO4或Fe(OH)x(PO4)y，以使其凝聚沉淀而除去的技术，其中对设在电解槽中的铁制电极通电，使铁离子溶出于排水中。此外，此种采用电解溶出法的处理装置，是例如由厌气槽、好气槽、以及处理水槽构成，并将该处理水槽的污水经由用于溶出将与磷酸反应的铁离子的电解装置而循环于厌气槽的污水处理装置。
依上述电解溶出法的除磷装置，若长时间使用，则会在电极表面产生钝态膜，使除磷性能大幅降低。因此，例如于上述特开平10-43781号公报记载的装置，则利用因电极极性反转而于阴极产生的氢的洗净效果以及曝气的流动力，使阳极上生成的腐蚀生成物(αFeOOH)脱落，以防止腐蚀生成物膜厚度的增加和向黑锈(Fe3O4)的变化，由此防止铁的溶出量降低。
然而，腐蚀生成物的膜仍会受所处理的废水条件的影响而慢慢地生长，甚至变化成更牢固的黑锈(Fe3O4)的膜，使铁的溶出减少，使得难于维持稳定的除磷性能。
鉴于如上述问题，本发明的目的在于提供一种能稳定地维持除磷性能的、用于处理含有磷酸离子的水的处理装置及处理方法。
本发明的用于处理含有磷酸离子的水的处理装置，包括至少一对电极，以至少使其一部分浸渍于电解处理槽内的含有磷酸离子的待处理水中的方式相对配置，该一对电极的至少一方含有铁和/或铝；用于对该电极通电的电源；以及用于将上述处理槽内部曝气的曝气装置，该处理装置的特征在于具备用于按预定时间截断对上述一对电极通电的通电转换装置。
另外，本发明还提供一种用于处理含有磷酸离子的水的处理方法，其中使用至少一对含有铁和/或铝的电极以电化学方式将铁离子和/或铝离子溶出于含有磷酸离子的待处理水中，使磷酸离子与铁离子和/或铝离子起反应，成为不溶性盐的形态而凝聚沉淀，该处理方法的特征在于按预定时间截断对上述一对电极通电。
以下，根据
本发明之用于处理含有磷酸离子的水的处理装置以及处理方法。
附图的简单说明
图1是表示本发明之用于处理含有磷酸离子的水的处理装置的一个实施方案的说明图。
图2是图1之处理装置的放大图。
图3是表示对一对电极通电与截断该通电的说明图。
图4是表示在将一对电极的极性予以反转的情形下对一对电极通电与截断该通电的说明图。
图5是表示在连接控制部的情形下的控制电路的说明图。
图6是表示本发明之用于处理含有磷酸离子的水的处理装置的其他实施方案的说明图。
本发明的处理装置可用于例如合并净化槽等的排水处理装置中。如图1所示，合并净化槽由第一厌气滤床槽A、第二厌气滤床槽B、生物过滤槽等的好气槽、处理水槽D、以及消毒槽E构成，将流入前述第一厌气滤床槽A的废水经由各槽加以处理后，自消毒槽E排放。其中处理装置1设置在用气泵F将从前述处理水槽D抽上来的水送回至第一厌气滤床槽A的循环路径L中。
如图2所示，前述处理装置1包括电解处理槽4，该电解处理槽4具有待处理水的排水流入口2与流出口3；至少一对电极5，该电极以使其至少一部分浸渍于该电解处理槽4内的排水的方式相对配置；用于对该电极5通电的电源6；用于对前述电解处理槽4内的排水供给空气并进行曝气的曝气装置7；以及上述一对电极5的通电转换装置8。其中，该通电转换装置8是分别连接于电源6的阳极端子6a与阴极端子6b。此外，该通电转装置8具有定时功能，可执行按预定时间截断对于上述一对电极5通电的控制。
上述电极5可由铁、铁合金、铝、铝合金或铁—铝合金等的铁离子和/或铝离子发生源制造。上述电源6可使用恒流电源。使用这样的恒流电源，即可以独立地使流通于电极5的电流成为一定。另外，上述曝气装置7由设置于电解处理槽4的底部中央的多孔散气管10或散气板、以及用于对该散气管10输入压缩空气的气泵11构成，而上述散气管10与气泵11通过管子12连接。
在本实施方案中，由于配置了三对电极5，如图3所示，所以对于每一对电极5，例如分别以24小时周期施加电压V1的期间，则由上述通电转换装置8以使对每一对电极5截断通电的时间不会互相重叠的方式，只按预定时间例如6小时将对于电极5的通电从电压V1截断为零。由于有该电压的截断时间，即电极5与电源6之间的连接被断开的电极有无通电时间存在，因此，电极5不会发生会吸引铁和/或铝离子的电引力或铁和/或铝离子的溶出现象。因此，由曝气产生的氧气供应可把电极5上所生成的黑锈(Fe3O4)复原至如红锈等腐蚀生成物(αFeOOH)等的膨松状态(多孔质状态)，使得氧气供给或移动可透过该孔进行。由此，电极5上的腐蚀生成物便可因曝气流动而容易剥落。另外，在本实施例，由于把每一对电极5的电压V1的无通电时间予以错开，使各电极5的无通电时间不会重叠，因此，截断一对电极5的通电时，若将其他两对电极5设定成能通以与三对电极5所流通的电流相同的电流，则可使除磷功能保持恒定。
因此，在本实施方案，废水进入电解处理槽4，而电极5为铁制时，由该电极5的阳极侧溶出的铁离子即将与磷酸离子发生凝聚反应，生成不溶性的磷酸铁。然后，该磷酸铁即流入第一厌气滤床槽A，其凝聚物则被第一、第二厌气滤床槽A及B、以及好气槽C捕捉，即可从液体中把磷除去。
再者，如图2所示，上述处理装置1若具备可把每一对电极5的极性定期地予以反转的极性反转装置13，则可通过电极5的极性反转获得电极5的均匀消耗以及表面氢的清洁效果。而且，在上述一对电极5进行定期的极性反转的期间，从对上述一对电极通电转换为截断该通电。例如，如图4所示，施加于电极5的电压V2是以48小时为一周期进行变化，而把无通电时间设于电极5的极性由正反转为负或逆向反转的期间。由此，便可与上述情形同样地除去电极5上的腐蚀生成物，且可防止于即将反转之前所溶出的铁离子和/或铝离子再被吸住。
其次，说明于上述处理装置1中设置微电脑等控制部时的控制电路。在本实施方案，如图5所示，是通过操作盘20上的设定，用供自控制部21的信号控制电源6和通电转换装置8，控制电源6的电流量或电压施加模式。此外，在本实施方案的处理装置1，也可接上显示部22，以便显示于上述控制部21发生的异常或电极更换时期。
本实施方案中的铁(铝)的电解溶出法，可采用公知方法。对于电极的通电方式可为间歇式或为脉冲式。通电量是依铁离子浓度、废水流量等而异，但将铁离子和/或铝离子在废水中的浓度/磷浓度的比率(以下称为“Fe/P”)调节为0.8至3.0、较理想为1.0至2.5即可。
如上述，本实施方案的处理装置可特别有效地用于一般家庭废水。因此，可单独使用，但也可搭配于其他净化系统，例如，活性污泥法、膜分离法、厌气·好气循环法等，以作为家庭用、集体住宅用的综合废水净化系统。另也可利用于大规模处理系统(屎尿处理场)。
接着说明本发明之用于处理含有磷酸离子的水的处理装置适用于从上述废水以外的待处理水中进行除磷的水净化装置的其他实施方案。该水净化装置是用于除去于水槽饲养的生物(热带鱼或其他鱼类和贝类、龟或水栖昆虫等)的屎尿或剩饵等有机物而净化水槽的水的装置。
如图6所示，水净化装置由水槽50与载置于该水槽50的上部的过滤器51构成，而该过滤器51具有位于下部容器51a与盖子51b之间作为过滤部的过滤槽52、设于该过滤槽52的下游侧的处理装置53、作为脱色部而设于该处理装置53的下游侧的脱色槽54、作为移送装置并具有过滤器55a与抽水管55b的抽水泵55、以及作为回送装置的回流管56。上述处理装置53是作成与图2至图5所示的处理装置1相同的构成，其电极5装在电极保持器5a并插入电极固定板58中而浸渍于水中。
水经由形成于上述处理装置53的下部的流入口2而流入电解处理槽4。上述电极5若由铁制造，则从该电极5的阳极侧溶出的铁离子将与磷酸离子发生凝聚反应，形成不溶性的磷酸铁。然后，该磷酸铁将因曝气装置7而浮上来，并经由排出口3排出于脱色槽54。在本实施方案，通过通电转换装置8，可按所定时间截断对一对电极5的通电，因此可维持稳定的除磷性能。
上述过滤槽52，内部装有用于将鱼类和贝类的屎尿或剩饵等有机物以及水中浮游物加以物理过滤或生物过滤的过滤器52a。过滤器52a是通过叠层多层以聚丙烯为原料的针刺型片状无纺布(例如，单位重量为400g/m2、厚度为4.0mm、通气量为160cc/cm2/sec)而形成的。水槽50内的水经由抽水管55b抽上于过滤槽52，接受该过滤器52a的物理过滤和生物过滤作用，以捕捉及除去水中浮游物。
上述脱色槽54，用于除去浮游于水中并自电解处理槽4的排出口3流出的磷酸铁，其邻接于电解处理槽4而设，内部装有用于除去该磷酸铁并进行生物过滤的过滤器54a。该过滤器54a是把众多由聚丙烯树脂制造的长度10mm左右、外径6mm左右、内径3mm左右的中空圆柱收容于袋子内而成的。
另外，在本实施方案，虽把脱色槽设于电解处理槽下游侧，但本发明的水净化装置并非限定于此，未具备脱色槽者也可用。又在本实施方案，是对过滤槽(过滤部)配置于水槽上方的方式加以说明，但该过滤部也不妨采用由配置于水槽内并可执行物理过滤和/或生物过滤的过滤器所构成者。
又本实施例是将其应用于水的净化装置，但也可应用于养殖场或水族馆的净化装置。
如上所说明，依照本发明，由于通过通电转换装置而设定电极的无通电时间，因此可以在不发生电化学性的氧化或还原或离子的溶解、移动的状态下，使附着于电极表面的腐蚀生成物(αFeOOH等)加以曝气并使因缺氧正在钝化(Fe3O4)的电极的界面附近再行复原于膨松的(αFeOOH)状态，所以，可通过曝气流动作用剥落腐蚀生成物。因此，可稳定地维持除磷性能。
又将多个电极对的无通电时间予以错开并连接至一个恒流电源，所以即使有一对电极成为无通电状态，只要使电解槽内的电极整体仍能通以一定量的电流，则即使设定无通电时间也不会造成除磷量的降低。其结果是，可稳定地维持除磷性能。
权利要求
1.一种用于含有磷酸离子的水的处理装置，其包括至少一对电极，该电极至少一方含有铁和/或铝，并以至少使其一部分浸渍于电解处理槽内的含有磷酸离子的待处理水中的方式相对配置；用于对该电极通电的电源；以及用于曝气上述处理槽的曝气装置；所述处理装置的特征在于具备用于按预定时间截断对上述一对电极通电的通电转换装置。
2.如权利要求1所述的处理装置，其具备用于将上述一对电极的极性定期地予以反转的极性反转装置，上述通电转换装置是于该一对电极的极性反转时实行对于一对电极的通电与该通电的截断。
3.如权利要求2所述的处理装置，其中，于上述电源与通电转换装置之间连接用于实行由上述电源对于一对电极的电流供应及该一对电极的极性反转的控制部。
4.一种用于处理含有磷酸离子的水的处理方法，其中使用至少一对含有铁和/或铝的电极以电化学方式使铁离子和/或铝离子溶出在含有磷酸离子的待处理水中，使磷酸离子与铁离子和/或铝离子起反应成为不溶性盐的形态而凝聚沉淀，所述处理方法的特征在于按预定时间截断对上述一对电极的通电。
5.如权利要求4所述的处理方法，其中，配置有多对上述一对的电极时，截断对该一对电极通电的时间设定成不会使每一对电极互相重叠。
6.如权利要求5所述的处理方法，其中，于定期地反转上述一对电极的极性的期间，从对上述一对电极通电转换为截断该通电。
7.如权利要求6所述的处理方法，其中，由控制部执行从上述电源对于一对电极的电流供应及该一对电极的极性反转。
全文摘要
本发明提供一种可维持稳定的除磷酸性能的用于含有磷酸离子的水的处理装置及方法。所述处理装置1包括:至少一对电极5,该电极至少一方含有铁和/或铝,并以至少使其一部分浸渍于电解处理槽4内的含有磷酸离子的待处理水中的方式相对配置;用于对该电极5通电的电源6;以及用于曝气上述处理槽4的曝气装置7;该处理装置1的特征在于具备用于按预定时间截断对上述一对电极通电的通电转换装置8。
文档编号C02F1/463GK1259489SQ99125920
公开日2000年7月12日 申请日期1999年12月9日 优先权日1998年12月16日
发明者藤本惠一, 森泉雅贵 申请人:三洋电机株式会社