專利名稱：用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置及處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于家庭廢水或集體住宅的排水等含有磷酸離子的生活廢水或在熱帶魚水槽循環(huán)的水的處理裝置以及處理方法自很早以前，人們已知河川或湖泊富營養(yǎng)化的原因之一是由于磷化合物的存在。在一般家庭的生活廢水中有許多此等磷化合物，但該磷化合物為一種難以凈化處理的物質，使得一直到現(xiàn)在尚無有效的處理方案。
關于磷化合物的處理裝置曾經(jīng)有種種的提案，其中在家庭廢水方面則已知有鐵的電解溶出法(叁照日本特開平3-89998號公報、特開平10-43781號公報，C02F 3/12)。該技術是一種將廢水中的磷酸離子與鐵離子反應形成水不溶性的鹽，例如成為FePO4或Fe(OH)x(PO4)y，以使其凝聚沉淀而除去的技術，其中對設在電解槽中的鐵制電極通電，使鐵離子溶出于排水中。此外，此種采用電解溶出法的處理裝置，是例如由厭氣槽、好氣槽、以及處理水槽構成，并將該處理水槽的污水經(jīng)由用于溶出將與磷酸反應的鐵離子的電解裝置而循環(huán)于厭氣槽的污水處理裝置。
依上述電解溶出法的除磷裝置，若長時間使用，則會在電極表面產(chǎn)生鈍態(tài)膜，使除磷性能大幅降低。因此，例如于上述特開平10-43781號公報記載的裝置，則利用因電極極性反轉而于陰極產(chǎn)生的氫的洗凈效果以及曝氣的流動力，使陽極上生成的腐蝕生成物(αFeOOH)脫落，以防止腐蝕生成物膜厚度的增加和向黑銹(Fe3O4)的變化，由此防止鐵的溶出量降低。
然而，腐蝕生成物的膜仍會受所處理的廢水條件的影響而慢慢地生長，甚至變化成更牢固的黑銹(Fe3O4)的膜，使鐵的溶出減少，使得難于維持穩(wěn)定的除磷性能。
鑒于如上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能穩(wěn)定地維持除磷性能的、用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置及處理方法。
本發(fā)明的用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置，包括至少一對電極，以至少使其一部分浸漬于電解處理槽內的含有磷酸離子的待處理水中的方式相對配置，該一對電極的至少一方含有鐵和/或鋁；用于對該電極通電的電源；以及用于將上述處理槽內部曝氣的曝氣裝置，該處理裝置的特征在于具備用于按預定時間截斷對上述一對電極通電的通電轉換裝置。
另外，本發(fā)明還提供一種用于處理含有磷酸離子的水的處理方法，其中使用至少一對含有鐵和/或鋁的電極以電化學方式將鐵離子和/或鋁離子溶出于含有磷酸離子的待處理水中，使磷酸離子與鐵離子和/或鋁離子起反應，成為不溶性鹽的形態(tài)而凝聚沉淀，該處理方法的特征在于按預定時間截斷對上述一對電極通電。
以下，根據(jù)


本發(fā)明之用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置以及處理方法。
附圖的簡單說明
圖1是表示本發(fā)明之用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置的一個實施方案的說明圖。
圖2是圖1之處理裝置的放大圖。
圖3是表示對一對電極通電與截斷該通電的說明圖。
圖4是表示在將一對電極的極性予以反轉的情形下對一對電極通電與截斷該通電的說明圖。
圖5是表示在連接控制部的情形下的控制電路的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明之用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置的其他實施方案的說明圖。
本發(fā)明的處理裝置可用于例如合并凈化槽等的排水處理裝置中。如圖1所示，合并凈化槽由第一厭氣濾床槽A、第二厭氣濾床槽B、生物過濾槽等的好氣槽、處理水槽D、以及消毒槽E構成，將流入前述第一厭氣濾床槽A的廢水經(jīng)由各槽加以處理后，自消毒槽E排放。其中處理裝置1設置在用氣泵F將從前述處理水槽D抽上來的水送回至第一厭氣濾床槽A的循環(huán)路徑L中。
如圖2所示，前述處理裝置1包括電解處理槽4，該電解處理槽4具有待處理水的排水流入口2與流出口3；至少一對電極5，該電極以使其至少一部分浸漬于該電解處理槽4內的排水的方式相對配置；用于對該電極5通電的電源6；用于對前述電解處理槽4內的排水供給空氣并進行曝氣的曝氣裝置7；以及上述一對電極5的通電轉換裝置8。其中，該通電轉換裝置8是分別連接于電源6的陽極端子6a與陰極端子6b。此外，該通電轉裝置8具有定時功能，可執(zhí)行按預定時間截斷對于上述一對電極5通電的控制。
上述電極5可由鐵、鐵合金、鋁、鋁合金或鐵—鋁合金等的鐵離子和/或鋁離子發(fā)生源制造。上述電源6可使用恒流電源。使用這樣的恒流電源，即可以獨立地使流通于電極5的電流成為一定。另外，上述曝氣裝置7由設置于電解處理槽4的底部中央的多孔散氣管10或散氣板、以及用于對該散氣管10輸入壓縮空氣的氣泵11構成，而上述散氣管10與氣泵11通過管子12連接。
在本實施方案中，由于配置了三對電極5，如圖3所示，所以對于每一對電極5，例如分別以24小時周期施加電壓V1的期間，則由上述通電轉換裝置8以使對每一對電極5截斷通電的時間不會互相重疊的方式，只按預定時間例如6小時將對于電極5的通電從電壓V1截斷為零。由于有該電壓的截斷時間，即電極5與電源6之間的連接被斷開的電極有無通電時間存在，因此，電極5不會發(fā)生會吸引鐵和/或鋁離子的電引力或鐵和/或鋁離子的溶出現(xiàn)象。因此，由曝氣產(chǎn)生的氧氣供應可把電極5上所生成的黑銹(Fe3O4)復原至如紅銹等腐蝕生成物(αFeOOH)等的膨松狀態(tài)(多孔質狀態(tài))，使得氧氣供給或移動可透過該孔進行。由此，電極5上的腐蝕生成物便可因曝氣流動而容易剝落。另外，在本實施例，由于把每一對電極5的電壓V1的無通電時間予以錯開，使各電極5的無通電時間不會重疊，因此，截斷一對電極5的通電時，若將其他兩對電極5設定成能通以與三對電極5所流通的電流相同的電流，則可使除磷功能保持恒定。
因此，在本實施方案，廢水進入電解處理槽4，而電極5為鐵制時，由該電極5的陽極側溶出的鐵離子即將與磷酸離子發(fā)生凝聚反應，生成不溶性的磷酸鐵。然后，該磷酸鐵即流入第一厭氣濾床槽A，其凝聚物則被第一、第二厭氣濾床槽A及B、以及好氣槽C捕捉，即可從液體中把磷除去。
再者，如圖2所示，上述處理裝置1若具備可把每一對電極5的極性定期地予以反轉的極性反轉裝置13，則可通過電極5的極性反轉獲得電極5的均勻消耗以及表面氫的清潔效果。而且，在上述一對電極5進行定期的極性反轉的期間，從對上述一對電極通電轉換為截斷該通電。例如，如圖4所示，施加于電極5的電壓V2是以48小時為一周期進行變化，而把無通電時間設于電極5的極性由正反轉為負或逆向反轉的期間。由此，便可與上述情形同樣地除去電極5上的腐蝕生成物，且可防止于即將反轉之前所溶出的鐵離子和/或鋁離子再被吸住。
其次，說明于上述處理裝置1中設置微電腦等控制部時的控制電路。在本實施方案，如圖5所示，是通過操作盤20上的設定，用供自控制部21的信號控制電源6和通電轉換裝置8，控制電源6的電流量或電壓施加模式。此外，在本實施方案的處理裝置1，也可接上顯示部22，以便顯示于上述控制部21發(fā)生的異?；螂姌O更換時期。
本實施方案中的鐵(鋁)的電解溶出法，可采用公知方法。對于電極的通電方式可為間歇式或為脈沖式。通電量是依鐵離子濃度、廢水流量等而異，但將鐵離子和/或鋁離子在廢水中的濃度/磷濃度的比率(以下稱為“Fe/P”)調節(jié)為0.8至3.0、較理想為1.0至2.5即可。
如上述，本實施方案的處理裝置可特別有效地用于一般家庭廢水。因此，可單獨使用，但也可搭配于其他凈化系統(tǒng)，例如，活性污泥法、膜分離法、厭氣·好氣循環(huán)法等，以作為家庭用、集體住宅用的綜合廢水凈化系統(tǒng)。另也可利用于大規(guī)模處理系統(tǒng)(屎尿處理場)。
接著說明本發(fā)明之用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置適用于從上述廢水以外的待處理水中進行除磷的水凈化裝置的其他實施方案。該水凈化裝置是用于除去于水槽飼養(yǎng)的生物(熱帶魚或其他魚類和貝類、龜或水棲昆蟲等)的屎尿或剩餌等有機物而凈化水槽的水的裝置。
如圖6所示，水凈化裝置由水槽50與載置于該水槽50的上部的過濾器51構成，而該過濾器51具有位于下部容器51a與蓋子51b之間作為過濾部的過濾槽52、設于該過濾槽52的下游側的處理裝置53、作為脫色部而設于該處理裝置53的下游側的脫色槽54、作為移送裝置并具有過濾器55a與抽水管55b的抽水泵55、以及作為回送裝置的回流管56。上述處理裝置53是作成與圖2至圖5所示的處理裝置1相同的構成，其電極5裝在電極保持器5a并插入電極固定板58中而浸漬于水中。
水經(jīng)由形成于上述處理裝置53的下部的流入口2而流入電解處理槽4。上述電極5若由鐵制造，則從該電極5的陽極側溶出的鐵離子將與磷酸離子發(fā)生凝聚反應，形成不溶性的磷酸鐵。然后，該磷酸鐵將因曝氣裝置7而浮上來，并經(jīng)由排出口3排出于脫色槽54。在本實施方案，通過通電轉換裝置8，可按所定時間截斷對一對電極5的通電，因此可維持穩(wěn)定的除磷性能。
上述過濾槽52，內部裝有用于將魚類和貝類的屎尿或剩餌等有機物以及水中浮游物加以物理過濾或生物過濾的過濾器52a。過濾器52a是通過疊層多層以聚丙烯為原料的針刺型片狀無紡布(例如，單位重量為400g/m2、厚度為4.0mm、通氣量為160cc/cm2/sec)而形成的。水槽50內的水經(jīng)由抽水管55b抽上于過濾槽52，接受該過濾器52a的物理過濾和生物過濾作用，以捕捉及除去水中浮游物。
上述脫色槽54，用于除去浮游于水中并自電解處理槽4的排出口3流出的磷酸鐵，其鄰接于電解處理槽4而設，內部裝有用于除去該磷酸鐵并進行生物過濾的過濾器54a。該過濾器54a是把眾多由聚丙烯樹脂制造的長度10mm左右、外徑6mm左右、內徑3mm左右的中空圓柱收容于袋子內而成的。
另外，在本實施方案，雖把脫色槽設于電解處理槽下游側，但本發(fā)明的水凈化裝置并非限定于此，未具備脫色槽者也可用。又在本實施方案，是對過濾槽(過濾部)配置于水槽上方的方式加以說明，但該過濾部也不妨采用由配置于水槽內并可執(zhí)行物理過濾和/或生物過濾的過濾器所構成者。
又本實施例是將其應用于水的凈化裝置，但也可應用于養(yǎng)殖場或水族館的凈化裝置。
如上所說明，依照本發(fā)明，由于通過通電轉換裝置而設定電極的無通電時間，因此可以在不發(fā)生電化學性的氧化或還原或離子的溶解、移動的狀態(tài)下，使附著于電極表面的腐蝕生成物(αFeOOH等)加以曝氣并使因缺氧正在鈍化(Fe3O4)的電極的界面附近再行復原于膨松的(αFeOOH)狀態(tài)，所以，可通過曝氣流動作用剝落腐蝕生成物。因此，可穩(wěn)定地維持除磷性能。
又將多個電極對的無通電時間予以錯開并連接至一個恒流電源，所以即使有一對電極成為無通電狀態(tài)，只要使電解槽內的電極整體仍能通以一定量的電流，則即使設定無通電時間也不會造成除磷量的降低。其結果是，可穩(wěn)定地維持除磷性能。
權利要求
1.一種用于含有磷酸離子的水的處理裝置，其包括至少一對電極，該電極至少一方含有鐵和/或鋁，并以至少使其一部分浸漬于電解處理槽內的含有磷酸離子的待處理水中的方式相對配置；用于對該電極通電的電源；以及用于曝氣上述處理槽的曝氣裝置；所述處理裝置的特征在于具備用于按預定時間截斷對上述一對電極通電的通電轉換裝置。
2.如權利要求1所述的處理裝置，其具備用于將上述一對電極的極性定期地予以反轉的極性反轉裝置，上述通電轉換裝置是于該一對電極的極性反轉時實行對于一對電極的通電與該通電的截斷。
3.如權利要求2所述的處理裝置，其中，于上述電源與通電轉換裝置之間連接用于實行由上述電源對于一對電極的電流供應及該一對電極的極性反轉的控制部。
4.一種用于處理含有磷酸離子的水的處理方法，其中使用至少一對含有鐵和/或鋁的電極以電化學方式使鐵離子和/或鋁離子溶出在含有磷酸離子的待處理水中，使磷酸離子與鐵離子和/或鋁離子起反應成為不溶性鹽的形態(tài)而凝聚沉淀，所述處理方法的特征在于按預定時間截斷對上述一對電極的通電。
5.如權利要求4所述的處理方法，其中，配置有多對上述一對的電極時，截斷對該一對電極通電的時間設定成不會使每一對電極互相重疊。
6.如權利要求5所述的處理方法，其中，于定期地反轉上述一對電極的極性的期間，從對上述一對電極通電轉換為截斷該通電。
7.如權利要求6所述的處理方法，其中，由控制部執(zhí)行從上述電源對于一對電極的電流供應及該一對電極的極性反轉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可維持穩(wěn)定的除磷酸性能的用于含有磷酸離子的水的處理裝置及方法。所述處理裝置1包括:至少一對電極5,該電極至少一方含有鐵和/或鋁,并以至少使其一部分浸漬于電解處理槽4內的含有磷酸離子的待處理水中的方式相對配置;用于對該電極5通電的電源6;以及用于曝氣上述處理槽4的曝氣裝置7;該處理裝置1的特征在于具備用于按預定時間截斷對上述一對電極通電的通電轉換裝置8。
文檔編號C02F1/463GK1259489SQ99125920
公開日2000年7月12日 申請日期1999年12月9日 優(yōu)先權日1998年12月16日
發(fā)明者藤本惠一, 森泉雅貴 申請人:三洋電機株式會社