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(shù)領(lǐng)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含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(zhì)，使得一直到現(xiàn)在尚無有效的處理方案。
關(guān)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6-254584號公報，C02F 3/12)。該技術(shù)是一種將廢水中的磷酸離子與鐵離子反應(yīng)形成水不溶性的鹽，例如成為FePO4或Fe(OH)x(PO4)y，以使其凝聚沈淀而除去的技術(shù)，其中對設(shè)置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組成，并將該處理水槽的污水經(jīng)由用于溶出與磷酸反應(yīng)的鐵離子的電解裝置循環(huán)于厭氣槽的污水處理裝置。
依上述電解法的除磷裝置，采用在電極間通以直流電流，以溶出鐵離子的方法，然而，由于除磷性能依靠依法拉第定律而流通于電極中的總電流量而定，因此要確保除磷性能，則須把電流量維持于恒定值。因此，例如第6圖所示，電源通常是使用由AC濾波器50、整流·平滑部51、阻尼(snubber)電路52、開關(guān)電路53、次級平滑電路54、以及電流檢測電路55所構(gòu)成的開關(guān)型恒流電源。
然而，這種開關(guān)型的定電流電源價格比較高，有設(shè)備投資費(fèi)增高之虞。
鑒于如上述的情形，本發(fā)明的目的是提供一種能在維持磷酸除去功能的情況下降低設(shè)備投資費(fèi)的用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置以及處理方法。
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(nèi)的含有磷酸離子的待處理水中的方式相對配置，該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(nèi)部曝氣的曝氣裝置；該處理裝置的特征在于上述電源是使用恒壓電源。
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(xué)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/或鋁離子反應(yīng)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對上述電極施加恒電壓。
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)明的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是表示恒壓電源的一個實施方案的電路圖。
圖4是在圖3的電源上連接電壓轉(zhuǎn)換裝置和電壓控制裝置時的電路圖。
圖5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6是表示現(xiàn)有恒流電源的一個實例的電路圖。
本發(fā)明的處理裝置可用于例如合并凈化槽等排水處理裝置中。如第1圖所示，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C、處理水槽D、以及消毒槽E構(gòu)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(shè)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(nèi)的排水中的方式相對配置；用于對該電極5通電的電源6；以及用于對前述電解處理槽4內(nèi)的排水供給空氣并進(jìn)行曝氣的曝氣裝置7。另外，上述處理裝置1也可設(shè)置極性反轉(zhuǎn)裝置以便定期地將上述電極5的極性予以反轉(zhuǎn)。
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/或鋁離子的發(fā)生源制造。另外，上述曝氣裝置7由設(shè)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送入壓縮空氣的氣泵11構(gòu)成，而上述散氣管10與氣泵11通過管子12連接。
本發(fā)明的特征在于上述電源6為恒壓電源。這恒壓電源，如圖3所示，例如，可由整流·平滑部13與恒壓部14構(gòu)成。其中，上述整流·平滑部13由變壓器15a、整流器(二極管電橋)15b及電解電容器15c構(gòu)成，而恒壓部14則可使用由三端子調(diào)節(jié)器(單元件型恒壓元件)16a、電容器16b、及電解電容器16c所組成者。為使上述電極5不致發(fā)生腐蝕生成物(αFeOOH)的鈍態(tài)膜，以獲得穩(wěn)定的除磷功能，已知相對于液體中磷酸離子濃度的鐵離子(鋁離子)的溶出濃度的比率(以下稱為摩爾比)以設(shè)定為1.5倍左右為宜。因此，在本實施方案，若將該摩爾比設(shè)定于較之1.5大一些的值，例如，設(shè)定為2.0的話，即使電流有些變動，也能獲得穩(wěn)定的除磷功能。
因此，在本實施例，排水進(jìn)入電解處理槽4，而電極5為鐵制的情況下，由該電極5的陽極側(cè)溶出的鐵離子即將與磷酸離子發(fā)生凝聚反應(yīng)，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、以及需氣槽C捕捉，由此可從液體中把磷除去。
接著，說明本發(fā)明的其他實施方案。在本實施方案，如圖4所示，將上述恒壓部14分成三個恒壓部14a、14b、和14c，由此分成三階段轉(zhuǎn)換一恒壓，并于上述整流·平滑部13與各恒壓部14a、14b及14c的之間連接電壓轉(zhuǎn)換裝置17。因此，即使電極5間的電阻因時效變化而有所變化時，只要以該電壓轉(zhuǎn)換裝置17轉(zhuǎn)換恒壓電源的供應(yīng)便能維持大致恒定的流通于電極5的電流。另外，此項電壓變更可于做定期性保養(yǎng)工作時同時實施。但若欲以自動方式實施時，較佳的方法是，如圖4所示，將用于檢測流通于上述電極5的電流的電流檢測裝置18，例如電流感測器等，與可根據(jù)該電流檢測裝置18所檢測的值控制電壓并由微型計算機(jī)或比較器等構(gòu)成的電壓控制電路等電壓控制裝置19，予以連接，由此便能把供自電流檢測裝置18的檢測結(jié)果輸入電壓控制裝置19中，使電壓轉(zhuǎn)換裝置17自動地運(yùn)作。
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的處理。因此，可單獨(dú)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·需氣循環(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(jìn)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(jī)物而凈化水槽的水的裝置。
如圖5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(gòu)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(shè)于該過濾槽52的下游側(cè)的處理裝置53、作為脫色部而設(shè)于該處理裝置53的下游側(cè)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作成與圖2、圖3或圖4所示的處理裝置1相同的構(gòu)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若是由鐵制造的，則從該電極5的陽極側(cè)溶出出的鐵離子將與磷酸離子起凝聚反應(yīng)，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，則使用恒壓電源，把摩爾比設(shè)定于稍微高一些，或在該電源接上電壓轉(zhuǎn)換裝置，或另再予以檢測電流，便可維持穩(wěn)定的除磷性能。
上述過濾槽52，內(nèi)部裝有用于將魚類和貝類的屎尿或剩餌等有機(jī)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(nèi)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(shè)，內(nèi)部裝有用于除去該磷酸鐵及進(jìn)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(nèi)徑3mm左右的中空圓柱收容于袋子內(nèi)而成的。
另外，在本實施方案，雖把脫色槽設(shè)于電解處理槽下游側(cè)，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(nèi)并可執(zhí)行物理過濾和/或生物過濾的過濾器所構(gòu)成者。
又本實施例是將其應(yīng)用于水的凈化裝置，但也可應(yīng)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，使用恒壓電源，把摩爾比設(shè)定于比以往稍微高一些，即能在不會降低除磷性能的情況下降低整個裝置的成本。其結(jié)果是，可望降低設(shè)備費(fèi)用。
再者，依照本發(fā)明，替代把摩爾比設(shè)定于比以往稍微高一些的方法，而把電壓轉(zhuǎn)換裝置連接于恒壓電源的話，即使因時效變化而致電極間的電阻有變化時，也可通過改變電壓使電流變化減少，而獲得穩(wěn)定的除磷性能。
權(quán)利要求
1.一種用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置，其包括至少一對電極，以至少使其一部分浸漬于電解處理槽內(nèi)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；以及用于曝氣上述處理槽的曝氣裝置；所述處理裝置的特征在于上述電源是恒壓電源。
2.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其中，上述恒壓電源由整流·平滑電路與恒壓電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的處理裝置，其中，上述恒壓電路由三端子調(diào)節(jié)器與電容器構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1、2、或3所述的處理裝置，其具備用于把供自上述恒壓電源的電壓轉(zhuǎn)換成多種電壓的電壓轉(zhuǎn)換裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的處理裝置，其具備用于檢測流通于上述電極的電流的電流檢測裝置、以及用于根據(jù)由該電流檢測裝置所檢測的值而控制電壓的電壓控制裝置，并由此轉(zhuǎn)換供自上述恒壓電源的電壓。
6.一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(xué)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/或鋁離子反應(yīng)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對上述電極施加恒電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的處理方法，其中，將上述恒壓轉(zhuǎn)換為多種的恒電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的處理方法，其中，檢測流通于上述電極的電流，并轉(zhuǎn)換供自上述恒壓電源的電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能在維持磷酸除去功能的情況下降低設(shè)備投資費(fèi)的用于處理含有磷酸離子的水的處理裝置以及處理方法。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(nèi)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的特征在于上述電源6是恒壓電源。
文檔編號C02F1/461GK1257043SQ99125919
公開日2000年6月21日 申請日期1999年12月9日 優(yōu)先權(quán)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(jī)株式會社