高度排水処理用の電気化学的排水処理装置。

I. 製品概要

高度廃水処理とは、従来の二次処理（生物処理または物理化学処理）後の廃水を、より厳しい排出基準または再利用要件を満たすために、残留COD、アンモニア性窒素、色度、浮遊物質、および特徴的な汚染物質を除去するために使用される後続の浄化プロセスを指します。廃水排出基準の継続的な引き上げに伴い、高度処理は多くの廃水処理システムにおいて必須の要件となっています。

高度処理の課題は、生物処理後の廃水中に残存する汚染物質が、腐植酸、フルボ酸、リグニン誘導体、残留染料および中間体、多環芳香族炭化水素、抗生物質残渣など、生分解が困難な難分解性有機化合物であるという点にあります。これらの物質の濃度は高くありませんが、その安定した構造と強い化学的安定性により、従来の処理方法では効果的に除去することが困難です。

従来の高度処理方法にはそれぞれ限界があります。

活性炭吸着：難分解性有機物を吸着するのに効果的ですが、汚染物質を「除去」するのではなく「移動」させるだけです。飽和した炭素は有害廃棄物となり、再生コストが高くなります。

Fenton酸化：強力な酸化力がありますが、大量のH₂O₂とFe²⁺の添加が必要で、大量の鉄スラッジ（有害廃棄物）を生成し、運転コストが高くなります。

膜分離（UF/RO）：汚染物質を濃縮水中に保持できますが、20%～30%の高濃度濃縮水を生成するため、さらなる処理が必要です。

本システムは、生物処理システムまたは従来の物理化学処理の後に高度処理ユニットとして設置される電気化学酸化技術を使用し、生物廃水中の難分解性有機物を精密に酸化・分解します。陽極直接酸化および電気触媒によって生成されるヒドロキシルラジカル（・OH）およびその他の強力な酸化剤により、従来のプロセスでは除去できない残留COD、アンモニア性窒素、色度を完全に鉱化または分解します。

プロセス全体で消費されるのは電力のみであり、化学薬品の添加やスラッジ、濃縮水の生成はありません。常温常圧で運転するため、廃水アップグレードおよび高度処理の理想的な終末処理ユニットです。

II. 高度廃水処理の難しさと本装置による解決策

III. 作用原理

生物処理システムまたは従来の物理化学処理からの廃水が電気化学反応器に入り、電極の作用下で深度浄化されます。

(1) 難分解性有機物の深度酸化（深度COD除去）

生物廃水中の残留CODは、主に構造的に安定した難分解性有機物（腐植酸、フルボ酸、リグニン誘導体、多環芳香族炭化水素、長鎖アルカン、残留染料分子など）です。これらの物質は、従来の生物処理環境では微生物にほとんど利用されません（B/C < 0.05）。電気化学反応器内：一部の有機物はアノード表面で直接電子を失い酸化され、安定した分子構造が破壊されます。ヒドロキシルラジカル（・OH）は、その強力な酸化力で難分解性有機物を無差別に攻撃し、芳香環を開裂させ、長鎖を切断し、複素環を分解します。廃水中の塩化物イオンは電解されて活性塩素を生成し、残留有機物の酸化を補います。難分解性有機物 → 開環/鎖切断 → 有機酸/アルコール/アルデヒド → CO₂ + H₂O へのさらなる鉱化。

(2) 残留アンモニア性窒素の深度除去

生物廃水中の残留アンモニア性窒素は、間接酸化経路で除去されます。塩化物イオンがアノードで電解されて活性塩素を生成し、アンモニア性窒素を急速に窒素ガスに酸化します。(3) 色度の深度除去

生物廃水中の色度は、主に安定した発色団構造を持つ染料残渣、リグニン誘導体、腐植物質に由来します。電気化学的作用により、これらの発色団：不飽和共役構造（-N=N-、キノン型、共役二重結合など）が酸化・破壊され、完全に無色透明な廃水が得られます。廃水は無色透明、無臭、無菌となります。IV. コアメリット（高度廃水処理向け）

メリット

パラメータ範囲

二次生物処理（A/O、A²/O、SBR、MBRなど）→二次沈殿槽→電気化学高度処理ユニット→基準適合排出/生産用再利用説明：電気化学装置は、生物処理システムの末端に直接設置され、生物廃水中の難分解性残留COD、アンモニア性窒素、色度を処理します。これは最も標準的な高度処理構成であり、地方自治体の廃水処理場、工業団地の廃水処理場、および様々な工業廃水処理場のアップグレードに適しています。元の生物処理システムは変更不要で、末端に高度処理ユニットを追加するだけで、エンジニアリング作業量が少なく、投資が管理可能で、迅速な結果が得られます。オプション2：より厳しい排出基準へのアップグレード

生物廃水→従来の高度処理（既存基準を満たす）→電気化学精製ユニット→より厳しい基準を満たす廃水→感潮水域への排出または再利用