(57)【要約】      （修正有）【課題】放電によって発生するラジカル等の活性種を被処理水に効率よく作用させて、処理速度を向上させることができる水処理装置を提供する。【解決手段】被処理水を粒状にして下方に向かって噴射する被処理水噴射ノズル３を有し、鉛直方向に対して交差するように伸張状態に支持された線状をした電圧印加電極２１と、断面が中心角180°以上の円弧状をした略樋状あるいは円筒状で、前記電圧印加電極の少なくとも下側半分と内壁面側が対面するとともに、前記電圧印加電極が中心軸に一致するように配置され、壁面に前記噴射された被処理水が透過可能な孔が形成された接地電極２２とからなり、電圧印加電極と接地電極間でストリーマ放電を生じさせて前記被処理水中の処理物質を分解処理する複数組のストリーマ放電ユニットを鉛直方向上方から投影したとき、各接地電極が他のストリーマ放電ユニットの接地電極に接するあるいは一部重なるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を粒状にして下方に向かって噴射する被処理水噴射ノズルを有し、
鉛直方向に対して交差するように伸張状態に支持された線状をした電圧印加電極と、断面が中心角180°以上の円弧状をした略樋状あるいは円筒状をしていて、前記電圧印加電極の少なくとも下側半分と内壁面側が対面するとともに、前記電圧印加電極が中心軸に一致するように配置され、壁面に前記噴射された被処理水が透過可能な孔が形成された接地電極とからなり、電圧印加電極と接地電極間でストリーマ放電を生じさせて前記被処理水中の処理物質を分解処理する複数組のストリーマ放電ユニットが、前記被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水を下方から受けるとともに、鉛直方向上方から投影したとき、接地電極が他のストリーマ放電ユニットの接地電極に接するあるいは一部重なるように配置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
電圧印加電極が、鉛直方向に直交する伸張状態に支持されている請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
各接地電極が隣接するストリーマ放電ユニットの接地電極に接した状態に配置されている請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
電圧印加電極が、その表面に鋭角な微細凸部を多数備えている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
接地電極が金網で形成されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を放電により発生するラジカル、オゾン等の活性種により分解処理する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物の分解処理方法として、被処理水中に、線状電極と平板状電極とを配置するとともに、両電極間にグロー放電などに比べ放電範囲が払子状に広がるといわれているストリーマ放電を起こさせ、ストリーマ放電により発生する生成される様々な活性種を利用して処理水中の有機物を分解処理する方法が知られている（特許文献１，２等）。
しかしながら、上記方法では、両電極が被処理水中に浸漬状態となっているため、過大な印加電圧をかけないとストリーマ放電を発生させる事ができず、エネルギーコストの点で問題がるとともに、ストリーマ放電が生じても生成した活性種が対象水中を潜り抜け対象有機物に攻撃するまでに被処理水で減衰してしまい、充分な効果が得られ難い。
【０００３】
また、ストリーマ放電を利用した水処理装置として、被処理水を噴出する噴出器と、この噴出器から噴出された被処理液に向かって放電を生起させる放電電極と、噴出器から噴出される被処理液と上記放電電極との間に電位差を与える電源とを備えている水処理装置も提案されている（特許文献３）。
しかし、上記水処理装置においては、噴出器から被処理水が円錐状に広がりながら小さい粒状になって棒状をした放電電極の先端に向かって噴出するようになっており、円錐の中心付近の中央部の粒状被処理水中の有機物は、うまく分解できるのであるが、円錐の外周側の粒状被処理水の有機物まで分解処理することが難しい。したがって、やはりエネルギーコストの点で問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開2001−104958号公報
【特許文献２】特許第3773759号公報
【特許文献３】特許第4023512号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて、放電によって発生するラジカル等の活性種を被処理水に効率よく作用させて、処理速度を向上させることができる水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明にかかる水処理装置は、被処理水を粒状にして下方に向かって噴射する被処理水噴射ノズルを有し、鉛直方向に対して交差するように伸張状態に支持された線状をした電圧印加電極と、断面が中心角１８０°以上の円弧状をした略樋状あるいは円筒状をしていて、前記電圧印加電極の少なくとも下側半分と内壁面側が対面するとともに、前記電圧印加電極が中心軸に一致するように配置され、壁面に前記噴射された被処理水が透過可能な孔が形成された接地電極とからなり、電圧印加電極と接地電極間でストリーマ放電を生じさせて前記被処理水中の処理物質を分解処理する複数組のストリーマ放電ユニットが、前記被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水を下方から受けるとともに、鉛直方向上方から投影したとき、各接地電極が他のストリーマ放電ユニットの接地電極に接するあるいは一部重なるように配置されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明において、電圧印加電極は、鉛直方向に対して交差するように伸張状態にされていれば構わないが、より効率のよい処理をもとめるのであれば、できるだけ鉛直方向に直交する伸張状態に支持されていることが好ましい。
また、電圧印加電極は、１本の細いワイヤーでも構わないし、ワイヤーブラシの様に細ワイヤーが中心線から外に均一長さで突出している物や、ネジ山加工のような表面に鋭角な微細凸部が緻密に多数配置された細線構造体であっても構わない。
【０００８】
電圧印加電極の径は、特に限定されないが、直径φ0.2〜0.4mmが好ましく、φ0.25〜0.30mmがより好ましい。すなわち、電圧印加電極の径が細すぎると処理の際に溶断するおそれがあり、電圧印加電極の径が太すぎると電荷の集中が起こり難くなるおそれがある。
【０００９】
接地電極としては、被処理水噴射ノズルから噴射される粒状被処理水が透過することができる大きさの多数の孔を壁面に備えていていれば、特に限定されず、金網やパンチングメタルを用いることができる。
また、各接地電極は、特に限定されないが、隣接するストリーマ放電ユニットの接地電極に接した状態に配置されていることが好ましい。すなわち、上記のようにすれば、全ての接地電極が短絡状態となり、１つの接地電極を接地させれば、全ての接地電極が接地状態となり配線が簡略化できる。
【００１０】
接地電極の開孔率は、処理効率を考えると、５０％以上であることが好ましい。
孔の大きさは、円筒形状を保持できるとともに、被処理水噴射ノズルから噴射される粒状被処理水が通過可能であれば特に限定されないが、一般的には開口面積が０．０１ｍｍ2〜６２５ｍｍ2程度である。
電圧印加電極及び接地電極の材質は、導電性があり耐食性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼が好適である。
【００１１】
被処理水噴射ノズルから噴射される粒状被処理水の粒径は、特に限定されないが、粒径が大きくなりすぎると、放電空間のプラズマに接触する体積あたりの表面積が小さくなり、処理効率が悪くなるため１５００μｍ以下が好ましい。
【００１２】
被処理水噴射ノズルとしては、特に限定されないが、たとえば、複数の接地電極を平面視方形になるように配置したとき、粒状被処理水を方形の外縁に沿うように方形に噴射するノズル（例えば、いけうち社の充角錐ノズルSSXP）を使用すればよい。
【００１３】
さらに、本発明の水処理装置においては、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加する高圧電源や、ミストを受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として被処理水ミスト供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように、本発明にかかる水処理装置は、被処理水を粒状にして下方に向かって噴射する被処理水噴射ノズルを有し、鉛直方向に対して交差するように伸張状態に支持された線状をした電圧印加電極と、断面が中心角１８０以上の円弧状をした略樋状あるいは円筒状をしていて、前記電圧印加電極の少なくとも下側半分と内壁面側が対面するとともに、前記電圧印加電極が中心軸に一致するように配置され、壁面に前記噴射された被処理水が透過可能な孔が形成された接地電極とからなり、電圧印加電極と接地電極間でストリーマ放電を生じさせて前記被処理水中の処理物質を分解処理する複数組のストリーマ放電ユニットが、前記被処理水噴射ノズルから噴射された被処理水を下方から受けるとともに、鉛直方向上方から投影したとき、各接地電極が他のストリーマ放電ユニットの接地電極に接するあるいは一部重なるように配置されているので、被処理水噴射ノズルから噴射された粒状をした被処理水がいずれかの電圧印加電極と接地電極との間でストリーマ放電によって発生する活性種に接触する。
したがって、効率よく被処理水中の有機物が分解処理できる。
【００１５】
さらに、電圧印加電極が、鉛直方向に直交する伸張状態に支持されている構成とすれば、１つのストリーマ放電ユニットによって最も広い面積で噴射された粒状被処理水を下方から受けることができ、より効率よく被処理水を処理することができる。
【００１６】
また、各接地電極が隣接するストリーマ放電ユニットの接地電極に接した状態に配置されている構成とすれば、１つの接地電極を接地させれば、すべての接地電極が接地したことになり、配線が簡略化できる。
【００１７】
電圧印加電極が、その表面に鋭角な微細凸部を多数備えている構成とすれば、低い印加電圧でも電荷を集中させる事で放電を開始させられるので、低い印加電圧から放電状態を安定的に維持できる。
【００１８】
接地電極が金網で形成されている構成とすれば、既存の金網を曲げ加工するだけで接地電極を製造することができるので、製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、この水処理装置１ａは、図示していない処理筒の内部に収容された６組のストリーマ放電ユニット２ａと、噴射ノズル３とを備えている。
各ストリーマ放電ユニット２ａは、電圧印加電極２１と、接地電極２２とを備えている。
【００２１】
各ストリーマ放電ユニット２ａの電圧印加電極２１は、それぞれ同直径のステンレス鋼製のワイヤーからなり、すべての電圧印加電極２１が伸張状態で水平、かつ、同じ高さ位置で等ピッチで平行に支持されている。
一方、各接地電極２２は、開孔率が５０％以上で網目の開口面積が０．０１ｍｍ2〜６２５ｍｍ2程度であるスレンレス鋼製の均一な大きさ網目を有する金網を円筒形に成形したものであって、円筒の中心軸が電圧印加電極２１と一致するとともに、隣接する接地電極２２と接するように設けられている。
【００２２】
そして、電圧印加電極２１と接地電極２２との間には、図示していない処理筒外に設けられたパルスパワー発生装置によって、高電圧がパルス状に印加されて、電圧印加電極２１の周囲にストリーマ放電空間を形成するようになっている。
噴射ノズル３は、上記のようにして平行に並んだ6組のストリーマ放電ユニット２ａの上方に配置され、図示していない処理筒の下方に設けられた被処理水タンクからポンプを介して送られてくる被処理水を、接地電極２２の網目を透過可能な粒径の粒状被処理水４にして6組のストリーマ放電ユニット２ａに向かって噴射するようになっている。
また、ストリーマ放電ユニット２ａを透過した被処理水は、再び被処理水タンクに戻り循環するようになっている。
【００２３】
すなわち、この水処理装置１ａは、上記のように6組のストリーマ放電ユニット２ａが互いの接地電極２２を接触させた状態で水平に並んで配置され、これらストリーマ放電ユニット２ａの上方から噴射ノズル３によって粒状被処理水４がストリーマ放電ユニット２ａに向かって噴射されるので、噴射ノズル３から拡がるように噴射された粒状被処理水４をいずれかのストリーマ放電ユニット２ａによって受けることができる。
そして、接地電極２２が、粒状被処理水４が透過可能な大きさの網目をした金網で形成されているので、噴射された粒状被処理水４が接地電極２２の上側壁面の網目を透過して、電圧印加電極２１と接地電極２２と間のストリーマ放電空間に入り込み、ストリーマ放電空間で発生する活性種によって被処理水中の有機物が分解処理される。
【００２４】
図４は、本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図４に示すように、この水処理装置１ｂは、上記水処理装置１ａと同様のストリーマ放電ユニット２ａを５組備え、５組のストリーマ放電ユニット２ａの内の３組のストリーマ放電ユニット２ａが水平方向に所定ピッチ隔てて並ぶとともに、残りの２組のストリーマ放電ユニット２ａを上記３組のストリーマ放電ユニット２ａより下方に、上方から鉛直方向に投影したとき、接地電極２２が他のストリーマ放電ユニット２ａの接地電極２２に一部重なるように配置されている以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
【００２５】
図５は、本発明にかかる水処理装置の第３の実施の形態をあらわしている。
図５に示すように、この水処理装置１ｃは、各ストリーマ放電ユニット２ｂの接地電極２３が断面半円形の樋状をしている以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
この水処理装置１ｃは、上記のように各ストリーマ放電ユニット２ｂの接地電極２３が断面半円形の樋状をしているので、噴射された粒状被処理水４が接地電極２３の壁面に接触することなく、確実にストリーマ放電空間に達する。したがって、より効率よく処理できる。
【００２６】
図６は、本発明にかかる水処理装置の第４の実施の形態をあらわしている。
図６に示すように、この水処理装置１ｄは、各ストリーマ放電ユニット２ｂの接地電極２３が断面半円形の樋状をしている以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
【００２７】
図７は、本発明にかかる水処理装置の第５の実施の形態をあらわしている。
図７に示すように、この水処理装置１ｅは、４組のストリーマ放電ユニット２ｂが水平に並び、その下方で、３組のストリーマ放電ユニット２ｂが水平に、上側の４組のストリーマ放電ユニット２ｂと半ピッチずれた状態に配置されている以外は、上記水処理装置１ｃと同様になっている。
【００２８】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、接地電極が均一な大きさ網目を有する金網で形成されていたが、円筒形をした接地電極においては、上側半分を粒状被処理水が透過しやすいように粗い網目としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態の要部を模式的あらわす斜視図である。
【図３】図１の水処理装置の要部を模式的あらわす側面図である。
【図２】図１の水処理装置のストリーマ放電ユニット部分の平面図である。
【図４】本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態のストリーマ放電ユニット部分の側面図である。
【図５】本発明にかかる水処理装置の第３の実施の形態のストリーマ放電ユニット部分の側面図である。
【図６】本発明にかかる水処理装置の第４の実施の形態のストリーマ放電ユニット部分の側面図である。
【図７】本発明にかかる水処理装置の第５の実施の形態のストリーマ放電ユニット部分の側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  水処理装置
２ａ，２ｂ  ストリーマ放電ユニット
２１  電圧印加電極
２２，２３  接地電極
４  噴射ノズル
【図１】
2010115579.tif 000003
【図２】
2010115579.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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