(57)【要約】【課題】放電プラズマを用いて被処理水中の物質を分解処理する水処理装置において、分解効率を高め、処理量を上げる。【解決手段】被処理水を通過させる排水管路と、排水管路内に設置された被処理水の流通方向に貫通した一つもしくは複数の穴を持つ絶縁性の構造物と、一対の電極を有し、一対の電極間に高電圧を印加することにより、構造物の穴を含む空間に放電プラズマを発生させて水処理を行う。【選択図】図１
2015231604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が流される排水管路と、
前記排水管路内に当該排水管路を塞ぐように設置され、被処理水の流通方向に貫通した一つもしくは複数の穴を有する電気絶縁性の構造物と、
一対の電極と、
前記一対の電極に接続された電源とを有し、
前記電源から前記一対の電極間に高電圧を印加することにより前記構造物の穴の付近に放電プラズマを発生させることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記一対の電極が前記構造物の上流側と下流側とに配置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記一対の電極の一方が前記構造物の上流側もしくは下流側に配置され、他方が前記穴に接触していることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記排水管路の径が１ｍｍから１０ｃｍであり、前記穴の径が５μｍから１ｍｍであることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記穴の径と前記排水管路の径の比が１／１０以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記穴の長さが１ｃｍ以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記電源から前記一対の電極にパルス状の電圧を反復して印加することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記電源から前記一対の電極に少なくとも２つの異なる電圧が含まれるパルス状の電圧を反復して印加することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記電極と前記構造物の穴の相対位置を変化させる駆動機構を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記穴部付近に電極を有し、当該電極に電圧を印加して電気分解で発生した気泡を用いて前記放電プラズマを発生させることを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記構造物に加熱機構を備え、前記加熱機構によって前記構造物を加熱して前記構造物の穴に気泡を発生させることを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記構造物に光照射する光源を有し、
前記光源から前記構造物に光照射して前記構造物の穴付近に気泡を発生させることを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の水処理装置において、
ＯＨラジカル量を測定する測定部を備え、前記測定部による測定結果をもとに前記電源を制御する
ことを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記構造物が前記排水管路の中に複数直列に配置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の水処理装置において、
前記排水管路が外部の分析機器に接続され、前記分析機器からの排水を処理することを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術として、特許文献１がある。この公報は「被処理水を通過させる通水管路にノズルと対向電極を備えたリアクターからなる水処理装置であって、前記ノズルは、オリフィス形状を有し、前記リアクター内の通水方向上流側に設けられており、前記被処理水が前記オリフィスの最収縮部を通過直後、圧力が降下した領域において、沸騰現象によりキャビテーションを発生させ、前記対向電極は、高圧側電極と接地側電極が対向して成り、前記ノズルの下流側の前記キャビテーションが発生する空間に設けられており、前記対向電極間に高電圧を印加することにより、前記キャビテーションが発生する空間に放電プラズマを形成する水処理装置において、前記高圧側電極と前記接地側電極は通水方向に互いに間隔をおいて設置されていることを特徴とする水処理装置」を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４１９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された水処理装置は、キャビテーションを発生させるための機構が必要であり、構造が複雑になる。
【０００５】
本発明は、被処理水中の放電プラズマを用いて被処理水中の物質を分解処理する水処理装置において、分解効率が高く、処理量の大きいものを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による水処理装置は、被処理水が流される排水管路と、排水管路内に当該排水管路を塞ぐように設置され、被処理水の流通方向に貫通した一つもしくは複数の穴を有する電気絶縁性の構造物と、一対の電極と、一対の電極に接続された電源とを有し、電源から一対の電極間に高電圧を印加することにより構造物の穴の付近に放電プラズマを発生させるものである。
【０００７】
一対の電極は、構造物の上流側と下流側とに配置してもよいし、一対の電極の一方を構造物の上流側もしくは下流側に配置し、他方を構造物の穴に接触させて配置してもよい。
【０００８】
電源は、一対の電極にパルス状の電圧を反復して印加するのが好ましい。
【０００９】
パルス状の電圧には、２つの異なる電圧を含むのが好ましい。２つの異なる電圧は、典型的には、放電に必要な電圧より低く、かつ気泡の発生には十分な電圧と、放電を可能とする高い電圧である。
【００１０】
一対の電極に高電圧を印加して放電プラズマを発生させるに先立ち、構造物の穴の部分に、電気分解、加熱、光照射など電圧印加以外の手段で予め気泡を形成しておくのも効率的に放電プラズマを発生させるのに有効である。
【００１１】
また、ＯＨラジカル量を測定する測定部を備え、測定部による測定結果をもとに電源を制御するようにしてもよい。
【００１２】
構造物は、排水管路の中に複数直列に配置してもよい。
【００１３】
一態様として、排水管路を外部の分析機器に接続し、分析機器からの排水を処理するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被処理水に含まれる物質の分解効率が高く、処理量の大きい水処理装置を提供できる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】水処理装置の構成例を示す模式図。
【図２】高圧電源による電圧印加の時間変化を示す概念図。
【図３】電圧印加に伴う構造物付近の変化の様子を示す模式図。
【図４】電圧スイッチを有する水処理装置を示す模式図。
【図５】電極の位置を時間的に変化させる機構を備える水処理装置の例を示す模式図。
【図６】電極の位置変化の例を示す模式図。
【図７】電気分解で気泡を発生させる水処理装置の構成例を示す模式図。
【図８】熱で気泡を発生させる水処理装置の構成例を示す模式図。
【図９】光で気泡を発生させる水処理装置の構成例を示す模式図。
【図１０】ＯＨラジカルの量を計測し放電条件を制御する水処理装置の例を示す模式図。
【図１１】放電部がタンデムに構成された水処理装置の例を示す模式図。
【図１２】放電部が液体クロマトグラフに接続された水処理装置の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
［実施例１］
図１は、本実施例の水処理装置の構成例を示す模式図である。
【００１９】
被処理水は排水管路１０１に流される。排水管路１０１の内側には板１０２が排水管路１０１を塞ぐようにして配置され、板１０２には複数の穴１０３が貫通して設けられている。排水管路１０１を流れる被処理水は穴１０３を通過して板１０２の上流側から下流側に流される。この実施例では、被処理水は図の下側から上側に向かって流れているので、上流が下側、下流が上側という配置になっている。高圧電源１０６は電線１０７，１０８を介して板１０２の上流側に配置された電極１０５と板１０２の下流側に配置された電極１０４に接続されており、電極間１０４，１０５に高電圧を印加できる。
【００２０】
排水管路１０１が被処理水で満たされた状態において、板１０２の上流側の電極１０５と下流側の電極１０４の間に、数百Ｖもしくは数ｋＶの電圧を印加すると、被処理水の電気伝導度に応じて異なる電流が流れる。排水管路１０１の太い部分に比べて、板１０２の穴１０３の部分では、断面積が小さいため電気抵抗が大きく、結果として電界が集中することになる。電界集中の結果、穴１０３には比較的大きな電流密度で電流が流れる。そのため、穴１０３の内部の被処理水がジュール熱によって加熱されて気泡が生じ、その後その両端に高電圧がかかることによって、穴１０３付近に放電プラズマが生じる。生じた放電プラズマにより被処理水が処理され、被処理水中の物質を分解処理することができる。
【００２１】
放電を生じさせる観点から、排水管路１０１の径は１ｍｍから１０ｃｍ程度が望ましく、さらには５ｍｍから５ｃｍ程度が望ましい。また、効率的に放電を生じさせる観点から、板１０２に設ける穴１０３の径は５μｍから１ｍｍ程度が望ましく、さらには５０μｍから５００μｍ程度が望ましい。同様に、穴１０３の径と排水管路１０１の径の比は、１／１０程度以下が望ましく、さらには１／１００以下が望ましい。
【００２２】
板１０２の厚み及び穴１０３の長さは１ｃｍ程度以下が望ましく、さらに望ましくは１ｍｍ程度以下が望ましい。板１０２の厚みが薄いことにより、電圧印加によって生じ成長した気泡が穴１０３に定在することを防ぎ、常に新しい気泡を穴１０３に生じさせて、溶液処理の均一性を向上することができる。板１０２は樹脂、ガラス等の電気絶縁性の材料で構成される必要がある。
【００２３】
穴の形状については特に限定はないが、円柱、楕円柱、多角柱などの形状が考えられる。また予め多孔の材質を切り出して使うことも考えられる。各穴の放電の状態を均一にそろえ、水処理能力を高く維持する観点から、複数設けられる穴の大きさはある程度そろっていることが望ましい。
【００２４】
板の上流側と下流側に配置された２つの電極１０４，１０５と板１０２の間の距離は、長すぎると放電を生じるのに非常に大きな電圧を必要とし、また短すぎると電極近傍の穴でのみ放電が生じやすくなるため、排水管路１０１の内径を基準として、１／３倍から３倍程度の範囲であることが望ましい。
【００２５】
放電時に発生する気泡の滞留を防ぎ、処理の効率を高く保つため、被処理水は板１０２の複数の穴１０３のみを経由して流れることが望ましい。また、流れの向きは水平方向とすることも可能であるが、発生した気泡が流れにより自然に穴１０３から除かれるためには、流れの向きは鉛直方向下から鉛直方向上に向かう方向であることがより望ましい。
【００２６】
被処理水の送液量は毎分１ｍＬから５Ｌ程度が望ましく、さらには毎分５ｍＬから１００ｍＬ程度が望ましい。
【００２７】
本実施例の構成では、被処理水が複数の穴１０３のいずれかを通過し、また複数の穴１０３及びその近辺で放電プラズマが生成するので、板１０２を通過する被処理水は必ず放電プラズマの近辺を通過することになるため、被処理水中の有機物等、物質の高い分解率を達成することができる。また複数の穴１０３を用いることで、被処理水の処理量を大きくすることができる。
【００２８】
板１０２の穴１０３及びその付近で発生する放電プラズマに付随した気泡がそのまま穴１０３及びその付近に滞留すると放電を阻害するため、この気泡を効率的に取り除き、次の放電を繰り返し起こす必要がある。そのための手段の一つとして、電圧をパルス状に印加すると効果的である。例えば、電圧印加時間を数ミリ秒から数十ミリ秒、電圧非印加時間を数ミリ秒から数十ミリ秒とし、これを反復するとよい。一般的な条件下では、電圧印加時間をこれ以上に大きくすると気泡の成長により放電が停止してしまうことが多く、また、電圧非印加時間をこれ以上に長くすると、通過する被処理水の放電及びその生成物への接触効率が低くなり、有機物の分解効率が低下するためである。
【００２９】
同様に、構造物である板１０２に複数の穴１０３が貫通している構造は、処理量を大きく保ったまま、気泡の除去を容易にし、結果として被処理水中の物質の分解率を向上する効果がある。例えば、比較の対象として、最も単純な系である、排水管路を複数並列し、その一つ一つに対して対向電極を配置し、放電プラズマを各排水管路に発生させる系を考えると、この系では、発生した気泡が配管の下流側を完全に塞いでしまい、放電が停止することや放電が安定しないことが想定される。太い排水管路に複数の穴を持つ構造物である板を配置する構造により、発生した気泡よりも排水管路の径を大きくすることができるため、気泡が排水管路を完全に防ぐという事態が生じず、被処理水中の物質の分解効率を高く保つことができる。また、仮に一部の穴が詰まりにより流通しない場合にも、他の穴で処理されるので、溶液中の固形分等の混入に対してもロバストな装置を実現できる。
【００３０】
本実施例の構成によれば、放電の開始を容易にする気泡を電圧印加により形成することができるため、別途放電のための気体を排水管路に導入する機構が不要であり、簡便な構成となる。また同様に、特許文献１に記載のキャビテーションによる気泡の発生が不要であるため、キャビテーション発生用のノズルが不要となり、詰まりが少なく、流路抵抗の低い、構成の簡単な装置を実現できる。
【００３１】
本実施例では、排水管路１０１内に設置する構造物として複数の貫通穴１０３を持つ板１０２を用いたが、構造物はこの構成に限定されるものではない。多孔質な無機膜や有機膜等も用いることが可能である。
【００３２】
また、図１の例では電極として棒状の電極を使用しているが、電極の形状はそれに限定されるものではない。板状の電極や複数の突起部を持つ電極等も、電圧印加の均一性を保ち、分解効率を高く保つために効果がある。
【００３３】
［実施例２］
本実施例では、電圧を変化させて印加することで更に被処理水中の物質の分解効率を向上する水処理装置の一例を説明する。水処理装置の全体構成は実施例１と同様である。
【００３４】
図２は、本実施例の高圧電源１０６による電圧印加の時間変化を示す概念図である。図１に示した水処理装置の構成で、電極１０４，１０５間にかける電圧の時間変化を示している。図２において、Ｖ１は穴１０３に気泡は生じるが放電はしない電圧、Ｖ２は穴１０３に生じた気泡に放電が生じる電圧である。すなわち、高圧電源１０６は、一対の電極に２つの異なる電圧が含まれるパルス状の電圧を印加する。図２は、電圧Ｖ１の部分と電圧Ｖ２の部分を有する電圧印加パルス一つ分を示しており、水処理を実施する場合にはこの電圧パルスを反復して印加する。
【００３５】
図３は、図２の電圧パルスを印加した時に構造物である板１０２の複数の穴１０３に生じる気泡及び放電プラズマの様子を時間と共に模式的に示したものである。時間ｔ０において電圧０でスタートし、時間ｔ１で電圧Ｖ１を印加する。電圧が印加されたことで穴１０３に電流が流れ、ジュール熱によって穴の部分の被処理水が加熱されることで気泡が発生する。この際全ての穴に気泡が同時に発生することが望ましいが、実際には電極配置や穴の径、形状の不均一性などから全ての穴に同時に気泡が発生しないことがありうる。図３に示した例では、６つの穴１０３のうちまず３つに気泡が発生している。時間ｔ１に印加する電圧が放電に必要な電圧以上の高い電圧である場合、この気泡が発生した穴の部分にのみ放電が生じ、そこに集中的に電流が流れるので、全ての穴に放電プラズマを起こすことができない可能性がある。そこで、時間ｔ１で印加する電圧を放電に必要な電圧より低く、かつ気泡の発生には十分な電圧Ｖ１とし、その電圧印加を続けることで、全ての穴１０３に気泡が発生する時間ｔ２まで放電させずに待ち、その後放電させることが可能な高い電圧Ｖ２を印加することで全ての穴に放電プラズマを生じさせることができる。
【００３６】
本実施例のみならず、本発明において、放電による有機物分解処理が行われる部分は、図示のように放電部のみに限定されず、放電部の周辺にまで広がっているため、放電していない部分でも有機物分解処理は行われる。
【００３７】
このように印加する電圧を経時的に変化させることにより、より高い確率で多くの穴に放電プラズマを生じさせることができ、より被処理水中の物質の分解効率が高い水処理装置を実現できる。また、本実施例は電圧印加条件のみの変更で実現可能であり、排水管路内部の構成を変化させる必要がないという効果がある。
【００３８】
本実施例では、印加電圧を２段階で変化させる例を示したが、必ずしも２段階で行う必要はない。気泡が発生し放電が生じない範囲での電圧が一定時間続いた後、放電に必要な電圧が印加される電圧の時間変化であればよく、例えば電圧を滑らかに上昇させるような電圧時間変化を行ってもよい。上記の一定時間とは、気泡が発生する時間オーダーを想定しており、例えば穴１０３の径が１００μｍ程度であれば、上記の一定時間は１００マイクロ秒程度とすればよい。
【００３９】
［実施例３］
本実施例では、スイッチにより電圧が印加される電極の位置を時間的に変化させて、更に物質の分解効率を向上する水処理装置の一例を説明する。
【００４０】
図４は、電圧スイッチにより電圧が印加される電極の位置を時間的に変化させる水処理装置の例を示す模式図である。本実施例の水処理装置は、複数の穴１０３が設けられ排水管路１０１を塞ぐように設置された板１０２の上流側に単一の電極１０５を配置し、板１０２の下流側に電圧スイッチ１１１に接続された複数の電極１１２を配置する構成とした。複数の電極１１２のそれぞれは、板１０２の異なる穴１０３の近傍に設置される。
【００４１】
電圧スイッチ１１１により電圧印加のタイミング毎に異なる電極１１２と共通の電極１０５の間に電圧を印加することで、各電圧印加時に異なる穴１０３に高い電圧を集中して印加することができ、仮に放電が起こり難い構成の穴１０３が存在したとしても、その穴に電圧を集中印加することにより確実に放電を起こすことができる。電圧印加のタイミングは、穴１０３のそれぞれに対応する電極１１２毎に異なっていてもよいが、複数まとめて電圧を印加することも効果的である。
【００４２】
本実施例の構成により、放電が起こらない穴１０３が無くなることで分解処理されずに板１０２の穴１０３を通過する被処理水がなくなり、分解効率の高い安定した動作を行う水処理装置を実現できる。
【００４３】
［実施例４］
本実施例では、電極の位置を時間的に変化させて、更に分解効率を向上する水処理装置の一例を説明する。
【００４４】
図５は、電極の位置を時間的に変化させる機構を備える水処理装置の例を示す模式図である。本実施例は、図１に示した水処理装置の構成で、電極１０４，１０５を電極１２１，１２２に変更したものに相当する。複数の穴１０３を有し排水管路１０１を塞ぐように設置された板１０２の上流側と下流側に配置される電極１２１，１２２はくし状の形状を有し、穴１０３の一部の穴近傍に設置されており、電圧印加時に電極１２１，１２２と板１０２の穴１０３の相対位置を変化させる駆動機構１２３を備える。
【００４５】
図６は、本実施例の電極の位置変化の例を示す概念図である。この模式図では、くし型の電極１２１，１２２を板１０２を介して対向させ、板１０２の表面に沿った方向の位置関係を動かしている。具体的には図６の上図と下図とで電極１２１，１２２の位置が板１０２に対して左右方向にずれており、この電極位置の変更を繰り返す。電極１２１，１２２の移動は、例えばモーター及び歯車を備える駆動機構１２３によって行えばよい。
【００４６】
板１０２の複数の穴１０３それぞれを介した電極１２１，１２２間の距離、抵抗はそれぞれ異なっているため、各穴の放電プラズマの生成状況は少しずつ異なっている。放電が十分に行われている場合には、被処理水中の物質の分解効率を高く保つことができるが、被処理水の性質によって各穴を介した放電の均一性の担保が難しい場合には、電極を動かすことにより、時間平均で見た各穴の放電容易性が均質化され、被処理水中の物質の分解効率を高く保つことが可能である。
【００４７】
特に、板１０２の複数の穴１０３の径や形状を正確に同じにすることができない場合、電極の位置を動かして各穴の放電効率を高く保つことは、被処理水中の物質の分解効率を高く保つために効果がある。
【００４８】
本実施例では、２つの電極１２１，１２２を板１０２に対して相対的に板１０２の表面に平行な方向に動かしているが、電極の動かし方はこの方法に限定するものではない。電極を板に対して相対的に回転させる方法や、左右方向の移動と回転を組み合わせる方法でもよい。また。電極と板及び穴の相対位置を変化させればよいので、板を回転させるなどして板の方を動かしてもよい。
【００４９】
［実施例５］
実施例１から４では、穴に放電を生じさせる際の気泡の発生を、電圧印加により流れる電流のジュール熱によって穴の部分の被処理水を加熱することによって行ったが、気泡の発生方法はこれに限定されるものではない。本実施例では、放電を生じさせる穴にジュール熱以外の方法で気泡を発生させ、性能安定性を向上する水処理装置の一例を説明する。
【００５０】
図７は、排水管路を塞ぐように設置された板に設けた穴に電気分解により気泡を発生させ、そこで放電プラズマを生成する水処理装置の構成例を示す模式図である。電気分解用の電極としても使用する金属製の板２０１を２枚の電気絶縁性の板２０２ａ，２０２ｂの間に接着する。複数の穴１０３は、金属製の板２０１及び２枚の電気絶縁性の板２０２ａ，２０２ｂを貫通するように形成する。すなわち、電気分解用の電極として作用する金属製の板２０１は、それぞれの穴１０３に接触（露出）している。金属製の板２０１にも電圧が印加できるように配線することで、水処理装置を構成する。
【００５１】
本実施例の水処理装置は、まず金属製の板２０１に電気分解が起こる電圧として、例えば放電が起こる電圧に比較するとはるかに小さい数Ｖ程度の電圧を印加する。例えば金属製の板２０１を正極として電圧を印加すると、典型的な水溶液では気体酸素を生成することができる。実施例１のように電界集中した結果の発熱による気泡発生とは異なり、電気分解での気泡生成は各穴の形状等に影響を受けにくいため、より安定して各穴に均一的な気泡を発生させることができる。この後に、実施例１と同様に電極１０４，１０５間に高い電圧を印加することにより、各穴均一に放電を起こすことができる。
【００５２】
実施例１から４に示した、電圧印加による発熱を用いた気泡の発生では、被処理水毎の電気伝導度の違いにより、気泡の発生状況に違いが生じ、条件の検討が必要となるが、電気分解での気泡発生は、被処理水毎にそれほど違いが生じないため、条件検討の負担が小さくなる、という効果がある。また酸素の気泡を生成することが可能であることから、放電により有機物の分解に有用な酸素系のラジカル生成量が増大し、有機物の分解効率をさらに上げることができる、という効果もある。
【００５３】
電気絶縁性の板２０２ａ，２０２ｂで金属製の板２０１を挟み込む構成は、穴１０３の内側で電気分解が集中して起こり、気泡の発生が穴１０３の中で起こり、分解効率が安定する効果がある。
【００５４】
また、金属製の板２０１を電気分解用の電極のみならず、放電電圧印加用の２つの電極１０４，１０５の一方を兼用させることも可能である。その場合には２つの電極１０４，１０５の一方、例えば電極１０５の役割を金属製の板２０１に担わせることで電極１０５を省略することができる。装置の運転に当たっては、最初、金属製の板２０１を電気分解用の電極として用いて小さな電圧を印加することで各穴１０３に気泡を発生させる。次に、金属製の板２０１を放電電圧印加用の電極として用い、電極１０４と金属製の板２０１の間に高い電圧を印加して各穴１０３の付近に放電プラズマを発生させる。この動作を反復して被処理水中の物質を分解処理する。
【００５５】
［実施例６］
本実施例では、放電を生じさせる穴に電圧印加以外の方法で気泡を発生させ、性能安定性を向上する水処理装置の他の例を説明する。
【００５６】
図８は、熱により板の穴に気泡を発生させ、そこで放電プラズマを生成する水処理装置の構成例を示す模式図である。図１に示した装置構成に対して、貫通する複数の穴１０３を持ち排水管路１０１を塞ぐように設置された板１０２に加熱機構としてヒーター２１１を設置した。ヒーター２１１により板１０２を加熱し、結果として穴１０３近傍の溶液を加熱することで穴１０３に気泡を発生させ、その後、板１０２の上流側と下流側に配置された電極１０４，１０５間に高電圧を印加することで、穴１０３の付近に放電プラズマを発生させる。本実施例によると、電圧印加によらない簡単な構成でそれぞれの穴１０３に気泡を発生させることができ、複数の穴１０３に均一にプラズマ放電を発生させて被処理水中の物質の分解性能の安定性を向上することができる。
【００５７】
図９は、光照射により板の穴に気泡を形成し、そこで放電プラズマを生成する水処理装置の構成例を示す模式図である。本例では、貫通する複数の穴１０３を持ち排水管路１０１を塞ぐように設置された板１０２の一方の面、図の例では上流側の面に酸化チタン膜２２１を形成した。また、排水管路１０１の外部にＵＶランプ２２２を設置し、ＵＶランプ２２２からの紫外光が排水管路１０１の管壁を通して酸化チタン膜２２１に照射されるようにした。排水管路１０１は、光を透過する石英ガラス等によって構成した。酸化チタンは光照射により気体を発生する性質があり、ＵＶランプ２２２から酸化チタン膜２２１に紫外光を照射することで穴１０３の付近に発生した気泡は流れによって各穴１０３に導入される。その後、板１０２の上流側と下流側に配置された電極１０４，１０５間に高電圧を印加することで、穴１０３の付近に放電プラズマを発生させる。この実施例によると、電圧印加によらない簡単な構成でそれぞれの穴１０３に気泡を発生させることができ、複数の穴１０３に均一にプラズマ放電を発生させて被処理水中の有機物の分解性能の安定性の向上を実現することができる。
【００５８】
［実施例７］
本実施例では、放電プラズマによるＯＨラジカルの生成をモニターし、条件を制御することにより、分解効率を向上する水処理装置の例を説明する。
【００５９】
図１０は、ＯＨラジカルの量を計測し放電条件を制御する水処理装置の例を示す模式図である。本実施例の水処理装置は、実施例１と同様の構成にＯＨラジカルのモニターとその測定結果による放電制御系を組み込んで構成されている。
【００６０】
排水管路１０１を塞ぐように設置された板１０２に設けられた穴１０３付近で発生する放電プラズマからの発光を、石英製のレンズ３０１で分光器３０２の入射スリット部分に集光し、ＯＨラジカルの発光波長の一つである３０８ｎｍのピーク強度を信号線３０３を介して制御装置３０４に取り込む。取り込まれた３０８ｎｍのピーク強度はＯＨラジカル発生量の指標となるため、この信号の大きさに応じて高圧電源１０６の動作を制御すべく、信号線３０５を介して制御信号を高圧電源１０６に入力し制御する。
【００６１】
ＯＨラジカルの量が少ない場合には、ＯＨラジカルの量が多くなるような電圧印加条件、例えば印加電圧を上昇させるといった制御を高圧電源１０６に対して行うことにより、より安定な水処理の性能を発揮する水処理装置を実現できる。
【００６２】
本実施例ではＯＨラジカル量の測定指標としてＯＨラジカル由来の発光波長３０８ｎｍの強度を測定したが、ＯＨラジカル量の測定指標はこれに限定されるものではない。例えば、放電プラズマが発生する空間のすぐ下流にテレフタル酸を含む溶液を管３０６を通じて導入し、テレフタル酸にＯＨラジカルが反応しＯＨ付加する量を、発光波長３１０ｎｍのＬＥＤで照射し、４２５ｎｍの蛍光を観測する、といった蛍光プローブを使う方法等も考えられる。
【００６３】
［実施例８］
本実施例では、放電部分をタンデムに接続し、更に分解効率を向上する水処理装置の例を説明する。
【００６４】
図１１は、放電部が２つタンデムに配列された水処理装置の一例を示す概念図である。貫通した複数の穴１０３を有する板１０２が２枚、排水管路１０１の長手方向に排水管路１０１を塞ぐようにして並んで配置されており、その２枚の板１０２の中間に高圧電源１０６に電線４０４を介して接続した電極４０３が設置されている。２枚の板１０２の上流及び下流側にはそれぞれ電線４０５を介して電源１０６とアースに接続した電極４０１，４０２が設置されている。
【００６５】
放電プラズマを発生し水処理を行う場合には、電極４０３に高電圧を印加し、アースに接続された電極４０１，４０２との間にそれぞれ高電圧が印加することにより、２枚の板１０２の穴１０３付近に放電プラズマが形成される。排水管路１０１中に配置した２枚の板１０２で水処理を行うことにより、もし一方の板の一部の穴で放電の不均一性による水処理性能の低下が起こったとしても、少なくとも２度、２枚の板１０２付近で放電する構成をとることにより、被処理水が放電処理される確率を大幅に向上することができる。
【００６６】
本実施例では、２枚の板１０２の間に電極４０３を設置したが、これを省略し、電極４０１と電極４０２の間に高電圧を印加して被処理水中の有機物分解を行うことも、構成の簡略化の点から効果的である。
【００６７】
また、本実施例では、放電部分のタンデムは２つのみであったが、３つ以上のタンデムにすることも被処理水中の有機物の分解能を向上させるためにはより効果的である。
【００６８】
［実施例９］
本実施例では、放電部を液体クロマトグラフの廃液処理部分に接続した水処理装置の例を説明する。
【００６９】
図１２は、放電部を液体クロマトグラフの廃液処理部分に接続した水処理装置の例を示す模式図である。液体クロマトグラフ５０１の溶液出口を配管５０２を通じて、図１に示した放電部分を備える排水管路１０１に接続し、その処理水を配管５０３を通じて廃液容器５０４に回収する。
【００７０】
液体クロマトグラフの廃液を直接処理する構成により、液体クロマトグラフで使用する有機溶媒、着色試薬、酢酸などの悪臭物質を分解することができ、廃液の処理を容易にする効果がある。有機物濃度が低い場合には、分解後の溶液をそのまま廃棄することも可能となり、廃液処理のコストを軽減することができる。
【００７１】
本実施例では液体クロマトグラフとの接続例を示したが、水処理装置を接続する機器、特に分析機器はこれに限るものではなく、さまざまな分野での適用が考えられる。アミノ酸分析計や分光光度計、蛍光光度計といった分析機器の廃液処理に利用すると効果的である。
【００７２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０１：排水管路、１０２：板、１０３：穴、１０４，１０５：電極、１０６：高圧電源、１１１：スイッチ、１１２：電極、１２１，１２２：電極、２０１：金属製の板、２０２ａ，２０２ｂ：電気絶縁性の板、２１１：ヒーター、２２１：酸化チタン膜、２２２：ＵＶランプ、３０１：レンズ、３０２：分光器、３０４：制御装置、３０６：管、４０１，４０２，４０３：電極、５０１：液体クロマトグラフ、５０２，５０３：配管、５０４：廃液容器
【図１】
2015231604.tif 000003
【図２】
2015231604.tif 000004
【図３】
2015231604.tif 000005
【図４】
2015231604.tif 000006
【図５】
2015231604.tif 000007
【図６】
2015231604.tif 000008
【図７】
2015231604.tif 000009
【図８】
2015231604.tif 000010
【図９】
2015231604.tif 000011
【図１０】
2015231604.tif 000012
【図１１】
2015231604.tif 000013
【図１２】
2015231604.tif 000014