(57)【要約】【課題】  パルス幅が非常に短い大電力であるパルスパワーを用いた水中スパーク放電によって衝撃波を効率よく発生させて、汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させる方法により、短時間で効率的に汚水処理水に含まれる病原性微生物を滅菌できるばかりでなく、有害な消毒副生成物を生成させずかつ従来方式に比べて格段の低コストで実現することにある。【解決手段】  パルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを発生するパルスパワー発生部（４）と、パルスパワー発生部（４）で発生するパルスを汚水処理水（２）中で高電圧電極（３）間にスパーク放電（５）して衝撃波（６）を発生させる衝撃波発生部（１３）とから構成され、発生した衝撃波（６）により汚水処理水（２）に含まれる病原性微生物を殺死させ、滅菌する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを汚水処理水中で高電圧電極間にスパーク放電して衝撃波を発生させる衝撃波発生部とから構成され、発生した衝撃波により汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させ、滅菌することを特徴とするパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法。
【請求項２】
パルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを衝撃波透過性膜を介して汚水処理水と分離された淡水中で高電圧電極間にスパーク放電して衝撃波を発生させる衝撃波発生部とから構成され、淡水中で発生し衝撃波透過性膜を透過した衝撃波により汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させ、滅菌することを特徴とするパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水をはじめとする汚水処理での処理水が最終沈殿池で海綿状になった活性汚泥を沈殿させ、きれいな上澄み水に含まれる例えば大腸菌等の病原性微生物を滅菌してそのまま河川や海洋に放流されるため、処理結果によっては放流水が放流先水域の環境に直接深刻な影響を与えることとなるため、有害な消毒副生成物を生成させないパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在実施されている下水をはじめとする汚水処理での処理水の滅菌処理方法は、塩素，オゾン等の薬品消毒による方法と紫外線消毒による方法に大別される。
塩素，オゾン等の薬品消毒による方法は
（１）汚水処理水に塩素，オゾン等の薬品を添加すると薬品自体が有毒であるため殺菌後それらの添加物を完全除去する必要があり、また薬品添加は他の有機物と反応して完全に分解せず有害な中間副生成物が残留して放流水が放流先水域の環境に深刻な影響を与える。
（２）滅菌処理に要する関連設備が大掛かりになり、また滅菌処理作業において薬品注入量の適正な管理と排気ガス等の安全管理が必要となる。
（３）人に対して寄生による疾患を起こすクリプトスポリジュウム原虫は塩素への抵抗性が強く、従来の塩素消毒では効果がないことが最近判明した。
紫外線消毒による方法は
（１）消毒装置が汚水処理水との接液面積が大きいため浸漬部に水中の汚水成分が付着して故障の原因となりやすく、受光部接液面に汚れが付着すると滅菌モニターの精度が低下して安全面での不安が残る。
（２）受光部品は直接紫外線を受光するため劣化が激しく短寿命であり、また紫外線ランプも照度経時変化のため短期間にランプ交換の必要があり、メンテナンスコストが増大する。
（３）滅菌処理運転時の紫外線ランプの照射に使用する消費電力が大きく、ランニングコストが増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、パルス幅が非常に短い大電力であるパルスパワーを用いた水中スパーク放電によって衝撃波を効率よく発生させて、汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させる方法により、短時間で効率的に病原性微生物を滅菌できるばかりでなく有害な消毒副生成物を生成させず、かつ従来方式に比べて格段の低コストで実現することのできる、パルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、パルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを汚水処理水中で高電圧電極間にスパーク放電して衝撃波を発生させる衝撃波発生部とから構成され、発生した衝撃波により汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させ、滅菌する手段よりなるものである。なお、ここで、汚水処理水には船舶のバラスト水は含まない。
【０００５】
また、請求項２の発明は、パルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを衝撃波透過性膜を介して汚水処理水と分離された淡水中で高電圧電極間にスパーク放電して衝撃波を発生させる衝撃波発生部とから構成され、淡水中で発生し衝撃波透過性膜を透過した衝撃波により汚水処理水に含まれる病原性微生物を殺死させ、滅菌する手段よりなるものである。なお、ここで、汚水処理水には船舶のバラスト水は含まない。
【発明の効果】
【０００６】
以上の記載により明らかなように、請求項１、２の発明に係るパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）汚水処理での汚水処理水に含まれる例えば大腸菌等の病原性微生物をパルスパワーによりスパーク放電して衝撃波を発生させて殺死し、滅菌することができる。
（２）パルスパワーは大電力を発生するがそのパルス幅が非常に短いため、大電力を発生する割には消費電力が小さくてすむ。
（３）基本的装置構成はパルスパワー発生部と衝撃波発生部からなり、コンパクトで汚水処理設備への本装置の設置はスペース面からも経済性の面からも適用に問題ない。
（４）高度な汚水処理水が得られるため清澄で生態系にやさしい放流水が得られ、閉鎖系水域や水質涵養地帯の水質保全に、また、処理水を用水利用する処理場にも適用できる。
【０００７】
また、請求項２の発明に係るパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）衝撃波を導入したい汚水処理水の導電率に関係なく、スパーク放電による衝撃波の発生環境を常に適正に保つことができる。
（２）衝撃波を導入したい汚水処理水を電極の溶融材料などで汚染しない。
（３）衝撃波を導入したい汚水処理水中の物質や例えば大腸菌等の病原性微生物の電極への沈着が起こらない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１はパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法で使用する汚水滅菌処理装置の概略構成図、図２はスパーク放電の電流、電圧波形、図３は汚水処理水中に効率的に衝撃波を導入する概略構成図、図４は汚水処理放流管に本装置を取り付けた実験概要図、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図、図６は衝撃波発生部の概略構成図である。
【０００９】
図１において、汚水処理水充填容器（１）内の汚水処理水（２）中に配置された衝撃波発生部（１３）の間隔数ｍｍの高電圧電極（３）に、図のようなパルスパワー発生部（４）のコンデンサ放電回路を用いてパルス高電圧を印加すると、しばらく時間が経過した後に衝撃波発生部（１３）の高電圧電極（３）間にスパーク放電（５）が形成され、これに伴って衝撃波発生部（１３）からは衝撃波（６）が発生する。この衝撃波（６）の強さはスパーク放電（５）に転じた直後のパルス電流の大きさに伴って大きくなる。電極間にパルス高電圧を印加してからスパーク放電（５）が形成されるまでの間、汚水処理水（２）を通して伝導電流が流れるが、その電流の衝撃波生成への寄与は小さい。しかしながら、この伝導電流によってコンデンサ（７）に蓄えられたエネルギーは少しずつ消耗する。スパーク放電（５）の形成前に消耗するエネルギーが大きいほどスパーク放電（５）に転じた直後の電流値が小さくなるので、結果的に衝撃波（６）の強さも小さくなる。この消耗エネルギーは水の導電率が大きいほど大きく、このため、汚水処理水の導電率が大きい場合、導電率の大きい汚水処理水中で直接スパーク放電（５）によって衝撃波（６）を発生させることは、導電率の小さい淡水（１２）中での場合に比べて極めてエネルギー効率が悪い。また、汚水処理水中で直接スパーク放電（５）によって衝撃波（６）を発生させることは、衝撃波発生部（１３）の高電圧電極（３）の溶融材料などで汚水処理水（２）を汚染したり、汚水処理水中の物質や例えば大腸菌等の病原性微生物の高電圧電極（３）への沈着が起こったりする不都合がある。なお、図１において、（８）は直流電源、（９）はスイッチ、（１０）は電流、（１１）は電圧である。
【００１０】
そこで、図３に図示するように、淡水（１２）中でスパーク放電（５）を用いて衝撃波（６）が発生する衝撃波発生部（１３）と、衝撃波（６）を導入したい汚水処理水（１４）とを例えばシリコンなどの衝撃波透過性膜（１５）を用いて分離することによって、汚水処理水（１４）中に効率よく衝撃波（６）を導入可能となる。つまり、淡水（１２）中に配置された衝撃波発生部（１３）で発生した衝撃波（６）は、衝撃波透過性膜（１５）を透過して汚水処理水（１４）中に効率よく伝わり、汚水処理水（１４）に含まれる大腸菌等の病原性微生物を殺死させ、滅菌することになる。また、衝撃波発生部（１３）と汚水処理水（１４）とを衝撃波透過性膜（１５）を用いて分離することによって、衝撃波発生部（１３）の高電圧電極（３）の溶融材料などで汚水処理水（２）が汚染されるのを防いだり、汚水処理水中の物質や例えば大腸菌等の病原性微生物の高電圧電極（３）への沈着が起こったりするのを防ぐことができる。
【００１１】
汚水処理放流管に衝撃波発生装置を設置して、汚水処理水に含まれる大腸菌を殺死する実験を行った。このときの実験装置を図４、図５、図６に、実験結果を図７に示す。対象生物をシリコンゴムでできた容器に入れて放電から６ｃｍ離れた場所に置いた。１回の処理で大腸菌は死滅した（図７（Ｂ）参照）。
【００１２】
次に、汚水処理放流管に本装置を設置して汚水処理水に含まれる大腸菌を殺死させる実験を行った図４、図５、図６に図示する実験装置の構造について説明する。
【００１３】
例えば鉄管からなる汚水処理放流管（１６）は円筒形の形状を有し、その両端には汚水処理放流管（１６）内部の例えば汚水処理水（１４）が漏れ出ないようにアクリル板（１７）で塞がれている。汚水処理放流管（１６）の中央上部には孔があけられ、孔の上部側には衝撃波発生部（１３）が取付けられている。
【００１４】
また、汚水処理放流管（１６）の中央上部の孔には例えばシリコンなどからなる衝撃波透過性膜（１５）が取付けられていて、この衝撃波透過性膜（１５）によって汚水処理放流管（１６）内部の例えば汚水処理水（１４）と汚水処理放流管（１６）の中央上部は分離されている。衝撃波透過性膜（１５）によって分離された汚水処理放流管（１６）の中央上部には淡水（１２）が充填された空間が形成されている。淡水（１２）と例えば汚水処理水（１４）はこの衝撃波透過性膜（１５）によって上下に分離されている。
【００１５】
この淡水（１２）には衝撃波発生部（１３）が接しており、衝撃波発生部（１３）は例えば汚水処理水（１４）と直に接することはない。衝撃波発生部（１３）はその電極先端金具（２０）が淡水（１２）内に入っている。電極先端金具（２０）は碍子（１９）を介して汚水処理放流管（１６）の中央上部の淡水（１２）の上部側を構成する金属製の取付け盤に取付けられている。衝撃波発生部（１３）の電極先端金具（２０）は絶縁ケーブル（１８）を通じてパルスパワー発生部（４）に接続されている。
【００１６】
また、汚水処理放流管（１６）の中央上部の淡水（１２）の上部側を構成する取付け盤には、給水口（２１）と排水口（２２）が形成されていて、淡水（１２）は適宜交換できるようになっていて、衝撃波（６）の発生に伴う電極先端金具（２０）の一部が淡水（１２）中に溶けだして溶出して淡水（１２）が不純物で汚れるのを防いでいる。
【００１７】
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法で使用する汚水滅菌処理装置の概略構成図である。
【図２】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法のスパーク放電の電流、電圧波形図である。
【図３】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法における処理中に効率的に衝撃波を導入する概略構成図である。
【図４】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法で使用する汚水滅菌処理装置を汚水処理放流管に取り付けた実験概要図である。
【図５】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法で使用する汚水滅菌処理装置を汚水処理放流管に取り付けた実験概要図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法で使用する汚水滅菌処理装置を汚水処理放流管に取り付けた実験概要図における衝撃波発生部の概略構成図である。
【図７】この発明を実施するための最良の形態を示すパルスパワー生成衝撃波による汚水滅菌処理法における大腸菌殺死試験に用いた大腸菌を培養したもので、（Ａ）は処理前、（Ｂ）は衝撃波暴露後（１回）である。
【符号の説明】
【００１９】
１    汚水処理水充填容器
２    汚水処理水
３    高電圧電極
４    パルスパワー発生部
５    スパーク放電
６    衝撃波
７    コンデンサ
８    直流電源
９    スイッチ
１０  電流
１１  電圧
１２  淡水
１３  衝撃波発生部
１４  衝撃波を導入したい汚水処理水
１５  衝撃波透過性膜
１６  汚水処理放流管（鉄管）
１７  アクリル板
１８  絶縁ケーブル
１９  碍子
２０  電極先端金具
２１  給水口
２２  排水口
【図１】
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【図２】
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【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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