(57)【要約】【課題】放電から発生したラジカルを積極的に利用し、水中に溶存する難分解性有機物質の分解効率向上を図る。【解決手段】  本発明は、処理水４を内部に蓄える反応容器３と、高電圧を発生する電源部１と、前記電源部１に接続され、処理水４に対して放電を発生する電極２とを具備するラジカル処理システムにおいて、処理水４の水面と電極２との距離ｄ（ｃｍ）、絶対温度Ｔ（Ｋ）および反応容器３内の圧力Ｐ（ａｔｍ）として、Ｐ×ｄ２の値が（Ｔ５／４×１０−６）以下となることを特徴とするラジカル処理システムである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水を内部に蓄える反応容器と、
高電圧を発生する電源部と、
前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極とを具備するラジカル処理システムにおいて、
前記処理水の水面と前記電極との距離ｄ（ｃｍ）、絶対温度Ｔ（Ｋ）および前記反応容器内の圧力Ｐ（ａｔｍ）として、Ｐ×ｄ２の値が（Ｔ５／４×１０−６）以下となることを特徴とするラジカル処理システム。
【請求項２】
処理水を内部に蓄える反応容器と、
高電圧を発生する電源部と、
前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極と、
前記電極部から発生したラジカルを前記処理水に導くためのガスを排出するガス流装置と
を具備することを特徴とするラジカル処理システム。
【請求項３】
処理水を内部に蓄える反応容器と、
高電圧を発生する電源部と、
前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極と、
前記反応容器内の湿度を高めるための加湿装置と
を具備することを特徴とするラジカル処理システム。
【請求項４】
処理水を内部に蓄える反応容器と、
高電圧を発生する電源部と、
前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極と、
前記反応容器内の温度を高めるための加熱装置と
を具備することを特徴とするラジカル処理システム。
【請求項５】
処理水を内部に蓄える反応容器と、
高電圧を発生する電源部と、
前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極と、
前記反応容器内の圧力を減圧するための減圧装置と
を具備することを特徴とするラジカル処理システム。
【請求項６】
前記電極の形状は中空の針状若しくは棒状であり、前記ガス流装置によって排出されたガスを前記電極の内部を通過させることにより、前記電極部から発生したラジカルを前記処理水に導くことを特徴とする請求項２記載のガス流装置。
【請求項７】
前記電極の形状は二重管構造であり、前記ガス流装置によって排出されたガスを前記電極の内側の管内を通過させることにより、前記電極部から発生したラジカルを前記処理水に導くことを特徴とする請求項２記載のガス流装置。
【請求項８】
前記電極の少なくとも一部は前記処理水内に設けられていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のガス流装置。
【請求項９】
前記ガス流装置は、
前記電極と前記処理水の水面との距離ｄ（ｍ）を、前記排出されたガスの流速Ｖ（ｍ／ｓ）で割った値ｄ／Ｖ（秒）が１０−３（秒）以下であることを特徴とする請求項２記載のラジカル処理システム。
【請求項１０】
前記加熱装置は、前記反応容器内の温度を上げるためのアーク放電電極を含むことを特徴とする請求項４記載のラジカル処理システム。
【請求項１１】
前記電極の放電を発生する部分の形状は、針状もしくは棒状であることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載のラジカル処理システム。
【請求項１２】
前記電極は、処理水に対して対向配置された線状の電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載のラジカル処理システム。
【請求項１３】
前記電極は、処理水に対し平行配置された平板状の電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載のラジカル処理システム。
【請求項１４】
前記電極は、その一部が誘電体材料により覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載のラジカル処理システム。
【請求項１５】
前記電源部は、交流電源、直流電源及びパルス電源のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載のラジカル処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水中に含まれる難分解性有機物を放電により処理するラジカル処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オゾン（Ｏ３）の酸化反応を利用した水処理技術が使われるようになってきたがそれまでは塩素処理が主流であった。両方法とも化学的に強い酸化力を利用して水中に溶存する有機物質を分解するものである。
【０００３】
それらの酸化力は塩素が１．４電子ボルトであるのに対しオゾンは２．０７電子ボルトと高い。また塩素は高分子で形成される有機物と反応するとクロロフェノール類やトリハロメタン、ハロ酢酸、ハロケトン、ハロアセトニトリルなど消毒副生成物が生成され、これらの一部は発がん性物である可能性が示唆されており、それ自身も人体に有害物質である。
【０００４】
これに対し、オゾンは酸素原子のみで構成されており環境への負担は少なく、異臭味物質の分解に有効であることから上水を含めた水処理への適用が広まってきた。これが近年Ｏ３による水処理法が普及してきた理由である。
【０００５】
しかしオゾンはダイオキシンや農薬、環境ホルモンなどの難分解性有機物質との反応速度が遅くこれらを分解処理することは難しいことや、有機物質との反応によりアルデヒドの生成などの懸念もある。
【０００６】
化学反応を利用して難分解性有機物を分解処理するためには酸化力の高い化学種を用いる必要がある。酸化力は高いほどよくヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）や酸素原子ラジカル（Ｏラジカル）は酸化力がそれぞれ２．８５電子ボルトと２．４２電子ボルトでありオゾンより高く有機物質に対する反応速度定数はオゾンより高く、これらラジカルを使用した装置が従来より存在する（特許文献１参照）。
【特許文献１】オゾンの基礎と応用  光琳  杉光英俊著  、平成８年２月１０日発行（Ｐ１８  オゾンやＯＨラジカルの酸化力についての説明、Ｐ２１  ＯＨラジカルは反応速度が速いことの説明、Ｐ２６  Ｏ３＋Ｈ２Ｏ２、Ｏ３＋ＵＶによるＯＨラジカルの発生法についての説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このためダイオキシンなどの難分解性物質をすばやく分解することが可能である。このＯＨラジカルは水分の多い気体中で放電を発生させることにより得られるが、他の粒子との反応性が非常に高いため、発生した後すぐに他の粒子と反応し消滅する。
【０００８】
このＯＨラジカルが水中に溶存する難分解性有機物を分解するには発生後、すぐに水中へ溶け込む必要があるが、水中へ溶解したＯＨラジカルはさらに消滅確率が高くなる。このため、このため、従来の放電により水処理を行なうラジカル処理システムは効率が低くなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、放電から発生したラジカルを積極的に利用し、水中に溶存する難分解性有機物質の分解効率向上を図ることが可能な放電によるラジカル処理システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の発明によれば、処理水を内部に蓄える反応容器と、高電圧を発生する電源部と、前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極とを具備するラジカル処理システムにおいて、前記処理水の水面と前記電極との距離ｄ（ｃｍ）、絶対温度Ｔ（Ｋ）および前記反応容器内の圧力Ｐ（ａｔｍ）として、Ｐ×ｄ２の値が（Ｔ５／４×１０−６）以下となることを特徴とするラジカル処理システム、である。
【００１１】
このような発明によれば、電極に高電圧を印加すると放電が発生し、この放電からはラジカルが発生する。発生したラジカルは処理水中に溶け込むことにより難分解性有機物を分解できるが、ラジカルは反応性が高く処理水と電極との距離が長いと他の物質と反応する確率が高まり難分解性有機物分解効率が低下する。
【００１２】
しかし、雰囲気温度が高いと物質の拡散速度が向上し処理水中への溶解量が増大する。このとき処理水と電極との距離ｄ（ｍ）と雰囲気温度Ｔ（Ｋ）と圧力（Ｐ）の関係、Ｐ×ｄ２＜（Ｔ５／４×１０−６）であるので、放電により発生したラジカルは処理水中に溶解することができ、処理水中に含まれる難分解性有機物の分解効率の向上を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、処理水を内部に蓄える反応容器と、高電圧を発生する電源部と、前記電源部に接続され、前記処理水に対して放電を発生する電極と、前記電極部から発生したラジカルを前記処理水に導くためのガスを排出するガス流装置とを具備することを特徴とするラジカル処理システムである。
【００１４】
このような発明によれば、ガス流装置によって排出されたガスにより、ラジカルを処理水に効率的に導くことができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳記したように、本発明によれば、放電から発生したラジカルを積極的に利用し、水中に溶存する難分解性有機物質の分解効率向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるラジカル処理システムについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムを示す図である。
【００１８】
同図において、難分解性有機物や廃棄物、最終処分場の浸出水、ダイオキシン類、工場の排水、家庭排水等を含有した排水としての処理水４を反応容器３に貯水する。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。この電極２は規模や反応容器３形状により複数配置してもよい。電極２には高圧電源１から高電圧が印加される。電極２に高電圧が印加されると電極２から放電５が発生する。
【００１９】
この電極２の一部は針状或いは棒状である。このような形状をすることにより、針状もしくは棒状の部分にて電界が集中するため、低い電圧で放電を発生させることができる。このため少ないエネルギーでラジカルを発生することができる。
【００２０】
放電から発生するＯＨラジカルにより処理水中の難分解席有機物を分解するためには放電により発生したラジカルを水中に溶け込ませることが必要である。しかしラジカルは反応性に富んでいることから、短時間で他の粒子と反応してしまうため、放電からの発生直後に水中に溶け込ませることが必要である。
【００２１】
放電からＯＨラジカルは次の反応により生じる。放電５が水蒸気と酸素を含有する雰囲気の中で発生した場合、放電５中では電子ｅと気体分子の衝突により基底状態の酸素原子Ｏ（３Ｐ）や励起状態のＯ原子Ｏ（１Ｄ）が発生する。すなわち、
ｅ＋Ｏ２→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ（３Ｐ）                           （１）
Ｏ（１Ｄ）は水分子と反応しヒドロキシラジカル（以下、「ＯＨラジカル」という）が発生する。すなわち、
Ｏ（１Ｄ）＋Ｈ２Ｏ→２ＯＨ・                                     （２）
Ｏ（３Ｐ）原子からはＯ２分子と中性分子Ｍとの３体衝突によりオゾンＯ３が発生する。すなわち、
Ｏ（３Ｐ）  ＋  Ｏ２  ＋  Ｍ  →  Ｏ３  ＋  Ｍ               （３）
また、水分子に直接電子衝突することによってもＨ原子およびＯＨラジカルが発生する。すなわち、
ｅ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｈ  ＋  ＯＨ・                           （４）
このように発生したＯＨ・は、温度、圧力に依存した移動速度を持ち処理水中へと溶解する。しかし、ＯＨラジカルは酸化力が非常に高く、短時間のうちに他の粒子と反応する。すなわち水処理にＯＨラジカルを用いるには、放電により発生してから他の粒子と反応する前に処理水中へ溶け込めばよい。
【００２２】
発生してから他の粒子と反応するまでの時間を寿命としたときの、ＯＨラジカルの寿命の温度依存性を図３に示す。放電から発生したＯＨラジカルの濃度の最大値に温度依存性はないが、温度が高いほど高濃度の状態が長い、すなわち温度に比例してＯＨラジカルの寿命が長くなる。
【００２３】
これに対し、図２にＯＨラジカル濃度変化の圧力依存性を示す。発生量の最大値は圧力が高いほど大きい値を示すが、寿命は圧力が低いほど長い。放電を発生させる場合、圧力が低いほど低エネルギーで放電を点弧することができる。このためＯＨラジカルは低エネルギーで発生することから、ＯＨラジカルは、温度を高くする、又は圧力を下げるほど長寿命で、かつ高発生効率が期待できる。
【００２４】
式（２）および（４）に示した様に、水蒸気雰囲気の中で放電を点弧するとＯＨラジカルが発生する。ボイラーなどで蒸気を発生させる場合、条件にもよるが、千数百度℃が限度である。
【００２５】
また、さらに高温を発生したい場合は、アーク放電を発生させることにより数千℃まで温度を上げることが可能であり、アーク放電への注入電力の調整により温度操作が可能となる。しかし、処理水の沸騰も考えられるため、あまり高温にはできない。すなわち、工業的に水をラジカル処理する場合、処理条件により温度は常温から千数百℃程度と言える。
【００２６】
この条件でのＯＨラジカルの寿命を図３に示す。図から処理雰囲気温度が二千度の場合、放電点弧から１０ミリ秒経過しても大部分のＯＨラジカルが消滅せずに残っていることがわかる。
【００２７】
先にも述べたが、高湿度雰囲気で放電を点弧するとＯＨラジカルが発生する。もっとも湿度の高い１００％の状態では、大気圧の場合、空間中に占める水分子の割合は全体の１％程度である。
【００２８】
大気圧で湿度１００％となる気体で放電を発生させたときのＯＨラジカルの寿命の圧力依存性を図２に示す。図より０．０１気圧程度まで圧力を低下させるとＯＨラジカルは放電発生から１０ミリ秒程度経過しても大部分が消滅せず残っていることがわかる。
【００２９】
大気圧で湿度１００％の気体から水分子以外をすべて除去することにより圧力が０．０１気圧程度ですべて水分子となる。ゆえに工業的に利用できる圧力範囲を考えると気圧は０．０１気圧程度までにするのがよい。
【００３０】
以上からわかるように温度を上げることにより、また圧力を低下させることによりＯＨラジカルの寿命が延びることがわかる。ＯＨラジカルにより水処理を行うにはＯＨラジカルが存在している時間内に処理水中に溶解すればよい。
【００３１】
放電から発生したＯＨラジカルは拡散により処理水表面に到達する。拡散によるＯＨラジカルの移動距離δは、拡散定数Ｄ、移動時間ｔ、温度Ｔおよび圧力Ｐを用いて、以下の式により表せる。
【００３２】
δ＝（２Ｄｔ）１／２                                       （５）
Ｄ＝５．４×１０−４×Ｔ３／２／Ｐ                             （６）
すなわち、
ｔ＝Ｐ×ｄ２／（Ｔ３／２×１．０８×１０−３）                   （７）
図２および３からわかるようにＯＨラジカルは圧力が低いほど、また温度が高いほど消滅時間が長い。図２および３から得られた消滅時間を（７）式に考慮することにより次式が得られる。
【００３３】
Ｐ×ｄ２＜（Ｔ５／４×１０−６）                               （８）
（８）式においては、
１．  温度Ｔが常温、圧力Ｐが５０ｔｏｒｒ（０．０６５気圧）であり、電極間距離ｄが１．３ｃｍ以下や
２．  温度Ｔが１５００度、圧力Ｐが大気圧、電極間距離ｄが１ｍｍ以下や
３．  好ましくは、温度Ｔが１５００度、圧力Ｐが５０ｔｏｒｒであり、電極間距離ｄが３．７８ｃｍ以下
に設計することにより処理水のＯＨラジカルによる処理が可能となる。
【００３４】
式（８）により発見された電極と処理水面との距離ｄを持つラジカル処理装置において、放電から発生したＯＨラジカルは処理水中へと溶解し、難分解性有機物と反応し、水Ｈ２Ｏと二酸化炭素ＣＯ２と過酸化水素に分解する。すなわち、
ＯＨ・  ＋  Ｒ  →  Ｈ２Ｏ  ＋  ＣＯ２  ＋  Ｈ２Ｏ２               （９）
ラジカル処理は従来のオゾン処理と違い、難分解性有機物を完全に無機化できる。
【００３５】
なお、高圧電源１は、交流電源、直流電源及びパルス電源のいずれであってもよい。電源に交流電源を用いた場合、水の層を通して効率よく放電に電力を注入することができるため、難分解性有機物分解効率向上を図ることができる。また、電源に直流電源を用いた場合、気相で効率よく放電を点弧できるため、難分解性有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００３６】
さらに、電源にパルス電源を用いた場合、放電に短時間で高エネルギーを注入できるためラジカル発生効率が向上し、また一回の放電時間が短いため、放電への注入エネルギーは放電空間のジュール加熱による温度上昇に使用されることなくほとんどがラジカル発生に使用されるため、難分解性有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００３７】
＜第１の変形例＞
図４は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１の変形例を示す図である。この実施の形態においても、処理水４を反応容器３に貯水する。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００３８】
ガス流装置６から発生したガスはガスガイド８を介して、ガス噴き付け装置１７から放電に対して噴き付けられる。このガス噴き付け装置１７は、電極５から発生したラジカルを処理水４に導くように配置され、例えば、ノズルにより構成される。なお、ガス流発生装置６から発生するガスは、酸素を含むガスであり、例えば、水蒸気である。
【００３９】
前述のとおり、ＯＨラジカルの寿命は短く、拡散による移動距離はごくわずかである。この問題を解決するため、このガス流装置から噴出されるガスは、放電により発生したＯラジカル、ＯＨラジカルを強制的に処理水面へと移動させるためのもので、このときのガス流速度Ｖは、図２および３から得られるＯＨラジカルの消滅時間を考慮して、ｄ／Ｖが１ミリ秒以下と定めることにより、拡散による移動に加え、ガス流によるラジカルの移動によりＯラジカル、ＯＨラジカルの寿命中に処理水へと送り出すことが可能となるため、難分解性有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００４０】
図において電極２は、規模や反応容器３形状により複数配置してもよい。電極２には高圧電源１から高電圧が印加される。電極２に高電圧が印加されると電極２から放電５が発生する。
【００４１】
＜第２の変形例＞
図５は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第２の変形例を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００４２】
電極２は中空になっており、電極２とガス流装置６とはガスガイド８を介して接続されている。ガス流装置６から発生した酸素を含むガスは、ガスガイド８を介して、電極８内部に流入する。電極８内部をガスが流れることにより、放電５から発生するＯラジカル、ＯＨラジカルを強制的に処理水面へと移動することができる。また、電極８内部をガスが流れることから、ガスが水蒸気である場合、ＯＨラジカルの発生量が飛躍的に向上し、難分解性有機物分解処理が行われる。
【００４３】
したがって、本実施の形態によれば、電極２が中空になっており、その中を気体が流れることにより，放電エネルギーのほとんどを気体に注入することができ、ＯＨラジカルが発生しやすい気体を電極内部に流すことによりＯＨラジカルの発生効率を高め，難分解性有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００４４】
＜第３の変形例＞
図６は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第３の変形例を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００４５】
本変形例の特徴は、図６に示すように、電極２を二重管構造としたことにある。そして、電極２の内管２ａと図示せぬガスガイドとを接続し、ガス流装置から発生したガスを電極２の内管２ａ内を通過させる。
【００４６】
また、外管２ｂを電極外部からの断熱効果をもたせるために内管２ａの周囲に設けるため、送気ガス温度を一定とすることができ、その結果、ラジカルの寿命が延び、水処理を有効に行なうことができる。
【００４７】
＜第４の変形例＞
図７は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第４の変形例を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００４８】
本変形例の特徴は、図７に示すように、電極２の形状を線状の電極とし、処理水４に対して対向配置したことにある。このような形状の電極とすることにより、電極２に沿って電界が集中し、低い電圧で放電が発生するため、ラジカル発生効率が高く、反応容器３の形状に合わせて電極２の長さや形状の変更も可能であることから、水処理に有効である。
【００４９】
また、処理水に対して対向配置された線状の電極２を備えることにより、広範囲にわたり放電を発生させることができるため有機物分解効率向上を図ることができる。
【００５０】
＜第５の変形例＞
図８は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第５の変形例を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００５１】
本変形例の特徴は、電極２の形状を平板とし、処理水４に対して並行配置したことにある。このように、電極２の形状を平板６とすることにより、処理水面に対し広い面積で放電を発生させることができ、Ｏラジカル、ＯＨラジカルの発生効率が向上し、高い水処理効率が得られる。
【００５２】
＜第６の変形例＞
本変形例の特徴は、電極２の周囲を誘電体で覆ったことにある。
【００５３】
図９は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第６の変形例を示す断面図である。同図においては、中空の電極２の表面を誘電体９によって覆った場合を示している。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００５４】
このように、電極５を誘電体により覆うことにより、放電による電極材料の処理水中への溶解により処理水の二次汚染が防げるだけでなく、交流電圧を印加した場合、パルス状のマイクロ放電が無数発生するため、放電空間に安定して均一なマイクロ放電を得ることができ、Ｏラジカル、ＯＨラジカル発生効率が向上する。このことから有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００５５】
＜第７の変形例＞
図１０は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第７の変形例を示す図である。なお、図１及び図４と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、反応容器３内の湿度を高めるための加湿装置１０を設けたことにある。
【００５６】
同図において、処理水４は反応容器３に貯水される。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。また、反応容器３内の湿度を高めるための加湿装置１０が備えられている。この加湿装置１０は反応容器３内が結露しないように反応容器３内を加湿する。これにより、放電中の湿度が高まりＯラジカル、ＯＨラジカル発生効率が向上し、有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００５７】
図１０においては、加湿装置１０は反応容器３と別個に設ける場合に示したが、加湿装置１０の構造はこれに限られるものではない。図１１は、加湿装置の一例を示す図である。同図に示すように、反応容器３内を仕切り１１によって仕切り、ガスを処理水４内に排出するためのガスガイド８ａが設けられている。また、処理水４内を通過することにより湿気を帯びたガスを電極２に通すためのガスガイド８ｂが設けられている。
【００５８】
このような構造の加湿装置によれば、反応容器３を共有するので、ラジカル処理システムを小型化することができる。
【００５９】
＜第８の変形例＞
図１２は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第８の変形例を示す図である。なお、図１、図４、図１０と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、反応容器３内の温度を高めるための加熱装置１０を設けたことにある。
【００６０】
同図において、処理水４は反応容器３に貯水される。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。また、反応容器３内の温度を高めるための加熱装置１１が備えられている。これにより放電中の温度が高まりＯラジカル、ＯＨラジカルの拡散速度が向上する。このことから難分解性有機物分解効率が向上する。
【００６１】
＜第９の変形例＞
図１３は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第９の変形例を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００６２】
同図において、処理水４は反応容器３に貯される。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。また、反応容器３内にはアーク放電電極１２が備えられアーク放電を発生させるためのアーク放電電源１３も備えられている。
【００６３】
反応容器３内でアーク放電を発生させるとアーク放電による発熱効果により放電部の温度が上昇し、放電５から発生したＯラジカル、ＯＨラジカルの拡散速度を向上させることができる。また、酸素を含む雰囲気中でのアーク放電からは酸素原子が発生するため、これによりＯラジカル、ＯＨラジカル発生効率が向上し、難分解性有機物処理効率が向上する。
【００６４】
＜第１０の変形例＞
図１４は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１０の変形例を示す図である。なお、図１及び図４と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。
【００６５】
同図において、処理水４は反応容器３に貯水される。気中には高電圧を印加される電極２が処理水４に対し間隔をあけて配置されている。また反応容器内の圧力を減圧するための減圧装置１４が設けられており、これにより放電から発生するＯラジカル、ＯＨラジカルの拡散速度が増加する。このため、発生したラジカルの処理水中への溶解量が増大することから、難分解性有機物分解効率の向上を図ることができる。
【００６６】
＜第１１の変形例＞
図１５は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１１の変形例を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、電極２の一部が処理水４の中にあることである。
【００６７】
同図において、処理水４は反応容器３に貯水される。高電圧を印加される電極２は処理水４中に配置されており、その先端からはガスガイド８を介して供給されたガスが噴出される。
【００６８】
電極２の一部は処理水４中に配置され、電極２からガスが噴出されることにより水中に気泡１５が発生する。このとき発生する気泡の直径は、処理水４の水面と電極２との距離をｄ（ｍ）、ガスの流速をＶ（ｍ／ｓ）とした場合に、ｄ／Ｖが１ミリ秒以下となるように調節される。このとき送気されるガスは外部からのガス吹き付け装置により電極先端にガスを吹き付けてもよい。これにより、難分解性有機物処理が可能となる。
【００６９】
＜第１２の変形例＞
図１６は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１２の変形例を示す図である。なお、図１及び図４と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、線状の電極９にガス流装置６からガスガイド８を介して供給されるガスを噴きつけるための吹き付け装置１６を具備することである。
【００７０】
これにより、広範囲に放電を発生させることができ、また電極形状の変更も容易であるため反応容器形状にあった電極形状を取ることが可能となる。これによっても放電から発生したＯラジカル、ＯＨラジカルは、ガス噴き付け装置１６により吹き付けられたガスによって処理水中へと溶解するため難分解性有機物処理が可能となる。
【００７１】
＜第１３の変形例＞
図１７は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１３の変形例を示す図である。なお、図１及び図４と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、平板状の電極９にガス流装置６からガスガイド８を介して供給されるガスを噴きつけるための吹き付け装置１７を具備することである。
【００７２】
これにより、広範囲に放電を発生させることができ、また電極形状の変更も容易であるため反応容器形状にあった電極形状を取ることが可能となる。これによっても放電から発生したＯラジカル、ＯＨラジカルはガス噴き付け装置１６により吹き付けられたガスによって処理水中へと溶解するため難分解性有機物処理が可能となる。
【００７３】
＜第１４の変形例＞
図１８は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１４の変形例を示す図である。なお、図１、図４及び図１０と同一部分には同一符号を付し、ここでその詳しい説明を省略する。本変形例の特徴は、ガスガイド８にガスを供給するガス流装置６に加えて、反応容器３中の湿度を高めるための蒸気を送気する加湿装置１０が設けられている。
【００７４】
反応容器３中の湿度を高めるため反応容器３内に蒸気が送気される。このとき蒸気とともに酸素ガスを含むガスをガス流装置６から送気することにより、放電からはＯＨラジカルだけでなくＯラジカル発生効率も向上する。このことから難分解性有機物の分解効率が向上する。
【００７５】
＜第１５の変形例＞
図１９は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１５の変形例を示す図である。本変形例の特徴は、ガス流装置６及び加湿装置１０との組み合わせ方にある。なお、図１０及び図１５と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００７６】
同図に示すように、ガス流装置６にて発生した酸素を含むガスは、ガスガイド８を介して、加湿装置１０の内部に蓄えられた液体１８内に排出される。液体１８を通過した加湿されたガスは、ガスガイド８を介して、電極２内を通過して、処理水４内に排出される。
【００７７】
これにより、第１４の変形例と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
＜第１６の変形例＞
上述の実施の形態及びその変形例においては、説明の便宜のため、１つの電極を有するラジカル処理システムについて示したが、放電を行なう電極は１つに限られるものではない。
【００７９】
図２０は、本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの複数の放電を行なう電極部を備えた電極の構造を示す断面図である。なお、図４と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００８０】
同図に示すように、電極２の内部は中空になっており、この中空部分に、図５において示した構造の中空の電極２ａ〜２ｈが設けられている。なお、本変形例においては、図５において示した中空の電極が複数存在する場合について示したが、これは例示であり、他の変形例において示した電極が複数存在する場合についても本変形例に含まれる。
【００８１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムを示す図である。
【図２】ＯＨラジカル濃度変化の圧力依存性を示す図である。
【図３】ＯＨラジカルの寿命を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第３の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第４の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第５の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの電極の第６の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第７の変形例を示す図である。
【図１１】加湿装置の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第８の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第９の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１０の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１１の変形例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１２の変形例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１３の変形例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１４の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの第１５の変形例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係るラジカル処理システムの複数の放電を行なう電極部を備えた電極の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…高圧電源、
２…電極、
３…反応容器、
４…処理水、
５…放電、
６…ガス流装置、
８、８ａ、８ｂ…ガスガイド、
９…誘電体、
１０…加湿装置、
１１…加熱装置、
１２…アーク放電電極、
１３…アーク放電電源、
１４…減圧装置、
１５…気泡、
１６…吹き付け装置、
１７…ガス噴き付け装置、
１８…液体。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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