(57)【要約】【課題】  有機性物質を短時間でかつ高除去率で以って処理可能であるとともに、装置構成を簡素化でき、処理コストを削減可能な高電圧パルスを利用した廃水処理装置及び該方法、並びに該処理装置用電源回路を提供する。【解決手段】  廃水に高電圧パルス処理を施す処理槽２ａ、２ｂが多段直列的に連結して配設されており、前段側処理槽２ａでは高電圧パルス放電により主として酸化ラジカルの生成反応が行われ、後段側処理槽２ｂでは前記酸化ラジカルより生成した過酸化水素、及び該過酸化水素下での高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用した有機性物質の酸化分解が行われ、さらに、前記複数の処理槽に高電圧パルスを供給する一台の高電圧パルス電源５が前記複数の処理槽と夫々独立した給電線ライン１６ａ、１６ｂを介して接続されるとともに、前記夫々の給電線ライン上に電圧変動抑制用インダクタンス１７ａ、１７ｂを介装したことを特徴とする。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水に高電圧パルス処理を施し、生成した酸化ラジカルにより該廃水中の有機性物質を分解処理する処理槽を備えた廃水処理装置において、
複数の前記処理槽が多段直列に連結して配設されており、
前段側処理槽では、高電圧パルス放電により主として酸化ラジカルの生成反応が行われ、後段側処理槽では前記酸化ラジカルより生成した過酸化水素、及び該過酸化水素下での高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用した有機性物質の酸化分解が行われることを特徴とする高電圧パルスを利用した廃水処理装置。
【請求項２】
前記複数の処理槽に高電圧パルスを供給する一台の高電圧パルス電源を備え、該電源と前記複数の処理槽が夫々独立した給電線ラインを介して接続されるとともに、前記夫々の給電線ライン上に電圧変動抑制用インダクタンスを介装したことを特徴とする請求項１記載の高電圧パルスを利用した廃水処理装置。
【請求項３】
前記高電圧パルス電源より前記複数の処理槽に高電圧パルスを供給する際に、時間差をもって夫々の処理槽に高電圧パルスを供給することを特徴とする請求項２記載の高電圧パルスを利用した廃水処理装置。
【請求項４】
高電圧パルス処理部にて酸化ラジカルを生成して廃水中の有機性物質を分解処理する廃水処理に用いられ、複数の前記高電圧パルス処理部と給電線ラインを介して接続される一台の高電圧パルス電源を有し、該電源と前記複数の高電圧パルス処理部が夫々独立した給電線ラインを介して接続されるとともに、前記夫々の給電線ライン上に電圧変動抑制用インダクタンスが介装されていることを特徴とする廃水処理装置用電源回路。
【請求項５】
処理槽内の廃水に高電圧パルス処理を施し、生成した酸化ラジカルにより該廃水中の有機性物質を分解処理する廃水処理方法において、
多段直列に連結して配設した複数の前記処理槽のうち、前段側処理槽にて高電圧パルスにより主として酸化ラジカルの生成反応を行った後に、
後段側処理槽にて、前記酸化ラジカルより生成した過酸化水素、及び該過酸化水素下での高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用して有機性物質を酸化分解することを特徴とする高電圧パルスを利用した廃水処理方法。
【請求項６】
前記複数の処理槽への電力供給が、一台の高電圧パルス電源により行われることを特徴とする請求項５記載の高電圧パルスを利用した廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産糞尿、し尿、下水、埋立て浸出水、食品加工廃液、及び工場廃液等の有機性物質含有廃水を対象とした廃水処理に関し、特に電気化学的に有機性物質を分解除去する高電圧パルス処理を利用した廃水処理装置及び該方法、並びに該処理装置用電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性物質を含む廃水の処理は、主として活性汚泥法、間欠曝気消化法、脱窒法等によって行われている。しかしながら、これらの方法はいずれも生物分解法であるため、処理されるべき廃水が難分解性の有機性物質を多量に含有している場合、大量の水を加えることにより該廃水を希釈しなければならず、廃水の処理量を増大させることとなるため、電力消費量の増大及び廃水処理コスト高を生じていた。また、生物分解のための長い反応時間（数日〜数週間）が必要であるという問題点を有していた。
【０００３】
このような問題点を改善する目的で、近年、電気化学的な処理装置の開発が活発に行われている。電気化学的な廃水処理としては、米国特許第５４６４５１３号公報（特許文献１）等に開示されるように、有機性物質含有廃水を水中高圧パルス放電処理することにより該有機性物質を分解処理する方法が挙げられる。
かかる方法は、高圧パルス放電により殺菌を行なうとともに、放電により発生する酸化物により有機性物質を分解する方法であり、薬品を使用することなく、かつ汚泥を発生しないという利点を有している。
さらに、高圧パルス放電と、沈殿分離装置及び濾過分離装置等の分離装置とを組み合わせて、廃水中の汚濁物も同時に除去可能とした廃水処理装置も提案されている。（例えば特許文献２）
【０００４】
また、別の電気化学的な処理として、図１０に示すように、有機性物質を含有する廃水を保持した処理槽０２内に陽極０４と陰極０３を対向させて配置し、ガスタンク０６より両電極間に気泡１３を発生させながら、高電圧パルス電源５より該電極間に高電圧パルスを印加し、水中高圧パルス放電処理することにより有機性物質を分解する装置がある。これは、例えば特開２００１−２９３４７８公報（特許文献３）に開示されるように、前記ガスタンク０６をオゾン発生器とし、オゾンからなる気泡を処理槽０２内に導入する処理装置などが挙げられる。
【０００５】
かかる処理は、前記電極間に印加した高電圧パルスにより気泡存在域に電界が形成され、気泡内での放電（気泡放電）が生じたり、気泡から液に、又は電極から液へ延びた液中放電が生じ、酸化力の大きいＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）等の酸化ラジカルが発生し、該酸化ラジカルにより廃水中の有機性物質の分解が促進される作用を利用した方法である。さらに、前記気泡がオゾンであることから、気泡放電若しくは液中放電によりオゾンを原料としてＯＨラジカルが発生し易くなり、有機性物質の分解が促進されることとなる。
【０００６】
また、ＯＨラジカル及びＯラジカル（酸素ラジカル）等の酸化ラジカルの発生効率を向上させる方法として、特表２００２−５３９８６０公報（特許文献４）では、ラジカル発生用電極間に印加する電場を特定の条件とし、かつ一の電極を形成する金属酸化物表面と廃水とを長時間接触させるようにした処理方法が提案されており、これにより前記目的を達成可能であるとしている。具体的には、一の電極を形成する二酸化チタンで内面被膜した管状部材と、軸線上に保持された他の電極を形成する負極ロッドから構成されるラジカル発生部に廃水を通過させ、廃水中の有機性物質を酸化分解する。このとき、電極間の直流電圧勾配を0.2〜6KV／cm、周波数を10kHz〜150kHz、パルス電流密度を5μｍ／cm2〜50mA／cm2である矩形波形という条件に設定している。
前記したような処理法により、ある程度の電力消費量並びに廃水処理コストの低減や、反応時間の短縮化が図られるようになってきた。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５４６４５１３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２３６７４号公報
【特許文献３】特開２００１−２９３４７８公報
【特許文献４】特表２００２−５３８９６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１乃至３等に開示される処理法では低濃度の有機性物質を含む廃水の処理には適しているが、水中放電を生じさせるために高電圧が必要となる。また高濃度の有機性物質を含有する廃水の場合は導電率が高いため、高電圧を印加するためには大電流の供給が必要で処理効率が悪化するという問題があり、実用化に際してはさらに分解性能を向上させる必要が生じていた。
また、特許文献３等のようにオゾンを利用して電気的処理を行なう場合には、高濃度の有機性物質を含有する廃水であっても比較的高除去率で有機性物質を処理可能であるが、オゾンは人体に有害であるため取り扱いが困難であるとともに、オゾンが高価であるためランニングコストが嵩むという問題を有している。
【０００９】
さらにまた、特許文献４のように電気的な効率を考慮した方法であっても、性能向上のため複数の処理槽にて処理する際には、１台の電源から複数の処理槽に同時に給電する場合、放電によるインピーダンス変化により印加電圧が変動若しくは低下し、他の処理槽に影響を与えてしまい、他の処理槽の放電を悪化させてしまうため、１処理槽に対して１台毎の電源を準備する必要が生じ、装置、部品の配置が複雑化するとともにコストの増大を招くという問題がある。
従って本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、高濃度の有機性物質を含有する廃水であっても有機性物質を短時間でかつ高除去率で以って処理可能であるとともに、装置構成を簡素化でき、処理コストを削減することを可能とした高電圧パルスを利用した廃水処理装置及び該方法、並びに該処理装置用電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
廃水に高電圧パルス処理を施し、生成した酸化ラジカルにより該廃水中の有機性物質を分解処理する処理槽を備えた廃水処理装置において、
複数の前記処理槽が多段直列に連結して配設されており、
前段側処理槽では高電圧パルス放電により主として酸化ラジカルの生成反応が行われ、後段側処理槽では前記酸化ラジカルより生成した過酸化水素、及び該過酸化水素下での高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用した有機性物質の酸化分解が行われることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明では、高電圧パルス放電により前段側処理槽内では廃水中にＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）を始めとする酸化ラジカルが生成する。酸化ラジカルは非常に強力な酸化力を有するため、該酸化ラジカルにより廃水中の有機性物質の一部が酸化分解する。そして、前記酸化ラジカルにより生成した過酸化水素を含む廃水は後段側処理槽に送給され、該処理槽内で高電圧パルス放電によりＯＨラジカルの生成、また、Ｏラジカル（酸素ラジカル）等の酸化ラジカルを多量に生成することとなる。
従って、廃水中に含まれる過酸化水素、及び酸化ラジカルの酸化力により廃水中の有機性物質を高反応効率でもって酸化することができ、有機性物質の高除去率を達成することができる。
このように、複数の処理槽を連通させる構成を採ることによって、有機性物質の分解に有効な酸化ラジカル（ＯＨラジカル及びＯラジカル等）が容易に生成されるので、一つの処理槽で廃水処理を行なうよりも、廃水を効率的に分解処理することが可能となる。
【００１２】
また、前記複数の処理槽に高電圧パルスを供給する一台の高電圧パルス電源を備え、該電源と前記複数の処理槽が夫々独立した給電線ラインを介して接続されるとともに、前記夫々の給電線ライン上に電圧変動抑制用インダクタンスを介装したことを特徴とし、好適には前記高電圧パルス電源より前記複数の処理槽に高電圧パルスを供給する際に、時間差をもって夫々の処理槽に高電圧パルスを供給すると良い。これにより、夫々の処理槽にて発生する放電による電圧変動を最小に抑えることができ、より安定した運転が可能となる。
【００１３】
また、これらの発明を好適に実施可能な電源回路として、
高電圧パルス処理部にて酸化ラジカルを生成して廃水中の有機性物質を分解処理する廃水処理に用いられ、複数の前記高電圧パルス処理部と給電線ラインを介して接続される一台の高電圧パルス電源を有し、該電源と前記複数の高電圧パルス処理部が夫々独立した給電線ラインを介して接続されるとともに、前記夫々の給電線ライン上に電圧変動抑制用インダクタンスが介装されていることを特徴とする廃水処理装置用電源回路を提供する。
このように、給電線ライン上にインダクタンスを夫々介装することにより、複数の処理槽中の任意の処理槽で放電が発生し、インピーダンスが急変することで処理槽端で電圧が急変しても、同時に電流も急変するため、電源−処理槽間に設置されたインダクタンスにおいて電流変化により前記処理槽端で生じた電圧変化を抑制する方向に電圧変化を生じさせることができる。従って、高電圧パルス電源端への前記処理槽の変化による電位変動の影響を抑制することが出来るので、高電圧パルス電源から各処理槽へ均一にかつ高電圧でもって高電圧パルスを印加、維持することが可能となる。これにより、１台の電源にて各処理槽で安定した高電圧パルス放電を維持することができ、処理装置が簡素化し、コストの削減が可能となる。
【００１４】
また、処理槽内の廃水に高電圧パルス処理を施し、生成した酸化ラジカルにより該廃水中の有機性物質を分解処理する廃水処理方法において、
多段直列に連結して配設した複数の前記処理槽のうち、前段側処理槽にて高電圧パルスにより主として酸化ラジカルの生成反応を行った後に、
後段側処理槽にて前記酸化ラジカルより生成した過酸化水素、及び該過酸化水素下での高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用して有機性物質を酸化分解することを特徴とする。
このとき、前記複数の処理槽への電力供給が、一台の高電圧パルス電源により行われることが好適である。これにより、廃水中の有機性物質を効率的に分解処理することができるとともに、装置の簡素化、処理コストの削減が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上記載のごとく本発明によれば、高濃度の有機性物質を含有する廃水であっても有機性物質を短時間でかつ高除去率で以って処理可能であるとともに、装置構成を簡素化でき、処理コストを削減することが可能となる。
即ち、高電圧パルス処理を行なう処理槽を多段直列的に複数設置することにより、有機性物質の分解に有効な酸化ラジカル（ＯＨラジカル及びＯラジカル等）が容易に生成され、１容器単独で廃水処理を行なうよりも効率的に有機性物質を分解除去することが可能となる。
また、複数の処理槽に対して１台の高電圧パルス電源より電力を供給するように構成し、各処理槽と電源との間にインダクタンスを介装することにより、１台の電源にて各処理槽で安定した高電圧パルス放電を維持することができるため、装置が簡素化し、コストの削減が可能となる。
【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好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１、４、７は夫々本発明に係る第１、第２、第３実施形態の廃水処理装置の構成図、図２は高電圧パルスを印加した廃水中の処理時間に対するH2O2濃度の変化を示すグラフ、図３は本第１実施形態におけるＴＯＣ濃度処理特性を示す図である。
【００１７】
まず、図１を参照して本発明の実施形態における夫々の処理槽につき、処理槽２ａを例に挙げて説明する。
図１において、処理槽２ａにはガス供給機構を兼ねた陰極ノズル３ａ及び陽極４aが配置されている。両電極には高電圧パルス電源５ａが接続され、処理条件に適したパルス電力が供給される。前記陰極ノズル３aには、気泡放電を行わせるために、ガスタンク６ａからガス供給配管７ａを通って所望の種類及び量のガスが供給される。該ガスタンク６ａはコンプレッサで代替することも可能である。このガス供給により、処理槽内に保持される廃水１ａに浸漬された前記陰極ノズル３ａ先端に気泡１３ａが発生する。尚、前記陽極４ａは液体供給口に配設しても良い。前記ガス供給配管７ａはバルブ等のガス供給量制御手段により適宜供給量を調整可能な構成とする。
【００１８】
また本実施形態では、前記陰極ノズル３ａに一方の電極（陰極）を、これと対向させて他方の電極（陽極４ａ）を配置し、該電極が処理槽外部に設けられた高電圧パルス電源５ａに夫々接続されている。また、金属導電体からなる陰極ノズル３ａの電極の外周表面を絶縁体１５ａにより絶縁被覆すると共に陰極ノズル３ａの端部のみを被覆露出させている。
かかる処理では、前記高電圧パルス電源５ａにより両電極間にパルスを含む高周波電圧を印加することにより、前記陰極ノズル３ａから導入される気泡１３ａで放電１４ａを発生させて高電圧パルス処理を行なう。
尚、本実施形態では前記した構成を有する処理槽により高電圧パルス処理を行っているが、処理槽内の廃水に高電圧パルス処理を施すことが可能であればかかる構成に限定されない。例えば、処理槽自体を陽極としてもよい。
【００１９】
さらに、図１に示す第１実施形態のように、前記処理槽２ａと同様の構成を有する処理槽２ｂ等を必要に応じて複数配置し、これらの液ラインを廃水送給管２０により多段直列的に接続している。
前記処理槽２ｂは、前記処理槽２ａと同様に、陰極ノズル３ｂ、陽極４ｂ、高電圧パルス５ｂ、ガスタンク６ｂ、ガス供給配管７ｂ、液供給ノズル９ｂを具備し、前記陰極ノズル３ｂの先端に発生した気泡１３ｂで放電１４ｂを発生させる構成となっている。
これら複数の処理槽のうち前段側の処理槽２ａの上流側には夾雑物を除去するスクリーン等の前処理槽１０が接続され、該前処理槽１０を経た廃水が液供給管８を介して液供給ノズル９ａより処理槽２ａ内に導入される。一方、該複数の処理槽のうち後段側の処理槽２ｂの下流側には嫌気性処理、好気性処理等の生物処理などを行なう後処理槽１０が配設され、複数の処理槽を経た廃水が液排出管１１を介して該後処理槽１０に導入される。
【００２０】
次に、本第１実施形態に係る廃水処理装置の作用を説明する。まず、前段側の処理槽２ａ内にて高電圧パルスにより廃水中にＯＨラジカルを始めとする酸化ラジカルが生成する。酸化ラジカルは非常に強力な酸化力を有するため、該酸化ラジカルにより廃水中の有機性物質の一部が酸化分解する。かかる酸化反応とともに、酸化ラジカルのうちＯＨラジカルは水溶液中で再結合して下記反応により過酸化水素を生成する。
２・ＯＨ  →  Ｈ２Ｏ２                  ・・・（１）
【００２１】
そして、過酸化水素を含む廃水は後段側の処理槽２ｂに送給され、該処理槽２ｂ内で高電圧パルスにより下記反応によるＯＨラジカルの生成、また、酸素ラジカル等の酸化ラジカルを生成することとなる。
Ｈ２Ｏ２  →  ２・ＯＨ                  ・・・（２）
これにより、廃水中に含まれる過酸化水素、及び酸化ラジカルの酸化力により廃水中の有機性物質を高反応効率でもって酸化することができ、有機性物質の高除去率を達成することができる。
また、過酸化水素存在下での高電圧パルス放電では、酸化ラジカルの発生効率が飛躍的に向上するため、後段側処理槽では前段側の廃水中に含有される酸化ラジカルより多くの酸化ラジカルを含有する。
【００２２】
このように、有機性物質の分解に有効な酸化ラジカル（ＯＨラジカル及びＯラジカル等）が容易に生成されるので、１容器単独で廃水処理を行なうよりも効率的に有機性物質を分解除去することが可能となる。このとき、生成された酸化ラジカルは、有機性物質と反応して最終的にはＣＯ２として排出される。
さらに、従来の単独処理槽の運転では廃水中に発生した酸化ラジカルは時間の経過とともに上記式（１）により過酸化水素となってしまうが、処理槽を直列に接続することにより後段側処理槽にて上記式（２）の反応が誘起され、過酸化水素より酸化力の強い酸化ラジカルを再度生成することができるため、有機性物質の高除去率を達成することができるのである。
【００２３】
図１の構成における具体的な実施例につき下記に説明する。かかる実施例では、一の処理槽２ａ、２ｂとして容積0.5Lのビーカ容器を用い、陰極ノズル３ａ、３ｂとしてチタンパイプ（外径φ10mm×内径φ8m）の外周をテフロン（登録商標）被覆した管の内側にガラスパイプ（外径φ4mm×内径φ2mm）を配置し、陽極４ａ、４ｂとしてチタンパイプ（外径φ60mm×内径φ54m）を用いて、該容器内に同軸状に設置した。かかる構成を１組として、これと同一構造の容器を合計３組配置し、容器内の処理対象水（廃水１ａ、１ｂ）をビニールチューブ（φ10mm）で順次隣接する容器に循環供給されるように配管を接続した。
【００２４】
処理方法として、陰極ノズルに供給ガスとして大気圧エアを供給し、チタン陰極内側とガラス外周との隙間流路にエアを1〜2L／分で供給しながら、一定時間、陰極ノズルと陽極間に各容器に接続された高電圧パルス電源から電圧2kV、パルス幅1μsのパルス高電圧を繰り返し周波数1kHzにて印加した。
処理対象水として、蒸留水にNa2SO4を溶解させた模擬液（液伝導率約1〜2S／m）を使用し、高電圧パルス処理１段のみを通電稼動させてH2O2量を評価した結果を図２に示す。これによれば、該高電圧パルス処理にて処理時間に比例してH2O2が生成していることが判る。
【００２５】
次に、処理対象水としてし尿にポリ塩化アルミニウム（以下、ＰＡＣという）を加えてＳＳ（浮遊物質）を沈殿除去した上澄み液を使用し、これを各容器間を約３L／分にて循環させてバッチ処理した。
図３に処理前液を参照として、（１）高電圧パルス処理１段のみ、（３）高電圧パルス処理３段連結同時処理、の場合でのＴＯＣ濃度計測結果を示す。さらに（２）高電圧パルス処理１段処理×３倍の計算値を示す。その結果、高電圧パルス処理３段連結同時処理することにより、高電圧パルス処理１段のみの３倍以上に有機分解性能が向上することが確認できた。
【００２６】
図４は本発明の第２実施形態を示す。かかる第２実施形態では、前記と同様の処理槽２ａ、２ｂを複数備え、これらを１台の高電圧パルス電源５で電力供給する廃水処理装置と、該処理装置の電源回路につき説明する。
本実施形態では前記第１実施形態と同様に、処理槽２ａ、２ｂが、陰極ノズル３ａ、３ｂ、陽極４ａ、４ｂ、ガスタンク６ａ、６ｂ、ガス供給配管７ａ、７ｂ、液供給ノズル９ａ、９ｂを夫々備え、前記陰極ノズル３ａ、３ｂの先端に発生した気泡１３ａ、１３ｂで放電１４ａ、１４ｂを発生させる構成となっている。
【００２７】
そして、前記処理槽２ａ、２ｂは、液供給管８ａ、８ｂにより前処理槽１０ａ、１０ｂと接続され、液排出管１１ａ、１１ｂにより後処理槽１２ａ、１２ｂと接続された構成となっており、夫々独立した液ライン機構を有している。
また、前記陰極ノズル３ａ、３ｂ及び陽極４ａ、４ｂから夫々給電線ラインであるケーブル１６ａ、１６ｂが延設しており、該ケーブルが高電圧パルス電源５に接続されている。即ち、前記ケーブル１６ａ、１６ｂにより前記処理槽２ａ、２ｂと高電圧パルス電源５との電源回路が夫々独立した回路を形成している。さらに、該ケーブル１６ａ、１６ｂ上にはインダクタンス１７ａ、１７ｂが介装されている。
【００２８】
かかる実施形態では、処理槽を複数有し、これらを１台の高電圧パルス電源５にて電力供給する回路とともに、該電源５から複数の処理槽へのケーブルに電圧変動抑制のためのインダクタンス１７ａ、１７ｂを接続することにより、複数の処理槽中の任意の処理槽で放電が発生し、インピーダンスが急変することで処理槽端で電圧が急変しても、同時に電流も急変するため、電源−処理槽間に設置されたインダクタンスにおいて電流変化により前記処理槽端で生じた電圧変化を抑制する方向に電圧変化を生じさせることができる。
従って、高電圧パルス電源端への前記処理槽の変化による電位変動の影響を抑制することが出来るので、高電圧パルス電源５から各処理槽２ａ、２ｂへ均一に高電圧に印加、維持することが可能となる。その結果、処理槽に対して１台の電源にて各処理槽で安定した高電圧パルス放電を維持することができるため、回路構成が簡素化し、処理コストが増加することなく、かつ有機性物質の分解性能向上が図られる。
【００２９】
かかる第２実施形態の具体的な実施例を示す図４によれば、１組の処理槽２ａ、２ｂとして容積約0.5Lのビーカ容器を用い、陰極ノズル３ａ、３ｂにチタンパイプ（外径φ10ｍｍ×内径φ8ｍｍ）の外周をテフロン被覆した管の内側にガラスパイプ（外径φ4ｍｍ×内径φ2ｍｍ）を配置し、陽極４ａ、４ｂとしてチタンパイプ（外径φ60ｍｍ×内径φ54ｍｍ）を容器内に同軸状に設置した。
さらに、前記容器と同一構造の容器を合計３組配置し、容器内の処理対象水をビニールチューブ（φ10ｍｍ）で各容器別個に並列的に供給されるように配管を接続した。
各容器の陰極ノズルと陽極は、ケーブルを介して１台の高電圧パルス電源に接続した。各ケーブルの途中に、フェライトコアにビニル被覆導線をφ50×60巻して製作したコイル（インダクタンス約40μH）を介して結線接続した。高電圧パルス電源としては、コンデンサ（3000ｐF）に一定電圧（6ｋV）にて充電したエネルギーがパルス的に出力される、エネルギーを一定として出力制御できる電源を使用した。
【００３０】
かかる装置を用いた処理方法は、陰極ノズルに供給ガスとして大気圧エアを供給し、チタン陰極内側とガラス外周との隙間流路にエアを１〜２L／分供給しながら、一定時間、陰極ノズルと陽極間に各容器に接続された１台の高電圧パルス電源から電圧2kV、パルス幅約1μsのパルス高電圧を繰り返し周波数1ｋHzにて印加した。処理対象水として蒸留水にNa2SO4を溶解させた模擬液（液導電率約1〜2S／m）を使用した。
図５に、単位容器当りの入力エネルギーを一定（約50J／ｓ）とした条件下での、電源−容器間の接続条件を変化させた場合の電極電圧波形のピーク値を示す。値に幅があるのは、インピーダンスのばらつき範囲を表している。同図中には目視での放電が観察される範囲を併記している。インダクタンスの介装により、電圧低下が抑制されており、放電可能な電圧に維持されていることが明らかである。
【００３１】
次に、処理対象水としてし尿にＰＡＣを加えてＳＳ分を沈殿除去した上澄み液を使用し、３０分間高電圧パルス処理によるし尿処理を行った。図６に処理前液を参照として、（１）高電圧パルス処理（コイル未設置）、（２）高電圧パルス処理（コイル設置）の場合でのＴＯＣ濃度計測結果を示す。その結果、該コイルを挿入することにより、有機性物質の分解性能の向上が確認できた。コイルのインダクタンス値は、印加するパルス幅や各容器間での放電のばらつき頻度に応じて調整することが好ましい。
【００３２】
図７は本発明の第３実施形態に係る廃水処理装置を示す。かかる処理装置は、前記第２実施形態と略同様の構成を有しており、処理槽２ａ、２ｂが、陰極ノズル３ａ、３ｂ、陽極４ａ、４ｂ、ガスタンク６ａ、６ｂ、ガス供給配管７ａ、７ｂ、液供給ノズル９ａ、９ｂを夫々備え、前記陰極ノズル３ａ、３ｂの先端に発生した気泡１３ａ、１３ｂで放電１４ａ、１４ｂを発生させる構成となっている。
【００３３】
ここで、前記第２実施形態では複数の処理槽が並列的に配設されていたが、本実施形態では前記処理槽２ａ、２ｂは廃水送給管２０により多段直列に連結され配設されている。そして、複数の処理槽のうち前段側処理槽２ａの上流側に前処理槽１０が配設され、該前処理槽１０を経た廃水が液供給管８を通って液供給ノズル９ａより処理槽２ａに導入され、一方後段側処理槽２ｂの下流側に後処理槽１２が配設され、液排出管１１を通って処理槽２ｂを経た廃水が後処理槽１２に導入されるように構成されている。
電源供給機構は前記第２実施形態と同様で、前記陰極ノズル３ａ、３ｂ及び陽極４ａ、４ｂと一台の高電圧パルス電源５とが給電線ラインであるケーブル１６ａ、１６ｂにより夫々接続され、該ケーブル１６ａ、１６ｂが前記高電圧パルス電源５と夫々独立した電源回路を形成している。さらに、該ケーブル１６ａ、１６ｂ上にはインダクタンス１７ａ、１７ｂが介装されている。
【００３４】
このように、前記処理槽２ａ、２ｂとが多段直列で接続されていることにより、各処理槽では前記第１実施形態と同様の作用が生じ、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の酸化ラジカル及び過酸化水素により廃水中の有機性物質を高反応効率でもって酸化することができ、有機性物質の高除去率を達成することができる。
また、処理槽を複数有し、これらを１台の高電圧パルス電源５にて電力供給する回路とともに、該電源５から複数の処理槽へのケーブルに電圧変動抑制のためのインダクタンス１７ａ、１７ｂを接続することにより、複数の処理槽に対して１台の電源にて各処理槽で安定した高電圧パルス放電を行なうことができるため、装置構成が簡素化し、コストの低減が可能となる。
【００３５】
第３実施形態に係る処理装置の具体的な実施例を下記に示す。処理槽２ａ、２ｂとして容積約0.5Lのビーカ容器を用い、陰極ノズル３ａ、３ｂにはチタンパイプ（外径φ10ｍｍ×内径φ8ｍｍ）の外周をテフロン被覆した管の内側にガラスパイプ（外径φ4ｍｍ×内径φ2ｍｍ）を配置し、陽極４ａ、４ｂとしてチタンパイプ（外径φ60ｍｍ×内径φ54ｍｍ）を用い、前記容器内に同軸状に設置した。前記と同一構造の容器（処理槽）を合計３組配置し、容器内の処理液をビニールチューブ（φ10ｍｍ）で順次隣接する容器に循環供給されるように配管を接続した。
各容器の陰極ノズルと陽極は、ケーブルを介して１台の高電圧パルス電源５に接続した。各ケーブルの途中に、フェライトコアにビニル被覆導線をφ50×60巻して製作したコイル（インダクタンス約40H）を介して結線接続した。高電圧パルス電源５としては、コンデンサ（3000ｐF）に一定電圧（6ｋV）にて充電したエネルギーがパルス的に出力される、エネルギー一定出力制御出来る電源を使用した。
【００３６】
かかる処理装置を用いた処理方法として、陰極ノズルに供給ガスである大気圧エアを供給し、チタン陰極内側とガラス外周との隙間流路にエアを１〜２L／分供給しながら、一定時間、陰極と陽極間に各容器に接続された１台の高電圧パルス電源から電圧2kV、パルス幅約1μsのパルス高電圧を繰り返し周波数1kHzにて印加した。
処理対象水の廃水としてし尿にＰＡＣを加えてＳＳ分を沈殿除去した上澄み液を使用し、30分間の高電圧パルスによるし尿処理を行った。
図８に処理前液を参照として、（１）高電圧パルス処理（コイル未設置）、（２）高電圧パルス処理（コイル設置）の場合でのＴＯＣ濃度計測結果を示す。その結果、該コイルを挿入することにより、有機分解性能が向上することが確認できた。コイルのインダクタンス値は、印加するパルス幅や各反応容器間での放電のばらつき頻度に応じて調整することが好ましい。
【００３７】
また、前記第２、第３実施形態において、好適には前記高電圧パルス電源５より前記複数の処理槽２ａ、２ｂに高電圧パルスを供給する際に、時間差を以って夫々の処理槽に高電圧パルスを供給すると良い。これは、前記ケーブル１６ａ若しくは１６ｂ上に遅延装置（ディレイユニット）等を介装して、図９に示すようなパルス電圧を発生させることにより達成される。即ち、夫々の処理槽２ａ、２ｂに供給される高電圧パルスが、遅れ時間ｔの時間差を以って各処理槽に供給されることにより、各処理槽での放電が同時に発生することを防止できるため、放電による電圧変動を最小に抑えることができ、より安定した運転が可能となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本実施形態の構成において、気泡を用いない液中ストリーマ放電を利用したラジカル生成方式など、一般にインピーダンス変化が生じる高周波放電利用での廃水処理の場合についても適用可能である
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の廃水処理装置の構成図である。
【図２】高電圧パルスを印加した廃水中の処理時間に対するH2O2濃度の変化を示すグラフである。
【図３】本第１実施形態におけるＴＯＣ濃度処理特性を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の廃水処理装置の構成図である。
【図５】第２実施形態における電圧特性を示す図である。
【図６】本第２実施形態におけるＴＯＣ濃度処理特性を示す図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態の廃水処理装置の構成図である。
【図８】本第３実施形態におけるＴＯＣ濃度処理特性を示す図である。
【図９】遅延装置を用いた場合の高電圧パルス波形を示す図である。
【図１０】従来の廃水処理装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
２ａ、２ｂ    処理槽
３ａ、３ｂ    陰極ノズル
４ａ、４ｂ    陽極
５、５ａ、５ｂ  高電圧パルス電源
７ａ、７ｂ    ガス供給配管
８、８ａ、８ｂ  液供給管
１０、１０ａ、１０ｂ  前処理槽
１２、１２ａ、１２ｂ  後処理槽
１３、１３ａ、１３ｂ    気泡
１４ａ、１４ｂ    放電
１５ａ、１５ｂ    絶縁体
１７ａ、１７ｂ    インダクタンス（コイル）
【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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