水処理装置
【課題】ストリーマ放電を安定的に発生させ、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とともに、メンテナンスが容易な水処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽内に円筒状電極を設け、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加してストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理する水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するようにした。
【解決手段】処理槽内に円筒状電極を設け、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加してストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理する水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するようにした。
【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】
従来から、上水、下水、産業排水、プールなどの分野で、水中の有機物の酸化分解、殺菌、脱臭等の処理のためにオゾンが用いられている（特許文献１参照）。
しかしながら、オゾンは酸化力が弱く、親水化、低分子化はできても無機化することはできない。また、ダイオキシン等の難分解性有機物は分解できない。
【０００３】
そこで、処理能力を向上させるために、放電によりオゾンを発生させるとともに、オゾンより酸化力が強いOHラジカルやOラジカル等を発生させ、このオゾン及びラジカルを含む放電空間に被処理水を曝すことによって、オゾンだけでなく、ラジカルによっても酸化処理するようにした水処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、ラジカルは寿命が短く、消滅しやすく、そのため効率が悪く、上記のような先に提案された水処理装置ではラジカルによる酸化作用を十分に発揮させることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６７０９６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９７７号公報
【発明の概要】
【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、ストリーマ放電を安定的に発生させ、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ことから大量の被処理水を短時間で分解処理するとともに、コンパクトでメンテナンスが容易な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、処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられていることを特徴としている。
【０００７】
円筒状電極の材質は、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。
また、円筒状電極は、特に限定されないが、噴射ノズルから噴射されたミストが円筒状電極と線状電極との間の放電空間内に円筒状電極の壁面を通して供給できるように、円筒状電極を多数の透孔を備えたパンチングメタル様の板材あるいは網状材を円筒状に加工することで得られる。
なお、円筒状電極を網目あるいは透孔を備えたものとした場合、網目部分や透孔部分の開口率は、円筒の外周面の見かけ表面積（円筒の外周面が平滑面としたときの表面積）の５０％以上が好ましい。
【０００８】
線状電極の形状は、例えば、表面平滑な丸棒状、撚り線状、表面にネジ状溝が設けられた棒状、表面に細かい針状体が突出するように設けられた棒状などが挙げられる。
線状電極の材質は、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、チタンやステンレス鋼が好適である。
【０００９】
電極ユニットは、各円筒状電極と線状電極との間に形成される放電空間内に被処理水を供給でき、かつ、その処理槽内での装着位置が周壁に沿って設けられていれば、装着の方向は特に限定されず、水平方向に並べたり、上下方向に並べたり、処理槽内の壁面に沿うように並べたりすることができる。
【００１０】
処理槽の材質は、内面が耐食性に優れたものであれば、特に限定されないが、例えば、
ステンレス鋼や、繊維強化樹脂が挙げられ、漏電防止のため絶縁体でできているか絶縁体で覆われていることが好ましい。
また、処理槽は、メンテナンス性を考慮すれば、その周壁に処理槽内の電極ユニットの着脱口を備えていることが好ましい。また、着脱口の蓋に電極ユニットの支持固定部を設け、蓋を開けるだけで、電極ユニットが処理槽外に取り出せる構成としても構わない。
【００１１】
被処理水をミスト状にして放電空間に供給するには、被処理水供給配管を処理槽内に導入し、ポンプを介して送られてくる被処理水を被処理水供給配管の端末部に設けた噴射ノズルからミスト状にして放電空間内に噴射する方法が採られるが、電極ユニットに多数の電極対が平行に並んでいるとともに、円筒状電極が網目あるいは透孔を備えたものである場合、噴射ノズルを円筒状電極の側面に直交する方向から噴射するように配置し、噴射されたミストを円筒状電極の網目あるいは透孔を通して放電空間に供給することが好ましい。
【００１２】
また、このように、ミストを円筒状電極の網目あるいは透孔を通して放電空間に噴射する場合、特に限定されないが、四角錐状にミストを噴射する構造を備えた噴射ノズルを用いることが好ましい。
四角錐状にミストを噴射する構造を備えた噴射ノズルとしては、例えば、市販のいけうち社の商品名充角錐ノズルSSXPが使用できる。
【００１３】
噴射ノズルから噴射されるミストの水滴の大きさは、特に限定されないが、１５００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上１５００μｍ以下）が好ましい。
【００１４】
また、本発明の水処理装置は、処理槽の下部に放電空間内を通り処理された処理済み水を受ける受槽を備えているとともに、受槽内に空気を供給する空気供給手段を備えていることが好ましい。
空気供給手段としては、特に限定されないが、できるだけ細かい気泡にして受槽内に供給することが好ましい。
細かい気泡にする方法としては、特に限定されないが、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂やセラミック等を焼結した微細気泡を発生する硬質多孔体を備える散気装置、超高速旋回せん断方式、ベンチュリー減圧発泡方式、高速攪拌方式、受槽内に配管した空気供給管の先端にマイクロバブル化ノズル（例えば、商品名ナノプラネット社M2型マイクロバブル発生装置）を設ける方法などが挙げられる。
【００１５】
また、受槽は、受槽に受けられた処理済み水がオーバーフローすることにより処理済み水を処理槽外に流出させる処理済み水流出経路を備えるとともに、処理済み水流出経路の入口が受槽の底近傍に設けられていることが好ましい。
処理済み水流出経路は、受槽の底側の一部を除き受槽内部を仕切る邪魔板によって形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる水処理装置は、以上のように、処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられているので、以下のような効果を奏する。
【００１７】
すなわち、円筒状電極と線状電極との間で発生するストリーマ放電によって、オゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種が効率よく発生する。そして、これら活性種が発生したストリーマ放電空間内に被処理水をミスト状にして供給するようにしたので、活性種と被処理水との接触面積が大きくなり、活性種が被処理水中で処理対象物質を攻撃するまでに減衰せず、効率よく処理対象物質を分解処理できる。したがって、少ない電力かつ短時間で分解処理を行うことができる。
【００１８】
また、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも一対備えた複数組の電極ユニットが、前記処理槽内の周壁に沿って放射状に設けられた装着位置に着脱自在となっているので、電極の交換等のメンテナンスが容易に行える。
さらに、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部に設けられているので、噴射ノズルの本数を少なくすることができ、被処理水の供給配管がコンパクトになり、装置全体を小型化できる。
【００１９】
本発明の水処理装置において、処理対象物質としては、特に限定されず、各種有機物や細菌等の微生物が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態の正面図である。
【図２】図１の水処理装置の平面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図１の水処理装置における電極ユニットの装着状態を説明する処理槽内を断面でみてあらわす図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】図１の水処理装置の着脱口の開口した状態の要部斜視図である。
【図７】図１の水処理装置の電極ユニットの正面図である。
【図８】図７の電極ユニットの円筒状電極ブロックの正面図である。
【図９】図８の円筒状電極ブロックの円筒状電極固定板の平面図である。
【図１０】図８の円筒状電極ブロックの円筒状電極と円筒状電極固定板との固定状態を説明する要部断面図である。
【図１１】図７の電極ユニットの線状電極固定板の平面図である。
【図１２】図７の電極ユニットの上部電極サポートへの固定状態を説明する断面図である。
【図１３】図７の電極ユニットの下部電極サポートへの固定状態を説明する断面図である。
【図１４】図１の水処理装置の高電圧パルス発生装置の配線図である。
【図１５】本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態であって、その処理槽を模式的にあらわした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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５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。
【００２２】
図１〜図５に示すように、この水処理装置１ａは、処理槽２と、４つの電極ユニット３と、被処理水供給手段４と、制御ボックス５と、空気供給手段６と、高電圧パルス発生装置１０と、を備えている。
処理槽２は、図３及び図４に示すように、処理部２ａと、受槽２ｂとを備え、金網入りの繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で形成されている。
【００２３】
処理部２ａは、略四角筒状をした本体筒部２１と、この本体筒部２１の上部開口を閉じる天板部２２とから構成されている。
天板部２２は、高圧ケーブル導入管２２ａと、接続管２２ｂと、２つの通気管２２ｃと、高圧ケーブル保護管２２ｄを上面から突出するように備えている。
【００２４】
高圧ケーブル導入管２２ａは、天板部２２の中央に設けられ、碍子等の絶縁体で形成されていて、内部に後述する高圧ケーブル２８ａが挿通されるようになっている。
接続管２２ｂは、天板部２２の高圧ケーブル導入管２２ａを避けた位置に設けられ、後述する被処理水供給手段４の外部配管４１と内部配管４２との間に介在し、外部配管４１と内部配管４２とを接続するようになっている。
【００２５】
２つの通気管２２ｃは、天板部２２の高圧ケーブル導入管２２ａ及び接続管２２ｂを避けた位置で高圧ケーブル導入管２２ａを中心にして対称位置に設けられ、処理槽２内の雰囲気を処理槽２外と連通させるようになっている。
高圧ケーブル保護管２２ｄは、例えば、亜鉛メッキ鋼板をダクト形状に加工することによって得られ、高圧ケーブル導入管２２ａと、後述する高圧ケーブル２８ａを覆うように設けられている。
【００２６】
本体筒部２１は、図１，図３〜図6に示すように、着脱口２３を四方の壁にそれぞれ備えている。
着脱口２３は、その入口側に周囲に張り出すフランジ２３ａを備えていて、蓋２４によって開閉自在になっており、蓋２４を取り除き開放状態にすることによって、後述する電極ユニット３を取り付け及び取り外しを行えるようになっている。
蓋２４は、略コの字形をした２つの把手２４ａを備え、周縁部がシールパッキン（図示せず）を介してボルト２４ｂによってフランジ２３ａに固定されることによって着脱口２３を水密に封止するようになっている。また、ボルト２４ｂを緩めて取り外すことによって着脱口２３を開放できるようになっている。
【００２７】
また、本体筒部２１内の４隅には、図３〜図６に示すように、着脱口２３の上端より少し下方に上部電極サポート２５ａが設けられ、着脱口２３の下端より少し上方に下部電極サポート２５ｂが設けられている。
上部電極サポート２５ａは、図５に示すように平面視略Ｌ字形をしていて、図３、図６に示すように、Ｌ字の両辺の着脱口２３を臨む位置に、それぞれ、着脱口２３側で開口する切欠２５１が穿設されている。
【００２８】
切欠２５１は、ボルト３７ｂより少し幅広で、ナット３６，３９の外径より狭い幅に形成されている。
切欠２５１は、本体筒部２１の隣接する上部電極サポート２５ａの切欠２５１との間隔が、後述する電極ユニット３の２本のボルト３７ｂ間の間隔と同じになるように設けられている。
【００２９】
上部電極サポート２５ａの下面は、本体筒部２１の内壁面に固定した側面視三角形をした補強リブ２５２によって下方から支持されている。
下部電極サポート２５ｂは、上部電極サポート２５ａを下方に平行移動させた形状になっている。
【００３０】
受槽２ｂは、処理部２ａで処理された側壁部の１つの側壁面にオーバーフロー管２７が取り付けられているとともに、このオーバーフロー管２７が設けられた側壁面に沿って邪魔板（バッフル）２０が設けられている。
邪魔板２０は、その上端側がオーバーフロー管２７の上端と略同じか少し高くなっていて、処理槽２の底板部との間に隙間２０ａが設けられている。
すなわち、受槽２ｂは、処理部２ａで処理された処理済み水Ｗ２が邪魔板２０の下端に設けられた隙間２０ａを通り、処理済み水流出経路となる邪魔板２０とオーバーフロー管２７が設けられた側壁面との間を通り、オーバーフロー管２７から外部に排出されるようになっている。
【００３１】
電極ユニット３は、図７に示すように、円筒状電極ブロック３ａと、１０本の線状電極３１と、長方形をした２枚の線状電極固定板３２と、４つの絶縁碍子３３と、を備えている。
円筒状電極ブロック３ａは、図８に示すように、１０本の円筒状電極３４と、２枚の円筒状電極固定板３５とを備えている。
【００３２】
各円筒状電極３４は、例えば、線径１．１ｍｍのステンレス鋼線を用いた２．５メッシュ、開口率７９．５％のステンレス鋼製網を円筒状に加工することによって得られ、内径が４０mmになっているとともに、その円筒部分の中心軸方向の長さが５００ｍｍとなっている。
円筒状電極固定板３５は、例えば、ステンレス板を加工することによって得られ、図９に示すように、上記円筒状電極３４の外径と略同じか少し大きい外径をした円形の円筒状電極装着孔３５ａが、例えば５０ｍｍピッチで総計１０個穿設されていて、両端に絶縁碍子３３のボルト３７ｂが挿通されるボルト挿通孔３５ｂが穿設されている。
【００３３】
そして、円筒状電極ブロック３ａは、図１０に示すように、各円筒状電極３４が、その両端部を２つの円筒状電極固定板３５の対応する円筒状電極装着孔３５ａに挿入されたのち、端縁部が外側に折り曲げられ、折り曲げ部分が円筒状電極固定板３５の円筒状電極装着孔３５ａの周縁に接することにより電気的に導通状態で固定一体化されて形成されている。
【００３４】
線状電極固定板３２は、例えば、ステンレス板を加工することによって得られ、図１１に示すように、円筒状電極固定板３５と同じ大きさをしていて、線状電極固定板３２の各円筒状電極３４の中心軸に対応する位置には、例えば、直径２ｍｍの線状電極挿通孔３２ａが穿設され、両端部に円筒状電極固定板３５と同様に絶縁碍子３３のボルト３７ａが挿通されるボルト挿通孔３２ｂが穿設されている。
【００３５】
絶縁碍子３３は、両端から突出するようにボルト３７ａ，３７ｂを一体に備えている。ボルト３７ａとボルト３７ｂとは、図１２，１３に示すように、絶縁碍子３３の内部で絶縁状態になっているとともに、円筒状電極固定板３５の固定側のボルト３７ｂが、線状電極固定板３２の固定側のボルト３７ａに比べて、絶縁碍子３３の端面から少し長く突出している。
そして、図７に示すように、ボルト３７ｂが円筒状電極固定板３５のボルト挿通孔３５ｂに絶縁碍子３３の端面が円筒状電極固定板３５に当接するまで挿通されたのち、ナット３６を締めこむことによって円筒状電極固定板３５と絶縁碍子３３とが固定される。
一方、ボルト３７ａが線状電極固定板３２のボルト挿通孔３２ｂに絶縁碍子３３の端面が線状電極固定板３２に当接するまで挿通された挿通されたのち、ナット３６を締めこむことによって線状電極固定板３２と絶縁碍子３３とが固定される。
【００３６】
また、この固定状態で、線状電極固定板３２と円筒状電極固定板３５との間隔は、線状電極固定板３２と円筒状電極固定板３５との間で放電が発生しない間隔（例えば、１００ｍｍ）に保持されるようになっている。
さらに、ボルト３７ｂには、ナット３６と上部電極サポート２５ａあるいは下部電極サポート２５ｂの挟着用のナット３９とが螺合されている。
【００３７】
線状電極３１は、例えば、チタン製で直径が１ｍｍ、その長さが、両線状電極固定板３２間に距離より少し長く（例えば、７５０ｍｍ）なっているとともに、その外周面にねじ（図示せず）が設けられている。
そして、線状電極３１は、円筒状電極３４内を貫通し、その両端部が線状電極固定板３２の線状電極挿通孔３２ａに挿通されるとともに、線状電極３１のねじに螺合させた２つのナット３８によって線状電極固定板３２を挟み込むことによって端部が線状電極固定板３２に対して電気的に導通状態で固定されている。
【００３８】
このように組み立てられた電極ユニット３は、図７に示すように、ナット３９を緩めて、ナット３６との間に上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂの厚み分以上の隙間を形成した状態で、図６に示すように、蓋２４を取り除き、着脱口２３を開放状態として、この着脱口２３から処理部２ａ内に挿入され、ボルト３７のナット３９とナット３６との間の部分が上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂの切欠２５１に入り込むようにスライドさせたのち、図１２あるいは図１３に示すように、ナット３９を、ナット３６側に締めこんで、ナット３９とナット３６との間で切欠２５１の側縁部を挟み込むことで上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂに固定されるようになっている。
【００３９】
被処理水供給手段４は、図１及び図２に示すように、被処理水供給配管４ａと、被処理水供給ポンプ４ｂと、を備えている。
被処理水供給配管４ａは、図３及び図４に示すように、外部配管４１と、内部配管４２とを備えている。
【００４０】
外部配管４１は、一端が処理槽２の接続管２２ｂに接続され、図１及び図２に示すように、中間部に被処理水供給ポンプ４ｂが配設され、図示していないが、他端が被処理水タンクに接続されている。
内部配管４２は、一端が処理槽２内で接続管２２ｂに接続されるとともに、図３及び図４に示すように、一旦垂下され、後述するブスバー２８ｂより下方で処理部２ａの中心方向に折れ曲がり、処理部２ａの中心で再び垂下されたのち、処理部２ａにセットされた各電極ユニット３方向にそれぞれ向かうように４つの分岐管４２ａに分岐されている。
【００４１】
各分岐管４２ａの先端には、噴射ノズル４２ｂが設けられている。
噴射ノズル４２ｂは、被処理水Ｗ１を円筒状電極３４の網目の大きさより小さなミスト状にして四角錐状に噴射し、電極ユニット３に達したときに、ミストの上下方向の広がり幅が略円筒状電極３４の中心軸方向の長さと略一致し、幅方向の広がり幅が、電極ユニット３の両端に配置された円筒状電極３４間に距離と略同じなるように設けられている。
【００４２】
高電圧パルス発生装置１０は、図１４に示すように、高圧直流電源１０１、コンデンサ１０２、抵抗１０３、トリガトロンギャップスイッチ１０４、パルストランス１０５およびトリガ回路１０６を備えている。
【００４３】
そして、高電圧パルス発生装置１０は、以下のように動作する。
すなわち、高圧直流電源１０１からの電流が抵抗１０３を介してコンデンサ１０２に供給され、コンデンサ１０２が充電される。目標電圧までコンデンサ１０２が充電された後、トリガ回路１０６からの高電圧のトリガパルスによりトリガトロンギャップスイッチ１０４がオン状態になる。このとき、コンデンサ１０２に充電された電荷がパルストランス１０５の１次側に流れ込み、相互インダクタンスにより２次側にパルス状の誘起電圧が発生する。
【００４４】
このようにしてパルストランス１０５の２次側に生じた高電圧パルスは、線状電極３１と円筒状電極３４との間に印加される。
すなわち、端子１０７が、高圧ケーブル２８ａの一端に接続されるとともに、後述するように、高圧ケーブル２８ａ、ブスバー２８ｂ、線状電極固定板３２を介して線状電極３１に導通状態にされる。また、端子１０８が、高圧ケーブル保護管２２ｄの一端に接続されるとともに、後述するように、高圧ケーブル保護管２２ｄ、アース線２９、円筒状電極固定板３５を介して円筒状電極３４と導通状態にされる。
【００４５】
端子１０７、１０８間に出力されるパルスの繰り返し数は、トリガ回路１０６におけるトリガパルスの出力頻度を変えることによって制御される。また出力パルスの電圧は、高圧直流電源１０１の出力電圧を切り替えることによって制御される。
【００４６】
高圧ケーブル２８ａは、高圧パルス発生回路１０の端子１０７に一端が接続され、他端部が高圧ケーブル導入管２２ａを介して処理部２ａ内に挿入され、ブスバー２８ｂに接続されている。
【００４７】
ブスバー２８ｂは、図５に示すように、ステンレス鋼からなる平面視十字状をしていて、図示していないが、十字の中央部に高圧ケーブル２８ａの他端が溶接やボルト止めによって導通状態で接続されている。
そして、ブスバー２８ｂは、図３及び図４に示すように、十字の各先端部が装着位置に装着されたいずれかの電極ユニット３の線状電極固定板３２にボルト・ナット（図示せず）によって固定されて各線状電極３１に導通状態とされるようになっている。
【００４８】
アース線２９は、図３に示すように、一端が高圧ケーブル保護管２２ｄに接続され、他端が、各電極ユニット３が上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂによって支持固定された状態で、各電極ユニット３の上側の円筒状電極固定板３５に、ボルト・ナットによって導通状態で固定されるようになっている。
【００４９】
空気供給手段６は、図１〜図４に示すように、空気供給ポンプ６ａと、空気供給管６ｂとを備えている。
空気供給ポンプ６ａは、処理槽２に隣接して設けられ、大気を吸気して空気供給管６ｂに空気を供給するようになっている。
空気供給管６ｂは、受槽２ｂの壁面を貫通して受槽２ｂ内に臨み、受槽２ｂ内で分岐し、各分岐管６１の先端に、散気装置（例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ社製商品名パールコン）６２が装着されている。
すなわち、空気供給手段６は、大気中の空気を吸気して受槽２ｂ内に送り込み、散気装置６２から受槽２ｂ内に溜められた処理済み水に供給するようになっている。
【００５０】
制御ボックス５は、図示していないが、被処理水供給手段４及び空気供給手段６の制御
回路が内蔵されている。
【００５１】
この水処理装置１ａは、例えば、以下のようにして被処理水Ｗ１を処理するようになっている。
まず、蓋２４を開放して各電極ユニット３を上述のようにしてその装着位置にセットする。
【００５２】
そして、ブスバー２８ｂを各電極ユニット３の上側の線状電極固定板３２に接続するとともに、４つのアース線２９を各電極ユニット３の上側の円筒状電極固定板３５に接続する。
つぎに、蓋２４を閉じたのち、高電圧パルス発生装置１０を作動させ、各線状電極３１と円筒状電極３４との間に高圧パルス電圧を印加してストリーマ放電を発生させる。
【００５３】
ストリーマ放電が発生しだした段階で、被処理水供給手段４を作動させて被処理水を噴射ノズル４２ｂからミスト状にして各電極ユニット３方向に噴霧させて、被処理水を円筒状電極３４の網目を介してストリーマ放電空間内に供給する。
すなわち、上記のようにして、ストリーマ放電空間内に供給されたミスト状の被処理水は、ストリーマ放電空間内で発生するオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種と接触する。そして、これらの活性種によって被処理水中の有機物等が上記活性種によって分解処理される。
【００５４】
分解処理された処理済み水Ｗ２は、受槽２ｂに受けられたのち、オーバーフロー管２７を介して処理槽２外に流出し、例えば、そのまま放流あるいは洗浄水として再利用される。
また、受槽２ｂ内の処理済み水Ｗ２には、空気供給手段６によって空気が供給される。
【００５５】
一方、線状電極３１及び円筒状電極３４の交換の必要がある場合には、被処理水供給手段４、高電圧パルス発生装置１０、及び、空気供給手段６を停止した状態で、蓋２４を開放し、交換の必要な線状電極３１及び円筒状電極３４の電極ユニット３と、ブスバー２８ｂ及びアース線２９との接続を解除するとともに、電極ユニット３の上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂとの接続を解除する。
そして、電極ユニット３を着脱口２３から取り出し、交換が必要な線状電極３１あるいは円筒状電極３４を交換したのち、電極ユニット３を再び上記のようにして固定するとともに、ブスバー２８ｂ及びアース線２９と接続する。または、電極ユニット３ごと交換しても構わない。
【００５６】
この水処理装置１ａは、以上のように、線状電極３１と円筒状電極３４との間でストリーマ放電させるようになっているので、線状電極３１と円筒状電極３４と間にオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種が効率よく発生する。そして、これら活性種が発生したストリーマ放電空間内に被処理水をミスト状にして供給するようにしたので、活性種と被処理水との接触面積が大きくなり、活性種が被処理水中で処理対象物質を攻撃するまでに減衰せず、効率よく処理対象物質を分解処理できる。したがって、少ない電力によって短時間で分解処理を行うことができる。
しかも、１０対の線状電極３１と円筒状電極３４とを有する４つの電極ユニット３を備え、この電極ユニット３を着脱口２３から簡単に着脱できる。したがって、メンテナンスが容易である。
【００５７】
さらに、被処理水供給手段４の噴射ノズル４２ｂが処理槽２の中央部に設けられているので、噴射ノズル４２ｂの本数を少なくすることができ、被処理水の供給配管がコンパクトになり、装置全体を小型化できる。
また、噴射ノズル４２ｂが、被処理水Ｗ１を円筒状電極３４の網目の大きさより小さなミスト状にして四角錐状に噴射し、電極ユニット３に達したときに、ミストの上下方向の広がり幅が略円筒状電極３４の中心軸方向の長さと略一致し、幅方向の広がり幅が、電極ユニット３の両端に配置された円筒状電極間に距離と略同じなるので、被処理水Ｗ１が効率よくストリーマ放電空間内に供給され、処理効率を高いものとすることができる。
【００５８】
この水処理装置１ａは、空気供給手段６を備え、受槽２ｂ内の処理済み水Ｗ２に空気を供給するようにしたので、処理対象物質の酸化により消費された酸素を処理部２ａ内に新たに供給することができ、さらに処理済み水Ｗ２を通して空気を供給することで、湿度の高い空気を処理部２ａ内に供給することができる。したがって、酸化力の高いＯＨラジカルをより多く発生させることができる。したがって、処理効率がさらによくなる。
また、受槽２ｂが邪魔板２０によって空気供給手段６による空気のバブリング部と、オーバーフロー管２７の部分とを分離されているので、バブリングによって処理済み水Ｗ２に溶け込んだ空気が処理済み水Ｗ２とともにオーバーフローすることがない。したがって、空気をより有効に利用できる。
さらに、処理済み水Ｗ２は、処理部２ａで発生したオゾン等の寿命の長い活性種を含んでいるので、受槽２ｂに邪魔板２０を設け、十分な時間滞留させることによりさらに分解処理をすすめることができる。
【００５９】
図１５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１５に示すように、この水処理装置１ｂは、合計８基の電極ユニット３が処理槽内の各壁面に２つずつ上下配置され、噴射ノズル４２ｂも各電極ユニット３に対応するべく上下方向に２段に設けられているとともに、邪魔板２０に代えて、受槽２ｂの底近傍に開口端が配置され他端がオーバーフロー管２７に接続された曲がり管２００によって、処理済み水流出経路を形成している。
【００６０】
そして、下段の電極ユニット３へ高圧パルス電圧の給電は、図示していないが、処理槽壁面を貫通するように設けたブスバーを上側の線状電極固定板３２にボルト・ナットで固定することによって行われるようになっている。
また、この水処理装置１ｂは、上記以外の構成は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
このように被処理水の量が多い場合は多段にすることにより、設置スペースを小さくすることができる。
【００６１】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、酸素供給装置から処理槽内へ酸素を供給し、処理槽内の空気中の酸素濃度を上げて、オゾンの発生効率の向上を図るようにしても構わない。
上記の実施の形態では、受槽の処理済み水をオーバーフロー管からオーバーフローさせそのまま放流するようになっていたが、オーバーフローした処理済み水を被処理水タンクに戻し、所定時間循環させて、所定時間経過後、循環水を全て放流する方式としても構わない。
【００６２】
上記の実施の形態では、処理槽外の空気を受槽内に供給するようにしていたが、噴霧された被処理水が吸い込まれない位置で、処理部内の雰囲気を吸引して受槽内に供給するようにしても構わない。すなわち、オゾンは、他の活性種に比べて寿命が長いため、処理部２ａ内には、分解処理に消費されず、余剰に処理槽内に存在する場合がある。したがって、この余剰のオゾンを吸引して受槽に供給すれば、酸化力の強いオゾンによって処理済み水中に残存する処理対処物質を効率よく酸化分解処理できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ，１ｂ 水処理装置
２ 処理槽
２ａ 処理部
２ｂ 受槽
２３ 着脱口
２４ 蓋
２５ａ 上部電極サポート
２５ｂ 下部電極サポート
２７ オーバーフロー管
２０ 邪魔板
２０a 隙間
２００ 曲がり管（処理済み水流出経路）
３ 電極ユニット
３１ 線状電極
３４ 円筒状電極
４ 被処理水供給手段
４２ｂ 噴射ノズル
６ 空気供給手段
１０ 高電圧パルス発生装置
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 処理済み水
【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】
従来から、上水、下水、産業排水、プールなどの分野で、水中の有機物の酸化分解、殺菌、脱臭等の処理のためにオゾンが用いられている（特許文献１参照）。
しかしながら、オゾンは酸化力が弱く、親水化、低分子化はできても無機化することはできない。また、ダイオキシン等の難分解性有機物は分解できない。
【０００３】
そこで、処理能力を向上させるために、放電によりオゾンを発生させるとともに、オゾンより酸化力が強いOHラジカルやOラジカル等を発生させ、このオゾン及びラジカルを含む放電空間に被処理水を曝すことによって、オゾンだけでなく、ラジカルによっても酸化処理するようにした水処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、ラジカルは寿命が短く、消滅しやすく、そのため効率が悪く、上記のような先に提案された水処理装置ではラジカルによる酸化作用を十分に発揮させることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６７０９６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９７７号公報
【発明の概要】
【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、ストリーマ放電を安定的に発生させ、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ことから大量の被処理水を短時間で分解処理するとともに、コンパクトでメンテナンスが容易な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、処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられていることを特徴としている。
【０００７】
円筒状電極の材質は、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。
また、円筒状電極は、特に限定されないが、噴射ノズルから噴射されたミストが円筒状電極と線状電極との間の放電空間内に円筒状電極の壁面を通して供給できるように、円筒状電極を多数の透孔を備えたパンチングメタル様の板材あるいは網状材を円筒状に加工することで得られる。
なお、円筒状電極を網目あるいは透孔を備えたものとした場合、網目部分や透孔部分の開口率は、円筒の外周面の見かけ表面積（円筒の外周面が平滑面としたときの表面積）の５０％以上が好ましい。
【０００８】
線状電極の形状は、例えば、表面平滑な丸棒状、撚り線状、表面にネジ状溝が設けられた棒状、表面に細かい針状体が突出するように設けられた棒状などが挙げられる。
線状電極の材質は、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、チタンやステンレス鋼が好適である。
【０００９】
電極ユニットは、各円筒状電極と線状電極との間に形成される放電空間内に被処理水を供給でき、かつ、その処理槽内での装着位置が周壁に沿って設けられていれば、装着の方向は特に限定されず、水平方向に並べたり、上下方向に並べたり、処理槽内の壁面に沿うように並べたりすることができる。
【００１０】
処理槽の材質は、内面が耐食性に優れたものであれば、特に限定されないが、例えば、
ステンレス鋼や、繊維強化樹脂が挙げられ、漏電防止のため絶縁体でできているか絶縁体で覆われていることが好ましい。
また、処理槽は、メンテナンス性を考慮すれば、その周壁に処理槽内の電極ユニットの着脱口を備えていることが好ましい。また、着脱口の蓋に電極ユニットの支持固定部を設け、蓋を開けるだけで、電極ユニットが処理槽外に取り出せる構成としても構わない。
【００１１】
被処理水をミスト状にして放電空間に供給するには、被処理水供給配管を処理槽内に導入し、ポンプを介して送られてくる被処理水を被処理水供給配管の端末部に設けた噴射ノズルからミスト状にして放電空間内に噴射する方法が採られるが、電極ユニットに多数の電極対が平行に並んでいるとともに、円筒状電極が網目あるいは透孔を備えたものである場合、噴射ノズルを円筒状電極の側面に直交する方向から噴射するように配置し、噴射されたミストを円筒状電極の網目あるいは透孔を通して放電空間に供給することが好ましい。
【００１２】
また、このように、ミストを円筒状電極の網目あるいは透孔を通して放電空間に噴射する場合、特に限定されないが、四角錐状にミストを噴射する構造を備えた噴射ノズルを用いることが好ましい。
四角錐状にミストを噴射する構造を備えた噴射ノズルとしては、例えば、市販のいけうち社の商品名充角錐ノズルSSXPが使用できる。
【００１３】
噴射ノズルから噴射されるミストの水滴の大きさは、特に限定されないが、１５００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上１５００μｍ以下）が好ましい。
【００１４】
また、本発明の水処理装置は、処理槽の下部に放電空間内を通り処理された処理済み水を受ける受槽を備えているとともに、受槽内に空気を供給する空気供給手段を備えていることが好ましい。
空気供給手段としては、特に限定されないが、できるだけ細かい気泡にして受槽内に供給することが好ましい。
細かい気泡にする方法としては、特に限定されないが、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂やセラミック等を焼結した微細気泡を発生する硬質多孔体を備える散気装置、超高速旋回せん断方式、ベンチュリー減圧発泡方式、高速攪拌方式、受槽内に配管した空気供給管の先端にマイクロバブル化ノズル（例えば、商品名ナノプラネット社M2型マイクロバブル発生装置）を設ける方法などが挙げられる。
【００１５】
また、受槽は、受槽に受けられた処理済み水がオーバーフローすることにより処理済み水を処理槽外に流出させる処理済み水流出経路を備えるとともに、処理済み水流出経路の入口が受槽の底近傍に設けられていることが好ましい。
処理済み水流出経路は、受槽の底側の一部を除き受槽内部を仕切る邪魔板によって形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる水処理装置は、以上のように、処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられているので、以下のような効果を奏する。
【００１７】
すなわち、円筒状電極と線状電極との間で発生するストリーマ放電によって、オゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種が効率よく発生する。そして、これら活性種が発生したストリーマ放電空間内に被処理水をミスト状にして供給するようにしたので、活性種と被処理水との接触面積が大きくなり、活性種が被処理水中で処理対象物質を攻撃するまでに減衰せず、効率よく処理対象物質を分解処理できる。したがって、少ない電力かつ短時間で分解処理を行うことができる。
【００１８】
また、対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも一対備えた複数組の電極ユニットが、前記処理槽内の周壁に沿って放射状に設けられた装着位置に着脱自在となっているので、電極の交換等のメンテナンスが容易に行える。
さらに、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部に設けられているので、噴射ノズルの本数を少なくすることができ、被処理水の供給配管がコンパクトになり、装置全体を小型化できる。
【００１９】
本発明の水処理装置において、処理対象物質としては、特に限定されず、各種有機物や細菌等の微生物が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる水処理装置の第１の実施の形態の正面図である。
【図２】図１の水処理装置の平面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図１の水処理装置における電極ユニットの装着状態を説明する処理槽内を断面でみてあらわす図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】図１の水処理装置の着脱口の開口した状態の要部斜視図である。
【図７】図１の水処理装置の電極ユニットの正面図である。
【図８】図７の電極ユニットの円筒状電極ブロックの正面図である。
【図９】図８の円筒状電極ブロックの円筒状電極固定板の平面図である。
【図１０】図８の円筒状電極ブロックの円筒状電極と円筒状電極固定板との固定状態を説明する要部断面図である。
【図１１】図７の電極ユニットの線状電極固定板の平面図である。
【図１２】図７の電極ユニットの上部電極サポートへの固定状態を説明する断面図である。
【図１３】図７の電極ユニットの下部電極サポートへの固定状態を説明する断面図である。
【図１４】図１の水処理装置の高電圧パルス発生装置の配線図である。
【図１５】本発明にかかる水処理装置の第２の実施の形態であって、その処理槽を模式的にあらわした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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５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。
【００２２】
図１〜図５に示すように、この水処理装置１ａは、処理槽２と、４つの電極ユニット３と、被処理水供給手段４と、制御ボックス５と、空気供給手段６と、高電圧パルス発生装置１０と、を備えている。
処理槽２は、図３及び図４に示すように、処理部２ａと、受槽２ｂとを備え、金網入りの繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で形成されている。
【００２３】
処理部２ａは、略四角筒状をした本体筒部２１と、この本体筒部２１の上部開口を閉じる天板部２２とから構成されている。
天板部２２は、高圧ケーブル導入管２２ａと、接続管２２ｂと、２つの通気管２２ｃと、高圧ケーブル保護管２２ｄを上面から突出するように備えている。
【００２４】
高圧ケーブル導入管２２ａは、天板部２２の中央に設けられ、碍子等の絶縁体で形成されていて、内部に後述する高圧ケーブル２８ａが挿通されるようになっている。
接続管２２ｂは、天板部２２の高圧ケーブル導入管２２ａを避けた位置に設けられ、後述する被処理水供給手段４の外部配管４１と内部配管４２との間に介在し、外部配管４１と内部配管４２とを接続するようになっている。
【００２５】
２つの通気管２２ｃは、天板部２２の高圧ケーブル導入管２２ａ及び接続管２２ｂを避けた位置で高圧ケーブル導入管２２ａを中心にして対称位置に設けられ、処理槽２内の雰囲気を処理槽２外と連通させるようになっている。
高圧ケーブル保護管２２ｄは、例えば、亜鉛メッキ鋼板をダクト形状に加工することによって得られ、高圧ケーブル導入管２２ａと、後述する高圧ケーブル２８ａを覆うように設けられている。
【００２６】
本体筒部２１は、図１，図３〜図6に示すように、着脱口２３を四方の壁にそれぞれ備えている。
着脱口２３は、その入口側に周囲に張り出すフランジ２３ａを備えていて、蓋２４によって開閉自在になっており、蓋２４を取り除き開放状態にすることによって、後述する電極ユニット３を取り付け及び取り外しを行えるようになっている。
蓋２４は、略コの字形をした２つの把手２４ａを備え、周縁部がシールパッキン（図示せず）を介してボルト２４ｂによってフランジ２３ａに固定されることによって着脱口２３を水密に封止するようになっている。また、ボルト２４ｂを緩めて取り外すことによって着脱口２３を開放できるようになっている。
【００２７】
また、本体筒部２１内の４隅には、図３〜図６に示すように、着脱口２３の上端より少し下方に上部電極サポート２５ａが設けられ、着脱口２３の下端より少し上方に下部電極サポート２５ｂが設けられている。
上部電極サポート２５ａは、図５に示すように平面視略Ｌ字形をしていて、図３、図６に示すように、Ｌ字の両辺の着脱口２３を臨む位置に、それぞれ、着脱口２３側で開口する切欠２５１が穿設されている。
【００２８】
切欠２５１は、ボルト３７ｂより少し幅広で、ナット３６，３９の外径より狭い幅に形成されている。
切欠２５１は、本体筒部２１の隣接する上部電極サポート２５ａの切欠２５１との間隔が、後述する電極ユニット３の２本のボルト３７ｂ間の間隔と同じになるように設けられている。
【００２９】
上部電極サポート２５ａの下面は、本体筒部２１の内壁面に固定した側面視三角形をした補強リブ２５２によって下方から支持されている。
下部電極サポート２５ｂは、上部電極サポート２５ａを下方に平行移動させた形状になっている。
【００３０】
受槽２ｂは、処理部２ａで処理された側壁部の１つの側壁面にオーバーフロー管２７が取り付けられているとともに、このオーバーフロー管２７が設けられた側壁面に沿って邪魔板（バッフル）２０が設けられている。
邪魔板２０は、その上端側がオーバーフロー管２７の上端と略同じか少し高くなっていて、処理槽２の底板部との間に隙間２０ａが設けられている。
すなわち、受槽２ｂは、処理部２ａで処理された処理済み水Ｗ２が邪魔板２０の下端に設けられた隙間２０ａを通り、処理済み水流出経路となる邪魔板２０とオーバーフロー管２７が設けられた側壁面との間を通り、オーバーフロー管２７から外部に排出されるようになっている。
【００３１】
電極ユニット３は、図７に示すように、円筒状電極ブロック３ａと、１０本の線状電極３１と、長方形をした２枚の線状電極固定板３２と、４つの絶縁碍子３３と、を備えている。
円筒状電極ブロック３ａは、図８に示すように、１０本の円筒状電極３４と、２枚の円筒状電極固定板３５とを備えている。
【００３２】
各円筒状電極３４は、例えば、線径１．１ｍｍのステンレス鋼線を用いた２．５メッシュ、開口率７９．５％のステンレス鋼製網を円筒状に加工することによって得られ、内径が４０mmになっているとともに、その円筒部分の中心軸方向の長さが５００ｍｍとなっている。
円筒状電極固定板３５は、例えば、ステンレス板を加工することによって得られ、図９に示すように、上記円筒状電極３４の外径と略同じか少し大きい外径をした円形の円筒状電極装着孔３５ａが、例えば５０ｍｍピッチで総計１０個穿設されていて、両端に絶縁碍子３３のボルト３７ｂが挿通されるボルト挿通孔３５ｂが穿設されている。
【００３３】
そして、円筒状電極ブロック３ａは、図１０に示すように、各円筒状電極３４が、その両端部を２つの円筒状電極固定板３５の対応する円筒状電極装着孔３５ａに挿入されたのち、端縁部が外側に折り曲げられ、折り曲げ部分が円筒状電極固定板３５の円筒状電極装着孔３５ａの周縁に接することにより電気的に導通状態で固定一体化されて形成されている。
【００３４】
線状電極固定板３２は、例えば、ステンレス板を加工することによって得られ、図１１に示すように、円筒状電極固定板３５と同じ大きさをしていて、線状電極固定板３２の各円筒状電極３４の中心軸に対応する位置には、例えば、直径２ｍｍの線状電極挿通孔３２ａが穿設され、両端部に円筒状電極固定板３５と同様に絶縁碍子３３のボルト３７ａが挿通されるボルト挿通孔３２ｂが穿設されている。
【００３５】
絶縁碍子３３は、両端から突出するようにボルト３７ａ，３７ｂを一体に備えている。ボルト３７ａとボルト３７ｂとは、図１２，１３に示すように、絶縁碍子３３の内部で絶縁状態になっているとともに、円筒状電極固定板３５の固定側のボルト３７ｂが、線状電極固定板３２の固定側のボルト３７ａに比べて、絶縁碍子３３の端面から少し長く突出している。
そして、図７に示すように、ボルト３７ｂが円筒状電極固定板３５のボルト挿通孔３５ｂに絶縁碍子３３の端面が円筒状電極固定板３５に当接するまで挿通されたのち、ナット３６を締めこむことによって円筒状電極固定板３５と絶縁碍子３３とが固定される。
一方、ボルト３７ａが線状電極固定板３２のボルト挿通孔３２ｂに絶縁碍子３３の端面が線状電極固定板３２に当接するまで挿通された挿通されたのち、ナット３６を締めこむことによって線状電極固定板３２と絶縁碍子３３とが固定される。
【００３６】
また、この固定状態で、線状電極固定板３２と円筒状電極固定板３５との間隔は、線状電極固定板３２と円筒状電極固定板３５との間で放電が発生しない間隔（例えば、１００ｍｍ）に保持されるようになっている。
さらに、ボルト３７ｂには、ナット３６と上部電極サポート２５ａあるいは下部電極サポート２５ｂの挟着用のナット３９とが螺合されている。
【００３７】
線状電極３１は、例えば、チタン製で直径が１ｍｍ、その長さが、両線状電極固定板３２間に距離より少し長く（例えば、７５０ｍｍ）なっているとともに、その外周面にねじ（図示せず）が設けられている。
そして、線状電極３１は、円筒状電極３４内を貫通し、その両端部が線状電極固定板３２の線状電極挿通孔３２ａに挿通されるとともに、線状電極３１のねじに螺合させた２つのナット３８によって線状電極固定板３２を挟み込むことによって端部が線状電極固定板３２に対して電気的に導通状態で固定されている。
【００３８】
このように組み立てられた電極ユニット３は、図７に示すように、ナット３９を緩めて、ナット３６との間に上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂの厚み分以上の隙間を形成した状態で、図６に示すように、蓋２４を取り除き、着脱口２３を開放状態として、この着脱口２３から処理部２ａ内に挿入され、ボルト３７のナット３９とナット３６との間の部分が上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂの切欠２５１に入り込むようにスライドさせたのち、図１２あるいは図１３に示すように、ナット３９を、ナット３６側に締めこんで、ナット３９とナット３６との間で切欠２５１の側縁部を挟み込むことで上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂに固定されるようになっている。
【００３９】
被処理水供給手段４は、図１及び図２に示すように、被処理水供給配管４ａと、被処理水供給ポンプ４ｂと、を備えている。
被処理水供給配管４ａは、図３及び図４に示すように、外部配管４１と、内部配管４２とを備えている。
【００４０】
外部配管４１は、一端が処理槽２の接続管２２ｂに接続され、図１及び図２に示すように、中間部に被処理水供給ポンプ４ｂが配設され、図示していないが、他端が被処理水タンクに接続されている。
内部配管４２は、一端が処理槽２内で接続管２２ｂに接続されるとともに、図３及び図４に示すように、一旦垂下され、後述するブスバー２８ｂより下方で処理部２ａの中心方向に折れ曲がり、処理部２ａの中心で再び垂下されたのち、処理部２ａにセットされた各電極ユニット３方向にそれぞれ向かうように４つの分岐管４２ａに分岐されている。
【００４１】
各分岐管４２ａの先端には、噴射ノズル４２ｂが設けられている。
噴射ノズル４２ｂは、被処理水Ｗ１を円筒状電極３４の網目の大きさより小さなミスト状にして四角錐状に噴射し、電極ユニット３に達したときに、ミストの上下方向の広がり幅が略円筒状電極３４の中心軸方向の長さと略一致し、幅方向の広がり幅が、電極ユニット３の両端に配置された円筒状電極３４間に距離と略同じなるように設けられている。
【００４２】
高電圧パルス発生装置１０は、図１４に示すように、高圧直流電源１０１、コンデンサ１０２、抵抗１０３、トリガトロンギャップスイッチ１０４、パルストランス１０５およびトリガ回路１０６を備えている。
【００４３】
そして、高電圧パルス発生装置１０は、以下のように動作する。
すなわち、高圧直流電源１０１からの電流が抵抗１０３を介してコンデンサ１０２に供給され、コンデンサ１０２が充電される。目標電圧までコンデンサ１０２が充電された後、トリガ回路１０６からの高電圧のトリガパルスによりトリガトロンギャップスイッチ１０４がオン状態になる。このとき、コンデンサ１０２に充電された電荷がパルストランス１０５の１次側に流れ込み、相互インダクタンスにより２次側にパルス状の誘起電圧が発生する。
【００４４】
このようにしてパルストランス１０５の２次側に生じた高電圧パルスは、線状電極３１と円筒状電極３４との間に印加される。
すなわち、端子１０７が、高圧ケーブル２８ａの一端に接続されるとともに、後述するように、高圧ケーブル２８ａ、ブスバー２８ｂ、線状電極固定板３２を介して線状電極３１に導通状態にされる。また、端子１０８が、高圧ケーブル保護管２２ｄの一端に接続されるとともに、後述するように、高圧ケーブル保護管２２ｄ、アース線２９、円筒状電極固定板３５を介して円筒状電極３４と導通状態にされる。
【００４５】
端子１０７、１０８間に出力されるパルスの繰り返し数は、トリガ回路１０６におけるトリガパルスの出力頻度を変えることによって制御される。また出力パルスの電圧は、高圧直流電源１０１の出力電圧を切り替えることによって制御される。
【００４６】
高圧ケーブル２８ａは、高圧パルス発生回路１０の端子１０７に一端が接続され、他端部が高圧ケーブル導入管２２ａを介して処理部２ａ内に挿入され、ブスバー２８ｂに接続されている。
【００４７】
ブスバー２８ｂは、図５に示すように、ステンレス鋼からなる平面視十字状をしていて、図示していないが、十字の中央部に高圧ケーブル２８ａの他端が溶接やボルト止めによって導通状態で接続されている。
そして、ブスバー２８ｂは、図３及び図４に示すように、十字の各先端部が装着位置に装着されたいずれかの電極ユニット３の線状電極固定板３２にボルト・ナット（図示せず）によって固定されて各線状電極３１に導通状態とされるようになっている。
【００４８】
アース線２９は、図３に示すように、一端が高圧ケーブル保護管２２ｄに接続され、他端が、各電極ユニット３が上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂによって支持固定された状態で、各電極ユニット３の上側の円筒状電極固定板３５に、ボルト・ナットによって導通状態で固定されるようになっている。
【００４９】
空気供給手段６は、図１〜図４に示すように、空気供給ポンプ６ａと、空気供給管６ｂとを備えている。
空気供給ポンプ６ａは、処理槽２に隣接して設けられ、大気を吸気して空気供給管６ｂに空気を供給するようになっている。
空気供給管６ｂは、受槽２ｂの壁面を貫通して受槽２ｂ内に臨み、受槽２ｂ内で分岐し、各分岐管６１の先端に、散気装置（例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ社製商品名パールコン）６２が装着されている。
すなわち、空気供給手段６は、大気中の空気を吸気して受槽２ｂ内に送り込み、散気装置６２から受槽２ｂ内に溜められた処理済み水に供給するようになっている。
【００５０】
制御ボックス５は、図示していないが、被処理水供給手段４及び空気供給手段６の制御
回路が内蔵されている。
【００５１】
この水処理装置１ａは、例えば、以下のようにして被処理水Ｗ１を処理するようになっている。
まず、蓋２４を開放して各電極ユニット３を上述のようにしてその装着位置にセットする。
【００５２】
そして、ブスバー２８ｂを各電極ユニット３の上側の線状電極固定板３２に接続するとともに、４つのアース線２９を各電極ユニット３の上側の円筒状電極固定板３５に接続する。
つぎに、蓋２４を閉じたのち、高電圧パルス発生装置１０を作動させ、各線状電極３１と円筒状電極３４との間に高圧パルス電圧を印加してストリーマ放電を発生させる。
【００５３】
ストリーマ放電が発生しだした段階で、被処理水供給手段４を作動させて被処理水を噴射ノズル４２ｂからミスト状にして各電極ユニット３方向に噴霧させて、被処理水を円筒状電極３４の網目を介してストリーマ放電空間内に供給する。
すなわち、上記のようにして、ストリーマ放電空間内に供給されたミスト状の被処理水は、ストリーマ放電空間内で発生するオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種と接触する。そして、これらの活性種によって被処理水中の有機物等が上記活性種によって分解処理される。
【００５４】
分解処理された処理済み水Ｗ２は、受槽２ｂに受けられたのち、オーバーフロー管２７を介して処理槽２外に流出し、例えば、そのまま放流あるいは洗浄水として再利用される。
また、受槽２ｂ内の処理済み水Ｗ２には、空気供給手段６によって空気が供給される。
【００５５】
一方、線状電極３１及び円筒状電極３４の交換の必要がある場合には、被処理水供給手段４、高電圧パルス発生装置１０、及び、空気供給手段６を停止した状態で、蓋２４を開放し、交換の必要な線状電極３１及び円筒状電極３４の電極ユニット３と、ブスバー２８ｂ及びアース線２９との接続を解除するとともに、電極ユニット３の上部電極サポート２５ａ及び下部電極サポート２５ｂとの接続を解除する。
そして、電極ユニット３を着脱口２３から取り出し、交換が必要な線状電極３１あるいは円筒状電極３４を交換したのち、電極ユニット３を再び上記のようにして固定するとともに、ブスバー２８ｂ及びアース線２９と接続する。または、電極ユニット３ごと交換しても構わない。
【００５６】
この水処理装置１ａは、以上のように、線状電極３１と円筒状電極３４との間でストリーマ放電させるようになっているので、線状電極３１と円筒状電極３４と間にオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種が効率よく発生する。そして、これら活性種が発生したストリーマ放電空間内に被処理水をミスト状にして供給するようにしたので、活性種と被処理水との接触面積が大きくなり、活性種が被処理水中で処理対象物質を攻撃するまでに減衰せず、効率よく処理対象物質を分解処理できる。したがって、少ない電力によって短時間で分解処理を行うことができる。
しかも、１０対の線状電極３１と円筒状電極３４とを有する４つの電極ユニット３を備え、この電極ユニット３を着脱口２３から簡単に着脱できる。したがって、メンテナンスが容易である。
【００５７】
さらに、被処理水供給手段４の噴射ノズル４２ｂが処理槽２の中央部に設けられているので、噴射ノズル４２ｂの本数を少なくすることができ、被処理水の供給配管がコンパクトになり、装置全体を小型化できる。
また、噴射ノズル４２ｂが、被処理水Ｗ１を円筒状電極３４の網目の大きさより小さなミスト状にして四角錐状に噴射し、電極ユニット３に達したときに、ミストの上下方向の広がり幅が略円筒状電極３４の中心軸方向の長さと略一致し、幅方向の広がり幅が、電極ユニット３の両端に配置された円筒状電極間に距離と略同じなるので、被処理水Ｗ１が効率よくストリーマ放電空間内に供給され、処理効率を高いものとすることができる。
【００５８】
この水処理装置１ａは、空気供給手段６を備え、受槽２ｂ内の処理済み水Ｗ２に空気を供給するようにしたので、処理対象物質の酸化により消費された酸素を処理部２ａ内に新たに供給することができ、さらに処理済み水Ｗ２を通して空気を供給することで、湿度の高い空気を処理部２ａ内に供給することができる。したがって、酸化力の高いＯＨラジカルをより多く発生させることができる。したがって、処理効率がさらによくなる。
また、受槽２ｂが邪魔板２０によって空気供給手段６による空気のバブリング部と、オーバーフロー管２７の部分とを分離されているので、バブリングによって処理済み水Ｗ２に溶け込んだ空気が処理済み水Ｗ２とともにオーバーフローすることがない。したがって、空気をより有効に利用できる。
さらに、処理済み水Ｗ２は、処理部２ａで発生したオゾン等の寿命の長い活性種を含んでいるので、受槽２ｂに邪魔板２０を設け、十分な時間滞留させることによりさらに分解処理をすすめることができる。
【００５９】
図１５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１５に示すように、この水処理装置１ｂは、合計８基の電極ユニット３が処理槽内の各壁面に２つずつ上下配置され、噴射ノズル４２ｂも各電極ユニット３に対応するべく上下方向に２段に設けられているとともに、邪魔板２０に代えて、受槽２ｂの底近傍に開口端が配置され他端がオーバーフロー管２７に接続された曲がり管２００によって、処理済み水流出経路を形成している。
【００６０】
そして、下段の電極ユニット３へ高圧パルス電圧の給電は、図示していないが、処理槽壁面を貫通するように設けたブスバーを上側の線状電極固定板３２にボルト・ナットで固定することによって行われるようになっている。
また、この水処理装置１ｂは、上記以外の構成は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
このように被処理水の量が多い場合は多段にすることにより、設置スペースを小さくすることができる。
【００６１】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、酸素供給装置から処理槽内へ酸素を供給し、処理槽内の空気中の酸素濃度を上げて、オゾンの発生効率の向上を図るようにしても構わない。
上記の実施の形態では、受槽の処理済み水をオーバーフロー管からオーバーフローさせそのまま放流するようになっていたが、オーバーフローした処理済み水を被処理水タンクに戻し、所定時間循環させて、所定時間経過後、循環水を全て放流する方式としても構わない。
【００６２】
上記の実施の形態では、処理槽外の空気を受槽内に供給するようにしていたが、噴霧された被処理水が吸い込まれない位置で、処理部内の雰囲気を吸引して受槽内に供給するようにしても構わない。すなわち、オゾンは、他の活性種に比べて寿命が長いため、処理部２ａ内には、分解処理に消費されず、余剰に処理槽内に存在する場合がある。したがって、この余剰のオゾンを吸引して受槽に供給すれば、酸化力の強いオゾンによって処理済み水中に残存する処理対処物質を効率よく酸化分解処理できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ，１ｂ 水処理装置
２ 処理槽
２ａ 処理部
２ｂ 受槽
２３ 着脱口
２４ 蓋
２５ａ 上部電極サポート
２５ｂ 下部電極サポート
２７ オーバーフロー管
２０ 邪魔板
２０a 隙間
２００ 曲がり管（処理済み水流出経路）
３ 電極ユニット
３１ 線状電極
３４ 円筒状電極
４ 被処理水供給手段
４２ｂ 噴射ノズル
６ 空気供給手段
１０ 高電圧パルス発生装置
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 処理済み水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、
対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
電極ユニットが処理槽の上下方向に複数並んでいる請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
処理槽が、その周壁に処理槽内の電極ユニットの着脱口を備えている請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
噴射ノズルが四角錐状にミストを噴射する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
処理槽の下部に放電空間内を通り処理された処理済み水を受ける受槽を備えているとともに、 受槽内に空気を供給する空気供給手段を備えている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
受槽に受けられた処理済み水がオーバーフローすることにより処理済み水を処理槽外に流出させる処理済み水流出経路を備えるとともに、処理済み水流出経路の入口が受槽の底近傍に設けられている請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
処理済み水流出経路が、受槽の底側を除き受槽内部を仕切る邪魔板によって形成されている請求項６に記載の水処理装置。
【請求項１】
処理槽内に円筒状電極を設けるとともに、この円筒状電極の円筒の中心軸に沿って線状電極を設け、処理槽内で円筒状電極と線状電極との間に高圧パルス電圧を印加することによってストリーマ放電を発生させ、発生したストリーマ放電空間内に、被処理水供給手段から被処理水をミスト状にして供給し、被処理水中の処理対象物質を分解処理するようにした水処理装置であって、
対となる円筒状電極と線状電極とを少なくとも１対有し、前記処理槽内の周壁に設けられた装着位置に着脱自在な複数の電極ユニットを備え、かつ、被処理水供給手段の噴射ノズルが処理槽の中央部から装着位置に装着された電極ユニットに向けて被処理水を噴射するように設けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
電極ユニットが処理槽の上下方向に複数並んでいる請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
処理槽が、その周壁に処理槽内の電極ユニットの着脱口を備えている請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
噴射ノズルが四角錐状にミストを噴射する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
処理槽の下部に放電空間内を通り処理された処理済み水を受ける受槽を備えているとともに、 受槽内に空気を供給する空気供給手段を備えている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
受槽に受けられた処理済み水がオーバーフローすることにより処理済み水を処理槽外に流出させる処理済み水流出経路を備えるとともに、処理済み水流出経路の入口が受槽の底近傍に設けられている請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
処理済み水流出経路が、受槽の底側を除き受槽内部を仕切る邪魔板によって形成されている請求項６に記載の水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１６１１８（Ｐ２０１１−１６１１８Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４２５０（Ｐ２００９−１６４２５０）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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