DE10129595A1 - Hochspannungsbehandlungsvorrichtung und Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt wird eine Hochspannungsbehandlungsvorrichtung, wobei, selbst wenn eine zwischen einem Paar aus Elektroden angelegte Spannung so reduziert wird, dass sie nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, eine Feldstärke zwischen dem Paar aus den Elektroden erzeugt wird, bei der eine Entladung mit einer weiten Ausdehnung ausgebildet wird und eine Flüssigkeit mit hoher Wirksamkeit reformiert werden kann und diese ökonomisch vorteilhaft ist. DOLLAR A Eine Flüssigkeitsbehandlungseinrichtung beinhaltet zumindest ein Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, und wobei ein Hochspannungsimpuls zwischen dem Paar aus Elektroden zur Ausbildung eines Entladungszustands zwischen den Elektroden angelegt wird, um dadurch eine zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit zu reformieren, wobei ein Bereich mit einer Feldstärke, die auf einen Wert nicht geringer als 500 kV/cm angehoben ist, in der Umgebung der in die Flüssigkeit eingetauchten Elektrode vorhanden ist. An diesem Ende weist die in die Flüssigkeit eingetauchte Elektrode die Form eines Stabs auf, dessen Durchmesser nicht größer als 1 mm ist. DOLLAR A Ferner wird ein Betrieb ausgeführt, während zumindest eine Elektrode aus einem Satz paarweiser Elektroden bewegt wird, indem ein Entladungserzeugungsteil an der sich bewegenden Elektrode geändert wird. DOLLAR A Ferner wird bei einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung eine behandelte Flüssigkeit in ein Rohr ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Ausführung nachstehender Vorgänge verwendet wird: (1) biochemische aerobe Behandlung oder anaerobe Behandlung organischen Abwassers, das während einer Abwasserbehandlung in einer Abwasserbehandlungsanlage oder einer Fäkalienbehandlungsanlage oder während einer Entwässerung einer Nahrungsmittelfabrik oder einer chemischen Fabrik abgegeben wird, (2) Sterilisationsbehandlung/bakterielle Behandlung, Entfärbungsbehandlung und Desodorierungsbehandlung von Abwasser (einschließlich ebenso von Abwässern, die sich von dem organischen Abwasser unterscheiden) in den vorstehend angeführten Anlagen bzw. Fabriken, und von Wasser, das während einer Herstellung von sauberem reinem Wasser einer Wasserversorgung und einer Wasserabführung und von Wasser zur Ernährung oder von Trinkwasser behandelt ist, oder (3) Zerlegungsbehandlung nicht zusammengesetzter Materialien bzw. Bestandteile wie etwa Dioxine, Zerstörungen des Hormonsystems verursachende Stoffe (endocrine disrupters), PCB und dgl., welche während der Sterilisationsbehandlung/bakteriellen Behandlung, der Entfärbungsbehandlung und der Desodorierungsbehandlung der vorstehend angeführten verschiedenen Flüssigkeiten oder während einer Abwasserabgabe von einer Dekoktion bzw. einem Abkochvorgang in einer Müllverbrennungsanlage auftreten.

In verschiedenen unter den Punkten (1) bis (3) vorstehend angeführten Anwendungen wird beispielsweise als ein Verfahren zur Vernichtung in einer Flüssigkeit enthaltener toxischer Bakterien zur Reinigung der Flüssigkeit oder als ein Verfahren zur Reformierung oder zur Reduzierung von in einer Flüssigkeit enthaltener Bakterien oder kontaminierter Bestandteile wie etwa eines toten Materials davon, die kontaminierte Komponente in einen Zustand gebracht, in dem eine aerobe Mikrobe bzw. ein aerober Mikroorganismus auf biochemische Weise leicht behandelt werden kann, wobei ein sogenanntes Hochspannungsbehandlungsverfahren zum Anwenden einer Impulsleistungbehandlung für eine Abgabebehandlung und/oder ein Feldimpuls zu der Flüssigkeit zur Behandlung der Flüssigkeit bekannt ist, wobei die "Impulsleistung bzw. eine gepulste Leistung" für einen Hochspannungsimpuls steht. Die Erfinder haben hierfür beispielsweise ein Hochspannungsbehandlungsverfahren und eine Hochspannungsbehandlungsvorrichtung in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. Hei 11-253999 vorgeschlagen.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung ein grundlegendes Beispiel einer Hochspannungsbehandlungsvorrichtung, die früher durch die Erfinder vorgeschlagen worden ist. Diese Vorrichtung behandelt organisches Abwasser als Zielflüssigkeit (behandelte Flüssigkeit).

Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 wird ein Teil eines abgesetzten verunreinigten Schlamms 10 von einem Kanal 12 mittels einer Pumpe 17 in einen Reformiertank 3 einer Reformiereinrichtung 18 eingespeist. Die Reformiereinrichtung 18 ist mit einem Reformiertank 3 und einer Energieversorgung 4 ausgestattet, wobei eine Stabelektrodenanode 5 und eine Planarelektrodenkathode 6, welche mit der Energieversorgung 4 sind, parallel angeordnet sind, so dass sie in den Schlamm des Reformiertanks 3 eingetaucht sind. Der Schlamm (der von einer Ausfälleinrichtung bzw. einer Absetzeinrichtung 2 eingeführte abgesetzte Schlamm 10) des Reformiertanks 3 kann elektrisch als Dielektrikum betrachtet werden, das eine vorbestimmte elektrische Konstante zeigt, wobei, falls das Dielektrikum zwischen dem Paar der Elektroden 5 und 6 eingefüllt ist, eine Spannung jeweils zum Befördern positiver und negativer Ladungen zu den Elektroden 5 und 6 angelegt wird, wobei ein elektrisches Feld in dem Dielektrikum (dem Schlamm) ausgebildet wird, und wobei, falls die Stärke des elektrischen Felds einen bestimmten Grad übersteigt, ein Durchschlag des Dielektrikums zur Erzeugung einer Entladung zwischen den Elektroden 5 und 6 auftritt.

Durch die Hochspannungsimpulseabgabebehandlung zwischen den Elektroden 5 und 6, wie sie vorstehend beschrieben ist, wird der abgesetzte Schlamm löslich bzw. aufgeschlossen und in seinem Molekulargewicht reduziert (reformiert bzw. gespalten).

Sowie zwischen den in die Flüssigkeit eingetauchten Elektroden eine Hochspannung angelegt ist, wird normalerweise ein geeignetes hohes elektrisches Feld zwischen dem Paar aus Elektroden ausgebildet und wird eine sog. erste Lawine bzw. eine erste Avalanche ausgebildet. Im Zuge der Verschiebung hinsichtlich der ersten Verschiebung werden einige verbleibende negative Ionen (eine Gruppe von negativen Ionen) durch den Adhäsionsvorgang zwischen einem Elektron und einem positiven Ion erzeugt. Eine elektrische Ladungsmenge in der Flüssigkeit entspricht einem vorbestimmten Maß einer elektrischen Raumladung mit der Summe der verbleibenden negativen Ionen der elektrischen Ladung, die vorhanden war. Das elektrische Feld der Flüssigkeit führt zu einer kombinierten elektrischen Ladung mit einer Kombination aus einem aus der elektrischen Raumladung gebildeten elektrischen Feld und einem zwischen dem Paar aus Elektroden angelegten elektrischen Ladung einer Hochspannung.

Sowie das kombinierte elektrische Feld ausreichend hoch wird, erwächst ein während eines Fortgangs der ersten Verschiebung durch ein optische Ionisation erzeugtes Elektron mit einer zweiten Verschiebung zu der Gravitationsmitte der Gruppe der verbleibenden Ionen hin. Dünnförmiges Plasma wird durch die erste und die zweite Verschiebung ausgebildet. Dieses Phänomen wird als Strahl bzw. Streamer (Entladung) bezeichnet.

Die Streamerabgabe wird nicht immer in einem stabilisierten Zustand aufrecht erhalten, sondern kann sich manchmal gemäß den Umständen zu einem verschiedenen Entladungszustand ändern. Beispielsweise ändert sich manchmal die dünne Streamerentladung in eine verschiedene Form einer Entladung, so dass ein Lichtsäule bzw. ein Lichtbogen zwischen dem Paar aus Elektroden gebildet wird. Eine derartige, vorstehend beschriebene Änderung hängt natürlich im großen Maße davon ab, wie die Streamerentladung sich zwischen dem Paar aus Elektroden ausbreitet.

Im übrigen ist zur Ausbildung der Streamerentladung, wie sie vorstehend beschrieben ist, und zur Erzeugung der Streamerentladung im weiten Maße notwendig, eine Feldstärke größer als 500 kV/cm zwischen dem Paar aus Elektroden zu erzeugen. Um der Erfordernis zu entsprechen, nach der die Behandlungsmenge der Flüssigkeit der zu behandelnden Substanz erhöht werden sollte, ist ferner eine Verbreiterung des Abstands zwischen dem Paar aus Elektroden als eine Lösung in Erwägung gezogen worden. Da jedoch der Abstand zwischen dem Paar aus Elektroden die Feldstärke beeinflusst, ist es ebenso notwendig, die zwischen den Elektroden angelegte Spannung zu erhöhen.

Ein Anstieg der zwischen den Elektroden angelegten Spannung führt zur Bereitstellung einer Hochspannungsenergieversorgung, die eine geeignete Hochspannung ausgeben kann, jedoch besteht die Tendenz, dass Mikrokorona-Vorgänge an einem aus Harz oder dgl. ausgebildeten Isolator der Hochspannungsenergieversorgung erzeugt werden, wenn die Ausgabe näherungsweise 150 kV bzw. genauer 100 kV übersteigt. Dies erfordert, Gegenmaßnahmen, wie etwa einen verwendeten Isolator einzuschränken, oder die Hochspannungsenergieversorgung groß auszuführen. Dies führt zu dem Problem, dass sich die Kosten nachteilig entwickeln und der ökonomische Gesichtspunkt sich verschlechtert.

Die Erfindung wurde angesichts der vorstehend angeführten aktuellen Situation ausgeführt. Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Hochspannungsbehandlungsvorrichtung, bei der eine ausreichende Feldstärke zwischen Elektroden erzeugt wird, und eine Entladung mit einer weiten Ausmaß ausgebildet wird und Flüssigkeit mit hoher Effizienz sowie in ökonomisch vorteilhafter Weise reformiert werden kann, selbst wenn eine zwischen den Elektroden angelegte Spannung auf einen Wert verringert wird, der nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist (beispielsweise nicht größer als 100 kV).

Ferner ist ein zweites Ziel der Erfindung, ein Flüssigkeitsbehandlungsverfahren und eine Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung hierfür bereitzustellen, bei welchem eine stabilisierte Entladung für eine lange Zeitdauer bereitgestellt werden kann, wenn eine impulsartige elektrische Leistung den Elektroden zugeführt wird, um eine zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit zu reformieren.

Ferner ist es ein drittes Ziel der Erfindung, eine Hochspannungsbehandlungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine stabilisierte Entladung ohne einen Druckverlust der behandelten Flüssigkeit aufgrund der Elektroden oder einer Adhäsion von Staub bzw. einer Verschmutzung bereitgestellt werden kann, wenn den Elektroden impulsartig elektrische Leistung zugeführt wird, um eine zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit zu reformieren, selbst wenn ein Vorgang über eine lange Zeitdauer fortgeführt wird.

Die Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung, die das vorstehend angeführte erste Ziel erreichen kann, entspricht einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung, bei der zumindest ein Paar von Elektroden vorgesehen ist, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit getaucht ist, und eine impulsförmige Leistung zwischen den Elektroden zur Ausbildung eines Entladezustands zwischen den Elektroden angelegt wird, wodurch die zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit reformiert wird, wobei ein Bereich, der auf einen Feldstärkewert größer als 500 kV/cm angehoben worden ist, in der Umgebung der in die Flüssigkeit getauchten Elektrode vorhanden ist.

Bei der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist die Spannung der zwischen den Elektroden angelegten impulsförmigen Leistung nicht größer als 100 kV und entspricht die in die Flüssigkeit getauchte Elektrode einer stabartigen Elektrode, deren Durchmesser nicht größer als 1 mm ∅ ist. Ferner wird bevorzugt, dass das äußerste Ende der in die Flüssigkeit getauchten stabartigen Elektrode halbkugelförmig ausgebildet ist.

Im übrigen ist bei der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar in die Flüssigkeit getaucht, wodurch die Behandlungsfunktion zu Tage treten kann, jedoch ist es aus dem Blickpunkt des Aufrechterhaltens des Entladezustands vorzugsweise besser, dass die in die Flüssigkeit getauchte Elektrode zumindest einer Anodenelektrode entspricht, wobei weiter bevorzugt wird, dass sowohl die Kathodenelektrode als auch die Anodeelektrode eingetaucht sind.

Solange die Erfindung wie vorstehend angeführt aufgebaut ist, ist hierzu kurz anzuführen, dass der Durchmesser der stabartigen Elektrode möglichst klein, nicht größer als auf ein vorbestimmtes Maß eingestellt wird, wodurch, selbst wenn die Spannung der Leistung nicht auf ein vorbestimmtes Maß oder mehr angehoben ist, die Feldstärke auf mehr als 500 kV/cm angehoben wird und die Streamerentladung in einem weiten Bereich ausgedehnt werden kann. Durch Verwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann ferner nicht nur eine Energieversorgung zur Zuführung einer geringen Spannung verwendet werden, sondern wird ebenso die Streamerentladung in einem weiten Bereich erweitert, wodurch der Entladungsbehandlungsbereich zur Erhöhung des Behandlungsmaßes je Energieeinheit und zur Verringerung einer energetischen Verschwendung erweitert wird.

Im übrigen fließt bei einer Reformierung von Flüssigkeit infolge der Streamerentladung manchmal ein Leckstrom zu der Flüssigkeit während der Entladung. Ein derartiger Leckstrom führt zu einem Joulschen Wärmeverlust und somit nicht nur zum Ansteigen einer Wassertemperatur der behandelten Flüssigkeit, sondern ist auch bezüglich der energetischen Belange verschwenderisch. Jedoch kann bei einer Verwendung des Aufbaus der Erfindung selbst ein derartiger Leckstrom reduziert werden. D. h., da ein Leckstrom durch ein zwischen den Elektroden angelegtes Potential und eine zu dem behandelten Wasser exponierte Fläche der Elektroden (nicht beeinflusst durch die Feldstärke in der Umgebung der Elektrode) bestimmt wird, ist der Durchmesser der stabartigen Anodenelektrode klein festzulegen, wodurch die exponierte Fläche zu dem behandelten Wasser reduziert wird und der Leckstrom zu dem behandelten Wasser reduziert wird, um die vorstehend angeführten Nachteile bzw. Schwierigkeiten zu verhindern.

Die Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung, die das vorstehend angeführte zweite Ziel erreichen kann, entspricht einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung, bei der zumindest ein Paar aus Elektroden vorgesehen ist, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar in eine behandelte Flüssigkeit getaucht ist, und eine impulsartige Leistung dem Elektrodenpaar zur Ausbildung eines Entladezustands zwischen den Elektroden zugeführt wird, um die vorhandene Flüssigkeit zu reformieren, wobei die Vorrichtung einen Mechanismus beinhaltet, bei dem zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar bewegt werden kann, so dass eine relative positionsmäßige Beziehung bezüglich der weiteren Elektrode geändert wird. Im einzelnen entspricht die Elektrode des Elektrodenpaars, die beweglich ausgeführt ist, einer stabartigen oder linearen Elektrode, und entspricht die weitere Elektrode einer ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode und ist die stabartige oder lineare Elektrode so aufgebaut, dass sie durch einen Mittelpunkt oder eine axiale Mitte der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode beweglich ist.

Ferner ist das Ende der stabartigen oder linearen Elektrode des Elektrodenpaars vorzugsweise in der Nähe der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode vorhanden und ist das Elektrodenpaar in die behandelte Flüssigkeit getaucht.

Um die stabartige oder lineare Elektrode beweglich auszuführen, wird vorgeschlagen, dass eine Einrichtung zum kontinuierlichen oder intermittierenden Zuführen oder Herausführen der stabartigen oder linearen Elektrode vorgesehen ist oder eine Einrichtung zum kontinuierlichen oder intermittierenden Wickeln der stabartigen oder linearartigen Elektrode vorgesehen ist.

Ebenso kann vorzugsweise bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Zwingen der behandelten Flüssigkeit zu einem kontinuierlichen oder intermittierenden Fließen und eine Einrichtung zur Steuerung des Flusses der behandelten Flüssigkeit vorgesehen sein, so dass Luftblasen an einem Entladungserzeugungsteil der Elektrode nicht verbleiben.

Ferner kann die vorstehend beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung beinhalten:

• 1. eine Einrichtung zur Messung einer Entladespannung oder eines Entladestroms zu der behandelten Flüssigkeit und eine Einrichtung zur Steuerung einer Bewegung der Elektrode auf der Grundlage einer Änderung der Entladespannung oder des Entladestroms, welche gemessen werden;
• 2. eine Einrichtung zur Messung einer Durchflussrate oder einer Leitfähigkeit oder einer Impedanz der behandelten Flüssigkeit und eine Einrichtung zur Steuerung oder zur Unterbrechung eines Intervalls oder einer zugeführten Spannung einer Entladung auf der Grundlage einer Änderung des gemessenen Werts; und
• 3. eine Einrichtung zur Erfassung von Luftblasen, die an einem Elektrodenpaaranordnungsabschnitt in der Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung vorhanden sind und eine Einrichtung zum Unterbrechen eines Betriebs, wenn eine dahingehende Beurteilung erfolgt, dass das behandelte Wasser nicht vorhanden ist.

Das Hochspannungsbehandlungsverfahren gemäß der Erfindung, das das vorstehend angeführte zweite Ziel erreichen kann, entspricht einem Flüssigkeitsbehandlungsverfahren, bei dem zumindest ein Paar aus Elektroden vorgesehen ist, wobei zumindest eine Elektrode aus den paarweisen Elektroden in eine behandelte Flüssigkeit getaucht ist, und eine impulsförmige Leistung den paarweisen Elektroden zur Reformierung der behandelten Flüssigkeit geführt wird, wobei der Entladungserzeugungsteil an der sich bewegenden Elektrode geändert wird, während zumindest eine Elektrode des Elektrodenpaars bewegt wird. Es ist effektiv, dass die Bewegung der Elektrode kontinuierlich oder intermittierend ausgeführt wird. Es ist weiterhin effektiv, dass eine derartige Bewegung ausgeführt wird, während die behandelte Flüssigkeit kontinuierlich oder intermittierend fließt.

Die Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die das vorstehend angeführte dritte Ziel erreichen kann, entspricht einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung, bei der eine behandelte Flüssigkeit in eine Rohrleitung kontinuierlich oder intermittierend zugeführt wird und ein Entladungszustand zwischen einer ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode, die konzentrisch bezüglich der Innenumfangsfläche des Rohrs angeordnet ist, und einer Linearelektrode, die entlang der axialen Mitte der Rohrleitung angeordnet ist, zur Reformierung der behandelten Flüssigkeiten in der Rohrleitung ausgebildet wird, wobei die ringartige oder röhrenförmige Elektroden in die Rohrleitungswand eingebettet ist, welche von der Innenfläche der Elektrode abgeht. Vorzugsweise ist die ringartige oder röhrenförmige Elektrode so ausgebildet, dass ein ebener Teil, wie er in einer axialen Richtung der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode gesehen wird, im wesentlichen nicht innen von der Rohrinnenwand exponiert ist.

Ferner kann bei der Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung ein weiterer Effekt erzielt werden, indem ein Aufbau bereitgestellt wird, so dass ein Unterschied hinsichtlich des Durchmessers an einem Verbindungsteil zwischen der Rohrleitung und einem Einlassrohr der behandelten Flüssigkeit und/oder einem Auslassrohr der behandelten Flüssigkeit nicht vorhanden ist.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines grundlegenden Beispiels der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung, die früher durch die Erfinder vorgeschlagen worden ist;

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Anordnungszustands von Elektroden und eines Entladungszustands der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Anordnungszustands einer Stabelektrode 25 und einer Flächenelektrode 26 bzw. Plattenelektrode 26 in einer Betrachtungsweise von oben;

Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung des Einflusses des Durchmessers der Stabelektrode 25 auf die Beziehung zwischen dem Abstand von der Elektrodenfläche und der Feldstärke;

Fig. 5 zeigt ein Äquipotentialansicht zur Veranschaulichung der Verteilung einer Feldstärke zwischen der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26, wenn der Durchmesser der Elektrode 1 mm ∅ entspricht;

Fig. 6 zeigt eine Äquipotentialansicht zur Veranschaulichung der Verteilung einer Feldstärke zwischen der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26, wenn der Durchmesser der Elektrode 25 10 mm ∅ entspricht;

Fig. 7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Feldstärke zwischen einer Anode und einer Kathode;

Fig. 8 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen dem Abstand von der Elektrodenfläche und der Feldstärke, wenn das Ende der Stabelektrode halbkugelförmig ist;

Fig. 9 zeigt eine Verlaufsansicht eines Hochspannungsimpulses, der zugeführt wird, wenn der Entladungszustand überwacht wird;

Fig. 10 zeigt eine Prinzipansicht zur Veranschaulichung eines weiteren Beispiels der Erfindung;

Fig. 11 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 12 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 13A und 13B zeigen prinzipielle erläuternde Ansichten zur Veranschaulichung von Beispielen weiterer Ausgestaltungen der Erfindung;

Fig. 14 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 15 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 16 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 17A und 17B zeigen prinzipielle Darstellungen zur Veranschaulichung von Beispielen weiterer Ausgestaltungen der Erfindung;

Fig. 18A und 18B zeigen prinzipielle Ansichten zur Veranschaulichung von Beispielen weiterer Ausgestaltungen der Erfindung;

Fig. 19 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 20 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 21 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung; und

Fig. 22A-1, 22A-2, 22B-1 und 22B2 zeigen Draufsichten zur Erläuterung von Anordnungen der Schnittformen von Rohren und ringartigen oder röhrenförmigen Elektroden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Während nachstehend der Aufbau und der Betrieb/die Wirkung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die im nachstehenden veranschaulichte Ausgestaltung beschränkt ist, sondern dass eine Änderung hinsichtlich der Ausführung im Lichte des Vorstehenden und des Nachstehenden in dem technischen Gebiet der Erfindung beinhaltet ist.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des Anordnungszustands und des Entladungszustands von Elektroden der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 22 einen Reformiertank, bezeichnet Bezugszeichen 23 eine behandelte Flüssigkeit, bezeichnet Bezugszeichen 24 eine Entladung, bezeichnet Bezugszeichen 25 eine Stabelektrode, bezeichnet Bezugszeichen 26 eine Plattenelektrode in einer ringartigen Form und bezeichnet Bezugszeichen 27 eine Hochspannungsimpulsenergieversorgung. Fig. 3 zeigt eine erläuternde Ansicht der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26 gemäss Fig. 2, wie sie von oben aus zu sehen ist. Bei der Vorrichtung entspricht der Reformiertank 22 dem Reformiertank 3 gemäß der Fig. 1.

Bei der Anordnung der Vorrichtung gemäss Fig. 2 sind die Stabelektrode 25 auf der Anodenseite und die Plattenelektrode 26 auf der Kathodenseite koaxial angeordnet, wodurch in dem Reformiertank 22 bezüglich der behandelten Flüssigkeit 23 eine dreidimensionale Entladung erfolgen kann. Die Form der Elektrode ist nicht auf die der dargestellten Formen beschränkt. Es wird bevorzugt, dass die Elektrode auf der Kathodenseite zumindest für ihren Teil eine kreisförmige Bogenform (arc shape) wie etwa eine halbringförmige, zylindrische oder halbzylindrische Form aufweist, so dass der Entladezustand ausgeweitet wird. Jedoch ist eine Annahme einer Elektrode als eine flache Platte oder in Stabform als die Plattenelektrode 26 nicht ausgeschlossen.

Während bei der Anordnung der Vorrichtung gemäss Fig. 2 ferner ein Paar aus Elektroden mit der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26 dargestellt sind, wird angemerkt, dass zwei oder mehr Paare aus Elektroden ebenso vorgesehen sein können. Bei der Anordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 2 sind ferner sowohl die Stabelektrode 25 auf der Anodenseite als auch die Plattenelektrode 26 auf der Kathodenseite in die behandelte Flüssigkeit getaucht. Ferner kann die Stabelektrode 25 so angeordnet sein, so dass eine Entladung von ihrem Ende aus gemäß Fig. 2 oder von einer Stelle aus erfolgt, die sich von dem Ende der Stabelektrode unterscheidet.

Bei der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss Fig. 2 wurde untersucht, wie die in der Umgebung der Elektrode erzeugte Feldstärke sich gestaltet, wenn der Durchmesser der Stabelektrode 25 auf der Anodenseite geändert wird. Fig. 4 zeigt eine Darstellung, die den Einfluss des Durchmessers der Stabelektrode 25 auf die Beziehung zwischen dem Abstand von der Elektrodenfläche und der Feldstärke zeigt. Ferner zeigt Fig. 5 (Äquipotentialansicht) die Verteilung der Feldstärke zwischen der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26, wenn der Durchmesser der Elektrode 25 1 mm ∅ entspricht.

Fig. 6 (Äquipotentialansicht) zeigt die Verteilung der Feldstärke zwischen der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26, wenn der Durchmesser der Elektrode 25 10 mm ∅ entspricht. In beiden Fällen ist die durch die Hochspannungsimpulsenergieversorgung 27 zugeführte Spannung 70 kV. Eine Vielzahl (29) von Kurven in den Fig. 5 und 6 zeigt den Äquipotentialzustand, wobei gegenseitig benachbarte Potentialunterschiede (d. h. eine Potentialdifferenz des Äquipotentialzustands) alle gleich sind (70/30 kV).

Wie aus den Ergebnissen entnehmbar ist es verständlich, dass eine möglichst kleine Ausführung des Durchmessers der Stabelektrode 25 zur Verstärkung der Feldstärke effektiv ist. D. h., dass der Streamer im Vergleich zu dem Stand der Technik bis zu einer geringeren Energieversorgungsspannung erweitert werden kann und auf einfache Weise stark erweitert werden kann. Folglich kann die zugeführte Spannung von der Energieversorgung im Vergleich zu der des Stands der Technik verringert werden oder es wird, wenn die Energieversorgungsspannung gleich der des Stands der Technik festgelegt ist, die Streamerentladung in einem breiten Bereich ausgedehnt, wodurch der Entladungsbehandlungsbereich erweitert wird, das Behandlungsmaß je Energieeinheit erhöht wird und der Energieverlust eingeschränkt werden kann.

Bei der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss Fig. 2 wird für die verwendete Hochspannungsimpulsenergieversorgung 27 angesichts der Größe und der Kosten bevorzugt, eine Spannung von nicht mehr als 100 kV zuzuführen. Um eine Feldstärke von mehr als 500 kV/cm in einem Zustand zu erlangen, bei dem eine derartige Spannung zugeführt wird, ist der Durchmesser der Stabelektrode 25 auf der Anodenseite vorzugsweise nicht größer als 1 mm. Ist somit die Spannung des zwischen dem Paar aus Elektroden 25 und 26 zugeführten Hochspannungsimpulses nicht größer als 100 kV, ist der Durchmesser der Stabelektrode 25 auf der Anodenseite nicht größer als 1 mm, wodurch die Feldstärke in der Umgebung der Stabelektrode 25 auf eine Feldstärke größer als 500 kV/cm erhöht werden kann. Dabei wird angemerkt, dass der Abstand zwischen der Stabelektrode 25 und der Plattenelektrode 26 in Abhängigkeit der zugeführten Spannung festgelegt wird und unter Berücksichtigung der Größe der zugeführten Spannung auf geeignete Weise eingestellt werden kann.

Wie vorstehend angeführt wird bei der Hochspannungsbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung der Durchmesser der Stabelektrode 25 möglichst klein gemacht, wodurch der vorstehend angeführte Effekt erzielt wird. Jedoch wird die Ausbildung des Endes der Stabelektrode 25 in halbkugelartiger Weise angesichts einer weiteren Verbesserung des Effekts der Erfindung bevorzugt.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Feldstärke zwischen der Anode und der Kathode. Es wird der Zustand gezeigt, dass eine stabartige Anode mit einem Radius a (m), dessen Länge als unbegrenzt betrachtet werden kann, in eine zylindrische Kathode mit einem Innendurchmesser L (m) eingefügt ist. In dem gezeigten Zustand bezeichnet r den Abstand von der Anodenmitte, wenn die Feldstärke 0 ist, und V die Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Kathode, wobei die Feldstärke E(r) zwischen der Anode und der Kathode durch die nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt wird:

E (r) = [V/log (L/a)].(l/r) (1)

Daraufhin wurde unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung die Feldstärke tatsächlich unter den Bedingungen gemessen (simuliert), dass der Anodendurchmesser 0,25 (mm), der Kathodeninnendurchmesser 25 (mm) und das Ende der Stabelektrode 25 halbkugelförmig ist. Die sich dabei ergebende Beziehung zwischen dem Abstand von der Elektrodenfläche und der Feldstärke ist in Fig. 8 gezeigt. Fig. 8 zeigt ebenso das Ergebnis einer erfolgten einfachen Berechnung auf der Grundlage der Gleichung (1).

Aus dem Ergebnis ist offensichtlich verständlich, dass im Simulationsfall ein höherer Wert im Vergleich zu dem Fall einer einfachen Berechnung angegeben wird. Es ist dabei bedacht worden, dass im Fall der einfachen Berechnung eine Gestalt des Endes der Stabelektrode 25 nicht berücksichtigt wird. D. h., es ist verständlich, dass die Ausführung des Endes der Stabelektrode 25 in Halbkugelform zur Erhöhung der Feldstärke wirksam ist.

Die Erfinder haben bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2 den Entladezustand bestätigt bzw. ermittelt, wenn der Durchmesser der stabartigen Elektrode 25 geändert wird und ein Hochspannungsimpuls gemäß Fig. 9 (in der Figur entspricht L1 : 100 kV und L2 : 1 µs) auf die Anodenseite angelegt wird. Dabei betrug der Innendurchmesser der Plattenelektrode 50 mm und der Durchmesser der Stabelektrode 25 betrug 1 mm ∅ oder 10 mm ∅. War der Durchmesser der stabartigen Elektrode 25 1 mm ∅, so war die Feldstärke in der Nähe der Anode größer als 500 kV, um die breite Streamerentladung zu erzielen, jedoch war die Feldstärke in der Nähe der Anode nicht größer als 500 kV, um die exzellente Streamerentladung nicht zu erlangen, wenn der Durchmesser der stabartigen Elektrode 10 mm ∅ war.

Fig. 10 zeigt eine Prinzipansicht zur Veranschaulichung eines weiteren grundlegenden Beispiels der Erfindung, welche einen Zufuhrteil 41 verwendet. Gemäss Fig. 10 entspricht eine bewegliche ausgebildete Elektrode der Stabelektrode 25 und entspricht eine stationär angeordnete Elektrode der ringartigen Plattenelektrode 26, wobei die Stabelektrode 25 koaxial mit der ringartigen Plattenelektrode 26 angeordnet ist. Wird eine steil ansteigende Impulsspannung zwischen der Stabelektrode 25 und der ringartigen Plattenelektrode 26 von der Hochspannungsimpulsenergieversorgung 27 angelegt, wird eine frontartige bzw. gegenüberliegende (face-like) Entladung 24 erzeugt. Wie vorstehend angeführt, wird die zwischen den Elektroden vorhandene behandelte Flüssigkeit 23 durch die Entladung 24 reformiert. Erfolgt der Betrieb mit dem Paar aus festen Elektroden in dem Reformiertank 22, wird der Entladungserzeugungsteil der Stabelektrode 25 nicht geändert und bezieht sich eine elektrische Stimulation immer auf den gleichen Teil, woraus ein Verbrauch und eine Beschädigung der Elektrode und letztendlich ein Abschneiden bzw. eine Verkürzung von ihr resultiert. Wird die Elektrode beschädigt oder abgeschnitten, wird der Abstand zwischen der verbleibenden stabartigen Elektrode und der ringartigen Elektrode groß, wodurch die Entladung unstabil wird und die Entladung letztlich stoppt. Wird versucht, die Entladung weiter auszuführen, ist es notwendig, die angelegte Spannung zu erhöhen, wodurch die Energieeffizienz verschlechtert wird. Erfolgt daher ein Betrieb, bei dem das Zufuhrteil 41 aktiviert wird, wodurch beispielsweise die gezeigte Stabelektrode 25 entlang der Stabelektrode 25 in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in den Reformiertank 22 kontinuierlich oder intermittierend geführt wird, wird der Entladungsteil der Elektrode bewegt, womit eine Beschädigung oder ein Abschneiden verhindert werden kann, um die stabile Entladung für eine lange Zeitdauer zu erzielen. Da ferner kein lokaler Bruch oder eine Beschädigung der Elektrode auftritt, muss die zur Aufrechterhaltung der Entladung notwendige Spannung nicht mehr als notwendig erhöht werden, wird der Energieversorgung keine Belastung bzw. Anforderung auferlegt und kann die exzellente Energieeffizienz beibehalten werden.

Dabei ist anzumerken, dass die Stabelektrode 25 so ausgebildet sein kann, so dass sie nicht nur in den Reformiertank 22 geführt wird, sondern auch aus ihm herausgeführt wird oder ein Einführvorgang oder ein Ausführvorgang in alternierender (nicht dargestellter) Weise erfolgen kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung, bei der die stabartige Elektrode und die ringartige Elektrode verwendet werden und beide von ihnen bewegt werden. Ferner ist bei der Anordnung gemäss Fig. 10 vorausgesetzt, dass die beiden Elektroden in die behandelte Flüssigkeit eingetaucht sind, doch es kann sich auch eine (von beiden) Elektrode(n) in dem Eintauchzustand in der behandelten Flüssigkeit befinden, um das Ziel der Erfindung zu erreichen. Kurz gesagt kann der Vorgang so ausgeführt werden, dass die behandelte Flüssigkeit zumindest in dem Entladungserzeugungsabschnitt vorhanden ist. Doch ist es angesichts der Entladungsstabilität bevorzugt, dass beide Elektroden eingetaucht sind.

Fig. 11 zeigt eine prinzipielle erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines weiteren grundlegenden Beispiels der Erfindung, das den gleichen Aufbau wie in Fig. 10 gezeigt mit der Ausnahme der Verwendung eines Wickelteils 42 und einer Elektrode 43 aufweist, wobei gleichartige Teile durch die gleichen Bezugszeichen angegeben sind. Bei der die Linearelektrode 43 verwendenden Anordnung kann die Anordnung zum Zuführen oder Herausführen wie in Fig. 10 gezeigt verwendet werden. Da jedoch die Elektrode einen kleinen Durchmesser aufweist, kann ebenso eine Wickelanordnung verwendet werden. Wird die Linearelektrode 43 kontinuierlich oder intermittierend durch Betätigung des Wickelteils 42 gewickelt, kann der Entladungserzeugungsteil geändert werden, um zu verhindern, dass die Entladung an derselben Stelle der Linearelektrode 43 auftritt, womit verhindert wird, dass die Elektrode beschädigt oder abgeschnitten wird. Ferner ermöglicht die Anwendung einer Wicklung, die Elektrode in kompakter Weise unterzubringen, wodurch Raum für die gesamte Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung eingespart wird.

Ferner ist es zur Verstärkung der Feldstärke effektiv, die lineare Elektrode 43 möglichst dünn in ihrem Durchmesser auszuführen. Es ist möglich, den Streamer im Vergleich zum Stand der Technik auf eine geringere Energieversorgungsspannung auszudehnen und ihn in einfacher Weise auf einen weiten Bereich zu erweitern. Folglich kann die zugeführte Spannung von der Energieversorgung im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden oder wird die Streamerentladung auf einen weiten Bereich ausgedehnt, wenn die Energieversorgung gleich zu der des Stands der Technik ausgeführt ist, wodurch der Entladungsbehandlungsbereich erweitert wird, um das Behandlungsmaß je Energieeinheit zu erhöhen, wodurch eine Energieverbrauch verringert wird. Es wird aus dem Blickwinkel des Vorstehenden vorgeschlagen, dass der Durchmesser der linearen Elektrode nicht größer als 1 mm wird.

Fig. 12 zeigt ein weiteres grundlegendes Beispiel der Erfindung, wobei gezeigt wird, dass die Stabelektrode 25 sich nicht über den Reformiertank 22 hinaus erstreckt, sondern dass das Ende der Linearelektrode in die behandelte Elektrode getaucht ist. Bei dieser Anordnung wird die Stabelektrode 25 durch Betätigung des Zufuhrteils 41 bewegt, wodurch die Elektrode vor einem Verbrauch geschützt werden kann. Selbst wenn die Entladung für eine lange Zeitdauer wiederholt wird, kann die stabilisierte Entladung für eine lange Zeitdauer erzielt werden. Ferner sind manchmal Einschlüsse bzw. Störbestandteile (interventions) wie etwa Haare oder Staub bzw. Schmutz eingemischt und verfangen sich die Einschlüsse an dem Entladungserzeugungsteil der Elektrode. Jedoch können durch Verwendung der Anordnung gemäss Fig. 12 die Einschlüsse 44 auf einfache Weise vom unteren Abschnitt des Endes 25a der Stabelektrode befreit werden, womit ein Verfangen der Einschlüsse 44 an der Elektrode reduziert werden kann. Wird die behandelte Flüssigkeit 23 zu einem Fluss in der gleichen Richtung wie die Zufuhrrichtung der Stabelektrode 25 oder in der zu der Zufuhrrichtung der Stabelektrode 25 entgegengesetzten Richtung veranlasst, können die Einschlüsse 44 auf einfache Weise durch den Fluss der behandelten Flüssigkeit 23 entfernt werden. Wird ferner die Fließrichtung der behandelten Flüssigkeit 23 in dem Reformiertank 22 in geeigneter Weise geändert, kann dadurch der an der Stabelektrode 25 verfangene Einschluss oder der in dem Reformiertank 22 befindliche Einschluss entfernt werden.

Da die Entladung selbst in Luft auftritt, kann die behandelte, zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit behandelt werden, selbst wenn eine Entladung in einem Zustand ausgeführt, bei dem zumindest eine Elektrode aus dem Paar der Elektroden in eine behandelte Flüssigkeit getaucht ist. Da jedoch bei Auftreten einer Entladung in Luft nicht nur der Elektrodenverbrauch groß ist, sondern auch die Impedanz bei der Entladung klein ist, resultiert daraus eine Beaufschlagung der Energieversorgung mit einer Belastung. Es ist effektiv, dass der Abstand zwischen dem Entladungserzeugungsteil und der Einlassöffnung für die behandelte Flüssigkeit lange ausgeführt wird, wenn der Fluss der behandelten Flüssigkeit 22 bezüglich des Reformiertanks 22 von oben nach unten gerichtet ist, so dass bei der Einführung der behandelten Flüssigkeit erzeugte Luftblasen schwerlich den Entladeerzeugungsteils erreichen, um zu verhindern, dass Luftblasen an dem Entladungserzeugungsteil der Elektrode (nicht dargestellt) verbleiben. Ist ferner eine Anordnung in Verwendung, bei der der Fluss der behandelten Flüssigkeit 23 bezüglich des Reformiertanks 22 gemäss Fig. 13A von unten nach oben gerichtet ist, wird ein Wassermaß (ein Wasserpegel) in dem Reformiertank 22 für eine Steuerung auf einfache Weise eingestellt, so dass die behandelte Flüssigkeit zum kontinuierlichen oder intermittierenden Fließen veranlasst wird, damit in dem Entladungsbereich keine Luft verbleibt. Ferner ist es effektiv, dass der Reformiertank 22 gemäß Fig. 13B ansteigend ausgeführt ist, so dass eine bei seiner Anwendung behandelte Flüssigkeit bezüglich des Reformiertanks 22 von unten nach oben fließt, wobei die behandelte Flüssigkeit in ruhiger Weise bzw. in gleichmäßiger Weise zur Erlangung der Wirkung fließt, die gleichartig zu der vorstehend angeführten ist.

Fig. 14 zeigt eine Vorrichtung, die gleichartig zu der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung ist, wobei die Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung eine Einrichtung zum Messen einer Entladespannung oder eines Entladestroms 45 bezüglich der behandelten Flüssigkeit 23 und eine Steuereinrichtung 46 zur Steuerung von Zufuhrgeschwindigkeiten der Stabelektrode 25 auf der Grundlage einer Änderung des gemessenen Werts beinhaltet.

Die Streamerentladung erhält die Entladung in einem Zustand einer hohen Spannung und die Bogenentladung erhält die Entladung in einem Zustand, in dem die Spannung gering und der Strom hoch ist. Ändert sich daher die Streamerentladung in die Bogenentladung, verringert sich die Spannung zwischen der Anode und der Kathode an dem Entladungsteil auf schnelle Weise. Die verringerte Spannung (beispielsweise etwa 1 bis 10 kV) wird zur Steuerung der Geschwindigkeit der Zufuhr der Stabelektrode 25 daher erfasst, wodurch eine durch einen Verbrauch oder ein Abschneiden der Elektroden verursachte Schwierigkeit bzw. ein verursachter Nachteil verhindert werden kann und die Änderung von der Streamerentladung zu der Bogenentladung verhindert werden kann oder die Änderung zu der Bogenentladung zur Verhinderung der Erzeugung eines Zustands minimiert werden kann, in dem die Streamerentladung und die Bogenentladung vermischt sind. Ferner kann durch Verwendung der vorstehend angeführten Anordnung eine Reformierung der behandelten Flüssigkeit mit geringerer Leistung erzielt werden, was sehr effektiv ist und hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft ist.

Da ferner die Spannung bei der Streamerentladung gering ist und die Bogenentladung in einem Zustand aufrechterhalten wird, in dem der Strom hoch ist, steigt ein zu einem Behandlungscontainer 33 fließender Strom schnell an, falls die Streamerentladung sich zu der Bogenentladung ändert. Dieser Anstieg hinsichtlich des Stroms (beispielsweise nicht geringer als 300 bis 500 A) kann erfasst werden, wobei die Geschwindigkeit der Zufuhr der Stabelektrode 25 als Reaktion auf die Erfassung gesteuert wird, wodurch der durch den Verbrauch oder das Abschneiden der Elektrode verursachte Nachteil bzw. die verursachte Schwierigkeit verhindert wird und die Änderung von der Streamerentladung zu der Bogenentladung verhindert werden kann oder die Änderung zu der Bogenentladung minimiert werden kann, um die Erzeugung eines Zustands zu verhindern, bei dem die Streamerentladung und die Bogenentladung gemischt sind.

Fig. 15 zeigt ein grundlegendes Beispiel gemäss dem grundlegenden Beispiel von Fig. 12, das mit einer Einrichtung zum Messen einer Durchflussrate 47 einer behandelten Flüssigkeit 23 ausgestattet ist. Wird die Durchflussrate der in den Reformiertank 22 fließenden behandelten Flüssigkeit 23 reduziert oder gestoppt, führt in einem Entladungsbereich zwischen dem Paar aus Elektroden eine Dampfphase bzw. Gasphase (vapor phase) zu einer Luftentladung. Tritt die Luftentladung auf, steigt der Elektrodenverbrauch, wie es vorstehend angeführt ist. Um dies zu verhindern, wird die Durchflussrate der behandelten Flüssigkeit 23 gemessen und wird die Entladung zur Verhinderung der Luftentladung oder zur Verhinderung der verschleißvollen Entladung gestoppt, wenn die Reduktion der Durchflussrate der behandelten Flüssigkeit 23 in dem Reformiertank 22 erfasst wird. Die Durchflusseinrichtung kann einer Einrichtung zum Messen eines Wasserstandes der behandelten Flüssigkeit 23 in dem Reformiertank 22 oder einer Einrichtung zur Erfassung von in einem Abschnitt der paarweisen Elektrodenanordnung vorhandenen Luftblasen entsprechen. Erfolgt eine Beurteilung, dass die behandelte Flüssigkeit an dem Abschnitt der paarweisen Elektrodenanordnung nicht vorhanden ist, kann der Betrieb gestoppt werden.

Ferner kann die Durchflussmesseinrichtung einer Einrichtung zum Messen einer Leitfähigkeit oder einer Impedanz der behandelten Flüssigkeit entsprechen. Ein Abstand bzw. ein Intervall einer Entladung zwischen dem Paar der Elektroden oder eine angelegte Spannung wird auf der Grundlage des Werts der Leitfähigkeit oder der Impedanz der durch die Entladungsbehandlung veränderten behandelten Flüssigkeit gesteuert oder gestoppt, wodurch eine auf die Konzentration (das Behandlungsmaß) der behandelten Flüssigkeit eingestellte Flüssigkeitsbehandlung zur Reduzierung des Verbrauchs zusätzlicher Energie angewendet werden kann.

Dabei wird angemerkt, dass die von der Hochspannungsenergieversorgung zugeführte impulsartige Leistung nicht auf einen quadratischen Verlauf beschränkt ist, sondern dass ein rechteckiger Verlauf, ein Sinusverlauf oder ein Dreiecksverlauf angewendet werden kann. Während gemäss vorstehend angeführter Beschreibung ein grundlegendes Beispiel gezeigt wird, das eine ringartige Elektrode als eine Elektrode verwendet, kann eine röhrenförmige Elektrode anstelle der ringartigen Elektrode gemäss Fig. 16 verwendet werden, wodurch eine für eine Behandlung verwendbare Fläche vergrößert wird, um dadurch die Anwendung einer Entladungsbehandlung auf die behandelte Flüssigkeit effektiver auszuführen. Während die Anordnung mit einem Paar aus an dem Reformiertank vorgesehenen Elektroden gezeigt ist, ist angemerkt, dass zwei oder mehr Sätze aus Elektroden ebenso vorgesehen sein können.

Material für die Elektroden ist nicht auf besondere Weise beschränkt, jedoch wird vorzugsweise Fe (Eisen) oder W (Wolfram) verwendet. Ferner können Elektroden in Abhängigkeit eines Verbrauchsgrad ersetzt werden.

Fig. 17A und 17B zeigen Prinzipansichten zur Veranschaulichung weiterer grundlegender Beispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Eine Rohrleitung bzw eine Pipeline 30 gemäß den Fig. 17A und 17B entspricht dem Reformiertank 22.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 17A ist so aufgebaut, dass eine ringartige Elektrode 26a an der Wandfläche einer Rohrleitung 30 eingebracht bzw. eingebettet ist, von welcher die Elektrodeninnenfläche 26b abgeht bzw. ausgeht (leaving). Da gemäss der beschriebenen Anordnung die Fläche der ringartigen Elektrode 26a, d. h., die Elektrodenfläche senkrecht zu der Fließrichtung der behandelten Flüssigkeit 23, in der Innenwand des Rohrs 30 vorhanden ist, kann daher der Druckverlust der behandelten Flüssigkeit 23 aufgrund der ringartigen Elektrode 26a reduziert werden. Da ferner die ringartige Elektrode 26a kaum von dem Rohr 30 vorsteht bzw. exponiert ist, wird Staub bzw. Schmutz oder dgl. nicht an der Elektrode angelagert. Entsprechend kann der Aufwand zum Entfernen von an der ringartigen Elektrode 26a angelagerten Schmutzes oder Staubes eingespart werden. Der vorstehend verwendete Ausdruck "eingebettet" bedeutet hier den Zustand, dass die Innenfläche 26b der ringartigen Elektrode 26a an der Rohrinnenwand vorgesehen ist, so dass sie in Kontakt mit der behandelten Flüssigkeit 23 gelangt, und die ringartige Elektrode 26a kann in gewisser Weise in das Rohr 30 versenkt werden, wie es in Fig. 17B dargestellt ist. Falls jedoch der an der Wandfläche der Pipeline 30 erzeugte Ausbuchtungsabschnitt bzw. Zahnabschnitt groß wird, wird Schmutz an dem zerkrüfteten Abschnitt gesammelt oder wird ein Druckverlust erzeugt und ist ein zusätzlicher Aufwand bzw. zusätzliche Sorgfalt notwendig.

Fig. 18A und 18B zeigen Prinzipansichten zur Veranschaulichung weiterer grundlegender Beispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die ringartige Elektrode 26a gemäß den Fig. 17A und 17B so ausgebildet ist, dass ein ebener Teil 26c unter einer Betrachtung in einer axialen Richtung der ringartigen Elektrode 26a im wesentlichen nicht von der Innenwand der Rohrleitung 30 vorsteht bzw. exponiert ist. D. h., die ringartige Elektrode 26a ist so eingebracht, dass sie im wesentlichen nicht in die Rohrleitung 30 vorsteht, wie es gemäss Fig. 18A gezeigt ist, oder die dünne ringartige Elektrode 26a gelangt an die Innenwandfläche des Rohrs 30 gemäß der Darstellung in Fig. 18B, so dass die Elektrode 26a im wesentlichen nicht in die Rohrleitung 30 vorsteht. Vorstehend angeführter Ausdruck "im wesentlichen" bedeutet hier, dass ein geringfügiger Vorsprung zulässig sein kann, wenn der Grad einem Grad entspricht, bei dem Schmutz nicht einem Teil der von Rohr 30 vorstehenden ringartigen Elektrode 26a angelagert wird oder ein Druckverlust durch den vorstehenden Abschnitt auf die behandelte Flüssigkeit 23 übertragen wird. Im einzelnen sollte ein Abstand zwischen der Innenfläche 26b der ringartigen Elektrode 26a und der Innenwand des Rohrs 30 nicht mehr als etwa 10 mm betragen.

Fig. 19 zeigt eine Prinzipansicht zur Veranschaulichung eines weiteren grundlegenden Beispiels gemäss der Erfindung, das gleichartig zu dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel ist, mit der Ausnahme, dass eine Linearelektrode 28 anstelle der stabartigen Elektrode verwendet wird, und dass ein Unterschied hinsichtlich des Pegels in einem Verbindungsteil zwischen der Rohrleitung 30 und einem Einlassrohr 31 der behandelten Flüssigkeit nicht erzeugt wird. Das Einlassrohr 31 für die behandelte Flüssigkeit weist einen zu dem Innendurchmessers der Rohrleitung 30 gleichen Innendurchmesser auf und ist angeschlossen, wodurch in dem Verbindungsteil ein erzeugter Durchmesserunterschied eliminiert werden kann, und wodurch der Betrag an Schmutz reduziert werden kann, der an dem Pegeldifferenzabschnitts angesammelt wird, und der Druckverlust der behandelten Flüssigkeit 23 aufgrund der Differenz des Pegels reduziert werden kann. Wie beispielsweise aus der Fig. 19 verständlich ist, wird eine Differenz hinsichtlich des Pegels in dem Verbindungsteil erzeugt, wenn der Innendurchmesser der Rohrleitung 30 von dem des Auslassrohrs 32 für die behandelte Flüssigkeit unterschiedlich ist, und wird der Druckverlust hinsichtlich der behandelten Flüssigkeit 23 erzeugt.

Gemäß Fig. 19 ist ein derartiger Aufbau ausgeführt, so dass der in dem Verbindungsteil zwischen der Rohrleitung 30 und dem Einlassrohr 31 für die behandelte Flüssigkeit erzeugte Pegeldifferenz eliminiert wird, jedoch kann er auch so aufgebaut sein, dass die in dem Verbindungsteil zwischen der Rohrleitung 30 und dem Auslassrohr 32 für die behandelte Flüssigkeit erzeugte Pegeldifferenz eliminiert ist (nicht dargestellt). Der bevorzugteste Aufbau besteht darin, dass eine Pegeldifferenz eliminiert werden kann, die in beiden Verbindungsteilen sowohl zwischen der Rohrleitung 30 und dem Einlassrohr 31 für die behandelte Flüssigkeit sowie zwischen der Rohrleitung 30 und dem Auslassrohr 32 für die behandelte Flüssigkeit erzeugt wird.

Ferner kann gemäß Fig. 19 durch Verwendung der Linearelektrode 28 die Reformierwirksamkeit hinsichtlich der behandelten Flüssigkeit verbessert werden. D. h., da die Linearelektrode dünner als die Stabelektrode ist, ist sie zur Erhöhung der Feldstärke effektiv und kann sich der Streamer im Vergleich zum Stand der Technik auf eine geringere Energieversorgungsspannung erstrecken und kann auf einfache Weise in einen weiten Bereich ausgedehnt werden. Folglich kann im Vergleich zum Stand der Technik die zugeführte Spannung von der Energieversorgung reduziert werden oder wird die Streamerentladung auf einen weiten Bereich erweitert, wenn die Energieversorgungsspannung gleich der des Stands der Technik ist, wodurch der Entladungsbehandlungsbereich vergrößert wird, das Behandlungsmaß je Energieeinheit ansteigt und eine energetische Verschwendung unterdrückt werden kann. Angesichts des vorstehend Angeführten wird empfohlen, dass der Durchmesser der Linearelektrode 28 nicht größer als 1 mm ∅ ist.

Während in den vorstehend angeführten Ausführungsbeispielen die Stabelektrode 25 und die Linearelektrode 28 als die Elektroden gezeigt worden sind, die ein Paar mit der ringartigen Elektrode bilden, ist angemerkt, dass das Paar aus Elektroden nicht auf besondere Weise beschränkt ist, solange sie linearen Elektroden entsprechen, deren Gestalt linear ist. Daher sind die veranschaulichten Abschnitte kreisförmig, dreieckförmige, quadratisch und polygonal in ihrer Form. Ferner kann die Linearelektrode hohl sein oder massiv, jedoch wird angesichts der Haltbarkeit bevorzugt, die massive Elektrode zu verwenden.

Während ferner in den Fig. 17 bis 19 eine Beschreibung unter Verwendung der ringartigen Elektrode erfolgte, wird angeführt, dass vorzugsweise eine röhrenförmige Elektrode 29 anstelle der ringartigen Elektrode gemäß Fig. 20 verwendet werden kann. Wird die röhrenförmige Elektrode 29 verwendet, wird die Entladungsfläche weiter vergrößert und kann die Reformierwirksamkeit bezüglich der behandelten Flüssigkeit verbessert werden.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zum Fließen der behandelten Flüssigkeit nicht auf besondere Weise beschränkt, jedoch kann es einen kontinuierlichen Fluss oder einen intermittierenden Fluss verursachen. Ferner ist die Richtung des Flusses der behandelten Flüssigkeit nicht auf besondere Weise beschränkt, solange die Richtung nahezu vertikal zu der Richtung des Radius der ringartigen oder röhrenartigen Elektrode ist. Beispielsweise zeigt Fig. 21 eine Prinzipansicht zur Veranschaulichung eines weiterhin weiteren grundlegenden Beispiels der Erfindung, das so aufgebaut ist, dass ein Rohr 30 mit einer Linearelektrode 28 ausgestattet ist und eine röhrenförmige Elektrode 29 bezüglich einer horizontalen Fläche ansteigt und die behandelte Flüssigkeit zum Fließen von unten nach oben gezwungen wird. Die behandelte Flüssigkeit wird zu einem Fluss von unten nach oben veranlasst, wie es vorstehend beschrieben ist, wodurch ein Wasserstand bzw. ein Wasserpegel der behandelten Flüssigkeit auf einfache Weise gesteuert werden kann und die Möglichkeit zur Erzeugung einer Luftentladung zwischen der Linearelektrode 28 und der röhrenförmigen Elektrode 29 reduziert werden kann.

Ferner ist die Querschnittform der bei der Erfindung verwendeten Rohrleitung nicht auf besondere Weise beschränkt, jedoch ist eine kreisförmige Form empfohlen. Wie es beispielsweise aus den Fig. 22A-1 (Stand der Technik) und 22A-2 (vorliegendes Ausführungsbeispiel) ersichtlich ist, erhöht sich ein Abschnitt der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode 34 in dem Rohr 30a für einen Fall des Rohrs 30a, dessen Querschnittform quadratisch ist, selbst wenn die ringartige oder lineare Elektrode 34 ausgebildet ist, so dass ein ebener Teil, wie er aus einer bezüglich der der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode 34 axialen Richtung gesehen wird, nicht so gering als möglich in die Rohrinnenwand exponiert ist, da der Querschnitt sich hinsichtlich der Form von dem quadratischen Rohr 30a unterscheidet. D. h., es ist nicht möglich, die Wirkung der Erfindung in zufriedenstellender Weise zu erlangen.

Wird andererseits gemäss den Fig. 22B-1 und 22B-2 eine Rohrleitung 30 mit einer runden Querschnittform verwendet, ist die ringartige oder röhrenförmige Elektrode 34 gemäss dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel (Fig. 22B-1) angeordnet, da die ringförmige oder röhrenförmige Elektrode 34 ebenso eine kreisförmige Querschnittform aufweist, wodurch die ringartige oder röhrenförmige Elektrode 34 im wesentlichen nicht in die Rohrleitung 30b ragt, wenn dies mit der Anordnung der ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode in dem Rohr 30b gemäß dem Stand der Technik (Fig. 22B-2) verglichen wird. Entsprechend ist es möglich, den Druckverlust hinsichtlich der behandelten Flüssigkeit aufgrund der ringartigen oder röhrenartigen Elektrode 34 zu verringern und die Menge an an den Elektroden angelagerten Schmutzes zu reduzieren.

Während für die Erfindung das Material für Elektroden nicht in besonderer Weise eingeschränkt ist, können etwa Fe (Eisen), Cu (Kupfer) verwendet werden, jedoch werden angesichts des Elektrodenverbrauchs, rostfreier Stahl oder Wolfram, die einen relativ hohe Schmelzpunkte aufweisen, vorzugsweise verwendet.

Bereitgestellt wird eine Hochspannungsbehandlungsvorrichtung, wobei, selbst wenn eine zwischen einem Paar aus Elektroden angelegte Spannung so reduziert wird, dass sie nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, eine Feldstärke zwischen dem Paar aus den Elektroden erzeugt wird, bei der eine Entladung mit einem weiten Ausdehnung ausgebildet wird und eine Flüssigkeit mit hoher Wirksamkeit reformiert werden kann und diese ökonomisch vorteilhaft ist.

Eine Flüssigkeitsbehandlungseinrichtung beinhaltet zumindest ein Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, und wobei ein Hochspannungsimpuls zwischen dem Paar aus Elektroden zur Ausbildung eines Entladungszustands zwischen den Elektroden angelegt wird, um dadurch eine zwischen den Elektroden vorhandene Flüssigkeit zu reformieren, wobei ein Bereich mit einer Feldstärke, die auf einen Wert nicht geringer als 500 kV/cm angehoben ist, in der Umgebung der in die Flüssigkeit eingetauchten Elektrode vorhanden ist. An diesem Ende weist die in die Flüssigkeit eingetauchte Elektrode die Form eines Stabs auf, dessen Durchmesser nicht größer als 1 mm ∅ ist.

Ferner wird ein Betrieb ausgeführt, während zumindest eine Elektrode aus einem Satz paarweiser Elektroden bewegt wird, indem ein Entladungserzeugungsteil an der sich bewegenden Elektrode geändert wird.

Ferner wird bei einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung eine behandelte Flüssigkeit in ein Rohr kontinuierlich oder intermittierend zugeführt und wird ein Entladungszustand zwischen einer ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode, die koaxial bezüglich der Innenumfangsfläche der Rohrleitung angeordnet ist, und einer entlang der axialen Mitte der Rohrleitung angeordneten linearen Elektrode zur Reformierung der behandelten Flüssigkeit in der Rohrleitung ausgebildet, wobei die ringartige oder röhrenförmige Elektrode in der Rohrleitungswand eingebettet ist, welche von der Innenfläche der Elektrode ab- bzw. ausgeht.

Claims (21)

1. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit mit:
einem Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit getaucht ist, und
einer Einrichtung zum Anlegen einer impulsförmigen Leistung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars,
wobei das Elektrodenpaar so ausgebildet ist, dass ein Bereich, dessen Feldstärke auf einen Wert größer als 500 kV/cm angehoben ist, in der Umgebung zumindest einer in die Flüssigkeit getauchten Elektrode vorhanden ist.

2. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit mit:
einem Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit getaucht ist, und
einer Einrichtung zum Anlegen einer impulsförmigen Leistung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars,
wobei zumindest eine Elektrode, die in die Flüssigkeit getaucht ist, einer stabartigen Elektrode entspricht, deren Durchmesser nicht größer als 1 mm ist.

3. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit nach Anspruch 2, wobei eine Spannung der impulsförmigen Leistung nicht größer als 100 kV ist.

4. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit nach Anspruch 2, wobei ein äußerstes Ende der stabartigen Elektrode halbkugelförmig ausgebildet ist.

5. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit nach Anspruch 2, wobei die stabartige Elektrode einer Anodenelektrode entspricht.

6. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit mit den Schritten:
Verwenden eines Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit getaucht ist, und
Anlegen einer impulsförmigen Leistung von nicht mehr als 100 kV zwischen dem Elektrodenpaar, um einen Entladungszustand in der Flüssigkeit zwischen dem Elektrodenpaar auszubilden,
wobei die Flüssigkeit behandelt wird, so dass ein Bereich, dessen Feldstärke auf einen Wert größer als 500 kV/cm angehoben wird, in der Umgebung zumindest einer in die Flüssigkeit getauchten Elektrode vorhanden ist.

7. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit nach Anspruch 6, wobei die eine in die Flüssigkeit getauchte Elektrode einer stabartigen Elektrode entspricht, deren Durchmesser nicht größer als 1 mm ist.

8. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung für eine Flüssigkeit mit:
einem Paar aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar so angeordnet ist, dass sie in eine Flüssigkeit getaucht ist,
eine Einrichtung zum Anlegen einer impulsförmigen Leistung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars und
einem Bewegungsmechanismus zur Bewegung zumindest einer in die Flüssigkeit getauchten Elektrode, so dass eine relative Position bezüglich der weiteren Elektrode geändert wird.

9. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar einer stabartigen oder linearen Elektrode entspricht.

10. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die in separater Weise von der stabartigen oder linearen Elektrode des Elektrodenpaars vorgesehene weitere Elektrode einer röhrenförmigen oder ringartigen Elektrode entspricht und eine relative Positionsbeziehung zwischen der stabartigen oder linearartigen Elektrode und der röhrenförmigen oder ringartigen Elektrode geändert werden kann, während ein Zustand beibehalten wird, in dem die stabartige oder lineare Elektrode einen Mittelpunkt oder eine axiale Mitte der röhrenförmigen oder ringartigen Elektrode passiert.

11. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Ende der stabartigen oder linearen Elektrode in der Umgebung der röhrenförmigen oder ringartigen Elektrode positioniert ist.

12. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die stabartige oder lineare Elektrode durch den Bewegungsmechanismus bewegt wird.

13. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Bewegungsmechanismus einem Wickelmechanismus entspricht, der die lineare Elektrode wickelt.

14. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit
einer Einrichtung zur Messung einer Entladespannung oder eines Entladestroms zu der Flüssigkeit und
einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegungsgeschwindigkeit einer relativen Position einer Elektrode durch den Bewegungsmechanismus auf der Grundlage des durch die Einrichtung zur Messung einer Entladespannung oder eines Entladestroms gemessenen Werts.

15. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit
einer Einrichtung zur Messung einer Durchflussrate, einer Leitfähigkeit oder einer Impedanz der Flüssigkeit und
einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Werts einer durch die Einrichtung zum Anlegen einer Hochspannung zugeführten Spannung auf der Grundlage des durch die Einrichtung zur Messung einer Durchflussrate, einer Leitfähigkeit oder einer Impedanz der Flüssigkeit gemessenen Werts.

16. Hochspannungsbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Durchmesser der stabartigen oder linearen Elektrode nicht größer als 1 mm ist.

17. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit mit den Schritten
Verwenden eines Paars aus Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode aus dem Elektrodenpaar in eine Flüssigkeit getaucht ist und
Anlegen einer impulsförmigen Leistung zwischen den Elektroden des Elektrodenpaars zur Ausbildung eines Entladezustands in der Flüssigkeit zwischen dem Elektrodenpaar,
wobei ein Entladezustand der zumindest einen in die Flüssigkeit getauchten Elektrode fortgeführt wird, während eine relative Position bezüglich der weiteren Elektrode geändert wird.

18. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit von Anspruch 17, wobei die Flüssigkeit zum kontinuierlichen oder intermittierenden Fließen gezwungen wird.

19. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit nach Anspruch 18, wobei ein Fluss der Flüssigkeit so gesteuert wird, dass Luftblasen an einem Entladungserzeugungsteil des Elektrodenpaars nicht verbleiben.

20. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit nach Anspruch 2, ferner mit einer Rohrleitung, durch die die Flüssigkeit fließt, wobei die stabartige Elektrode an einer axialen Mitte der Rohrleitung positioniert ist, eine von der stabartigen Elektrode separate Elektrode aus dem Elektrodenpaar einer ringartigen oder röhrenförmigen Elektrode entspricht, die koaxial mit der Innenumfangsfläche der Rohrleitung angeordnet ist und in die Wand der Rohrleitung eingebettet ist, und wobei die ringartige oder röhrenförmige Elektrode so vorgesehen ist, dass ein zu einer axialen Richtung vertikaler ebener Teil im wesentlichen nicht der Flüssigkeit ausgesetzt ist.

21. Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit nach Anspruch 20, wobei kein Unterschied hinsichtlich eines Durchmessers in einem Verbindungsteil zwischen der Rohrleitung und einem Einlassrohr oder einem Auslassrohr vorhanden ist.