JP2000153268A - Treatment of liquid and device therefor - Google Patents

Treatment of liquid and device therefor

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JP2000153268A
JP2000153268A JP33122598A JP33122598A JP2000153268A JP 2000153268 A JP2000153268 A JP 2000153268A JP 33122598 A JP33122598 A JP 33122598A JP 33122598 A JP33122598 A JP 33122598A JP 2000153268 A JP2000153268 A JP 2000153268A
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liquid
breakdown
treatment
light
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JP33122598A
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Japanese (ja)
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Masaki Hatakeyama
雅規 畠山
Shinta Kunitomo
新太 國友
Chiaki Igarashi
千秋 五十嵐
Kazuo Yamauchi
和雄 山内
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for treating liquid, which enables to dehydrate sludge in a high dehydration efficiency without using chemicals, to sterilize without using the chemicals and to treat without using a large power. SOLUTION: The liquid treating method is a method for converging laser 2 in a liquid to be treated to cause break down (dielectric break down) in the liquid 4. Plasma, radical, UV light and impulse are generated by the break down and the treatment is performed by the plasma, radical, UV light and impulse. The laser 2 is preferably scanned. As the laser 2, any one of the followings; pulse laser, Q-switching pulse laser, ultraviolet laser or laser exited by sunlight is used. The liquid to be treated is a solution containing bacteria or a solution containing sludge.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーを利用し
て液体中に含まれる汚泥の脱水処理、滅菌処理、スケー
ルや固形物の破砕、また生物付着防止を、多量に効率よ
く行う技術であり、液体処理技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for efficiently performing a large amount of sludge dehydration treatment, sterilization treatment, crushing of scales and solids, and prevention of biofouling by using a laser. , Liquid processing technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、汚泥の脱水処理においては、下水
等の活性汚泥法からの余剰汚泥に高分子凝集剤を添加
し、遠心分離機等により汚泥を脱水することが行われて
おり、その際汚泥と高分子凝集剤との添加割合を適正に
することが脱水処理を効率良く行うために必要であると
されている。例えば、特開平5−168977号公報で
は、遠心脱水機内部にフロック汚泥をつくらないように
し、かつ薬注率が多くならないようにするために、流量
比率演算機を用い、粘度測定器を用いて制御している
が、その遠心脱水機には特開昭60−206458号公
報等に示されている遠心分離機を使用している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a sludge dewatering treatment, a polymer flocculant is added to excess sludge from an activated sludge method such as sewage, and the sludge is dewatered by a centrifugal separator or the like. It is said that it is necessary to make the addition ratio of the sludge and the polymer flocculant proper in order to efficiently perform the dehydration treatment. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-168977, in order to prevent floc sludge from being formed inside the centrifugal dewatering machine and to prevent the chemical injection rate from increasing, a flow rate ratio calculator is used and a viscometer is used. Although the centrifugal dehydrator is controlled, a centrifugal separator disclosed in JP-A-60-206458 or the like is used.

【0003】また、大量の淡水または海水を用いる発電
所や工場では、取水管その他の水管に水生生物が付着し
て繁殖し流路面積を狭める。例えば、大量の海水を冷却
水として利用している原子力発電所または火力発電所で
は、水生生物が機器、配管および冷却水管に付着し、こ
れが成長して繁殖することにより、取水量の減少、熱交
換器やポンプなどの効率低下および損傷などの各種障害
を引き起こしている。そのため、上記のような付着性を
有する各種水生生物の付着、成長および繁殖を防止する
ことが必要である。従来行われてきた水生生物の付着防
止方法には、化学的処理方法、物理的処理方法および機
械的処理方法がある。先ず、化学的処理方法としては、
過酸化水素や次亜塩素酸などを用いる薬液注入法、防汚
塗装、電解法および銅イオン法などがある。しかし、こ
れらの方法に共通する問題として、使用する化学物質あ
るいは生成した化学物質の毒性が指摘され、この毒性に
よる環境汚染が問題視されている。
In a power plant or a factory using a large amount of freshwater or seawater, aquatic organisms adhere to an intake pipe and other water pipes to proliferate and narrow the flow passage area. For example, in nuclear power plants or thermal power plants that use large amounts of seawater as cooling water, aquatic organisms attach to equipment, pipes, and cooling water pipes, which grow and reproduce, reducing the amount of water withdrawal and heat. It causes various obstacles such as reduced efficiency and damage to exchangers and pumps. Therefore, it is necessary to prevent the adhesion, growth and reproduction of various aquatic organisms having the above-mentioned adhesive properties. Conventional methods for preventing aquatic organisms from adhering include a chemical treatment method, a physical treatment method, and a mechanical treatment method. First, as a chemical treatment method,
There are a chemical injection method using hydrogen peroxide and hypochlorous acid, an antifouling coating, an electrolytic method, a copper ion method, and the like. However, as a problem common to these methods, the toxicity of the chemical substance used or the generated chemical substance is pointed out, and environmental pollution due to this toxicity is regarded as a problem.

【0004】つぎに、物理的処理方法としては、温水処
理法、淡水処理法、温風干出処理法、電撃法、超音波
法、紫外線照射法などがある。しかし、温水処理法、淡
水処理法および温風干出処理法を実施する際には、冷却
水系を一時停止させなければならないが、冷却水系を一
時停止させることは発電プラントなどでは大きな問題が
ある。また、電撃法では、水管内全域に約800V/c
m程度の電界強度を必要とし、連続処理による消費電力
は多大である。超音波法では、水管壁を損傷する可能性
がある。機械的処理方法には、マイクロストレーナーに
よる幼生の進入防止法、水中ロボットによる付着貝類な
どの除去法、スポンジボールやウォータージェットによ
る付着幼生の除去法、さらには工具などを使用しての入
手による作業法などがある。
[0004] Physical treatment methods include a hot water treatment method, a fresh water treatment method, a hot air drying treatment method, an electric shock method, an ultrasonic method, and an ultraviolet irradiation method. However, when implementing the hot water treatment method, fresh water treatment method and hot air drying treatment method, the cooling water system must be temporarily stopped, but temporarily stopping the cooling water system has a major problem in power plants and the like. . In addition, in the electric shock method, about 800 V / c
An electric field strength of about m is required, and power consumption by continuous processing is enormous. Ultrasonic methods can damage the water tube walls. Mechanical treatment methods include the method of preventing larvae from entering using a microstrainer, the method of removing attached shellfish using an underwater robot, the method of removing attached larvae using a sponge ball or a water jet, and the work using tools and the like. There are laws.

【0005】また、水の殺菌処理に関しては、前記した
紫外線照射法が良く使用されている。紫外線は、水に対
する殺菌剤として知られている。従来では一連の紫外線
バルブのバンクを用意し、処理されるべき水をバルブの
表面上に流すのが一般的であった。この方法には数々の
欠点がある。第一に紫外光の強度がバルブ部の表面から
の距離によって変化することである。従って、バルブを
通過する水の全てに対して充分な強度の紫外線を与える
ために、バルブを極めて接近して配置したり、あるいは
特別なバルブアレイを用いたりしなければならなかっ
た。その様な方法を採ってさえも、バルブを流れる水流
を比較的遅くして、適切な紫外光量が水に与えられるよ
うにしなければならなかった。また、バルブを近接して
配置するとかなりの水頭損失を生じた。第2に、バルブ
は皮膜が付いたり曇ったりする傾向があるので、これに
より紫外光の強度が弱められる。この問題に対する一つ
の解決策は、バルブに皮膜が付いた後であってもなお適
切な強度の紫外光が得られるように、紫外光の強度を始
めに必要とされるものよりも増大させることであった。
第三に、懸濁された粒子に付着しているバクテリアは、
この粒子によって光源から遮断されると紫外線にさらさ
れない可能性が有ることである。
[0005] For the sterilization treatment of water, the aforementioned ultraviolet irradiation method is often used. Ultraviolet light is known as a disinfectant for water. In the past, it was common to provide a bank of a series of UV bulbs and to flow the water to be treated over the surface of the bulb. This method has a number of disadvantages. First, the intensity of ultraviolet light varies depending on the distance from the surface of the bulb. Therefore, the valves must be placed very close together or a special valve array must be used to provide sufficient intensity of UV light to all of the water passing through the valves. Even with such an approach, the water flow through the bulb had to be relatively slow to provide adequate UV light to the water. Also, placing the valves in close proximity resulted in significant head loss. Second, the bulb tends to be coated or clouded, which reduces the intensity of the UV light. One solution to this problem is to increase the intensity of the UV light beyond what is initially required, so that even after the bulb has been coated, a suitable intensity of UV light is obtained. Met.
Third, the bacteria attached to the suspended particles,
When blocked from the light source by these particles, there is a possibility that they will not be exposed to ultraviolet rays.

【0006】殺菌のために現在通常用いられているバル
ブ又はランプに加えて紫外光の光源としては種々のもの
がある。謝意領域の光を放射しうる光源の一つとして、
適当に選ばれたレーザー励起ガスによるレーザーがあ
る。排水の殺菌のために謝意光を発生させるレーザーを
用いることは従来提案されていなかった。レーザーは、
流速、又は混濁度、有機物質含有量のような水又は他の
液体の特性のような数々の動作上の利点を有する事が判
明した。レーザーは高い強度の紫外光を発生させること
ができるから、水の流速を早めることができ、水頭損失
を少なくし、混濁度の高い水に対しても適応し、バクテ
リアが紫外光にさらされない可能性を減少させる。
[0006] In addition to the bulbs or lamps currently used for sterilization, there are various sources of ultraviolet light. As one of the light sources that can emit light in the gratitude area,
There are lasers with appropriately selected laser excitation gases. The use of lasers to generate gratitude light for the sterilization of wastewater has not heretofore been proposed. The laser is
It has been found that it has a number of operational advantages, such as flow rate, or properties of water or other liquids such as turbidity, organic matter content. The laser can generate high intensity ultraviolet light, so it can increase the flow rate of water, reduce head loss, adapt to high turbidity water, and prevent bacteria from being exposed to ultraviolet light Reduce sex.

【0007】水処理手段の一つとしては、前記した方法
の他に、水中パルス放電による処理方法が知られてい
る。この処理方法は、水中に、電極を設置し、高電圧・
高電力でのパルス放電を液体中で起こすことにより、付
随して発生するプラズマ・UV光・ラジカル・衝撃波に
より、水処理を行うものである。これらの、プラズマ・
UV光・ラジカル・衝撃波を用いて、殺菌・汚泥・固体
物破砕等の水処理に用いられる。殺菌・汚泥処理では、
プラズマ・UV光・ラジカル・衝撃波を用いた処理が行
われる。これらの現象を複合的に用いると、効果的な処
理が可能となる。UVだけでは、殺菌や細胞壁破損がさ
れにくい微生物では、プラズマ・ラジカル・衝撃波の効
果が重畳されることにより効果的な処理が可能となる。
固体物破砕では、衝撃波を用いた処理となる。一対の電
極により発生した衝撃波が、再び別の場所で集束出来る
ような容器を用いて、その再集束点に固体物を設置し
て、集束された衝撃波によって、該固体物の破砕を行う
のである。衝撃波は、集束することにより衝撃波の強度
が高まり、つまり、圧力変動が大きくなり、固体物への
照射時において、圧力変動が大きくなり、破砕される。
As one of the water treatment means, a treatment method using underwater pulse discharge is known in addition to the above-described method. In this treatment method, electrodes are installed in water,
By performing high-power pulse discharge in a liquid, water treatment is performed by accompanying plasma, UV light, radicals, and shock waves. These plasma and
It is used for water treatment such as sterilization, sludge, and solid matter crushing using UV light, radicals, and shock waves. In sterilization and sludge treatment,
Processing using plasma, UV light, radicals, and shock waves is performed. When these phenomena are used in combination, effective processing becomes possible. Microorganisms that are not easily sterilized or cell wall damaged by UV alone can effectively treat plasma, radicals, and shock waves by superimposing the effects.
In the case of crushing a solid object, a treatment using a shock wave is performed. By using a container in which the shock wave generated by the pair of electrodes can be focused again at another place, the solid object is set at the refocusing point, and the solid object is crushed by the focused shock wave. . When the shock wave is focused, the strength of the shock wave increases, that is, the pressure fluctuation increases, and when the solid object is irradiated, the pressure fluctuation increases and the shock wave is broken.

【0008】ところで、特開平5−168977号公報
では、前記したように汚泥の脱水技術において、遠心脱
水機を用い、薬注率が多くならないようにするために、
流量比率演算機を用い、粘度測定器を用いて制御してい
るが、その汚泥の脱水技術について脱水率をさらに改善
するために、特開平8−57475号公報では、汚泥水
にレーザーを照射し、レーザーにより汚泥の細胞壁を破
壊すれば、それによって汚泥の脱水効率を上げることが
できるという提案をしている。また、水の殺菌に関して
は、特開昭61−263690号公報の発明は、水の殺
菌においてレーザーを効率的かつ効果的に用いる方法を
示している。紫外線スペクトルを放射するレーザーの殺
菌能力は、副次的な光化学効果よりも主として直接接触
によるバクテリアを殺すことにある。これらの副次的な
効果もバクテリアを殺す効果を有するかもしれないが、
殺菌工程では、消極的な効果しか持たない。特開昭61
−263690号公報の発明の方法及び装置は特に水の
処理に適するものであるが、水をベースとしたあるいは
水をベースとしない液体を含む一般的な液体の殺菌にも
用いることができる。このように、水処理に関連してレ
ーザーを利用しようという試みが盛んにされようとして
いる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-168977, as described above, in the sludge dewatering technology, a centrifugal dewatering machine is used to prevent the chemical injection rate from increasing.
Using a flow rate ratio calculator and controlling using a viscometer, in order to further improve the dewatering rate of the sludge dewatering technology, JP-A-8-57475 discloses that sludge water is irradiated with a laser. He proposes that if the cell wall of sludge is destroyed by a laser, the sludge dewatering efficiency can be increased thereby. Regarding the sterilization of water, the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-263690 shows a method of using a laser efficiently and effectively in sterilizing water. The killing ability of lasers that emit in the ultraviolet spectrum consists primarily in killing bacteria by direct contact, rather than by secondary photochemical effects. These side effects may also have the effect of killing bacteria,
The sterilization process has only a negative effect. JP 61
Although the method and apparatus of the invention of -263690 is particularly suitable for the treatment of water, it can also be used for the sterilization of common liquids, including water-based or non-water-based liquids. Thus, attempts are being made to utilize lasers in connection with water treatment.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記の汚泥の脱水にお
いては、凝集剤などの薬品を使用する固液分離方法で
は、分離された液体は、そのまま排出されるが、固体を
含む汚泥は、遠心分離機を通過後も脱水ケーキ中にかな
りの水分を含む。現在の脱水機の技術分野では、脱水機
本体と凝集剤の開発が進んでいるが、脱水ケーキの水分
の減少は不十分であり、それ以上の減少は現状技術では
困難である。これは、汚泥中に存在する微生物の細胞液
が残存水分として大きな割合を占めているからで、脱水
が困難であることが大きな原因である。
In the above-mentioned dewatering of sludge, in the solid-liquid separation method using a chemical such as a flocculant, the separated liquid is discharged as it is, but the sludge containing solids is centrifuged. After passing through the separator, the dewatered cake still contains considerable moisture. In the technical field of the current dehydrator, the dehydrator main body and the flocculant are being developed, but the water content of the dewatered cake is insufficiently reduced, and further reduction is difficult with the current technology. This is because the cell liquid of the microorganisms present in the sludge occupies a large proportion as residual water, and is largely due to the difficulty of dehydration.

【0010】また、火力発電所等における水生生物の付
着の問題では、装置の大型化、繁雑なメンテナンスの必
要性、細配管内の処理法としての不適正および多大の作
業労力と時間が問題であり、また除去後に生ずる水生生
物を主体とした廃棄物の処理にも苦慮している。従来の
レーザー処理技術では、レーザー照射強度が低く、また
そのレーザーが照射される箇所も管路流の一部に限られ
た処理となっている。例えば、特開平8−164188
号公報の図C−1の様な方式では、11のレーザー透過
窓の大きさ以下でレーザー強度が分布を持った状態での
光照射となってしまう。従って、光照射を受けないもの
や弱い照射になる領域が生じる。また、流速が早い場合
には、照射時間が短いので殺菌効果が小さくなる。この
問題の解決では、多数回の旋回によるレーザー照射を行
う必要がでてくるが、そのために装置の大型化が必要と
なったり、レーザー強度の到達距離を上げるため、大出
力レーザーが必要となり、高いコストが必要となる。ま
た、多数の微生物が存在する状況では、微生物同士が重
なり合った状態でレーザー照射を受ける。従ってはじめ
に受けた微生物の殺菌効果は高いが、入射側から見て背
面になっている微生物では、照射強度が下がるために殺
菌効果の現象が起こる。更に、建築物などでは、時間が
立つと、レーザー照射後の流路(レーザーの当たらない
場所)において新たに、微生物の繁殖や輸送が考えられ
る。
[0010] The problem of aquatic organisms adhering to a thermal power plant or the like is caused by the problem of large-sized equipment, necessity of complicated maintenance, improper processing as a method for treating narrow pipes, and a great deal of labor and time. Yes, and they are also struggling with the disposal of aquatic waste generated after removal. In the conventional laser processing technology, the laser irradiation intensity is low, and the place where the laser is irradiated is limited to a part of the pipeline flow. For example, JP-A-8-164188
In the method as shown in FIG. C-1 of the publication, light irradiation is performed in a state where the laser intensity has a distribution below the size of the eleven laser transmission windows. Therefore, there is a region that is not irradiated with light or a region that is weakly irradiated. When the flow rate is high, the irradiation time is short, so that the sterilizing effect is small. In order to solve this problem, it is necessary to perform laser irradiation by turning many times, but for that purpose, it is necessary to increase the size of the device, and to increase the reach of laser intensity, a large output laser is required, High cost is required. In a situation where a large number of microorganisms are present, the microorganisms are irradiated with laser light in a state where the microorganisms overlap each other. Therefore, although the microorganisms received first have a high bactericidal effect, the germicidal effect of the microorganisms located on the back as viewed from the incident side occurs because the irradiation intensity decreases. Further, in a building or the like, when time elapses, propagation and transport of microorganisms may be newly performed in a flow path after laser irradiation (a place where laser is not irradiated).

【0011】殺菌法についていうと、従来のレーザー光
照射を用いる場合の問題点は、光強度が低いので殺菌効
果が小さい。また、光が当たった部分しか効果が発揮さ
れないので、場所が制約されてしまう。殺菌効果を発揮
するために、紫外線レーザーを用いる制約がある。さら
に、水中パルス放電による処理技術においては、この処
理法では、電極が設置されている付近しか効果がないこ
と、多量処理のために、多大な電極及び大きな出力電源
が必要となり、高いコストとなる。また、放電時に、電
極材料が溶け出す問題がある。溶出した金属を分離回収
するなどの追加手段がさらに必要となる。また、長時間
の使用により、電極面での汚染物の付着などにより、正
常放電が維持できなくなったりするため、メンテナンス
に対して高いコストが掛かる。
With respect to the sterilization method, a problem when using the conventional laser irradiation is that the sterilizing effect is small because the light intensity is low. In addition, since the effect is exhibited only in the portion where the light hits, the place is restricted. In order to exhibit a bactericidal effect, there is a restriction to use an ultraviolet laser. Furthermore, in the processing technology using underwater pulse discharge, this processing method has an effect only in the vicinity of the position where the electrodes are installed, and requires a large number of electrodes and a large output power supply for a large amount of processing, resulting in high cost. . In addition, there is a problem that the electrode material dissolves during discharge. Additional means such as separation and recovery of the eluted metal are further required. In addition, long-term use makes it impossible to maintain a normal discharge due to adhesion of contaminants on the electrode surface, etc., so that high cost is required for maintenance.

【0012】上述したように、解決されるべき要点とし
て以下のことが挙げられる。 汚泥処理:汚泥の脱水処理において、従来、凝集剤等の
薬品を大量に使用しなければならなかった。また、脱水
効率が悪く、汚泥の低水分ケーキを造ることが困難であ
った。 また、水中パルス放電の場合では、多量の電極と大電力
量が必要であり、効果領域の制限や電極材料の溶け出し
による金属回収後処理工程追加などの複雑工程化があ
る。 殺菌処理:紫外線レーザーに限られた使用方法である。
また、光強度が低く、高出力にするためには、非常に高
いコストとなる。また、流れがある場での処理なので、
単位流量当たりの照射量・光強度が低く、処理効果が低
い。
As described above, the points to be solved include the following. Sludge treatment: In the sludge dewatering treatment, conventionally, a large amount of chemicals such as a flocculant had to be used. In addition, the dewatering efficiency was poor, and it was difficult to make a low-moisture cake of sludge. Further, in the case of underwater pulse discharge, a large amount of electrodes and a large amount of electric power are required, and there are complicated steps such as limitation of the effect area and addition of a post-metal recovery treatment step due to dissolution of the electrode material. Sterilization treatment: Use limited to ultraviolet lasers.
In addition, the light intensity is low, and a very high cost is required to achieve a high output. Also, since it is a process where there is a flow,
Low irradiation dose / light intensity per unit flow rate and low processing effect.

【0013】また、水中パルス放電の場合では、多量の
電極と大電力量が必要であり、効果領域の制限や電極材
料のとけ出しによる金属回収後処理工程追加などの複雑
工程化がある。 水生生物付着防止:従来、機械による方式では、装置の
大型化、繁雑なメンテナンスの必要性、細配管内の処理
法としての不適性および多大の作業労力と時間が問題で
あり、また除去後に生ずる水生生物を主体とした廃棄物
の処理にも苦慮している。レーザーによる方法でも、従
来の方法では、処理領域が限られてしまう、また、光強
度が低く、処理効果が弱い等の課題がある。 固体物破砕:主に衝撃波を用いた処理となったが、従来
は、水中放電による衝撃波が用いられる。この方法で
は、水中放電のための電極が必要で、該電極の溶け出し
による水汚染や電極表面の汚染による不安定動作の出現
があり、メンテナンスの煩雑さが挙げられる。このよう
に、レーザーを適用するに当たってはこれらの問題点を
解消できるようにしなければならない。
Further, in the case of underwater pulse discharge, a large amount of electrodes and a large amount of electric power are required, and there are complicated steps such as limitation of an effective area and addition of a post-processing step of metal recovery by melting out electrode materials. Prevention of aquatic organism adhesion: Conventionally, the mechanical method has problems of large size of equipment, necessity of complicated maintenance, inadequacy as a treatment method in narrow pipes, and great labor and time, and also occurs after removal. They also struggle with the disposal of aquatic waste. Even with the laser method, the conventional method has problems in that the processing area is limited, the light intensity is low, and the processing effect is weak. Crushing of solids: Treatment mainly using shock waves, but conventionally, shock waves due to underwater discharge are used. In this method, an electrode for underwater discharge is required, and unstable operation occurs due to water contamination due to leaching of the electrode and contamination of the electrode surface, and maintenance is complicated. Thus, it is necessary to be able to solve these problems when applying a laser.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者は、水処理のみ
ならず広く液体処理に有効な手段を検討したところ、レ
ーザーによる処理が共通して用いられているところか
ら、レーザーによる処理に着目したが、従来のレーザー
による処理では処理効果が小さいという欠点があり、従
来この手段は実用化されていなかった。しかし、本発明
者は、レーザーによる処理技術について研究し、レーザ
ーによってブレイクダウン(絶縁破壊)を起こすことに
より大きい処理効果が得られることを見いだし、それに
より処理効果が大きいレーザーによる処理技術を開発し
たものである。
Means for Solving the Problems The present inventor has studied means effective not only for water treatment but also for liquid treatment widely. Since laser treatment is commonly used, attention has been paid to laser treatment. However, the conventional laser processing has a disadvantage that the processing effect is small, and this means has not been practically used conventionally. However, the present inventor has studied a laser processing technique, and found that a larger processing effect can be obtained by causing a breakdown (dielectric breakdown) by the laser, thereby developing a laser processing technique having a larger processing effect. Things.

【0015】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。 (1)被処理液体にレーザーを収束させて、液体中でブ
レイクダウン(絶縁破壊)を起こすことを特徴とする液
体処理方法。 (2)ブレイクダウン(絶縁破壊)によってプラズマ、
ラジカル、UV光及び衝撃波を発生させ、該プラズマ、
ラジカル、UV光及び衝撃波によって処理を行うことを
特徴とする前記(1)記載の液体処理方法。 (3)前記レーザーを走査(スキャニング)する事を特
徴とする前記(1)又は(2)記載の液体処理方法。 (4)前記レーザーとしてパルスレーザー、Qスイッチ
ングパルスレーザー、紫外線レーザー又は太陽光励起の
レーザーのいずれかを用いる事を特徴とする前記(1)
〜(3)のいずれか1項記載の液体処理方法。
That is, the present invention has solved the above-mentioned problems by the following means. (1) A liquid processing method characterized in that a laser is focused on a liquid to be processed to cause breakdown (dielectric breakdown) in the liquid. (2) Plasma by breakdown (dielectric breakdown)
Generating radicals, UV light and shock waves,
The liquid treatment method according to the above (1), wherein the treatment is performed by radicals, UV light and shock waves. (3) The liquid processing method according to (1) or (2), wherein the laser is scanned (scanned). (4) The laser according to (1), wherein any one of a pulse laser, a Q switching pulse laser, an ultraviolet laser, and a laser excited by sunlight is used as the laser.
The liquid processing method according to any one of (1) to (3).

【0016】(5)前記被処理液体が細菌が含有してい
る溶液であり、前記レーザーにより該細菌を死滅させる
処理を行うことを特徴とする前記(1)〜(3)のいず
れか1項記載の液体処理方法。 (6)前記被処理液体が汚泥を含有する溶液であり、前
記レーザーにより該汚泥を分解し、汚泥体積を減少させ
ることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項
記載の液体処理方法。 (7)前記レーザーにより被処理液体中にある物体を破
砕することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか
1項記載の液体処理方法。 (8)前記レーザーにより液体に接する容器壁面や建造
物壁面への生物付着を抑制することを特徴とする前記
(1)〜(5)のいずれか1項記載の液体処理方法。 (9)レーザー発生装置、前記レーザー発生装置からの
レーザーを、被処理液体中でブレイクダウン(絶縁破
壊)を起こすに十分な強度で被処理液体に収束させる装
置を有することを特徴とする液体処理装置。
(5) The liquid according to any one of (1) to (3), wherein the liquid to be treated is a solution containing bacteria and the laser is used to kill the bacteria. The liquid treatment method as described in the above. (6) The liquid according to any one of (1) to (5), wherein the liquid to be treated is a solution containing sludge, and the sludge is decomposed by the laser to reduce the sludge volume. Liquid treatment method. (7) The liquid treatment method according to any one of (1) to (5), wherein an object in the liquid to be treated is crushed by the laser. (8) The liquid treatment method according to any one of the above (1) to (5), wherein the laser is used to suppress an organism from adhering to a container wall or a building wall in contact with the liquid. (9) A liquid processing apparatus comprising: a laser generation device; and a device for converging a laser from the laser generation device on the liquid to be processed with sufficient intensity to cause breakdown (dielectric breakdown) in the liquid to be processed. apparatus.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明では、液体処理にレーザー
を用いる際して、レーザーにより被処理液体にレーザー
誘起ブレイクダウン(絶縁破壊)を起こさせ、その作用
を利用するところが特徴であり、この点が従来のレーザ
ー利用技術と基本的に相違するところである。すなわ
ち、本発明では、レーザー誘起ブレイクダウン(絶縁破
壊)の作用を利用しているのであって、単に、レーザー
光を液体に照射するのではない。光度の高いレーザー光
が集束され高エネルギー密度状態が達成されて初めて、
レーザーのブレークダウンが実現できるのである。この
レーザーブレイクダウンが起こると、レーザーを単に照
射しただけの場合とは異なる物理・化学現象が液体(溶
液)中で起こり、それを利用して、効率の良い液体処理
を行うことが本発明の特徴である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is characterized in that, when a laser is used for liquid processing, laser-induced breakdown (dielectric breakdown) is caused in the liquid to be processed by the laser, and the effect is utilized. This is fundamentally different from the conventional laser utilization technology. That is, the present invention utilizes the action of laser-induced breakdown (dielectric breakdown), and does not merely irradiate the liquid with laser light. Only when a high-intensity laser beam is focused and a high energy density state is achieved,
Laser breakdown can be realized. When this laser breakdown occurs, physical and chemical phenomena different from the case of simply irradiating a laser occur in a liquid (solution), and it is possible to perform efficient liquid treatment using the phenomenon. It is a feature.

【0018】レーザーブレイクダウンにつき以下におい
て詳しく説明する。レーザー光を集光し、局所的に非常
に高い電界強度が達成され、およそ1010W/cm2
越えると、原子中の電子は、激しい振動が起こり、脱離
する。又、同時に分子の解離が起こり、プラズマ及びラ
ジカルが形成されるのである。このときレーザーの集光
した部分に高圧力・高密度・高温状態が形成されるた
め、それによる衝撃波も形成されるのである。更に、上
述のプラズマ、ラジカル、そして衝撃波の形成に伴っ
て、UV光(その他、可視光や赤外光も当然発生してい
る)の発生も起こる。この様な現象は、分子の多光子吸
収及び電子の高周波放電機構等の理論によって解説され
ている。場合によっては、キャビテーションやX線の発
生が起こる場合がある。なお、従来のレーザー照射によ
る処理(特開平8−57475号)でもレーザーの集光
が行われているが、レーザーの出力が僅か50Wである
ため、レーザーブレイクダウンが起こるようなものでは
ない。
The laser breakdown will be described in detail below. When the laser beam is condensed and a very high electric field intensity is locally attained and exceeds about 10 10 W / cm 2 , the electrons in the atoms violently vibrate and desorb. At the same time, dissociation of molecules occurs, and plasma and radicals are formed. At this time, a high-pressure, high-density, high-temperature state is formed in the portion where the laser is focused, and a shock wave due to the high pressure, high density and high temperature is also formed. Further, with the formation of the above-described plasma, radicals, and shock waves, UV light (in addition, visible light and infrared light are naturally generated) also occurs. Such phenomena are explained by theories such as multiphoton absorption of molecules and high-frequency discharge mechanism of electrons. In some cases, cavitation and X-rays may occur. Although the laser beam is condensed even in the conventional treatment by laser irradiation (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-57475), since the laser output is only 50 W, laser breakdown does not occur.

【0019】レーザーブレイクダウンにおけるプラズマ
・ラジカル・UV光・衝撃波の基本的作用を以下に述べ
る。レーザーブレイクダウンの領域では、高密度の光エ
ネルギーが集中し、高温・高密度・高圧力状態になり、
プラズマ・UV光・ラジカル・衝撃波が形成される。以
下、それぞれの作用について説明する。 プラズマ:プラズマ中にはイオン(正/負イオン)、電
子が存在し、原子や分子の高い励起を行い、固体物や有
機物の原子・分子の結合破壊、液体分子の解離、そして
光放出作用を行う。従って、高い化学的反応作用や副次
的に強力な加熱状態を発生する。特に、イオンの存在に
より、化学反応効果が著しく向上する。プラズマ中のイ
オンとラジカルとしては、例えば水を考えると、H,O
Hのイオンやラジカルが存在する。また、より強力なプ
ラズマが発生する場合では、H,H2 ,O,O2 ,OH
種のイオンやラジカルが存在する。これらは、殺菌や細
胞膜の溶解に高い効果を発生する。
The basic actions of plasma, radicals, UV light and shock waves in laser breakdown will be described below. In the area of laser breakdown, high-density light energy is concentrated, resulting in high-temperature, high-density, high-pressure conditions.
Plasma, UV light, radicals, and shock waves are formed. Hereinafter, each operation will be described. Plasma: Ions (positive / negative ions) and electrons are present in the plasma, which excites atoms and molecules at a high level, breaks bonds and atoms in solid and organic substances, dissociates liquid molecules, and emits light. Do. Therefore, a high chemical reaction and a secondary heating state are generated. In particular, the presence of ions significantly improves the effect of the chemical reaction. As ions and radicals in plasma, for example, considering water, H, O
There are H ions and radicals. When a stronger plasma is generated, H, H 2 , O, O 2 , OH
There are species of ions and radicals. These have a high effect on sterilization and cell membrane dissolution.

【0020】ラジカル:プラズマと光励起によって発生
する。主に、分子の解離と原子・分子の励起による活性
化によって形成されている。例えば、H2 O(水分子)
では、HとOHに分解され、OHは、特に高い殺菌作用
と無機物・有機物の溶解作用を発生する。 UV光:原子・分子の光励起及びプラズマ励起により、
発生する。UV光は殺菌効果を有する。また、固体や有
機物の原子間結合の緩和や破壊に効果を及ぼす。 衝撃波:衝撃波通過前後において、流体の圧力、密度、
温度の急激な変化を発生する。この急激な変化によっ
て、殺菌、細胞膜等有機物の破壊、固体の破壊に効果を
及ぼす。このプラズマ・ラジカル・UV光・衝撃波は、
レーザーが集光された狭い領域、例えば、10×10μ
2 の領域に集光されて、ブレイクダウンが生じたとき
には、その領域だけに発生するだけではなく、その周囲
領域にまでその発生が起き、体積比で100倍以上の領
域まで、液体処理効果を及ぼすことができる。
Radicals: Generated by plasma and photoexcitation. It is mainly formed by dissociation of molecules and activation by excitation of atoms and molecules. For example, H 2 O (water molecule)
Is decomposed into H and OH, and OH produces a particularly high bactericidal action and a dissolving action for inorganic and organic substances. UV light: By photoexcitation of atoms and molecules and plasma excitation
appear. UV light has a germicidal effect. It also has an effect on the relaxation and destruction of interatomic bonds in solids and organic substances. Shock wave: The pressure, density,
Generates rapid changes in temperature. This rapid change has effects on sterilization, destruction of organic substances such as cell membranes, and destruction of solids. This plasma, radical, UV light, and shock wave
A narrow area where the laser is focused, for example, 10 × 10μ
is condensed in the area of m 2, when the breakdown occurs, not only occur only in that region, its occurrence happened to its peripheral region, up to 100 times more area at a volume ratio, the liquid treatment effect Can be exerted.

【0021】本発明によるレーザーブレイクダウンを用
いて液体処理を行う場合の作用及びそれによる効果につ
いて、さらに詳しく説明する。 1)レーザーブレイクダウンを用いて液体処理を行う
と、非接触で液体を処理することが可能である。つま
り、水中パルス放電のように、液体中における電極等の
固体物が不要である。また、この工程においては化学薬
品等の混入物が不要である。つまり、例えば、従来の水
中放電や機械式処理方式で必要となる電極の腐食や溶け
だしによるメンテナンスや金属回収や薬液分離等の後処
理等の工程を不要または簡略化でき、コストや効率に高
い効果を与える。本発明では、レーザー光の入射だけが
液体中に行われるため、その制御は全て処理される液体
とは分離された場所で行うことができる。従って、制御
が液体に関係なく行えるので制御性が良い。電極や薬品
が必要なものでは、液体中での電極表面状態や薬品の混
合状態・反応状態に大きく影響される制御系となるの
で、制御性が本発明と比較して悪い。
The operation and effect of the liquid treatment using the laser breakdown according to the present invention will be described in more detail. 1) When liquid processing is performed using laser breakdown, liquid can be processed in a non-contact manner. That is, a solid object such as an electrode in a liquid is not required as in underwater pulse discharge. In this step, no contaminants such as chemicals are required. In other words, for example, it is possible to eliminate or simplify processes such as maintenance by electrode corrosion and melting required for conventional underwater discharge and mechanical treatment, post-treatment such as metal recovery and chemical solution separation, and the cost and efficiency are high. give. In the present invention, since only the incidence of the laser beam is performed in the liquid, all the control can be performed in a place separated from the liquid to be treated. Therefore, control can be performed regardless of the liquid, so that controllability is good. In the case where an electrode or a chemical is required, the control system is greatly influenced by the surface state of the electrode in the liquid, the mixed state of the chemical, and the reaction state, and thus the controllability is poor as compared with the present invention.

【0022】2)レーザーブレイクダウンによって、プ
ラズマ・ラジカル・UV光・衝撃波が発生する。これら
を利用して、液体処理を行う。これらの効果を利用する
と、レーザーが集光された狭い領域に限らず、レーザー
集光領域の周囲に影響が及ぶため、有効な影響領域を拡
大することができる。図8に、レーザーブレイクダウン
の原理図を示す。レーザー2が集光され、集光部6に集
光スポットAが形成され、そこで高エネルギーによりレ
ーザーブレイクダウンが生じるが、その周囲にプラズラ
生成領域B、ラジカル生成領域C、さらにその外側に衝
撃波領域Dが形成され、周囲から衝撃波29が出て行
く。 3、4)レーザーを走査することにより、レーザーブレ
イクダウンが発生する場所を変更することができるた
め、処理される液体に対して、広い範囲の液体に効果を
及ぼすことができる。つまり、大面積、大容量の処理を
効率よく行うことができる。近年では、レーザーのパル
ス発振は、10KHz〜1MHz程度まで可能となって
おり、この技術を利用すると、レーザーブレイクダウン
を10KHz〜1MHzで行えるのである。つまり、1
秒間に、10000回〜1000000回レーザーブレ
イクダウンを起こすことができ、走査により場所を少し
ずつ変化させることにより、液体の全領域に処理効果を
及ぼすことが可能となるのである。
2) Laser, breakdown, plasma, radicals, UV light, and shock waves are generated. Liquid processing is performed using these. If these effects are used, not only the narrow region where the laser is focused, but also the periphery of the laser focused region, the effective affected region can be expanded. FIG. 8 shows a principle diagram of laser breakdown. The laser 2 is condensed to form a condensed spot A on the condensing portion 6, where a laser breakdown occurs due to the high energy, but a plasma generation region B and a radical generation region C around the periphery and a shock wave region outside the laser generation region B. D is formed, and a shock wave 29 exits from the surroundings. 3, 4) By scanning the laser, the location where laser breakdown occurs can be changed, so that a wide range of liquids can be affected with respect to the liquid to be processed. That is, large area and large capacity processing can be performed efficiently. In recent years, laser pulse oscillation is possible up to about 10 KHz to 1 MHz, and by using this technique, laser breakdown can be performed at 10 KHz to 1 MHz. That is, 1
Laser breaking can occur 10,000 to 1,000,000 times per second, and by gradually changing the location by scanning, it is possible to exert a processing effect on the entire area of the liquid.

【0023】このとき、特にQスイッチングジャイアン
トパルスレーザーを用いると効率的である。Qスイッチ
ングジャイアントパルスレーザーでは、ピーク値の高い
レーザー発振が可能となるため、より高いエネルギー密
度を実現することが可能となる。例えば、ルビーレーザ
ーでは、通常発振のバルスレーザーでは、1μsでKW
/cm2 レベルの出力であるが、Qスイッチングジャイ
アントパルスレーザーでは、パルス幅25nsでピーク
出力40MW/cm2 程度が実現できる。また、チタン
サファイアレーザーで、長短パルスレーザーとして、1
00fsパルス、150μJエネルギー、波長790n
mのチタンサファイアレーザーでは、1TW/cm2
上の集光領域のエネルギー密度を得ることが出来る。こ
の様な高出力密度は、連続発振方式では困難である。通
常、連続発振に比べ、パルス発振の方が高いピーク出力
を得ることができる。おおよそ、通常のパルス発振では
数十倍、Qスイッチングでは更に高いピーク出力が得ら
れる。この様に高いピーク出力を得られると、レーザー
ブレイクダウンが起こった場合に、強いプラズマ・ラジ
カル・UV光・衝撃波が得られるため、強い処理効果が
得られる。
At this time, it is particularly efficient to use a Q switching giant pulse laser. In the Q switching giant pulse laser, laser oscillation with a high peak value is possible, so that a higher energy density can be realized. For example, in the case of a ruby laser, the pulse oscillation of a normal oscillation pulse laser is
/ Cm 2 level output, but a Q switching giant pulse laser can achieve a peak output of about 40 MW / cm 2 with a pulse width of 25 ns. In addition, titanium sapphire laser, long and short pulse laser, 1
00fs pulse, 150μJ energy, wavelength 790n
With a m-titanium sapphire laser, an energy density of 1 TW / cm 2 or more in the focusing region can be obtained. Such a high power density is difficult with a continuous oscillation system. Normally, pulse output can obtain a higher peak output than continuous oscillation. Approximately several tens of times higher peak output is obtained in normal pulse oscillation, and higher peak output is obtained in Q switching. When such a high peak output is obtained, a strong plasma / radical / UV light / shock wave is obtained when laser breakdown occurs, so that a strong processing effect can be obtained.

【0024】5)レーザーとして、紫外線レーザーを用
いることができる。紫外線レーザーとして、例えば、、
エキシマレーザー、ルビーレーザー、窒素レーザー、N
d:YAGの高調波(4倍波)レーザー等を用いること
ができる。この様に、レーザーブレイクダウンを起こす
レーザー自体が紫外線であると、比較的に、波長のエネ
ルギーが高く、容易にレーザーブレイクダウンを起こし
やすい。また、紫外線効果による液体処理をより効果的
に行うことができる。例えば、殺菌や汚泥処理に対して
は、レーザーとして紫外線レーザーを用いるとそれ自体
が紫外線殺菌作用や細胞ダメージ作用を発揮するので、
より効率的である。
5) As a laser, an ultraviolet laser can be used. As an ultraviolet laser, for example,
Excimer laser, ruby laser, nitrogen laser, N
d: A harmonic (fourth harmonic) laser of YAG or the like can be used. As described above, when the laser itself that causes laser breakdown is ultraviolet light, the energy of the wavelength is relatively high, and the laser breakdown easily occurs. Further, the liquid treatment by the ultraviolet effect can be performed more effectively. For example, for sterilization and sludge treatment, if an ultraviolet laser is used as a laser, it itself exerts an ultraviolet sterilization action and a cell damage action,
It is more efficient.

【0025】6)レーザーとして、太陽光励起のレーザ
ーを用いることができる。これにより、エネルギー効率
が飛躍的に高まり、低エネルギー供給のレーザー液体処
理システムの実現ができる。レーザー発振器では、通
常、ランプ励起や放電が多い。この使用電力を少なくす
るため、本発明では太陽光励起のレーザー発振器を用い
るのが好ましい。 Nd:YAGレーザー等の固体レーザーやCO2 等のガ
スレーザー等では、この様な太陽光励起レーザー発振器
の実現が可能である。連続的な処理を行うシステムで
は、ランプ励起との併用方式を用いる。また、晴れた日
の処理ですむ頻度であれば、太陽光励起システムのみで
も良い。
6) As the laser, a laser excited by sunlight can be used. As a result, the energy efficiency is dramatically improved, and a laser liquid processing system with low energy supply can be realized. In a laser oscillator, there are usually many lamp excitations and discharges. In order to reduce the power consumption, in the present invention, it is preferable to use a laser oscillator excited by sunlight. A solid-state laser such as an Nd: YAG laser or a gas laser such as CO 2 can realize such a solar-pumped laser oscillator. In a system that performs continuous processing, a combined use method with lamp excitation is used. Further, if the processing can be performed on a sunny day, only the solar light excitation system may be used.

【0026】7)被処理液体として細菌を含有している
液体を処理する場合には、強力な殺菌効果を得ることが
できる。単に、UV光の照射やレーザー光の照射に比
べ、高密度のレーザーエネルギーを与えて処理できるだ
けでなく、付随して発生するプラズマ・ラジカル・UV
光そして衝撃波を併用する処理となる。また、液体中に
電極などの固体物及びその溶け出しによる悪影響がな
い。また、この工程では薬品の使用がないので、後処理
工程も簡便となるなどコストや効率の面でメリットが大
きい。
7) When a liquid containing bacteria is treated as the liquid to be treated, a strong sterilizing effect can be obtained. Compared to UV light irradiation or laser light irradiation, not only can treatment be performed by giving high-density laser energy, but also plasma, radical, and UV generated accompanying
This is a process that uses both light and shock waves. In addition, there is no adverse effect due to solids such as electrodes and their dissolution in the liquid. In addition, since no chemical is used in this step, the post-processing step is simplified, and there are great advantages in terms of cost and efficiency.

【0027】8)汚泥を含有する溶液の処理において
は、従来の脱水処理の問題点は、脱水率を上げることが
できないことである。この主な原因は、付着している微
生物の細胞が破壊されず細胞液が脱水できないことであ
ると考えられている。本発明では、強力な細胞破壊効果
を有するため、効率よく汚泥含有の液体処理を行うこと
ができる。レーザーブレイクダウンでは、高密度のレー
ザーエネルギーを与えて細胞破壊処理を実現するだけで
なく、付随して発生するプラズマ・ラジカル・UV光・
衝撃波を利用して、レーザー集光域の周辺にまで、強力
な細胞破壊効果を及ぼすことができるのである。また、
レーザーを走査して、処理領域を拡大することができる
ので、効率の良い大量処理が可能となる。本発明では、
このレーザーブレイクダウンによる方法により、通常の
機械式処理方法に比べて、脱水効率が150〜200%
ないしそれ以上向上するという優れた結果が得られた。
8) In treating a solution containing sludge, a problem of the conventional dehydration treatment is that the dehydration rate cannot be increased. It is believed that the main cause is that the cells of the attached microorganisms are not destroyed and the cell fluid cannot be dehydrated. In the present invention, since the cell has a strong cell destruction effect, the sludge-containing liquid can be efficiently treated. Laser breakdown not only provides high-density laser energy to achieve cell destruction, but also generates plasma, radicals, UV light,
By using the shock wave, a powerful cell destruction effect can be exerted even around the laser focusing area. Also,
Since the processing area can be enlarged by scanning the laser, efficient mass processing can be performed. In the present invention,
By the method using the laser breakdown, the dewatering efficiency is 150 to 200% as compared with the ordinary mechanical processing method.
Or better results were obtained.

【0028】9)レーザーブレイクダウンを用いて液体
中で固体物の破壊処理を行うと、破壊物の飛散を押さえ
ることができるなどのメリットがある。従来、電極によ
る電気パルス放電による衝撃波がこの破壊処理に用いら
れている。このとき、電極の腐食・破損・電極材料の溶
けだしが問題となり、後処理工程を煩雑化させる要因と
なる。本発明のように、レーザーブレイクダウンによる
と、それによって発生する衝撃波のみでなく、直接レー
ザーエネルギーを被破壊物に照射でき、より緻密な破壊
が可能となる。また、電極のメンテナンスが不要であ
る。非接触で作用できる制御性が良い。後処理工程が簡
便となる等のメリットがある。本発明では、この固体物
としては、具体的には、パソコン、車などをチップ化し
た処理物(大きさ10×10cm)やコンクリート塊
(大きさ数×数cm)などが考えられる。これらの破砕
分解により、例えばICチップより金の回収を行った
り、コンクリートと鉄筋を分離して、鉄筋を回収するこ
となどを行う。また有害物(例えばICチップや回路な
どに用いられたナマリやGaAs等)を分離して、外界
に拡散しないように回収処理を行うことができる。
9) Performing a destruction treatment of a solid in a liquid by using a laser breakdown has the advantage that scattering of the destruction can be suppressed. Conventionally, a shock wave caused by electric pulse discharge by an electrode has been used for this destruction treatment. At this time, corrosion and breakage of the electrode and melting of the electrode material become a problem, which is a factor that complicates the post-treatment process. According to the laser breakdown as in the present invention, not only the shock wave generated by the laser breakdown but also the laser energy can be directly applied to the object to be destroyed, and more precise destruction becomes possible. Also, no electrode maintenance is required. Good controllability for non-contact operation. There are merits such as a simple post-processing step. In the present invention, as the solid material, specifically, a processed product (size: 10 × 10 cm) obtained by chipping a personal computer, a car, or the like, a concrete lump (size: several cm), and the like can be considered. By these crushing and disintegration, for example, gold is collected from an IC chip, or concrete and a reinforcing bar are separated, and a reinforcing bar is recovered. Further, a harmful substance (for example, summary or GaAs used for an IC chip or a circuit) can be separated and subjected to a recovery treatment so as not to diffuse to the outside.

【0029】10)レーザーブレイクダウンを用いて、
水生生物含有溶液の殺傷処理や海岸壁に付着する貝等の
付着防止において、著しい効果を発揮することができ
る。レーザーブレイクダウンによると、水生生物に対し
て強い殺傷ダメージを与えることができるので、特に稚
生物への強い殺傷ダメージを与えることができる。ま
た、成長した貝などの付着防止には、身体ダメージを与
えることができる。また、走査により、任意の領域に照
射できるので、処理したい流体量の全てに対して均一に
効果を及ぼすことが出来る。これらは、レーザーブレイ
クダウンによる衝撃波を主に用いて効果を発生できる。
また、薬品や電極などを用いないので、それらによる水
質汚染の心配もない。
10) Using laser breakdown,
A remarkable effect can be exhibited in the killing treatment of the aquatic organism-containing solution and the prevention of adhesion of shellfish and the like adhering to the shore wall. According to the laser breakdown, strong killing damage can be given to aquatic organisms, and thus particularly strong killing damage to juveniles can be given. In addition, physical damage can be given to prevent adhesion of grown shellfish and the like. In addition, since an arbitrary area can be irradiated by scanning, the effect can be uniformly exerted on all the fluid volumes to be processed. These can produce effects mainly by using shock waves due to laser breakdown.
Further, since no chemicals or electrodes are used, there is no risk of water pollution due to them.

【0030】[0030]

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to only these examples.

【0031】実施例1 図1に実施例1の概要を示す。図1では、レーザー発振
器1から出たレーザー2は集光ミラー3で集光され、容
器5内の液体4中で集光部6を形成し、レーザーブレイ
クダウンを起こし、その周囲にプラズマ等を生起した活
性領域7を形成する。レーザーとしては、パルス発振の
CO2 レーザー、発振波長10.6μm、ビーム径30
mm、1kW〜10kWの出力制御可能、10〜1kH
zのパルス発振が可能であるものを使用した。レーザー
発振器から発振されたビームは、集光ミラーによって容
器内の溶液中に導かれて集光する。前記容器内には、殺
菌処理又は汚泥処理をするための溶液が入っている。こ
の溶液中に該レーザー集光によって、下記に示す大きさ
の高エネルギー密度に達することにより、ブレイクダウ
ンがパルス的に起こり、それによって、プラズマ・ラジ
カル・UV光・衝撃波が生じる。これらの作用によっ
て、液体処理が行われる。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an outline of Embodiment 1. In FIG. 1, a laser 2 emitted from a laser oscillator 1 is condensed by a condensing mirror 3 and forms a condensing portion 6 in a liquid 4 in a container 5 to cause a laser breakdown, causing plasma or the like to surround the laser. The generated active region 7 is formed. The laser used is a pulsed CO 2 laser, an oscillation wavelength of 10.6 μm, and a beam diameter of 30.
mm, 1 kW to 10 kW output control, 10 to 1 kW
Those capable of pulse oscillation of z were used. The beam oscillated from the laser oscillator is guided into the solution in the container by the focusing mirror and focused. A solution for sterilization or sludge treatment is contained in the container. The laser focuses into this solution to reach a high energy density of the following magnitude, causing breakdown in a pulsed manner, thereby generating plasma, radicals, UV light, and shock waves. By these actions, liquid processing is performed.

【0032】集光領域は、直径φ50μm領域で、光強
度は3.6TW/cm2 以上となる。この高エネルギー
密度によって液体のブレイクダウンがおきて、上述のプ
ラズマ・ラジカル・UV光・衝撃波が生じる。これら
は、集光領域よりも広い領域にまで到達し、プラズマ
が、体積率で100〜1000倍、ラジカルが、100
0倍〜100000倍の領域に達することが出来る。ま
た、UV光と衝撃波は、1000000倍以上の領域に
まで到達する。この様な現象の複合効果により、有効な
作用領域が広がり、容器全体に対して、作用を及ぼすこ
とが出来る。また、作用が限られる場合には、光学系を
移動させて、容器内液体全体に作用を及ぼすことが出来
る。
The light condensing area is an area having a diameter of 50 μm, and the light intensity is 3.6 TW / cm 2 or more. Due to the high energy density, the breakdown of the liquid occurs, and the above-described plasma, radical, UV light, and shock wave are generated. These reach a region wider than the focusing region, and the plasma is 100 to 1000 times in volume ratio and the radicals are 100 to 1000 times.
An area of 0 to 100000 times can be reached. Further, the UV light and the shock wave reach an area of 1,000,000 times or more. Due to the combined effect of such phenomena, the effective working area is expanded, and the action can be exerted on the entire container. If the operation is limited, the optical system can be moved to exert an effect on the entire liquid in the container.

【0033】ここで用いるレーザーとしては、CO2
ーザーに代えて、COレーザー、YAG(Nd:YAG
等)レーザー、Arイオンレーザー、ガラスレーザー、
エキシマレーザー、ルビーレーザー、N2 レーザー、チ
タンサファイアレーザー、ヨウ素レーザー、H2 Oレー
ザー、HFレーザー、色素レーザー、半導体レーザー等
を用いても同様に行うことができる。処理した液体とし
て、下記の2種の場合を示す。 1)水の殺菌の場合:水には酵母菌・放線菌・糸状菌・
細菌・原生植物・藻類等が含まれている。この様な水に
上述のレーザーブレイクダウンを行い、殺菌を行うこと
が出来る。 2)汚泥処理の場合:水溶液に汚泥が含まれている。脱
水処理の前に、上述のレーザーブレイクダウンによる微
生物の細胞破壊を行い、脱水効率を飛躍的に上げること
が出来る。汚泥の脱水においては、通常の機械式脱水機
を用いたときの脱水ケーキを対象とする際の脱水率は重
量割合で、上水を対象とする場合80〜60%、下水を
対象とする場合85〜70%であるが、これらにレーザ
ーブレイクダウンを行ったときには、汚泥の脱水効率は
前記の場合に比して150〜200%向上する。
As the laser used here, a CO laser, YAG (Nd: YAG) is used in place of the CO 2 laser.
Etc.) Laser, Ar ion laser, glass laser,
Excimer laser, ruby laser, N 2 laser, titanium sapphire laser, iodine laser, H 2 O laser, HF laser, dye laser, semiconductor laser and the like can be similarly used. The following two cases are shown as the treated liquid. 1) In the case of sterilization of water: Yeast bacteria, actinomycetes, filamentous fungi,
Contains bacteria, protozoa, algae, etc. Such water can be subjected to the above-described laser breakdown to perform sterilization. 2) Sludge treatment: The aqueous solution contains sludge. Before the dehydration treatment, the cells of the microorganisms are destroyed by the above-described laser breakdown, so that the dehydration efficiency can be drastically increased. In the dewatering of sludge, the dewatering rate when using a dewatered cake using a normal mechanical dewatering machine is a weight ratio, 80 to 60% for clean water, and sewage for clean water Although it is 85 to 70%, when laser breakdown is performed on these, the sludge dewatering efficiency is improved by 150 to 200% as compared with the above case.

【0034】実施例2 図2に示すように、汚泥を含む水溶液又は殺菌を行う必
要のある水が流路に流されているときに、集光したレー
ザーによりレーザーブレイクダウンを起こさせて、汚泥
処理又は殺菌処理を行う。図2において、レーザー発振
器1から出たレーザー2は、反射ミラー8で光路を変
え、ハーフミラー9で一部が集光・走査ミラー10へ行
き、下の液体の流れ12に入り、液体中でレーザーブレ
イクダウンを起こさせ、またレーザー2の残りは集光・
走査ミラー11で下の液体の流れ12に入り、そこでも
レーザーブレイクダウンを起こさせるので、レーザーブ
レイクダウンを起こさせる箇所を2箇所とすることがで
きる。レーザーは、Qスイッチのジャイアントパルスレ
ーザーで、ビーム径30mm、出力は、パルス幅25n
s、ピーク出力40MW/cm2 、繰り返し周波数10
0kHzで照射を行う。
Example 2 As shown in FIG. 2, when an aqueous solution containing sludge or water that needs to be sterilized is flowing through a flow path, a laser breakdown is caused by a condensed laser and the sludge is generated. Perform treatment or sterilization treatment. In FIG. 2, a laser 2 emitted from a laser oscillator 1 changes an optical path by a reflection mirror 8, and a part goes to a condensing / scanning mirror 10 by a half mirror 9, enters a liquid flow 12 below, and is Causes laser breakdown, and the rest of laser 2
The scanning mirror 11 enters the lower liquid flow 12 and also causes laser breakdown there, so that the laser breakdown can occur at two locations. The laser is a Q-switch giant pulse laser with a beam diameter of 30 mm and an output of 25 n pulse width.
s, peak power 40 MW / cm 2 , repetition frequency 10
Irradiation at 0 kHz.

【0035】図2に示すように、放出されたレーザー2
は、ハーフミラー9によって2つのビームに分かれて、
2ケ所で液体処理を行う。これは、繰り返し処理を行う
ことで、より処理レベルを上げるためである。ハーフミ
ラー9によって反射された一つのビームが集光・走査ミ
ラー10で反射して、ビームの集光を行う。このとき、
集光・走査ミラー10の走査を行い、流路を流れる液体
に漏れなくブレイクダウンの効果が及ぶようにする事が
出来る。また、残りのビームは集光・走査ミラー11で
反射して、ビームの集光を行い、ミラーの走査により同
様に流路を流れる液体に漏れなくブレイクダウンの効果
が及ぶようにする事が出来る。この図は、断面ではある
が、実際には流路の断面に対して、走査を行うので、図
3の斜視図にみる様に処理を行うことが出来る。この図
では、ブレイクダウンを場所を変えて行い単位時間に流
れる液体の全てにブレイクダウンによる処理効果を及ぼ
すことが可能となる。これは、流速、焦点距離、走査速
度の制御により可能となる。
As shown in FIG. 2, the emitted laser 2
Is split into two beams by the half mirror 9,
Liquid treatment is performed in two places. This is to increase the processing level by performing the repetitive processing. One beam reflected by the half mirror 9 is reflected by the condensing / scanning mirror 10, and condenses the beam. At this time,
By scanning the condensing / scanning mirror 10, the effect of breakdown can be exerted on the liquid flowing through the flow path without leakage. Further, the remaining beam is reflected by the condensing / scanning mirror 11, and the beam is condensed. By scanning the mirror, the effect of the breakdown can be exerted on the liquid flowing through the flow path without leakage. . Although this drawing is a cross section, since the scanning is actually performed on the cross section of the flow path, the processing can be performed as shown in the perspective view of FIG. In this figure, it is possible to perform the breakdown by changing the location and to apply the processing effect of the breakdown to all of the liquid flowing in the unit time. This is made possible by controlling the flow velocity, focal length, and scanning speed.

【0036】また、より処理効果を高めるため、多重処
理を行うための光学系が設けられている。それが、2段
目(下流側)のレーザーブレイクダウンである。ビーム
の走査及びブレイクダウンは上述と同様に行う。レーザ
ーとして、より高出力のエキシマレーザーを用いて、効
果を向上させることもできる。また、コストを低く押さ
えるために、CO2 レーザーやYAGレーザーを用いる
こともできる。図4の方式を用いることもできる。この
方法では、流路絞り機構15により流体の通過面積を小
さくする。液体が通過した直後付近にレーザーブレイク
ダウンを行いかつビームの走査を行う。液体が絞られた
断面積を通過してくるので、狭い領域のブレイクダウン
をビーム走査を行うことにより、通過する液体に対して
漏れなくブレイクダウンの効果を与えることが出来る。
流路が絞られることにより液体の流速が早くなるが、レ
ーザーの走査速度に比べると無視できる。
In order to further enhance the processing effect, an optical system for performing multiplex processing is provided. That is the second stage (downstream side) laser breakdown. Beam scanning and breakdown are performed as described above. The effect can be improved by using a higher output excimer laser as the laser. In order to keep costs low, a CO 2 laser or a YAG laser can be used. The method of FIG. 4 can also be used. In this method, the passage area of the fluid is reduced by the flow path restricting mechanism 15. Immediately after the liquid has passed, laser breakdown is performed and beam scanning is performed. Since the liquid passes through the narrowed cross-sectional area, by performing the beam scanning for the breakdown in a narrow region, the effect of the breakdown can be given to the passing liquid without leakage.
Although the flow velocity of the liquid is increased by narrowing the flow path, it can be ignored compared to the scanning speed of the laser.

【0037】実施例3 この実施例は、レーザー発振器に、太陽光励起とランプ
励起の併用によるハイブリッドシステムレーザーを用い
ることが特徴である。実施例1及び2の様な例に対し
て、このハイブリッドシステムのレーザーを用いると、
使用電力が著しく減らすことが出来るので、より低コス
ト化を実現できる。レーザーは、Nd:YAGレーザー
であるYAGレーザーの励起を太陽光で行うため、図5
に示すように、太陽光集光器17及び反射ミラー18を
用いて、太陽光16を集光し、YAGレーザー共振器ミ
ラー1からYAGロッド21に導入し、光励起を行う。
励起されたYAGロッド(又はスラブ)21中の金属イ
オンNdはレーザー波長の1.06μm波長の光を放出
し、レーザー共振器22の第1共振器ミラー及び第2共
振器ミラー(図示せず)によって、光が誘導放出によっ
て増幅されレーザービームが第2共振器ミラーより放出
される。第2共振器ミラーには、Qスイッチジャイアン
トパルスレーザー発振のための機構が設けられている。
従って、放出されるレーザービームはQスイッチジャイ
アントパルスレーザーである。また、太陽光不足によっ
て太陽光励起によるレーザー出力が不足する場合には、
ランプ励起を併用して、必要な出力を達成することがで
きる。
Embodiment 3 This embodiment is characterized in that a hybrid system laser using both solar excitation and lamp excitation is used as a laser oscillator. When the laser of this hybrid system is used for an example like Embodiments 1 and 2,
Since the power consumption can be significantly reduced, lower cost can be realized. Since the laser is used to excite a YAG laser, which is an Nd: YAG laser, with sunlight, FIG.
As shown in (1), the sunlight 16 is condensed by using the solar collector 17 and the reflection mirror 18 and introduced into the YAG rod 21 from the YAG laser resonator mirror 1 to perform optical excitation.
The excited metal ions Nd in the YAG rod (or slab) 21 emit light having a laser wavelength of 1.06 μm, and a first resonator mirror and a second resonator mirror (not shown) of the laser resonator 22. As a result, light is amplified by stimulated emission, and a laser beam is emitted from the second resonator mirror. The second resonator mirror is provided with a mechanism for Q-switch giant pulse laser oscillation.
Thus, the emitted laser beam is a Q-switched giant pulse laser. Also, if the laser output due to sunlight excitation is insufficient due to insufficient sunlight,
The required output can be achieved in conjunction with lamp excitation.

【0038】この様にして放出されたレーザーは反射ミ
ラー8と集光用ミラー3によって集光され、該集光部が
被処理液体4中に導かれる。この液体中の集光部におい
て、ブレイクダウンが起こり、プラズマ・ラジカル・U
V光・衝撃波が発生して、液体の処理を行う。処理とし
ては、殺菌、汚泥処理を行うことが出来る。このとき、
ビームの走査や光学系の移動機構を設けて、液体全体に
処理効果を及ぼすことも可能である。
The laser emitted in this manner is condensed by the reflection mirror 8 and the condensing mirror 3, and the condensing portion is guided into the liquid 4 to be processed. At the condensing part in this liquid, breakdown occurs, and plasma, radicals, and U
V light and shock waves are generated to process the liquid. As the treatment, sterilization and sludge treatment can be performed. At this time,
It is also possible to provide a beam scanning or a moving mechanism of an optical system to exert a processing effect on the entire liquid.

【0039】実施例4 生物付着防止の実施例である。図6に示すように、発電
所や工場などの取水口23付近において、水生付着物の
浮遊生活期幼生を殺傷し、取水流路における水生生物の
付着を防止する。水生生物として、カキ・ムラサキガイ
・ふじつぼ等が対象として考えられる。CO2 レーザー
やNd:YAGレーザーのQスイッチジャイアントパル
スレーザーを用いる。集光ミラー、集光・走査ミラーや
集光レンズを用いてレーザービームを集光してブレイク
ダウンを発生する。取水口の直前付近においてブレイク
ダウンを起こす。このときビームの走査を行うことによ
って処理領域の拡大や効果の向上を行うことができる。
また、ランプ励起と太陽光励起のハイブリッドシステム
レーザーを用いることによって、晴れた日は太陽光励起
方式を行い、また、太陽光励起で出力の不足する場合に
は、ランプ励起を併用して、使用電力を低減することが
できる。
Example 4 This is an example of prevention of biofouling. As shown in FIG. 6, in the vicinity of the water intake 23 of a power plant or a factory, the floating larvae of aquatic deposits are killed, and the aquatic organisms are prevented from adhering to the water intake channel. As aquatic organisms, oysters, mussels, wisteria, etc. can be considered. A Q switch giant pulse laser such as a CO 2 laser or an Nd: YAG laser is used. The laser beam is condensed using a condensing mirror, a condensing / scanning mirror, or a condensing lens to cause a breakdown. A breakdown occurs just before the intake. At this time, by performing beam scanning, the processing area can be expanded and the effect can be improved.
In addition, by using a hybrid system laser of lamp excitation and sunlight excitation, the sunlight excitation method is performed on a sunny day, and when the output is insufficient due to sunlight excitation, the lamp excitation is used together to reduce the power consumption. can do.

【0040】実施例5 水中における固体物破砕の例である。図7に示すよう
に、液体(水)中に試料台27の上に被破砕物28が設
置され、集光レンズ25により該被破砕物28に集光さ
れたレーザービームを照射して被破砕物28の破砕を行
う。このとき、移動機構26により集光部の位置移動制
御を行う。被破砕物付近から位置を移動して、被破砕物
の中心部に徐々に集光部の移動を行う。これは、先ず被
破砕物付近においてブレイクダウンを行い主に衝撃波に
おいて表面に亀裂を発生させ、ブレイクダウン発生位置
を被破砕物中心部に移動させることにより、より効果的
な破砕を行う。レーザーとしては、実施例1〜4までに
述べた様なレーザーを用いることが出来る。特にQスイ
ッチジャイアントパルスレーザーを用いると効果的・効
率的である。
Example 5 This is an example of crushing solids in water. As shown in FIG. 7, an object 28 to be crushed is placed on a sample stage 27 in a liquid (water), and is irradiated with a laser beam focused on the object to be crushed by a condenser lens 25. The object 28 is crushed. At this time, the movement mechanism 26 controls the movement of the position of the light collecting unit. The position is moved from the vicinity of the object to be crushed, and the condensing part is gradually moved to the center of the object to be crushed. In this method, a more effective crushing is performed by first performing a breakdown in the vicinity of the crushed object, generating a crack on the surface mainly by a shock wave, and moving a position where the breakdown occurs to the center of the crushed object. As the laser, the lasers described in Examples 1 to 4 can be used. In particular, it is effective and efficient to use a Q-switch giant pulse laser.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、レーザーブレイクダウ
ンにより、プラズマ・ラジカル・衝撃波などの発生を伴
うため、下記のような優れた効果が得られる。 汚泥の脱水処理を行った場合、脱水効率が従来に比
べて150〜200%ないしそれ以上と優れた効率が得
られる。 殺菌のために行った場合、殺菌効率が高い他、広い
範囲に作用し、幅広い流路を流れる液体について高い殺
菌作用を与えることができ、多量の薬品を使用する必要
は全くない。 生物付着防止処理についても、強い作用をし、かつ
広い範囲に作用し、スキャンニングすれば相当広い範囲
について、生物付着防止の効果が得られる。 固体物破壊の作用も有しており、有害物或いは有価
物を含むものから、有価物を回収したり、有害な物質を
外界に出さないようにすることが容易にできる。 使用する電力は水中パルス放電などに比すると、著
しく少なく、薬品を使用する必要がなく、電極に使用し
た金属の溶け出し等の問題もない。
According to the present invention, since the laser breakdown involves generation of plasma, radicals and shock waves, the following excellent effects can be obtained. When the sludge is dewatered, an excellent dewatering efficiency of 150 to 200% or more is obtained as compared with the conventional method. When performed for sterilization, in addition to having high sterilization efficiency, it can act on a wide range and give a high sterilization effect to liquid flowing through a wide flow path, and there is no need to use a large amount of chemicals at all. The biofouling prevention treatment also has a strong effect and acts on a wide range. Scanning can provide a biofouling prevention effect over a considerably wide range. It also has the effect of destructing solid objects, and can easily recover valuable resources from those containing harmful substances or valuable substances, and prevent harmful substances from being emitted to the outside world. Compared to underwater pulse discharge, the electric power used is significantly less, there is no need to use chemicals, and there is no problem such as the dissolution of the metal used for the electrodes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】レーザーを液体中に集光してレーザーブレイク
ダウンを起こす説明図を示す。
FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which a laser is focused on a liquid to cause laser breakdown.

【図2】レーザーを2箇所以上に分けて集光して流れる
液体中にレーザーブレイクダウンを起こす説明図を示
す。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing laser breakdown in a liquid that flows by condensing a laser at two or more locations.

【図3】図2における流路の液体に対するレーザーの集
光部の移動状態を説明する斜視図を示す。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a state of movement of a laser condensing portion with respect to a liquid in a flow channel in FIG. 2;

【図4】流路に液体に対する流路絞りを設置した場合の
レーザーブレイクダウンの生起状態の説明図を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state in which laser breakdown occurs when a flow path restrictor for a liquid is provided in the flow path.

【図5】太陽光励起レーザーを用いた場合のレーザー照
射状況の説明図を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a laser irradiation state when a solar light pumped laser is used.

【図6】冷却水などの取水口にレーザー照射を行う場合
のレーザー照射状況の説明図を示す。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a laser irradiation state when laser irradiation is performed on a water intake such as cooling water.

【図7】水中における固形物破砕を行う場合のレーザー
照射状況の説明図を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a laser irradiation state when crushing solids in water.

【図8】レーザーブレイクダウンの原理図を示す。FIG. 8 shows a principle diagram of laser breakdown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザー発振器 2 レーザー 3 集光ミラー 4 液体 5 容器 6 集光部 7 活性領域 8 反射ミラー 9 ハーフミラー 10 集光・走査ミラー 11 集光・走査ミラー 12 液体の流れ 13 液面 14 走査 15 流路絞り 16 太陽光 17 太陽光集光器 18 反射ミラー 19 励起光の入射 20 励起用ランプ 21 レーザーロッド 22 レーザー共振器 23 取水口 24 パルスレーザー 25 集光レンズ 26 移動機構 27 試料台 28 被破砕物 29 衝撃波 A 集光スポット B プラズマ生成領域 C ラジカル生成領域 D 衝撃波生成領域 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser oscillator 2 laser 3 focusing mirror 4 liquid 5 container 6 focusing section 7 active area 8 reflecting mirror 9 half mirror 10 focusing / scanning mirror 11 focusing / scanning mirror 12 liquid flow 13 liquid level 14 scanning 15 flow path Aperture 16 Sunlight 17 Sunlight collector 18 Reflecting mirror 19 Excitation light incidence 20 Excitation lamp 21 Laser rod 22 Laser resonator 23 Water intake 24 Pulse laser 25 Condensing lens 26 Moving mechanism 27 Sample table 28 Crushed object 29 Shock wave A Focused spot B Plasma generation area C Radical generation area D Shock wave generation area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 千秋 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 山内 和雄 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 Fターム(参考) 4D037 AA12 AB03 BA16 BA18 BB01 4D059 BK11 BK13 BK23 BK24 BK25 CA21 4D067 CD05 GA20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Chiaki Igarashi 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Inside Ebara Research Institute, Inc. (72) Inventor Kazuo Yamauchi 4-2-2 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa No. 1 F-term in EBARA Research Institute, Ltd. (reference) 4D037 AA12 AB03 BA16 BA18 BB01 4D059 BK11 BK13 BK23 BK24 BK25 CA21 4D067 CD05 GA20

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理液体にレーザーを収束させて、液
体中でブレイクダウン(絶縁破壊)を起こすことを特徴
とする液体処理方法。
1. A liquid processing method comprising: focusing a laser beam on a liquid to be processed; and causing breakdown (dielectric breakdown) in the liquid.
【請求項2】 ブレイクダウン(絶縁破壊)によってプ
ラズマ、ラジカル、UV光及び衝撃波を発生させ、該プ
ラズマ、ラジカル、UV光及び衝撃波によって処理を行
うことを特徴とする請求項1記載の液体処理方法。
2. The liquid processing method according to claim 1, wherein plasma, radicals, UV light and shock waves are generated by breakdown (dielectric breakdown), and the processing is performed by the plasma, radicals, UV light and shock waves. .
【請求項3】 前記レーザーを走査(スキャニング)す
る事を特徴とする請求項1又は請求項2記載の液体処理
方法。
3. The liquid processing method according to claim 1, wherein the laser is scanned (scanned).
【請求項4】 前記レーザーとしてパルスレーザー、Q
スイッチングパルスレーザー、紫外線レーザー又は太陽
光励起のレーザーのいずれかを用いる事を特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項記載の液体処理方法。
4. A pulse laser as the laser,
The liquid processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein one of a switching pulse laser, an ultraviolet laser, and a laser excited by sunlight is used.
【請求項5】 前記被処理液体が細菌が含有している溶
液であり、前記レーザーにより該細菌を死滅させる処理
を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記
載の液体処理方法。
5. The liquid treatment according to claim 1, wherein the liquid to be treated is a solution containing bacteria, and the laser is used to kill the bacteria. Method.
【請求項6】 前記被処理液体が汚泥を含有する溶液で
あり、前記レーザーにより該汚泥を分解し、汚泥体積を
減少させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項記載の液体処理方法。
6. The method according to claim 1, wherein the liquid to be treated is a solution containing sludge, and the sludge is decomposed by the laser to reduce the volume of the sludge.
The liquid treatment method according to the above item.
【請求項7】 前記レーザーにより被処理液体中にある
物体を破砕することを特徴とする請求項1〜6のいずれ
か1項記載の液体処理方法。
7. The liquid processing method according to claim 1, wherein an object in the liquid to be processed is crushed by the laser.
【請求項8】 前記レーザーにより液体に接する容器壁
面や建造物壁面への生物付着を抑制することを特徴とす
る請求項1〜6のいずれか1項記載の液体処理方法。
8. The liquid treatment method according to claim 1, wherein the laser is used to suppress an organism from adhering to a container wall or a building wall in contact with the liquid.
【請求項9】 レーザー発生装置、前記レーザー発生装
置からのレーザーを、被処理液体中でブレイクダウン
(絶縁破壊)を起こすに十分な強度で被処理液体に収束
させる装置を有することを特徴とする液体処理装置。
9. A laser generator, and a device for converging a laser from the laser generator to the liquid to be processed with sufficient intensity to cause breakdown (dielectric breakdown) in the liquid to be processed. Liquid treatment equipment.
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