JP2012236131A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より処理性能の高い水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処処理装置を提供することを目的としている。
【解決手段】容器２に設けられた円筒状電極３と、円筒状電極３の内部を貫通するように配置された線状電極４との間に高電圧を印加することによって、円筒状電極３と線状電極４との間にストリーマ放電を生じさせ、噴射ノズル７から被処理水を１５００μｍ以下の水滴にしてミスト状に容器２内に供給してストリーマ放電によって生じたオゾンを含む活性種によって被処理水中の被処理物質を分解処理するとともに、容器２内を通過した水滴を一次処理水Ｗｂとして一次処理水タンクＴｂに貯めたのち、一次処理水Ｗｂを被処理原水Ｗａと混合してこの混合水を再び被処理水として噴射ノズル７から容器２内に噴射するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を放電により発生するラジカル、オゾン等の活性種により分解処理する水処理方法及び水処理装置に関する。

容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を放電によって発生するオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種によって分解処理するようにした水処理装置が既に提案されている（特許文献１参照）。

すなわち、この水処理装置は、円筒状電極と線状電極との間に、円柱状に長いストリーマ放電空間が形成され、この円柱状に長いストリーマ放電空間内に１５００μｍ以下と細かい粒径の水滴を供給するようにしたので、水滴が長い時間放電空間内に曝されるとともに、上記活性種に接触する被処理水の総表面積が大きくなる。
したがって、この水処理装置は、水滴中の有機物が上記活性種によって効率よく分解される。

特開２００９−２４１０５５号公報

しかし、先に提案された水処理装置は、上記のように処理性能に優れたものであるが、処理水の種類によっては更に処理性能を向上させる必要があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、より処理性能の高い水処理方法及びこの水処理方法に用いる水処処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる水処理方法（以下、「本発明の処理方法」と記す）は、円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理方法であって、前記被処理水が前記ストリーマ放電空間を通過して得られた一次処理水を、被処理原水に混合し、被処理原水とともに、被処理水として再び前記ストリーマ放電空間内に水滴化して供給する工程を備えることを特徴としている。

一方、本発明にかかる水処理装置（以下、「本発明の処理装置」と記す）は、円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に水滴供給手段を介して被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、被処理原水が貯水される被処理原水タンクと、被処理水がストリーマ放電空間を通過して得られる一次処理水を貯める一次処理水タンクと、被処理原水タンク内の被処理原水と、一次処理水タンク内の一次処理水とを混合して前記水滴供給手段に供給可能な送液手段とを備えていることを特徴としている。

上記送液手段としては、特に限定されないが、例えば、被処理原水タンクに繋がる開度調整可能な流量調整バルブを備えた原水配管と、一次処理水タンクに繋がる開度調整可能な流量調整バルブを備えた一次処理水配管とをＴ字配管やＹ字配管を介して送液ポンプを途中に設けた被処理水配管に接続し、送液ポンプによって、被処理原水タンクの被処理原水と、一次処理水タンクの一次処理水とをそれぞれ流量調整バルブによって流量を調整しながら、Ｔ字配管やＹ字配管の合流部分での被処理原水と一次処理水との衝突によって、被処理原水と一次処理水とを混合して被処理水として水滴供給手段に送る構造のものが挙げられる。

また、上記の構造の送液手段のＴ字配管やＹ字配管部分は、三方コックを設けるようにしてもよい。三方コックによって、被処理水配管が、原水配管及び一次処理水配管と連通状態だけでなく、原水配管とのみの連通状態、一次処理水配管とのみの連通状態を選択可能となり、処理パターンを多様化することができる。

なお、一次処理水と被処理原水との混合方法は、上記の衝突以外に、被処理水配管中に、スタティックミキサーやインラインミキサー等を設けて被処理水配管中で混合する方法を用いてもよいし、スタティックミキサーやインラインミキサー等を併用するようにしても構わない。

一次処理水と被処理原水との混合比率は、被処理物質の種類、被処理原水の濃度等で適宜決定されるが、容量比で、一次処理水：原水＝２０：８０〜９０：１０が好ましい。
すなわち、この範囲を外れると処理性能が低減するおそれがある。

本発明において、上記円筒状電極の材質は、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼が好適である。加工のし易さ、コストの面からステンレス鋼が好ましい。
また、円筒状電極は、水滴化して供給される被処理水を、ストリーマ放電空間内に効率よく供給できるように、水滴が通過可能な大きさの多数の小孔や隙間を周壁面に備えていることが好ましい。

上記小孔または隙間は、処理効率を考慮すると、小孔または隙間部分の総面積の、円筒状電極の周壁の全面積に占める割合である開口率が５０％以上であることが好ましい。
上記小孔を備えた円筒状電極を得る方法としては、特に限定されないが、例えば、上記材質の金網やパンチングメタルを円筒状に加工する方法が挙げられる。
上記小孔の大きさは、円筒状電極の形状が保持でき、水滴が通過可能であれば特に限定されないが、一般的には開口面積が０．０１ｍｍ²〜６２５ｍｍ²程度である。

一方、上記隙間を備えた円筒状電極を得る方法としては、上記材質の線材を螺旋状に巻回する方法が挙げられる。
上記線材としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼などが挙げられ、円筒形状の保持と加工のし易さの観点から線径３〜１０ｍｍ（より好ましくは５〜１０ｍｍ）のステンレス鋼線を用いることが好ましい。

円筒状電極の内径は、線状電極との間でストリーマ放電が安定して発生すれば、特に限定されないが、放電のしやすさから、４０〜７０ｍｍとすることが好ましい。

本発明において、上記線状電極の材質としては、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼、炭素が好適である。
線電極の線径はストリーマ放電が安定に発生すれば特に限定されないが、放電のし易さ安定性から０．１ｍｍから５ｍｍが好ましい。

本発明において、ストリーマ放電空間に供給される水滴の粒径は、１５００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上１５００μｍ以下）に限定されるが、その理由は、粒径が大きくなりすぎると、ストリーマ放電空間のプラズマに接触する体積あたりの表面積が小さくなり、処理効率が悪くなるためである。
本発明において、水滴の粒径の測定方法は液浸法による。水滴はシリコーンオイルを満たしたシャーレに、シャーレの上部に設置した噴射ノズルの先端から水滴を噴霧し、噴射軸に対して垂直に置かれたシャーレにより採取した。採取した水滴は素早く撮像し、サイズ毎の粒径をカウントし、ザウター平均粒径を求め水滴の粒径とした。

本発明において、被処理水を水滴化して供給する手段（以下、「水滴供給手段」と記す）としては、被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴にして供給することができれば、特に限定されないが、例えば、噴射ノズルが好適である。

上記水滴供給手段として噴射ノズルを用いる場合、その噴角は、噴射ノズルから噴射される水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように調整されていることが好ましい。
すなわち、ストリーマ放電空間の最外縁より外側まで広がるように水滴を噴射させても効率が落ちるとともに、容器の内壁面にぶつかり、大きな水滴となり内壁面に沿って流れ落ちて効率が悪くなるおそれがある。
なお、本発明において、上記噴角（噴霧角度）とは、ノズルからミスト状の水滴にされて噴射された水滴が、放物線を描きつつ落下するため、ノズルの噴射口から出た直後の被処理水ミストの広がり角度を意味する。

噴射ノズルによる水滴の噴射方向は、特に限定されないが、例えば、ストリーマ放電空間の上側から下側、ストリーマ放電空間の下側から上側、あるいは、円筒状電極の側方からストリーマ放電空間方向のいずれでも構わない。
噴射ノズルの数は、特に限定されず、１つ以上備えていればよい。また、円筒状電極及び線状電極を２対以上備えるような場合は、噴射ノズルは２つ以上備えていてもよい。

本発明の水処理装置は、円筒状電極及び線状電極は、処理効率を考えると２対以上備えていることが好ましい。
例えば、円筒状電極及び線状電極を２対以上、円筒電極の中心軸を平行にして配置すれば、上記のように円筒状電極が、線材を螺旋円筒状に巻回して形成され、螺旋ピッチ間に隙間が形成されているため、噴射ノズルから噴射された水滴が、螺旋ピッチ間の隙間を水通過する。したがって、円筒状電極の内側に一旦入った水滴がこの隙間を介して一旦外側に出て、隣接する円筒状電極内に入り、再び円筒状電極内で形成されるストリーマ放電空間を通過し、効率よく処理が行なわれる。

また、上記のように、円筒状電極及び線状電極を複数対設けた場合、噴射ノズルの噴射軸方向が、各円筒状電極の中心軸に平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が、前記噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、前記噴射ノズルから遠い位置に設けられている構成とすると、噴射ノズルから噴射された水滴が、効率よく各円筒状電極内、すなわち、ストリーマ放電空間内に供給できる。

また、上記水滴供給手段として、噴射ノズルを用い、この噴射ノズルから噴射されるミスト状になった水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように噴射ノズルの噴角を調整すれば、被処理水を円筒状電極の径に併せて効率的にストリーマ放電空間に供給することができ、より効率的に処理を行うことができる。
また、上記のように円筒電極及び線状電極を２対以上備えている構成の場合、ストリーマ放電空間へ無駄なく、被処理水ミストを供給して効率よく処理することができるように、噴射ノズルの噴射軸方向と、各円筒状電極の中心軸とが平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、噴射ノズルから遠い位置に設けられているように円筒状電極を配置してもよい。

さらに、本発明の水処理装置においては、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加する高圧電源や、ストリーマ放電空間を通過してきた水滴を受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていてもよい。
さらに、上記貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていれば、被処理水中の有機物の分解率を向上させることができる。

円筒状電極と線状電極との間に印加される充電電圧は、ストリーマ放電が起きる電圧であれば、特に限定されない。

上記のように、本発明の水処理方法は、円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物質を分解処理するようにした水処理方法であって、前記被処理水が前記ストリーマ放電空間を通過して得られた一次処理水を、被処理原水に混合し、被処理原水とともに、被処理水として再び前記ストリーマ放電空間内に水滴化して供給するようにしたので、より処理効率を高めることができる。

すなわち、ストリーマ放電空間で発生する分解処理に寄与せず残ったオゾンの一部が、ストリーマ放電空間を通過した水滴からなる一次処理水中に溶け込む。
したがって、このオゾンが溶存する一次処理水を被処理原水に混合すれば、混合水中で、溶存するオゾンが被処理物質の酸化分解処理に寄与して被処理原水中の処理効率を高めることができる。

また、本発明の水処理装置は、円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に水滴供給手段を介して被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、被処理原水が貯水される原水タンクと、被処理水がストリーマ放電空間を通過して得られる一次処理水を貯める一次処理水タンクと、前記原水タンク内の被処理原水と一次処理水タンク内の一次処理水とを混合して前記水滴供給手段に供給可能な送液手段と、を備えているので、上記本発明の水処理方法を容易に実施することができる。

本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第１の実施の形態を模式的にあらわした図である。 図１の水処理装置の三方コックの動きを説明する断面図であって、同図（ａ）が第１接続状態をあらわし、同図（ｂ）が第２接続状態をあらわし、同図（ｃ）が第３接続状態をあらわしている。 本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第２の実施の形態を模式的にあらわした図である。 本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第３の実施の形態を模式的にあらわした図である。 本発明の水処理方法に用いる水処理装置第４の実施の形態を模式的にあらわした図である。 本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第５の実施の形態を模式的にあらわした図である。 本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第６の実施の形態を模式的にあらわした図である。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。

図１に示すように、この水処理装置１ａは、容器（処理槽）２と、円筒電極３と、線状電極４と、原水タンクＴａと、一次処理水タンクＴｂと、送液手段６と、噴射ノズル７と、最終処理水タンクＴｃと、高圧電源であるパルスパワー発生装置８とを備えている。
容器２は、例えば、アクリル樹脂、ＦＲＰの絶縁材料や、内面が絶縁材で被覆されたステンレス鋼などの金属材料で形成されている。

円筒状電極３は、例えば、ステンレス鋼製の平織り金網を円筒状に加工することによって得られ、開口率が５０％以上になっている。

そして、円筒状電極３は、中心軸が、後述する噴射ノズル７の噴射軸方向に一致するように、円筒状電極３の上下に設けられた円筒状電極固定治具（図示せず）を介して支持されている。
円筒状電極固定治具は、絶縁性の高い材料（例えば、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂）で形成され、噴射ノズル７から噴射される被処理水ミストＭの円筒状電極３内へ供給を阻害しないように設けられている。

線状電極４は、ステンレス鋼製の線径０．１〜５ｍｍの線材によって形成されていて、円筒状電極３の上下に配置された線状電極固定治具４１を介して、円筒状電極本体部３１の中心軸に沿うように支持され、円筒状電極３と絶縁された状態になっている。
線状電極固定治具４１は、例えば、線状電極４の挿通孔を備えた袋ナットを、治具本体の割りを設けたねじ筒部に締め込むことによって、ねじ筒部を縮径させて線状電極４の端部をねじ筒部の内面で着脱可能に把持できる構造になっている。

原水タンクＴａは、被処理原水を貯水するようになっている。

一次処理水タンクＴｂは、容器２を下方に設けられ、容器２を通過した水滴を受けて一次処理水として貯水するようになっている。
また、一次処理タンク５は、オーバーフローした一次処理水を最終処理水タンクＴｃに送るオーバーフロー管９を備えている。

送液手段６は、原水配管６１と、一次処理水配管６２と、被処理水配管６３と、三方コック６４とを備えている。

原水配管６１は、一端が原水タンクＴａに接続され、図２に示すように、他端が三方コック６４の第１接続口６５ａに接続されるとともに、途中に第１流量調整バルブ６１ａ及び第１流量計６１ｂを備えている。
第１流量調整バルブ６１ａは、無段階で開度が調整できるようになっていて、開閉は、手動でも電動モータによって行なうようにしても構わない。

一次処理水配管６２は、一端が一次処理水タンクＴｂに接続され、他端が三方コック６４の第２接続口６５ｂに接続されるとともに、途中に第２流量調整バルブ６２ａ及び第２流量計６２ｂを備えている。
第２流量調整バルブ６２ａは、無段階で開度が調整できるようになっていて、開閉は、手動でも電動モータによって行なうようにしても構わない。

被処理水配管６３は、一端が噴射ノズル７に接続され、他端が三方コック６４の第３接続口６５ｃに接続されるとともに、途中に噴射ポンプ６３ａを備えている。

三方コック６４は、図２に示すように、継手部６５と、コック本体６６とを備えている。
継手部６５は、第１接続口６５ａ〜第３接続口６５ｃを備え、第１接続口６５ａの中心軸と第２接続口６５ｂの中心軸とが一直線状に並び、第３接続口６５ｃの中心軸と、第１接続口６５ａ及び第２接続口６５ｂの中心軸とが直角（Ｔ字）に交差している。
コック本体６６は、第１分岐流路６６ａ〜第３分岐流路６６ｃを内部に備え、継手部６５に３６０度回転可能に支持されていて、回転によって、以下の第１接続状態〜第３接続状態を選択できる。なお、図１では、三方コック６４の構造がわかるように、上下方向から見た状態を水平方向に向けて描いているが、実際は、第１接続口６５ａ〜第３接続口６５ｃが全て水平方向を向いている。

（第１接続状態）
第１接続状態は、図２（ａ）に示すように、第１分岐流路６６ａが第１接続口６５ａ側に、第２分岐流路６６ｂが第２接続口６５ｂ側に、第３分岐流路６６ｃが第３接続口６５ｃ側に配置され、被処理原水配管６１と、一次処理水配管６２と、被処理水配管６３とが三方コック６４を介して互いに連通する状態である。
（第２接続状態）
第２接続状態は、図２（ｂ）に示すように、第２分岐流路６６ｂが第３接続口６５ｃ側に、第３分岐流路６６ｃが第１接続口６５ａ側に配置され、被処理原水配管６１と被処理水配管６３とが連通し、一次処理水配管６２が他の配管と連通しない状態である。
（第３接続状態）
第３接続状態は、図２（ｃ）に示すように、第１分岐流路６６ａが第３接続口６５ｃ側に、第３分岐流路６６ｃが第２接続口６５ｂ側に配置され、一次処理水配管６２と被処理水配管６３とが連通し、被処理原水配管６１が他の配管と連通しない状態である。

噴射ノズル７は、被処理水配管６３を介して送られてきた被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴からなる被処理水ミストＭにして円筒状電極３の上部開口に向かって噴射するようになっている。
また、噴射ノズル７の噴角は、噴射される被処理水ミストＭの最大広がり部でストリーマ放電空間の最外縁である円筒状電極３の内壁面に沿うような角度に調整されている。

パルスパワー発生装置８は、円筒状電極３が陰極、線状電極４が陽極となるように円筒状電極３及び線状電極４に接続され、円筒状電極３と線状電極４との間にパルス状に高電圧を印加して円筒状電極３と線状電極４との間でストリーマ放電を起こすようになっている。

そして、この水処理装置１ａを用いれば、以下のようにして水処理を行うことができる。

〔貯水工程〕
（１）原水タンクＴａに被処理原水Ｗａを仕込む。
（２）三方コック６４を図２（ｂ）に示す第２接続状態にする。すなわち、被処理水配管６３が、被被処理原水配管６１と連通するが、一次処理水配管６２とは非連通状態とする。
（３）パルスパワー発生装置８を稼動させて円筒状電極３と線状電極４との間でストリーマ放電を発生させる。すなわち、ストリーマ放電によって、オゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種がストリーマ放電空間内に発生する。
（４）噴射ポンプ６３ａを稼動させて、原水タンクＴａの被処理原水Ｗａを被被処理原水配管６１及び被処理水配管６３を介して噴射ノズル７から１５００μｍ以下の細かい水滴からなる被処理水ミストＭとして、容器２内にストリーマ放電空間に向かって上方から噴射させ、容器２内を通過した水滴を一次処理水Ｗｂとして一次処理水タンクＴｂ内に貯める。
なお、容器２内に噴射された被処理水ミストＭは、大部分の水滴がストリーマ放電空間を通過し、各水滴中に含まれた有機物等の被処理物質が円筒状をしたストリーマ放電空間内を落下していく間に上記活性種に接触し、各水滴中の有機物が酸化分解処理される。
また、活性種中に含まれるオゾンの一部が各水滴の落下中の水滴および一次処理水タンク中の一次処理水Ｗｂ内に溶け込む。
（５）一次処理水Ｗｂが、一次処理水タンクＴｂに満水状態（オーバーフロー管９からオーバーフロー水が最終処理水タンクＴｃに流入開始する状態）となると、一次処理水Ｗｂの貯水工程を終了する。
なお、容器２内に噴射された被処理水ミストＭは、大部分の水滴がストリーマ放電空間を通過し、各水滴中に含まれた有機物等の被処理物質が円筒状をしたストリーマ放電空間内を落下していく間に上記活性種に接触し、各水滴中の有機物が酸化分解処理される。
また、オゾンの一部が各水滴の落下中に水滴内に溶け込む。
したがって、一次処理水タンクＴｂ内の一次処理水Ｗｂ中には、オゾンが溶け込んだ状態になっている。

〔本処理工程〕
（１）三方コック６４を図２（ａ）に示す第１接続状態、すなわち、被処理水配管６３と、被被処理原水配管６１及び一次処理水配管６２が三方コック６４を介して連通状態にする。
（２）貯水工程と同様にしてパルスパワー発生装置８を稼動させて円筒状電極３と線状電極４との間でストリーマ放電を発生させる。
（３）噴射ポンプ６３ａを稼動させて、第１流量計６１ｂ及び第２流量計６２ｂで被処理水配管６３へ流れ込む被処理原水Ｗａの流量及び一次処理水Ｗｂの流量を確認しながら、第１流量調整バルブ６１ａ及び第２流量調整バルブ６２ａの開度を調整する。
すなわち、被処理原水Ｗａと、一次処理水Ｗｂとが、噴射ポンプ６３ａによって第３分岐流路６６ｃ側に同時に吸引され、第１分岐流路６６ａ及び第２分岐流路６６ｂと第３分岐流路６６ｃの交点で衝突混合されて、この混合水が、第１流量計６１ｂで計測された流量と、第２流量計６２ｂで計測された流量との合計流量の被処理水となって被処理水配管６３を介して噴射ノズル７から貯水工程と同様にして噴射されるようになる。
また、この工程で被処理原水Ｗａ及び一次処理水Ｗｂが混合されて被処理水配管６３を介して噴射ノズル７に送られる被処理水には、一次処理水Ｗｂ中の溶存オゾンが含まれているので、被処理水中の被処理物質は、噴射されるまでに一部がオゾンによって分解され、噴射ノズル７から噴射される被処理水中の被処理物質濃度は、被処理原水Ｗａ中の被処理物質濃度より低くなっている。
したがって、本発明の水処理方法である本処理工程では、ストリーマ放電空間を通過一次処理水タンクＴｂに受けられる一次処理水中に含まれる被処理物質濃度が、貯水工程のみで得られる一次処理水中の被処理物質濃度より低いものとなる。
すなわち、貯水工程と同様の水処理方法である従来の水処理方法に比べより効率よく処理物質を分解処理することができる。
また、一次処理水タンクＴｂに受けられた一次処理水Ｗｂは、上記のように再び被処理水として用いられる一方、オーバーフロー管９を介してオーバーフロー水が、被処理原水Ｗａの流量分だけ最終処理水タンクＴｃに流れ込み、最終処理水Ｗｃとして貯められる。
さらに、本処理工程は、貯水工程が完了後、パルスパワー発生装置８及び噴射ポンプ６３ａを稼動状態で、三方コック６４の切り替えのみで貯水工程に連続して行うようにしても構わない。
また、貯水工程から本処理工程への移行は、一次処理水タンクＴｂの一次処理水が満水になる前に行なうようにしても構わない。

〔一次処理水循環工程〕
（１）三方コック６４を図２（ｃ）に示す第３接続状態、すなわち、被処理水配管６３が、一次処理水配管６２と連通するが、被処理原水配管６１とは非連通状態とし、被処理原水Ｗａを混合せず、一次処理水Ｗｂのみを被処理水配管６３を介して循環させる以外は、上記本処理工程と同様にして水処理を行う。
なお、一次処理水循環工程は、例えば、被処理原水Ｗａ中の被処理物質濃度が高く、貯水工程において、被処理原水Ｗａを一度だけ容器２内に噴射して処理した一次処理水Ｗｂでは、一次処理水Ｗｂ中の残存被処理物質濃度が十分低くならない場合に行う。すなわち、一次処理水タンクＴｂ内の一次処理水Ｗｂを循環させてストリーマ放電空間内を複数回通すことによって、上記本処理工程を行った場合に残存被処理物質濃度がそのまま放流できるような濃度のオーバーフロー水を得ることができる。

図３は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図３に示すように、この水処理装置１ｂは、同じサイズ及び同じ形状の円筒状電極３及び線状電極４が４対容器２内で水平方向に並ぶように配置されている以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。

図４は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第３の実施の形態をあらわしている。
図４に示すように、この水処理装置１ｃは、噴射ノズル７が円筒状電極３の下方に設けられ、被処理水ミストを垂直上向き噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。

この水処理装置１ｃによれば、被処理水ミストＭが、放電空間の下側から放電空間に向かって噴射されるので、被処理水ミストＭ中の各水滴が一旦上昇した後、その重力により下降することにより、放電空間での滞留時間が増加し、より効率的に処理することができる。

図５は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第４の実施の形態をあらわしている。
図５に示すように、この水処理装置１ｄは、噴射ノズル７を円筒状電極３の側方に設け、被処理水ミストＭを円筒状電極３の側面から水平方向に噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。

図６は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第５の実施の形態をあらわしている。
図６に示すように、この水処理装置１ｅは、噴射ノズル７の噴射軸Ｃに近い側の２本の円筒状電極３ａより、遠い側の２本の円筒状電極３ｂの中心軸方向の長さが短くなっているとともに、短い円筒状電極３ｂの上端面を長い円筒状電極３ａの上端面より噴射ノズル７から離れた位置、すなわち、下方に位置するように配置し、噴射ノズル７から噴射された被処理水ミストＭの最外縁が短い円筒状電極３ｂ内に確実に納まるように調整した以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。

図７は、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の第６の実施の形態をあらわしている。
図７に示すように、この水処理装置１ｆは、円筒状電極３及び線状電極４からなる電極対を６対備え、１つの電極対を線状電極４が容器２の中心軸に一致するように配置し、他の５つの電極対をその周囲を放射状に囲むように同一円周上に等間隔で並ぶように配置した以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、被処理原水配管及び一次処理水配管の途中に流量計及び流量調整バルブが設けられていたが、被処理原水配管及び一次処理水配管の途中の流量計及び流量調整バルブを無くすとともに、被処理水配管６３の途中に流量計及び流量調整バルブを設けるとともに、原水タンクＴａと一次処理水タンクＴｂとの設置高さ位置を相違させて、被処理原水タンク側から第１接続口６５ａにかかる被処理原水Ｗａの水圧と、一次処理水タンク側から第２接続口にかかる一次処理水の水圧とに差を設けておけば、第１接続口６５ａと第１分岐流路６６ａとの連通状態、第２接続口６５ｂと第２分岐流路６６ｂとの連通状態、第３接続口６５ｃと第３分岐流路６６ｃとの連通状態をそれぞれ損なわない範囲で、三方コック６４のコック本体６６を回転させることによって、三方コック６４のみで被処理原水Ｗａと一次処理水Ｗｂとの混合比率を変えることができる。なお、上記構成とした場合、流量は、噴射ポンプ６３ａを容量の大きいものとすることで被処理水配管に設けた流量調整バルブの開度を調整することで行うことができ、混合比率は、被処理水配管に設けられ流量計で計測された被処理水流量と、オーバーフロー管からオーバーフローするオーバーフロー水量から算出することができる。すなわち、オーバーフロー水量が、被処理原水配管から被処理水配管に流入する被処理原水量であるから、一次処理水配管から被処理水配管に流入する一次処理水量は、流量計の計測値からオーバーフロー水量を差し引くことで求めることができる。

また、上記の実施の形態では、パルスパワー発生装置を備えていたが、パルスパワー発生装置は市販のものを別途容易するようにしても構わない。
また、上記第４の実施の形態では、容器内に１つの電極対しか設けられていなかったが、容器を大きくし、容器の周壁全周に沿って平行に多数の電極対を設けるとともに、被処理水をこれらの電極対の中央の空間部に配置された噴射ノズルから周囲の各電極対に向かって噴射するようにしても構わない。

上記第６の実施の形態の水処理装では、１つの電極対の周囲を５つの電極対で囲む２重構造であったが、さらに外側に多くの電極対を３重、４重に配置するようにしても構わないし、第５の実施の形態の水処理装置のように容器の外側に配置された円筒状電極の上端面の位置を内側に配置された円筒状電極の上端面より下方に設けるようにしても構わない。
また、上記第４の実施の形態では、容器内に１つの電極対しか設けられていなかったが、容器を大きくし、容器の周壁全周に沿って平行に多数の電極対を設けるとともに、被処理水をこれらの電極対の中央の空間部に配置された噴射ノズルから周囲の各電極対に向かって噴射するようにしても構わない。

以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させて説明する。
なお、

（実施例１）
図１に示す水処理装置１ａを用い、以下の実験条件で、オーバーフロー管９からオーバーフローして最終処理水タンクＴｃに入り込むオーバーフロー水中の被処理物質であるインジゴカルミンの平衡濃度を調べた。
〔水処理装置〕
充電電圧：２５ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極３の材質：１０メッシュのステンレス製金網
円筒状電極の内径：３９．５ｍｍ
円筒状電極の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
線状電極の材質：外径１mm、長さ５００mmのタングステン鋼線
被処理水ミストの粒径：７５０〜９７０μm
噴射ノズル７の噴角：３０°
噴射ノズル７から円筒状電極３までの距離：被処理水ミストの最外縁が円筒状電極３の上端最外縁にほぼ一致するように調整した。
〔実験条件〕
被処理原水：精製水にインジゴカルミンが５０ｐｐｍ濃度となるように調製したもの
被処理原水流量（被処理原水配管６１を流れる被処理原水流量）：１５Ｌ/分
一次処理水流量（一次処理水配管６２を流れる一次処理水流量）：１５Ｌ/分
被処理水流量（被処理水配管６３を流れる被処理水流量）：３０Ｌ／分
オーバーフロー水流量：１５Ｌ／分
なお、上記平衡濃度は、オーバーフロー管９から排出されるオーバーフロー水を２分ごとにサンプリングし、インジゴカルミンの濃度が平衡になった濃度（３区間移動平均の濃度差が１％以内になった時点の濃度）で評価した。
また、インジゴカルミンの濃度は、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの被処理水の吸光度を調べ、この吸光度と、予め作製インジゴカルミンの吸光度と濃度との校正曲線から求めた
被処理原水と一次処理水の混合比は、第１流量計６１ｂ及び第２流量計６２ｂを見ながら三方コック６４で調節した。

（実施例２）
以下の実験条件に変更した以外は、上記実施例１と同様にして平衡濃度を調べた。
〔実験条件〕
被処理原水：精製水にインジゴカルミンが５０ｐｐｍ濃度となるように調製したもの
被処理原水流量：１２Ｌ/分
一次処理水流量：1３Ｌ/分
被処理水流量：１５Ｌ／分
オーバーフロー水流量：１２Ｌ／分

（比較例１）
以下の実験条件に変更した以外は、上記実施例１と同様にして平衡濃度を調べた。
〔実験条件〕
被処理原水：精製水にインジゴカルミンが５０ｐｐｍ濃度となるように調製したもの
被処理原水流量：１５Ｌ/分
一次処理水流量：０Ｌ/分
被処理水流量：１５Ｌ／分
オーバーフロー水流量：１５Ｌ／分

（比較例２）
以下の実験条件に変更した以外は、上記実施例１と同様にして平衡濃度を調べた。
〔実験条件〕
被処理原水：精製水にインジゴカルミンが５０ｐｐｍ濃度となるように調製したもの
被処理原水流量：１２Ｌ/分
一次処理水流量：０Ｌ/分
被処理水流量：１２Ｌ／分
オーバーフロー水流量：１２Ｌ／分
上記実施例１，２及び比較例１，２で求められた平衡濃度を、実験条件と対比させて表１に示す。

上記表１から、本発明の水処理装置のようにすれば、一次処理水を被処理原水に混合すれば、一次処理水を混合しない場合に比べて、被処理原水量が同じでも有機物が効率よく分解処理できることが判る。

本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 水処理装置
２ 容器
３，３ａ，３ｂ 円筒状電極
４ 線状電極
６ 送液手段
６１ 原水配管
６１ａ 第１流量調整バルブ
６１ｂ 第１流量計
６２ 一次処理水配管
６２ａ 第２流量調整バルブ
６２ｂ 第２流量調整バルブ
６３ 被処理水配管
６３ａ 噴射ポンプ
７ 噴射ノズル
８ パルスパワー発生装置（高圧電源）
９ オーバーフロー管
Ｍ 被処理水ミスト
Ｔａ 被処理原水タンク
Ｔｂ 一次処理水タンク
Ｔｃ 最終処理水タンク
Ｗａ 被処理原水
Ｗｂ 一次処理水
Ｗｃ 最終処理水

Claims (2)

1. 円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物質を分解処理するようにした水処理方法であって、
   前記被処理水が前記ストリーマ放電空間を通過して得られた一次処理水を、被処理原水に混合し、被処理原水とともに、被処理水として再び前記ストリーマ放電空間内に水滴化して供給することを特徴とする水処理方法。
2. 円筒状電極と、円筒状電極の内部を貫通するように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に水滴供給手段を介して被処理水を１５００μ以下の水滴にして供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、
   被処理原水が貯水される原水タンクと、
   被処理水がストリーマ放電空間を通過して得られる一次処理水を貯める一次処理水タンクと、
   前記原水タンク内の被処理原水と一次処理水タンク内の一次処理水とを混合して前記水滴供給手段に供給可能な送液手段と、
   を備えていることを特徴とする水処理装置。

Images