JP2014159010A - Water treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水に殺菌等の処理を施す水処理装置に関するものである。 The present invention relates to a water treatment apparatus that performs treatment such as sterilization on water.
従来、水中に供給された気泡に放電反応を生じさせ、それに伴い生成される各種ラジカル等によって水に殺菌等の処理を施す水処理装置が知られている。下記特許文献1には、このような水処理置の一例が示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a water treatment apparatus is known in which a discharge reaction is caused in bubbles supplied in water, and water is sterilized by various radicals generated in association with the discharge reaction.
下記特許文献1に開示された水処理装置は、水が入れられた容器の両側に分かれて配置された一対の電極と、当該一対の電極に電気的に接続されたパルス電源とを備える。容器内には、容器の底部から酸素リッチガスが吹き込まれ、容器内に吹き込まれたガスは、気泡となって水中を浮上する。パルス電源は、一対の電極に交流パルス電圧を印加し、それによって、一対の電極間の水中に電場を生じさせる。一対の電極間の水中を浮上する気泡には、電場が作用することによって気泡内放電が生じる。その結果、気泡からヒドロキシラジカル(OHラジカル)やオゾン、紫外線等が発生し、これらによって容器内の水の殺菌等の水処理が行われる。
The water treatment apparatus disclosed in
上記特許文献1では、水中に発生させた電場によって気泡の内表面に電荷を誘起させ、その結果、気泡内に強磁場を発生させることで気泡内放電を生じさせようとしているが、このようなプロセスでの気泡内放電は、極めて高い電圧を一対の電極に印加することで強大な電場を水中に発生させないと生じさせることができない。このように、上記特許文献1の技術では、水処理に高いエネルギーを必要とするので、省エネルギーの面で問題があった。
In
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、電極に供給する電力を抑えつつ効率よく水処理を行うことのできる水処理装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at providing the water treatment apparatus which can perform a water treatment efficiently, suppressing the electric power supplied to an electrode.
上記課題を解決するためのものとして、本発明の水処理装置は、内部に気体室を形成するノズル部材と、前記気体室を挟んで対向配置された一対の電極と、前記気体室と連通する空間に処理水を貯留する処理槽と、前記気体室に気体を供給し、当該気体室の下流端部から前記処理槽内の処理水に前記気体を送り出すことにより、前記処理水中に気泡を発生される気体供給装置と、前記一対の電極に電圧を印加することによりプラズマ放電を発生される電源とを備えた、ことを特徴とするものである(請求項1)。 In order to solve the above problem, the water treatment apparatus of the present invention communicates with the gas chamber, a nozzle member that forms a gas chamber therein, a pair of electrodes that are arranged to face each other with the gas chamber interposed therebetween, and the gas chamber. A gas is generated in the treated water by supplying a gas to the treatment tank storing the treated water in the space, and sending the gas from the downstream end of the gas chamber to the treated water in the treatment tank. And a power source that generates a plasma discharge by applying a voltage to the pair of electrodes (Claim 1).
この水処理装置では、一対の電極間のプラズマ放電によって気体室にプラズマが供給されるので、気体室内の気体に含まれる所定の成分に放電反応(電子の放出反応)が生じ、各種ラジカルや紫外線が生成される。そして、これらの成分を含む気体が気体室の下流端部から気泡として処理槽内の処理水に供給されることにより、処理水を強力に殺菌することができる。 In this water treatment apparatus, plasma is supplied to the gas chamber by plasma discharge between a pair of electrodes, so that a discharge reaction (electron emission reaction) occurs in a predetermined component contained in the gas in the gas chamber, and various radicals and ultraviolet rays are generated. Is generated. And the process water can be sterilized strongly by the gas containing these components being supplied to the treated water in a processing tank as a bubble from the downstream end part of a gas chamber.
しかも、気体が存在する気体室を挟んで対向配置された一対の電極に電圧を印加し、これに伴い発生するプラズマ放電によって各種ラジカル等を発生させるので、例えばラジカル化していない通常の気体を処理水に供給した後でこれをラジカル化する場合(この場合は水中に強力な電場を発生させる必要がある)と異なり、印加すべき電圧の値を低く抑えることができ、処理水の殺菌処理に必要なエネルギーを抑制することができる。 In addition, a voltage is applied to a pair of electrodes arranged opposite to each other across a gas chamber in which gas exists, and various radicals and the like are generated by the plasma discharge generated along with this, so that, for example, normal gas that has not been radicalized is treated. Unlike the case of radicalizing this after supplying it to water (in this case, it is necessary to generate a strong electric field in the water), the value of the voltage to be applied can be kept low. Necessary energy can be suppressed.
本発明において、好ましくは、前記一対の電極は、前記処理槽に向けて流れる気体室内の気体の流れ方向に沿って延びている(請求項2)。 In the present invention, preferably, the pair of electrodes extend along a gas flow direction in a gas chamber that flows toward the processing tank.
このように、気体室内の気体の流れ方向に沿って延びるように一対の電極を形成した場合には、気体の流れが電極によって阻害される事態を防止でき、処理水に効率よく気泡を供給することができる。 As described above, when the pair of electrodes are formed so as to extend along the gas flow direction in the gas chamber, it is possible to prevent the gas flow from being obstructed by the electrodes, and efficiently supply the bubbles to the treated water. be able to.
本発明において、好ましくは、前記処理水に供給される気泡を微細化させるための微細化手段が前記気体室の下流端部に設けられる(請求項3)。 In this invention, Preferably, the refinement | miniaturization means for refining the bubble supplied to the said treated water is provided in the downstream end part of the said gas chamber (Claim 3).
この構成によれば、微細化手段を通じて微細化された気泡が処理水に供給されるので、処理水中での気泡全体の表面積を拡大することができ、上述した殺菌効果をより高めることができる。 According to this configuration, since the microbubbles are supplied to the treated water through the micronization means, the entire surface area of the bubbles in the treated water can be increased, and the above-described sterilizing effect can be further enhanced.
本発明において、好ましくは、前記一対の電極のうち少なくとも一方が絶縁体で覆われている(請求項4)。 In the present invention, it is preferable that at least one of the pair of electrodes is covered with an insulator.
この構成によれば、プラズマ放電として無声放電(誘電体バリア放電)を発生させることができるので、電極の消耗を効果的に抑制することができる。 According to this configuration, since silent discharge (dielectric barrier discharge) can be generated as plasma discharge, it is possible to effectively suppress electrode consumption.
本発明の水処理装置は、好ましくは、前記気体供給装置から気体室に供給される気体に水分を含ませる湿潤化手段をさらに備える(請求項5)。 The water treatment apparatus of the present invention preferably further includes a wetting means for adding moisture to the gas supplied from the gas supply apparatus to the gas chamber (Claim 5).
この構成によれば、気体室に供給される気体に確実に水分が含有されるので、一対の電極間にプラズマ放電用の電圧が印加されたときには、充分な量のヒドロキシラジカル(OHラジカル)を生成することができる。ヒドロキシラジカルは、活性酸素と呼ばれる分子種の中でも特に強力な酸化力を有しているので、このようなヒドロキシラジカルを充分に含む気体を気泡として処理水に供給することにより、処理水をより効果的に殺菌処理することができる。 According to this configuration, since moisture is surely contained in the gas supplied to the gas chamber, when a voltage for plasma discharge is applied between the pair of electrodes, a sufficient amount of hydroxy radical (OH radical) is generated. Can be generated. Hydroxyl radicals have a particularly strong oxidizing power among the molecular species called active oxygen. By supplying gas containing such hydroxy radicals as bubbles to the treated water, the treated water becomes more effective. Can be sterilized.
本発明において、好ましくは、前記処理槽内の処理水が特定方向に流れており、前記ノズル部材は、前記特定方向に並んで配置される複数のノズルを有し、各ノズル内部の気体室から前記特定方向に垂直な方向に気体が送り出される(請求項6)。 In the present invention, preferably, the treated water in the treatment tank flows in a specific direction, and the nozzle member has a plurality of nozzles arranged side by side in the specific direction, from a gas chamber inside each nozzle. Gas is sent out in a direction perpendicular to the specific direction (Claim 6).
この構成によれば、処理槽内で処理水を一方向に流しながら、その流れの中に充分な量の気泡を供給できるので、比較的多くの処理水を短時間で効率よく殺菌処理することができる。 According to this structure, since a sufficient amount of bubbles can be supplied into the flow while flowing the treated water in one direction in the treatment tank, a relatively large amount of treated water can be sterilized efficiently in a short time. Can do.
本発明の水処理装置は、好ましくは、前記処理槽の内部に互いに離間した状態で対向配置された一対の水中電極と、前記水中電極に電圧を印加する水中電極用電源とをさらに備える。前記一対の水中電極の間には、前記ノズル部材にて生成された気体が供給される(請求項7)。 The water treatment apparatus of the present invention preferably further includes a pair of underwater electrodes disposed opposite to each other in a state of being separated from each other inside the treatment tank, and a power supply for the underwater electrode that applies a voltage to the underwater electrode. A gas generated by the nozzle member is supplied between the pair of underwater electrodes (Claim 7).
この構成によれば、一対の水中電極間に形成される電界が処理水中の気泡に作用して各種ラジカルや紫外線を継続的に発生させるので、処理水の殺菌効果をより高めることができる。 According to this configuration, since the electric field formed between the pair of underwater electrodes acts on the bubbles in the treated water to continuously generate various radicals and ultraviolet rays, the sterilizing effect of the treated water can be further enhanced.
以上説明したように、本発明の水処理装置によれば、電極に供給する電力を抑えつつ効率よく水処理を行うことができる。 As described above, according to the water treatment apparatus of the present invention, water treatment can be performed efficiently while suppressing the power supplied to the electrodes.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかる水処理装置の構成を示す図である。この第1実施形態の水処理装置は、例えば、船舶のバラスト水や、各種工場や事業所からの排水、上下水、飲料水として利用される水などを殺菌処理するために用いられる装置である。以下、殺菌処理前の水を「処理水」と呼ぶ。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. The water treatment apparatus according to the first embodiment is an apparatus used for sterilizing, for example, ship ballast water, waste water from various factories and offices, water used as drinking water, drinking water, and the like. . Hereinafter, water before sterilization is referred to as “treated water”.
上記水処理装置は、中空形状のノズル部材1と、内部に処理水Wを貯留する処理槽2と、ノズル部材1に気体を供給する気体供給装置3と、ノズル部材1の内部に配設された一対の電極4と、一対の電極4に電圧を印加する電源5とを備えている。
The water treatment apparatus is disposed inside a
ノズル部材1の内部に形成された空洞は、気体供給装置3から供給される気体で満たされる気体室10として形成されている。この気体室10の下流端部(つまり気体供給装置3から供給される気体の送り方向下流側の端部)には、多数の微細な孔を有する多孔質物質またはメッシュ状部材等からなる出口部材11が、ノズル部材1の先端部の壁面に固定された状態で取り付けられている。この出口部材11は、後述する気泡Bを微細化するための微細化手段に該当するものである。
The cavity formed inside the
気体供給装置3は、気体を圧送するポンプ15と、ポンプ15とノズル部材1とを互いに連結する気体導入管16とを有している。ポンプ15からは酸素を含む気体(例えば空気、酸素リッチガス、または純酸素等)が圧送される。なお、気体にはある程度の水分が含まれている。
The
ポンプ15から圧送された気体は、気体導入管16を通じてノズル部材1の内部の気体室10に供給され、気体室10の出口部材11を通じて処理槽2内の処理水Wに送り出される。これにより、処理水W中には、多数の気泡Bが発生する。特に、当実施形態では、多数の微細な孔を有した出口部材11を通じて気体が送り出されるので、気泡Bとしては、100μm以下の気泡径を有するいわゆるマイクロバルブが発生する。
The gas pumped from the
一対の電極4は、それぞれ平らな金属板からなり、ノズル部材1の内壁面における離間した2箇所に取り付けられている。つまり、一対の電極4は、ノズル部材1内の気体室10を挟んで互いに対向し、かつ気体室10に露出するように設けられている。各電極4は、処理槽2に向けて流れる気体室10内の気体の流れを阻害しないように、気体の流れ方向に沿って延びるように形成されている。
The pair of
電源5は、一対の電極4に数kV程度の直流電圧を印加するものであり、一対の電極4と被覆電線等を介して電気的に接続されている。
The
電源5から一対の電極4に対し上記のような電圧が印加されると、気体室10にプラズマが発生する。すると、気体室10の気体に含まれる酸素や水分が、例えば次の反応式(1)(2)(3)のように反応する。なお、下記の反応式において元素記号の前に「・」を付したものは、化学結合が切れた自由な状態(不対電子をもつ状態)になったこと、つまりラジカル化したことを表している。
When the voltage as described above is applied from the
H2O+e→・OH+・H+e ‥‥(1)
O2+2e→2・O+2e ‥‥(2)
・O+H2O→2・OH ‥‥(3)
具体的には、上記反応式(1)に示すように、気体に含まれる水分(H2O)に電子が衝突して電子の放出(放電反応)が起き、ヒドロキシラジカル(・OH)と水素ラジカル(・H)とが生成される。この放電反応に伴い、紫外線(UV)も発生する。
H 2 O + e → OH + e H + e (1)
O 2 + 2e → 2.O + 2e (2)
・ O + H 2 O → 2.OH (3)
Specifically, as shown in the above reaction formula (1), electrons collide with moisture (H 2 O) contained in the gas to release electrons (discharge reaction), and hydroxy radical (.OH) and hydrogen A radical (.H) is generated. Accompanying this discharge reaction, ultraviolet rays (UV) are also generated.
また、上記反応式(2)に示すように、気体に含まれる酸素(O2)に電子が衝突して電子の放出(放電反応)が起き、酸素ラジカル(・O)が生成されるとともに、紫外線(UV)が発生する。さらに、この放電反応によって生成された酸素ラジカル(・O)は、上記反応式(3)に示すように、空気中の水分(H2O)と反応してヒドロキシラジカル(・OH)を発生させる。 Further, as shown in the above reaction formula (2), electrons collide with oxygen (O 2 ) contained in the gas to cause electron emission (discharge reaction) to generate oxygen radicals (.O), Ultraviolet rays (UV) are generated. Further, oxygen radicals (.O) generated by this discharge reaction react with moisture (H 2 O) in the air to generate hydroxy radicals (.OH) as shown in the above reaction formula (3). .
なお、具体的な反応式は省略するが、上記反応式(2)で生成された酸素ラジカルが気体中に含まれる酸素と反応してオゾン(O3)が生成されることもある。また、上記反応式(1)や(3)で生成されたヒドロキシラジカルどうしが反応して過酸化水素(H2O2)が生成されることもある。 Although a specific reaction formula is omitted, ozone (O 3 ) may be generated by the reaction of oxygen radicals generated in the above reaction formula (2) with oxygen contained in the gas. Further, hydrogen radicals (H 2 O 2 ) may be generated by the reaction between the hydroxy radicals generated in the above reaction formulas (1) and (3).
以上のように、一対の電極4に対する電圧印加によって気体室10にプラズマが供給されると、気体室10の内部では、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾン、過酸化水素、紫外線等を含む気体がつくり出される。このような気体は、気体室10の出口部材11を通じて処理水Wに供給され、多数の気泡Bとなって処理水W中を漂うことで、処理水Wを強力に殺菌処理する。
As described above, when plasma is supplied to the gas chamber 10 by applying a voltage to the pair of
すなわち、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾン、過酸化水素は、いずれも、強い酸化力をもった活性酸素の一種であり、細菌や微生物等を減殺する効果、つまり殺菌効果を有する。また、周知のとおり、紫外線も殺菌効果を有する。特に、ヒドロキシラジカルは、活性酸素の中で最も反応性が高く、強力な酸化力を有しているため、細菌や微生物等の減殺に非常に強い効力を発揮する。したがって、このようなヒドロキシラジカル等を含む気体が気泡Bとして処理水Wに供給されることにより、処理水Wが強力に殺菌処理され、処理水Wの水質が改善される。 That is, oxygen radicals, hydroxy radicals, ozone, and hydrogen peroxide are all active oxygen having strong oxidizing power, and have an effect of reducing bacteria, microorganisms, and the like, that is, a bactericidal effect. As is well known, ultraviolet rays also have a bactericidal effect. In particular, the hydroxy radical is the most reactive among the active oxygens and has a strong oxidizing power, and therefore exerts a very strong effect on killing bacteria and microorganisms. Therefore, when the gas containing such a hydroxy radical is supplied to the treated water W as the bubbles B, the treated water W is strongly sterilized and the quality of the treated water W is improved.
以上説明したように、第1実施形態の水処理装置では、一対の電極4間のプラズマ放電によって、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾン、過酸化水素や紫外線等が気体室10内に生成される。そして、これらを含む気体が気体室10の下流端部から気泡Bとして処理槽2内の処理水Wに供給されることにより、処理水Wを強力に殺菌することができる。
As described above, in the water treatment apparatus of the first embodiment, oxygen radicals, hydroxy radicals, ozone, hydrogen peroxide, ultraviolet rays, and the like are generated in the gas chamber 10 by plasma discharge between the pair of
しかも、気体が存在する気体室10内において各種ラジカル等を発生させるので、処理水Wに供給した気泡をラジカル化する場合に比べて、一対の電極4間に印加すべき電圧を抑えることができる。
Moreover, since various radicals and the like are generated in the gas chamber 10 in which gas exists, the voltage to be applied between the pair of
さらに、上記第1実施形態では、一対の電極4が気体室10内の気体の流れ方向に沿って延びるように形成されているので、気体室10内の気体の流れが阻害されることがなく、処理槽2内の処理水Wに効率よく気泡Bを供給することができる。
Furthermore, in the first embodiment, since the pair of
また、上記第1実施形態では、出口部材11(微細化手段)が気体室10の下流端部に設けられているので、処理水W中に供給された気体が微細な気泡Bとなる。これにより、気体と処理水Wとが接触する面積が増大するので、上述した殺菌効果をより高めることができる。 Moreover, in the said 1st Embodiment, since the outlet member 11 (miniaturization means) is provided in the downstream end part of the gas chamber 10, the gas supplied in the treated water W turns into the fine bubble B. FIG. Thereby, since the area which gas and treated water W contact increases, the sterilization effect mentioned above can be heightened more.
なお、上記第1実施形態では、一対の電極4間でプラズマ放電を発生させるために各電極4に直流電圧を印加したが、電極4に印加される電圧は、プラズマ放電を発生させることができる電圧であればよく、例えば高周波(数百Hz〜数百kHz)の交流電圧を電極4に印加してもよい。
In the first embodiment, a DC voltage is applied to each
<第2実施形態>
次に、図2を参照して、本発明の第2実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。なお、図2において、先の第1実施形態(図1)と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, with reference to FIG. 2, the structure of the water treatment apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 2, the same components as those in the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第2実施形態の水処理装置は、先の第1実施形態と同様、内部に気体室30を形成するノズル部材21が処理槽2に取り付けられており、気体室30の下流端部には、多孔質物質またはメッシュ状部材等からなる出口部材31が設けられている。ただし、第2実施形態では、第1実施形態と異なり、一対の電極24が、絶縁体からなるノズル部材21の壁部(気体室30の囲繞壁)に埋め込まれるように設けられている。つまり、第2実施形態では、一対の電極24が絶縁体で覆われており、気体室30に露出していない。
In the water treatment apparatus of the second embodiment, the
一対の電極24には、高周波の交流電圧を発生させる電源25が電気的に接続されている。この電源25から、絶縁体(ここではノズル部材21の壁部)で覆われた一対の電極24に対し交流電圧が印加されると、一対の電極24の間でいわゆる無声放電(誘電体バリア放電ともいう)によるプラズマが発生する。このプラズマは、第1実施形態でも説明したとおり、気体室30内の気体に含まれる酸素や水に放電反応を生じさせ、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾン、過酸化水素等の活性酸素や、紫外線を発生させる。そして、これらの成分を含む気体が気体室10の下流端部(出口部材31)から気泡Bとして処理槽2内の処理水Wに供給されることにより、処理水Wが殺菌処理される。
A
以上のように、第2実施形態では、一対の電極24が絶縁体で覆われているので、一対の電極24間で無声放電を発生させることができ、電極24の消耗を効果的に抑制することができる。第2実施形態の水処理装置によるこれ以外の作用効果は、先の第1実施形態と同様である。
As described above, in the second embodiment, since the pair of
なお、上記第2実施形態では、絶縁体からなるノズル部材21の壁部に一対の電極24を埋め込んだが、ノズル部材21とは別体の絶縁体で覆った電極24をノズル部材21の内壁面に取り付けるようにしてもよい。また、上記第2実施形態では、一対の電極24の双方を絶縁体で覆ったが、一対の電極24のうち一方の電極のみを絶縁体で覆うようにしてもよい。これらの点は、以下の実施形態においても同様である。
In the second embodiment, the pair of
<第3実施形態>
次に、図3を参照して、本発明の第3実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。なお、図3において、先の第2実施形態(図2)と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する第4〜第6実施形態でも同様である。
<Third Embodiment>
Next, with reference to FIG. 3, the structure of the water treatment apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 3, the same components as those of the second embodiment (FIG. 2) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. This also applies to the fourth to sixth embodiments described later.
第3実施形態の水処理装置では、ポンプ15から送り出された気体が流通する気体導入管16と、処理水Wが貯留されている処理槽2の内部とが、配管41を介して互いに連通されている。当該配管41における気体導入管16側の端部である先端部41aは先細り状に形成されており、微小な径の開口を通じて気体導入管16の内部と連通している。
In the water treatment apparatus of the third embodiment, the
上記構成において、ポンプ15からの気体が気体導入管16を通過したときには、処理水Wと気体導入管16の内部との圧力差により、処理槽2内の処理水Wが配管41を通じて気体導入管16側に吸引される。吸引された処理水Wは、配管41の先端部41aに設けられた微小径の開口から噴出されることにより、霧状化した状態で気体導入管16の内部に供給される。これにより、気体導入管16内を通過する気体に対し強制的に水分(水蒸気)が補給されるので、充分に湿潤化した気体が気体室30に供給されることになる。
In the above configuration, when the gas from the
以上説明したように、本発明の第3実施形態では、気体導入管16と処理槽2とを連通する配管41が、気体室30に供給される気体に強制的に水分を含ませる湿潤化手段として機能する。これにより、気体室30に供給される気体に確実に水分が含有されるので、一対の電極24間にプラズマ放電用の電圧が印加されたときには、先の第1実施形態で説明した反応式(1)〜(3)に基づき、充分な量のヒドロキシラジカル(・OH)を生成することができる。ヒドロキシラジカルは、既述のとおり強力な酸化力を有しているので、このようなヒドロキシラジカルを充分に含む気体を気泡Bとして処理水Wに供給することにより、処理水Wをより効果的に殺菌処理することができる。
As described above, in the third embodiment of the present invention, the
<第4実施形態>
次に、図4を参照して、本発明の第4実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。
<Fourth embodiment>
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the water treatment apparatus concerning 4th Embodiment of this invention is demonstrated.
第4実施形態の水処理装置は、上述した配管41に加えて、配管41の途中部に開閉可能に設けられた電動式の流量調整弁43と、流量調整弁43を制御するためのコントローラ45と、ポンプ15から気体導入管16を通じて送出される気体の湿度を検出する湿度センサ47とを備えている。
In addition to the
コントローラ45は、周知のCPU、RAM、ROM等からなるもので、湿度センサ47から入力される湿度の情報を受け付けるとともに、その湿度の値に応じて流量調整弁43の開度を制御する機能を有している。
The
具体的に、コントローラ45は、ポンプ15から送出される気体の湿度が低いときには、流量調整弁43の開度を大きくし、配管41を通じて吸引される処理水Wの流量を増大させる。これにより、気体導入管16の内部に比較的多くの水分(水蒸気)が供給されるので、気体の湿度が充分に上昇する。一方、ポンプ15から送出される気体の湿度が高いとき、コントローラ45は、流量調整弁43の開度を小さくし、配管41を通じて吸引される処理水Wの流量を減少させる。これにより、気体の湿度の上昇幅が抑制される。なお、気体の湿度が充分に高い場合は、流量調整弁43を閉じてもよい。
Specifically, when the humidity of the gas sent from the
このように、コントローラ45は、ポンプ15から送出される気体の湿度に応じて流量調整弁43の開度を制御し、気体導入管16に供給される水分の量を調節することにより、気体室30に供給される気体の湿度を一定の範囲に維持する機能を有している。
Thus, the
以上説明したように、第4実施形態の水処理装置は、気体室30に供給される気体に強制的に水分を含ませる湿潤化手段として、配管41と、配管41の途中部に設けられた流量調整弁43と、流量調整弁43の開度を気体の湿度に応じて制御するコントローラ45とを有している。これにより、気体室30に供給される気体の湿度を一定に維持することができるので、処理水Wの殺菌効果を安定的に発揮させることができる。
As described above, the water treatment apparatus of the fourth embodiment is provided in the middle of the
なお、上記第4実施形態とは異なる態様として、例えば図5に示すように、処理槽2内の処理水Wを強制的に吸引するポンプ50を配管41に設けてもよい。この場合、ポンプ50の回転数等を制御することにより、水分の補給量、ひいては気体の湿度を調節することが可能である。
As an aspect different from the fourth embodiment, for example, as shown in FIG. 5, a pump 50 that forcibly sucks the treated water W in the
<第5実施形態>
次に、図6を参照して、本発明の第5実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, with reference to FIG. 6, the structure of the water treatment apparatus concerning 5th Embodiment of this invention is demonstrated.
第5実施形態の水処理装置では、気体室30に気体を供給する気体供給装置63が、気体を圧送するポンプ65と、ポンプ65に接続された第1配管66と、第1配管66の下流側に設けられた第2配管67とを有している。
In the water treatment device of the fifth embodiment, the
第1配管66と第2配管67との間には、液体の水W’が内部に貯留された水槽68が設けられている。第1配管66から水槽68に供給された気体は、水槽68内に示す矢印のように、水槽68内に貯留された水W’を通過した後で第2配管67に導入される。これにより、第2配管67に導入される気体には、充分な水分(水蒸気)が含有されることになる。
A
第5実施形態の水処理装置では、気体室30に供給される気体に強制的に水分を含ませる湿潤化手段として、気体供給装置63に水槽68が設けられているので、気体室30に供給される気体を湿潤化することができる。
In the water treatment apparatus of the fifth embodiment, the
<第6実施形態>
次に、図7を参照して、本発明の第6実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, with reference to FIG. 7, the structure of the water treatment apparatus concerning 6th Embodiment of this invention is demonstrated.
第7実施形態の水処理装置は、先の第2実施形態(図2)の構成要素に加えて、処理槽2の内部に互いに離間した状態で対向配置された一対の水中電極71と、一対の水中電極71に高周波の高電圧パルスを繰り返し印加する水中電極用電源72とを有している。
In addition to the components of the second embodiment (FIG. 2), the water treatment device of the seventh embodiment includes a pair of submerged
水中電極用電源72から電圧が印加されると、一対の水中電極71の間には電界が形成される。この電界は、気体室30から放出されて処理水W中を漂う気泡Bに作用して、上述した反応式(1)〜(3)に示したような放電反応やヒドロキシラジカルの生成反応を気泡B中で繰り返し生じさせる。さらに、その反応に伴って、紫外線や、オゾン、過酸化水素等も生成される。
When a voltage is applied from the underwater
なお、既に説明したとおり、気体室30から処理水Wに対しては、プラズマ放電によってラジカル化した気体が気泡Bとして供給されるので、気泡Bには既に自由電子が存在している。このため、水中電極71にそれほど大きな電圧を印加しなくても、気泡B中の放電反応等を継続させることが可能である。
As already described, since the gas radicalized by the plasma discharge is supplied from the
以上のように、処理槽2の内部に水中電極71を設けた第7実施形態によれば、処理水W中の気泡Bに電界が作用してヒドロキシラジカル等の活性酸素や紫外線を継続的に発生させるので、処理水Wの殺菌効果をより高めることができる。
As described above, according to the seventh embodiment in which the
<第7実施形態>
次に、図8を参照して、本発明の第7実施形態にかかる水処理装置の構成について説明する。
<Seventh embodiment>
Next, with reference to FIG. 8, the structure of the water treatment apparatus concerning 7th Embodiment of this invention is demonstrated.
図8に示すように、第7実施形態では、処理槽102の一端部に処理水Wを導入するための導入部106が接続されているとともに、処理槽102の他端部に処理水Wを排出するための導出部107が接続されている。すなわち、導入部106を通じて処理槽102に導入された処理水Wは、処理槽102の内部を一定の方向(図8に示す特定方向X)に流れた後、導出部107を通じて処理槽102の外部へと排出される。
As shown in FIG. 8, in the seventh embodiment, an
処理槽102には、その内部の処理水Wに気泡Bを供給するためのノズル部材81が取り付けられている。ノズル部材81は、処理槽102に取り付けられた複数のノズル81A〜81Cと、処理槽102におけるノズル81A〜81Cと対向する面に取り付けられた複数のノズル81D〜81Fとを有している。複数のノズル81A〜81Cは特定方向Xに並んで配置され、特定方向Xに垂直な方向に延びている。複数のノズル81D〜81Fについても同様である。
A
各ノズル81A〜81Fの内部には、それぞれ、気体室90が形成されており、各気体室90には、気体供給装置93から気体が供給される。気体供給装置93は、図外のポンプと、当該ポンプから分岐しつつ延びる複数の気体導入管96とを有しており、各気体導入管96の下流端部が各ノズル81A〜81Fに接続されている。各気体室90の下流端部には、多孔質物質またはメッシュ状部材等からなる出口部材91が設けられている。
A
各ノズル81A〜81Fの気体室90に気体が供給されると、その気体は、気体室90下流の出口部材91を通じて、処理槽102内の処理水Wの流れ方向(すなわち、特定方向X)に垂直な方向に送り出される。これにより、処理水Wに多数の気泡Bが供給されるとともに、供給された気泡Bは、処理水Wの流れに乗ってその下流側へと流れていく。
When gas is supplied to the
各ノズル81A〜81Fには、一対の電極74が設けられている。具体的に、一対の電極74は、絶縁体からなるノズル81A〜81Fの各壁部に埋め込まれることにより、気体室90に露出しない状態で取り付けられている。
Each
各ノズル81A〜81Fに設けられた一対の電極74には、高周波の交流電圧を発生させる電源105が電気的に接続されている。ただし、図8では、図示の都合上、1つの電源105を左右に示している。
A
電源105から各ノズル81A〜81Fの電極74に交流電圧が印加されると、無声放電によって、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾン、過酸化水素等の各種ラジカルを含む気体が、各ノズル81A〜81Fの気体室90に生成される。そして、このラジカルを含む気体が、気体室90の出口部材91から気泡Bとして放出され、処理槽102内を特定方向Xに流れる処理水Wに供給されることにより、処理水Wが殺菌処理される。
When an AC voltage is applied from the
以上説明したように、本発明の第7実施形態では、処理槽102内の処理水Wの流れに沿って配置された複数のノズル81A〜81Fから、ラジカルを含む気体が処理水Wへと送り出されることにより、処理水Wをより短時間で殺菌処理することができる。なお、図8では、ノズル81A〜81Fに対し単一の電源105が用いられるものとしたが、図中左側のノズル81A〜81Cと右側のノズル81D〜81Fとにそれぞれ異なる電源を用意してもよいし、ノズル81A〜81Fのそれぞれに個別の電源を用意してもよい。
As described above, in the seventh embodiment of the present invention, the gas containing radicals is sent to the treated water W from the plurality of
図9は、上記第7実施形態の変形例を示す図である。この変形例では、ノズル部材として、処理槽102の奥行き方向Yに長尺な複数のノズル81A’〜81F’が設けられている。このような構成によれば、処理槽102のサイズが大きくても、処理槽102全体に気泡Bを供給することができ、殺菌効果をより高めることができる。なお、図9においては、上下方向の位置が同じノズルの組、すなわち、ノズル81A’,81D’の組と、ノズル81B’,81E’の組と、ノズル81C’,81F’の組とに、それぞれ共通の電源105A,105B,105Cが用意されている。
FIG. 9 is a diagram showing a modification of the seventh embodiment. In this modification, a plurality of
また、上記のように長尺断面のノズルを処理槽102に取り付ける場合には、1つのノズルから比較的多くの気泡が供給されるので、必ずしも上記第7実施形態のように、処理水Wの流れ方向(特定方向X)に沿って複数のノズルを設ける必要はなく、同方向につき1つのノズルを設けるようにしてもよい。
In addition, when a nozzle having a long cross section is attached to the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上述した各実施形態以外にも、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, various deformation | transformation are possible in the range which does not deviate from the scope of this invention besides each embodiment mentioned above.
例えば、気体供給装置は、塩素を含む気体を気体室(ノズル部材の内部)に供給するものであってもよい。この場合には、気体室を挟んだ一対の電極間で生じるプラズマ放電により塩素ラジカルが生成される。塩素ラジカルは、強い殺菌効果を有するため、処理水を効果的に殺菌処理することができる。 For example, the gas supply device may supply a gas containing chlorine to the gas chamber (inside the nozzle member). In this case, chlorine radicals are generated by plasma discharge generated between a pair of electrodes sandwiching the gas chamber. Since the chlorine radical has a strong sterilizing effect, the treated water can be effectively sterilized.
また、気体室から処理水に供給される気体により生成される気泡は、必ずしもマイクロバブル(100μm以下の径を有する気泡)に限定されない。求められる殺菌効果のレベルに応じて、100μmを超える径の気泡を処理水に供給してもよい。気泡径を大きくできる場合、気泡を微細化するための出口部材(微細化手段)については、これを省略することも可能である。 Further, the bubbles generated by the gas supplied from the gas chamber to the treated water are not necessarily limited to microbubbles (bubbles having a diameter of 100 μm or less). Depending on the required level of sterilization effect, bubbles having a diameter exceeding 100 μm may be supplied to the treated water. In the case where the bubble diameter can be increased, it is possible to omit the outlet member (miniaturization means) for miniaturizing the bubbles.
1,21,81 ノズル部材
2,102 処理槽
3,63,93 気体供給装置
4,24,74 電極
5,25,105 電源
10,30,90 気体室
11,31,91 出口部材(微細化手段)
41 配管(湿潤化手段)
71 水中電極
72 水中電極用電源
81A〜81F ノズル
B 気泡
W 処理水
1,21,81 Nozzle member 2,102
41 Piping (wetting means)
71
Claims (7)
前記気体室を挟んで対向配置された一対の電極と、
前記気体室と連通する空間に処理水を貯留する処理槽と、
前記気体室に気体を供給し、当該気体室の下流端部から前記処理槽内の処理水に前記気体を送り出すことにより、前記処理水中に気泡を発生される気体供給装置と、
前記一対の電極に電圧を印加することによりプラズマ放電を発生される電源とを備えた、ことを特徴とする水処理装置。 A nozzle member forming a gas chamber therein;
A pair of electrodes opposed to each other with the gas chamber interposed therebetween;
A treatment tank for storing treated water in a space communicating with the gas chamber;
A gas supply device for generating bubbles in the treated water by supplying gas to the gas chamber and sending the gas from the downstream end of the gas chamber to the treated water in the treatment tank;
A water treatment apparatus comprising: a power source that generates plasma discharge by applying a voltage to the pair of electrodes.
前記一対の電極は、前記処理槽に向けて流れる気体室内の気体の流れ方向に沿って延びている、ことを特徴とする水処理装置。 The water treatment device according to claim 1,
The pair of electrodes extend along a gas flow direction in a gas chamber that flows toward the treatment tank.
前記処理水に供給される気泡を微細化させるための微細化手段が前記気体室の下流端部に設けられた、ことを特徴とする水処理装置。 The water treatment apparatus according to claim 1 or 2,
A water treatment apparatus, characterized in that a finer means for refining bubbles supplied to the treated water is provided at a downstream end of the gas chamber.
前記一対の電極のうち少なくとも一方が絶縁体で覆われている、ことを特徴とする水処理装置。 In the water treatment apparatus of any one of Claims 1-3,
A water treatment apparatus, wherein at least one of the pair of electrodes is covered with an insulator.
前記気体供給装置から気体室に供給される気体に水分を含ませる湿潤化手段をさらに備えた、ことを特徴とする水処理装置。 In the water treatment apparatus of any one of Claims 1-4,
A water treatment apparatus, further comprising a wetting means for containing moisture in the gas supplied from the gas supply apparatus to the gas chamber.
前記処理槽内の処理水が特定方向に流れており、
前記ノズル部材は、前記特定方向に並んで配置される複数のノズルを有し、各ノズル内部の気体室から前記特定方向に垂直な方向に気体が送り出される、ことを特徴とする水処理装置。 In the water treatment apparatus of any one of Claims 1-5,
The treated water in the treatment tank flows in a specific direction,
The said nozzle member has a some nozzle arrange | positioned along with the said specific direction, Gas is sent out in the direction perpendicular | vertical to the said specific direction from the gas chamber inside each nozzle, The water treatment apparatus characterized by the above-mentioned.
前記処理槽の内部に互いに離間した状態で対向配置された一対の水中電極と、
前記水中電極に電圧を印加する水中電極用電源とをさらに備え、
前記一対の水中電極の間に、前記ノズル部材にて生成された気体が供給される、ことを特徴とする水処理装置。 In the water treatment apparatus of any one of Claims 1-6,
A pair of underwater electrodes disposed opposite to each other inside the treatment tank;
A power source for an underwater electrode for applying a voltage to the underwater electrode;
A water treatment apparatus, wherein a gas generated by the nozzle member is supplied between the pair of underwater electrodes.
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