JP3983282B2 - ガス注入と電気放電を用いた液体汚染物除去装置 - Google Patents

Description

〔技術分野〕
本発明は、一般に、毒性又は望ましくない化学物質及び病原体を含む水、スラッジ、又は他の液体の精製及び汚染物除去に用いられる方法及び装置に関する。詳しくは、本発明の装置は、液体の流れ内に放電することにより汚染物の破壊及び（又は）除去を開始させる液体汚染物除去装置に関する。
〔背景技術〕
最近、環境清浄化活動、特に地下水、廃水及び飲料水の精製及び汚染物除去に対する研究及び開発が極めて広く行われるようになってきた。水汚染物除去の必要性は、工業的廃水の連続的処理から、１カ所での貯水池又は池の一時的汚染を処理することまで多岐に亙る。従って、大規模及び小規模の両方に利用できる方法が必要である。
供給水中の汚染物及び毒性物質を破壊又は除去するために、従来種々の技術が使われてきた。これらには超音波振動により生じた衝撃波を用いること、及び水に紫外線を当てることが含まれている。水流中に正に帯電するイオンを導入して粒子の凝集及び分離を起こすとか、流体室内に電流を流して、その陽極と陰極との間の電流によって近くの微生物に有毒な効果を与えるなどして、電気も汚染物除去剤として用いられてきた。
塩素化はよく知られており、ある種のバクテリア及び微生物に有効であるが、有機化学物質には殆ど効果がない。逆に活性炭フィルターは、有機化学物質を除去するが、そのようなフィルターは極めて値段が高く、規則的な管理を必要とする。
オゾン（Ｏ₃）の注入も効果的に使用することができる。しかし、オゾン設備は極めて大きくしなければ効率のよいものとはならない。従って、そのコスト及び規模のため、それは、例えば、小規模な汚染地下水及び廃水地点を清浄化するのに用いるのには不適切なものになっている。過酸化水素注入装置も、或るものはＵＶフラッシュランプによる活性化と共に用いて、有機化合物と結合させるのに必要な−ＯＨラジカルを生成させるのに用いられてきた。この方法は、汚染物及び有機化学物質を適切に除去することができるが、費用が高い。なぜなら、高純度過酸化水素が多量に必要であり、過酸化水素がＵＶエネルギーに適切に照射されるのを妨げるＵＶフラッシュランプの表面汚染により規則的な管理が必要だからである。
活性炭フィルターは、有機化学物質については適切な除去作用を果たすが、極めてコストが高く、規則的に交換しなければならず、従って、全国的な規模でそれらの問題を解決するのには有望ではない。
関連する問題で、全国的な何千もの製造工業は、一般大衆又は局地的環境にとって危険になることがある副生成物又は製造の副作用に対処しなければならない。製造工程自身が、環境及び人間に有害な有機化学物質又は他の汚染物を生ずることがある。食品工業では、多くの食品が、もし摂取されると有害なバクテリア及び（又は）生物学的有機体を引き付けたり取り込んだりするため、この問題は一層頻繁に起きる。これらの病原体（サルモネラ、ウィルス、バクテリア等）に対しては、製造工程の或る時点及び小売販売へ出荷する前の時点で、製造業者は対策を取らなければならない。殆どの場合、製造業者は化学的滅菌剤を用いるか、又は製品汚染による問題の可能性を実質的に解消するようなプラントで製造工程を行う。これは最終的消費者にとっては良いが、これらの滅菌剤又は化学物質がプラントから近くの水又は埋立地中へ排出され、それが地下水系に浸出したりすると、別な環境問題を生ずる。
この種の処理で多くの種類の滅菌剤及び化学物質が用いられている。最も効果的なものの一つは、フェノール系滅菌剤である。フェノールは病原体及び他の有害な化合物に作用し、多くの種類の工業で広く用いられている。フェノール系滅菌剤を使用することによる副作用は、その生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）が高いため、環境に対する脅威を与えることである。このＢＯＤは、環境中へ放出されると、他の長鎖有機体と酸素を奪い合う。環境保護局（ＥＰＡ）は、現在、局地的環境中へ排出された場合、平均１日０．５ｐｐｍ、最大限度１．０ｐｐｍの限界を要請している。自然環境中のこのフェノール濃度は、明らかに自然食物連鎖に脅威を与えないものであり、従って、政府基準として受け入れられている。しかし、多くの工業は、この規制に従っていないか、又はその滅菌剤を環境中へ放出する前に破壊するコスト的に効果的な方法を持っていない。従って、多くの工業は、彼らの生成物を最終使用者及び局地的環境に対して安全に維持するため、屋内廃水処理技術を採用している。
家禽飼育原料、製品、及び卵の生産では、多くの処理農場及びプラントで滅菌剤としてフェノールを用いている。或るものはサルモネラ無菌法を実施しているが、それは全工業に対して特殊なものである。この方法は彼らの労働者及び最終的消費者がサルモネラ菌に犯される可能性を防止する。この方法の一部は、装置、機械、及び一般的設備を洗浄するために滅菌剤としてフェノールを使用する必要がある。副生成物としてフェノールを含む洗浄流出水はしばしば収集して、局地的に僅かな体積の水中へ廃棄する。これは、フェノールの濃度がＥＰＡにより局地的廃棄に対して設定された許容限界を越えるのが典型的であるため、問題を生ずる。フェノール濃度が２０ｐｐｍ以上である洗浄水体積が８，７００ガロン／週になることは珍しくない。
ＵＳＡで、或る形態のスラッジ脱水装置を用いた何千もの廃水処理プラントについては別の問題が存在する。米国での廃水処理プラントの大部分は、下水施設又は工業的処理からの廃水を最終的に処理する手段として「バッグ（bug）」と呼ばれている生物学的処理又は生きた有機体を用いている。最終的に、廃棄物質処理後の固体物質としてそれら「バッグ」自身だけが残る結果になる。最終的処理タンク中のこれらバッグを含む水はスラッジと呼ばれる。廃棄物処理のこの手段によって生ずる問題は、処理水を再循環するか、又は河又は流水中に捨てることができるようになるまで、残留する固体物質を除去し、廃棄しなければならないことである。
作動容量の限界は、脱水速度による。スラッジを構成する有機体の細胞構造が水を保持し、この水を除去するためにはかなりのエネルギー及び時間が必要である。多くの場合、従来の処理装置では、処理されたスラッジ残滓（ケーク）を更に乾燥することなく埋立地へ移すことができる程充分な量の水を除去することはできない。その湿潤スラッジを、湿潤スラッジ型廃棄物に割り当てられた埋立地へ送るならば、廃棄コストが遥かに高くなる。
現在ある多くの型の脱水装置は、スラッジから固体物質を物理的に分離するためのものである。その例には、ベルトプレス、板及び枠プレス、及び遠心分離が含まれる。この脱水装置によって固体物質を除去したならば、それは或るやり方で廃棄しなければならない。第一の方法は、この物質を埋立地へ輸送することである。この方法の限界は、水を物理的に除去するのに時間及びエネルギーを必要とし、脱水工程後の圧搾物質又は「残滓」を乾燥する必要があることである。もし脱水工程が余りにも遅いと、或る流量のスラッジを処理するのに余分の装置を用いなければならない。もし残滓が充分乾燥されていないと、その物質は更に処理するか、特別な埋立地に捨てなければならず、それは使用コストを遥かに大きくする。もし一層湿潤した残滓を埋立地が許容できることが判明した場合でも、除去されていない余分の水のため一層重いものを輸送することに伴われるコストの著しい増大がある。もし脱水速度が２倍になると、与えられた体積のスラッジは正味半分の時間で処理できる結果が得られ、脱水装置は半分程の大きさでよい。残滓が一層乾燥しているならば、全固体物質を最小のコストで廃棄することができる。そのような方法は、かなりの量の資本投資及び操作コストを節約することになるであろう。
従って、必要なことは、比較的低いコストで種々の有機物質及び化学的毒性物質を効果的に破壊又は除去することができ、他の化学物質の添加、又は汚染水を更に処理する必要がなく、大規模及び小規模操作の両方で使用するのに適合させることができる液体精製及び汚染物除去装置である。更に必要なことは、脱水速度問題及び残滓乾燥問題の両方を単一の操作で解決することができるスラッジ処理方法である。そのような装置は今の所従来法では欠けている。
〔発明の開示〕
本発明の一つの目的は、有機化学物質と同様、バクテリア及び他の微生物の両方に対して有効な液体汚染物質除去方法及び装置（システム）を与えることである。
本発明の別の目的は、大規模又は小規模で操作しても、いずれもコスト的に効果的で効率のよい液体精製方法及び装置（システム）を与えることである。
本発明の更に別の目的は、現在幾つかの異なった方式の汚染物除去作用を実施している液体精製装置（システム）を、その装置を更に複雑にすることなく、用いることである。
本発明の更に別の目的は、一層低いコストで水及びスラッジを処理するのに用いることができる汚染物除去装置を供給することである。
これら及び他の目的を達成するために、本発明の装置は、紫外線、パルス状機械的衝撃波、及び液体流のイオン化の相乗的組合せを、処理すべき液体内の汚染物除去及び精製作用として用いている。汚染物を除去すべき液体を、直列又は並列に配列した一つ以上の汚染物除去モジュール（module）に通す。モジュール内の室（チャンバー）を通って一対の電極が横断するように向かい合っており、その間にアーク間隙即ち放電領域を定めている。汚染された液体を取り入れ口を通ってその室及びモジュール内へ導入し、そこでその液体は排出領域を通過するか又はそれに近づく。高エネルギー固体（solid state）スイッチを用いたパルス発生機は、アークを誘発する迅速な連続電気パルスを電極を通して送り、それによって放電領域内の電極間に一連の放電アークを生ずる。アークは充分なエネルギーをもち、それによってプラズマ誘導アークが電極間の液体を通って維持され、微生物を直接殺し、他のものを弱くする能力を有する機械的衝撃波と共に致死量の紫外線を発生する。更に、放電領域に近い水の分子は、ヒドロキシルイオン及び遊離酸素を含めた励起ラジカルへ分解され、それらは有機化学物質と結合して水流からそれらを除去する。
電極間にアークを発生できるようにするため、アノード組立体を通して放電領域内へガスを注入する。この装置の低流量バッチ式（low flow batch）水処理方式に対する一層の改良には、アーク放電処理の前の予備処理保持タンク中へ過酸化水素をポンプで導入すること及び後処理タンクへ入る前の液体中へのオゾン分布の促進が含まれる。
ここに記載した装置は、他のどのような装置によっても達成できない相乗的結果を与える単一の方法で、他の技術の主たる精製／汚染物除去効果（ＵＶ、Ｏ₃、ＯＨ、Ｏ₂、衝撃、電気的殺菌）の全てを与える主要な科学的進歩を表すものである。
第１ａ図は、本発明の液体汚染物除去装置の第一態様を表す概略的図面であり、汚染物除去モジュールが切断面で示されている。
第１ｂ図は、ガス注入ジェットを有する液体汚染物除去装置の第二の態様を表す概略図であり、汚染物除去モジュールが切断図で示されている。
第２図は、第１ａ図の本発明の態様の汚染物除去モジュールを末端の方から通して見た図である。
第３図は、第１ａ図又は第１ｂ図の態様のパルス発生機の概略的配線図である。
第４図は、廃水の低流量バッチ式処理で用いるように構成した液体汚染物除去装置の第三の態様の配管系統及び部品を示す概略図である。
第５図は、第４図の装置の態様の低流量バッチ式廃水処理の電気系統及び部品を示す概略図である。
第６ａ図は、第４図の廃水処理装置の汚染物除去モジュールで用いられるカソード組立体の平面図である。
第６ｂ図は、第６ａ図のカソード組立体の横から見た斜視図である。
第７ａ図は、第４図の廃水処理装置の汚染物除去モジュールで用いられるアノード組立体の底面図である。
第７ｂ図は、第７ａ図のアノード組立体の横から見た斜視図である。
第８図は、第４図の低流量バッチ式廃水処理装置の汚染物除去モジュールの一部を切り取った斜視図である。
第９図は、スラッジ処理用に形成した液体汚染物処理装置の第四の態様の装置キャビネットの斜視図である。
第１０ａ図、第１０ｂ図、及び第１０ｃ図は、第９図のスラッジ処理装置の配管系統及び部品を示す概略図であり、夫々単一室、二直列室、及び二並列室の方式の汚染物除去モジュールを示している。
第１１ａ図、第１１ｂ図、及び第１１ｃ図は、第９図のスラッジ処理装置の汚染物除去モジュールの斜視図であり、夫々第１０ａ図、第１０ｃ図、及び第１０ｂ図の単一室、二並列室、及び二直列室の方式のモジュールを示している。
第１２図は、第１０ａ図及び第１１ａ図の単一室型モジュールの斜視図であり、点線で内部二電極室を示している。
第１３ａ図は、第１２図の二電極室の拡大斜視図である。
第１３ｂ図は、第９図〜第１２図のスラッジ汚染物除去装置の態様のアノード及びカソードの組立体の拡大図であり、第１３ａ図の室に取付けたものとして夫夫の配向を示している。
第１４図は、第１３ａ図の室の側面図である。
第１５図は、第１３ａ図の室の一部を切り取った前面図であり、一つの電極対の間のアーク放電領域を示す。
第１６図は、第１３ａ図の室の上面図である。
第１７図は、第１３ａ図の室の切り取った側面図であり、室バッフルの位置を示している。
第１８図は、第１０ｂ図及び第１１ｃ図に示したような直列電極室を有する、第９図のスラッジ処理装置で用いられる一形態の汚染物除去モジュールの切り取った側面図である。
第１９ａ図は、第１５図のカソード組立体の拡大断面図であり、室の上板に絶縁体を留める構造を示している。
第１９ｂ図は、第１９ａ図の電極クランプの平面図である。
第２０図は、第４図の低流量バッチ式廃水処理装置及び第１０ｂ図のスラッジ処理装置で用いられる液体汚染物除去装置の態様のパルス発生機を示す概略図である。
第２１図は、液体汚染物除去装置のスラッジ処理装置の態様の電気系統及び部品を示す概略図である。
〔本発明を実施するための最良の態様〕
本発明の液体汚染物除去方法は、水又は他の液体の精製及び汚染物除去の三つの異なった方式を用いており、それは相乗的やり方で一緒にし、有機物質及び化学的毒性物質を除去又は破壊する。これら異なった汚染物除去方式の各々を始動させるものは、液体流中に生じさせた一連のパルス状電気アークである。１０ｋＶ〜５０ｋＶの放電電圧及び７０Ａの最大アーク電流を用いて、アーク放電領域近辺の汚染物除去室内にプラズマ現象を発生させる。その結果、直ちに１０，０００〜１５，０００°Ｋの局部的温度、及び１００〜１０００ＭＰａの局部的プラズマ圧力が得られる。放電の第一の結果として、アーク自身が高レベルの紫外線を発生し、それが水流中に見出される多くの生きた有機体を破壊する。第二に、高温で周囲の水の急激な膨張と続く冷却を起こし、汚染物除去装置内に機械的衝撃波を生じ、多くのバクテリア及び微生物を両方共直ちに破壊するのみならず、他のものの保護殻及び膜を破壊する結果を与え、それによってそれらを紫外線又は他の致命的作用に曝す。第三に、放電は水自身を、Ｈ、ＯＨ、ＨＯ₂、及びＯ⁺を含めた帯電水和物、イオン、励起遊離ラジカルへ分解する。前に述べた過酸化水素及びオゾン注入装置と同様に、これらのラジカルは直接バクテリア及びウィルスを攻撃し、更に有機化学物質と結合してそれらを除去する。
このように、本方法の重要な事項は、水中での高エネルギー電気アークの発生である。そのようなアークを発生する装置１０は、第１ａ図に全体的に示されている。汚染物除去及び精製効果は、一つ以上の汚染物除去モジュール１２内で行われ、そのモジュールには汚染物除去過程中、地下水、廃水、又は飲料水が流れる。好ましい態様として、モジュール１２は全体的に円筒の形をした室壁１４を有し、それは水取入れ口１６及び水排出口１８と一緒になって、その中に流体の入る汚染物除去室１３を定める。装置１０のこの第一の態様では、汚染物除去モジュール１２は、レクサン（Lexan）（登録商標名）プラスチック材料から作られているのが好ましく、内径は約３ｃｍである。
アノード組立体２２及びカソード組立体３０の形で、壁１４の両側に横断する形で誘導電極が取付けられている。アノード組立体２２は、好ましくはタングステンから作られたアノード電極部材２３（第２図）で、直径約1/8ｉｎの全体的に円柱の形をした一点で終わる電極部材を有する。アノード組立体２２は、絶縁体２４によって、それが室壁１４を通って中に入っている状態で支持されており、その絶縁体は、テフロン（登録商標名）ＰＴＦＥから作られており、アノード組立体２２を簡単に取り外しでき、その室１３内の位置を調節できるように機械的に取付けられている。
カソード組立体３０は、全体的に長方形のアーク発生板即ちカソード電極部材３２を有し、それは壁１４の内面近辺に実質的にその内面と並んで長手方向（longitudinally）に配列されている。カソード電極部材３２の末端から垂直にカソード組立体３０の電気端子３４が伸びている。流体保持シール（図示されていない）がモジュール１３内から汚染水が漏れないように従来のやり方で端子３４の周りに配置されている。
第１ａ図及び第２図から分かるように、カソード電極部材３２の平らな表面とアノード電極部材２３の基底端（proximal end)との間に放電領域２６が定められている。この放電領域２６の長さ、即ちアノード電極部材２３の尖った基底端とカソード電極部材３２の基底端との間の距離は、汚染物除去装置１０の適切な作動を行われせるのに重要である。その間隔は最適流量に対して最大にすべきであるが、アノード電極部材２３とカソード電極部材３２との間に信頼性のある放電及びアーク２７を発生させ、持続させる能力と両立すべきである。この装置の好ましい態様として、放電領域２６の長さは約１．０ｃｍである。
アノード電極部材２３は、周期的な取り替えを必要とする装置の唯一の部分である。従って、アノード組立体を製造する時に極めて耐久性のある材料を用いることが重要である。アノード電極部材２３を製造するのに使用できることが認められている金属には、タングステン・トリウム合金、及びクロメモリー（chromemolly）合金が含まれる。
カソード電極部材３２は、長期間の操作に適したどのような耐久性のある金属で作ってもよく、例えば、ステンレス鋼でもよい。カソード組立体３０のカソード電極部材３２は、大略２ｃｍ×２ｃｍで、厚さが０．２ｃｍであるのがよい。
アノード電極部材２３とカソード電極部材３２との間にアーク２７を発生させるため、アノード組立体２２を、正のケーブル２０によってパルス発生機５０（第１図）に接続する。負のケーブル１９も、カソード組立体３０の端子３４からパルス発生機５０の負側へ接続する。
アーク２７が発生した結果として、汚染物除去モジュール１２の室１３内に衝撃波を反復発生させる目的を達成させるため、アークをパルス状にするための手段を用いる。ここで第３図を見ると、パルス発生機５０の設計に関連して一層詳細な点が示されている。パルス発生機５０は、定格３，５００ボルトで、約４０μＦの容量を持つ放電キャパシタ５４を有する容量放電型のものであるのが好ましい。キャパシタ５４は、高電力固体スイッチ５６によって放電され、そのスイッチは、キャパシタを出力パルス変圧器５８へ１μ秒で放電させることができるように設計され、選択されている。
放電領域２６に充分大きなエネルギーの電気アーク２７を発生させるため、パルス変圧器５８は、放電キャパシタ５４からの１，５００ボルト、１，１００アンペアのパルスに基づき、アノード組立体２２の所で４０，０００ボルト、３０アンペアのパルスを発生できなければならない。例えば、好ましい態様として、半導体スイッチ５６がエレクトロニクス・タイミング・ボード６０からのトリガ信号（triggering signals)を受け、そのボードは１秒当たり１〜６０のトリガ信号を発生することができる回路を有する。放電キャパシタ５４は、第一段階変圧器６３及び整流器６４によって抵抗６１を通り数ｍ秒でＤＣ１，５００ボルトに帯電させ、その変圧器は従来の２２０ＶＡＣ電力ライン６２に接続されている。
この装置の一つの好ましい態様として、タイミング・ボード６０は、１．２ＭＷのピーク電力レベルで放電領域２６を通り１秒当たり３０のアークを発生する。アーク発生信号のパルス幅は約５μ秒であり、約１．０ｃｍのアーク間隙即ち放電領域２６の距離で、１パルス当たり約７．０ジュールのエネルギーレベルを与える。
モジュール１２を通る水の流量は、好ましい量の汚染物除去及び精製効果を与えるため、水の単位体積当たり必要なエネルギーに基づいて種々の大きさに調節することができる。一つの好ましい態様として、水の量に対し１．０Ｊ／ｃｍ³のエネルギー密度で適切な汚染物除去が与えられ、それによって約１２リットル／分の流量でモジュール１２を通すことができる。
モジュール１２の大きさ及び体積は、精製すべき水の種類及び必要な流量に従って比例的に調節することができることは、当業者に明らかであろう。更に汚染物除去能力を増大するため、複数のモジュール１２を平行して同時に操作し、単一の汚染水供給部からそれらを通って一体化した排出部へ通過させる。また汚染物除去効果の大きさを増大するため、複数のモジュール１２を直列に操作してもよく、それによって第一モジュール１２の排出口１８を出る精製水を、次に直ちに第二モジュール１２の取入れ口１６へ送ると言うように、順次行なってもよい。
ここに記載する方法及び装置を実施する見本の装置の試験に基づき、飲料水として適切な９９．５％の精製水準を、３．５Ｊ／ｃｍ³又は１ＫＷＨ／ｍ³のエネルギー密度を用いて達成することができる。標準的環境条件に合うようにするため、即ち、処理水を環境中へ放出するのに適切な精製水準を達成するのに、０．３ＫＷＨ／ｍ³の電力密度が適切である。
一般的有機化学的汚染物を除去するための好ましい態様についての更に別の試験により、そのような汚染物の減少は１０〜３０Ｊ／ｃｍ³のアークエネルギーレベルで行われ、それによって殺虫については０．１ｇ／リットルの初期濃度から、炭化水素については０．１〜４０ｇ／リットルから、油生成物については０．２〜２０ｇ／リットルから、９０〜９５％の汚染物の減少が得られたことが判明した。
ガス注入
液体内に希望の電気アークを発生できるようにするため、アーク放電領域２６内にガスを導入するのがよい。第１ｂ図に関し、装置１０の第二の好ましい態様のアノード組立体２２の中へ高圧ガスジェット２１が挿入されている。水面下のガスジェットチャンネルが、カソード組立体３０の方へ向けたアノード電極部材２３の中の小さな孔を通って高圧ガスを注入することによって形成される。この空気又はガスのチャンネルは、実質上のアノードを形成し、最初に起きるアークが通る通路になる。これは、空気又は殆どのガスの耐電圧が水よりも遥かに低いために起きるものである。
精製すべき汚染水は、汚染物除去室１３を通り、放電領域２６の近辺を流れる。精製される水の流量は、単位体積当たり必要なエネルギーの関数である。１．０Ｊ／ｃｍ³の無難な数字を仮定すると、流量は１２リットル／分になるであろう。ガスは、液体内に気泡の発生を持続させるのに充分な圧力で約５ＣＦＭの流量で供給されるのが好ましい。室１３内の液体の圧力より約６〜８ｐｓｉ高いガス圧力が通常適切である。
この態様でのパルス発生機５０も、室１３内の電極へ非常に早いパルスの高電圧電流を送るように設計された容量型放電装置である。放電キャパシタ５４（第３図）は、３５００ボルト用に設計された４０．０μＦインパルス放電型のものである。キャパシタ５４は出力パルス変圧器へ約１．０μ秒でキャパシタ５４を放電させるのに充分なｄｉ／ｄｔ及びピーク電流容量を有する高電力固体スイッチ５６を用いて放電させる。出力パルス変圧器は、放電領域２６中に強力な放電を生ずるように、水面下の高圧ガスジェット２１によって形成された実質的なアノード電極部材２３に４０，０００ボルト、７０アンペアのインパルスを生ずるように設計されている。パルス変圧器５８からのこの出力に必要な入力は、キャパシタ５４及びスイッチ５６からの１５００ボルト、１１００アンペアのパルスである。スイッチ５６は、１秒当たり５０〜１００のパルスを生ずることができるエレクトロニクス・タイミング・ボード６０からそのスイッチ信号を受ける。パルス放電キャパシタ５４は、電力ライン６２から電力を得る電力変圧器６３及び整流器６４によって、数ｍ秒でＤＣ１５００ボルトに帯電する。パルス電力装置５０の設計は、スイッチ５６が早く壊れないように保護するため、従来の工学的方法により要求される必要な一時的保護機構も含んでいなければならない。
パルス電力装置５０は、放電領域２６に必要な高エネルギー放電又はアーク２７を生ずる。この放電は、１．２ＭＷのピーク電力レベルで１秒当たり約６０回行われる。パルス幅は約５μ秒（半値幅）であり、１パルス当たり７．０ジュールのエネルギーレベルを与える。放電領域２６を形成するアノード電極部材２３の基底端とカソード電極部材３２の基底端との間の間隙は約２．０ｃｍである。
室１３は、ガス又は空気チャンネルを通る強いパルス状電気アーク２７の結果として、強力なプラズマで部分的に満たされる。このガスチャンネルは精製される処理流体（水）の水面下にある。室１３の大きさは、室を通って精製又は汚染物が除去される水の希望の純度及び流量を与えるのに必要な全平均放電エネルギーの関数である。局部的プラズマ圧は１００〜１０００ＭＰａの範囲にあり、局部的温度は約１０，０００〜１５，０００°Ｋである。
ひとたびアーク２７が冷たいガスチャンネル内に完成すると、それは急速に広がり、次に非常に急速に冷却しながら収縮する。これは、異なった圧力の波が発生した結果であり、それらの波は室１３内の衝撃波として見做される。衝撃波は、或る微生物及びバクテリアを直接殺し、多くのウィルス及びバクテリアで見られる保護外殻を破壊することにより、精製工程を開始する初期効果の一つである。衝撃波を生ずる電気アークは、高度に集中したプラズマも生ずる。このプラズマは紫外線（ＵＶ）の非常に強力な放射線源であり、それ自身も多くのバクテリア及びウィルスを破壊するのみならず、化学的汚染物／毒性物質を転化させるのに必要な幾つかの励起ラジカルを生ずる。プラズマは、冷たいガスチャンネル中の酸素をオゾンに変換することも行い、そのオゾンは非常に強力な酸化剤であり、水精製の信頼性のある方法としてよく知られ、受け入れられている。
電気アークの別の主な効果は、Ｈ、ＯＨ、ＨＯ₂、Ｈ₂Ｏ₂、及びその他のような帯電水和物、イオン、及び励起ラジカルを発生することである。これらのラジカルは直接バクテリア及びウィルスを攻撃し、化学的毒性物質を非常に効果的なやり方で転化する。精製工程のこの部分は、ＵＶを用いてＨ₂Ｏ₂を必要な励起ラジカルへ分解する現存するＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）注入装置に非常によく似た働きをするが、遥かに低いコストで働く。また、他の効果（オゾン、ＵＶ、プラズマ、及び衝撃波）との相乗効果により、遥かに高い品質の精製を与える結果になる。
基体的装置１０を構成し、その方法の効果性を試験した。E.Coliバクテリアを用いて殺バクテリア効果を試験した。その試験中、高度に汚染された水を装置１０に通して流すと、E.Coliは著しく減少するか、又は除去された。この装置の電力効率もこの試験中に決定された。廃水の精製度を、全消費電力に対し比較し、電力効率を決定した。次のデーターは、精製試験の結果及びその結果を得るのに必要な電力消費を示している。
飲料水としての条件を満足させる電力消費
Ｗ＝３．５Ｊ／ｃｍ³（１ｋＷｈ／ｍ³）−飲料水基準まで精製（９９．５％）
環境規制条件を満足させる電力消費
Ｗ＝１Ｊ／ｃｍ³（０．３ｋＷｈ／ｍ³）−環境への廃棄基準に合う精製水準。
モジュール１２内の室１３は、高電圧高電流アークが起きる場合のカソード及びアノードの組立体３０及び２２を有する。単一の室１３は、一つ以上の対になったカソード及びアノード組立体３０、２２によるか、又は単一のカソード組立体３０と複数のアノード組立体２２を組合せたものによって定められた一つ以上の放電領域２６を持っていてもよい。装置１０は、直列又は並列に構成した一つ以上のモジュール１２を持っていてもよく、その数及び形態は、装置１０を１回通過するのに必要な水の流量及び精製度によって決定される。室１３の大きさは、室１３を通る水の流量及び電気アークによって生じた衝撃波による室１３の機械的共鳴に基づく。
水素ガス注入
装置１０によって発生した強いアークは、多くの水分子をヒドロキシルイオン及び遊離水素へ分解する。イオンは強い酸化剤として働き、水中の有機炭化水素と結合して二酸化炭素を形成し、それは大気中へ放出することができる。残念ながら、許容できない副生成物が生成するため、酸化工程が望ましくない場合がある。この場合には、それら酸化剤は使用しないか、又は除去することができ、異なった効果を挙げることができる。
アークは非常に熱く、約１５０００°Ｋであり、それ自身でどのような生きている微生物でも殺すか、それと接触する殆どの化合物を分解する。この効果は、水素がアーク中に注入されるか、又は水がアークを通過する前にその中に溶解されていると大きくなる。なぜなら、水素は酸化剤と結合して水又は過酸化水素を形成し、それによって存在する元素又は化合物を更に酸化する可能性を無くすからである。この過程は非常に効果的なので、酸化された元素をその基本の形へ還元することができ、水が最終的副生成物となる。
この高温のアークから電子によって基本的元素へ還元することができる化合物の二つの例は、臭素酸カリウム及びクロロホルムである。臭素酸カリウムは危険な発癌剤であり、それは臭素がオゾンによって精製された水中の元素である場合に生ずる。安全な元素を酸化することにより、危険な化合物を生ずる。
過酸化水素注入
従来法で行われる水の汚染物除去方法の一つは、過酸化水素を添加することである。この方法は、−ＯＨラジカルを生成させるため過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）及びＵＶフラッシュランプを用いる。これらのラジカルは存在するどのような化学物質とも結合し、その化学物質を効果的に燃焼し、最終的生成物として二酸化炭素（ＣＯ₂）を生ずる。この方法についての最近の報告では、必要な過酸化水素の量は、最初に考えられていたものよりも遥かに多いことを示している。現実には、ＵＶは濁った水を通過しないので、水の混濁を少なくするため、ＵＶに露出する前に前処理として過酸化水素を添加する。過酸化水素は、混合物が５．５近辺のｐＨを持つようになる迄添加する。これは、１０〜１５％程の多くの過酸化水素を必要とする。この前処理は、１ガロン当たり報告されたコストには通常加えられていない隠れたコストになる。従来法の装置では、供給された水から有機化学物質を除去する機能を果たすが、コストは高い。過酸化水素及びＵＶフラッシュランプ法の主な欠点は、フラッシュランプが直ぐにプレートオーバー（plateover）し、効果がなくなることである。このことは、特に鉄のような溶解金属の含有量が大きい部分に当て嵌まる。本発明の装置は本質的にこの問題を解決することが明らかになっている。なぜなら、アークが直接ＵＶを発生し、溶解金属によって汚染されるようになるガラス管球は存在しないからである。実際、新しい装置は、ＵＶ出力を増大するためアーク中にアルゴンのようなガスを注入することにより改良することができる。これは、ガラス管球の無いＵＶフラッシュランプを用いたのに相当する。ＵＶは病原体を殺すのに必要なので、このＵＶ増強ガスの注入は、バクテリア及びウィルス（E.Coli）を殺すのに適用することもできる。
本発明の装置は、放電法により強化した過酸化水素注入も用いることができ、ＵＶによる過酸化水素の−ＯＨラジカル（これは有機化合物と反応する）への電気化学的分解と、電気的衝撃、ＵＶ照射、イオン発生、及び機械的衝撃とを組合せた相乗的効果を生じさせることができる。これらの効果は、注入された少量の過酸化水素と一緒になって高エネルギー放電により開始・発生するものである。
電気アーク及び過酸化水素注入により、生きている有機体を殺すことが既に示されている高レベルのＵＶ輻射線を生ずる。アークによって生じたＵＶにより直接注入過酸化水素を活性化することは、過酸化水素の必要性を著しく減少し、従来法の装置で見られるようなランプ汚染又は損傷が起きる可能性を全て除いている。
放電は水自身を励起ヒドロキシルイオン及び遊離酸素に分解し、それらは有機化学物質と結合して、過酸化水素単独の場合と同様な仕方でそれらを除去する。高レベルのＵＶに照射すると、少量の注入過酸化水素が−ＯＨラジカルへ分解し、それが電気的効果と相乗的仕方で働き、汚染物を殆ど０まで減少する。
二酸化チタンを注入し、次にそれをＵＶ輻射線により触媒作用を及ぼすことにより、同様な効果の向上を達成することができる。これは、未処理水中のヒドロキシルイオンの量を増大するであろう。更に、室１３の内壁面を、同様な効果のために二酸化チタンで被覆してもよい。
廃水の低流量バッチ式処理
第４図〜第８図は、廃水の低流量バッチ式処理のために構成した本発明の液体汚染物除去装置の第三の態様を例示している。この態様では、水は三つの別々の段階で処理し、第一は前処理タンク４０で、次に汚染物除去モジュール１２で、次に後処理タンク４１で行う。貯蔵タンク７６を用いて過酸化水素を保持し、それを前処理タンク４０で廃水流中へ注入する。過酸化水素（又は同様に作用する化合物）の目的は、直接バクテリア及びウィルスを攻撃することができる励起ラジカルの量を増大することにある。再循環ポンプ８２、再循環導管８４、及び逆止め弁８３を含む水再循環系統により、水がモジュール１２に入った後、モジュール１２の室１３中でアークにより発生したＵＶ輻射線に汚染物除去水が露出される時間を長くするため、水を再循環する。アノード組立体２２を通して室１３中に注入される空気は、コンプレッサー９０により満たされる空気タンク８８からモジュール１２へ供給する。フィルター９１により空気から粒状物を除去し、スイッチ８９により空気要求量に呼応してコンプレッサー９０の回転をオン・オフする。調節器８７は、ガスの圧力をモジュール１２中の工程圧力よりも高い好ましい水準に維持し、アーク放電領域内に一定した気泡の供給が得られるようにする。
水が排出口１８からモジュール１２を出た後、それはモジュール排出導管９２を通って流れ、オゾン塔９３を通過する。水が塔９３の中にある間に、分配板９４が水中の気泡を破壊し、モジュール１２中のアークによって発生したオゾンの遊離及び分布を促進する。次に水を後処理タンク４１へ移動させる。そこからダンプ（dump）ポンプ９７によってその水を処理水排出管１００を通って送り出す。後処理タンク低水準フロートスイッチ９８は、後処理タンク４１が空になった時に作動する。
装置１０が作動している時、現場の保存タンク１５に汚染物除去された水を満たし、貯蔵タンク７６に過酸化物を満たす。これにより貯蔵タンク低水準フロートスイッチ７７が「オン」位置になる。前処理タンク４０及び後処理タンク４１は空になる。排水ポンプ作動スイッチ１１２、排水管作動スイッチ１１１、アーク作動スイッチ１１０、過酸化物ポンプ作動スイッチ１２０ａ、警報器作動スイッチ１１７、コンプレッサー作動スイッチ１１８は、夫々「オン」位置に切り替わる。アーク作動スイッチが「オン」になっている時、アーク作動リレー１１４は閉じている。過酸化物ポンプ作動スイッチ１２０ａはリレー１２５を閉じる。もし現場の保存タンク１５が一杯になると、フロートスイッチ４３がオンになる。次に前処理タンク低水準フロートスイッチ７１に電力を適用する。これによりリレー１０１（第５図）を閉じ、排水ポンプ４２及び過酸化物ポンプ７９のスイッチが入る。未処理水は、未処理水導管４５を通り、スクリーンフィルター４４を通って流れる。次に過酸化物が、過酸化物供給導管７８を通り、逆止め弁８０、過酸化物流量制御弁８１を通り、前処理タンク４０中へ入口４８から流入する。装置１０の使用者によってタイマー１０２を用いて予め時間が設定された後、過酸化物ポンプ７９のスイッチを切る。フロートスイッチ１０８が、前処理タンク４０が一杯になったことを感知した時、それはリレー１０１を開放し、それによって排水ポンプ４２のスイッチを切り、ソレノイド作動空気弁８５に電力を供給する。空気流量スイッチ８６が、空気がモジュール１２中へ流れて行くのを感知した時、電力がフローバス１０５へ供給される。
電力がフローバス１０５へ供給されると、前処理タンクポンプ７０及び再循環ポンプ８２が作動し、水流量弁７３が開く。前処理タンク排出管７２を通る水の動きにより、水流量センサースイッチ７４が、モジュール１２から水が流れるのを感知し、それによってパルス電力装置５０（第５図）を作動する。
水はモジュール１２から、オゾン塔９３、後処理タンク導入管９５を通って流れ、タンク４１に入る。モジュール１２中の水の一部分は、再循環導管８４、逆止め弁８３、及び再循環ポンプ８２を通って循環し、ＵＶへの露出を増加する。タンク４１が一杯になった時、後処理タンク高水準フロートスイッチ１０３がパルス装置５０及びフローバス（flow buss)１０５から電力を除く。次に保持タイマー１０６が始動する。タイマー１０６が約８分後にそのサイクルを完了した時、タイマーリレー１２４が閉じる。ラッチングリレー１０７が閉じ、ソレノイド作動ダンプ弁９９が開き、ダンプポンプ９７がタンク４１を空にし始める。次に処理された水を排出管１００を通って装置から排出する。
保持タイマー１０６を作動させた時に、ラッチングリレー１０１も作動し、サイクルが再び始まる。最初のサイクルの後、後処理タンク４１が空になるに従って、前処理タンク４０が満たされて行く。
前処理及び後処理タンク４０、４１には、通気口４７及び９６が夫々取付けられており、装置１０から空気及び他のガスが逃げることができるようにしてある。また、空気流出管４９が排水再循環導管８４から前処理タンク４０へ通じ、モジュール１２から過剰のガスを除去する。
装置１０の或る用途では、ブースターポンプ７５を排出管７２に用いて、前処理タンク４０からモジュール１２への適切な廃水の流れを維持することができる。第５図は、第４図に例示した種々の弁及び他の部品と同様、パルス発生機５０を制御するのに用いられる制御系統を示す概略図である。従来の２２０ボルトＡＣ電源６２を、主ブレーカー１２３を通して装置１０に接続する。主電源変圧器３６は、１２０ＶＡＣの電力をバス（buss）１２１へ与え、２２０ＶＡＣの電力をバス１２２へ与える。バス１２１は回路ブレーカー１２７によって保護されているのに対し、バス１２２はブレーカー１２６によって保護されている。前処理タンク低水準スイッチ７１（前処理タンク４０が空であると仮定すると）がリレー１０１を閉じて、排水ポンプ４２及び過酸化物ポンプ７９のスイッチを入れる。タイマー１０２は、約２０秒間過酸化物ポンプ７９を作動させ、そしてそれを切る。過酸化物ポンプ７９の作動時間は使用者によって調節することができる。前処理タンク高水準フロートスイッチ１０８は、前処理タンク４０が一杯であることを感知すると、リレー１０１を開く。これによって排水ポンプ４２が切れ、ソレノイド制御空気弁８５に電力が供給される。空気流スイッチ８６が、モジュール１２へ空気が流れているのを感知すると、工程流電力バス１０５へ電力が供給される。電力がフローバス１０５へ適用されると前処理タンクポンプ７０及び再循環ポンプ８２を駆動し、廃水流弁７３を開く。これによって前処理タンク４０から汚染物除去モジュール１２へ廃水が導入される。
モジュール１２中にアークが存在しないこと又は他の異常な工程状態を検出するため警報装置１１６が配備されている。警報状態の時のために、使用者は、補助手動スイッチ１１３を用いることにより警報リレー１１５を手動で入れるオプションを入れることができる。さもなければ、警報状態が修正された後、リセットスイッチ１０９を用いて装置１０をリセットすることができる。電力インターロック補助手動スイッチ１１９により、使用者は、装置キャビネットドアー（図示されていない）が開いている間、装置１０を操作することができる。
第８図は、低流量バッチ式処理装置１０で用いられるような汚染物除去モジュール１２の拡大図である。矩形の囲い１４は、円筒の形をした内部汚染物除去室１３を保持する。アノード組立体２２及びカソード組立体３０が向かい合った位置に取付けてあり、アノード電極部材２３及びカソード電極部材３２の基底端の間にアーク放電領域２６を定める。未処理水は取入れ口１６からモジュール１２へ入り、処理された水はカソード組立体３０を通って排出口１８から出る。モジュール１２内の室１３の大きさは、室１３内の衝撃波の発生周波数６０Ｈｚ近くで室１３が音響的に共鳴するように選択するのがよい。低流量バッチ式処理装置で用いるためのモジュール１２の好ましい態様として、モジュール１２の囲い１４は２０″×２４″×２″である。室１３は、その場合、２０″の直径を持っているであろう。
第６ａ図及び第６ｂ図は、カソード組立体３０の拡大図であり、第７ａ図及び第７ｂ図は、アノード組立体２２の拡大図である。アノード組立体２２は絶縁体２４を有し、それは好ましくは一片のテフロンＰＴＦＥ又は同様な非伝導性材料から作られている。絶縁体２４の中心部にアノード電極部材２３が配置されており、それは主に導管又は同様な金属管から作られている。ガスジェット２１を定め、従って、アノード組立体２２を通って室１３中へ空気又は他のガスを通すために、アノード電極部材２３は環状孔を有し、その孔はアノード電極部材２３の中心を通り、カソード組立体３０の真正面に孔の口が室１３中へ開いている。アーク発生中、銅は直ぐに破壊され易いので、アノード電極部材２３の基底端は、アーク発生の反復に最小限の腐食で耐えることができるタングステン又は同様な金属からなるリップ部分（図示されていない）を有する。リップ部分は環状リングであるのが好ましく、それはアノード電極部材２３の内側に嵌合し、約1/4″中に伸びており、そのリップの外側表面はアノード電極部材２３の基底端の面と平らになっている。アノード電極部材２３と絶縁体２４の接合部は、第７ａ図から最もよく分かるように、シール２８によって液体が通らないように密封されている。アノード電極部材２３の末端は、室１３の外へ伸びており、空気弁８５からの空気ホースの取付けをし易くするための当て物が配備されているか又は機械加工されている。
次に第６ａ図及び第６ｂ図を見ると、カソード組立体３０も、中心に配置されたカソード電極部材３２を取り巻く絶縁体３３を有する。カソード電極部材３２は、アーク耐久性部分を形成するように、タングステン又は同様な金属から作られたリップ部分（図示されていない）を有する銅管から作られているのが好ましい。電極部材３２の末端は、水排出口１８を形成する屈曲部を有し、それはモジュール排出管９２（第４図）からの接続を受けられるように機械加工されているか又は他のやり方で適合させる。取付具（fitting）１７もカソード電極部材３２に連通しているが、再循環導管８４（第４図）に接続され、室１３内の水及びモジュール１２から追い出された空気が再循環できるようにしてある。シール３５は絶縁体３３とカソード電極部材３２との接合部に配備されており、室１３内から水が逃げないようにしてある。この態様のカソード電極部材３２は密封された基底端を持たないので、処理された水は電極部材３２を通って流れ、室１３から出る。アークは、カソード電極部材３２の周囲と実際に接触する。
この特別な装置は、反応室１３、ポンプ、及び制御器を含めて平均僅か５００ワットの入力電力しかいらない。唯一の消耗材料の導入は過酸化物注入によるものであり、それは典型的には４２ガロン／週消費する。この装置を試験的に作動させ、汚染水を、その処理前及び処理後に検査し、次の結果を得た：
処理前濃度 １９．２ｐｐｍ
処理後濃度 ＜０．０５ｐｐｍ
更にその装置の現場試験では、２２ｐｐｍの処理前濃度及び処理後の０．０６ｐｐｍの濃度を示していた。
化学的汚染が地下水問題を起こさないように計画された更に別の試験を、大きなサルベージ業務に対して行なった。この方法は、洗浄水及び暴風雨水を、それが地下水を汚染する前に処理することを含んでいた。沢山の種々の有機化学物質が、その処理すべき水に検出された。最もコスト的に効果的な処理方法は、−ＯＨイオンの数を増大するため０．１％の過酸化水素を添加することを含み、−ＯＨ及びオゾンの両方を完全に反応させる保持時間を含んでいた。本発明の装置は、これらの化学物質に関する全ての問題を解消し、大きな成功を収めた。処理された主要な化学物質及び結果は次の通りである：

スラッジ処理
第９図〜第２１図は、特にスラッジ処理に適用される本発明の装置の第四の態様を例示している。そのような装置１０の三つの基本的な配管設計は、第１０ａ図、第１０ｂ図、及び第１０ｃ図に示されている。未処理スラッジは、取入れ導管５５を通って処理室１３に入る。弁７３により、室１３は隔離して使用される。さもなければ弁７３を開き、処理モジュール１２の処理室１３中へ取入れ口１６からスラッジを導入する。室１３を排出して使用できるようにするため排出弁６５が配備されている。ソレノイド制御空気弁８５を通って室１３に外部源からの空気又は他のガスを供給する。この空気は二つの目的で用いる。第一は、前に述べたように、室１３内の放電領域２６へアノード組立体２２（第１３ｂ図）を通って空気を供給し、アークの発生を促進する。第二その空気を、アノード電極部材２３とカソード電極部材３２との間の領域を「吹き払う（blow down)」するために用い、そこに蓄積していることがある岩石屑を除去する。
モジュール１２内でスラッジを処理した後、それを排出口１８及びダンプバルブ９９を通って処理済みスラッジ排出導管１００へポンプで送る。
第１０ｂ図は、二つの処理室１３ａ及び１３ｂがモジュール１２内に直列に配置され、第一室１３ａから出たものが第二室１３ｂに導入される、装置１０の別の構成を示している。この場合、空気は第一室１３ａ及び第二室１３ｂの両方に供給される。
第１０ｃ図は、この態様の更に別の変更を示しており、この場合、二つの処理室１３ａ及び１３ｂが直列ではなく並列に操作される。
第１１ａ図、第１１ｂ図及び第１１ｃ図は、夫々第１０ａ図、第１０ｃ図、第１０１０ｂ図に示したスラッジ処理装置の異なった態様に相当するモジュール１２の斜視図である。室１３（図示されていない）は、モジュール囲い１１内に囲まれており、パイプフランジ２９を含む取入れ口１６は囲い１１の一方の端に位置し、同じくパイプフランジ２９を含む排出口１８は他方の端に位置している。第１０ｃ図に示した装置１０の態様に相当する第１１ｂ図は、夫々フランジ２９を含む二つの排出口１８を有し、それらは第一室１３ａ及び第二室１３ｂに夫々連結されている。必要な種々の制御ケーブルをモジュール１２内に通すため、囲い１１の一方の壁に開口１４１があけられている。
第１２図は、点線で示した内部処理室１３を有する、第１０ａ図の態様に相当するモジュール１２の更に別の拡大図である。第１２図も、モジュール１２の囲い１１に取付けられた衝撃センサー１４７を示し、その目的は、室１３内にアークが存在するか否かを検出することにある。囲い１１内には、吹き払い弁の取付具１４２も吹き払い弁１５９（第２１図）のために配備されており、取付具１４３がアノード空気弁１７４に結合するために与えられている。アノードガス導管中に取付けられたドーム調節器１４４は、室１３内のスラッジの工程圧力よりも約６〜８ｐｓｉ高い水準にガス圧力を維持する。これによりアークを維持するのに適切な気泡の発生をアーク放電領域２６内に行わせることができる。パルス発生機５０（図示されていない）を、室１３内に取付けられた第一及び第二アノード組立体２２及び第一及び第二カソード組立体３０に結合するために、第１２図の囲いｌｌの頂部壁の同軸接続器に、接続器１４５が取付けてある。
第１３ａ図は、スラッジ取入れ口１６及び排出口１８を含む、スラッジ処理装置１０で用いられる室１３の拡大図である。室１３の頂部及び底部は、頂部板１３５及び底板１３６によって密封されている。底板１３６には第一及び第二アノード組立体２２（第１３ｂ図）が取付けられている。頂部板１３５には、第一及び第二カソード組立体３０（第１３ｂ図）が取付けられている。板１３５及び１３６は、室１３の側壁１５４に結合されている。この場合も、室１３は、６０Ｈｚ又はその近辺で共鳴させることによりアーク発生衝撃波の効果を増大するような大きさを持つようにするのがよい。さもなければ、流れを遮ることなく、スラッジの出来るだけ多くの部分が衝撃を受けるように、出来るだけ小さくすべきである。スラッジ処理装置の一つの態様として、室１３は１０″の高さ、約５″の深さ、及び７″の幅を有する。
第１３ｂ図は、第１３ａ図の室１３の頂部板及び底板の上に向かい合った位置にあるカソード組立体３０及びアノード組立体３２の拡大図であり、それら二つの板の間に二つのアーク放電領域２６が定められている。アノード組立体２２の絶縁体２４は、基底円錐状部分３７、末端円筒状部分３８、及び中心フランジ部分３９を有する。アノード組立体２２の絶縁体２４は、一片のテフロンＰＴＦＥ又は同様な非伝導性材料から作られているのが好ましい。アノード電極部材２３は絶縁体２４の中心を通り、中心の孔は、空気がアノード組立体２２を通って放電領域２６中へ通ることができるようになっている。
カソード組立体３０も、末端円筒状部分３８、基底円錐状部分３７、フランジ部分３９からなる一片の絶縁体３３を有する。カソード電極部材３２も、電極３３の中心を通り、アーク放電領域２６中へ伸びているが、この態様では密封基底端を有し、スラッジはカソード組立体３０を通過しない。
第１４図及び第１５図は、処理室１３の特徴について更に詳細な点を示している。一対の吹き払いニップル１３８が室１３の側壁に設けられており、モジュール吹き払い取付具１４２（第１２図）からの空気導管を接続できるようにしてある。次に空気を各アーク放電領域２６内に導入し、蓄積した岩石屑を除去することができる。調節器入口ニップル１３９をドーム調節器１４４（第１２図）に接続し、室１３内の圧力に関するデーターを与える。同様に、衝撃センサーニップル１３７により、室１３から衝撃センサー１４７へ作動上の接続を与える。
第１６図は、室１３の頂部及び頂部板１３５の上面図である。
第１７図は、室１３内の各アーク放電領域２６に未処理スラッジを最大限に曝すのを補助するための、室１３内のバッフル１５３の配置を示す切断側面図である。
第１８図は、第１０ｂ図に示したように、単一のモジュール１２内の直列に接続された二つの処理室１３ａ及び１３ｂを示している。正のケーブル２０が四つのアノード組立体２２の各々に接続されており、負のケーブル１９がカソード組立体３０の各々に接続されている。空気ニップル１４０により空気供給部の接続を行い、アノード組立体２２を通って空気を供給する。
第１９ａ図及び第１９ｂ図は、アノード及びカソードの組立体２２及び３０がどのように室１３の頂部板１３５に固定されているかについて更に詳細な点を示している。カソード組立体３０の絶縁体３３のフランジ部分３９は、頂部板１３５の末端外側表面に対して適合することを目的としている。フランジ部分３９の上には留め板１５０が配置されており、留めねじ１５１により下向きに固定されている。スペーサー１５２が、留め板１５０の下面と頂部板１３５の上面との間に嵌め込んで溶接されており、留めるための梃を与える。同様な締止構造を、下板１３６上のアノード組立体に対して用いる。
第２０図は、この態様の装置で用いられるパルス発生機５０を示す概略図である。好ましい態様の場合と同様に、もし各室１３内に二つのアノード及びカソード組立体が存在するならば、同様に二つのパレス発生機５０ａ及び５０ｂが存在する。パルス変圧器５８を通って固体スイッチ５６によりアーク自身を発生させる。電源整流器区域６４は、団体スイッチ５６に電力を供給する。タイミング回路６０は、固体スイッチ５６のＳＣＲのゲートで適当なパルスを発生し、アークを点滅させる。パルス発生機５０への電力は、第一リレー５１、熱的回路ブレーカー５３、更に時間遅延リレー５２を通って供給する。時間遅延リレー５２は、アーク放電領域２６の吹き払いを完了させ、固体スイッチ５６へ電力が供給される前にタイミング回路６０のパルストリガを安定化させるために六つの第二リレーを与えている。好ましいパルス周波数は６０Ｈｚであり、パルス幅は１５μ秒である。各アークは３５ｋＶのピーク電圧及び７０Ａのピーク電流を有する。固体スイッチは、非常に早い立ち上がり時間を有する珪素制御整流器（ＳＣＲ）のような装置でなければならない。ウエストコード社（Westcode Co.）から入手できるＳＣＲ装置ＴＲ２２０ＣＨ１２ＦＨＯ型が適切である。それは定格４０００Ｖ、２０ｋＡである。
各室内に二重アーク放電領域２６を与え、各室内に各対の電極を同時に作動させるように装置を構成するのが好ましい。二つの室を代替のために与え、一層長い作動寿命を与えるようにする。各室１３ａ及び１３ｂは、各対の電極に対し一つずつ、二つの同様なパルス発生機５０により電力を与える。各対のパルス発生機５０は、チャンネルを構成する。ここで言及し、記載するパルス発生機５０ａ又は５０ｂは、本来一緒に働く二つのそのような装置を含み、一つの装置が第２０図に例示されている。第９図は、主ブレーカー１２３、主電力変圧器３６、ファン（fan）リレー１５６、第一及び第二チャンネルパルス発生機５０ａ及び５０ｂを含めた、装置１０のキャビネット１３０の部品及び従属装置の幾つかの配置を示しており、夫々のチャンネルが二つの装置を有する。
第２１図は、本発明のスラッジ処理装置１０のための制御装置を概略的に示している。装置１０をオフ位置に置くか、第一処理室１３ａに相当するチャンネル１操作を選択するか、第二処理室１３ｂに対応するチャンネル２操作だけを選択するか、チャンネル１とチャンネル２を３０分毎に自動的に切り替える自動モード、又はチャンネル１（室１３ａ）とチャンネル（室１３ｂ）との両方を同時に操作する併合モードの何れかの状態にするモードスイッチ１５５が配備されている。
もし装置１０が自動モードにされていると、チャンネル１（第１０図の室１３ａ）が先ず作動する。ファンリレー１５６が作動し、通気ファン１５７のスイッチが入る。次に第一チャンネル吹き払いタイマー１５８ａが吹き払い弁１５９ａを２秒間作動し、吹き払い空気（好ましくは１００〜１２０ｐｓｉに調節されていないのが好ましい）を第一室１３ａのアーク放電領域２６へ供給する。これにより、アーク放電領域近くの室１３ａ内に蓄積していた全ての岩石屑を排除する。同時に、アークが検出されない時に装置１０を使用できなくするか、又はそれを別のチャンネルへ自動的に切り替えることを目的とした故障回路にも電力が供給される。従って、第一チャンネル故障開閉リレータイマー１６０ａが３０秒間第一チャンネル故障開閉リレー１６２ａへの電力の適用を遅らせ、第一チャンネルパルス発生機システム５０ａを始動させ、安定なアークを確立するようにしてある。この遅延の後、第一チャンネル衝撃センサー１４７ａによって感知されるアーク消失である故障は、第一チャンネル故障開閉リレー１６２ａを閉じた状態にする。
同時に電力は第一電力リレー５１ａにも適用され、第一チャンネルパルス発生機５０ａに電力を与え、作動させる。６秒の遅延がパルス発生機５０ａ（第２０図の時間遅延リレー５２）中に構成される。電力は、モーター作動３０分タイマーであるタイマー１６７にも供給される。タイミング時間が終わった時、タイマー１６７はチャンネル選択リレー１７１を作動し、それによりチャンネル１（第一パルス発生機５０ａ）から電力を取り出し、それをチャンネル２（第二パルス発生機５０ｂ）へ適用し、次に全系統を順次始動する。
第一及び第二チャンネル可動スイッチ１７２ａ又は１７２ｂがオンになっていると仮定すると、作動室１３ａ又は１３ｂ中のアークの消失が対応する衝撃センサー１４７ａ又は１４７ｂに伝達信号を発生させる。これによってリレー１６２ａ又はｂを作動させ、閉鎖し、それによってタイマー１６７をロックアウトし、別のチャンネルを選択するようにスイッチ１７１を作動するか又はリセットする。リセットスイッチ１６６は、装置１０を、故障が検出された後にリセットすることができる。また、もしリセットスイッチ１６６が押される前に両方のチャンネルが故障したならば、故障が検出された最初のチャンネル中の閉じた停止リレー（１６２ａ又は１６２ｂ）が全装置１０を停止する。これにより、装置１０が二つの閉鎖チャンネルの間で繰り返しやり取りされるのを防ぐ。正常な操作では、スラッジ処理装置１０が連続的に作動する。
病原体を殺すための廃水の処理では、主要な、恐らく一層顕著な副作用が存在することが発見されている。廃水処理のために用いられている生きた有機体又は「バッグ」は、処理過程中、物理的に変化する。バッグの構造的変更は、脱水時間を著しく改善し、世界中の処理プラントの殆ど全てで用いられているようなスラッジ処理中に除去される水の量を増大することが発見されている。この事に基づいて、実際の廃水プラントスラッジについて脱水実験を行なった。新しい装置１０は、従来の装置単独により得られる速度の２倍で生物学的スラッジを脱水することができる結果が得られた。装置１０は、現在存在しているか又は新しい脱水装置への付加装置として使用することができ、それによってその装置を２倍の速さで、又は一工程を半分の時間で作動させることができる。これは、ベルトプレス、フィルタープレス、及び遠心分離脱水装置を含めた従来法の全ての脱水方法及び装置に適用することができる。この方法は電気的な性質を持ち、必要な入力エネルギーが殆どなく、梱包の大きさが小さく、最初のハードウェアーのコストが低い。
スラッジ処理の重要な効果は、アークによって生ずる衝撃波が非常に強いことである。過圧は５０００気圧に達することがある。バッグの細胞構造に機械的な損傷を生ずるのは、この強力な衝撃である。スラッジが脱水操作に入る直前のこのスラッジ衝撃処理は、微生物の大部分に対しそれらの内部含有水を放出させる力を与える。これは、細胞膜を破壊して液胞内の液を放出させることにより達成される。これにより一層早い脱水及び一層乾燥した残滓が得られる結果になる。
水中でアークを発生させることが、この方法の鍵である。水は良好な誘電体物質なので、水中でアークを発生するのは非常に難しい。パルス方式では、水は４７の誘電定数を有すると思われる。現実の水は決して純粋ではないので、水も極めて伝導性であり、有効電圧限界及びアークを開始させるのに必要な電気的歪み集中部の抵抗率が低下するため、アークの発生を更に一価困難にしている。これらの問題は、立ち上がり時間の早い大きなピーク電力の短いパルスを使って初めて解決することができる。顕著な効果を認め始めるのに必要なピーク電力は、１パルス当たり約１ＭＷである。現在の装置は短いパルスを用いているので、全エネルギー消費は少なく、得られる操作コストは極めて低い。例えば、平均３０００Ｗで１００ガロン／分処理することができる。これは、大略家庭用電気ポットに相当する。
この装置を多くの源からのスラッジを用いて試験し、1/2〜1/4の脱水時間の減少を生じた。実験室的試験では、付加的エネルギー或は化学物質を必要とすることなく、連続的やり方で７０〜１５０ガロン／分のスラッジを３００Ｗの電力で処理することができることを示していた。
本発明の新しい装置は、あらゆる種類の生物学的スラッジ及びある種の非生物学的スラッジの脱水効率を改善することができる結果が得られた。処理工程中、オゾンを形成するためにアーク内に空気又は酸素を導入してもよい。このオゾンは強力な酸化剤であり、従って、細胞壁が破壊され、内部液が放出された時のＢＯＤ及びＣＯＤの予想される増大を無くすのに役立つ。しかし、細胞壁が破壊され、液胞内の液が放出された時、濾液水中に窒素及び燐を含む栄養物質の増大がある。リンの量は、典型的には４倍、即ち約０．２から０．８ｐｐｍへ増大した。リンは「バッグ」の基本的栄養剤なので、プラントの頭部へこのリンが戻ることは何ら問題を与えず、コストの節約を与える結果になると予想される。リンが問題になる場合には、生石灰又は水和石灰を添加してリンを析出し、然る後、濾液水を装置へ戻す。水和石灰の場合、１．０ｐｐｍの燐酸イオンを中和するのに０．８５ｐｐｍ必要であり、即ち、水１，０００，０００ガロン当たり約８ポンド必要である。
本発明の装置で重力による脱水が、従来の装置単独によって得られる速度の２倍までの速度で起きる。最終的濾滓の乾燥は、３．５〜１０％ポイントだけ改善された。濾滓乾燥の増大は、重合体の種類及び体積の適切な選択に伴われるものであることに注意すべきである。スラッジをアーク装置で処理した場合、それに伴われる帯電は負になりにくくなり、従って中和される重合体からの必要な正の電荷は少なくなる傾向がある。重合体の必要量も少なくなる傾向がある。主な点は、処理された場合のための理想的な重合体が、未処理の場合のための理想的重合体とは異なることである。実験を行い、それらの結果は、濾滓乾燥の増大、処理量の増大、重合体必要量の減少、重合体補充の変化、水必要量の減少、濾液水中のＴＳＳの減少、病原体の死滅、濾液中のリン及び窒素含有量の減少、ＣＯＤ及びＢＯＤの減少について証明された。長い試験期間に亙っての平均の結果は次の通りである：
− 濾滓乾燥の３．５％ポイントの増大。
− 濾液水のＴＳＳの８０％減少。
− ＴＳＳから戻る固体の２．９ｔ／日の減少。
− 重合体使用量の２９％減少。
− 濾液中のE.Coliの１００ｍｌ当たり２２００から２００コロニーへの減少。
− 重合体希釈水の２８，８００ガロン／日の減少。
− 濾液中、０．１９ｐｐｍから０．７１ｐｐｍへのリンの増大。
− ４００のＣＯＤ。
E.Coli及び他のバクテリア及びウィルスを含む病原体の死滅は、主に水中での電気アークからのＵＶ輻射線によるものである。１パルス当たり最大のＵＶエネルギーを得るためには、アーク温度を約１５０００°Ｋにする必要性があり、それは２５０〜２７０ｎｍの軟ＵＶを放射する。広範なＵＶの研究では、最大の病原体死滅は、エネルギーが約２６０ｎｍを中心にしている時に起きることが証明されている。このことは、本発明の装置と正確に一致している。
従来の処理装置ではスラッジを「凝集」させるため、即ち懸濁物質を絡ませ、浮遊させるか又は沈澱させるために、スラッジに重合体がしばしば添加されている。
ひとたびスラッジが本発明の装置を通過したならば、重合体必要量が変化する。必要な重合体の種類は異なるであろう。なぜなら、スラッジ帯電の陰性は、その材料がひとたび処理されれば一層小さくなり、細胞構造が変化するので重合体の体積が異なるからである。重合体必要量に関連して認識すべき最も重要な点は、重合体の種類が処理したスラッジと未処理スラッジでは異なることである。
この装置を用いずに使用するのに好ましい重合体は大きな正電荷をもち、分子量の小さいものである。処理過程後では、最適の重合体は低い正電荷をもち、分子量が大きい種類のものになる。重合体の量は、選択された重合体の種類により著しく減少する（２０％〜４０％）。
文書に報告されている他の重要なコストの削減には、濾液水中の全懸濁固体（ＴＳＳ）の大きな減少、及び付加的処理水の著しい減少が含まれる。ベルトプレスからの濾液水のＴＳＳは、単独で２０００であるのが典型的であり、本発明の装置を用いた後、約２００になる。このことは、プラントの頭部へ再処理するために戻す固体の量を減少する結果になる。ＴＳＳが低く、プレスは遥かに清浄に稼働するので、洗浄水の著しい減少が見られる。
特別な用途
上記装置は、非常に低いエネルギーレベルで、現存する水精製装置のための最終的精製装置として用いることができる。これは、多くのメキシコ水源に見られるもののような大きな微生物が汚染物になっている場合にも充分働く。水泳プール用にはアーク装置を塩素化装置の代わりに用いることができる。−ＯＨラジカル、ＵＶ輻射線及び生成するオゾンは、水を非常によく清浄にする。
この装置は、揮発性化学物質又は溶媒が用いられる用途で空気伝送汚染物を燃焼するのに用いることができる。
ガス注入と共に放電を用いた液体汚染物除去のための新規で有用な方法及び装置である本発明の特別な態様について記述してきたが、そのような言及は、次の請求の範囲に記載するものを除き、本発明の範囲に対する限定と見倣されるものではない。更に、好ましい態様で用いられる或る大きさ及び操作パラメーターについて記述してきたが、そのような大きさは、次の請求の範囲に記載するものを除き、本発明の範囲に対する限定と見倣されるものではない。

Claims (31)

1. ａ． 少なくとも一つの汚染物除去モジュール、
   ｂ． 汚染物除去すべき液体を保持するための、前記モジュールに一体化された室手段、
   ｃ． アノード電極部材を有する少なくとも一つのアノード組立体及びカソード電極部材を有する少なくとも一つのカソード組立体で、前記アノード電極部材と前記カソード電極部材が前記室手段内に向かい合って配置され、それらの間にアーク放電領域を定めている、組立体、
   ｄ． 前記室手段を通って液体の流れをアーク放電領域近辺へ送るための液体流動手段、
   ｅ． アーク放電領域内の液体中にガスを注入するためのガス注入器手段、及び
   ｆ． 前記アノード電極部材と前記カソード電極部材との間に一連の電気アークを発生させるためのパルス発生機、
   を具えた液体汚染物除去装置。
2. ガス注入器部材が、アノード組立体に対し一体化されたガス噴射器からなる、請求項１に記載の装置。
3. 室手段内に液体を再循環するための液体再循環手段を更に有する、請求項２に記載の装置。
4. 室手段に入る前の液体中に、イオン及び遊離ラジカル促進性化合物を注入する手段を更に有する、請求項２に記載の装置。
5. 液体が室手段を出た後、酸化剤の液体中への分布を促進するための酸化器手段を更に有する、請求項２に記載の装置。
6. ガス噴射器が、前記の室の外側からアノード電極部材を長手方向に通過して伸び、アーク放電領域中へ開いているガス孔を有する、請求項２に記載の装置。
7. アノード電極組立体が、アノード電極部材を取り巻いて配置された絶縁体を更に有し、前記アノード電極部材が伝導性管及び第二金属から作られたリップ部分を有し、前記リップ部分がアーク放電領域に近い前記管内に挿入され、アノード電極部材の基底端を定める、請求項６に記載の装置。
8. カソード組立体がカソード電極部材の回りに配置された絶縁体を有し、前記カソード電極部材が、第二金属から作られた基底端を有する金属管からなり、前記基底端がアーク放電領域に近接している、請求項７に記載の装置。
9. カソード電極部材の基底端が、室手段内部から前記カソード電極部材を通る液体流動排出通路を形成している金属管中への開口を定めている、請求項８に記載の装置。
10. カソード絶縁体及びアノード絶縁体が、夫々アーク放電領域の方へ内側へ細くなっていく円錐状基底部を有する、請求項９に記載の装置。
11. カソード絶縁体及びアノード絶縁体が、夫々フランジ部分を有し、室手段が側壁、前記室の前記側壁に取付けられた上方板及び下方板を有し、モジュールが、前記カソード絶縁体の前記フランジ部分を前記上方板に留めるための複数のクランプ手段、及び前記アノード絶縁体の前記フランジ部分を前記下方板へ止めるための前記の複数のクランプ手段を更に有する、請求項１０に記載の装置。
12. 室手段が、その室の内部に流れの向きを定める複数のバッフルを有する、請求項１０に記載の装置。
13. ａ． 前処理タンク、
    ｂ． 貯蔵タンク、
    ｃ． 前記貯蔵タンクから前記前処理タンクへイオン及び遊離ラジカル促進化合物をおくるための手段、
    ｄ． 未処理水を前記前処理タンクへ送るための手段、
    ｅ． 汚染物除去室で、その室内に配置されたアノード及びカソードを有し、前記室内の前記アノードと前記カソードとの間にアーク放電領域を定めている汚染物除去室、
    ｆ． 前記アーク放電領域内の前記アノードと前記カソードとの間に一連のアークを発生させるためのパルス発生機、
    ｇ． 前記放電領域内の前記室中にガスを注入するための手段、
    ｈ． 酸化器塔で、その塔を通過する水に酸化剤を分布する手段を含む酸化器塔、
    ｉ． 前記前処理タンクから前記汚染物除去室へ水を送るための手段、
    ｊ． 前記汚染物除去室から前記酸化器塔へ水を送るための手段、
    ｋ． 後処理保持タンク、
    ｌ． 前記酸化器塔から前記後処理保持タンクへ水を送るための手段、及び
    ｍ． 処理した水を前記後処理保持タンクから排出するための手段、
    を具えた低流量バッチ式水処理装置。
14. 汚染物除去室内に水を再循環させる手段を更に有する、請求項１３に記載の水処理装置。
15. 貯蔵タンク、前処理タンク、汚染物除去室、酸化器塔、及び後処理保持タンクを出入りする水の動きを制御するための制御手段を更に有する、請求項１４に記載の水処理装置。
16. ａ． 第一処理室を有する処理モジュール、
    ｂ． 前記第一室内に、向かい合った位置に取付けられた第一アノード組立体及び第一カソード組立体で、前記第一アノード組立体と前記第二カソード組立体との間に第一アーク放電領域を定める、組立体、
    ｃ． 前記第一室へ未処理スラッジを送るための手段、
    ｄ． 第一アーク放電領域へガスを注入するための第一ガス注入手段を有する、前記第一室中へガスを送るための手段、
    ｅ． 前記モジュールから処理済みスラッジを取り出す手段、及び
    ｆ． 前記第一アノード組立体及び前記第一カソード組立体に一連のアーク生成パルスを発生させるための第一固体スイッチ部材で、前記パルスがスラッジ内にアークを発生するのに充分な電圧及び電流を有する、第一固体スイッチ部材、
    を具えたスラッジ処理装置。
17. ａ． 第一室内に配置された第二アノード組立体及び第二カソード組立体で、前記第二アノード組立体と前記第二カソード組立体との間に第二アーク放電領域を定める、組立体、
    ｂ． 前記第一室内の前記第二アーク放電領域内にガスを注入するための第二ガス注入手段、及び
    ｃ． 前記第二アノード組立体及び前記第二カソード組立体に一連のアーク生成パルスを発生させるための第二固体スイッチ手段で、前記パルスがスラッジ内にアークを発生するのに充分な電圧及び電流を有する、第二固体スイッチ手段、
    を更に有する請求項１６に記載のスラッジ処理装置。
18. ａ． 第二処理室を有する第二処理モジュール、
    ｂ． 前記第二室内に、向かい合った位置に取付けた第三及び第四アノード組立体及び第三及び第四カソード組立体で、前記第三アノード組立体と前記第三カソード組立体との間、及び前記第四アノード組立体と前記第四カソード組立体との間に、夫々第三及び第四アーク放電領域を定める、組立体、
    ｃ． 前記第二室内の夫々第三及び第四アーク放電領域内にガスを注入するための第三及び第四ガス注入手段、及び
    ｄ． 前記第三及び第四アノード組立体及び前記第三及び第四カソード組立体に、夫々一連のアーク生成パルスを発生させるための、第三及び第四固体スイッチ手段で、前記パルスがスラッジ内にアークを発生するのに充分な電圧及び電流を有する、固体スイッチ手段、
    を更に有する請求項１７に記載のスラッジ処理装置。
19. 第一モジュール及び第二モジュールが、操作上直列に接続されている、請求項１８に記載のスラッジ処理装置。
20. 第一モジュール及び第二モジュールが、操作上並列に接続されている、請求項１８に記載のスラッジ処理装置。
21. アーク放電領域内のアノード組立体とカソード組立体との間に蓄積した岩石屑を除去する手段を更に有する、請求項１９に記載のスラッジ処理装置。
22. 固体スイッチ手段の各々を制御する制御手段、及びアーク放電領域内の岩石屑を除去する該手段を更に有する、請求項２１に記載のスラッジ処理装置。
23. 制御装置が、各々の室内にアーク領域が存在するか否かを検出し、アークが存在しないことが検出された時、装置を停止するための故障検出手段を有する、請求項２２に記載のスラッジ処理装置。
24. 制御装置が、各室に送られるガスの圧力を調節し、前記室内のスラッジの圧力より高い予め定められた圧力水準を維持する手段を更に有する、請求項２３に記載のスラッジ処理装置。
25. ガス注入手段が、室の外側から室の中へ通ずる内部孔を有するアノード電極を有する、請求項１６に記載のスラッジ処理装置。
26. カソード組立体が、室の内側から室の外側へ通ずる内部孔を有するカソード電極部材を有する、請求項２５に記載のスラッジ処理装置。
27. 室が、その室内に発生するパルスの周波数に近い音響共鳴を起こす大きさを持つ、請求項１６に記載のスラッジ処理装置。
28. ａ． 精製すべき液体を第一室に送り、
    ｂ． 第一室の第一の一対の電極間に気泡を導入し、そして
    ｃ． 第一モジュール内の電極間に一連のパルス状電気放電アークを発生し、然も、前記パルス中、液体内にアークを維持し、前記液体内に一連のパルス状機械的衝撃波を生じるのに充分なエネルギー水準で前記アークを発生させる、諸工程からなる液体精製法。
29. 第一室内の第二の一対の電極間に気泡を導入し、第一室内の第二の一対の電極間に一連のパルス状電気放電アークを発生し、然も、前記パルス中、液体内にアークを維持し、前記液体内に一連のパルス状機械的衝撃波を生じるのに充分なエネルギー水準で前記アークを発生させる、諸工程を更に有する、請求項２８に記載の方法。
30. イオン及び遊離ラジカル促進化合物を、室へ入る前の液体に注入する工程を更に有する、請求項２９に記載の方法。
31. 室を出た後の液体中の酸化剤の分布を促進する工程を更に有する、請求項３０に記載の方法。

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