WO2021192154A1

WO2021192154A1 - 液体処理装置

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Publication number: WO2021192154A1
Application number: PCT/JP2020/013717
Authority: WO
Inventors: 知也舟川
Original assignee: 日揮グローバル株式会社
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-30

Abstract

【課題】被処理液に含まれる成分を酸化還元処理する液体処理装置について、小型化可能で汎用性が高い装置を提供する【解決手段】被処理液を収容する収容部と、前記収容部内に開口するノズルと、を備える液体処理装置を構成する。前記ノズルは、先端に前記開口が形成され、且つ当該ノズルに供給されるガスの流路を形成する筒状のノズル本体と、前記ノズル本体内に設けられ、電圧の印加によって前記ノズル本体を介して接地された被処理液を接地電極として放電を起こし、オゾンあるいは前記被処理液に含まれる成分を酸化還元反応により処理するラジカルを生成する為の放電発生電極とを有する。前記ノズルは、前記ガスの供給に伴い、前記開口を介して前記オゾンあるいは前記ラジカルを前記被処理液に供給する。

Description

液体処理装置

　本発明は、被処理液に含まれる成分を酸化還元処理する液体処理装置を提供する。

　被処理液、例えば水道水、下水、石油や天然ガスの生産の際に生じる随伴水、工業排水などの水について浄化が行われる。この浄化としては、プラズマ処理を行うことが知られている。プラズマ処理を行うことで、例えば有機フッ素化合物やBTEXなどの難分解性物質についても分解することができ、ＴＯＣ（全有機炭素）を低下させることができる。

特許文献１及び特許文献２にそのようなプラズマ処理を行う処理装置が記載されている。特許文献１の装置は被処理水を流下させる傾斜面と、当該傾斜面の上方に設けられる高圧電極と、を備えており、傾斜面を流下する被処理水が、高圧電極への電圧印加によって形成されるプラズマに曝されて処理が行われる。特許文献２の装置については、液体を収容する処理槽の底部を形成する隔壁を下方から覆う部材が設けられ、当該部材によって処理槽の下方に容器が形成されている。隔壁には多数の孔が設けられており、容器内には高電圧が印加される電極が各孔に対向して設けられている。そして、容器内に供給された酸素及び霧状の水からＯＨラジカルが発生して、処理槽内の液体が処理されることが示されている。

しかし、特許文献１の装置によれば水路が上方に開放された構成であるため、その装置構成は大掛かりなものとなり、汎用性が低い。特許文献２の装置についても、処理槽の下方側に大きなスペースを要することになるため、装置構成が大掛かりなものとなり、汎用性が低い。

また特許文献３には、処理水を流通させる角型の液体用のダクト（処理槽）と、当該処理水用のダクトに接続される角型のガス用のダクト（ノズル）と、当該ガス用のダクトの対向する内壁に各々設けられた一対の電極（平行平板電極）と、を備えた装置について記載されている。その電極間にプラズマが形成され、ラジカル等が処理水用のダクトに供給されて処理される。この特許文献３の装置によれば、平行平板電極がガス用のダクト内に設けられることで当該ダクトは大型化するので、装置としても大型化してしまう。

また、そのように平行平板電極によりプラズマを形成するため、ガス用のダクトとしては上記したように角型となるが、そのような角型のダクトは湾曲面に接続することが困難である。より詳しく述べると、仮に処理対象の処理水を収容する収容部が湾曲面を備えるものとする。その場合、角型のダクトを当該湾曲面に接続しようとすると、ダクトと湾曲面との間に隙間が形成されてしまうし、その隙間を解消しようとするとダクトに対して処理水の収容部を大型化する必要が有る。従って、特許文献３の装置については取り得る構成が制限されるために適用可能な場所が限定されてしまうし、装置が大型化してしまう懸念が有る。このような事情から、小型化可能で汎用性が高い液体処理装置が求められている

ＷＯ２０１６／１１７２５９号公報特開２０１５－８５２９７号公報特開２０１４－１５９０１０号公報

　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被処理液に含まれる成分を酸化還元処理する液体処理装置について、小型化可能で汎用性が高い装置を提供することを目的とする。

本発明の液体処理装置は、
被処理液を収容する収容部と、
　前記収容部内に開口するノズルと、を備え、
　前記ノズルは、
　先端に前記開口が形成され、且つ当該ノズルに供給されるガスの流路を形成する筒状のノズル本体と、
　前記ノズル本体内に設けられ、電圧の印加によって前記ノズル本体を介して接地された被処理液を接地電極として放電を起こし、オゾンあるいは前記被処理液に含まれる成分を酸化還元反応により処理するラジカルを生成する為の放電発生電極と、を有し、
　前記ノズルは、前記ガスの供給に伴い、前記開口を介して前記オゾンあるいは前記ラジカルを前記被処理液に供給する。

　本発明の液体処理装置によれば、ノズルに設けられた放電発生電極により、ノズル本体を介して接地される被処理液を接地電極として放電を起こし、被処理液に、オゾンあるいは酸化還元反応を起こすためのラジカルを供給する。そのように接地電極として被処理液を利用する構成であるためにノズルの構成が簡素になり、液体処理装置を小型化可能にし、汎用性の高い装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液体処理装置の側面図である。前記液体処理装置に設けられるプラズマ発生ノズルの縦断側面図である。前記プラズマ発生ノズルの正面図である。前記液体処理装置に設けられる反応槽の横断平面図である。本発明の第２の実施形態に係る液体処理装置の側面図である。本発明の第３の実施形態に係る液体処理装置の側面図である。本発明の第４の実施形態に係る液体処理装置の側面図である。前記第２の実施形態に係る液体処理装置の変形例を示す説明図である。前記プラズマ発生ノズルの他の例を示す縦断側面図である。

本発明の第１の実施形態に係る液体処理装置１について、図１を参照しながら説明する。なお、水平面に沿った方向で互いに直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する高さ方向（垂直方向）をＺ方向として示している。図１は、液体処理装置１の側面図（ＸＺ側面図）である。

液体処理装置１は、反応槽１１と、ポンプ１２と、多数のプラズマ発生ノズル２と、ガス供給部１３と、プラズマ発生装置１４と、水の供給管１５と、水の排出管１６と、を備えている。ポンプ１２によって、供給管１５から水を反応槽１１に供給する。プラズマ発生ノズル２は反応槽１１の側壁に多数設けられており、吐出孔からラジカル及びオゾン（Ｏ_３）を反応槽１１内に供給して、当該反応槽１１内に収容された水を浄化する。浄化された水が、反応槽１１の下部に接続される排出管１６から後段の設備に供給される。収容部である反応槽１１内の水を１０として示している。

図２はプラズマ発生ノズル２の縦断側面図（ＸＺ断面図）である。プラズマ発生ノズル２は中空状であり、その先端が反応槽１１内に開口する。プラズマ発生ノズル２は、ノズル本体２１と、電極棒２２と、電極支持部材２３と、吐出孔形成板２４と、を備えており、その先端部（具体的には、吐出孔形成板２４）において後述の吐出孔２５が開口している。この例では電極棒２２は３本設けられており（図２では２本のみ表示している）、プラズマ発生ノズル２の吐出孔２５側における各電極棒２２の先端部を２２Ａとして示している。図３はプラズマ発生ノズル２の正面図であり、先端側からプラズマ発生ノズル２の軸方向に見た図である。

ノズル本体２１について説明すると、ノズル本体２１は筒状の部材であり、電極支持部材２３を囲む。ノズル本体２１と電極支持部材２３との間に隙間があり、プラズマ発生ノズル２に供給されるガスの流路を形成する。ノズル本体２１は、導電性部材により構成されている。またノズル本体２１は、長さ方向における基端部２１１、先端部２１２、基端部と先端部との間の胴体部２１３を各々構成する３つの部品が組み合わされて構成される。ノズル本体２１の内部に、電極棒２２、電極支持部材２３及び吐出孔形成板２４が収納される。

ノズル本体２１の先端側は反応槽１１の側壁に形成された開口部から反応槽１１内に向けて設けられ、当該開口部の周面とノズル本体２１とが互いに接続されている。反応槽１１は導電性部材により構成されて接地されている。それ故に当該ノズル本体２１は、後述のプラズマ形成時に接地電極として機能する。

電極支持部材２３は絶縁部材により構成されており、ノズル本体２１の胴体部において当該ノズル本体２１に設けられる開口を塞いでいる。電極棒２２は、ノズル本体２１内にて電極支持部材２３を貫通しており、当該電極支持部材２３に支持され、吐出孔形成板２４に設けられた吐出孔２５と電極棒先端部２２Ａが軸方向で一致すると共に、吐出孔形成板２４と電極棒先端部２２Ａが地絡を起こさない一定の間隔を保持できるように固定されている。なお、図３における点線で示した３つの十字の各中心は、各電極棒２２の中心軸の位置を表している。電極棒２２の基端部は、プラズマ発生装置１４に接続されている。プラズマ発生装置１４は、例えば高電圧パルスもしくは交流高電圧を当該電極棒２２に印加する電源を備える。

吐出孔形成板２４は絶縁部材により構成されている。吐出孔形成板２４はノズル本体２１の開口部２０１を塞いでおり、プラズマ発生ノズル２の先端寄りに位置する。吐出孔形成板２４は、ノズル本体２１の開口部２０１よりも開口面積が小さくなるように、プラズマ発生ノズル２の吐出孔を形成する部材である。この例では当該吐出孔として３つの吐出孔２５が形成されている。

ノズル本体２１の側壁にはガス導入路２６が設けられ、当該ガス導入路２６を介してガス供給部１３から供給されるガスがプラズマ発生ノズル２内に供給される。このガスは、プラズマ発生ノズル２においてＯ_３またはＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）を形成することができるように、構成元素として酸素を含む。具体的には、空気または酸素がガス供給部１３から供給される。

図４は、反応槽１１の横断平面図（ＸＹ断面図）である。反応槽１１の側壁は円筒部として形成される。従って、当該側壁の外周面１７は湾曲面として構成され、当該湾曲面にプラズマ発生ノズル２が設けられている。図４に示すようにプラズマ発生ノズル２は、外周面１７に放射状に設けられており、各吐出孔２５は反応槽１１の中心軸部へ向けられている。このように放射状に配置されたプラズマ発生ノズル２の組が、反応槽１１の高さ方向に多段に設けられている。

以下、液体処理装置１にて行われる処理について図２を参照して説明する。各プラズマ発生ノズル２にガス供給部１３からガスが供給されることで、気液界面（当該ガスと水１０との界面）が、吐出孔２５内あるいは吐出孔２５の周辺に形成される。その状態でプラズマ発生装置１４により放電発生電極である電極棒２２に電圧が印加され、当該電極棒２２の先端部２２Ａと気液界面との間に放電が起こり、プラズマが形成される。なお、このようにプラズマが形成される際において、ノズル本体２１が接地電極として機能する他、水１０についても接地電極として機能する。具体的に、ノズル本体２１内の水１０がノズル本体２１に接することで当該ノズル本体２１を介して接地されており、その水１０が接地電極となる。

プラズマによって気液界面に形成された帯電層によって発生したＯＨラジカルが、水１０内に溶解すると共に、プラズマが気相内で発生することによって発生したＯ_３が、気相から液相へと移動する。つまり、プラズマ発生ノズル２の吐出口２５（開口）を介して、これらＯＨラジカル及びＯ_３が反応槽１１内の水１０に供給される。ＯＨラジカルは気液界面で直ぐに飽和状態に達する為、水中に安定して存在できる過酸化水素に変化し、水中に安定した状態で溶解する。図２では、プラズマ発生ノズル２から吐出されるガスによる気泡を２０として示している。Ｏ_３は、気泡２０に含まれた状態で反応槽１１内に供給されるも、次第に水１０へ移動し、水中の過酸化水素または水分子からＯＨラジカルを生成させる。生成したＯＨラジカルは水中の有機物等の成分と反応し、水１０が浄化される。なお、気泡２０が反応槽１１内を浮上する際に水１０の流れが引き起こされることで、水１０における活性種（Ｏ_３及びＯＨラジカル）の撹拌が進行し、上記の浄化は効率良く進行する。

上記のプラズマ発生ノズル２については、ガスの流路を形成するノズル本体２１が、プラズマを形成するための接地電極を兼ね、また、処理対象である水１０が当該ノズル本体２１を介して接地電極とされている。従って、接地電極をノズル本体２１とは別途設ける必要が無いので、ノズルの構造は簡素となり、容易に小型化することができる。従って、当該プラズマ発生ノズル２を備える液体処理装置１を小型化することができる。

また、プラズマ発生ノズル２としては、上記の特許文献３の構成のように平行平板電極によってその形状が制限されてしまうことが無い。つまり、プラズマ発生ノズル２の形状の自由度は高い。そのように形状の自由度が高く、且つ上記のように小型化も容易であるため、ノズルの接続先についての自由度も高くなり、既述したように湾曲面である反応槽１１の外周面１７に接続することができる。このように本発明の装置は、液体の収容部の形状が制限され難く、汎用性が高い。

さらに、上記した理由でプラズマ発生ノズル２は様々な場所に設けることが可能である。そのような特性を利用することで液体処理装置１においては、図４に示すように反応槽１１に放射状にプラズマ発生ノズル２を配置することができる。当該配置により、反応槽１１内の周方向における各所のＯ_３ガス及びＯＨラジカルの濃度を高くすることができるので、装置における水の浄化性能を高くすることができる。

また、プラズマ発生ノズル２は絶縁部材である吐出孔形成板２４を備えている。当該吐出孔形成板２４により、反応槽１１からプラズマ発生ノズル２内に向かう水１０の圧力損失が大きくなる。従って、プラズマ発生ノズル２に供給するガスの流量を抑えつつ、当該プラズマ発生ノズル２内に気液界面を形成した状態で、当該ノズル内にプラズマを形成することができる。結果として、Ｏ_３及びＯＨラジカルについて失活する前に水１０に効率良く供給することができる。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る液体処理装置３について、図５の側面図を参照して液体処理装置１との差異点を中心に説明する。液体処理装置３は、収容部として反応槽１１の代わりに配管３１を備えており、ポンプ１２により、配管３１内を水１０が流通する。配管３１は円管、即ち円筒部であり、湾曲面である外周面３２を備える。収容部（配管３１）の側面である外周面３２に、反応槽１１の外周面１７と同様に多数のプラズマ発生ノズル２が設けられている。即ち、配管３１を水の流れ方向に見ると、図４と同様に放射状のレイアウトでプラズマ発生ノズル２が設けられている。

また、そのように配置されたプラズマ発生ノズル２の組が当該流れ方向に複数段に設けられている。つまり、流れ方向にプラズマ発生ノズル２が互いに離れて設けられており、水１０は、配管３１内を流通中に、プラズマ発生ノズル２の作用により浄化される。なお、液体処理装置１のプラズマ発生ノズル２と同様に、液体処理装置３のプラズマ発生ノズル２もガス供給部１３に接続されており、当該ガス供給部１３からガスが供給される。

ところでプラズマ発生装置１４から供給される高電圧パルスの印加方法を変更すると、生成するＯＨラジカルとＯ_３との比率が変化する。その性質を利用して処理を行うために、配管３１における上流のプラズマ発生ノズル２、中流のプラズマ発生ノズル２、下流のプラズマ発生ノズル２は、互いに異なるプラズマ発生装置１４に接続され、これらのノズル間で発生するＯＨラジカルとＯ_３との比率が互いに異なっている。

中流のプラズマ発生ノズル２においてはＯＨラジカル及びＯ_３について概ね、ＯＨラジカル：Ｏ_３＝１０：１で発生する。以降、このような割合でＯＨラジカル及びＯ_３を発生させるプラズマ発生ノズル２を、第２のノズル２Ｂとして記載する場合が有る。上流のプラズマ発生ノズル２については、第２のノズル２ＢよりもＯＨラジカルに対するＯ_３の発生割合が大きい。このように第２のノズル２Ｂに比べて、Ｏ_３の発生に特化したノズル２を第１のノズル２Ａとして記載する場合がある。下流のプラズマ発生ノズル２については、第２のノズル２ＢよりもＯ_３に対するＯＨラジカルの発生割合が大きい。このように第２のノズル２Ｂに比べて、ＯＨラジカルの発生に特化したノズルを第３のノズル２Ｃとして記載する場合が有る。

また、ノズルの代わりにオゾナイザを用いて生成されたオゾンを配管３１内に供給してもよい。つまり液体処理装置３について、水１０を浄化するための活性種を発生させる機構としてプラズマ発生ノズル２のみが設けられた例を示したが、プラズマ発生用ノズル２とオゾナイザとが液体処理装置３に設けられ、オゾナイザから発生したＯ_３とプラズマ発生用ノズル２から発生したＯ_３及びＯＨラジカルと、が配管３１内の水１０に供給されるようにしてもよい。後述するように液体処理装置３にプラズマ発生ノズル２を複数設ける場合には、ＯＨラジカルの発生割合に対してＯ_３の発生割合が高いノズルを、ＯＨラジカルの発生割合に対してＯ_３の発生割合が低いノズルの上流側に設けることが好ましい。この場合、そのＯ_３の発生割合が大きいノズルをオゾナイザで代用してもよい。

ところで配管３１において水１０の流れ方向に沿うように複数のプラズマ発生ノズル２を設けるにあたり、ノズル２Ａ～２Ｃの選択は図５の例には限られない。例えば、２Ａ～２Ｃのうちのいずれか１つのみを選んで設けてもよいし、２つあるいは３つを選んで設けてもよい。２つあるいは３つ選んだ場合に、配列する順番としては任意であるが、図５の例のようにＯＨラジカルに対するＯ_３の発生割合が高いノズルを、ＯＨラジカルに対するＯ_３の発生割合が低いノズルよりも配管３１の上流側に設けることが好ましい。

その理由を説明すると、Ｏ_３は分解性能が比較的低いが、過酸化水素を分解して分解性能がより高いＯＨラジカルを生成できるからである。つまり、Ｏ_３に対して難分解性の第１の成分及びＯ_３に対して分解性の第２の成分を含む水１０が配管３１を流れ、第１の成分、第２の成分共にＯＨに対しては分解性を示すとする。その場合に、上記のノズル配置により、上流側で第２の成分がＯ_３によって分解され、下流側で第１の成分がＯＨラジカルによって分解される。さらに詳しく述べると、下流側における第１の成分の分解には、下流側のプラズマ発生ノズル２で生成したＯＨラジカルの他、上流側のプラズマ発生ノズル２によって生成して下流へと流れるＯ_３から生じたＯＨラジカルを寄与させることができる。つまり、各ノズルから発生するＯ_３及びＯＨラジカルが効率良く利用されるので、プラズマ発生ノズル２の本数が少ない場合でも、水１０の浄化性能を高くすることができる。

以上に述べた液体処理装置３では、配管３１に水１０が流れるときに各プラズマ発生ノズル２からＯ_３及びＯＨラジカルが供給される。従って、水１０はその流れによって、プラズマ発生ノズル２付近のＯ_３及びＯＨラジカルの濃度が比較的高い領域を通過するため、効率良く浄化される。また、水１０は、各プラズマ発生ノズル２付近のＯ_３及びＯＨラジカルの濃度が高い領域を順に通過することで、上記したように下流側で多くのＯＨラジカルにより処理が行われるようにＯ_３及びＯＨラジカルの効率良い利用がなされるので、高い浄化性能が得られる。

次に、第３の実施形態に係る液体処理装置４について、図６の側面図を参照しながら説明する。液体処理装置４は、拡散器４１を備えている。拡散器４１は反応槽１１の底部中央に設けられる。図中４２はＯ_３ガス供給源であり、拡散器４１にＯ_３ガスを供給する。反応槽１１には、液体処理装置１と同様に、プラズマ発生ノズル２が設けられている。液体処理装置４では、プラズマ発生ノズル２から供給されるＯ_３及びＯＨラジカルに加えて、拡散器４１から供給されるＯ_３により、反応槽１１内の水１０の浄化が行われる。このようにプラズマ発生ノズル２以外にも水１０を浄化する活性種を発生させる機構が設けられるように装置を構成してもよい。

続いて、第４の実施形態に係る液体処理装置５について図７の側面図を参照しながら説明する。液体処理装置５はタンク５１を備えており、タンク５１には、水１０の供給管５２及び排出管５３が接続されている。第４の実施形態では、排出管５３が分岐し、タンク５１に水１０が戻るように構成されている。具体的には排出管５３には配管５５の一端が接続され、配管５５の他端は分岐して配管５７、５８を形成し、タンク５１、供給管５２に接続されている。配管５７、５８にはプラズマ発生ノズル２が設けられている。このプラズマ発生ノズル２は、液体処理装置３におけるプラズマ発生ノズル２と同様に配管５７、５８の外周面に接続され、配管５７、５８内にＯ_３及びＯＨラジカルを供給する。

タンク５１と配管５５とが互いに接続された状態で、ポンプ５６によりタンク５１内の水１０が配管５５に供給され、配管５７または５８（またはその両方）を介してタンク５１に戻される。このような水１０の循環中に各プラズマ発生ノズル２による浄化が行われ、タンク５１内の水１０の清浄度が上昇する。その後、清浄化した水１０を排出管５３の下流側へ排出する。液体処理装置５では、そのように循環する水１０を処理する構成とすることで、当該水１０に繰り返しＯ_３及びＯＨラジカルが供給されるので、排出される水１０の清浄度をより確実に高くすることができる。

ところで図８は、図５で述べた液体処理装置３の適用の一例を示している。液体処理装置３のポンプ１２は、タンク３３に貯留された水を配管３１に供給する。配管３１の下流側は地表から地下水脈３４へ向けて伸び、当該地下水脈３４にプラズマ発生ノズル２によってＯ_３またはラジカル（過酸化水素）が含まれた水を供給する。その水の供給により、地下水脈３４を浄化する。なお、水留部である地下水脈３４としては液流れが形成されていてもいなくてもよい。

なお、各実施形態で示したプラズマ発生ノズル２の配置や個数は一例であり、被処理液の性状（含まれる分解対象の成分の種類や濃度）に応じて、適正な量の活性種が被処理液の収容部に適正な分布で生じるように、適宜変更することができる。例えば液体処理装置１の反応槽１１において、水１０の入口が設けられる上側では、水１０の出口が設けられる下側よりも分解対象の成分の濃度が高く、当該成分の種類も多いことが考えられる。従って、効率的に処理がなされることで装置の運転費用が抑えられるように、設置されるプラズマ発生ノズル２について、例えば反応槽１１の下側に設ける数よりも上側に設ける数を多くしてもよい。また、上記したプラズマ発生ノズル２に含まれる電極棒２２の個数も一例であり、適宜変更して活性種の量を調整することができる。なお、放電発生電極の形状については、電極棒２２のような棒状とすることには限られず、任意の形状とすることができる。

続いて、プラズマ発生ノズル２の他の構成例であるプラズマ発生ノズル６について、図９の縦断側面図を参照して説明する。プラズマ発生ノズル２の代わりに、プラズマ発生ノズル６が液体処理装置１に設けられているとして説明する。このプラズマ発生ノズル６には、吐出孔形成板２４及びプラズマ発生ノズル２において先端部２１２を構成する部品が設けられていない。また、電極棒２２はこの例では１本のみ設けられ、ノズル本体２１の中心軸に沿って伸びている。

プラズマ発生ノズル６の先端側にてノズル本体２１の内周面は、プラズマ発生ノズル６の軸方向を先端に向かうにつれてノズル本体２１の中心軸に漸近し、狭窄面６１を形成する。狭窄面６１に囲まれて、プラズマ発生ノズル６の先端に吐出孔６２が形成されている。電極棒２２の先端から吐出孔６２までの距離が比較的長く、狭窄面６１には液体供給孔６３が開口し、プラズマ発生ノズル６の軸方向において電極棒２２の先端と概ね同じ位置に設けられている。液体供給孔６３は、ノズル本体２１の外周面の液体吸引孔６４に連通し、液体吸引孔６４は反応槽１１内に連通する。

ノズル内に吐出孔６２に向かうガス流が形成されると、ベンチュリー効果により反応槽１１内の水１０が液体吸引孔６４からノズル本体２１内に連続的に引き込まれ、ミスト６５となってガスと共にプラズマ発生ノズル６から吐出される。この状態で電極棒２２に電圧が印加され、電極棒２２の先端部２２Ａと、狭窄面６１のうち先端部２２Ａとの距離が近い部位（液体供給孔６３付近の気液界面）との間でプラズマが形成される。補足して説明すると、液体供給孔６３からノズル本体２１内に流入した水１０は、当該液体供給孔６３からプラズマ発生ノズル６の先端側へ向けて伸びる液膜１００を形成する。この液膜１００を形成する水１０は、プラズマ発生ノズル６の先端に向かうにつれて微細化され、液糸を経て上記のミスト６５となる。上記の液膜１００についてはノズル本体２１に接して形成されることで当該ノズル本体２１を介して接地されており、従って電極棒２２に電圧が印加されるときに、当該液膜１００についても接地電極となる。そのように液膜１００とガスとの気液界面がプラズマに曝され、生成したＯ_３及び界面に生成されたＯＨラジカルは反応槽１１に供給されて作用する。プラズマ発生ノズル６については狭窄面６１を設けることで、吐出孔形成板２４を設ける場合と同様にノズルの吐出孔６２を小さくしている。また、プラズマの形成部位をノズルの先端寄りにし、気液界面が確実にプラズマに曝されるようにしている。

以上の説明において、プラズマ発生ノズル２、６で発生する活性種はＯＨラジカルやＯ_３であるものとして、被処理液の一例である水１０に含まれる成分を酸化させるものとしてきたが、ラジカルとしてはＯＨラジカルの他にＨラジカルも生じる。従って、このＨラジカルにより被処理液中の成分を還元処理することもできる。

上記の各実施形態では、水の貯留部（反応槽１１、タンク５１）及び配管のいずれか一方にのみプラズマ発生ノズル２、６を設けた例を示したが、これらの両方にプラズマ発生ノズル２、６を設けてもよい。例えば液体処理装置１において供給管１５にプラズマ発生ノズル２を設ける。それにより活性種と反応させながら水１０を反応槽１１に導入し、反応槽１１内にて未反応の成分を処理するようにしてもよい。また、プラズマ発生ノズル２、６が設けられる貯留部及び配管についての構成に特に制限は無い。例えば活性種と水１０との混合が促進されるように、スタティックミキサーのような撹拌機能が設けられた配管であってもよいし、内部に対向流や剪断流等の所望の液流が形成されるように水１０が導入されて、活性種が水１０に混合される貯留部であってもよい。

各実施形態の液体処理装置における処理対象の被処理液としては特に制限は無く、例えば水道水、下水であってもよいし、各種の工業排水であってもよい。そして被処理液に含まれる分解対象の成分としても、例示した有機フッ素化合物やBTEXに限られず、ＯＨラジカルやＯ_３で分解できるものであればよい。

なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。既述の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよいし、互いに組み合わされてもよい。

１　　　液体処理装置
１０　　水
１１　　反応槽
２　　　プラズマ発生ノズル
２１　　ノズル本体
２２　　電極棒

Claims

　被処理液を収容する収容部と、
　前記収容部内に開口するノズルと、を備え、
　前記ノズルは、
　先端に前記開口が形成され、且つ当該ノズルに供給されるガスの流路を形成する筒状のノズル本体と、
　前記ノズル本体内に設けられ、電圧の印加によって前記ノズル本体を介して接地された被処理液を接地電極として放電を起こし、オゾンあるいは前記被処理液に含まれる成分を酸化還元反応により処理するラジカルを生成する為の放電発生電極と、を有し、
　前記ノズルは、前記ガスの供給に伴い、前記開口を介して前記オゾンあるいは前記ラジカルを前記被処理液に供給する液体処理装置。
前記収容部は円筒状に形成され、
前記ノズルは前記収容部の側面に複数設けられ、
当該複数のノズルは、前記収容部の側面に放射状に配置されている請求項１記載の液体処理装置。
前記複数のノズルは、前記収容部内を流れる前記被処理液の流れ方向に沿って互いに離れて設けられている請求項２記載の液体処理装置。
前記ラジカルはＯＨラジカルであり、
前記複数のノズルは、オゾンの生成に特化した第１のノズル、オゾン及びＯＨラジカルを生成する第２のノズル、及びＯＨラジカルの生成に特化した第３のノズルのうちの少なくとも１種類のノズルにより構成されている請求項２記載の液体処理装置。
前記収容部の側面には、前記第１のノズル、前記第２のノズル及び前記第３のノズルのうちの少なくとも２種類のノズルが設けられ、
ＯＨラジカルに対するオゾンの発生割合が高いノズルが、ＯＨラジカルに対するオゾンの発生割合が低いノズルよりも、前記収容部内を流れる前記被処理液の流れ方向の上流側に設けられている請求項４記載の液体処理装置。
前記収容部は配管である請求項１記載の液体処理装置。
前記配管の端部は、前記被処理液とは別の液が留まる水留部に接続され、
前記配管は、前記オゾンまたは前記ラジカルにより処理された被処理液を、前記水留部に供給する請求項６記載の液体処理装置。
前記ノズルは、前記放電発生用電極よりも前記ノズル本体の先端側において当該ノズル本体の開口を塞ぐように設けられた絶縁部材を備え、
当該絶縁部材には、前記ガスの吐出口が形成されている請求項１記載の液体処理装置。