JP2003080264A

JP2003080264A - 液体処理方法およびその装置

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Publication number: JP2003080264A
Application number: JP2001272202A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Adachi; 成人足立; Junji Haga; 潤二芳賀; Masahiko Miura; 雅彦三浦
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電極対にパルス状の電力を供給して電極間に
存在する液体を改質するに際し、安定した放電状態を電
極間全体に渡って得ることができる液体処理方法および
この方法を実現できる装置を提供する。を提供する。【解決手段】少なくとも一組の電極対を設けると共
に、該電極対に高電圧パルスを印加して電極間に放電状
態を形成させることによって、電極間に順次供給される
液体を改質する液体処理方法において、放電状態形成領
域の上流側で液体から気体および／または固体を取り除
いて操業する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、（1）下水処理場
や屎尿処理場における下水処理過程、或は食品工場や化
学工場の排水処理過程等から排出される有機性廃液の生
物学的な好気性処理または嫌気性処理、（2）前記各工
場の廃液（ただし有機性以外をも含む）、清浄な純水を
製造する過程における被処理水、上下水道水、食品、飲
料水等の滅菌・殺菌処理、脱色処理、脱臭処理、或は
（3）前記の各種液体の滅菌・殺菌処理、脱色処理、脱
臭処理の際やゴミ焼却炉の浸出水の浸出の際等に現出さ
れるダイオキシン、環境ホルモン、PCB等の難分解性物
質の分解処理等に適用される液体の処理方法、およびこ
の様な処理方法を実施する為に用いられる装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上記（1）〜（3）に示した各種用途にお
いて、水の再利用や微量汚染物質の除去等の方法として
は、従来から活性炭処理、オゾン処理、膜処理等による
各種方法が知られており、実用化が進められている。し
かしながら、活性炭処理では、有機系汚濁物質の吸着除
去は可能であるが、殺菌効果がなく、また活性炭を頻繁
に交換する必要がある。また、オゾン処理では、脱色、
脱臭、殺菌効果の面で優れてはいるが、オゾンの残留に
よる二次処理の問題がある。更に、膜処理では、汚染物
質等の除去という観点からは水処理には優れているもの
の維持管理が煩雑でコストも高く、しかも廃棄物が発生
するという問題がある。

【０００３】本発明者らは上記の様な水処理技術の改良
についてかねてより研究を進めており、その一環として
特開平11−253999号のような技術を提案している。この
技術は、例えば液体中に含有される有害な細菌類を死滅
させて該液体を清浄化する方法として、或は液体（被処
理液）中に含有される細菌やその死骸等からなる汚損成
分を減容化する為にその汚損成分を好気的微生物が生化
学的に処理しやすい状態に改質する方法として、前記液
体に高電圧パルス放電処理および／または電界パルス印
加を行って液体を処理するものである。これを図面を用
いて説明する。

【０００４】図1は、前記液体に高電圧パルス放電およ
び／または電界パルス印加を施す改質装置18を示してお
り、改質槽3と電源4を備えている（図中の矢印Ａ，Ｂは
汚損物質の流れを示している）。該電源4に接続された
棒状電極（＋極）5と平板電極（−極）6が、改質槽3内
の汚損物質（汚泥）に浸漬する様にして平行に配設され
ている。改質槽3内の汚泥は、電気的にはある所定の誘
電率を示す誘電体とみなすことができ、上記電極5,6間
に誘電体が満たされた状態で電圧を加えて電極5,6に夫
々正負の電荷を搬送すると、上記誘電体（汚泥）には電
界が形成され、この電界の強さがある程度以上となった
ときに絶縁破壊を生じ、電極5,6間に放電が発生する。
この様な構成を採用することによって、汚泥を可溶化，
低分子化（改質）することが可能になった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】また、本発明者らは、
各種液体に放電を施し改質する液体処理装置についても
開発しており、その技術的意義が認められたので先に出
願している（特願2000-186493号）。これを図面を用い
て説明する。

【０００６】図2は、上述した改質槽3における電極の配
置状態および放電状態の一例を示す概略説明図であり、
図中3は改質槽、25は棒状電極、26はリング状電極、27
は高電圧パルス電源、23は被処理液、24は放電を夫々示
す。図2に示した構成では、棒状電極25とリング状電極2
6を同芯上に配置し、棒状電極25とリング状電極26の間
に急峻な立ち上がりのパルス電圧を高電圧パルス電源27
から印加しているので、棒状電極25の先端部からリング
状電極26に向けて全方向的な放電が発生する。よって、
この放電24は面状の立体的な放電となるので、被処理液
23に対して広範囲に放電24を作用させることができる様
になった。

【０００７】しかしながら、上記の様な構成によっても
若干の解決すべき問題があった。すなわち、上記構成で
は電極間における放電状態が不均一になる場合があり、
電極間でも放電が発生している部分と放電が発生してい
ない部分が生じていた。そして、これに伴って汚損成分
の処理効率が低下する場合があった。

【０００８】本発明は、この様な状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、電極対にパルス状の電力を
供給して電極間に存在する液体を改質するに際し、安定
した放電状態を電極間全体に渡って得ることができる液
体処理方法およびこの方法を実現できる装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る液体処方法とは、少なくとも一組
の電極対を設けると共に、該電極対に高電圧パルスを印
加して電極間に放電状態を形成させることによって、電
極間に順次供給される液体を改質する液体処理方法にお
いて、放電状態形成領域の上流側で液体から気体および
／または固体を取り除く点に要旨を有する。

【００１０】また、上記課題を解決することのできた本
発明に係る液体処理装置とは、少なくとも一組の電極対
を備えると共に、該電極対に高電圧パルスを印加して電
極間に放電状態を形成させることによって、電極間に順
次供給される液体を改質する様に構成した液体処理装置
において、放電状態形成領域の上流側に液体から気体お
よび／または固体を取り除く手段を備える点に要旨を有
する。この場合、前記気体および／または固体を取り除
く手段から気体および／または固体を抜き出す手段を備
えることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態および実施例】本発明者らは、上記
課題を解決すべく、様々な角度から検討してきた。その
結果、放電状態が不安定になる原因は、放電が発生して
いる領域に粗大な気泡や固体が混入するからであること
を突き止めた。

【００１２】すなわち、液体（被処理液）に気体（気
泡）が混在していると、該気泡が放電領域に入り、気泡
が存在している部分の電界強度が上がることになる。こ
れによって、図3（a）に示す様に放電が局所的に集中し
た状態が発生する。こうした状態が発生すると、被処理
液が電極間を通過したとしても、放電が実際に起こって
いない領域を被処理液が通る機会が増加してしまい、改
質されないまま系外へ排出される被処理液が増えること
になる。その結果、被処理液全体の処理効率が低下する
のである。また、被処理液内に混在している気体の大き
さは、一般に不均一であるので、これも電界強度を変動
させる要因の一つである。さらに、被処理液に混在して
いる気泡は、被処理液の流れに伴って互いに凝集して粗
大化する。この様に粗大化した気体が放電領域に入って
も、安定した放電を維持できないのである。

【００１３】一方、被処理液に固体が混在している場合
も同様であり、通常固体は水よりも比誘電率が低いの
で、この様な固体が放電発生領域に入ると、電界強度が
局所的に上昇し、該上昇した箇所で放電が集中して発生
する。これによって、放電領域における放電状態が不均
一となり、被処理液の処理効率が低下するのである。

【００１４】そこで、本発明に係る液体処理方法では、
高電圧パルスを適用して液体を改質するに際し、放電状
態形成領域の上流側で液体から気体および／または固体
を取り除く様に操業すれば、例えば図3（b）に示す様な
安定した放電を得ることができることを見出し本発明を
完成した。

【００１５】以下、図面を用いて本発明の作用効果につ
いて説明するが、本発明はこれら図示例に限定される性
質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更す
ることはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるもので
ある。また、各図において共通する構成部分について
は、同一の符号を付すことによって重複説明を避ける。

【００１６】図4は本発明に係る液体処理装置の一例を
示す概略説明図であり、この構成では前記図2に示した
改質槽3において、被処理液23の流れ方向（矢印方向）
の上流側に、被処理液（液体）から気体および固体を取
り除く手段1を備えたものである。つまり、図4では改質
槽3に接続した管路10を鉛直方向に対して横向きのＳ字
となる様に配置されている。従って、管路10内を被処理
液23が流れると、管路10の凸部（前記Ｓ字で鉛直上向き
に凸状になっている部分）で被処理液23に混在している
気体を回収でき、管路10の凹部（前記Ｓ字で鉛直下向き
に凸状になっている部分）で被処理液23からの固体を回
収することができる。これによって、前記管路10を通過
した被処理液23には、気体や固体が殆ど混在していない
ので、該被処理液が放電領域に入ったとしても、被処理
液に混在する気体や固体によって放電状態が阻害される
ことがない。よって、本発明では安定した放電状態を維
持することができるので、被処理液の処理効率を低下さ
せることはない。

【００１７】また、本発明では、上記の様に被処理液か
ら回収された気体や固体を順次系外へ排出することが好
ましい。つまり、前記図4において管路10の凸部に気体
が多く溜まると、被処理液23の流れが悪くなったり、ト
ラップした気体が被処理液23の流れに沿って放電領域に
混入する場合がある。また、管路10の凹部に固体が多く
沈降すると、被処理液23の流れが悪くなったり、固体が
過剰に堆積すると固体の回収効率が低下する場合があ
る。そこで、本発明に係る液体処理装置では、被処理液
から気体や固体を取り除く手段から、該気体や固体を系
外へ排出するための抜き出し手段を備えることが推奨さ
れる。こうした構成を図面を用いて説明する。

【００１８】図5は本発明に係る液体処理装置の他の構
成例を示す概略説明図であり、この例では上記図4の構
成に加えて気体または固体の抜き出し手段を備えたもの
である。つまり、上記図4に示した管路10の凸部と凹部
の夫々端部に空間11および12を夫々設けている。そし
て、該空間の上部と下部に夫々スリットを設けて、複数
の板を介在させることによって前記空間を区切ってい
る。

【００１９】この様に、管路10の凸部と凹部の端部に夫
々空間を設けることによって、被処理液から回収するこ
とのできる気体や固体の量を多くすることができる。そ
して、該空間を板で区切っているので、空間の上部と下
部の板を交互に動作させることによって、過剰な被処理
液を系外へ放出することなく空間内に溜まった気体や固
体を効率よく排出することができる。

【００２０】尚、ここではスリットと板を設けることに
よって、気体や固体を系外へ抜き出す構成を示したけれ
ども、これ以外の方法も勿論採用することができる。例
えば、スリットと板の代わりに回転式の三方弁などを設
けても良い。

【００２１】また、図4や図5では管路10をＳ字に配置す
ることによって、被処理液23に混在する気体および固体
の両方を除去できる様にした構成例を示したけれども、
必要に応じて被処理液から気体または固体を選択的に除
去できるように構成することもできる。すなわち、固体
や気体のどちらか一方が予め除去されていたり、どちら
か一方が全く混在していない場合は、被処理液から除去
されていないものだけを回収すれば良いのである。こう
した構成を図面を用いて説明する。

【００２２】図6は被処理液から気体のみを取り除く様
に構成した本発明に係る液体処理装置の一構成例を示す
概略説明図であり、前記図2に示した改質槽3に接続され
た管路8の形状を、上方に向かって凸状となる様に（Ｕ
字状に）を配置している。これによって、被処理液23か
ら気体だけを効率良く除去することができる。

【００２３】一方、被処理液23に混在している固体のみ
を集中的に除去するには、図7に示す様に、改質槽3に接
続されている管路9の形状を、下方に向かって凸状とな
る様に（Ｕ字となる様に）配置すれば良い。

【００２４】図8は本発明に係る液体処理装置の他の構
成例を示す概略説明図であり、図8では改質槽3に接続さ
れている管路13の形状は直線状（水平方向に延びた管
路）であり、該管路13に気体または固体をトラップする
ための空間11と12が夫々設けられている。この様に、管
路に気体または固体をトラップするための空間を設ける
ことによっても、本発明の効果を充分に得ることができ
る。

【００２５】尚、この場合でも、上述した様な空間にト
ラップされた気体や固体を系外へ排出する手段を設ける
ことが好ましい。また、図8では空間12の真上に空間11
を設けた例を示したけれども、空間11と12の位置はこれ
に限定されず、管路上同一場所になくともよい。すなわ
ち、空間12を設ける位置を空間11を設ける位置よりも相
対的に上流側に備える構成や、その逆の構成も本発明の
範囲である。

【００２６】図9は本発明に係る液体処理装置の他の構
成例を示す概略説明図である。図9に示された構成で
は、水平に配置された管路13の天井部から潜り堰が、底
部から堰が夫々交互に二つずつ設けられている。これに
よって、被処理液が堰と潜り堰の間をくぐりながら流れ
るに連れて、被処理液から気体や固体が除去されるので
ある。

【００２７】上記構成例では、被処理液23の流れ方向を
改質槽3の上方から下方となる場合を示したけれども、
これは本発明において被処理液23の流れ方向を限定する
性質のものではなく、改質槽の下方から上方へ被処理液
23を流す様に構成しても良い。

【００２８】また本発明は、改質処理する前の被処理液
（液体）から気体や固体を除去する点に特徴があり、改
質槽における電極対の電極形状は特に限定されず、例え
ば、平板電極やリング状電極、筒状電極、テープ状電
極、棒状電極、線状電極などどのような形状でも構わな
い。また、電極の断面形状も特に限定されず、円形のも
のであっても良いし、矩形であってもよい。

【００２９】本発明において、上記高電圧電源から供給
されるパルス状の電力とは、方形波に限らず、長方形
波、サイン波、三角波等を施しても良い。

【００３０】

【発明の効果】上記のような構成を採用すると、放電領
域に気体や固体が混入することがないので、電極対にパ
ルス状の電力を供給して電極間に存在する液体を改質す
るに際し、安定した放電状態を電極間全体に渡って供給
することのできる液体処理方法およびこの方法を実現で
きる装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者らが先に提案した液体改質装置の一
構成例を示す概略説明図である。

【図２】本発明者らが先に提案した液体改質装置の他
の構成例を示す概略説明図である。

【図３】電極間における放電の発生例を示す概略説明
図である。

【図４】本発明に係る液体処理装置の他の構成例を示
す概略説明図である。

【図５】本発明に係る液体処理装置の更に他の構成例
を示す概略説明図である。

【図６】本発明に係る液体処理装置の他の構成例を示
す概略説明図である。

【図７】本発明に係る液体処理装置の他の構成例を示
す概略説明図である。

【図８】本発明に係る液体処理装置の他の構成例を示
す概略説明図である。

【図９】本発明に係る液体処理装置の他の構成例を示
す概略説明図である。

【符号の説明】

１被処理液から気体および固体を取り除く手段３改質槽４電源５棒状電極６平板電極８管路（Ｕ字管）９管路（Ｕ字管）１１空間１２空間１３管路１８改質装置２３被処理液２４放電２５棒状電極２６リング状電極２７高電圧パルス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/20 Ｃ０２Ｆ 1/20 Ａ (72)発明者三浦雅彦神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 4D011 AA05 AB07 AC05 AD03 4D037 AA02 AA11 AA13 AA15 AB18 BA23 CA04 CA06 4D061 DA08 DB19 DC09 EA15 EB01 EB07 EB19 EB20 EB33 EB39 FA03 FA20 GC14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一組の電極対を設けると共
に、該電極対に高電圧パルスを印加して電極間に放電状
態を形成させることによって、電極間に順次供給される
液体を改質する液体処理方法において、放電状態形成領域の上流側で液体から気体および／また
は固体を取り除くことを特徴とする液体処理方法。
【請求項２】少なくとも一組の電極対を備えると共
に、該電極対に高電圧パルスを印加して電極間に放電状
態を形成させることによって、電極間に順次供給される
液体を改質する様に構成した液体処理装置において、放電状態形成領域の上流側に液体から気体および／また
は固体を取り除く手段を備えることを特徴とする液体処
理装置。
【請求項３】前記気体および／または固体を取り除く
手段から気体および／または固体を抜き出す手段を備え
る請求項２に記載の液体処理装置。