JP2013081916A - Water treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に対向させた電極間で発生する放電を利用した水処理装置であって、水道水、井戸水、河川水、飲食用水、下水、工業用水、産業用排水、或いは、プール、公共浴場、温泉等に使用する水(被処理水)の中に含まれる有機物の分解や微生物の殺菌により被処理水の処理を行う水処理装置に関するものである。 The present invention is a water treatment device that uses a discharge generated between electrodes facing each other, particularly, tap water, well water, river water, drinking water, sewage, industrial water, industrial wastewater, a pool, a public bath The present invention relates to a water treatment apparatus for treating water to be treated by decomposing organic substances or sterilizing microorganisms contained in water (water to be treated) used in hot springs.
従来、対向させた電極間で発生する放電を利用した水処理装置として、被処理水中に配設された電極間に気泡を導入または生成して、電極間にて放電を行い、被処理水の処理を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a water treatment apparatus using discharge generated between opposed electrodes, air bubbles are introduced or generated between electrodes disposed in the water to be treated, and discharge is performed between the electrodes. What performs a process is known (for example, refer patent document 1).
特許文献1では、放電処理後に高圧噴射装置によって被処理水と放電により発生した活性種を混合することによって効率よく処理が行われるような工夫が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 describes a device that allows the treatment to be performed efficiently by mixing the water to be treated and the active species generated by the discharge by the high-pressure spray device after the discharge treatment.
しかしながら、このような従来の水処理装置においては、放電装置と混合装置を持つため、処理装置全体として大きくなってしまう。 However, since such a conventional water treatment device has a discharge device and a mixing device, the entire treatment device becomes large.
また、活性種の寿命は短く、ヒドロキシラジカルにおいては1ミリ秒以下であるため、放電装置により発生した活性種が混合装置にたどりつく前に消滅してしまう問題があった。 In addition, since the active species have a short lifetime and is less than 1 millisecond for hydroxy radicals, there is a problem that the active species generated by the discharge device disappear before reaching the mixing device.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極内を気泡が通過する際に、電極が可動することにより、出口に蓋をされるような効果によって気泡が電極間に滞留し、気相放電に近い状態で放電することにより消費電力を抑えることができる。また電極の開口部による気泡せん断と電極面でおこるキャビテーションによって気泡を微細化させることができる。また放電部位と気泡微細化による混合部位を一体化することで、コンパクトで簡易な構成を可能にし、気泡に対し下流側の電極の入り口で気泡微細化することで、電極開口部内で活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることができる。また気泡に対し下流側の電極の出口でも気泡微細化することでも、活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることが可能となり、水処理能力の向上が可能な水処理装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and when bubbles pass through the electrodes, the electrodes move, so that the bubbles stay between the electrodes due to the effect of covering the outlet. The power consumption can be suppressed by discharging in a state close to vapor phase discharge. Further, the bubbles can be made fine by bubble shearing by the opening of the electrode and cavitation occurring on the electrode surface. In addition, by integrating the discharge part and the mixing part by bubble miniaturization, a compact and simple configuration is possible, and the active species disappears in the electrode opening by minimizing the bubble at the downstream electrode entrance. It can efficiently interact with organic substances and microorganisms in the water before. Water treatment equipment that can efficiently interact with organic substances and microorganisms in the water before the disappearance of active species can be achieved by making the bubbles finer at the outlet of the electrode downstream of the bubbles. The purpose is to provide.
そして、この目的を達成するために、本発明は、被処理水の流入口と流出口を有する水処理槽内で、対向させた電極間に電圧を印加し、前記電極間に存在する気泡を介して発生する放電を利用して被処理水を処理する水処理装置であって、前記電極の、気泡の流れに対して下流側電極は少なくとも1つ以上の貫通孔を有する形状とし、前記電極は可動機構を有し、前記電極内を気泡が通過する際に、前記電極が可動することにより気泡を微細化させることを特徴とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention applies a voltage between the electrodes facing each other in a water treatment tank having an inlet and an outlet for water to be treated, and eliminates bubbles existing between the electrodes. A water treatment apparatus that treats water to be treated by using a discharge generated via a downstream electrode of the electrode with respect to a flow of bubbles, wherein the downstream electrode has a shape having at least one through hole. Has a movable mechanism, and is characterized in that when the bubble passes through the electrode, the electrode is moved to make the bubble finer, thereby achieving the intended purpose.
本発明によれば、被処理水の流入口と流出口を有する水処理槽内で、対向させた電極間に電圧を印加し、前記電極間に存在する気泡を介して発生する放電を利用して被処理水を処理する水処理装置であって、前記電極の、気泡の流れに対して下流側電極は少なくとも1つ以上の貫通孔を有する形状とし、前記電極は可動機構を有し、前記電極内を気泡が通過する際に、前記電極が可動することにより、蓋をされるような効果によって気泡が電極間に滞留し、気相放電に近い状態で放電することにより省電力放電を可能にできる。 According to the present invention, in a water treatment tank having an inflow port and an outflow port of water to be treated, a voltage is applied between the opposed electrodes, and a discharge generated through bubbles existing between the electrodes is utilized. A water treatment apparatus for treating water to be treated, wherein the downstream electrode of the electrode has a shape having at least one through hole with respect to the flow of bubbles, and the electrode has a movable mechanism, When the air bubbles pass through the electrodes, the electrodes move, so that the air bubbles stay between the electrodes due to the effect of being covered, and it is possible to save power by discharging in a state close to gas phase discharge. Can be.
また放電部位と気泡微細化による混合部位を一体化することで、コンパクトで簡易な構成を可能にし、気泡に対し下流側の電極の入り口で気泡微細化することで、電極開口部内で活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることができる。また気泡に対し下流側の電極の出口でも気泡微細化することでも、活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させること可能となり、水処理能力の向上が可能になるという効果を得ることができる。 In addition, by integrating the discharge part and the mixing part by bubble miniaturization, a compact and simple configuration is possible, and the active species disappears in the electrode opening by minimizing the bubble at the downstream electrode entrance. It can efficiently interact with organic substances and microorganisms in the water before. Also, by making the bubbles finer even at the outlet of the downstream electrode with respect to the bubbles, it becomes possible to efficiently interact with organic substances and microorganisms in the water before the disappearance of the active species, and it is possible to improve the water treatment capacity. Can be obtained.
本発明の請求項1記載の水処理装置は、被処理水の流入口と流出口を有する水処理槽内で、対向させた電極間に電圧を印加し、前記電極間に存在する気泡を介して発生する放電を利用して被処理水を処理する水処理装置であって、前記電極の、気泡の流れに対して下流側電極は少なくとも1つ以上の貫通孔を有する形状とし、前記電極は可動機構を有し、前記電極内を気泡が通過する際に、前記電極が可動することにより気泡を微細化させることを特徴としたものである。これにより、気泡の流れに対し下流側電極の可動によって蓋をされるような効果によって気泡が滞留し、電極間がほとんど気相放電様の放電となることによって水中放電に比べ省電力放電が可能になる。また電極の開口部による気泡せん断と電極面でおこるキャビテーションによって気泡を微細化させることができる。また放電部位と気泡微細化による混合部位を一体化することで、コンパクトで簡易な構成を可能にし、気泡に対し下流側の電極の入り口で気泡微細化することで、電極開口部内で活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることができる。また気泡に対し下流側の電極の出口でも気泡微細化することでも、活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させること可能となり、水処理能力の向上が可能になるという効果を得ることができる。
The water treatment device according to
また、前記可動機構を、回転機構としてもよい。これにより、気泡の流れに対し下流側電極の可動によって蓋をされるような効果によって気泡が滞留し、電極間がほとんど気相放電様の放電となることによって水中放電に比べ省電力放電が可能になる。また電極の開口部が気泡をせん断する気泡微細化に加え、回転面近傍の急激な気圧変化によるキャビテーションにて気泡微細化も可能となり、気液界面の表面積が増大し、浮上速度が低下することで相互作用時間が増大し、水処理能力の高効率化が図れるという効果を奏する。 The movable mechanism may be a rotating mechanism. As a result, bubbles are retained due to the effect of being covered by the movement of the downstream electrode with respect to the flow of bubbles, and a gas-phase discharge-like discharge is formed between the electrodes, thereby enabling power-saving discharge compared to underwater discharge. become. In addition to bubble miniaturization in which the opening of the electrode shears the bubble, it is also possible to miniaturize the bubble by cavitation due to a sudden change in atmospheric pressure near the rotating surface, increasing the surface area of the gas-liquid interface and reducing the ascent rate. As a result, the interaction time increases, and the water treatment capacity can be increased in efficiency.
また、前記可動機構を、振動機構としてもよい。これにより、気泡の流れに対し下流側電極の可動によって蓋をされるような効果によって気泡が滞留し、電極間がほとんど気相放電様の放電となることによって水中放電に比べ省電力放電が可能になる。また電極の開口部が気泡をせん断する気泡微細化に加え、回転面近傍の急激な気圧変化によるキャビテーションにて気泡微細化も可能となり、気液界面の表面積が増大し、浮上速度が低下することで相互作用時間が増大し、水処理能力の高効率化が図れるという効果を奏する。また気泡のせん断には開口部が少なくとも1/2往復すればよく、全ての開口部で同じ条件でせん断されることから均一な微細気泡生成が可能となり、水処理能力の高効率化が図れるという効果を奏する。 The movable mechanism may be a vibration mechanism. As a result, bubbles are retained due to the effect of being covered by the movement of the downstream electrode with respect to the flow of bubbles, and a gas-phase discharge-like discharge is formed between the electrodes, thereby enabling power-saving discharge compared to underwater discharge. become. In addition to bubble miniaturization in which the opening of the electrode shears the bubble, it is also possible to miniaturize the bubble by cavitation due to a sudden change in atmospheric pressure near the rotating surface, increasing the surface area of the gas-liquid interface and reducing the ascent rate. As a result, the interaction time increases, and the water treatment capacity can be increased in efficiency. In addition, it is sufficient that the opening part reciprocates at least 1/2 for shearing the bubbles. Since all the openings are sheared under the same conditions, uniform fine bubbles can be generated, and the efficiency of water treatment can be increased. There is an effect.
また、前記電極に印加する電圧をパルス電圧としてもよい。これにより、短時間に高電圧印加することが可能となり、低電力でプラズマを発生させることが可能になる。また、発生したプラズマがほとんど熱となりエネルギーロスしてしまうアーク放電に移行する前に印加が止まるので、エネルギーロスを抑えた活性種生成、水処理が図れるという効果を奏する。 The voltage applied to the electrode may be a pulse voltage. As a result, a high voltage can be applied in a short time, and plasma can be generated with low power. In addition, since the application is stopped before the generated plasma is transferred to arc discharge in which heat is almost lost and energy is lost, there is an effect that active species generation and water treatment with reduced energy loss can be achieved.
また、前記電極のいずれか一方の表面が誘電体でコーティングされている構成としてもよい。これにより、アーク放電により大電流が一気に流れて電気系統が破損することを防止することができ、安定してプラズマ放電を形成させることができるという効果を奏する。さらに、電極の導電体部が放電により消耗することがないので、電極の長寿命化、導電体材料溶出に伴う被処理水の成分変化がないという効果を奏する。さらに、電極同士の短絡を防止できるので、印加電圧や消費電力が小さくなるよう、電極間距離を可能な限り小さく設定することができるという効果を奏する。 Moreover, it is good also as a structure by which the surface of either one of the said electrodes is coated with the dielectric material. As a result, it is possible to prevent a large current from flowing all at once due to arc discharge and damage the electric system, and it is possible to stably form plasma discharge. Furthermore, since the conductor portion of the electrode is not consumed by discharge, there is an effect that the life of the electrode is prolonged and there is no change in the component of the water to be treated accompanying the elution of the conductor material. Furthermore, since a short circuit between the electrodes can be prevented, there is an effect that the distance between the electrodes can be set as small as possible so that the applied voltage and the power consumption are reduced.
また、前記電極から放電させるための電源と、前記電極を可動させるための可動機構と、前記電源と前記可動機構を制御するための制御手段を備え、前記制御手段により放電周期と可動機構の周期を同期させてもよい。これにより、電極と開口部が対面しているときに電圧の供給を抑制するよう同期させることで、無駄な電力の消費を削減することができるという効果を奏する。 A power source for discharging from the electrode; a movable mechanism for moving the electrode; and a control unit for controlling the power source and the movable mechanism. The control unit controls a discharge cycle and a cycle of the movable mechanism. May be synchronized. Thereby, there is an effect that wasteful power consumption can be reduced by synchronizing so as to suppress the supply of voltage when the electrode and the opening face each other.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に示す水処理槽1は円筒状であり、水処理槽1内に貫通孔2を有する2つの電極を、水の流れに対して垂直に、流路の断面積を満たすように、対向して配置させている。水処理槽1に導入される気泡5は、気泡供給手段である多孔体6およびエアーポンプ7により生成される。また、気泡5は、水の流れを下から上の向きとし、電極4の下部から被処理水とともに水処理槽1内の流路に供給される。
(Embodiment 1)
The
電極3、4は、高電圧電源8と電気的に接続され、電極間に高電圧パルスを印加できる構成となっており、供給された被処理水と気泡5に対して放電する。放電によって、オゾンやヒドロキシラジカルなどの活性種が生成される。
The
電極3は可動機構9と接続されており、電極3が可動することで、開口部10を通過する気泡5はせん断され、また回転面でおきるキャビテーションによって気泡微細化される。
The
微細化された気泡5は、水中の有機物や微生物と相互作用することによって、水処理される。 The refined bubbles 5 are treated with water by interacting with organic substances and microorganisms in the water.
気泡5は水の流れを下から上の向きとし、電極4の下部から被処理水とともに水処理槽1内の流路に供給される構成により、気液混合体内の気泡5が流路内で偏りが生じることなく均一化されるので、電極間での放電も均一に行われる。
The
さらに、気泡5の原料としては、大気中の空気、高純度の酸素、オゾンなどが使用できるが、好ましくは高純度の酸素、オゾンである。
Furthermore, as the raw material for the
図2は、可動機構9を回転機構とした場合の電極部詳細図を示している。
FIG. 2 shows a detailed view of the electrode section when the
図2において、被処理水に気泡5を含んだ気液混合体は、電極4に衝突した後に電極間に導入され、電極間で放電が行われる。
In FIG. 2, the gas-liquid mixture containing bubbles 5 in the water to be treated is introduced between the electrodes after colliding with the
電極3および電極4は、内部の導電体3a、4aを誘電体3b、4bでコーティングして構成されている。この誘電体のコーティングにより、電極間のアーク放電により急激に大電流が流れて電源回路などが破壊されることを防止することができ、安定してプラズマを形成することができる。また、導電体3a、4aが放電により消耗することがないので、電極の長寿命化が期待でき、導電体3a、4aの金属材料溶出に伴う被処理水の成分変化がない。また、電極同士の短絡を防止できるので、印加電圧や消費電力が小さくなるよう、電極間距離を可能な限り小さく設定することができる。
The
誘電体3b、4bについて、コーティング方法は、ゾルゲル法による無機酸化被膜を形成させる方法が好ましく、また材料は、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、ZnO、Y2O3、BaTiO2などが使用できるが、比誘電率などの観点から、好ましくはBaTiO2、Al2O3、TiO2である。
Regarding the
導電体3a、4aは、流通させる被処理水による酸化や、放電に伴う酸化、高温による劣化に耐えられるような材料で構成する必要がある。例えば、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅および銅合金などの金属を用いることができるが、好ましくはステンレス鋼やチタンである。
The
電極間距離は、印加電圧や消費電力を小さくする目的では、可能な限り接近させて小さくするとよく、また、放電領域を大きくする目的では、大きくするとよいので、被処理水中に含まれる処理対象物である有機化合物や微生物などの濃度、分解性をあらかじめ定めておき、最適な電極間距離を設定する必要があり、好ましくは0.05から50mmである。パッシェンの法則より印加電圧が最小となる電極間距離は数μmから数十μmであるが、0.05mmより小さくすると、放電領域が小さくなり、水処理可能な流量が低下することに加えて、被処理水中に含まれる成分によっては電極間での目詰りの発生頻度が増大してしまう。また、電極間距離を50mmより大きくすると、放電に必要な印加電圧が100kV程度以上となり、高電圧電源8が大型且つ高コストになってしまう。 The distance between the electrodes should be as small as possible for the purpose of reducing the applied voltage and power consumption, and should be increased for the purpose of increasing the discharge area. It is necessary to determine in advance the concentration and degradability of organic compounds and microorganisms, and to set an optimal interelectrode distance, preferably 0.05 to 50 mm. According to Paschen's law, the distance between the electrodes at which the applied voltage is minimum is several μm to several tens of μm. However, if it is smaller than 0.05 mm, the discharge area becomes smaller, and the flow rate capable of water treatment decreases. Depending on the components contained in the water to be treated, the frequency of clogging between the electrodes increases. On the other hand, if the distance between the electrodes is larger than 50 mm, the applied voltage required for the discharge becomes about 100 kV or more, and the high voltage power supply 8 becomes large and expensive.
図3では電極が回転した際の電極詳細図を示している。 FIG. 3 shows a detailed view of the electrode when the electrode is rotated.
気泡5の流れを矢印で表している。
The flow of the
気泡5は電極4の開口部10を通過し、回転により電極3の開口部10が電極4の開口部10と対面していない場合、電極3の電極面にぶつかり、滞留をおこす。気泡5が滞留している際、放電しオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性種が生成される。その後電極3の開口部10を通過する際、開口部10端面にてせん断され微細化する。また回転面においてキャビテーションが起こることによっても気泡5を微細化する。微細化された気泡5は、水中の有機物や微生物と相互作用することによって、水処理される。
The
電極間で気泡5が滞留することによって、電極間に気泡5が存在しない場合や、小さな気泡5が存在している場合に比べて低い電圧で放電することができ、消費電力が抑えられる。
By retaining the
適切な回転周波数の下限値を、以下のように計算する。 The lower limit of the appropriate rotation frequency is calculated as follows:
最大気泡径を開口部10の径dと置けば、気泡5の上昇速度の終端速度vbはストークスの式より、式1と書ける。
If the maximum bubble diameter is set to the diameter d of the
ρbは気泡5の密度、ρは液体の密度、gは重力加速度、μは液体の粘性である。
ρ b is the density of the
この気泡5の終端速度vbが流速vwよりも速い時、気泡5が電極の開口部10の入口、出口端面を通過するのにかかる時間tbは気泡径d分移動する時間なので式2となる。
When the terminal velocity v b of the
電極3の中心に接するような開口部10を考えると、気泡5が少なくとも一度、電極の開口部10端面によってせん断されるには、式2で表した時間tb内に、開口部10が1/2回転すればよい。つまり1/2回転に時間tbかかることになるので、回転周波数frbは1/2を時間tbで除して式3となる。
Given the
中心より離れた開口部10では、気泡5が少なくとも一度、電極の開口部10端面によってせん断されるのに必要な回転角度が小さくなるため、回転周波数が低下する。そのためfrbを下限値とすれば自然と中心に接する開口部10以外についてはせん断される条件をみたす。
In the
気泡径は大小様々あるが、式3より小さい径では終端速度が遅くなり、周波数が低くなるため、最大径を考えることで、安全値を取ることが出来る。
There are various bubble sizes, but if the diameter is smaller than
電極3の中心には回転軸があるため、電極3中心に開口部10は存在できないとともに、厳密には中心に接するような開口部10は存在できないが、安全値として計算している。
Since there is a rotation axis at the center of the
気泡5の終端速度vbが流速vwよりも遅い時はvwで置き換えた回転周波数frwとして式4になる。
Terminal velocity v b of the
上限の回転周波数は回転の安定性、熱発生などを鑑みて2000Hzである。 The upper limit rotational frequency is 2000 Hz in view of rotational stability, heat generation, and the like.
微細気泡となることで、気液界面の表面積が増大し、被処理水中の有機物や微生物との接触確率が高まり、浮上速度が低下することで、相互作用時間が長くなり、高効率に被処理水の有機物の分解や微生物の殺菌が行われる。 By forming fine bubbles, the surface area of the gas-liquid interface increases, the probability of contact with organic matter and microorganisms in the water to be treated increases, and the ascent rate decreases, resulting in a longer interaction time and highly efficient treatment. Water organic matter is decomposed and microorganisms are sterilized.
電極間に印加される電圧波形は、高電圧の矩形波、三角波、正弦波などを用いることができ、好ましくは、高電圧パルスとするのがよい。高電圧パルスにすることで、短時間に高電圧印加することが可能となり、低電力でプラズマを発生させることが可能になる。また、発生したプラズマがほとんど熱となりエネルギーロスしてしまうアーク放電に移行する前に印加が止まるので、エネルギーロスを抑えることができる。 The voltage waveform applied between the electrodes may be a high voltage rectangular wave, triangular wave, sine wave, or the like, and preferably a high voltage pulse. By using a high voltage pulse, a high voltage can be applied in a short time, and plasma can be generated with low power. Further, since the application is stopped before the generated plasma is transferred to the arc discharge where the generated plasma becomes almost heat and loses energy, energy loss can be suppressed.
高電圧電源8により印加する電圧の大きさは、電極の形状・大きさ、処理対象物、要求される処理能力によって変わるため一概には決められないが、装置の大きさや安全性、電源の動作効率を考慮すると、好ましくは1から100kVである。 The magnitude of the voltage applied by the high-voltage power supply 8 varies depending on the shape and size of the electrode, the object to be processed, and the required processing capacity. Considering efficiency, it is preferably 1 to 100 kV.
高電圧電源8の制御方法として、電極部の上流側、下流側のいずれか一方の流路中に配設した濁度センサー、導電率センサー、流量センサーの出力信号に応じて、また可動部分と同期させて、印加電圧のON/OFF時間、高電圧パルスの幅、印加電圧の大きさを調整するようにしてもよい。これにより、要求される処理能力に合わせて、最適な放電が行われるので、無駄に消費される電力を抑制することができる。 As a control method of the high voltage power supply 8, according to the output signal of the turbidity sensor, conductivity sensor, flow rate sensor arranged in any one of the upstream side and downstream side of the electrode part, In synchronization, the ON / OFF time of the applied voltage, the width of the high voltage pulse, and the magnitude of the applied voltage may be adjusted. Thereby, since optimal discharge is performed in accordance with the required processing capacity, it is possible to suppress wasteful power consumption.
このような構成によれば、電極間に気泡5を滞留させやすくなり、電極間の広い範囲での放電が行われ、また、電極間に気泡5が存在しない場合、小さな気泡が存在する場合に比べて低い電圧で放電することができるので、消費電力を抑えるという効果が得られる。また電極の開口部10による気泡せん断と電極面でおこるキャビテーションによって気泡5を微細化させることができる。
According to such a configuration, it is easy to retain the
また、電極と微細気泡生成部を一体化したことで、水処理装置の小型化が図れるとともに、気泡5に対し下流側の電極3の入り口で気泡微細化することで、活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることができる。また気泡5に対し下流側の電極3の出口でも気泡微細化することでも、電極開口部内で活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させること可能となり、水処理能力が向上するという効果が得られる。
In addition, since the electrode and the fine bubble generating unit are integrated, the water treatment apparatus can be reduced in size, and the bubbles can be refined at the entrance of the
放電時の気泡5の径は電極間距離0.05から50mmと同様な長さに対して、微細化された気泡5の径は0.05〜0.01mmであり、気泡5の微細化による有機物の分解や微生物の殺菌などの水処理能力が向上するという効果が得られる。
The diameter of the
例えば活性種の寿命を1ミリ秒とすると、電極厚み0.5mm、開口部10が1mmであるとき、電極3出口でも活性種消滅前に気泡微細化が可能となり水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることになり水処理能力の向上が可能になる。この条件は一例であり、活性種消滅前に気泡微細化可能な構成であれば、同様の効果を得ることが出来る。
For example, assuming that the active species has a lifetime of 1 millisecond, when the electrode thickness is 0.5 mm and the
また、気泡5の導入部分を電極部の前段としたが、直接電極間に供給してもよい。
Moreover, although the introduction part of the
また、エアーポンプ7にかえて、圧縮気体を密閉したガスボンベを用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。
Further, instead of the
また、複数の電極を一対対向させて配置した構成としたが、これらの電極対を複数重ねた構成にしてもよい。これにより、処理流量を増やすことができるので、水処理性能の高効率化が図れる。 Moreover, although it was set as the structure which has arrange | positioned several electrodes facing each other, you may make it the structure which piled up these electrode pairs. Thereby, since a process flow rate can be increased, the efficiency improvement of water treatment performance can be achieved.
また、本実施の形態では二つの電極ともに開口部10を設けたが、電極4は開口部10を持たなくてもよい。なお、この場合対向している電極3、4の間に、被処理水と気泡5が電極3、4に平行な流れで供給され、放電される。そして電極3の開口部10より排出される。このとき可動する電極3により、気泡5は微細化され、気泡5に対し下流側の電極3の入り口で気泡微細化することで、電極開口部内で活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させることができる。また気泡5に対し下流側の電極3の出口でも気泡微細化することでも、活性種消滅前に水中の有機物、微生物と効率よく相互作用させること可能となり、水処理能力が向上するという効果が得られる。
Further, in this embodiment, the
(実施の形態2)
図4において、図1、図2および図3と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
4, the same components as those in FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4は、可動機構9を振動機構とした場合の電極部詳細図を示している。
FIG. 4 shows a detailed view of the electrode section when the
図4において、実施の形態1の図2との違いは、電極3を壁面から開口部10の径d以上離していることで、その他の構成は図2と同一である。
In FIG. 4, the difference between FIG. 2 of
図5では電極が振動した際の、気泡5の流れを表した電極詳細図を示している。
FIG. 5 shows a detailed view of the electrode showing the flow of the
気泡5は電極4の開口部10を通過し、振動により電極3の開口部10が電極4の開口部10と対面していない場合、電極3の電極面にぶつかり、滞留をおこす。気泡5が滞留している際、放電しオゾンやヒドロキシラジカルなどの活性種が生成される。その後電極3の開口部10を通過する際、開口部10端面にてせん断され微細化する。また振動面においてキャビテーションが起こることによっても気泡5を微細化する。
The
電極間で気泡5が滞留することによって、電極間に気泡5が存在しない場合や、小さな気泡5が存在している場合に比べて低い電圧で放電することができ、消費電力が抑えられる。
By retaining the
このような構成によれば、開口部10全てにおいて、同様のせん断条件が適応されるので均一な微細気泡が得られるという効果が得られる。
According to such a configuration, since the same shearing condition is applied to all the
また可動機構9が電極3の中心で接続している必要はなく、設計の自由度が広がるという効果が得られる。
Further, there is no need for the
適正な振動周波数を、以下のように計算する。 The appropriate vibration frequency is calculated as follows:
気泡5の上昇速度の終端速度vbは式1と同様である。この気泡5の終端速度vbが流速vwよりも速い時、気泡5が電極の開口部10の入口、出口端面を通過するのにかかる時間tbは式2と同様である。
The terminal velocity v b of the rising speed of the
気泡5が少なくとも一度、電極の開口部10端面によってせん断されるには、式2で表した時間tb内に、開口部10が開口部10の径d以上移動すればよい。つまり振幅d/2以上で1/2往復する振動であればよい。これは1/2周期に時間tbかかることになるので、振動周波数fbbは1/2を時間tbで除して式5となる。
In order for the
気泡5の終端速度vbが流速vwよりも遅い時、はvwで置き換えた、振動周波数fbwとして式6になる。
When the terminal velocity v b of the
これらは少なくとも気泡5を一度せん断するために必要な周波数であり、気泡5の大小などについては実施の形態1に記載と同様でこの周波数が下限の値である。
These are the frequencies necessary for shearing the
上限の振動周波数は振動の安定性、熱などの発生を鑑みて2000Hzである。 The upper limit vibration frequency is 2000 Hz in view of vibration stability and generation of heat.
なお、実施の形態2では、水処理槽1の形状を円筒状としたが、可動機構が振動機構である実施の形態2では、流路断面が多角形である角筒状としてもよく、電極3と水処理槽1の壁面から開口部10の径d以上離していれば、その作用効果に差異を生じない。
In the second embodiment, the shape of the
本発明にかかる水処理装置は、簡易な構成で、消費電力を抑えつつ、水処理能力の向上が可能になるという効果が得られるものであり、水道水、飲食用水、下水、工業用水、産業用排水、或いは、プール、公共浴場、温泉等に使用する水(被処理水)の中に含まれる有機物の分解や微生物の殺菌により被処理水の処理を行う水処理装置として有用である。 The water treatment device according to the present invention has a simple configuration and is capable of improving the water treatment capacity while suppressing power consumption. Tap water, drinking water, sewage, industrial water, industrial It is useful as a water treatment device for treating water to be treated by decomposing organic substances contained in water (water to be treated) used for sewage, pools, public baths, hot springs, etc. or sterilizing microorganisms.
1 水処理槽
2 貫通孔
3 電極
3a 導電体
3b 誘電体
4 電極
4a 導電体
4b 誘電体
5 気泡
6 多孔体
7 エアーポンプ
8 高電圧電源
9 可動機構
10 開口部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電極の、気泡の流れに対して下流側電極は少なくとも1つ以上の貫通孔を有する形状とし、
前記電極は可動機構を有し、前記電極内を気泡が通過する際に、前記電極が可動することにより気泡を微細化させることを特徴とする水処理装置。 In a water treatment tank having an inlet and an outlet for water to be treated, a voltage is applied between the electrodes facing each other, and the water to be treated is treated by using a discharge generated through bubbles existing between the electrodes. A water treatment device that performs
The downstream electrode of the electrode with respect to the flow of bubbles has a shape having at least one through hole,
The said electrode has a movable mechanism, and when a bubble passes through the inside of the said electrode, a bubble is refined | miniaturized by moving the said electrode.
前記電極を可動させるための可動機構と、
前記電源と前記可動機構を制御するための制御手段を備え、
前記制御手段により電圧を印加する周期と可動機構を可動させる周期を同期させることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の水処理装置。 A power source for discharging from the electrode;
A movable mechanism for moving the electrode;
Control means for controlling the power source and the movable mechanism;
The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a period in which a voltage is applied by the control means and a period in which the movable mechanism is moved are synchronized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011224659A JP2013081916A (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Water treatment apparatus |
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JP2015188838A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ダイキン工業株式会社 | In-liquid discharge device |
JPWO2016117259A1 (en) * | 2015-01-20 | 2017-06-08 | 三菱電機株式会社 | Water treatment apparatus and water treatment method |
KR101885028B1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-08-02 | 이현우 | Micro Bubble Generator |
-
2011
- 2011-10-12 JP JP2011224659A patent/JP2013081916A/en active Pending
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JPWO2016117259A1 (en) * | 2015-01-20 | 2017-06-08 | 三菱電機株式会社 | Water treatment apparatus and water treatment method |
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