JP3773764B2 - Liquid processing method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場や屎尿処理場における下水処理過程、或いは食品工場や化学工場の排水過程等から排出される有機性廃液の生物学的な好気性または嫌気性処理、また、前記の各工場の廃液(ただし有機性廃液以外をも含む)、清浄な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、脱臭処理、また、前記の各液体等の滅菌・殺菌処理、脱色、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、有機物の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、殺菌効果は優れているが、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、水処理の観点から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についてかねてより研究を進めており、その研究の一環として特開平11-253999号の様な技術を提案している。この技術では、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、上記液体に高電圧パルス放電及び/または電界パルス印加を行なって液体を処理するものである。この技術を、図面を用いて説明する。
【0004】
図1は本発明者らが先に提案した液体処理装置の構成例を示す概略説明図であり、被処理液は有機性廃液であって、該有機性廃液を生物学的に好気性処理する場合を想定したものである。
【0005】
図1に示した装置において、有機性廃液は経路7を介して活性汚泥槽(曝気槽)1に送られる。この活性汚泥槽1には好気性微生物を含む活性汚泥が一定量保持されており、その好気性微生物の生分解作用によって、有機性廃液中の有機物が好気条件下に酸化分解されて二酸化炭素と水を生成する(好気的処理工程)。また、それと同時に有機性廃液中の有機物は同化されて活性汚泥が増殖する。
【0006】
処理された後の廃液は、活性汚泥と混合された状態で経路8を介して沈澱槽2に送られ、沈澱汚泥10と上澄液(被処理液)20に固液分離される。該上澄液20は、経路9から被処理液として排出される。この時必要であれば、放流先の排出基準に従って硝化脱窒素若しくはオゾン処理等の高次処理が施される。
【0007】
沈澱汚泥10の一部はポンプ16によって返送経路11を介して活性汚泥槽(好気処理槽)1に返送すると共に、一部好ましくは全部を経路12からポンプ17によって改質装置18に導入する。該改質装置18は改質槽3と電源4を備えており、該電源4に接続された棒電極(+極)5と平板電極(−極)6が、改質槽3内の汚泥に浸漬される様にして平行に配設されている。改質槽3内部にある汚泥は、電気的にはある程度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極5、6間に電位差を与えると、上記誘電体(汚泥)の内部に電界が形成され、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。
【0008】
電極5、6間に高電圧パルス放電状態を形成することによって、沈澱汚泥中の微生物及び有機物質が改質されて汚泥の可溶化が進行する。即ち微生物は死滅し、更に細胞破壊等により分解されて低分子の有機物や無機物が生成し、また有機物質は分解によって低分子化され、易分解性物質(以下これを「改質汚泥」と称することがある)となる。
【0009】
改質汚泥は返送経路(返送手段)13から活性汚泥槽(好気性処理槽)1に返送する。該活性汚泥槽1内においては上記改質汚泥を好気性微生物が餌として利用し分解する。
【0010】
この様に汚泥の一部好ましくは全部を改質して活性汚泥槽1に返送するという循環システムを組むことにより、システム内を循環する汚泥は減容化され、その結果余剰汚泥として排出される量が低減する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
通常、液体中に浸漬された電極間に高電圧を印加していくと、電極間には相応の高電界が形成され、陰極表面から電子が放出されて、いわゆる一次なだれが形成される。この一次なだれのなだれ経路においては、電子と正イオンとの付着作用によって、いくらかの残留負イオン(負イオン群)が発生する。液体中の電荷量は、その残留負イオンと従前より存在している電荷との総和からなる所定量の空間電荷量となり、液体中の電界は、この空間電荷からなる電界と、そもそも電極間に印加される高電圧の印加電界との合成からなる合成電界となる。
【0012】
そして、上記合成電界が十分大きくなれば、一次なだれの進展中に光電離で生じた電子が、上記残留イオン群の重心に向って二次なだれとして成長する。上記一次なだれと二次なだれとにより、細い形状のプラズマが形成される。これがストリーマ(放電)と呼ばれる現象である。
【0013】
このストリーマ放電は、必ずしも常時安定的な状態で維持されるものではなく、場合によっては別の放電状態に推移することもある。例えば、細いストリーマ放電から、陽光柱が電極間に形成される様な別の形態に推移することがある。こうした推移は、当然に上記ストリーマ放電が電極間をどの様に伝播していくかに大きく依存している。
【0014】
ところで、上記の様な高電圧処理方法においては、ストリーマ放電と、ストリーマ発生以降に推移するストリーマ以外のアーク放電等の放電とが混在している状態で処理が行われているのが一般的であり、その状況下での被処理液の改質処理における処理効率は必ずしも十分なものではなかった。即ち、アーク放電等の放電の場合には、多くの電流が流れて大きな電力を消費する割には被処理液の改質が十分に進まず、所期した高電圧処理効果が得られないという問題があった。また、アーク放電等が発生した場合には、特有の異音が発生するという事態も生じていた。
【0015】
次に、従来の放電回路の例を図2を用いて説明する。30は高電圧電源、31は高電圧スイッチ部、32aはコンデンサ、33は処理容器を夫々示し、処理容器33は電極5を備えている。該処理容器33は前記図1の改質槽3に相当するものであり、電源5にパルス状(通常、矩形波)の高電圧供給がなされる。該処理容器33には被処理液が供給され(図示せず)、上記供給された高電圧パルス放電によって改質される。従来の放電回路では、被処理液の導電率が変化すると、放電のインピーダンスが変化し、これに伴いパルス幅もしくは放電電圧が変化し、放電による処理量や処理効率に影響が出るという問題点があった。
【0016】
そこで、本発明は上記の様な実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、高効率で経済的にも有利に液体を処理する為に安定した放電を与え、液体の改質を小さい電力量で十分に施すことのできる液体の処理方法、及びこうした方法を実施する為の有用な装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできた本発明の液体処理方法とは、少なくとも一対の電極対を設けると共に、該電極対のうちの少なくとも一方の電極を液体に浸漬させて、上記電極対にパルス状の電力を供給し、前記電極対間に放電状態を形成して上記液体を改質する液体処理方法において、被処理液の導電率またはインピーダンスを検知し、その値の変動に基づき、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御する様にして操業する点に要旨を有するものである。
【0018】
また、上記目的を達成し得た本発明の液体処理装置とは、少なくとも一対の電極対を備えると共に、該電極対のうちの少なくとも一方の電極が液体に浸漬されるよう配置され、上記電極対にパルス状の電力を供給し、前記電極対間に放電状態を形成し、上記液体を改質する様に構成した液体処理装置において、被処理液の導電率またはインピーダンスを検知する検知手段と、その値の変動に基づき、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御する手段を備えたものである点に要旨を有するものである。
【0019】
本発明の上記目的は、被処理液への放電電圧または放電電流を測定し、その値の変動に基づき、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御する様にして操業しても達成される。
【0020】
また、こうした方法を実施する為の装置構成としては、被処理液への放電電圧または放電電流を測定する手段と、前記測定された放電電圧または放電電流の変動に基づき、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御する手段を備える様に構成されたものである装置が挙げられる。
【0021】
【発明の実施の形態および実施例】
本発明者らは、上記課題を解決する為に様々な角度から検討した。その結果、被処理液の導電率またはインピーダンス、もしくは、被処理液への放電電圧または放電電流を検知し、その値の変動に基づき放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御する様にして操業すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。
【0022】
以下、本発明の構成及び作用効果を図面を用いて更に詳しく説明するが、下記に示す構成は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に基づい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。
【0023】
図3は、図1の改質装置18において高電圧パルス放電処理を行う場合の電極の配置状態および放電状態の一例を示した概略説明図である。図3では棒電極(+極)5とリング状電極(−極)23を用いており、電源4からはパルス状の電力を供給している。図3に示した構成では、棒電極5とリング状電極23を同心上に配置することで、改質槽3の被処理液29に対して立体的に放電できる様にしたものである。また、図3に示した装置においては、棒電極5とリング状電極23から成る一組の電極対を設けた模式図を示したが、電極対の数は2つ以上設けることもでき、更に効率良く液体を処理できる。
【0024】
本発明の装置においては、上述の如く電極対の少なくとも一方の電極を被処理液に浸漬させることによって、その放電処理機能を発揮できるものであるが放電の安定性という観点からすれば、液体中に浸漬する電極は少なくともアノード電極であることが好ましく、より好ましくはカソード電極とアノード電極の両方が浸漬される構成とするのが良い。
【0025】
図4は、本発明に係る装置の一構成例を模式的に示した概略説明図であり、前記図2に示した従来の放電回路に被処理液体の導電率もしくはインピーダンスを検知するための検知装置34を配設したものである。該検知装置34で検知された値の変動に基づきコンデンサの容量を変えることが出来るように可変コンデンサ32bを用いた。被処理液の導電率もしくはインピーダンスの測定は、処理容器33内、放電処理前(経路41中)、放電処理後(経路42中)のいずれで行っても良い。
【0026】
被処理液の導電率が大きくなる、もしくは、インピーダンスが小さくなると、放電パルス波形の電圧が落ちる時間が短くなる、もしくは、パルス幅が狭くなる。これにより、一回あたりの放電にかける放電の電圧×時間が小さくなり、放電で処理できる領域が小さくなる。この時の放電25の様子を図5に模式的に示す。また、場合によっては放電しないこともある(図示せず)。
【0027】
これらを防止するためには、下記(1)〜(4)の様に少なくともいずれかの装置を制御すればよい。
(1)放電に係る高電圧パルスのパルス電圧を上げる。
(2)放電に係る高電圧パルスのパルス幅を広げる。
(3)放電に係る一対の電極間距離を短くし電極間の電界強度を上げる。
(4)被処理液の濃度を低くする。
【0028】
一方、被処理液の導電率が小さくなる、もしくは、インピーダンスが大きくなると、放電パルス波形の電圧が落ちる時間が長くなる、もしくは、パルス幅が広くなる。これにより、一回あたりの放電にかける放電の電圧×時間が大きくなり、ストリーマ放電からアーク放電へ移行し、もしくは、ストリーマ放電に比べアーク放電のエネルギー的割合が大きくなり、無駄なエネルギーが被処理液に投入されることとなる。この時の放電25の様子を図6に模式的に示す。図6にはストリーマ放電26のうち何本かがアーク放電27へ移行し、ストリーマ放電26とアーク放電27が混在した状態を示している。
【0029】
これらを防止するためには、下記(5)〜(8)の様に少なくともいずれかの装置を制御すればよい。
(5)放電に係る高電圧パルスのパルス電圧を下げる。
(6)放電に係る高電圧パルスのパルス幅を狭くする。
(7)放電に係る一対の電極間距離を長くし電極間の電界強度を下げる。
(8)被処理液の濃度を高くする。
【0030】
以上、本発明によって被処理液の導電率もしくはインピーダンスが変化しても、安定した放電による液体処理が可能となった。
【0031】
以下に上記目的を解決することのできる夫々の方法について詳細に説明をする。
【0032】
放電に係る高電圧パルス幅を制御するためには、被処理液の導電率もしくはインピーダンスの変化に基づき可変コンデンサ32bの容量を切り替える、もしくは高電圧スイッチ部を真空管等のスイッチとしパルス幅をコントロールすることが考えられる。
【0033】
また、放電に係る電極間距離は、電極を可動式のものとし、被処理液の導電率もしくはインピーダンスの変化に基づき電極間距離を制御する。電極間距離を制御することにより、電極間の電界強度を変化させることができる。
【0034】
一方、被処理液の濃度を変化させるためには、図7や図8に示した様な方法が考えられる。
【0035】
導電率またはインピーダンス測定部34において、被処理液の導電率が大きくなる、もしくは、インピーダンスが小さくなると、被処理液の導電率を小さくする、もしくは、インピーダンスを大きくするために、図7に示したように、処理容器33の前段階において、経路43から水もしくは濃度の低い被処理液を加え、導電率調整部35で経路40から導入された被処理液と混合するようにし、被処理液の導電率を制御することができる。
【0036】
導電率またはインピーダンス測定部34において、被処理液の導電率が小さくなる、もしくは、インピーダンスが大きくなると、被処理液の導電率を大きくする、もしくは、インピーダンスを小さくするために、図7に示したように、処理容器33の前段階において、経路43から濃度の高い被処理液を加えるか、もしくは塩化カリウムや塩化ナトリウム等の電解質等を添加し、導電率調整部35で経路40から導入された被処理液と混合するようにし、被処理液の導電率を制御することができる。また、図8のように、処理容器33の前に、濃縮槽36を配設し、該被処理液を濃縮することで濃度を調整し、導電率を制御する方法も考えられる。
【0037】
一方、図9は、本発明に係る装置の他の構成例を模式的に示した概略説明図であり、電圧検知部37を設けた以外は図4と同じ構成である。高電圧電源30では数10kV以上(好ましくは70kV程度)の電圧を印加できるものである。高電圧スイッチ部31は、図9では機械的なスイッチの構成を示したけれども、この高電圧スイッチ部31の構成は、サイライトロンや磁気スイッチ等の様な高繰り返し運転の可能なスイッチング手段を用いることによって、高電圧電源30からの電圧をパルス状にすることができる。また、このとき、上記スイッチ手段を採用することによって、所定時間以上の一定値以上の高電圧の印加は許容しないものとなる。電圧検知部37では、処理容器33(負荷側)での電位差(電圧)が検知される。
【0038】
図9に示した装置構成において、処理容器33に印加する電圧(即ち、被処理液に印加される電圧)を電圧検知部37にて検出し、その値が微小時間当たりに所定量以上の変動が認められた場合には、ストリーマ放電がアーク放電に推移(若しくは移行)する兆候を示すことになる。そして、このアーク放電への推移の途中で、上記のように放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御することによって、ストリーマ放電からアーク放電へ推移を食い止めるか、若しくは推移を最小限に留めることができる。
【0039】
即ち、ストリーマ放電は電圧が高い状態で放電を維持し、アーク放電は電圧が低く電流が多い状態で放電を維持することから、ストリーマ放電からアーク放電に推移する場合には、放電部におけるアノードとカソード間の電圧が急激に低下することになる。そして、この低下した電圧(例えば、1〜10kV程度)を検知して、放電にかかる高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御することによって、ストリーマ放電からアーク放電に推移することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留め、ストリーマ放電とアーク放電が混在した状態の発生を回避できるのである。また、こうした構成を採用することによって、被処理液の改質を少ない電力量で十分に施すことができ、高効率で経済的にも有利である。尚、上記「微小時間とは」、数十nsec〜数百nsecを意味する。
【0040】
図10は、本発明に係る装置の他の構成例を模式的に示した概略説明図であり、電流検知部38を設けた以外は図9に示した構成と同様である。従って、図10に示した装置におけるパルス形成原理や高電圧スイッチ部31の機構等も、前記と同じである。
【0041】
図10に示した装置構成において、処理容器33に印加する電流(即ち、被処理液に印加される電流)を電流検知部38にて検知し、その値が微小時間当たりに所定量以上の変動が認められた場合に、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離および被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御することによって、ストリーマ放電からアーク放電へ移行を食い止めるか、若しくは移行を最小限に留めることができる。
【0042】
即ち、前述した様にストリーマ放電時の電流は小さく、電流が多い状態でアーク放電を維持することから、ストリーマ放電からアーク放電に推移する場合には、処理容器33に流れる電流が急激に増加することになる。そして、この電流の増加(例えば、300〜500A程度以上)を検知して、放電に係る高電圧パルスの電圧、パルス幅、電極間距離及び被処理液の濃度の少なくともいずれかを制御することによって、ストリーマ放電からアーク放電に推移することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留め、ストリーマ放電とアーク放電が混在した状態の発生を回避できるのである。
【0043】
【発明の効果】
本発明は、以上の様に構成されており、高効率で経済的にも有利に液体を処理する為に安定した放電を与え、液体の改質を小さい電力量で十分に施すことができる液体の処理方法及びこうした方法を実施する為の有用な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処理装置の構成例を示す概略説明図。
【図2】従来の放電回路の例を模式的に示した概略説明図。
【図3】本発明に係る電極の配置状態及び放電状態の一例を模式的に示した概略説明図。
【図4】本発明に係る装置の構成例を模式的に示した概略説明図。
【図5】放電の様子を模式的に示した概略説明図。
【図6】放電の様子を模式的に示した概略説明図
【図7】本発明に係る被処理液の濃度を変化させるための一例を示した概略説明図。
【図8】本発明に係る被処理液の濃度を変化させるための他の例を示した概略説明図。
【図9】本発明に係る装置の構成例を模式的に示した概略説明図。
【図10】本発明に係る装置の他の構成例を模式的に示した概略説明図。
【符号の説明】
1 活性汚泥槽(好気性処理槽)
2 沈澱槽
3 改質槽
4 電源
5 棒電極
6 平板電極
7〜9, 12, 15, 40〜43 経路
10 沈澱汚泥
11, 13 返送経路
16, 17 ポンプ
18 改質装置
20 上澄液(被処理液)
23 リング状電極
24 振動子
25 放電
26 ストリーマ放電
27 アーク放電
29 被処理液
30 高電圧電源
31 高電圧スイッチ部
32a コンデンサ
32b 可変コンデンサ
33 処理容器
34 導電率もしくはインピーダンス測定部
35 導電率調整部
36 濃縮槽
37 電圧検知部
38 電流検知部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological aerobic or anaerobic treatment of organic waste liquid discharged from a sewage treatment process in a sewage treatment plant or a sewage treatment plant, or a drainage process of a food factory or a chemical factory. Sterilization and sterilization treatment of factory waste liquids (including those other than organic waste liquids), treated water, water and sewage water, food, drinking water, etc. in the process of producing clean water, For sterilization / sterilization treatment of each liquid, decolorization, deodorization treatment, and decomposition treatment of refractory substances such as dioxins, environmental hormones, PCBs, etc. that appear when leaching water from a waste incinerator The present invention relates to a liquid processing method to be applied and an apparatus used for carrying out such a processing method.
[0002]
[Prior art]
In the above various applications, various methods such as activated carbon treatment, ozone treatment, membrane treatment and the like have been conventionally known as methods for reusing water and removing trace contaminants, and are being put to practical use. However, with activated carbon treatment, it is possible to adsorb and remove organic pollutants, but there is no sterilizing effect, and it is necessary to frequently replace the activated carbon. In addition, ozone treatment has excellent decolorization, deodorization, and sterilization effects, but has a problem of secondary treatment due to residual ozone. Furthermore, although membrane treatment is excellent from the viewpoint of water treatment, there are problems in that maintenance and management are complicated, cost is high, and waste is generated.
[0003]
The inventors of the present invention have been researching the water treatment as described above, and have proposed a technique such as JP-A-11-253999 as part of the research. In this technique, for example, as a method of killing harmful bacteria contained in a liquid and cleaning the liquid, or reducing the amount of fouling components composed of bacteria or dead bodies contained in the liquid. Therefore, as a method for modifying the fouling component into a state in which aerobic microorganisms can be easily treated biochemically, the liquid is treated by applying high voltage pulse discharge and / or electric field pulse to the liquid. . This technique will be described with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration example of a liquid processing apparatus previously proposed by the present inventors. A liquid to be treated is an organic waste liquid, and the organic waste liquid is biologically aerobically treated. The case is assumed.
[0005]
In the apparatus shown in FIG. 1, the organic waste liquid is sent to an activated sludge tank (aeration tank) 1 via a path 7. This activated sludge tank 1 holds a certain amount of activated sludge containing aerobic microorganisms, and the biodegradation action of the aerobic microorganisms oxidizes and decomposes organic matter in the organic waste liquid under aerobic conditions. And water (aerobic treatment process). At the same time, the organic matter in the organic waste liquid is assimilated and activated sludge grows.
[0006]
The treated waste liquid is sent to the
[0007]
A part of the
[0008]
By forming a high voltage pulse discharge state between the
[0009]
The modified sludge is returned to the activated sludge tank (aerobic treatment tank) 1 from the return path (return means) 13. In the activated sludge tank 1, the modified sludge is decomposed by aerobic microorganisms as feed.
[0010]
In this way, by forming a circulation system in which some, preferably all, of the sludge is reformed and returned to the activated sludge tank 1, the sludge circulating in the system is reduced in volume and, as a result, discharged as excess sludge. The amount is reduced.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Normally, when a high voltage is applied between electrodes immersed in a liquid, a corresponding high electric field is formed between the electrodes, electrons are emitted from the cathode surface, and so-called primary avalanche is formed. In this avalanche path of primary avalanche, some residual negative ions (negative ion group) are generated by the adhesion action of electrons and positive ions. The amount of charge in the liquid is a predetermined amount of space charge consisting of the sum of the residual negative ions and the charge that has been present, and the electric field in the liquid is between the electric field consisting of this space charge and the electrode in the first place. A combined electric field is formed by combining with an applied electric field of high voltage applied.
[0012]
When the synthetic electric field becomes sufficiently large, electrons generated by photoionization during the progress of primary avalanche grow as a secondary avalanche toward the center of gravity of the residual ion group. A thin plasma is formed by the primary avalanche and the secondary avalanche. This is a phenomenon called streamer (discharge).
[0013]
This streamer discharge is not always maintained in a stable state, and may change to another discharge state depending on circumstances. For example, there may be a transition from a thin streamer discharge to another form in which a positive column is formed between the electrodes. Naturally, such a transition greatly depends on how the streamer discharge propagates between the electrodes.
[0014]
By the way, in the high voltage processing method as described above, the processing is generally performed in a state where the streamer discharge and the discharge of arc discharge other than the streamer which has changed after the streamer is generated are mixed. However, the processing efficiency in the modification treatment of the liquid to be processed under such circumstances is not always sufficient. In other words, in the case of discharge such as arc discharge, the modification of the liquid to be treated does not proceed sufficiently for a large amount of current to flow and consume a large amount of power, and the desired high voltage treatment effect cannot be obtained. There was a problem. In addition, when arc discharge or the like occurs, there has been a situation in which specific abnormal noise is generated.
[0015]
Next, an example of a conventional discharge circuit will be described with reference to FIG.
[0016]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described actual situation, and the object thereof is to provide a stable discharge for processing liquid with high efficiency and economically advantageously, and to reduce liquid reforming. It is an object of the present invention to provide a method for treating a liquid that can be sufficiently applied with an amount of electric power, and a useful apparatus for carrying out such a method.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The liquid processing method of the present invention that has achieved the above object is to provide at least a pair of electrodes and immerse at least one of the electrodes in a liquid so that the electrode pair is pulsed. In a liquid processing method for reforming the liquid by supplying electric power and forming a discharge state between the pair of electrodes, the conductivity or impedance of the liquid to be processed is detected, and a high level related to the discharge is detected based on a change in the value. The gist of the present invention is that the operation is performed so as to control at least one of the voltage of the voltage pulse, the pulse width, the distance between the electrodes, and the concentration of the liquid to be treated.
[0018]
In addition, the liquid processing apparatus of the present invention that can achieve the above object includes at least one pair of electrodes, and is arranged so that at least one of the electrode pairs is immersed in a liquid. In a liquid processing apparatus configured to supply a pulsed power to the electrode pair, form a discharge state between the electrode pair, and modify the liquid, a detecting means for detecting the conductivity or impedance of the liquid to be processed; It has a gist in that it is provided with means for controlling at least one of the voltage, pulse width, interelectrode distance, and concentration of the liquid to be treated based on the fluctuation of the value. .
[0019]
The above object of the present invention is to measure the discharge voltage or discharge current to the liquid to be treated, and based on the fluctuation of the value, the voltage of the high voltage pulse related to the discharge, the pulse width, the distance between the electrodes and the concentration of the liquid to be treated. It is also achieved by operating at least one of them.
[0020]
The apparatus configuration for carrying out such a method includes a means for measuring a discharge voltage or a discharge current to the liquid to be treated, and a high voltage pulse related to the discharge based on the measured change in the discharge voltage or discharge current. And an apparatus configured to include at least one of a voltage, a pulse width, a distance between electrodes, and a concentration of a liquid to be processed.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have studied from various angles in order to solve the above problems. As a result, the conductivity or impedance of the liquid to be treated, or the discharge voltage or discharge current to the liquid to be treated is detected, and the voltage, pulse width, interelectrode distance and The present invention has been completed by finding that the above-mentioned object can be achieved brilliantly by operating at least one of the concentrations of the liquid to be treated.
[0022]
Hereinafter, the configuration and operational effects of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the configuration shown below is not intended to limit the present invention, and any change in design based on the purpose described above or below Is also included in the technical scope of the present invention.
[0023]
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of an electrode arrangement state and a discharge state when the high-voltage pulse discharge process is performed in the
[0024]
In the apparatus of the present invention, the discharge treatment function can be exhibited by immersing at least one electrode of the electrode pair in the liquid to be treated as described above, but from the viewpoint of discharge stability, The electrode immersed in the electrode is preferably at least an anode electrode, and more preferably, both the cathode electrode and the anode electrode are immersed.
[0025]
FIG. 4 is a schematic explanatory view schematically showing an example of the configuration of the apparatus according to the present invention, in which the conventional discharge circuit shown in FIG. 2 is detected for detecting the conductivity or impedance of the liquid to be processed. A
[0026]
When the conductivity of the liquid to be processed increases or the impedance decreases, the time during which the voltage of the discharge pulse waveform drops is shortened or the pulse width is narrowed. As a result, the discharge voltage × time applied to the discharge per time is reduced, and the area that can be processed by the discharge is reduced. The state of the
[0027]
In order to prevent these, at least one of the devices may be controlled as in the following (1) to (4).
(1) Increase the pulse voltage of the high voltage pulse related to the discharge.
(2) Widen the pulse width of the high voltage pulse related to the discharge.
(3) Shorten the distance between the pair of electrodes related to the discharge and increase the electric field strength between the electrodes.
(4) Reduce the concentration of the liquid to be treated.
[0028]
On the other hand, when the conductivity of the liquid to be treated is reduced or the impedance is increased, the time during which the voltage of the discharge pulse waveform falls is increased or the pulse width is increased. As a result, the discharge voltage x time applied to the discharge per time is increased, the streamer discharge is changed to the arc discharge, or the energy ratio of the arc discharge is increased as compared with the streamer discharge, and wasteful energy is processed. It will be thrown into the liquid. The state of the
[0029]
In order to prevent these, at least one of the devices may be controlled as in the following (5) to (8).
(5) Lower the pulse voltage of the high voltage pulse related to the discharge.
(6) Narrow the pulse width of the high voltage pulse related to the discharge.
(7) Increase the distance between the pair of electrodes related to the discharge to reduce the electric field strength between the electrodes.
(8) Increase the concentration of the liquid to be treated.
[0030]
As described above, according to the present invention, even when the conductivity or impedance of the liquid to be treated is changed, liquid treatment by stable discharge is possible.
[0031]
Hereinafter, each method capable of solving the above-described object will be described in detail.
[0032]
In order to control the high voltage pulse width related to the discharge, the capacity of the
[0033]
Further, the distance between the electrodes related to the discharge is such that the electrodes are movable, and the distance between the electrodes is controlled based on the change in the conductivity or impedance of the liquid to be processed. By controlling the distance between the electrodes, the electric field strength between the electrodes can be changed.
[0034]
On the other hand, in order to change the concentration of the liquid to be treated, a method as shown in FIGS. 7 and 8 can be considered.
[0035]
In the conductivity or
[0036]
In the conductivity or
[0037]
On the other hand, FIG. 9 is a schematic explanatory view schematically showing another configuration example of the apparatus according to the present invention, and is the same configuration as FIG. 4 except that a
[0038]
In the apparatus configuration shown in FIG. 9, the voltage applied to the processing container 33 (that is, the voltage applied to the liquid to be processed) is detected by the
[0039]
In other words, streamer discharge maintains discharge with a high voltage, and arc discharge maintains discharge with low voltage and high current. The voltage between the cathodes will drop rapidly. And by detecting this reduced voltage (for example, about 1 to 10 kV), by controlling at least one of the voltage of the high voltage pulse applied to the discharge, the pulse width, the distance between the electrodes, and the concentration of the liquid to be treated, It is possible to prevent the transition from the streamer discharge to the arc discharge or to minimize the transition to the arc discharge and to avoid the occurrence of the mixed state of the streamer discharge and the arc discharge. Further, by adopting such a configuration, it is possible to sufficiently modify the liquid to be treated with a small amount of electric power, which is highly efficient and economically advantageous. The “minute time” means from several tens of nsec to several hundreds of nsec.
[0040]
FIG. 10 is a schematic explanatory view schematically showing another configuration example of the apparatus according to the present invention, and is the same as the configuration shown in FIG. 9 except that a
[0041]
In the apparatus configuration shown in FIG. 10, the current applied to the processing container 33 (that is, the current applied to the liquid to be processed) is detected by the
[0042]
That is, as described above, since the current during streamer discharge is small and the arc discharge is maintained in a state where the current is large, when the streamer discharge is changed to the arc discharge, the current flowing through the
[0043]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and can provide a stable discharge for processing liquid with high efficiency and economically advantageously, and can sufficiently reform liquid with a small amount of electric power. And a useful apparatus for carrying out such a method could be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration example of a liquid processing apparatus previously proposed by the present inventors.
FIG. 2 is a schematic explanatory view schematically showing an example of a conventional discharge circuit.
FIG. 3 is a schematic explanatory view schematically showing an example of an arrangement state and a discharge state of electrodes according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory view schematically showing a configuration example of an apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view schematically showing the state of discharge.
FIG. 6 is a schematic explanatory view schematically showing the state of discharge. FIG. 7 is a schematic explanatory view showing an example for changing the concentration of the liquid to be treated according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing another example for changing the concentration of the liquid to be treated according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram schematically showing a configuration example of an apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic explanatory view schematically showing another configuration example of the apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Activated sludge tank (aerobic treatment tank)
2 Settling tank
3 Reforming tank
4 Power supply
5 Bar electrode
6 Plate electrode
7-9, 12, 15, 40-43 route
10 Precipitated sludge
11, 13 Return route
16, 17 pump
18 reformer
20 Supernatant (processed liquid)
23 Ring electrode
24 transducers
25 Discharge
26 Streamer discharge
27 Arc discharge
29 Liquid to be treated
30 High voltage power supply
31 High voltage switch
32a capacitor
32b variable capacitor
33 Processing container
34 Conductivity or impedance measurement section
35 Conductivity adjuster
36 Concentration tank
37 Voltage detector
38 Current detector
Claims (6)
被処理液の導電率またはインピーダンスを検知し、
被処理液の導電率が小さくなるか、インピーダンスが大きくなった場合には、放電に係る高電圧パルスの電圧を下げるか、パルス幅を狭くするか、電極間距離を長くして電極間の電解強度を下げるか、および被処理液の濃度を高くするかの少なくともいずれかを行うことによりストリーマ放電からアーク放電へ移行することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留めることを特徴とする液体処理方法。At least one set of electrode pairs is provided, at least one electrode of the electrode pairs is immersed in a liquid, pulsed power is supplied to the electrode pairs to form a discharge state between the electrodes, and the liquid is In the liquid processing method to be modified,
Detect the conductivity or impedance of the liquid to be treated,
When the conductivity of the liquid to be treated is reduced or the impedance is increased, the voltage of the high voltage pulse related to the discharge is reduced , the pulse width is reduced, or the distance between the electrodes is increased to reduce the electrolysis between the electrodes. lower the strength, and is characterized in that to minimize the transition to prevent or arc discharge to shift from the streamer discharge to the arc discharge by performing one of the at least one increasing the concentration of the liquid to be treated Liquid processing method.
被処理液の導電率またはインピーダンスを検知する検知手段と、
被処理液の導電率が小さくなるか、インピーダンスが大きくなったことを検知した場合に、放電に係る高電圧パルスの電圧を下げるか、パルス幅を狭くするか、電極間距離を長くして電極間の電解強度を下げるか、および被処理液の濃度を高くするかの少なくともいずれかを行うように制御する手段を備え、ストリーマ放電からアーク放電へ移行することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留めることを特徴とする液体処理装置。At least one electrode pair is provided, and at least one of the electrode pairs is arranged to be immersed in a liquid, and a pulsed power is supplied to the electrode pair to form a discharge state between the electrodes. In the liquid processing apparatus configured to modify the liquid,
Detection means for detecting the conductivity or impedance of the liquid to be treated;
When it is detected that the conductivity of the liquid to be treated is reduced or the impedance is increased, the voltage of the high voltage pulse related to the discharge is lowered , the pulse width is reduced, or the electrode distance is increased. lower the electrolytic strength between, and comprising means for controlling to perform at least either increasing the concentration of the liquid to be treated, the transition to prevent or arc discharge to shift from the streamer discharge to arc discharge Liquid processing apparatus characterized by being kept to a minimum .
被処理液への放電電圧または放電電流を測定し、
ストリーマ放電からアーク放電へ推移する際に発生する放電電圧の低下または放電電流の増加を検知した場合には、放電に係る高電圧パルスの電圧を下げるか、パルス幅を狭くするか、電極間距離を長くして電極間の電解強度を下げるか、および被処理液の濃度を高くするかの少なくともいずれかを行うことによりストリーマ放電からアーク放電へ移行することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留めることを特徴とする液体処理方法。At least one set of electrode pairs is provided, at least one electrode of the electrode pairs is immersed in a liquid, pulsed power is supplied to the electrode pairs to form a discharge state between the electrodes, and the liquid is In the liquid processing method to be modified,
Measure the discharge voltage or discharge current to the liquid to be treated,
When a decrease in discharge voltage or an increase in discharge current that occurs when transitioning from streamer discharge to arc discharge is detected, the voltage of the high voltage pulse related to discharge is reduced , the pulse width is reduced, or the distance between electrodes minimizing the transition to prevent or arc discharge to shift from the streamer discharge to the arc discharge by performing either lengthen lower the electric field strength between the electrodes, and either increasing the concentration of the liquid to be treated either at least A liquid processing method characterized by being limited to a limit .
被処理液への放電電圧または放電電流を測定する手段と、
ストリーマ放電からアーク放電へ推移する際に発生する放電電圧の低下または放電電流の増加を検知した場合には、放電に係る高電圧パルスの電圧を下げるか、パルス幅を狭くするか、電極間距離を長くして電極間の電解強度を下げるか、および被処理液の濃度を高くするかの少なくともいずれかを行うように制御する手段を備え、ストリーマ放電からアーク放電へ移行することを防止若しくはアーク放電への推移を最小限に留めることを特徴とする液体処理装置。At least one electrode pair is provided, and at least one of the electrode pairs is arranged to be immersed in a liquid, and a pulsed power is supplied to the electrode pair to form a discharge state between the electrodes. In the liquid processing apparatus configured to modify the liquid,
Means for measuring the discharge voltage or discharge current to the liquid to be treated;
When a decrease in discharge voltage or an increase in discharge current that occurs when transitioning from streamer discharge to arc discharge is detected, the voltage of the high voltage pulse related to discharge is reduced , the pulse width is reduced, or the distance between electrodes To prevent the transition from the streamer discharge to the arc discharge, or to control to reduce the electrolytic strength between the electrodes by increasing the length of the electrode and / or to increase the concentration of the liquid to be treated. A liquid processing apparatus characterized by minimizing a transition to electric discharge .
被処理液の導電率またはインピーダンスを検知し、Detect the conductivity or impedance of the liquid to be treated,
被処理液の導電率が大きくなるか、インピーダンスが小さくなった場合には、放電に係る高電圧パルスの電圧を上げるか、パルス幅を広くするか、電極間距離を短くして電極間If the conductivity of the liquid to be processed increases or the impedance decreases, the voltage of the high voltage pulse related to the discharge is increased, the pulse width is increased, or the distance between the electrodes is shortened. の電解強度を上げるか、および被処理液の濃度を低くするかの少なくともいずれかを行うことにより放電で処理できる領域が小さくなるか若しくは放電が停止するのを防止することを特徴とする液体処理方法。The liquid treatment is characterized in that the area that can be treated by the discharge is reduced or the discharge is stopped by increasing the electrolytic strength of the liquid and / or reducing the concentration of the liquid to be treated. Method.
被処理液の導電率またはインピーダンスを検知する検知手段と、Detection means for detecting the conductivity or impedance of the liquid to be treated;
被処理液の導電率が大きくなるか、インピーダンスが小さくなったことを検知した場合には、放電に係る高電圧パルスの電圧を上げるか、パルス幅を広くするか、電極間距離を短くして電極間の電解強度を上げるか、および被処理液の濃度を低くするかの少なくともいずれかを行うように制御する手段を備え、放電で処理できる領域が小さくなるか若しくは放電が停止するのを防止することを特徴とする液体処理装置。When it is detected that the conductivity of the liquid to be treated has increased or the impedance has decreased, the voltage of the high voltage pulse related to the discharge is increased, the pulse width is increased, or the distance between the electrodes is decreased. Means to increase the electrolytic strength between the electrodes and / or lower the concentration of the liquid to be processed are provided to prevent the area that can be processed by the discharge from becoming smaller or from stopping the discharge. A liquid processing apparatus.
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