JP2013119043A - Microbubble generating device and water treating apparatus using the same - Google Patents

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JP2013119043A JP2011266594A JP2011266594A JP2013119043A JP 2013119043 A JP2013119043 A JP 2013119043A JP 2011266594 A JP2011266594 A JP 2011266594A JP 2011266594 A JP2011266594 A JP 2011266594A JP 2013119043 A JP2013119043 A JP 2013119043A
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Shinji Yoshida
真司 吉田
Yoshihiro Inamoto
吉宏 稲本
Kazuhiro Niwa
和裕 丹羽
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microbubble generating device which has compact and simple constitution and can improve water treating capacity by blending water to be treated with active species before disappearance and to provide a water treating apparatus which uses electrical discharge.SOLUTION: The microbubble generating device is provided with: a container body 1 of a nearly conical shape; an air supply hole 2 which is disposed at the bottom surface central part of the container body 1; a liquid introducing port 3 which is disposed at a container flank in a tangential direction; and a gas-liquid discharge hole 4 which is disposed at the top end part of the container. A swirling flow is produced by liquid introduced from the liquid introducing port into the container body 1 and at least two electrodes 6 are disposed on or near its swirling axis 8. Thus compact and simple constitution where microbubbles 7 including the active species generated by discharge are generated and the water to be treated can be quickly blended with the active species immediately after generation to enable effective interaction between the active species and organics or microorganisms in water before disappearance of the active species can be obtained.

Description

本発明は、特に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 discharge in particular, and is used for tap water, well water, river water, drinking water, sewage, industrial water, industrial wastewater, or water used for pools, public baths, hot springs, etc. The present invention relates to a water treatment apparatus for treating water to be treated by decomposing organic substances contained in the water to be treated and sterilizing microorganisms.

従来、放電を利用したデバイスおよびデバイスを用い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、生成した活性種を被処理水に混合することにより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 device using a discharge and a water treatment apparatus using the device, bubbles are introduced or generated between electrodes disposed in the water to be treated, discharge is performed between the electrodes, and the generated active species is covered. What performs a process by mixing with a treated water 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.

特開２００９−０３４５８３号公報JP 2009-034583 A

しかしながら、このような従来の水処理装置においては、放電処理デバイス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という課題があった。   However, since such a conventional water treatment apparatus has a discharge treatment device and a mixing apparatus, there is a problem that the entire treatment apparatus becomes large.

また、活性種の寿命は短く、ヒドロキシルラジカルにおいては１ミリ秒以下であるため、放電処理デバイス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い、活性種の有機物分解効果、除菌効果を有効に利用できないという課題があった。   In addition, since the active species has a short lifetime and is less than 1 millisecond for hydroxyl radicals, the active species generated by the discharge treatment device disappear before reaching the mixing device, and the organic species decomposition effect of the active species, sterilization There was a problem that the effect could not be used effectively.

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、活性種の有機物分解効果、除菌効果を有効に利用できるコンパクトで簡易な構成を可能とするマイクロバブル発生デバイスとこれを用いた水処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and a microbubble generating device that enables a compact and simple configuration that can effectively utilize the organic matter decomposition effect and sterilization effect of active species, and a water using the same. An object is to provide a processing apparatus.

そして、この目的を達成するために、本発明は、略円錐状の容器本体と、前記容器本体の底面中央部に設けられた給気孔と、前記容器側面の接線方向に設けられた液体導入孔と、前記容器先端部に設けられた気液排出孔を備え、前記液体導入孔から前記容器本体内に導入した液体により旋回流を発生させ、その旋回軸上またはその近傍に少なくとも２つ以上の電極を設け、その電極間に電圧を印加し、放電により生成される活性種を含むマイクロバブルを発生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 provides a substantially conical container body, an air supply hole provided in the center of the bottom surface of the container body, and a liquid introduction hole provided in a tangential direction of the side surface of the container. And a gas-liquid discharge hole provided at the tip of the container, and a swirl flow is generated by the liquid introduced into the container body from the liquid introduction hole, and at least two or more on the swivel axis or in the vicinity thereof An electrode is provided, and a voltage is applied between the electrodes to generate microbubbles containing active species generated by discharge, thereby achieving an intended purpose.

本発明によれば、略円錐状の容器本体と、前記容器本体の底面中央部に設けられた給気孔と、前記容器側面の接線方向に設けられた液体導入孔と、前記容器先端部に設けられた気液排出孔を備え、前記液体導入孔から前記容器本体内に導入した液体により旋回流を発生させ、その旋回軸上またはその近傍に少なくとも２つ以上の電極を設けることにより、放電により発生した活性種を含むマイクロバブルが生成され、生成直後に活性種を処理水にすばやく混合することを可能とし、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コンパクトで簡易な構成を可能とする。   According to the present invention, the substantially conical container main body, the air supply hole provided in the central portion of the bottom surface of the container main body, the liquid introduction hole provided in the tangential direction of the side surface of the container, and the tip of the container are provided. The gas-liquid discharge hole is provided, a swirling flow is generated by the liquid introduced into the container body from the liquid introducing hole, and at least two or more electrodes are provided on or in the vicinity of the swirling axis. Microbubbles containing the generated active species are generated, allowing the active species to be quickly mixed with the treated water immediately after generation, and allowing compact interaction with organic matter and microorganisms in the water before the active species disappear. A simple configuration is possible.

さらに旋回による遠心力で減圧された気体領域中で放電することになり省電力放電を可能にできる。   Furthermore, the discharge is performed in the gas region decompressed by the centrifugal force due to the swiveling, and thus power saving discharge can be realized.

本発明の実施の形態１におけるマイクロバブル発生デバイス概略図Schematic diagram of microbubble generating device in Embodiment 1 of the present invention 図１におけるＡ−Ａ断面図AA sectional view in FIG. 本発明の実施の形態１における電極断面詳細図Detailed electrode cross section in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態１の水処理装置構成図Configuration of the water treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention

本発明の請求項１記載のマイクロバブル発生デバイスは、略円錐状の容器本体と、前記容器本体の底面中央部に設けられた給気孔と、前記容器側面の接線方向に設けられた液体導入孔と、前記容器先端部に設けられた気液排出孔を備え、前記液体導入孔から前記容器本体内に導入した液体により旋回流を発生させ、その旋回軸上またはその近傍に少なくとも２つ以上の電極を設け、その電極間に電圧を印加し、放電により生成される活性種を含むマイクロバブルを液体中に発生させることを特徴とすることにより、減圧された気体領域中で放電することにより省電力放電を可能にできる。また放電により発生した活性種を含むマイクロバブルを生成直後に処理水に混合することを可能とし、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コンパクトで簡易な構成を可能とする。   The microbubble generating device according to claim 1 of the present invention includes a substantially conical container main body, an air supply hole provided in a central portion of the bottom surface of the container main body, and a liquid introduction hole provided in a tangential direction of the side surface of the container. And a gas-liquid discharge hole provided at the tip of the container, and a swirl flow is generated by the liquid introduced into the container body from the liquid introduction hole, and at least two or more on the swivel axis or in the vicinity thereof By providing an electrode, applying a voltage between the electrodes, and generating microbubbles containing active species generated by discharge in the liquid, it is possible to save by discharging in a decompressed gas region. Power discharge can be made possible. In addition, it is possible to mix microbubbles containing active species generated by discharge into treated water immediately after generation, and a compact and simple configuration that can efficiently interact with organic substances and microorganisms in water before extinguishing active species. Make it possible.

前記電極が旋回流によって生ずる気体の流れに沿わないよう構成されていることで、気体領域の流れを乱し、液体との相対的な旋回速度差を大きくすることで、気液界面でのせん断作用を増大させ、マイクロバブルの発生効率を向上させることが可能となり、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。また気体領域が乱されることで、電極近傍と気液界面での気体の混合を促進し、活性種生成効率向上、気液混合が効率よく行われるという効果を得ることができる。   The electrode is configured not to follow the gas flow generated by the swirling flow, thereby disturbing the flow in the gas region and increasing the relative swirling speed difference with the liquid, thereby shearing at the gas-liquid interface. It is possible to increase the action, improve the generation efficiency of microbubbles, and obtain the effect that the water treatment capacity can be improved. Further, by disturbing the gas region, gas mixing at the vicinity of the electrode and the gas-liquid interface is promoted, and the effect of improving the active species generation efficiency and efficiently performing gas-liquid mixing can be obtained.

前記電極が旋回流によって生ずる気体の流れの加速度が、一旋回中に変化するよう構成されていることで、気体領域の流れを乱し、液体との相対的な旋回速度差を大きくすることで、気液界面でのせん断作用を増大させ、マイクロバブルの発生効率を向上させることが可能となり、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。また気体領域が乱されることで、電極近傍と気液界面での気体の混合を促進し、活性種生成効率向上、気液混合が効率よく行われるという効果を得ることができる。   The acceleration of the gas flow generated by the swirl flow is configured to change during one swirl, thereby disturbing the flow in the gas region and increasing the relative swirl speed difference with the liquid. Further, it is possible to increase the shearing action at the gas-liquid interface, improve the generation efficiency of microbubbles, and obtain the effect that the water treatment capacity can be improved. Further, by disturbing the gas region, gas mixing at the vicinity of the electrode and the gas-liquid interface is promoted, and the effect of improving the active species generation efficiency and efficiently performing gas-liquid mixing can be obtained.

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、低電力で放電を発生させることが可能になる。また、発生した放電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 discharge can be generated with low power. In addition, since the application is stopped before the generated discharge is converted into an arc discharge in which heat is almost lost and energy is lost, 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 a 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.

水処理槽と前記水処理槽入口に設けられた請求項１乃至５いずれかに記載のマイクロバブル発生デバイスと、前記水処理槽出口より被処理水を前記デバイスへと供給する送液ポンプとから構成されることを特徴とする水処理装置によって、省電力で高処理効率な水処理が可能になるという効果を奏する。   A microbubble generating device according to any one of claims 1 to 5 provided at a water treatment tank and an inlet of the water treatment tank, and a liquid feed pump for supplying treated water to the device from the water treatment tank outlet. By the water treatment apparatus characterized by being configured, there is an effect that water treatment with high power consumption and high treatment efficiency becomes possible.

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は、マイクロバブル発生デバイスの概略図を示している。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a microbubble generating device.

図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図を示している。   FIG. 2 shows an AA cross-sectional view in FIG.

図１、図２を用いて、マイクロバブル発生デバイスの構造を説明する。   The structure of the microbubble generating device will be described with reference to FIGS.

デバイスは容器本体１と容器本体１の底面に設けられた給気孔２と、容器本体１側面の接線方向に設けられた液体導入孔３と、容器本体１の先端に設けられた気液排出孔４と、容器本体１に挿入された、容器本体１の外部に設けた高電圧電源５と電気的に接続された電極６によって構成される。電極６は旋回軸８上に配置した棒状電極とそれを囲むように配置されたらせん状電極によって構成される。   The device includes a container body 1, an air supply hole 2 provided on the bottom surface of the container body 1, a liquid introduction hole 3 provided in a tangential direction on the side surface of the container body 1, and a gas / liquid discharge hole provided at the tip of the container body 1. 4 and an electrode 6 inserted into the container body 1 and electrically connected to a high voltage power source 5 provided outside the container body 1. The electrode 6 is composed of a rod-shaped electrode disposed on the pivot shaft 8 and a spiral electrode disposed so as to surround it.

図３は、マイクロバブル発生デバイス内の電極断面詳細図を示している。   FIG. 3 shows a detailed cross-sectional view of the electrode in the microbubble generating device.

旋回軸８上に存在する棒状電極とそれを囲むように配置されたらせん状電極によって構成される電極６は、内部の導電体６ｂを誘電体６ａでコーティングして構成されている。   An electrode 6 constituted by a rod-shaped electrode existing on the pivot shaft 8 and a spiral electrode arranged so as to surround the electrode is formed by coating an inner conductor 6b with a dielectric 6a.

次に図１、図２を用いて、本発明の特徴である活性種を含有させたマイクロバブル７の発生原理を説明する。   Next, the principle of generation of microbubbles 7 containing active species, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIGS.

液体、例えば被処理水は液体導入孔３から導入されると、旋回流を生じる。この旋回流を生じた領域を液体領域９と呼ぶ。旋回による遠心力により、旋回軸８上は減圧され、給気孔２から気体が自動で給気される。給気された気体は旋回軸８周囲に気体領域１０を作り出す。液体と気体の密度差から、旋回速度に差が生まれる。そのため液体領域９と気体領域１０の気液界面で起こる速度ズレにより気体が引き剥がされるようなせん断効果が起こり、気体が微細化されマイクロバブル７となる。このせん断効果は旋回速度の上昇にともない向上するので、旋回距離の短くなる先端部分、気液排出孔４に近づくほどに効果的にせん断される。   When a liquid, for example, water to be treated is introduced from the liquid introduction hole 3, a swirling flow is generated. A region where the swirl flow is generated is referred to as a liquid region 9. Due to the centrifugal force caused by the turning, the pressure on the turning shaft 8 is reduced, and the gas is automatically supplied from the air supply hole 2. The supplied gas creates a gas region 10 around the pivot axis 8. A difference in the swirl speed is created by the difference in density between the liquid and gas. For this reason, a shearing effect that causes the gas to be peeled off due to a velocity shift occurring at the gas-liquid interface between the liquid region 9 and the gas region 10 occurs, and the gas is refined to become microbubbles 7. Since this shearing effect is improved as the turning speed is increased, the shearing effect is effectively increased as the turning distance is shortened and the gas-liquid discharge hole 4 is approached.

高電圧電源５と電気的に接続されている電極６は気体領域１０に配置されており、そのため電極６は減圧されている気体領域１０中に配置していることになる。そして電極６に高電圧が印加されることで、放電され、オゾンやヒドロキシルラジカルなどの活性種が生成される。そしてせん断作用により生成された活性種を含むマイクロバブル７が発生し、気液排出孔４から排出される。   The electrode 6 electrically connected to the high voltage power source 5 is disposed in the gas region 10, and therefore, the electrode 6 is disposed in the gas region 10 being decompressed. And when a high voltage is applied to the electrode 6, it discharges and active species, such as ozone and a hydroxyl radical, are produced | generated. Microbubbles 7 containing active species generated by the shearing action are generated and discharged from the gas-liquid discharge hole 4.

図３に示すように、電極６は、誘電体６ａ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、安定して放電を形成することができる。また、導電体６ｂ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６ｂの金属材料溶出に伴う液体の成分変化がない。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。   As shown in FIG. 3, the electrode 6 is coated with the dielectric 6a, so that it is possible to prevent a large current from flowing suddenly due to arc discharge between the electrodes and destroy the power supply circuit and the like. Can be formed. In addition, since the conductor 6b is not consumed by discharge, the life of the electrode can be expected to be increased, and there is no change in the liquid component accompanying the elution of the metal material of the conductor 6b. In addition, since the electrodes can be prevented from being short-circuited, the distance between the electrodes can be set as small as possible so that the applied voltage and the power consumption are reduced.

誘電体６ａ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 dielectric 6a, the coating method is preferably a method of forming an inorganic oxide film by a sol-gel method, and the material can be SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, TiO2, ZnO, Y2O3, BaTiO2, etc., but the relative dielectric constant From the viewpoints of the above, BaTiO2, Al2O3, and TiO2 are preferable.

導電体６ｂは、流通させる液体による酸化や、放電に伴う酸化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 conductor 6b needs to be made of a material that can withstand oxidation due to a flowing liquid and deterioration due to oxidation accompanying discharge. For example, metals such as stainless steel, titanium, aluminum, copper, and copper alloys can be used, and stainless steel and titanium are preferable.

電極６は、自動給気される気流や周囲で旋回している液体により熱を奪われるため、放電に伴う熱発生を抑制することができる。   Since the electrode 6 is deprived of heat by the automatically supplied airflow or the liquid swirling around, the heat generation associated with the discharge can be suppressed.

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、最適な電極間距離を設定する必要がある。減圧中での放電であるため、適切な電極間距離はパッシェンの法則より、０．０５から５０ｍｍである。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５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 it should be increased for the purpose of increasing the discharge area. Therefore, it is necessary to set an optimum distance between the electrodes. There is. Since the discharge is performed under reduced pressure, an appropriate interelectrode distance is 0.05 to 50 mm according to Paschen's law. When the distance between the electrodes is larger than 50 mm, the applied voltage necessary for the discharge becomes about 100 kV or more, and the high voltage power source 5 becomes large and expensive.

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、低電力で放電を発生させることが可能になる。また、発生した放電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, it is possible to apply a high voltage in a short time, and it is possible to generate a discharge with low power. Further, since the application is stopped before the arc discharge in which the generated discharge becomes almost heat and energy is lost, energy loss can be suppressed.

高電圧電源５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 5 varies depending on the shape and size of the electrode, the object to be processed, and the required processing capacity, but it cannot be determined unconditionally. Considering efficiency, it is preferably 1 to 100 kV.

電極６は、一定の電極間隔を保ち、誘電体６ａで覆われており、気体領域１０の流れに沿わないような構造のため、気体領域１０が乱されることにより、液体領域９との相対旋回速度差を増大させることとなり、マイクロバブル７の発生効率が向上する。望ましくは、旋回流によって生ずる気体の流れの加速度が、一旋回中に変化するような構成であれば、いっそう気体領域１０と液体領域９との相対旋回速度差を増大させることとなり、マイクロバブル７の発生効率が向上する。   The electrode 6 is covered with a dielectric 6a while maintaining a constant electrode interval, and has a structure that does not follow the flow of the gas region 10, so that the gas region 10 is disturbed, so that the electrode 6 The turning speed difference is increased, and the generation efficiency of the microbubbles 7 is improved. Desirably, if the acceleration of the gas flow generated by the swirl flow changes during one swirl, the relative swirl speed difference between the gas region 10 and the liquid region 9 is further increased. The generation efficiency is improved.

気体領域１０の流れに沿わないような構造とは、上述した棒状の電極とらせん状の電極で囲む構造の他、例えば棒状の電極を旋回方向と逆巻きらせん状の電極で囲む構造、二重らせん構造電極、旋回方向と逆巻き二重らせん構造、棒状電極を円筒メッシュ状の電極で覆う構造や対向メッシュ板電極、複数本の棒電極などが考えられる。   The structure that does not follow the flow of the gas region 10 is a structure in which the rod-shaped electrode and the spiral electrode are surrounded by the above-described rod-shaped electrode and the spiral electrode, for example, a structure in which the rod-shaped electrode is surrounded by a spiral electrode reversed in the swiveling direction. A structure electrode, a swirling direction and a reverse spiral double spiral structure, a structure in which a rod-shaped electrode is covered with a cylindrical mesh electrode, a counter mesh plate electrode, a plurality of rod electrodes, and the like are conceivable.

電極６が存在しない場合は主に、気体領域１０の旋回流は容器本体１内面や液体領域９の阻害による速度変化が生じるのみである。しかしこれら構造によって、電極６による旋回流の乱れや気体流れの方向変化、気体に働く加速度の変化の効果を付加することが可能となり、液体領域９と気体領域１０の相対速度差増大という効果を得る。ただし同様の効果を得ることができれば、これら構造に限らない。   When the electrode 6 is not present, mainly the swirling flow in the gas region 10 only changes in speed due to the inhibition of the inner surface of the container body 1 and the liquid region 9. However, by these structures, it becomes possible to add the effect of the turbulent flow turbulence by the electrode 6, the change in the direction of the gas flow, and the change in the acceleration acting on the gas, and the effect of increasing the relative speed difference between the liquid region 9 and the gas region 10. obtain. However, the present invention is not limited to these structures as long as similar effects can be obtained.

給気孔２は容器本体１底面に設けているが、効率よい旋回と給気を得るために、好ましくは旋回軸８上、底面中央がよい。ただし、効率よい旋回と給気を得る構造であれば、これに限らない。   Although the air supply hole 2 is provided in the bottom face of the container main body 1, in order to obtain efficient turning and air supply, the center of the bottom face is preferable on the turning shaft 8. However, the structure is not limited to this as long as the structure obtains efficient turning and air supply.

電極６は、気体領域１０中に配置されているが、スムーズな給気と、効率良い放電と、電極構造による気体領域１０を乱し電極近傍と気液界面での気体の混合を促進し、活性種生成効率向上、気液混合を得るため、好ましくは旋回軸８上またはその近傍がよい。ただし同様の効果を得ることができれば、旋回軸８上に限らない。   The electrode 6 is disposed in the gas region 10, but smooth air supply, efficient discharge, disturb the gas region 10 due to the electrode structure and promote gas mixing near the electrode and the gas-liquid interface, In order to improve the efficiency of generating active species and obtain gas-liquid mixing, it is preferable that it is on or near the pivot shaft 8. However, if the same effect can be acquired, it will not be restricted on the turning axis 8.

容器本体１は略円錐状としたが、円錐傾斜部がふくらみを持つような半紡錘状や半楕円球のような形状でもよい。また円錐傾斜部がくぼんでいるような漏斗状のような形でもよい。またそれらを底面で合わせたような形状、たとえば対円柱状、紡錘状や楕円球状などでもよい。この場合、液体導入孔３と給気孔２は合わせた底面の側面上に設けることや、給気孔２を気液排出孔４近傍に設けるなど工夫が必要となる。もしくは気液混合液を導入することも可能である。   Although the container body 1 has a substantially conical shape, it may have a semi-spindle shape or a semi-elliptical sphere shape in which the conical inclined portion has a bulge. Further, it may have a funnel shape in which a conical inclined portion is recessed. Moreover, the shape which united them on the bottom face, for example, a cylinder shape, a spindle shape, an ellipsoidal shape, etc. may be sufficient. In this case, it is necessary to devise such as providing the liquid introduction hole 3 and the air supply hole 2 on the side surface of the combined bottom surface, or providing the air supply hole 2 in the vicinity of the gas-liquid discharge hole 4. Alternatively, a gas / liquid mixture can be introduced.

このような構成によれば、減圧下で放電が可能となり、水中や大気圧で放電する場合に比べ放電に必要な電圧が低くて済むため、消費電力を抑えるという効果が得られる。   According to such a configuration, discharge can be performed under reduced pressure, and a voltage required for discharge can be reduced as compared with the case of discharging in water or atmospheric pressure, so that an effect of suppressing power consumption can be obtained.

また、マイクロバブル発生部と電極６を一体化したことにより、放電により発生した活性種を含むマイクロバブル７を生成直後に被処理水に混合することを可能とし、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コンパクトで簡易な構成を可能とするといった効果を奏する。   In addition, by integrating the microbubble generator and the electrode 6, it is possible to mix the microbubbles 7 containing the active species generated by the discharge into the water to be treated immediately after the generation, and the organic matter in the water before the active species disappears. There is an effect that a compact and simple configuration capable of efficiently interacting with microorganisms is possible.

マイクロバブル７生成においても、電極６の存在による、気体領域１０流れの抑制により、気液界面でのせん断効果が増大し、マイクロバブル７生成効率の向上につながるという効果を奏する。   Even in the generation of the microbubbles 7, the suppression of the flow of the gas region 10 due to the presence of the electrode 6 increases the shearing effect at the gas-liquid interface, leading to an improvement in the generation efficiency of the microbubbles 7.

また気体領域１０が乱されることで、電極６近傍と気液界面での気体の混合を促進し、活性種生成効率向上、気液混合が効率よく行われるという効果を得ることができる。   Further, by disturbing the gas region 10, it is possible to promote the mixing of the gas in the vicinity of the electrode 6 and the gas-liquid interface, and to obtain the effect that the active species generation efficiency is improved and the gas-liquid mixing is performed efficiently.

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の水処理装置構成図を示している。実施の形態１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)
FIG. 4 shows a configuration diagram of a water treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

水処理装置はマイクロバブル発生デバイスと水処理槽１１と水処理槽１１からマイクロバブル発生デバイスへと被処理水１２を送る送液ポンプ１３から構成される。   The water treatment apparatus includes a microbubble generation device, a water treatment tank 11, and a liquid feed pump 13 that sends the water to be treated 12 from the water treatment tank 11 to the microbubble generation device.

送液ポンプ１３から導入された被処理水１２はマイクロバブル発生デバイス内で、給気孔２から供給された気体から電極６での放電により生成された活性種を含むマイクロバブル７と混合されて被処理水１２へと排出される。   The treated water 12 introduced from the liquid feed pump 13 is mixed with the microbubbles 7 containing active species generated by the discharge at the electrode 6 from the gas supplied from the air supply hole 2 in the microbubble generating device. It is discharged into the treated water 12.

寿命１ミリ秒以下などの活性種は、放電による生成直後にマイクロバブル７化され、マイクロバブル発生デバイス内で混合される際に、被処理水１２中の有機物や微生物と相互作用し、水処理する。   Active species having a lifetime of 1 millisecond or less are converted into microbubbles 7 immediately after generation by discharge, and when mixed in a microbubble generating device, interact with organic matter and microorganisms in the water 12 to be treated, thereby water treatment. To do.

さらに、比較的長寿命のオゾンなどの活性種であれば、水処理槽１１へ排出されたマイクロバブル７の気液界面にて被処理水１２中の有機物や微生物と相互作用し、水処理できる。またマイクロバブル７中の活性種が上昇中に被処理水１２中に溶解することによっても被処理水１２中の有機物や微生物と相互作用し、水処理できる。   Furthermore, if it is an active species such as ozone having a relatively long life, it can interact with organic matter and microorganisms in the water 12 to be treated at the gas-liquid interface of the microbubbles 7 discharged to the water treatment tank 11 and can be treated with water. . Also, the active species in the microbubbles 7 dissolve in the water to be treated 12 during the rise, thereby interacting with organic matter and microorganisms in the water to be treated 12 for water treatment.

ここでいうマイクロバブル７とは直径１ｍｍ以下、望ましくは１０μｍ〜２０μｍである。マイクロバブル７となることで、総体積あたりの表面積が増えるため、気液界面での相互作用確率が上昇し、水処理効果が向上する。また直径１０μｍであるときの気泡内外の圧力差はヤング―ラプラスの式より約０．３気圧高くなり、気体の被処理水１２への溶解効率が上昇し、被処理水１２中の有機物や微生物と相互作用確率が上がり、水処理効果も向上する。そのため寿命１ミリ秒以下の活性種であっても、効果的に被処理水１２中の有機物や微生物と作用する。   The microbubble 7 here has a diameter of 1 mm or less, preferably 10 μm to 20 μm. Since the surface area per total volume increases due to the microbubbles 7, the probability of interaction at the gas-liquid interface increases and the water treatment effect is improved. In addition, the pressure difference between the inside and outside of the bubble when the diameter is 10 μm is about 0.3 atm higher than the Young-Laplace equation, the dissolution efficiency of the gas in the water to be treated 12 is increased, and the organic matter and microorganisms in the water to be treated 12 The interaction probability is increased and the water treatment effect is improved. Therefore, even active species having a lifetime of 1 millisecond or less effectively act with organic matter and microorganisms in the water 12 to be treated.

さらに、比較的長寿命のオゾンなどの活性種であれば、マイクロバブル７となることで、総体積あたりの表面積が増えるとともに、たとえば直径１０μｍであるとき、マイクロバブル７の上昇速度はストークスの法則より２ｍｍ／分程度と非常に遅くなるため、気液界面での相互作用時間、確率が上昇し、水処理効果が向上する。また直径１０μｍであるときの気泡内外の圧力差はヤング―ラプラスの式より約０．３気圧高くなり、気体の液体への溶解効率が上昇し、被処理水１２中の有機物や微生物と相互作用確率が上がり、水処理効果も向上する。   Furthermore, if it is an active species such as ozone having a relatively long life, it becomes microbubbles 7 and the surface area per total volume increases. For example, when the diameter is 10 μm, the rising speed of microbubbles 7 is Stokes' law. Furthermore, since it becomes very late at about 2 mm / min, the interaction time and probability at the gas-liquid interface increase and the water treatment effect is improved. When the diameter is 10 μm, the pressure difference between the inside and outside of the bubble is about 0.3 atm higher than the Young-Laplace equation, so that the efficiency of dissolving the gas in the liquid increases and interacts with organic matter and microorganisms in the treated water 12. Probability increases and water treatment effect improves.

供給される気体としては、大気中の空気、高純度の酸素、オゾンなどが使用できる。   As the gas to be supplied, air in the atmosphere, high-purity oxygen, ozone, or the like can be used.

本実施の形態では、マイクロバブル発生デバイスを水処理槽１１に外接する形で設けたが、水中に存在していてもよい。その際には給気孔２を液外に出すか、給気管などでボンベなど気体供給手段に接続する形が好ましい。   In the present embodiment, the microbubble generating device is provided so as to circumscribe the water treatment tank 11, but may exist in water. In this case, it is preferable that the air supply hole 2 is taken out of the liquid or connected to gas supply means such as a cylinder with an air supply pipe or the like.

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 容器本体
２ 給気孔
３ 液体導入孔
４ 気液排出孔
５ 高電圧電源
６ 電極
６ａ 誘電体
６ｂ 導電体
７ マイクロバブル
８ 旋回軸
９ 液体領域
１０ 気体領域
１１ 水処理槽
１２ 被処理水
１３ 送液ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container body 2 Air supply hole 3 Liquid introduction hole 4 Gas-liquid discharge hole 5 High voltage power supply 6 Electrode 6a Dielectric 6b Conductor 7 Microbubble 8 Swirling axis 9 Liquid area 10 Gas area 11 Water treatment tank 12 Processed water 13 Liquid supply pump

Claims (6)

略円錐状の容器本体と、
前記容器本体の底面中央部に設けられた給気孔と、
前記容器側面の接線方向に設けられた液体導入孔と、
前記容器先端部に設けられた気液排出孔を備え、
前記液体導入孔から前記容器本体内に導入した液体により旋回流を発生させ、その旋回軸上またはその近傍に少なくとも２つ以上の電極を設け、その電極間に電圧を印加し、放電により生成される活性種を含むマイクロバブルを液体中に発生させることを特徴とするマイクロバブル発生デバイス。 A substantially conical container body;
An air supply hole provided in a bottom center part of the container body;
A liquid introduction hole provided in a tangential direction of the container side surface;
A gas-liquid discharge hole provided at the tip of the container;
A swirl flow is generated by the liquid introduced into the container body from the liquid introduction hole, and at least two or more electrodes are provided on or near the swivel axis, a voltage is applied between the electrodes, and generated by discharge. A microbubble generating device that generates microbubbles containing active species in a liquid. 前記電極が旋回流によって生ずる気体の流れに沿わないよう構成されている請求項１記載のマイクロバブル発生デバイス。 The microbubble generating device according to claim 1, wherein the electrode is configured not to follow a gas flow generated by a swirling flow. 前記電極が旋回流によって生ずる気体の流れの加速度が、一旋回中に変化するよう構成されている請求項１記載のマイクロバブル発生デバイス。 The microbubble generating device according to claim 1, wherein an acceleration of a gas flow generated by the swirl flow is changed during one swirl. 前記電極間に印加する電圧がパルス電圧である請求項１から３のいずれかの項に記載のマイクロバブル発生デバイス。 The microbubble generating device according to any one of claims 1 to 3, wherein a voltage applied between the electrodes is a pulse voltage. 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ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生デバイス。 5. The microbubble generating device according to claim 1, wherein a surface of one of the electrodes is coated with a dielectric. 6. 水処理槽と
前記水処理槽入口に設けられた請求項１乃至５いずれかに記載のマイクロバブル発生デバイスと、
前記水処理槽出口より被処理水を前記デバイスへと供給する送液ポンプとから構成されることを特徴とする水処理装置。 The microbubble generation device according to any one of claims 1 to 5, provided at a water treatment tank and the water treatment tank inlet;
A water treatment apparatus comprising a liquid feed pump for supplying treated water to the device from an outlet of the water treatment tank.
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