本發(fā)明涉及使用通過放電而產(chǎn)生的臭氧以及自由基等來對被處理水進(jìn)行處理的水處理裝置以及水處理方法。

背景技術(shù)：

此前，在上下水的處理中，一般使用臭氧或者氯。但是，在例如工業(yè)廢水以及再利用水等中，有時(shí)包含難以被臭氧或者氯分解的難分解性物質(zhì)。特別是，二惡英類以及二惡烷等的去除成為大的課題。

在一部分，通過組合臭氧(O₃)和過氧化氫(H₂O₂)或者紫外線，在被處理水中產(chǎn)生活性比臭氧或者氯高的羥基自由基(OH自由基)來去除難分解性物質(zhì)的方法得到實(shí)用化，但裝置成本以及運(yùn)轉(zhuǎn)成本非常高，基本上未得到普及。因此，提出了通過使通過放電而產(chǎn)生的OH自由基對被處理水直接作用來高效地去除難分解性物質(zhì)的方法。

具體而言，提出了如下水處理裝置，該水處理裝置通過對線狀的高壓電極與包圍它的圓筒狀的接地電極之間施加脈沖電壓來形成流光放電，并且通過使用噴射噴嘴從上方對流光放電空間供給變成水滴狀態(tài)的被處理水，從而對被處理水進(jìn)行處理。根據(jù)該水處理裝置，能夠使短壽命的OH自由基高效地對被處理水作用(參照例如專利文獻(xiàn)1)。

另外，還提出了以下水處理裝置，該水處理裝置以傾斜的狀態(tài)配置上下對置的一對電極板，使被處理水在下部電極上流下，在電極之間形成阻擋放電，從而對被處理水進(jìn)行處理。根據(jù)該水處理裝置，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)高效地對被處理水進(jìn)行處理(參照例如專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4934119號公報(bào)(第1頁第1～第8行、圖1)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4635204號公報(bào)(第1頁第1～第14行、圖1)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，在上述專利文獻(xiàn)1公開的以往的水處理裝置中，水滴狀態(tài)的被處理水在流光放電空間中垂直地落下，所以在流光放電空間中存在的OH自由基和被處理水的接觸時(shí)間極短。因此，在進(jìn)行難分解性物質(zhì)的分解或者高濃度的有機(jī)污濁物的去除時(shí)，需要使被處理水循環(huán)多次，或者需要使放電電極非常高。因此，被處理水的汲取能量的增加以及裝置的大型化等成為問題。另外，在水滴的形成中使用噴射噴嘴，所以伴隨長時(shí)間的使用，由于被處理水中的污濁物質(zhì)的附著，噴嘴有時(shí)閉塞。因此，需要頻繁的維修，裝置的工作率降低以及構(gòu)件更換成本增大成為問題。

另一方面，在專利文獻(xiàn)2公開的以往的水處理裝置中，通過放電而產(chǎn)生的臭氧以及OH自由基與被處理水的表面接觸，其一部分溶解而成為溶解臭氧或者溶解過氧化氫，通過水中的反應(yīng)進(jìn)行水處理。但是，在被處理水中，不進(jìn)行溶解臭氧以及溶解過氧化氫的攪拌，所以存在高效的水處理限制于被處理水的水面的極附近、深的部分的處理不推進(jìn)的問題。

本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的，其目的在于得到一種能夠高效且高速地進(jìn)行難分解性物質(zhì)的分解或者高濃度的有機(jī)污濁物的去除、并且以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作的水處理裝置以及水處理方法。

本發(fā)明提供一種水處理裝置，具備：傾斜板，相對水平面傾斜地配置，被處理水沿著上表面流動(dòng)；放電形成體，隔著氣體層配置于在傾斜板上流動(dòng)的被處理水形成的水膜的上方；以及水滴形成裝置，通過對水膜提供動(dòng)力，使被處理水的至少一部分成為水滴，朝向傾斜板 的上方噴射，使水滴接觸到放電形成體形成的放電，從而對被處理水進(jìn)行處理。

另外，本發(fā)明提供一種水處理方法，使被處理水沿著相對水平面傾斜地配置的傾斜板的上表面流動(dòng)，在傾斜板上形成水膜，并且在隔著氣體層配置于水膜的上方的至少一對電極之間形成放電，對水膜提供動(dòng)力，從而使被處理水的至少一部分成為水滴，朝向傾斜板的上方噴射，使水滴接觸到放電而對被處理水進(jìn)行處理。

進(jìn)而，本發(fā)明提供一種水處理方法，使被處理水沿著相對水平面傾斜地配置的傾斜板的上表面流動(dòng)，在傾斜板上形成水膜，并且在隔著氣體層配置于水膜的上方的電極與傾斜板之間形成放電，使水膜接觸到放電而對被處理水進(jìn)行處理，其中，對水膜提供動(dòng)力，從而使被處理水的至少一部分成為水滴，朝向傾斜板的上方噴射。

在本發(fā)明的水處理裝置以及水處理方法中，使被處理水沿著相對水平面傾斜的傾斜板的上表面流動(dòng)，形成放電，并且通過水滴形成裝置使被處理水的至少一部分水滴化，所以被處理水長時(shí)間接觸到放電，并且，被處理水的攪拌和在被處理水中溶解了的臭氧或者過氧化氫的混合推進(jìn)，能夠高效且高速地進(jìn)行難分解性物質(zhì)的分解或者高濃度的有機(jī)污濁物的去除。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的水處理裝置的剖面圖。

圖2是示出圖1的水處理裝置的主要部分的立體圖。

圖3是示出不驅(qū)動(dòng)圖1的超聲波振子的情況下的被處理水的情形的剖面圖。

圖4是示出驅(qū)動(dòng)圖3的超聲波振子的情況下的被處理水的情形的剖面圖。

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的水處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是將圖5的處理槽放大示出的剖面圖。

圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖8是示出將圖7的超聲波均化器配置于平板電極的下側(cè)的變形例的剖面圖。

圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的水處理裝置中的超聲波振子的驅(qū)動(dòng)電壓信號的波形圖。

圖10是將實(shí)施方式4的水處理裝置中的超聲波振子的驅(qū)動(dòng)電壓信號和對導(dǎo)線電極施加的放電脈沖電壓信號比較示出的波形圖。

圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式5的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖12是示出利用圖11的水處理裝置的水處理的動(dòng)作的說明圖。

圖13是示出從圖12的細(xì)孔噴出氣體(gas)的狀態(tài)的說明圖。

圖14是示出在圖13的水膜上產(chǎn)生水滴的狀態(tài)的說明圖。

圖15是示出圖14的水滴落下的情形的說明圖。

圖16是示出由于圖15的水滴而在水膜中產(chǎn)生渦流的狀態(tài)的說明圖。

圖17是示出通過圖16的渦流對水膜進(jìn)行攪拌的狀態(tài)的說明圖。

圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式6的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式7的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式8的水處理裝置的剖面圖。

圖21是示出利用圖20的水處理裝置的水處理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖形。

圖22是示出本發(fā)明的實(shí)施方式9的水處理裝置中的循環(huán)氣體的流量和時(shí)間的關(guān)系的圖形。

圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式10的水處理裝置的剖面圖。

圖24是示出圖23的第1至第4閥門的開閉動(dòng)作的時(shí)序圖。

圖25是本發(fā)明的實(shí)施方式11的水處理裝置的剖面圖。

圖26是本發(fā)明的實(shí)施方式12的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖27是本發(fā)明的實(shí)施方式13的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖28是本發(fā)明的實(shí)施方式14的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖29是本發(fā)明的實(shí)施方式15的水處理裝置的主要部分剖面圖。

圖30是本發(fā)明的實(shí)施方式16的水處理裝置的剖面圖。

圖31是僅示出圖30的平板電極的剖面圖。

圖32是示出圖30的平板電極的立體圖。

圖33是示出圖32的凹部的形狀的第1變形例的立體圖。

圖34是示出圖32的凹部的形狀的第2變形例的立體圖。

圖35是示出本發(fā)明的實(shí)施方式17的水處理裝置的平板電極的立體圖。

圖36是示出圖35的平板電極的分解立體圖。

圖37是本發(fā)明的實(shí)施方式18的水處理裝置的剖面圖。

圖38是圖37的第1中間部件的剖面圖。

圖39是圖37的第2中間部件的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，說明具體實(shí)施方式。

實(shí)施方式1.

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的水處理裝置的剖面圖。在圖中，在密閉構(gòu)造的金屬制的處理槽1的上部，設(shè)置供水口1a以及氣體排出口1b。在處理槽1的下部，設(shè)置排水口1c。在處理槽1的側(cè)面，設(shè)置氣體供給口1d。

在處理槽1內(nèi)，收容作為傾斜板的平板電極2。平板電極2被在處理槽1的底面上豎立設(shè)置的上游側(cè)架臺3a以及下游側(cè)架臺3b支撐，相對水平面傾斜地配置。即，平板電極2的上游側(cè)端部(圖1的右端部)比下游側(cè)端部(圖1的左端部)高。

平板電極2的上游側(cè)端部配置于供水口1a的正下方。被處理水4從供水口1a被供給到處理槽1內(nèi)，沿著平板電極2的上表面流向斜下方，并從排水口1c被排出到處理槽1外。

在處理槽1內(nèi)的平板電極2的上方，相對于平板電極2隔著空隙5配置作為放電形成體(電極)的多根(在該例子中是3根)導(dǎo)線電極6a、6b、6c。在被處理水4的流下方向上相互隔開間隔地配置導(dǎo)線電極6a、6b、6c。另外，相對于平板電極2的上表面隔開等間隔地配 置導(dǎo)線電極6a、6b、6c。進(jìn)而，在平板電極2的寬度方向(圖1的X軸方向)上平行并且水平地設(shè)置導(dǎo)線電極6a、6b、6c。

在處理槽1的外部，設(shè)置脈沖電源7。導(dǎo)線電極6a、6b、6c經(jīng)由布線8并聯(lián)連接到脈沖電源7。脈沖電源7通過絕緣部9而與處理槽1電絕緣。平板電極2是電接地了的接地電極。實(shí)施方式1的放電電力供給部10具有脈沖電源7以及布線8，對平板電極2與導(dǎo)線電極6a、6b、6c之間施加高電壓來形成放電11a、11b、11c。

在平板電極2的下表面，固定作為水滴形成裝置(水滴產(chǎn)生機(jī)構(gòu))的多個(gè)超聲波振子12a、12b、12c。超聲波振子12a、12b、12c與導(dǎo)線電極6a、6b、6c對應(yīng)地配置。在該例子中，在平板電極2的與導(dǎo)線電極6a、6b、6c對置的部分的背側(cè)，配置超聲波振子12a、12b、12c。另外，超聲波振子12a、12b、12c對在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4提供動(dòng)力，將其至少一部分向上方噴射并使其跳起而水滴化。即，超聲波振子12a、12b、12c在平板電極2上產(chǎn)生被處理水4的水滴13a、13b、13c。

在該例子中，各超聲波振子12a、12b、12c由壓電陶瓷(PZT)構(gòu)成。在處理槽1的外部設(shè)置高頻電源14。超聲波振子12a、12b、12c經(jīng)由布線15并聯(lián)連接到高頻電源14。高頻電源14通過絕緣部16而與處理槽1電絕緣。

經(jīng)由流量調(diào)節(jié)器18對氣體供給口1d連接充滿氧氣的氣體供給源17。

水處理部件19具有平板電極2、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及超聲波振子12a、12b、12c。

圖2是示出圖1的水處理裝置的主要部分的立體圖。平板電極2相對水平方向按傾斜角θ傾斜。在平板電極2的寬度方向兩端部，設(shè)置一對側(cè)壁20a、20b。被處理水4在平板電極2上的側(cè)壁20a、20b之間流下。在側(cè)壁20a、20b上，固定保持導(dǎo)線電極6a、6b、6c的多對(在該例子中是3對)保持部件21。

接下來，說明動(dòng)作。來自氣體供給源17的氧氣在通過流量調(diào)節(jié) 器18調(diào)節(jié)為預(yù)定的流量之后，從氣體供給口1d被供給到處理槽1內(nèi)。按照與供給氧氣流量相同的流量，將處理槽1內(nèi)的氣體從氣體排出口1b排出。由此，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，從處理槽1內(nèi)排出空氣，在處理槽1內(nèi)形成高氧濃度的環(huán)境。

從供水口1a向處理槽1內(nèi)供給的被處理水4在平板電極2上的側(cè)壁20a、20b之間形成水膜70而流下，從排水口1c被排出。此處，在水膜70與導(dǎo)線電極6a、6b、6c之間，形成氣體層71。即，水膜70的厚度被調(diào)節(jié)為在導(dǎo)線電極6a、6b、6c與水膜70的水面之間形成氣體層71。即，水膜70的厚度比導(dǎo)線電極6a、6b、6c與平板電極2之間的距離小。此時(shí)，通過使高頻電源14動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、12c，從而被處理水4的一部分變成水滴13a、13b、13c。

此處，進(jìn)一步地使脈沖電源7動(dòng)作，在空隙5的一部分被氧氣充滿的狀態(tài)下對導(dǎo)線電極6a、6b、6c施加脈沖電壓，從而從導(dǎo)線電極6a、6b、6c向平板電極2的方向形成放電11a、11b、11c。被處理水4在平板電極2上流動(dòng)的過程中，依次通過放電11c、11b、11a。另外，水滴13a、13b、13c分別接觸到放電11c、11b、11a，從而對被處理水4進(jìn)行難分解性物質(zhì)的去除等水處理。

圖3是示出不驅(qū)動(dòng)圖1的超聲波振子12a、12b、12c的情況下的被處理水4的情形的剖面圖，圖4是示出驅(qū)動(dòng)圖3的超聲波振子12a、12b、12c的情況下的被處理水4的情形的剖面圖。

在不驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、12c的情況下，從導(dǎo)線電極6a、6b、6c朝向被處理水4的表面形成放電11a、11b、11c，但被處理水4不水滴化。相對于此，在驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、12c的情況下，在形成放電11a、11b、11c的區(qū)域中，形成大量水滴13a、13b、13c。

另外，所形成的水滴13a、13b、13c由于重力而落下，與在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4結(jié)合。這樣，在驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、12c的情況下，以高的頻度重復(fù)進(jìn)行水滴13a、13b、13c的形成和結(jié)合。

接下來，說明利用實(shí)施方式1的水處理裝置的水處理的原理。此 處，以有機(jī)物的分解為例子進(jìn)行說明，但通過放電而產(chǎn)生的O₃以及OH自由基在除菌以及脫色方面也有效。

通過對導(dǎo)線電極6a、6b、6c施加脈沖電壓，在空隙5的氣體中、即在氣體層71或者氣體與被處理水4的界面處，產(chǎn)生放電。此時(shí)，氧分子(O₂)、水分子(H₂O)與高能量的電子碰撞，產(chǎn)生(1)式、(2)式的離解反應(yīng)。此處，e是電子，O是原子狀氧，H是原子狀氫，OH是OH自由基。

e+O₂→2O…(1)

e+H₂O→H+OH…(2)

在(1)式中產(chǎn)生的原子狀氧的一部分通過(3)式的反應(yīng)而成為臭氧(O₃)。此處，M是反應(yīng)的第三體，表示氣中的所有分子或者原子。

O+O₂+M→O₃…(3)

另外，在(2)式中產(chǎn)生的OH自由基的一部分通過(4)式的反應(yīng)而成為過氧化氫(H₂O₂)。

OH+OH→H₂O₂…(4)

然后，在(1)～(4)式的反應(yīng)中生成的O、OH、O₃、H₂O₂等氧化性粒子通過(5)式的反應(yīng)，將被處理水4中的水膜70的表面以及水滴13a、13b、13c的表面的有機(jī)物氧化分解為二氧化碳(CO₂)和水。此處，R是作為處理對象的有機(jī)物。

R+(O、OH、O₃、H₂O₂)→CO₂+H₂O…(5)

另一方面，在(3)式和(4)式中產(chǎn)生的O₃以及H₂O₂的一部分通過(6)式和(7)式，從水膜70的表面和水滴13a、13b、13c的表面溶解到被處理水4中。此處，(l)意味著液相。

O₃→O₃(l)…(6)

H₂O₂→H₂O₂(l)…(7)

進(jìn)而，通過O₃(l)和H₂O₂(l)的反應(yīng)，如(8)式所示，在水中生成OH自由基。

O₃(l)+H₂O₂(l)→OH(l)…(8)

在(6)～(8)式中生成的O₃(l)、H₂O₂(l)以及OH(l)通過(9)式，在水中反應(yīng)中分解有機(jī)物。

R+(O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l))→CO₂+H₂O…(9)

如以上敘述，通過基于反應(yīng)(5)的水膜70的表面以及水滴13a、13b、13c的表面的有機(jī)物的分解以及基于反應(yīng)(9)的水膜70的水中以及水滴13a、13b、13c的水中的有機(jī)物的分解這兩者，本實(shí)施方式1的被處理水4中的有機(jī)物的分解推進(jìn)。

根據(jù)這樣的實(shí)施方式1的水處理裝置以及水處理方法，使被處理水4沿著相對水平面傾斜的平板電極2的上表面流動(dòng)，在平板電極2與導(dǎo)線電極6a、6b、6c之間形成放電11a、11b、11c，并且，通過超聲波振子12a、12b、12c使被處理水4的至少一部分水滴化，所以能夠使(5)式和(9)式的反應(yīng)大量發(fā)生，能夠高效且高速地進(jìn)行高濃度的有機(jī)污濁物的去除。

即，被處理水4在傾斜的平板電極2上流動(dòng)，所以相比于垂直地落下的情況，流下速度更慢，更長時(shí)間地接觸到放電11a、11b、11c。因此，被處理水4中的有機(jī)物和氧化性粒子的反應(yīng)次數(shù)增加，有機(jī)物的分解推進(jìn)(長時(shí)間滯留效果)。

另外，通過超聲波振子12a、12b、12c，在平板電極2上流下的被處理水4的一部分變成水滴13a、13b、13c，從而相比于水膜狀地流動(dòng)的情況，氣液界面的面積大幅增加。因此，接觸到放電11a、11b、11c的被處理水4的比例增加，通過放電而產(chǎn)生的氧化性粒子與被處理水4的表面的有機(jī)物R大量地反應(yīng)，有機(jī)物的分解推進(jìn)。換言之，由于形成水滴13a、13b、13c，(5)式的反應(yīng)更加大量地發(fā)生(寬的氣液界面面積的效果)。

進(jìn)而，當(dāng)通過(5)式的反應(yīng)，水滴13a、13b、13c的氣液界面附近的有機(jī)物被分解而其濃度降低后，(5)式的反應(yīng)頻度降低。相對于此，在本實(shí)施方式1中，通過超聲波振子12a、12b、12c形成的水滴13a、13b、13c以在短時(shí)間內(nèi)落下到被處理水4的水膜70而結(jié)合并再次形成其他水滴的方式，頻繁地重復(fù)進(jìn)行水滴13a、13b、13c 的形成以及結(jié)合。伴隨這樣的水滴13a、13b、13c的再形成，氣液界面附近的分子被交換，出現(xiàn)新的有機(jī)物的分子，所以繼續(xù)地產(chǎn)生(5)式的反應(yīng)，有機(jī)物的分解推進(jìn)(分子交換效果)。

進(jìn)而，通過放電11a、11b、11c生成并在氣體層71中存在的O₃以及H₂O₂通過(6)式以及(7)式的反應(yīng)從水滴13a、13b、13c的表面溶解，伴隨水滴13a、13b、13c的落下而被輸送到水膜70。其結(jié)果，基于(9)式的水膜70中的有機(jī)物的分解反應(yīng)相比于不形成水滴13a、13b、13c的情況，更加大量地發(fā)生(O₃、H₂O₂輸送效果)。

另外，關(guān)于通過O₃、H₂O₂輸送效果被運(yùn)送到水膜70的O₃以及H₂O₂，通過由于被處理水4在平板電極2流下而產(chǎn)生的攪拌作用，在水膜70中其濃度被均勻化，基于(9)式的水膜70中的有機(jī)物的分解反應(yīng)被促進(jìn)。即，超聲波振子12a、12b、12c的位置被固定，但由于被處理水4在平板電極2上流動(dòng)，所以在水膜70中，形成水滴13a、13b、13c的區(qū)域和水滴落下的區(qū)域隨著時(shí)間變化。

作為比較，當(dāng)在靜置水中形成水滴的情況下，形成水滴13a、13b、13c并落下的位置在時(shí)間上不變化。其結(jié)果，溶解了的O₃以及H₂O₂在被處理水4中局部存在化，所以水處理也局部性地推進(jìn)。

另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式1，水膜70中的水滴13的形成區(qū)域和落下區(qū)域隨著時(shí)間變化，所以通過水滴13a、13b、13c輸送的O₃以及H₂O₂在被處理水4中變得更加均勻。即，通過基于形成水滴13a、13b、13c以及被處理水4在平板電極2流下的加乘效應(yīng)，O₃以及H₂O₂的混合被促進(jìn)，在被處理水4的全部區(qū)域中，基于(9)式的水處理推進(jìn)(混合促進(jìn)效果)。

通過以上的5個(gè)效果(長時(shí)間滯留效果、寬的氣液界面面積的效果、分子交換效果、O₃、H₂O₂輸送效果、混合促進(jìn)效果)，根據(jù)本實(shí)施方式1，不需要例如如專利文獻(xiàn)1那樣使被處理水循環(huán)多次或者使放電電極非常高，能夠進(jìn)行水處理。另外，相比于專利文獻(xiàn)2，能夠高效并且高速地進(jìn)行水處理。關(guān)于難分解性物質(zhì)的分解，也同樣地得到這樣的效果。

另外，在本實(shí)施方式1中，通過超聲波振子12a、12b、12c，對被處理水4提供動(dòng)力來形成水滴13a、13b、13c。因此，與在水滴形成中使用噴嘴、噴頭的情況不同，被處理水4不通過微細(xì)孔而形成水滴。因此，水滴形成裝置不會(huì)由于被處理水4中的污濁成分而發(fā)生堵塞，能夠抑制維修的頻度并以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作。

另外，在本實(shí)施方式1中，如圖1所示，超聲波振子12a、12b、12c配置于平板電極2的與導(dǎo)線電極6a、6b、6c對置的部分的背側(cè)。因此，水滴13a、13b、13c在橫穿過導(dǎo)線電極6a、6b、6c的方向上運(yùn)動(dòng)，相比于向與導(dǎo)線電極的長度方向相同的方向噴出水滴的情況，與導(dǎo)線電極6a、6b、6c更多地碰撞。由此，得到使導(dǎo)線電極6a、6b、6c冷卻的效果，即使在接通高的放電電力的情況下，也能夠抑制導(dǎo)線電極6a、6b、6c的溫度上升而長時(shí)間形成穩(wěn)定的放電。

進(jìn)而，能夠抑制由于重復(fù)進(jìn)行裝置的開和關(guān)而產(chǎn)生的熱循環(huán)所導(dǎo)致的導(dǎo)線電極6a、6b、6c的劣化，減少更換的頻度。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式1中，通過超聲波振子12a、12b、12c，對被處理水4提供動(dòng)力而水滴化，所以能夠形成大量水滴。另外，通過調(diào)節(jié)高頻電源14的電壓以及頻率中的至少某一方，能夠調(diào)節(jié)水滴的形成數(shù)量、水滴的直徑以及水滴的噴射的高度，能夠進(jìn)行與被處理水4的水質(zhì)相應(yīng)的最佳的處理。

另外，在實(shí)施方式1中，對平板電極2配置3組導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及超聲波振子12a、12b、12c，所以能夠使水處理能力進(jìn)一步提高。

進(jìn)而，如果與被處理水4的組成相匹配地調(diào)節(jié)平板電極2的傾斜角度、被處理水4的流量以及放電11a、11b、11c的放電電力中的至少1個(gè)，則能夠與被處理水4的組成相匹配地以最佳的條件進(jìn)行水處理(在以下的實(shí)施方式中也是同樣的)。

此處，水處理的效率隨著使被處理水4的水滴化率增加而提高，但在某個(gè)水滴化率以上時(shí)飽和。其原因?yàn)?，伴隨水滴的增加，氧化性粒子的消耗速度提高，基于放電的氧化性粒子的生成速度限制水處理 的速度。

另一方面，伴隨放電電力的增加，氧化性粒子的生成量增加，所以即使增加水滴，效果仍不易飽和。在水滴的形成中需要能量，所以過度的水滴化導(dǎo)致整體的能量效率降低。因此，優(yōu)選根據(jù)被處理水4的組成以及放電電力等諸多條件，調(diào)節(jié)水滴化的比例。

另外，在實(shí)施方式1中，在放電形成中使用脈沖電源7，但在本發(fā)明中應(yīng)用的電源只要能夠穩(wěn)定地形成放電，則不需要要一定是脈沖電源，也可以是例如交流電源或者直流電源。

另外，能夠根據(jù)電極構(gòu)造以及氣體種類等諸多條件，適當(dāng)?shù)卮_定從脈沖電源7輸出的電壓的極性、電壓峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度等。一般來說，電壓峰值期望是1kV～50kV。其原因?yàn)椋?kV以下，不形成穩(wěn)定的放電，并且，為了設(shè)為50kV以上，由于電源的大型化以及電絕緣的困難化，成本顯著增加。

進(jìn)而，重復(fù)頻率期望為10pps(pulse-per-second，脈沖數(shù)每秒)以上且100kpps以下。其原因?yàn)椋谛∮?0pps時(shí)，為了接通足夠的放電電力，需要非常高的電壓，相反地，如果大于100kpps，則水處理的效果飽和，電力效率降低。另外，也可以根據(jù)被處理水4的流量或者處理對象物質(zhì)的組成中的至少某一方，調(diào)整電壓、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率。

進(jìn)而，平板電極2能夠由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。特別是，期望使用不銹鋼或者鈦等耐腐蝕性優(yōu)良的金屬材料。

另外，還能夠用玻璃或者陶瓷等電介體包覆平板電極2的上表面。由此，得到抑制腐蝕、抑制電弧放電、抑制金屬發(fā)生污染等這樣的效果。

進(jìn)而，在導(dǎo)線電極6a、6b、6c中，也期望使用不銹鋼或者鈦等耐腐蝕性優(yōu)良的金屬材料，但也能夠使用這以外的導(dǎo)電性材料。另外，也可以用玻璃或者陶瓷等電介體包覆導(dǎo)線電極6a、6b、6c的表面。

進(jìn)而，在實(shí)施方式1中，作為放電形成體，使用導(dǎo)線電極6a、6b、6c，但放電形成體不一定需要是導(dǎo)線狀。作為放電形成體，還能 夠使用例如棒、針、網(wǎng)眼、螺絲、帶或者沖孔金屬等。但是，為了以較低的電壓形成穩(wěn)定的放電，相比于板狀，更期望設(shè)為發(fā)生電場集中的導(dǎo)線、針、網(wǎng)眼、螺絲、帶狀。

另外，在實(shí)施方式1中，通過從氣體供給源17供給氧氣，使處理槽1的內(nèi)部成為高氧濃度環(huán)境，但氣體種類不限于氧。如果是在包含氧的氣體中，則產(chǎn)生上述(1)～(9)式的反應(yīng)，所以能夠進(jìn)行水處理。例如，能夠?qū)ρ跻匀我獾谋壤旌系蛘呦∮袣怏w。特別是，如果使用稀有氣體，則即使在較低的電壓下，也能夠穩(wěn)定地形成放電，如果使用空氣，則能夠大幅削減氣體成本。

進(jìn)而，供給的氣體的流量不需要恒定，能夠根據(jù)被處理水4的組成或者放電條件等適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。例如，在被處理水4中的有機(jī)物濃度高的情況下，在氧化分解過程中消耗大量的氧，所以優(yōu)選增加供給氣體流量。另一方面，在被處理水4中的有機(jī)物濃度低的情況下，通過減少供給氣體流量，氣體中的臭氧濃度提高，能夠使反應(yīng)高速化。

進(jìn)而，還能夠在裝置起動(dòng)時(shí)增加氣體流量而在短時(shí)間內(nèi)置換內(nèi)部的空氣，之后將氣體流量降低至在水處理中所需足夠的量。由此，能夠抑制氣體的使用量，并且高速地進(jìn)行水處理。

另外，也可以使從氣體排出口1b排出的氣體向氣體供給口1d循環(huán)。由此，能夠削減從氣體供給源17供給的氣體的量。另外，不向外部排氣而使通過放電而產(chǎn)生的O₃以及H₂O₂返回到處理槽1，從而能夠高效地利用。

進(jìn)而，在實(shí)施方式1中，使用3根導(dǎo)線電極6a、6b、6c，但能夠根據(jù)平板電極2的尺寸以及被處理水4的組成或者處理流量等，適當(dāng)?shù)刈兏烹娦纬审w的數(shù)量。

進(jìn)而，導(dǎo)線電極6a、6b、6c與平板電極2之間的距離(電極間距離)優(yōu)選為1mm以上且50mm以下。其原因?yàn)?，如果電極間距離小于1mm，則在使被處理水4流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線電極6a、6b、6c被水淹沒的可能性增加，如果使電極間距離大于50mm，則在放電形成中需要非常高的電壓。

另外，關(guān)于導(dǎo)線電極6a、6b、6c和超聲波振子12a、12b、12c的位置關(guān)系，能夠在放電11a、11b、11c的附近形成水滴13a、13b、13c即可，不一定限定于圖1的位置關(guān)系。例如，導(dǎo)線電極6a、6b、6c也可以配置于與通過超聲波振動(dòng)在被處理水4中形成的駐波的波谷對應(yīng)的位置。另外，也可以使超聲波振子12a、12b、12c直接接觸到被處理水4。例如，也可以在平板電極2中設(shè)置多個(gè)貫通孔，在貫通孔內(nèi)設(shè)置超聲波振子12a、12b、12c。另外，也可以在平板電極2的上表面設(shè)置超聲波振子12a、12b、12c。

進(jìn)而，為了使被處理水4的供給以及排水變得容易，處理槽1內(nèi)的壓力期望設(shè)為大氣壓或者其附近，但也能夠根據(jù)需要設(shè)為正壓或者負(fù)壓。在將處理槽1內(nèi)設(shè)為正壓的情況下，來自外部的空氣的混入被抑制，易于管理處理槽1內(nèi)的環(huán)境。另外，在將處理槽1內(nèi)設(shè)為負(fù)壓的情況下，能夠以較低的電壓形成放電11a、11b、11c，能夠?qū)崿F(xiàn)電源的小型化以及簡化。進(jìn)而，壓力越低，則放電11a、11b、11c越易于擴(kuò)展，所以在寬的區(qū)域中，被處理水4與放電11a、11b、11c相接，水處理的效率以及速度提高。

進(jìn)而，在圖1以及圖2中，也可以做成利用罩覆蓋導(dǎo)線電極6a、6b、6c的上側(cè)的構(gòu)造。由此，被處理水4流下的區(qū)域成為封閉空間，能夠抑制水滴13a、13b、13c向流路外擴(kuò)散。

實(shí)施方式2.

接下來，圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的水處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖中，在被處理水槽31內(nèi)，儲(chǔ)存被處理水4。被處理水槽31經(jīng)由定量送液泵32與處理槽1的最上部連接。被處理水槽31內(nèi)的被處理水4通過定量送液泵32，從被處理水槽31內(nèi)的下部被送到處理槽1的最上部。

儲(chǔ)存處理后水40的處理后水槽33經(jīng)由排水泵34與處理槽1的底部連接。落到處理槽1內(nèi)的底部的處理后水40通過排水泵34被送到處理后水槽33。

在處理槽1的外部，設(shè)置集中控制部件35、脈沖電源7以及角 度控制部件36。在被處理水槽31中，設(shè)置檢測被處理水4的水質(zhì)(組成)的水質(zhì)計(jì)37。水質(zhì)計(jì)37檢測被處理水4的生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)以及有機(jī)物的成分等。

來自水質(zhì)計(jì)37的信號被輸入到集中控制部件35。集中控制部件35控制脈沖電源7、定量送液泵32、排水泵34以及角度控制部件36。

圖6是將圖5的處理槽1放大而示出的剖面圖。在處理槽1中，設(shè)置供水口1a、氣體排出口1b、排水口1c以及氣體供給口1d。在供水口1a處，設(shè)置水量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23。

在處理槽1內(nèi)，在上下方向上多級排列地配置多臺(此處4臺)水處理部件19a、19b、19c、19d。各水處理部件19a、19b、19c、19d與實(shí)施方式1的水處理部件19同樣地，具有平板電極2、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及超聲波振子12a、12b、12c。

另外，在這些水處理部件19a、19b、19c、19d中，以使被處理水4從最上級的水處理部件19a至最下級的水處理部件19d連續(xù)(按照之字形彎曲行進(jìn))地流下的方式，平板電極2相對水平面交替反向地傾斜。即，在上下方向上鄰接的水處理部件19a、19b、19c、19d中，平板電極2相對水平面的傾斜方向相反。

被處理水4從供水口1a被供給到處理槽1內(nèi)，依次通過水處理部件19a、19b、19c、19d而被處理。然后，通過了最下級的水處理部件19d的處理后水40在落到處理槽1的底部之后，從排水口1c被排出到處理槽1外。

另外，各水處理部件19a、19b、19c、19d的導(dǎo)線電極6a、6b、6c都電并聯(lián)連接到脈沖電源7。進(jìn)而，平板電極2都被電接地。

進(jìn)而，在水處理部件19a、19b、19c、19d中，分別設(shè)置調(diào)節(jié)對應(yīng)的水處理部件19a、19b、19c、19d的傾斜角度的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)22a、22b、22c、22d。角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)22a、22b、22c、22d與角度控制部件36(圖5)連接。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。

接下來，說明動(dòng)作。被處理水槽31內(nèi)的被處理水4被定量送液泵32吸水，從供水口1a被供給到處理槽1內(nèi)。供給到處理槽1內(nèi)的 被處理水4在從水處理部件19a的上側(cè)端部沿著平板電極2的上表面流下之后，從水處理部件19a的下側(cè)端部向水處理部件19b的上側(cè)端部落下。以下，被處理水4依次在水處理部件19b、19c、19d依次流下。

此時(shí)，通過使脈沖電源7動(dòng)作而對導(dǎo)線電極6a、6b、6c施加高電壓，形成放電11a、11b、11c，并且通過利用超聲波振子12a、12b、12c使被處理水4水滴化，對被處理水4進(jìn)行處理。處理后水40從處理槽1的底部通過排水泵34被輸送到處理后水槽33。

另一方面，集中控制部件35根據(jù)來自水質(zhì)計(jì)37的信息，即根據(jù)被處理水4的水質(zhì)，控制定量送液泵32、排水泵34、角度控制部件36以及脈沖電源7。

例如，在被處理水4中的有機(jī)物濃度高的情況、或者難分解性物質(zhì)成為處理對象的情況下，將定量送液泵32以及排水泵34的送液量設(shè)定得較少，并且將水處理部件19a、19b、19c、19d的傾斜角度、即各平板電極2相對水平方向的傾斜角度設(shè)定得較小。由此，被處理水4在水處理部件19a、19b、19c、19d內(nèi)長時(shí)間滯留，處理對象物質(zhì)被充分地分解。

相反地，在被處理水4中的有機(jī)物濃度低的情況、或者容易分解的物質(zhì)是處理對象的情況下，將被處理水4的流量設(shè)定得較大，并且將水處理部件19a、19b、19c、19d的傾斜角度設(shè)定得較大。由此，被處理水4在短時(shí)間內(nèi)通過水處理部件19a、19b、19c、19d，所以作為整體進(jìn)行高速的水處理。

另外，在被處理水4中的處理對象物質(zhì)的濃度高的情況下，通過提高脈沖電源7的輸出電壓以及脈沖重復(fù)頻率中的至少某一方，能夠增大放電電力。相反地，在處理對象物質(zhì)的濃度低的情況下，還能夠減小放電電力。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，多級地配置水處理部件19a、19b、19c、19d，所以被處理水4與放電11a、11b、11c相接的時(shí)間延長，相比于實(shí)施方式1，僅一次通過處理槽1，就得到高的水 處理效果。另外，在上下方向上多級排列地配置多臺(4臺)水處理部件19a、19b、19c、19d，并且從最上級的水處理部件19a至最下級的水處理部件19d，被處理水4連續(xù)地流下，所以相比于在1個(gè)水處理部件中形成相同的處理面積的情況，能夠減小處理槽1的占地面積(Footprint)。其結(jié)果，能夠用比較小型的裝置高速且高效地對被處理水4進(jìn)行處理。

另外，根據(jù)被處理水4的水質(zhì)，調(diào)節(jié)被處理水4的流量、水處理部件19a、19b、19c、19d的平板電極2的傾斜角度以及放電電力，所以能夠進(jìn)行與被處理水4的水質(zhì)或者水量對應(yīng)的最佳的動(dòng)作。

另外，在實(shí)施方式2中，使用4臺水處理部件19a、19b、19c、19d，但能夠根據(jù)處理槽1的尺寸、或者所需的水處理能力等來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定水處理部件的臺數(shù)。

另外，在實(shí)施方式2中，在被處理水4的流量調(diào)節(jié)中使用定量送液泵32，但不限于此，能夠使用例如質(zhì)量流量控制器等。

進(jìn)而，各水處理部件19a、19b、19c、19d的結(jié)構(gòu)也可以相互不同。例如，第1電極的傾斜角度、放電形成體與傾斜板的距離、放電形成體的數(shù)量、種類及形狀、水滴形成裝置的數(shù)量、種類和位置以及放電電力等也可以根據(jù)水處理部件而不同。

進(jìn)而，隨著向下游前進(jìn)而被處理水4的處理推進(jìn)，所以例如越是位于下游側(cè)的水處理部件，使放電電力越低，從而能夠抑制無效的功耗。

另外，也可以在各水處理部件中設(shè)置開關(guān)，以在被處理水4中的處理對象物質(zhì)的濃度低的情況、或者容易分解的物質(zhì)成為對象的情況下，使位于下游側(cè)的水處理部件的放電停止。由此，能夠抑制無效的功耗。

進(jìn)而，在上述例子中，能夠調(diào)節(jié)平板電極2的傾斜角度、被處理水4的流量以及放電電力，但也可以能夠僅調(diào)節(jié)它們中的某1個(gè)或者2個(gè)。

實(shí)施方式3.

接下來，圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式3中，作為水滴形成裝置，使用多個(gè)(在圖7中僅示出1個(gè))超聲波均化器24。超聲波均化器24與導(dǎo)線電極6a、6b、6c對應(yīng)地配置。

在該例子中，超聲波均化器24配置于平板電極2的上方。另外，超聲波均化器24的前端部在導(dǎo)線電極6a、6b、6c的附近、即形成放電11a、11b、11c的區(qū)域中，與被處理水4相接。

超聲波均化器24與高頻電源14(圖1)連接。通過使高頻電源14動(dòng)作而驅(qū)動(dòng)超聲波均化器24，對被處理水4提供動(dòng)力，將其至少一部分向上方噴射并使其跳起而水滴化。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1或者2相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，作為水滴形成裝置，使用超聲波均化器24，所以能夠在形成放電11a、11b、11c的區(qū)域中，局部地使被處理水4水滴化，能夠高效地形成水滴13a、13b、13c。

另外，在本實(shí)施方式3中，通過超聲波均化器24，對被處理水4提供動(dòng)力而形成水滴13a、13b、13c。因此，與在水滴形成中使用噴嘴或者噴頭的情況不同，被處理水4不通過微細(xì)孔而形成水滴。因此，水滴形成裝置不會(huì)由于被處理水4中的污濁成分而發(fā)生堵塞，能夠抑制維修的頻度而以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作。

另外，在上述例子中，將超聲波均化器24配置于平板電極2的上側(cè)，但也可以如圖8所示，配置于平板電極2的下側(cè)。在圖8中，超聲波均化器24的前端部貫通平板電極2而與被處理水4相接。

另外，超聲波均化器24的數(shù)量能夠任意地確定。例如，也可以在與在平板電極2上流下的被處理水4的流向垂直的方向(圖7以及圖8中的與紙面垂直的方向)上各配置多個(gè)超聲波均化器24。在該情況下，能夠在沿著導(dǎo)線電極6a、6b、6c的長度方向(平板電極2的寬度方向)的寬的區(qū)域中，使被處理水4均等地水滴化，能夠進(jìn)行高效的水處理。

進(jìn)而，超聲波均化器24的前端部(接水部)的形狀也能夠任意 地確定。例如，如果使接水部的粗細(xì)變細(xì)，則能夠以少的電力局部地形成水滴13a、13b、13c。相反地，如果使接水部的粗細(xì)變粗，則能夠在較寬的區(qū)域中形成水滴13a、13b、13c。因此，根據(jù)電極間距離或者被處理水4的流量等適當(dāng)?shù)剡x定接水部的形狀即可。

進(jìn)而，優(yōu)選使超聲波均化器24的框體接地、或者用絕緣體覆蓋框體。另外，也可以在高頻電源14與超聲波均化器24之間連接隔離變壓器。由此，防止由于對導(dǎo)線電極6a、6b、6c施加的高電壓脈沖而超聲波均化器24以及高頻電源14破損。

實(shí)施方式4.

接下來，圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的水處理裝置中的超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)電壓信號的波形圖。在實(shí)施方式4中，間歇性地進(jìn)行超聲波振子(PZT超聲波振子)12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)這一點(diǎn)與實(shí)施方式1不同。在實(shí)施方式中，通過使高頻電壓間歇性地動(dòng)作，能夠間歇性地產(chǎn)生水滴。

另外，圖10是將實(shí)施方式4的水處理裝置中的超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)電壓信號和對導(dǎo)線電極6a、6b、6c施加的放電脈沖電壓信號進(jìn)行比較而示出的波形圖。在實(shí)施方式4中，與從脈沖電源7(圖1)輸出的放電發(fā)生用脈沖電壓同步地施加超聲波振子驅(qū)動(dòng)信號。由此，與放電同步地，間歇性地產(chǎn)生水滴。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1或者2相同。

在本發(fā)明的水處理裝置以及水處理方法中，通過使被處理水4的至少一部分水滴化，使水處理的效率以及速度提高，但水滴化不一定需要連續(xù)地進(jìn)行，通過間歇性地進(jìn)行也得到效果。

一般來說，如果提高超聲波振子驅(qū)動(dòng)的占空比，則水處理的效率以及速度提高，但在一定以上的占空比下呈現(xiàn)效果飽和的傾向。這被認(rèn)為是因?yàn)椋谛纬纱罅康乃蔚那闆r下，相比于水滴數(shù)，水處理速度更受到通過放電而生成的O、OH、O₃、H₂O₂等氧化性粒子的數(shù)量的限制。

因此，如圖9所示，通過間歇性地驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、 12c，能夠抑制無效的功耗，進(jìn)行高效的水處理。

另外，對難分解性物質(zhì)的分解有效的OH自由基的壽命一般非常短，短到1毫秒以下，在放電停止而OH自由基湮滅之后，即使使被處理水4水滴化，也得不到高的分解效果。因此，如圖10所示，通過與脈沖放電同步地，進(jìn)行僅在OH自由基存在的期間內(nèi)水滴化那樣的間歇?jiǎng)幼鳎軌蛞种颇芰康臒o效消耗，高效地進(jìn)行水處理。

這樣，在實(shí)施方式4的水處理裝置以及水處理方法中，通過使超聲波振子12a、12b、12c間歇性地動(dòng)作，相比于連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況，能夠抑制無效的能量消耗，進(jìn)行高效的水處理。

另外，通過與脈沖放電同步地驅(qū)動(dòng)超聲波振子12a、12b、12c，能夠使OH自由基有效地發(fā)揮作用，能夠抑制無效的能量消耗。

另外，在使超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)和脈沖放電同步時(shí)，需要考慮超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)開始至水滴形成為止的時(shí)間延遲。作為時(shí)間延遲的主要原因，有超聲波的傳遞時(shí)間以及從水膜振動(dòng)至水滴形成為止的時(shí)間等。因此，優(yōu)選考慮這些，在脈沖電壓的施加開始之前，驅(qū)動(dòng)超聲波振子。

另外，實(shí)施方式4所示出的超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)方法還能夠應(yīng)用于超聲波振子12a、12b、12c以外的水滴形成裝置、例如實(shí)施方式3所示出的超聲波均化器24。

實(shí)施方式5.

接下來，圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式5的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式5中，作為水滴形成裝置，使用多個(gè)(在圖11中僅示出1個(gè))氣體噴出裝置25。氣體噴出裝置25具有氣體源26以及與氣體源26連接的氣體配管27。氣體配管27的前端被分支到多個(gè)噴嘴部27a。

在平板電極2的導(dǎo)線電極6a、6b、6c附近、即平板電極2的形成放電11a、11b、11c的區(qū)域中，設(shè)置多個(gè)細(xì)孔2a。噴嘴部27a的前端與細(xì)孔2a連接。氣體噴出裝置25通過對被處理水4中噴出(吐出)氣體，對被處理水4提供動(dòng)力，將其至少一部分向上方噴射并使其跳 起而水滴化。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1或者2相同。

接下來，使用圖12～17來說明本實(shí)施方式5的效果。另外，圖12～17的水膜70內(nèi)的點(diǎn)意味著溶解了的O₃或者H₂O₂，點(diǎn)密度越高，則表示O₃以及H₂O₂的濃度越高。另外，從圖12向圖17的推移表示1個(gè)細(xì)孔2a的周邊的隨時(shí)間變化的情形。

在圖12中，通過在導(dǎo)線電極6a、6b、6c與平板電極2之間形成的放電11a、11b、11c而產(chǎn)生的O₃和H₂O₂通過(6)式以及(7)式，從水膜70的表面溶解到被處理水4中。此時(shí)，溶解O₃以及H₂O₂偏向水膜70的表面附近以高的濃度存在。

在圖13中，通過從細(xì)孔2a噴出氣體，在水膜70的內(nèi)部形成氣泡78，在水膜70中上升。在該過程中，在水膜70中，產(chǎn)生圖中的箭頭所示的渦流，朝向水膜70的深部攪拌在水膜70的表面附近以高的濃度存在的溶解O₃以及H₂O₂。

在圖14中，形成水滴13a、13b、13c。然后，在圖14所示的上升的過程和圖15所示的落下的過程中，氣體層71中的O₃以及H₂O₂溶解到水滴13a、13b、13c，從而水滴13a、13b、13c中的溶解O₃以及H₂O₂濃度提高。

在圖16中，在水滴13a、13b、13c落下到水膜70時(shí)，由于其沖擊而在水膜70的內(nèi)部產(chǎn)生如箭頭所示的渦流，對水滴13a、13b、13c輸送的溶解O₃以及H₂O₂和在水膜70中存在的O₃以及H₂O₂進(jìn)行攪拌。

其結(jié)果，如圖17所示，在水膜70整體中，溶解O₃以及H₂O₂的濃度提高，并且被均勻化。由此，基于(9)式的反應(yīng)的水處理在水膜70整體中推進(jìn)，所以相比于O₃以及H₂O₂偏向水膜70的表面附近以高的濃度存在的情況(即圖12的狀態(tài))，水處理的性能大幅提高。

另外，在圖12～17中，以2個(gè)氣泡78和1個(gè)水滴13a、13b、13c為例而示出，但實(shí)際上連續(xù)地形成大量氣泡78和大量水滴13a、13b、13c。因此，在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4在整體上形成均勻的 溶解O₃以及H₂O₂的濃度分布。

另外，在本實(shí)施方式5中，通過利用氣體噴出裝置25對被處理水4中噴出氣體，對被處理水4提供動(dòng)力，從而將至少一部分向上方噴出而水滴化，所以能夠形成大量水滴。進(jìn)而，通過變更噴出的氣體的流速、細(xì)孔2a的形狀以及細(xì)孔2a分布中的至少某一方，能夠調(diào)節(jié)水滴的形成數(shù)量、水滴的直徑以及水滴的噴射的高度等。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式5中，通過氣體噴出裝置25，對被處理水4提供動(dòng)力來形成水滴13a、13b、13c。因此，與在水滴形成中使用噴嘴或者噴頭的情況不同，不是通過使被處理水4通過微細(xì)孔而形成水滴，而是通過使氣體流過細(xì)孔2a而形成水滴。因此，抑制由于被處理水4中的污濁成分導(dǎo)致細(xì)孔2a堵塞，能夠抑制維修的頻度而以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，不使用如超聲波振子12a、12b、12c那樣的電驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件，僅通過供給氣體就能夠形成水滴13a、13b、13c。因此，能夠抑制發(fā)生故障，并且在長期間連續(xù)地進(jìn)行水處理。

另外，在通過超聲波振子12a、12b、12c進(jìn)行水滴化時(shí)，為了形成共振條件，對水膜70的厚度產(chǎn)生制約，但在本實(shí)施方式5中，能夠不限制于水膜70的厚度地形成水滴13a、13b、13c。

另外，在實(shí)施方式5中，能夠根據(jù)電極配置以及被處理水4的膜厚等設(shè)定細(xì)孔2a的孔徑、數(shù)量、位置。例如，如果減少細(xì)孔數(shù)，減小細(xì)孔徑，則氣體通過的剖面積變窄，氣體的流速變高。由此，能夠在窄的區(qū)域中高密度地形成水滴13a、13b、13c。

實(shí)施方式6.

接下來，圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式6的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式6中，從被處理水4的上方供給用于產(chǎn)生水滴的氣體這一點(diǎn)與實(shí)施方式5不同。即，實(shí)施方式6的氣體噴出裝置25被配置為從上方的間隔開的位置對在平板電極2的上表面流動(dòng)的被處理水4噴吹氣體。另外，在氣體配管27的前端未設(shè)置噴嘴部27a。其 他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式5相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，氣體配管27從平板電極2間隔開，所以能夠任意地調(diào)節(jié)氣體配管27的位置以及氣體的噴出角度等，水滴產(chǎn)生位置等的自由度提高。

另外，在實(shí)施方式6中，能夠根據(jù)所需的水滴13a、13b、13c的位置和量以及電極配置等，任意地設(shè)定氣體配管27的吹出口的位置以及角度。例如，如果以相對被處理水4的流動(dòng)的方向接近垂直的角度噴吹氣體，則所形成的水滴13a、13b、13c在寬的區(qū)域中分布。另一方面，如果以相對被處理水4的流動(dòng)的方向接近水平的角度噴吹氣體，則水滴13a、13b、13c的形成位置局部存在化。

另外，即使使氣體配管27的吹出口浸漬到被處理水4中，也能夠形成水滴13a、13b、13c。

進(jìn)而，在實(shí)施方式5、6中，作為氣體源26，能夠使用在例如處理槽1(圖1、圖5)外設(shè)置的儲(chǔ)氣瓶。在該情況下，也可以不從實(shí)施方式1的氣體供給口1d，而從氣體配管27向處理槽1內(nèi)供給氧等氣體。

另外，在實(shí)施方式5、6中，對水滴13a、13b、13c的形成中使用的氣體的組成沒有特別限制，但期望使用氧氣、或者氧氣和惰性氣體的混合氣體。由此，(1)式以及(3)式的反應(yīng)速率提高，得到高的水處理效果。

進(jìn)而，在實(shí)施方式5、6中，不一定需要從氣體源26連續(xù)地供給氣體，也可以間歇性地供給。例如，即使平均流量與連續(xù)地供給氣體的情況等同，在間歇性地供給的情況下，也能夠提高氣體流速的瞬時(shí)值。由此，能夠有效地形成水滴13a、13b、13c。

實(shí)施方式7.

接下來，圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式7的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式7中，作為水滴形成裝置，使用與被處理水4相接地使被處理水4機(jī)械性地跳起而水滴化的多個(gè)(在圖19中僅示出1個(gè))跳起機(jī)構(gòu)28。作為跳起機(jī)構(gòu)28，能夠使用例如水車。

跳起機(jī)構(gòu)28在相對于被處理水4的流動(dòng)方向比導(dǎo)線電極6a、6b、6c更靠上游側(cè)的位置，從導(dǎo)線電極6a、6b、6c間隔預(yù)定距離地配置。另外，跳起機(jī)構(gòu)28被配置成其下側(cè)的一部分被浸漬到被處理水4的水膜70中，通過馬達(dá)(未圖示)的動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)。通過跳起機(jī)構(gòu)28旋轉(zhuǎn)，對被處理水4提供動(dòng)力，使其一部分跳起而水滴化。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1或者2相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，通過控制跳起機(jī)構(gòu)28的旋轉(zhuǎn)速度或者驅(qū)動(dòng)定時(shí)，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定水滴產(chǎn)生量以及水滴形成定時(shí)。

另外，在實(shí)施方式7中，通過利用跳起機(jī)構(gòu)28對被處理水4提供動(dòng)力，使被處理水4的至少一部分跳起而水滴化，所以與在水滴形成中使用噴嘴或者噴頭的情況不同，被處理水4不通過微細(xì)孔而形成水滴。因此，水滴形成裝置不會(huì)由于被處理水4中的污濁成分而發(fā)生堵塞，能夠抑制維修的頻度而以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作。

另外，在本實(shí)施方式7中，跳起機(jī)構(gòu)28通過馬達(dá)的動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)，但也可以通過被處理水4的流動(dòng)使跳起機(jī)構(gòu)28旋轉(zhuǎn)。在該情況下，不需要進(jìn)行超聲波振子12a、12b、12c的驅(qū)動(dòng)或者氣體的供給等，能夠通過流下的被處理水4的流體能量形成水滴13a、13b、13c。

另外，跳起機(jī)構(gòu)28不限于水車，還能夠使用例如用板狀部件敲打水面的機(jī)構(gòu)等。

實(shí)施方式8.

接下來，圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式8的水處理裝置的剖面圖。在平板電極2的導(dǎo)線電極6a、6b、6c附近、即平板電極2的形成放電11a、11b、11c的區(qū)域中，分別設(shè)置在厚度方向上貫通平板電極2的多個(gè)細(xì)孔2b。

在平板電極2的下表面，氣密地固定在與平板電極2之間形成儲(chǔ)氣室41的背板(儲(chǔ)氣室形成部件)42。儲(chǔ)氣室41與所有細(xì)孔2b連接。在背板42的中央，設(shè)置循環(huán)配管連接口42a。

在處理槽1的側(cè)面下部，設(shè)置氣體吸入口1e。對氣體吸入口1e 連接氣體循環(huán)配管43的第1端部。氣體循環(huán)配管43的第1端部配置于處理槽1外。氣體循環(huán)配管43的第2端部與循環(huán)配管連接口42a連接。

在配置于氣體循環(huán)配管43的處理槽1外的部分，設(shè)置作為氣體輸送部的氣泵44。作為實(shí)施方式8的水滴形成裝置兼氣體噴出裝置的氣體循環(huán)裝置45具有背板42、氣體循環(huán)配管43以及氣泵44，從處理槽1吸入氣體，在細(xì)孔2b內(nèi)從上方噴出所吸入的氣體。

經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)器46，對氣體供給口1d連接氣體供給源17。另外，實(shí)施方式8的水處理部件47具有平板電極2、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及作為氣體循環(huán)裝置45的一部分的背板42。

接下來，說明動(dòng)作。從供水口1a供給到處理槽1內(nèi)的被處理水4在平板電極2的上表面流動(dòng)而從排水口1c被排出。從氣體供給口1d供給到處理槽1內(nèi)的氧氣從氣體排出口1b被排出向處理槽1外。此時(shí)，在氣體排出口1b處發(fā)生預(yù)定的壓力損失，但通過使壓力調(diào)節(jié)器46動(dòng)作，處理槽1內(nèi)的壓力被維持得比外部氣壓高。

另一方面，通過使氣泵44動(dòng)作，將處理槽1內(nèi)的氣體從細(xì)孔2b向平板電極2上噴出。由此，在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4的一部分跳起，變成水滴13a、13b、13c。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，不使用實(shí)施方式5、6那樣的氣體源26，而能夠使用循環(huán)氣體來使被處理水4水滴化。因此，從氣體供給源17供給將處理槽1內(nèi)保持為預(yù)定的壓力、并且補(bǔ)充通過水處理消耗的量(在有機(jī)物的氧化分解中消耗的量和在被處理水4中溶入的量)的氣體即可。因此，能夠抑制氣體的使用量，降低水處理的運(yùn)行成本。

另外，在實(shí)施方式8中，通過氣體循環(huán)裝置45對被處理水4提供動(dòng)力來形成水滴13a、13b、13c。因此，與在水滴形成中使用噴嘴或者噴頭的情況不同，不是通過使被處理水4通過微細(xì)孔而形成水滴，而是通過使氣體流過細(xì)孔2b而形成水滴。因此，抑制由于被處理水4 中的污濁成分導(dǎo)致細(xì)孔2a堵塞，能夠抑制維修的頻度而以高的工作率進(jìn)行動(dòng)作。

另外，在本實(shí)施方式8中，在處理槽1內(nèi)充滿通過放電而產(chǎn)生的O₃氣體以及H₂O₂氣體，但通過氣體循環(huán)裝置45使包含這些O₃以及H₂O₂的氣體循環(huán)，并對在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4的水膜70噴出。由此，如圖12～17所示，包含O₃以及H₂O₂的循環(huán)氣體在水膜70中變成氣泡而上升。此時(shí)，氣體中的O₃以及H₂O₂從氣液界面溶解到被處理水4中。因此，相比于如實(shí)施方式5所示地不使用循環(huán)氣體的情況，能夠進(jìn)一步促進(jìn)O₃以及H₂O₂向被處理水溶解，促進(jìn)基于(9)式的水中反應(yīng)中的有機(jī)物的分解反應(yīng)，提高水處理的性能。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式8中，在使被處理水4通過重力沿著平板電極2自然地流下的同時(shí)，通過氣泵44使氣體循環(huán)而使被處理水4水滴化。一般來說，關(guān)于泵的消耗能量，相比于輸送液體，在輸送氣體時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地少，所以相比于如專利文獻(xiàn)1的水處理裝置那樣通過泵使被處理水循環(huán)而水滴化的情況，能夠以更少的消耗能量，得到高的水處理效果。

另外，在實(shí)施方式8中，將氣泵44配置于處理槽1外，但也可以配置于處理槽1內(nèi)。在該情況下，不需要在處理槽1中設(shè)置氣體吸入口1e，僅在處理槽1內(nèi)鋪設(shè)氣體循環(huán)配管43即可。

此處，圖21是示出利用圖20的水處理裝置的水處理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖形。在該實(shí)驗(yàn)中，作為被處理水4，使總有機(jī)碳(TOC)濃度是約14mg/l的醋酸鈉水溶液以每分150ml的流量循環(huán)。另外，將氧氣以每分250ml的流量供給到處理槽1，并且形成脈沖放電。然后，以恒定的時(shí)間間隔對被處理水4進(jìn)行采樣，使用總有機(jī)碳濃度計(jì)(島津制作所制的TOC-Vw)測定TOC濃度。

在試驗(yàn)條件A下，在不使圖20的氣泵44工作而不形成水滴13a、13b、13c的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。另外，在試驗(yàn)條件B下，在使圖20的氣泵44工作而形成水滴13a、13b、13c的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

其結(jié)果，在試驗(yàn)條件A下，初始TOC濃度是14.6mg/l，但在接 通1Wh的放電能量之后，降低到11.1mg/l(3.5mg/l的減少)。另一方面，在試驗(yàn)條件B下，初始TOC濃度是13.6mg/l，但在接通1Wh的放電能量之后，降低到6.6mg/l(7.0mg/l的減少)。

這樣，確認(rèn)了通過使被處理水4水滴化，作為難分解性物質(zhì)的醋酸鈉的分解速度大幅提高。

實(shí)施方式9.

接下來，圖22是示出本發(fā)明的實(shí)施方式9的水處理裝置中的循環(huán)氣體的流量和時(shí)間的關(guān)系的圖形。在實(shí)施方式8中，通過利用氣泵44使氣體循環(huán)，使被處理水4水滴化，但在本實(shí)施方式9中，使氣體的循環(huán)流量在時(shí)間上變化而成為脈動(dòng)流。即，實(shí)施方式9的氣體循環(huán)裝置45使被處理水4間歇性地水滴化。

在圖22中，在虛線所示的恒流的情況下，循環(huán)氣體流量在時(shí)間上不變化而恒定。另一方面，在實(shí)線所示的脈動(dòng)流的情況下，將循環(huán)氣體流動(dòng)的時(shí)間的比例設(shè)為1/4(即占空比25％)，將流量設(shè)為4倍。因此，在恒流和脈動(dòng)流下，在恒定時(shí)間的期間內(nèi)流動(dòng)的氣體的量相同，但其定時(shí)不同。

作為形成脈動(dòng)流的方法，可以舉出例如在氣體循環(huán)配管43的中途設(shè)置閥門并控制該閥門的開閉的方法。另外，如果作為氣泵44使用隔膜泵或者波紋管泵，則由于泵自身具有脈動(dòng)流的性質(zhì)，所以即使不另外設(shè)置閥門等，也能夠形成脈動(dòng)流。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式8相同。

在圖20那樣的水處理裝置中，在通過細(xì)孔2b的氣體的流速越快，形成越多的水滴。因此，根據(jù)本實(shí)施方式9，通過將循環(huán)氣體設(shè)為脈動(dòng)流，相比于以恒流供給的情況，能夠以同樣的循環(huán)氣體的量，形成更多的水滴。因此，能夠在形成等同的量的水滴時(shí)減小氣泵44的容量、或者增加能夠以相同的容量的氣泵44形成的水滴量。

另外，循環(huán)氣體的流量不一定需要如圖22那樣設(shè)為脈沖狀，也可以在時(shí)間上進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)水滴的形成情形，適當(dāng)?shù)卮_定循環(huán)氣體的流量、占空比以及脈動(dòng)流周期即可。

實(shí)施方式10.

接下來，圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式10的水處理裝置的剖面圖。在處理槽1內(nèi)，在上下方向上多級排列地配置多臺(此處4臺)水處理部件47a、47b、47c、47d。各水處理部件47a、47b、47c、47d與實(shí)施方式8的水處理部件47同樣地，具有平板電極2、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及背板42。

另外，在這些水處理部件47a、47b、47c、47d中，以使被處理水4從最上級的水處理部件47a至最下級的水處理部件47d連續(xù)(按照之字形彎曲行進(jìn))地流下的方式，平板電極2相對水平面交替反向地傾斜。即，在上下方向上鄰接的水處理部件47a、47b、47c、47d中，平板電極2相對水平面的傾斜方向相反。

氣體循環(huán)配管43在氣泵44的下游側(cè)被分支到第1至第4分支配管43a、43b、43c、43d。另外，分支配管43a、43b、43c、43d的前端與分別對應(yīng)的水處理部件47a、47b、47c、47d的循環(huán)配管連接口42a連接。

在與最上級的水處理部件47a連接的第1分支配管43a中，設(shè)置第1閥門48a。在與第2級的水處理部件47b連接的第2分支配管43b中，設(shè)置第2閥門48b。在與第3級的水處理部件47c連接的第3分支配管43c中，設(shè)置第3閥門48c。在與最下級的水處理部件47d連接的第4分支配管43d中，設(shè)置第4閥門48d。

作為實(shí)施方式10的水滴形成裝置的氣體循環(huán)裝置49具有水處理部件47a、47b、47c、47d的背板42、包括分支配管43a、43b、43c、43d的氣體循環(huán)配管43以及氣泵44。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式8相同。

在圖23中，被處理水4在通過水量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23調(diào)整為預(yù)定的流量之后，通過供水口1a被供給到處理槽1內(nèi)。被供給到處理槽1內(nèi)的被處理水4在從最上級的水處理部件47a依次流下至最下級的水處理部件47d之后，作為處理后水40在處理槽1的底部滯留，從排水口1c被排出。此時(shí)，供水口1a由被處理水4堵住，排水口1c由處理后水40堵住，都不通過氣體。

來自氣體供給源17的氧氣通過壓力調(diào)節(jié)器46被調(diào)整為使處理槽1內(nèi)的壓力成為比外部氣壓高的預(yù)定的壓力的流量，被供給到處理槽1內(nèi)。通過氣泵44從氣體吸入口1e吸入的處理槽1內(nèi)的氣體經(jīng)由分支配管43a、43b、43c、43d被供給到水處理部件47a、47b、47c、47d，使流下的被處理水4水滴化。

圖24是示出圖23的第1至第4閥門48a、48b、48c、48d的開閉動(dòng)作的時(shí)序圖。閥門48a、48b、48c、48d周期性地開閉。另外，閥門48a、48b、48c、48d的打開的占空比都是25％。

進(jìn)而，閥門48a、48b、48c、48d被相互錯(cuò)開1/4周期地敞開。因此，閥門48a、48b、48c、48d中的2個(gè)以上不會(huì)同時(shí)打開，在某1個(gè)打開時(shí)，剩余關(guān)閉。而且，閥門48a、48b、48c、48d中的1個(gè)始終打開。因此，相比于對所有水處理部件47a、47b、47c、47d同時(shí)供給循環(huán)氣體的情況，能夠以更少的循環(huán)氣體流量高效地形成水滴。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，多級配置水處理部件47a、47b、47c、47d，所以被處理水4與放電11a、11b、11c相接觸的時(shí)間延長，相比于實(shí)施方式8，僅一次通過處理槽1，就得到高的水處理效果。即，不需要利用泵使被處理水4循環(huán)而多次通過處理槽1、或者將處理槽1串聯(lián)地連接多臺而使被處理水4通過多個(gè)處理槽1，僅通過使被處理水4在1臺處理槽中一次通過，就得到高的水處理效果。因此，相比于實(shí)施方式8，具有削減在被處理水4的汲取中所需的電力、并且簡化裝置結(jié)構(gòu)的效果。

另外，在上下方向上多級排列地配置水處理部件47a、47b、47c、47d，并且被處理水4從最上級的水處理部件47a至最下級的水處理部件47d連續(xù)地流下，所以相比于在1個(gè)水處理部件中形成相同的處理面積的情況，能夠減小處理槽1的占地面積。其結(jié)果，能夠用比較小型的裝置高速且高效地對被處理水4進(jìn)行處理。

另外，能夠利用1臺氣泵44，通過4臺水處理部件47a、47b、47c、47d形成水滴，所以裝置結(jié)構(gòu)簡化，裝置成本被抑制。

進(jìn)而，在分支配管43a、43b、43c、43d中設(shè)置閥門48a、48b、 48c、48d，通過使它們在不同的定時(shí)進(jìn)行開閉，能夠以較少的循環(huán)氣體流量高效地形成水滴。

另外，閥門48a、48b、48c、48d不是必需的，也可以使循環(huán)氣體在分支配管43a、43b、43c、43d中始終流動(dòng)。

另外，閥門48a、48b、48c、48d的開閉能夠根據(jù)被處理水4的組成在任意的定時(shí)進(jìn)行，不一定需要如圖24所示的那樣。

實(shí)施方式11.

接下來，圖25是本發(fā)明的實(shí)施方式11的水處理裝置的剖面圖。在處理槽1內(nèi)，在上下方向上多級排列地配置多臺(此處4臺)水處理部件51a、51b、51c、51d。各水處理部件51a、51b、51c、51d是從實(shí)施方式8的水處理部件47去掉背板42的結(jié)構(gòu)。即，各水處理部件51a、51b、51c、51d具有平板電極2以及導(dǎo)線電極6a、6b、6c。

各水處理部件51a、51b、51c、51d的平板電極2的周緣部與處理槽1的內(nèi)壁面氣密地連接。由此，在處理槽1內(nèi)的各平板電極2的上下，形成多個(gè)(在該例子中5個(gè))獨(dú)立的分割空間(密閉空間)。即，處理槽1內(nèi)的空間通過平板電極2被劃分成5個(gè)分割空間。上下相鄰的分割空間僅通過平板電極2的細(xì)孔2b而連接。

另外，在各平板電極2的下游側(cè)端部上，形成儲(chǔ)存被處理水4的水積存部52。在各平板電極2的下游側(cè)端部附近，設(shè)置用于使在水積存部52中積存的被處理水4落向下方的一個(gè)或者多個(gè)貫通孔2c。

氣體吸入口1e被配置成面對最上級的分割空間、即最上級的平板電極2的上側(cè)的空間。氣體循環(huán)配管43的與氣體吸入口1e相反的一側(cè)的端部不被分支，與在處理槽1中設(shè)置的氣體吐出口1f連接。氣體吐出口1f被配置成面對最下級的分割空間、即最下級的平板電極2的下側(cè)的空間。另外，在處理槽1中，未設(shè)置氣體排出口1b。

作為實(shí)施方式11的水滴形成裝置的氣體循環(huán)裝置53具有氣泵44以及氣體循環(huán)配管43。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式10相同。

在圖25中，被供給到處理槽1內(nèi)的被處理水4在從最上級的水處理部件47a依次流下至最下級的水處理部件47d之后，作為處理后 水40滯留在處理槽1的底部，從排水口1c被排出。此時(shí)，在各水積存部52中積存的被處理水4經(jīng)由貫通孔2c向下端落下。

來自氣體供給源17的氧氣通過壓力調(diào)節(jié)器46被調(diào)整為使處理槽1內(nèi)的壓力成為比外部氣壓高的預(yù)定的壓力的流量，被供給到處理槽1內(nèi)。通過氣泵44從氣體吸入口1e吸入的處理槽1內(nèi)的氣體經(jīng)由氣體吐出口1f被供給到最下級的分割空間。

從氣體吐出口1f被供給到處理槽1內(nèi)的氣體經(jīng)由細(xì)孔2b依次移動(dòng)到上方的分割空間。此時(shí)，在各水處理部件51a、51b、51c、51d中，在平板電極2上流動(dòng)的被處理水4的一部分被水滴化。其他動(dòng)作與實(shí)施方式10相同。

在本實(shí)施方式11中，處理槽1的內(nèi)部的壓力在最下級的分割空間中最高，越向上方的分割空間則越低。因此，通過氣泵44產(chǎn)生的循環(huán)氣體流在處理槽1內(nèi)朝向上方形成一連串的流動(dòng)。

另外，在本實(shí)施方式11中，各水積存部52的水深比在各平板電極2上流下的被處理水4的水膜厚度大。因此，在處理槽1內(nèi)朝向上方流動(dòng)的循環(huán)氣體不通過貫通孔2c而僅通過細(xì)孔2b。由此，能夠使被處理水4高效地水滴化。

進(jìn)而，在實(shí)施方式10中，對水處理部件47a、47b、47c、47d分別連接分支配管43a、43b、43c、43d，但在本實(shí)施方式11中，不需要分支配管43a、43b、43c、43d，簡化裝置結(jié)構(gòu)。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式11中，對氣泵44串聯(lián)連接水處理部件51a、51b、51c、51d，所以循環(huán)氣體的總量依次通過所有水處理部件51a、51b、51c、51d，水滴的形成效率提高。

另外，在實(shí)施方式10、11中，能夠根據(jù)處理槽1的尺寸或者所需的水處理能力等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定水處理部件的臺數(shù)。

實(shí)施方式12.

接下來，圖26是本發(fā)明的實(shí)施方式12的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式12中，代替實(shí)施方式8的平板電極2而使用傾斜板55。在傾斜板55中，設(shè)置多個(gè)細(xì)孔55a。

在傾斜板55的上方，相對于傾斜板55，隔著空隙5配置作為放電形成體的7根導(dǎo)線電極、即3根高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c和4根接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d。在被處理水4的流下方向上，相互隔開間隔地配置導(dǎo)線電極56a、56b、56c、57a、57b、57c、57d。

另外，相對于傾斜板55的上表面隔開等間隔地配置導(dǎo)線電極56a、56b、56c、57a、57b、57c、57d。進(jìn)而，在傾斜板55的寬度方向(圖26的X軸方向)上平行并且水平地設(shè)置導(dǎo)線電極56a、56b、56c、57a、57b、57c、57d。

進(jìn)而，在被處理水4的流下方向上，交替配置高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c和接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d。高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c與脈沖電源7連接。接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d被接地。

由此，相鄰的電極、即電極56a、57a、電極56a、57b、電極56b、57b、電極56b、57c、電極56c、57c、電極56c、57d分別成對，在各對電極之間形成放電58a、58b、58c。在傾斜板55的與導(dǎo)線電極56a、56b、56c、57a、57b、57c、57d對置的整個(gè)區(qū)域中，均等地設(shè)置細(xì)孔55a。

在傾斜板55的下表面，氣密地固定背板42。儲(chǔ)氣室41與所有細(xì)孔55a連接。實(shí)施方式12的水處理部件59具有傾斜板55、高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c、接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d以及背板42。

在本實(shí)施方式12中，在高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c與接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d之間，形成放電58a、58b、58c。此時(shí)，通過從細(xì)孔55a噴出循環(huán)氣體而形成水滴13，進(jìn)行水處理。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式8相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，在橫穿過放電58a、58b、58c的方向上，水滴13跳起(此處在與水滴13跳起的方向正交的方向上形成放電58a、58b、58c)。因此，相比于例如如實(shí)施方式1(圖1)那樣，在導(dǎo)線電極6a、6b、6c與被處理水4的水面之間形 成放電11a、11b、11c的情況，水滴13與放電58a、58b、58c的接觸概率更高，水處理效率提高。

另外，在本實(shí)施方式12中，傾斜板55既可以電接地，也可以不接地。在使傾斜板55電接地的情況下，在高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c與傾斜板55上的被處理水4的水面之間也形成放電。因此，能夠使放電區(qū)域變寬，水處理的速度提高。

另一方面，在不使傾斜板55電接地的情況下，能夠用絕緣體形成傾斜板55。如果用氧化鋁等陶瓷形成傾斜板55，則能夠抑制由放電所致的濺射以及腐蝕，能夠使裝置壽命延長。另外，在不使傾斜板55電接地的情況下，能夠與放電形成無關(guān)地確定傾斜板55的配置以及形狀，所以例如空隙5的寬窄等的設(shè)計(jì)的自由度提高。

另外，也可以與實(shí)施方式9～11適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施方式12。例如，在實(shí)施方式12的裝置中，也可以使氣體的循環(huán)流量在時(shí)間上變化而成為脈動(dòng)流。另外，也可以如實(shí)施方式10或者11那樣多級配置實(shí)施方式12的水處理部件59。

進(jìn)而，水滴13跳起的方向也可以不一定相對于放電58a、58b、58c的形成方向垂直，只要水滴13在橫穿過放電58a、58b、58c的方向上跳起，水處理效率就提高。

實(shí)施方式13.

接下來，圖27是本發(fā)明的實(shí)施方式13的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式13中，將實(shí)施方式12的接地導(dǎo)線電極57a、57b、57c、57d置換為接地平板電極60a、60b、60c、60d。相對傾斜板55的上表面垂直地配置接地平板電極60a、60b、60c、60d。

實(shí)施方式13的水處理部件61具有傾斜板55、高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c、接地平板電極60a、60b、60c、60d以及背板42。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式12相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，使用接地平板電極60a、60b、60c、60d，所以相比于實(shí)施方式12，在更寬的區(qū)域中形成放電58a、58b、58c。因此，水滴13與放電58a、58b、58c相接觸的 時(shí)間變長，水處理的速度提高。

另外，也可以與實(shí)施方式9～11適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施方式13。例如，也可以在實(shí)施方式13的裝置中，使氣體的循環(huán)流量在時(shí)間上變化而成為脈動(dòng)流。另外，也可以如實(shí)施方式10或者11那樣多級配置實(shí)施方式13的水處理部件61。

實(shí)施方式14.

接下來，圖28是本發(fā)明的實(shí)施方式14的水處理裝置的主要部分剖面圖。在實(shí)施方式14中，代替實(shí)施方式12的接地平板電極60a、60b、60c、60d，使用使平板按剖面圓弧狀彎曲而成的接地圓弧電極62a、62b、62c。接地圓弧電極62a、62b、62c被配置成凹面?zhèn)扰c傾斜板55的上表面隔著空隙地對置。

相鄰的接地圓弧電極62a、62b、62c被相互連接。高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c分別配置于接地圓弧電極62a、62b、62c與傾斜板55之間。即，接地圓弧電極62a、62b、62c被配置成覆蓋對應(yīng)的高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c。傾斜板55由金屬構(gòu)成，并且被接地。即，傾斜板55兼作平板電極(接地電極)。

實(shí)施方式14的水處理部件63具有傾斜板55、高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c、接地圓弧電極62a、62b、62c以及背板42。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式12相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，使用接地圓弧電極62a、62b、62c，所以相比于實(shí)施方式12或者13，能夠在更寬的區(qū)域中形成放電58a、58b、58c。因此，水滴13與放電58a、58b、58c相接觸的時(shí)間變長，水處理的速度提高。

另外，以包圍高壓導(dǎo)線電極56a、56b、56c的方式，配置接地圓弧電極62a、62b、62c，所以形成更均勻的電場。因此，放電58a、58b、58c不會(huì)局部地變強(qiáng)，電弧放電被抑制，形成均勻且穩(wěn)定的放電。

進(jìn)而，接地圓弧電極62a、62b、62c被配置成覆蓋跳起的水滴13，所以附著到接地圓弧電極62a、62b、62c的水滴13的一部分再次變成水滴13而朝向傾斜板55落下。另外，附著到接地圓弧電極62a、 62b、62c的水滴13的另一部分由于表面張力，沿著接地圓弧電極62a、62b、62c的內(nèi)表面流動(dòng)。通過重復(fù)這樣的動(dòng)作，除了被處理水4和放電58a、58b、58c的接觸時(shí)間變長以外，氣液界面的面積增加，能夠高效地進(jìn)行水處理。

另外，也可以與實(shí)施方式9～11適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施方式14。例如，也可以在實(shí)施方式14的裝置中，使氣體的循環(huán)流量在時(shí)間上變化而成為脈動(dòng)流。另外，也可以如實(shí)施方式10或者11那樣多級配置實(shí)施方式14的水處理部件63。

實(shí)施方式15.

接下來，圖29是本發(fā)明的實(shí)施方式15的水處理裝置的主要部分剖面圖。在傾斜板55的上方，隔著空隙5a與傾斜板55平行地配置作為放電形成體的網(wǎng)眼電極64。網(wǎng)眼電極64與脈沖電源7連接。傾斜板55由金屬構(gòu)成，并且被接地。即，傾斜板55兼作平板電極(接地電極)。

在網(wǎng)眼電極64的上方，隔著空隙5b與網(wǎng)眼電極64平行地配置作為放電形成體的上部平板電極65。上部平板電極65被接地。網(wǎng)眼電極64以及傾斜板55成對地形成放電66a。網(wǎng)眼電極64以及上部平板電極65成對地形成放電66b。

實(shí)施方式15的水處理部件67具有傾斜板55、網(wǎng)眼電極64、上部平板電極65以及背板42。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式12相同。

在這樣的水處理裝置以及水處理方法中，在網(wǎng)眼電極64與傾斜板55之間形成放電66a，在網(wǎng)眼電極64與上部平板電極65之間形成放電66b。另外，從傾斜板55上跳起的水滴13的一部分通過網(wǎng)眼電極64碰撞到上部平板電極65。

因此，相比于如實(shí)施方式8那樣僅在導(dǎo)線電極6a、6b、6c與平板電極2之間形成放電11a、11b、11c的情況，能夠擴(kuò)大放電66a、66b的形成區(qū)域，水處理的速度提高。

另外，跳起的水滴13的一部分碰撞到上部平板電極65，其一部分再次變成水滴13而朝向傾斜板55落下。另外，碰撞到上部平板電 極65的水滴13的另一部分由于表面張力而沿著上部平板電極65流動(dòng)。因此，除了被處理水4和放電66a、66b的接觸時(shí)間提高以外，氣液界面的面積增加，能夠高效地進(jìn)行水處理。

另外，也可以與實(shí)施方式9～11適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施方式15。例如，也可以在實(shí)施方式15的裝置中，使氣體的循環(huán)流量在時(shí)間上變化而成為脈動(dòng)流。另外，也可以如實(shí)施方式10或者11那樣多級配置實(shí)施方式15的水處理部件67。

實(shí)施方式16.

接下來，圖30是本發(fā)明的實(shí)施方式16的水處理裝置的剖面圖，圖31是僅示出圖30的平板電極2的剖面圖，圖32是示出圖30的平板電極2的立體圖。本實(shí)施方式16除了平板電極2的形狀不同這一點(diǎn)以外，與實(shí)施方式8相同。

在平板電極2的上表面，形成比其他部分降低了的多個(gè)(在圖32中是32個(gè))凹部72。與平板電極2的上表面平行的凹部72的剖面形狀是圓形。在各凹部72的中央，形成在厚度方向上貫通平板電極2的細(xì)孔73。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式8相同。

在本發(fā)明的水處理裝置中，水膜70越薄，得到越高的水處理效率。其原因?yàn)椋ㄟ^放電而生成的OH以及O₃等氧化性粒子在水膜70的表層中迅速地反應(yīng)而分解有機(jī)物，但向水膜70的深部的擴(kuò)散需要時(shí)間。

另一方面，通過水滴形成裝置形成的水滴13的數(shù)量越多，則得到越高的水處理性能。其原因?yàn)椋ㄟ^形成大量水滴，被處理水4的表面積增加，與OH以及O₃等氧化性粒子的反應(yīng)頻度提高，并且促進(jìn)O₃以及H₂O₂的溶解。

在實(shí)施方式8中，如果水膜70薄，則連水膜70的底部附近的有機(jī)物都容易被分解，但即使從細(xì)孔2b噴出氣體，也無法形成大量的水滴。相反地，如果水膜70厚，則雖然形成大量水滴，但水膜70的深部的有機(jī)物的分解不推進(jìn)。即，在實(shí)施方式8中，更優(yōu)選同時(shí)實(shí)現(xiàn)水膜70中的有機(jī)物的高效的處理和大量水滴的形成。

相對于此，根據(jù)本實(shí)施方式16，在平板電極2的上表面形成有凹部72，并且在各凹部72的底部，細(xì)孔73開口，所以僅在細(xì)孔73的附近水膜70變厚，在其他區(qū)域中水膜70變薄。由此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)水膜70中的有機(jī)物的高效的處理和大量水滴的形成。

另外，凹部72的形狀不一定需要如圖32所示是圓柱形。另外，不一定需要使細(xì)孔73和凹部72以1：1對應(yīng)。例如，也可以如圖33所示，在平板電極2的上表面上設(shè)置矩形的平板狀(與平板電極2的上表面平行的剖面是長方形)的多個(gè)(在圖33中是4個(gè))凹部74，在各凹部74中設(shè)置2個(gè)以上(在圖33中是6個(gè))細(xì)孔73。在圖33中，凹部74被配置為長邊與被處理水4的流向垂直。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，加工性提高。

另外，也可以如圖34所示，在平板電極2的上表面上，設(shè)置槽形狀的多個(gè)(在圖34中是4個(gè))凹部75，在各凹部75中設(shè)置2個(gè)以上(在圖34中是9個(gè))細(xì)孔73。在圖34中，在與被處理水4的流向垂直的方向上相互隔開間隔，與被處理水4的流動(dòng)的方向平行地配置凹部75。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，除了上述的能夠有效地形成水滴的效果以外，還能夠得到被處理水4在平板電極2的面上不偏斜而均勻地流動(dòng)的效果。

另外，也可以組合使用形狀不同的多個(gè)種類的凹部。

另外，在平板電極2的上表面形成凹部的結(jié)構(gòu)也可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。例如，也可以在實(shí)施方式1的平板電極2的配置有超聲波振子12a、12b、12c的部分的上表面形成凹部。在該情況下，相比于和與水膜70的厚度對應(yīng)的最佳的頻率相匹配時(shí)，超聲波振子12a、12b、12c的上部的水膜70越厚，則能夠產(chǎn)生越多的水滴。

實(shí)施方式17.

接下來，圖35是示出本發(fā)明的實(shí)施方式17的水處理裝置的平板電極2的立體圖，圖36是示出圖35的平板電極2的分解立體圖。在本實(shí)施方式17中，平板電極2的形成方法與實(shí)施方式16不同。即，在本實(shí)施方式17中，平板電極2是通過在作為矩形的平板的下板76 上重疊作為矩形的平板的上板77而構(gòu)成的。

在下板76中，設(shè)置在厚度方向上貫通下板76的多個(gè)(在該例子中是30個(gè))細(xì)孔73。在該例子中，在下板76中形成5列細(xì)孔列73a～73e。在各細(xì)孔列73a～73e中，與被處理水4的流動(dòng)垂直地排列配置6個(gè)細(xì)孔73。另外，在被處理水4的流動(dòng)的方向上，相互隔開間隔地配置細(xì)孔列73a～73e。

在上板77中，設(shè)置平面形狀分別是長方形的5個(gè)貫通孔77a～77e。在被處理水4的流動(dòng)的方向上，相互隔開間隔地配置貫通孔77a～77e。各貫通孔77a～77e被配置為長邊與被處理水4的流動(dòng)的方向垂直。

各貫通孔77a～77e的開口面積比各細(xì)孔73的開口面積大。被配置成在使上板77重疊于下板76的狀態(tài)下，細(xì)孔73在對應(yīng)的貫通孔77a～77e內(nèi)開口。由此，各貫通孔77a～77e與圖33的凹部74同樣地發(fā)揮功能。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式16相同。

在實(shí)施方式16中，為了形成凹部72、74、75，需要對平板電極2實(shí)施切削加工。相對于此，根據(jù)本實(shí)施方式17，通過分別用激光加工以及沖剪加工等形成上板77以及下板76，并將兩者貼合，能夠形成平板電極2。因此，能夠更低成本地制作平板電極2，平板電極2的大型化以及量產(chǎn)化變得容易。

另外，上板77對下板76的固定方法是例如焊接、釬焊或者粘接等即可，沒有特別限定。

實(shí)施方式18.

接下來，圖37是本發(fā)明的實(shí)施方式18的水處理裝置的剖面圖。本實(shí)施方式18的水處理裝置具有上部部件90、下部部件91、2個(gè)第1中間部件(水處理部件)79a、79b以及2個(gè)第2中間部件(水處理部件)80a、80b。

上部部件90配置于水處理裝置的最上部。下部部件91配置于水處理裝置的最下部。在上部部件90與下部部件91之間，在上下方向上交替配置第1中間部件79a、79b和第2中間部件80a、80b。

具體而言，在上部部件90下配置第1中間部件79a，在第1中 間部件79a下配置第2中間部件80a，在第2中間部件80a下配置第1中間部件79b，在第1中間部件79b下配置第2中間部件80b，在第2中間部件80b下配置下部部件91。

另外，針對構(gòu)成上下鄰接的部件的處理槽1的部分，使用作為連結(jié)部件的多個(gè)螺栓87，保持氣密并且電導(dǎo)通地連結(jié)。圖38中示出第1中間部件79a、79b的剖面，圖39中示出第2中間部件80a、80b的剖面。

在圖38中，各第1中間部件79a、79b具有平板電極2、背板42、分支配管43a或者43c、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及框體83?？蝮w83是剖面矩形的管狀，包圍平板電極2、背板42以及導(dǎo)線電極6a、6b、6c。平板電極2在框體83的內(nèi)部，固定于框體83的側(cè)壁。

在框體83的側(cè)壁，形成導(dǎo)入高壓線82的導(dǎo)入端子81和氣體循環(huán)配管43所貫通的饋通部(feedthrough)89。導(dǎo)線電極6a、6b、6c分別與高壓線82連接。高壓線82經(jīng)由導(dǎo)入端子81，通到框體83的外部。

在框體83的上端部，設(shè)置上部凸緣83a。在框體83的下端部，設(shè)置下部凸緣83b。另外，平板電極2在圖38中向右下傾斜。

在圖39中，第2中間部件80a、80b具有平板電極2、背板42、分支配管43b或者43d、導(dǎo)線電極6a、6b、6c以及框體83。平板電極2在圖39中向左下傾斜。第2中間部件80a、80b除了平板電極2向左下傾斜這一點(diǎn)以外，與第1中間部件79a、79b相同。即，第2中間部件80a、80b的與第1中間部件79a、79b的不同點(diǎn)僅在于平板電極2的傾斜方向相反這一點(diǎn)。

在上部部件90中，設(shè)置供水口1a、氣體排出口1b以及氣體吸入口1e。上部部件90的框體84與第1中間部件79a的框體83的上部凸緣83a連結(jié)。

在下部部件91中，設(shè)置排水口1c以及氣體供給口1d。下部部件91的框體85與第2中間部件80b的框體83的下部凸緣83b連結(jié)。

從第1中間部件79a、79b以及第2中間部件80a、80b引出的高 壓線82在框體83的外部，與母線88分別連接。母線88與脈沖電源7的高電壓輸出連接。脈沖電源7的接地側(cè)與下部部件91連接。

另外，分支配管43a、43b、43c、43d分別通過連接構(gòu)件86a、86b、86c、86d，并聯(lián)連接到氣體吸入口1e。另外，在氣體吸入口1e與連接構(gòu)件86a之間配置氣泵44。其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式10相同。

根據(jù)本實(shí)施方式18，僅通過用螺栓87連接第1中間部件79a、79b、第2中間部件80a、80b、上部部件90以及下部部件91，就能夠構(gòu)成處理槽1。因此，相比于使處理槽1成為一體的結(jié)構(gòu)的情況，制造和裝配變得更容易。

另外，能夠任意地確定第1中間部件79a、79b以及第2中間部件80a、80b的數(shù)量。例如，在包含高濃度的有機(jī)物的被處理水4或者包含難分解性物質(zhì)的被處理水4作為處理對象的情況下，通過增加第1中間部件79a、79b以及第2中間部件80a、80b的數(shù)量，能夠得到高的處理效果。

相反地，在包含低濃度的有機(jī)物的被處理水4或者不包含難分解性物質(zhì)的被處理水4作為處理對象的情況下，通過減少第1中間部件79a、79b以及第2中間部件80a、80b的數(shù)量，能夠抑制無效的放電電力的消耗。另外，能夠使處理槽1簡化并小型化，所以能夠抑制裝置成本以及運(yùn)轉(zhuǎn)成本。

另外，在實(shí)施方式8～18中，用于形成循環(huán)氣體的裝置不限于氣泵44，也可以是例如鼓風(fēng)機(jī)或者壓縮機(jī)等。

另外，也可以在1個(gè)處理槽內(nèi)組合使用不同的多個(gè)種類的水滴形成裝置。例如，也可以適當(dāng)?shù)亟M合使用實(shí)施方式1、3、5～7、8所示出的水滴形成裝置。

進(jìn)而，也可以與實(shí)施方式1、3、5～7所示出的水滴形成裝置組合實(shí)施方式12～15所示出的放電形成體。

進(jìn)而，在本發(fā)明中，水滴意味著在氣中存在的液體狀態(tài)的水分子的集合體，其粒徑以及數(shù)量密度沒有特別限定。例如，在使用超聲波 振子的情況下，水滴徑根據(jù)頻率而變化，但能夠形成從幾微米的霧狀的水滴至幾毫米的較大的水滴。

另外，在實(shí)施方式5、6所示出的使用氣體的方法以及實(shí)施方式7所示出的使用跳起機(jī)構(gòu)28的方法中，形成0.1毫米至幾毫米的水滴。能夠以使水處理效率以及速度最佳的方式，確定水滴形成方法、水滴徑以及數(shù)量密度。