CN107207291B - 水处理装置以及水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种水处理装置，具备中心电极和外周电极，通过在中心电极与外周电极之间施加高电压，在中心电极与外周电极之间的放电空间形成放电，并且通过使被处理水以水滴状或者水膜状从放电空间的上方供给到放电空间内，处理被处理水，其中，还具备与外周电极连接的再水滴化部，再水滴化部将在放电空间内落下的被处理水的一部分捕捉为捕集水，通过使所捕捉的捕集水和经由气体配管供给的含氧气体混合，进行再水滴化，将通过再水滴化形成的水滴喷出到放电空间。

Description

水处理装置以及水处理方法

技术领域

本发明涉及使用由放电产生的臭氧以及自由基等来处理被处理水的水处理装置以及水处理方法。

背景技术

此前，在上下水的处理中，广泛使用臭氧或者氯。然而，例如在工业废水以及再利用水等中，有时包含在臭氧或者氯下不分解的难分解性物质。特别地，二恶英类以及二恶烷等的去除成为大的课题。

在一些领域中，实际应用了以下方法：通过组合臭氧(O₃)和过氧化氢(H₂O₂)或者紫外线，在被处理水中产生活性比臭氧或者氯高的羟自由基(OH自由基)，进行难分解性物质的去除。然而，该方法的装置成本以及运转成本非常高，不怎么普及。

因此，提出了使由放电产生的OH自由基与被处理水直接作用从而高效地去除难分解性物质的方法。具体而言，提出了如下水处理装置：通过在线状的高压电极与包围该高压电极的圆筒状的接地电极之间施加脉冲电压，形成流光放电，并且通过从上方对流光放电空间供给水滴状态的被处理水，处理被处理水(参照例如专利文献1)。

该专利文献1中的水处理装置具备气体吸出供给单元，该气体吸出供给单元吸出处理室内的气体，并且在使被处理水水滴化的前工序中气泡状地向被处理水中供给所吸出的气体。

因此，根据专利文献1中的水处理装置，能够使在流光放电空间中产生的短寿命的OH自由基高效地作用于被处理水。进而，能够将在流光放电空间中产生的臭氧不浪费地用于处理对象物质的分解。其结果，能够更高效地对处理对象物质进行分解处理。

另外，提出了以下的水处理装置：在通过在线状的高压电极与包围该高压电极的圆筒状的接地电极之间施加脉冲电压来形成流光放电、并且通过从上方对流光放电空间供给水滴状态的被处理水来处理被处理水的水处理装置中，在水滴落下区域形成多级绝缘材料的网格(例如参照非专利文献1)。

根据该非专利文献1中的水处理装置，能够使在流光放电空间中产生的短寿命的OH自由基高效地作用于被处理水。进而，通过落下的水滴与网格碰撞而落下速度损失，能够延长流光放电空间中的水滴的滞留时间。因此，能够得到实现了更高的分解效率和分解速度的水处理装置。

现有技术文献

专利文献1：WO2010/055729

非专利文献1：T.Sugai et.al.，"Increased Efficiency for SettingInsulation Grids for Water Treatment by Pulsed Power Discharge in AirSpraying Water Droplets"，IEEE Trans.Dielectr.Electr.Insul.，Vol.19，pp.2176-83，2012.

发明内容

然而，在上述现有技术中，有如下的课题。即，专利文献1所述的以往的水处理装置存在如下问题：在为了增加每一根反应器的水处理量而提高反应器的高度时，随着水滴向反应器的下方行进，有机物的分解效率降低。因此，存在无法兼顾高速的水处理和高效的水处理这样的课题。

另外，非专利文献1所述的以往的水处理装置需要使网格的网眼变粗以使水滴能够落下。因此，从网格落下的水滴的粒径变大，与OH自由基等的反应面积变小。因此，存在无法进行高效的处理这样的课题。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到一种能够高效并且高速地进行难分解性物质的分解或高浓度的有机污染的去除的水处理装置以及水处理方法。

本发明提供一种水处理装置，具备：中心电极，长度方向被设置成铅垂方向；以及外周电极，设置成使轴与中心电极相同，并包围中心电极，通过在中心电极与外周电极之间施加高电压，在中心电极与外周电极之间的放电空间形成放电，并且通过使被处理水以水滴状或者水膜状从放电空间的上方供给到放电空间内，处理被处理水，其中，所述水处理装置还具备与外周电极连接的再水滴化部，再水滴化部将在放电空间内落下的被处理水的一部分捕捉为捕集水(trapped water)，通过使所捕捉到的捕集水和经由气体配管供给的含氧气体混合来进行再水滴化，将通过再水滴化形成的水滴喷出到放电空间。

另外，本发明提供一种应用于水处理装置的水处理方法，所述水处理装置具备：中心电极，长度方向被设置成铅垂方向；以及外周电极，设置成使轴与中心电极相同，并包围中心电极，通过在中心电极与外周电极之间施加高电压，在中心电极与外周电极之间的放电空间形成放电，并且通过使被处理水以水滴状或者水膜状从放电空间的上方供给到放电空间内，处理被处理水，其中，在与外周电极连接的再水滴化部中，具有：将在放电空间内落下的被处理水的一部分捕捉为捕集水的工序；通过使所捕捉的捕集水、和经由气体配管供给的含氧气体混合来进行再水滴化的工序；以及将通过再水滴化形成的水滴喷出到放电空间的工序。

根据本发明，在被处理水通过放电空间时，重复进行水滴的形成和合而为一，从而被处理水中的有机物浓度和臭氧等氧化性物质浓度被均匀化。由此，即使被处理水进入到放电空间的下方，有机物的分解速度和分解效率也不降低。进而，由于使用气体来形成水滴，所以形成小的粒径的水滴，与臭氧等氧化性物质的反应面积变大。其结果，能够得到能够高效且高速地进行难分解性物质的分解和高浓度的有机污染的去除的水处理装置以及水处理方法。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的水处理装置的剖面图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的放电管的剖面立体图。

图3是本发明的实施方式1所涉及的再水滴化部的横剖面图。

图4是本发明的实施方式1所涉及的再水滴化部的纵剖面图。

图5是本发明的实施方式2所涉及的放电管的剖面立体图。

图6是本发明的实施方式2所涉及的再水滴化部的横剖面图。

图7是表示本发明的实施方式3所涉及的水处理装置的剖面图。

图8是表示本发明的实施方式4所涉及的水处理装置的剖面图。

图9是本发明的实施方式5所涉及的放电管的剖面图。

图10是构成本发明的实施方式5中的图9所示的放电管的单元电极的剖面图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的水处理装置的剖面图。水处理装置110构成为具备水处理反应器100、被处理水罐1和处理后水罐2。水处理反应器100构成为具备底部的存水部50和在其上部与存水部50密封连接的放电管60。

放电管60构成为具备长度方向被设置成铅垂的外周电极即圆筒电极10、分别设置于圆筒电极10的上部和下部的环形状的上部绝缘体11和下部绝缘体12、分别设置于上部绝缘体11以及下部绝缘体12且从外周向圆筒电极10的中心延伸的棒状的上部保持体13以及下部保持体14、在上部保持体13与下部保持体14之间以使轴与圆筒电极10相同的方式安装的中心电极即导线电极15。

在圆筒电极10与导线电极15之间存在空隙，该空隙为放电空间25。上部绝缘体11、圆筒电极10以及下部绝缘体12的内部的空间以在铅垂方向上相连的方式密封连接。在上部绝缘体11的最上部，密封连接覆盖放电管60的顶板16。另外，在以使轴与顶板16的中心附近的导线电极15相同的位置处，铅垂向下地安装有喷嘴17。

另外，放电管60具备在长度方向上排列的三个再水滴化部44a、44b、44c。吸气口22设置于存水部50的上部。另外，在吸气口22处安装有循环配管23。而且，作为吸气部的压缩机24设置于循环配管23。

循环配管23在压缩机24的后级分支成23a、23b、23c这三个系统。另外，分支出的循环配管23a、23b、23c分别与再水滴化部44a、44b、44c连接。

被处理水罐1和喷嘴17通过供水配管18连接，供水泵19设置于供水配管18。

另外，存水部50的底部附近和处理后水罐2通过排水配管20连接。而且，排水泵21设置于排水配管20。

导入端子27设置于上部绝缘体11，经由导入端子27由电线29连接高电压电源28和导线电极15。另外，圆筒电极10被电接地。

在存水部50处形成有气体供给口30。另外，经由流量调节器32由气体配管33连接气体供给口30和氧气供给源31。进而，在存水部50的上部形成有排气口34。另外，在与排气口34连接的排气配管35处安装有止回阀36。

图2是本发明的实施方式1所涉及的放电管60的剖面立体图。另外，图3是本发明的实施方式1所涉及的再水滴化部44的横剖面图。进而，图4是本发明的实施方式1所涉及的再水滴化部44的纵剖面图。以下，使用图2、图3、图4，说明本实施方式1中的具体的水处理。

再水滴化部44设置于圆筒电极10。本实施方式1中的再水滴化部44构成为具备覆盖圆筒电极10的外表面的环形状的循环气体流路52、和以沿着圆筒电极10的内表面的方式安装的由环形状的绝缘体构成的水滴形成部件46(捕捉部件)。

水滴形成部件46具有预定的空隙以避免与导线电极15接触，并且安装于圆筒电极10。水滴形成部件46的上表面侧具有中心附近为最低的倾斜面47(收集部)。另外，从倾斜面47的最低部在纵向上形成有多个水流路48。此外，水流路48形成为不贯通水滴形成部件46的底部。

水滴形成部件46具有气体流路49。另外，气体流路49形成为从外周向内周倾斜向下地贯通水滴形成部件46。进而，气体流路49通到在水滴形成部件46的内周形成的喷出口54。气体流路49和水流路48在交叉部51处相互交叉。

贯通管壁的多个贯通孔53设置于圆筒电极10。贯通孔53构成为形成于与气体流路49相连的位置，在循环气体流路中流过的气体从贯通孔53通过气体流路49流出到放电空间25。另外，气体流路49在交叉部51处其剖面积最小。

接下来，使用图1～图4，说明本实施方式1中的水处理动作。使从氧气供给源31供给的氧气通过气体配管33，在由流量调节器32调节为规定的流量之后，从气体供给口30供给到存水部50内。

从排气配管35以与所供给的氧气相同的量的流量向外部排出气体。在此，利用止回阀36将排气配管35内的气体的流动限制为从存水部50向外部的一个方向。

通过驱动压缩机24，从吸气口22吸出水处理反应器100内的气体，通过循环配管23供给到再水滴化部44a、44b、44c。

另一方面，通过驱动供水泵19，吸出被处理水罐1内的被处理水3，通过供水配管18供给到喷嘴17。被处理水3利用喷嘴17被水滴化，在上部绝缘体11、圆筒电极10、下部绝缘体12的内部落下，在存水部50内积存为积存水5。

此时，从喷嘴17落下的水滴4的一部分附着于圆筒电极10的内壁，一边形成水膜45一边流下，在再水滴化部44a的水滴形成部件46的倾斜面47上流过而落下，成为捕集水55。

另外，由喷嘴17形成的水滴4的一部分在圆筒电极10内部落下的过程中，与水滴形成部件46的上表面碰撞，沿倾斜面47流下，从而成为捕集水55。

然后，捕集水55在水流路48中往下流，利用在气体流路49中流过的循环气体8，经由交叉部51从喷出口54水滴状地喷出。

此时，在交叉部51处气体流路49的剖面积变得最小。因此，由于文丘里效应(Venturi effect)在水流路48产生负压，吸出捕集水55。其结果，捕集水55和循环气体8混合而被水滴化。

以下，在放电管60内落下的被处理水3的一部分在再水滴化部44b、44c中，也与再水滴化部44a同样地重复进行捕捉和再水滴化。之后，被处理水3到达存水部50，贮存为积存水5，利用排水泵21通过排水配管20被搬送到处理后水罐2，成为处理后水6。

在此，在被处理水3在放电管60内落下的过程中，当使高电压电源28动作而对导线电极15施加脉冲状的高电压时，在导线电极15与圆筒电极10之间的放电空间25形成放电7，生成OH自由基、O₃等氧化性粒子。其结果，在放电管60内落下的被处理水3中的有机物与OH自由基、O₃等氧化性粒子反应而分解，从而进行水处理。

接下来，说明利用本实施方式1所示的水处理装置进行被处理水3的水处理的原理。在此，虽然以有机物的分解为例进行说明，但由放电产生的O₃和OH自由基对除菌、漂白、除臭也有效是公知的事实。

通过对导线电极15施加脉冲电压，在放电空间25产生放电7。此时，氧分子(O₂)、水分子(H₂O)与高能量的电子碰撞，发生下式(1)、下式(2)的离解反应。在此，e是电子，O是原子状氧，H是原子状氢，OH是OH自由基。

e+O₂→2O (1)

e+H₂O→H+OH (2)

在上式(1)中产生的原子状氧的大部分由于下式(3)的反应成为臭氧(O₃)。在此，M是反应的第三体，表示气中的所有分子或原子。

O+O₂+M→O₃ (3)

另外，在上式(2)中产生的OH自由基的一部分由于下式(4)的反应，成为过氧化氢(H₂O₂)。

OH+OH→H₂O₂ (4)

在上式(1)～(4)的反应中生成的氧化性粒子(O、OH、O₃、H₂O₂)通过下式(5)与水滴4和水膜45的表面的有机物反应，氧化分解为二氧化碳(CO₂)和水。在此，R是作为处理对象的有机物。

R+(O、OH、O₃、H₂O₂)

→CO₂+H₂O (5)

另一方面，在上式(3)和上式(4)中产生的O₃和H₂O₂的一部分通过下式(6)、下式(7)，从水滴4和水膜45的表面溶解到被处理水3。在此，(l)意味着液相。

O₃→O₃(l) (6)

H₂O₂→H₂O₂(l) (7)

进而，通过O₃(l)和H₂O₂(l)的反应，如下式(8)所示，在水中生成OH自由基。

O₃(l)+H₂O₂(l)→OH(l) (8)

在上式(6)～(8)中生成的O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l)依照下式(9)，通过水中反应分解有机物。

R+(O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l))

→CO₂+H₂O (9)

如以上叙述，一般认为通过利用上式(5)所示的反应的水滴4和水膜45的表层的有机物的分解和利用上式(9)所示的反应的水中的有机物的分解这双方，进行本实施方式1所涉及的被处理水3中的有机物的分解。

接下来，说明能够用本实施方式1所涉及的水处理装置高效且高速地进行难分解性物质的分解以及高浓度的有机污染的去除的理由。

在水滴4在放电空间25中落下时、或者水膜45在圆筒电极10的内壁流下时，水滴4和水膜45的表层的有机物通过上式(5)的反应被分解。其结果，水滴4和水膜45的表层的有机物减少，OH自由基等氧化性物质和有机物的反应频度降低，OH等氧化性物质被无效消耗的比例增大。

另外，水滴4和水膜45中的有机物通过上式(9)的反应也被分解。然而，O₃(l)和H₂O₂(l)的水中的扩散慢，所以O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l)集中地分布于水滴4和水膜45的表层附近，不扩展到水滴4的内部或水膜45的深部。

因此，当在水滴4刚刚在放电空间25中开始落下之后、或者水膜45在圆筒电极10的内壁刚刚开始流下之后表面附近的有机物被分解时，在水滴4和水膜45的表层处，O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l)浓度高，有机物浓度低，相反地，在水滴4的内部和水膜45的深部处，O₃(l)、H₂O₂(l)、OH(l)浓度低，有机物浓度高。因此，在任意区域中，上式(5)、(9)的反应频度都降低，水处理的效率降低。

另一方面，在本实施方式1中，由喷嘴17形成的水滴4和水膜45在直至到达再水滴化部44a的期间，通过上式(5)和上式(9)的反应，表面附近的有机物被分解。接下来，水滴4的一部分和水膜45与再水滴化部44a的倾斜面47碰撞，从而作为捕集水55，与其它水滴合而为一。在该过程中，有机物、O₃(l)、H₂O₂(l)被搅拌而浓度均匀化，在捕集水55的整体中，发生上式(9)的反应。

进而，对于由再水滴化部44a形成的新的水滴4，使有机物浓度均匀化而再次供给到放电空间25。因此，在水滴的表面出现新的有机物，再次活跃地发生上式(5)的反应，进行有机物的分解。以下，在通过再水滴化部44b、44c时，也重复进行同样的过程。

即，在本实施方式1中，在被处理水3在放电空间25中落下时，重复进行水滴的形成和合而为一。另外，每次搅拌O₃(l)、H₂O₂(l)而均匀化，此外在水滴4的表面还出现新的有机物。其结果，抑制OH自由基等氧化性物质的无效消耗，高效地发生基于上式(5)和上式(9)的有机物高效地分解。

在此，水膜状地流下的被处理水中的有机物的分解效果比水滴状地落下的被处理水中的有机物的分解效果差。其原因为，在以相同的体积的水进行比较的情况下，水膜45的表面积比水滴4的表面积小，上式(5)～(7)的反应的频度低。

另一方面，在本实施方式1中，如图3所示，在再水滴化部44a、44b、44c处，在圆筒电极10的内壁上流下的水膜45全部被捕捉之后，水滴状地喷出到放电空间25。因此，通过将有机物的分解效率低的水膜45变形为有机物的分解效率高的水滴4，作为整体的水处理效率提高。

另外，在以相同的体积的水进行比较的情况下，水滴4的尺寸(水滴的直径)越小，表面积变得越大，有机物被更高效地分解。即，与有少数直径大的水滴4相比，在有多数直径小的水滴4时能够提高水处理的效率。

根据本实施方式1，在再水滴化部44a、44b、44c中，捕集水55通过循环气体8而被水滴化。因此，例如，与如非专利文献1那样被网格捕捉到的被处理水3由于重力落下的情况相比，能够形成更小的直径的水滴4，水处理的效率提高。

另外，如图1所示，在本实施方式1中，在再水滴化部44a、44b、44c处，倾斜向下喷出水滴。因此，与水滴垂直落下的情况不同，伴随向横向的移动。其结果，与水滴垂直落下的情况相比，放电空间25内的移动距离变长，与OH自由基等氧化性物质更多地接触，从而迅速地进行有机物的分解。

另外，倾斜向下喷出水滴4，所以其一部分与导线电极15碰撞而附着。因此，得到由于放电而温度上升的导线电极15由于水滴4的附着被冷却的效果。由此，即使在接通了高的放电电力的情况下，也能够防止导线电极15的破损，使装置长时间稳定地工作。

另外，在本实施方式1中，通过对再水滴化部44a、44b、44c供给循环气体8，形成水滴4。因此，无需准备另外的气体。因此，从氧气供给源31供给的氧气量仅补充由有机物的分解被消耗的量和由向被处理水3的溶解被消耗的量即可，无需增加气体成本，能够进行高效且高速的水处理。

进而，在本实施方式1中，在再水滴化中不供给另外的气体。因此，所供给的氧气在放电空间25中长时间滞留，臭氧气浓度提高。在此，臭氧气浓度越高，越进行上式(6)的臭氧溶解反应。由此，其结果，溶存臭氧浓度(O₃(l))也提高，高速且高效地发生基于上式(9)的有机物的分解。

进而，在本实施方式1中，在循环气体8中包含由放电7生成的臭氧等氧化性粒子。因此，在由再水滴化部44形成水滴时，包含氧化性粒子的循环气体8和被处理水3接触，促进臭氧向被处理水3溶解。由此，能够进行高速且高效的水处理。

此外，在本实施方式1中，利用喷嘴17形成水滴4。然而，水滴4的形成单元不限于喷嘴17。例如，作为水滴4的形成单元，既能够使用喷淋头，也能够使用超声波喷雾或静电喷雾。

另外，对所形成的水滴的粒径没有特别限制。然而，一般，粒径越小，气液界面的面积越增加，高速且高效地进行水处理。

另一方面，为了形成粒径小的水滴，与形成粒径的大的水滴的情况相比，需要更高的能量。因此，优选考虑水处理的效率和速度来适宜地确定水滴的粒径。

另外，在本实施方式1中，使用导线电极15，但能够根据高电压电源28的规格和水处理装置110的工作率、进而根据被处理水3的水质，适宜地确定其材质或线径。例如，在使导线电极15的线形变细时，电场集中，能够以更低的电压形成放电，其结果，能够缓和高电压电源28所要求的性能。

另一方面，在使线形变细时，破损的可能性提高。其结果，需要频繁地更换导线电极15，引起维护成本的增加和装置工作率的降低。

另外，作为导线电极15的材质，最好为耐蚀性优良的不锈钢或钛，但考虑成本和寿命来适宜地选定即可。另外，中心电极无需如本实施方式1那样是导线形状，例如还能够使用杆形状、具有突起的杆形状、螺钉形状等。

另外，在本实施方式1中，向水处理反应器100内供给氧气，但供给气体不限于氧。只要是在含氧气体中，则发生上式(1)～(9)的反应，所以能够进行水处理。例如，能够将氧和氩等稀有气体的混合气体用作供给到水处理反应器100内的气体。

在使稀有气体混合时，一般，放电的形成所需的电压降低。因此，能够降低从高电压电源28输出的电压，能够降低装置价格。另外，如果使用氧和氮的混合气体、特别是空气，则无需气体供给源，能够在大气环境下进行水处理。

但是，在气体中的氧浓度高时，由放电生成臭氧的生成速度提高。因此，一般，氧浓度越高，水处理的速度越提高。因此，最好考虑气体的成本和水处理速度来确定气体的组成。

另外，在本实施方式1中具备三个再水滴化部44，但不限于该数量，只要具备一个以上，就得到本发明的效果。一般，再水滴化部44的数量越多，以越高的频度重复进行水滴的形成和合而为一，所以水处理的效率和速度提高。其另一方面，在使再水滴化部44的数量过剩时，其效果呈现饱和的倾向。因此，最好考虑被处理水3的流量、放电管60的高度、水滴4的粒径等来确定再水滴化部44的数量。

另外，在本实施方式1中，最好使水处理反应器100内的压力为大气压附近以使被处理水3的供给和排水容易。然而，还能够根据需要，使水处理反应器100内的压力成为正压或者负压。在使水处理反应器100内成为正压的情况下，抑制从外部混入空气，易于管理环境。

另外，在使水处理反应器100内成为负压的情况下，以比较低的电压形成放电，能够实现高电压电源28的小型化和简化。另外，压力越低，放电越易于扩展，所以在宽的区域被处理水3与放电7相接，水处理效率和速度提高。

另外，在本实施方式1中，从再水滴化部44喷出的水滴的方向无需一定如图2所示朝向倾斜向下，能够任意地设定。例如，如果设置使气体流路49在水滴形成部件46的外周侧低、且在中心侧高的倾斜而形成，则从喷出口54喷出的水滴4朝向倾斜向上。

在该情况下，采取所形成的水滴在一度倾斜向上前进之后由于重力落下这样的举动，与向下方喷出的情况相比，放电管60内的滞留时间延长。由此，水处理效率和速度提高。

此外，在本实施方式1中，从高电压电源28输出脉冲电压来形成放电7。然而，只要能够稳定地形成放电，则无需一定是脉冲电压，例如，也可以是交流电压或直流电压。另外，能够根据电极构造和气体种类等诸条件，适宜地确定脉冲电压的极性、电压峰值、重复频率、脉冲宽度等。

一般，电压峰值最好为1kV～50kV。其原因为，在电压峰值小于1kV时，不形成稳定的放电，并且，为了使电压峰值超过50kV，由于电源的大型化和电气绝缘的困难化，成本显著增加。

另外，重复频率最好设为10pps(pulse per second，脉冲每秒)～100kpps。其原因为，在重复频率小于10pps时，为了接通充分的放电电力需要非常高的电压，相反地，在重复频率超过100kpps时，水处理的效果饱和，电力效率降低。另外，也可以根据被处理水3的流量或处理对象物质的浓度，调整电压、脉冲宽度、脉冲重复频率。

另外，在本实施方式1中，通过对再水滴化部44供给循环气体8而使捕集水55水滴化。然而，对再水滴化部44供给的气体无需一定是循环气体。例如，也可以并非从气体供给口30供给，而从再水滴化部44供给来自氧气供给源31的氧气。或者，也可以另外准备并使用对再水滴化部44供给的气体源。

然而，通过使用循环气体，得到包含氧化性粒子的循环气体8和被处理水3接触而促进臭氧向被处理水3溶解的效果、以及削减气体的使用量而低成本地进行高效且高速的水处理的效果。因此，如本实施方式1所述，更优选使用循环气体8在再水滴化部44中形成水滴4。

实施方式2.

图5是本发明的实施方式2所涉及的放电管60的剖面立体图。另外，图6是本发明的实施方式2所涉及的再水滴化部44的横剖面图。与先前的实施方式1相比，本实施方式2的再水滴化部44的结构不同。在图5以及图6中，本实施方式2中的再水滴化部44构成为具备循环气体流路52、贯通孔53以及作为捕捉部件的回收板58。

在圆筒电极10处，以贯通外周的方式在同一高度的圆周上形成有多个贯通孔53。在圆筒电极10的内侧的贯通孔53的正下方具备回收板58。在此，回收板58隔着空隙配置以避免与导线电极15接触。循环气体流路52以从圆筒电极10的外周覆盖贯通孔53的方式设置，与圆筒电极10密封连接。其它结构与先前的实施方式1相同。

接下来，使用图5以及图6来说明本实施方式2中的水处理动作。在圆筒电极10内落下的水滴4的一部分和水膜45在作为收集部的回收板58的上表面上被捕捉，成为捕集水55而在回收板58上积存。在此，使循环气体8从循环气体流路52通过贯通孔53流向圆筒电极10的内部。由此，捕集水55与循环气体8混合而被弹飞，成为水滴而在圆筒电极10中落下。其它动作与先前的实施方式1相同。

根据本实施方式2，能够以比先前的实施方式1更简易的结构重复进行被处理水3的水滴形成和合而为一。其结果，与先前的实施方式1同样地，达成高效且高速的水处理。

此外，在本实施方式2中，回收板58无需一定如图5以及图6所示水平地安装。例如，也可以具有回收板58的上表面在圆筒电极10的外周侧低、在中心侧高的倾斜。在该情况下，倾斜向上喷出由再水滴化部44形成的水滴，更长时间地存在于放电管60的内部。由此，能够提高水处理的效率和速度。

实施方式3.

图7是表示本发明的实施方式3所涉及的水处理装置的剖面图。本实施方式3构成为水处理反应器100具备三根放电管60a、60b、60c、和一个存水部50这点与先前的实施方式1不同。在图7中，从被处理水罐1连接的供水配管18被分支成三个系统(18a、18b、18c)，分别与放电管60a、60b、60c连接。

即，各个放电管60a、60b、60c并联地连接到被处理水罐1。另外，放电管60a、60b、60c分别具备循环气体流路52a、52b、52c，都以覆盖圆筒电极10a、10b、10c的方式设置。

另外，循环配管23a、23b、23c分别与循环气体流路52a、52b、52c连接，循环配管23a、23b、23c都与连到存水部50的循环配管23连接。

另外，设置于放电管60a、60b、60c的各个放电管的导线电极15a、15b、15c并联地连接到高电压电源28(未图示)。另外，圆筒电极10a、10b、10c都被电接地。其它结构与先前的实施方式1相同。

接下来，使用图7说明本实施方式3中的水处理动作。利用供水泵19输送被处理水罐1中的被处理水3，通过供水配管18以及18a、18b、18c，水滴状地供给到并联地设置的放电管60a、60b、60c的各个。此时，驱动高电压电源28(未图示)，对导线电极15a、15b、15c施加高电压脉冲电压，从而在放电管60a、60b、60c内形成放电。

进而，使压缩机24动作，吸出存水部50内的气体，通过循环气体流路52a、52b、52c对放电管60a、60b、60c供给所吸出的气体，从而进行被处理水3的水滴化。再水滴化部的细节以及其它动作与先前的实施方式1相同。

根据本实施方式3，能够在并联地连接到一台高电压电源28的三根放电管60a、60b、60c各个中形成放电。其结果，与如先前的实施方式1所述放电管是一根的情况相比，水处理的速度提高。

另外，三个系统的循环配管23a、23b、23c以及循环气体流路52a、52b、52c与一台压缩机24连接。因此，通过驱动压缩机24，能够在三根放电管60a、60b、60c各个中进行被处理水3的水滴化。因此，例如，与使用先前的实施方式1所示的三台水处理装置的情况相比，能够大幅简化装置。

另外，根据本实施方式3，以覆盖圆筒电极10a、10b、10c设置循环气体流路52a、52b、52c，成为双重管构造。因此，针对每一根放电管具备三个再水滴化部44，但与先前的实施方式1不同，循环配管23各一根即可，装置结构被简化。

此外，在图7中，循环配管23a、23b、23c与压缩机24串联地连接，但也可以使循环配管23分支为三个系统，与压缩机24并联地连接。即，循环气体流路52a、52b以及52c通过配管连接而形成一个连通的空间即可。

实施方式4.

图8是表示本发明的实施方式4所涉及的水处理装置的剖面图。在本实施方式4中，吸气口22设置于圆筒电极10的最上部附近。另外，吸气口22与压缩机24之间的循环配管23具备气液分离器56。另外，气液分离器56的气体出口与压缩机24连接，气液分离器56的液体出口与排水配管57连接。进而，排水配管57与存水部50连接。其它结构与先前的实施方式1相同。

接下来，说明本实施方式4中的水处理动作。通过使压缩机24动作，吸放电管60的内部的气体。此时，有从吸气口22与气体一起吸出被处理水3的情况。然而，在本实施方式4中，利用气液分离器56分离被处理水3，通过排水配管57送到存水部50。

另一方面，将由气液分离器56分离的气体通过压缩机24作为循环气体8送到再水滴化部44a、44b、44c。其它动作与先前的实施方式1相同。

根据本实施方式4，吸气口22形成于圆筒电极10的最上部附近。因此，放电管60内的气体的流动成为从再水滴化部44c、44b、44a向吸气口22的上方向的流动。其结果，气体的流动成为与落下的被处理水3相对的流，促进放电管60内的臭氧等和被处理水3的接触，能够提高水处理的速度和效率。

实施方式5.

图9是本发明的实施方式5所涉及的放电管60的剖面图。另外，图10是构成本发明的实施方式5中的图9所示的放电管60的单元电极70的剖面图。

在图9中，放电管60构成为具备用螺栓73在纵向上连结的四个单元电极70a、70b、70c、70d、安装到单元电极70a上的上部绝缘体11、安装到单元电极70d下的下部绝缘体12以及用组装到上部绝缘体11的上部保持体13和组装到下部绝缘体12的下部保持体14保持的导线电极15。

在图10中，单元电极70构成为具备由金属构成的圆筒管部71、设置于圆筒管部的上下端的连结部72、形成于圆筒管部的内侧的水滴形成部件46以及以从外周覆盖圆筒管部71的方式安装的循环气体流路52。再水滴化部44包括水滴形成部件46和循环气体流路52。

在本实施方式5中，通过连结分别具备再水滴化部44和圆筒管部71的多个单元电极70，形成放电管60。因此，与如先前的实施方式1所述利用一根圆筒电极10形成放电管60的情况相比，装配变得容易，量产性提高。

另外，能够适宜地确定单元电极70的安装数量。因此，能够根据被处理水3中的分解对象有机物的种类和浓度，形成最佳的放电管60的高度。

此外，在本发明中，吸气部不限定于压缩机，例如，也可以是送风机或泵等。另外，在本发明中，水滴意味着在气中存在的液体状态的水分子的集合体，其粒径以及数密度没有特别限定。

另外，在本发明中，对作为捕捉部件的水滴形成部件46和回收板58的材料无限制，但优选用玻璃、陶瓷、树脂等绝缘体形成。其原因为，在用金属等导电性材料形成捕捉部件的情况下，与导线电极15的距离变近，局部地形成强的放电，水处理的效率有时降低。

Claims (10)

1.一种水处理装置，具备：

中心电极，长度方向被设置成铅垂方向；以及

外周电极，设置成轴与所述中心电极相同，并包围所述中心电极，

通过在所述中心电极与所述外周电极之间施加高电压，在所述中心电极与所述外周电极之间的放电空间形成放电，并且通过使被处理水以水滴状或者水膜状从所述放电空间的上方供给到所述放电空间内，处理所述被处理水，

其中，所述水处理装置还具备再水滴化部，该再水滴化部与所述外周电极连接，

所述再水滴化部将在所述放电空间内落下的所述被处理水的一部分捕捉作为捕集水，使捕捉到的所述捕集水和经由气体配管供给的含氧气体混合，从而进行再水滴化，将通过再水滴化形成的水滴喷出到所述放电空间。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其中，还具备：

水处理反应器，构成为包括所述中心电极、所述外周电极以及设置于所述外周电极的下方且积存在所述放电空间内落下的处理后的所述被处理水的存水部；以及

吸气部，从所述水处理反应器吸出所述含氧气体，经由气体配管供给到所述再水滴化部。

3.根据权利要求2所述的水处理装置，其中，

用于从所述水处理反应器吸出所述含氧气体的吸气口设置于比所述再水滴化部更上部的所述外周电极。

4.根据权利要求2所述的水处理装置，其中，

具备将构成为包括一对所述中心电极和所述外周电极、以及一个以上的所述再水滴化部的放电管并联地连接而成的多个放电管，

所述多个放电管与所述存水部密封连接，

用于从所述水处理反应器吸出所述含氧气体的吸气口设置于所述存水部，

与所述多个放电管对应的再水滴化部分别通过使由所述吸气部经由所述吸气口以及所述气体配管供给的所述含氧气体、和捕捉到的所述被处理水混合来进行再水滴化，将通过再水滴化形成的水滴喷出到所述放电空间。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的水处理装置，其中，

所述再水滴化部将通过所述再水滴化形成的所述水滴在相对所述铅垂方向倾斜的方向上喷出到所述放电空间。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的水处理装置，其中，

所述再水滴化部具有：

捕捉部件，沿着所述外周电极的内表面设置；以及

气体流路，沿着所述外周电极的外表面设置，

所述外周电极形成有与所述气体流路相连的贯通孔，

所述再水滴化部利用所述捕捉部件将在所述放电空间内落下的所述被处理水的一部分捕捉作为所述捕集水，将经由所述气体配管供给的所述含氧气体经由所述气体流路和所述贯通孔供给到所述放电空间，使所述捕集水和所述含氧气体混合，从而进行所述再水滴化。

7.根据权利要求6所述的水处理装置，其中，

所述捕捉部件具有：

收集部，收集所述捕集水；以及

水流路，从所述收集部向下方伸长，

所述再水滴化部在所述水流路和所述气体流路交叉的交叉部处使所述捕集水和所述含氧气体混合，从而进行所述再水滴化。

8.根据权利要求7所述的水处理装置，其中，

所述气体流路在所述交叉部处剖面积最小。

9.根据权利要求6所述的水处理装置，其中，

通过在所述铅垂方向上连接多个单元电极，形成所述外周电极和所述再水滴化部，

该单元电极构成为具有：

圆筒形状的圆筒管部；

连结部，设置于所述圆筒管部的两端；

所述捕捉部件，安装于所述圆筒管部的内表面；以及

所述气体配管，安装于所述圆筒管部的外表面。

10.一种应用于水处理装置的水处理方法，所述水处理装置具备：

中心电极，长度方向被设置成铅垂方向；以及

外周电极，设置成轴与所述中心电极相同，并包围所述中心电极，

通过在所述中心电极与所述外周电极之间施加高电压，在所述中心电极与所述外周电极之间的放电空间形成放电，并且通过使被处理水以水滴状或者水膜状从所述放电空间的上方供给到所述放电空间内，处理所述被处理水，其中，

在与所述外周电极连接的再水滴化部中，具有：

将在所述放电空间内落下的所述被处理水的一部分捕捉作为捕集水的工序；

通过使捕捉到的所述捕集水和经由气体配管供给的含氧气体混合来进行再水滴化的工序；以及

将通过所述再水滴化形成的水滴喷出到所述放电空间的工序。