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Application of advanced oxidation process combining microbubbles and plasma to decentralized low carbon sewage treatment facility

微泡与等离子体相结合的高级氧化工艺在分散式低碳污水处理设施中的应用

基本信息

批准号：
21K05879
负责人：
松山史憲
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Sasebo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05879/
关键词：
促進酸化法液中放電プラズママイクロバブル水質浄化

项目摘要

本研究では，家庭用を想定した小型浄化槽の低炭素化を実現するために，独自設計の流体混合器を用いたマイクロバブルとプラズマを融合した促進酸化法を提案し研究を行ってきた．実用化のためには，気泡界面プラズマ形成機構の理解や高効率化と共に反応を制御することが必要不可欠である．そのため，プラズマ生成条件（印加電圧・電流、溶液ph、気泡径・量）と分解処理速度の関係性を実験により明らかにし，最終的には難分解性モデル物質分解反応の制御に挑む．本年度は昨年度に引き続き，高効率化を目指した装置内部の改良を行うとともに，処理液の物性による印加電圧・電流の違いを測定し，得られた成果は以下の3点である．(1)昨年度は，銅棒とその同心円状に設置されたワッシャーへと構造の改良を進めたが，さらに放電機構の検証を行い，ワッシャーのエッジ部を増加させることで，インジゴカルミン水溶液の酸化（脱色）実験において，脱色完了時間を3分短縮できた．(2)印加電圧とパルス数の処理効率への影響を調査するために，電流×電圧値とパルス数の積を一定にして比較実験を行った結果，処理効率に対しては印加電圧よりもパルス数がより支配的に作用することが分かった．(3)処理液の物性が印加電圧・電流に及ぼす影響を調査するため，人工海水をモデルに1～3％とその濃度を変化させて実験を行ったところ，電気伝導率が増加することと，表面張力の低下および気泡界面への影響により発生する気泡径が小さくなることから，水道水の場合に比べて1.4～2.2倍高い電圧を印加しなければプラズマ生成に至らないことが明らかとなった．

This paper proposes a method for the development of low carbon in a small scale chemical tank for household use. The understanding of the mechanism for the formation of bubble interface and the control of bubble interface are necessary. The relationship between the reaction conditions (voltage, current, pH, bubble diameter, volume) and the decomposition rate is discussed in detail. This year, the improvement of the interior of the device with high efficiency was carried out. The physical properties of the treatment solution were measured. The results were as follows: (1)In the past year, the copper rod and the concentric ring were set up to improve the structure. Today, the inspection of the Chinese mechanism was carried out. The acidification (decolorization) of the copper rod aqueous solution was carried out. The decolorization time was shortened by 3 minutes. (2)The investigation of the influence of the current on the processing efficiency of the voltage and the number of charges shows that the product of the current and the number of charges has a definite effect on the processing efficiency of the voltage and the number of charges. (3)The physical properties of the treatment liquid are investigated by the influence of voltage, current and temperature. The concentration of artificial seawater is changed from 1 to 3%. The conductivity of the treatment liquid is increased. The surface tension is reduced. The bubble diameter is reduced. In the case of water, the voltage is 1.4~2.2 times higher than that of water.