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．

在这项研究中，我们提出并研究了一种加速氧化方法，利用独特设计的流体混合器将微泡和等离子体结合起来，以实现家用的低碳小型化粪池。对于实际应用，了解气泡界面等离子体形成机制、提高效率和控制反应至关重要。因此，我们将通过实验阐明等离子体产生条件（施加电压/电流、溶液pH、气泡尺寸/体积）与分解处理速度之间的关系，并最终尝试控制持久性模型材料的分解反应。今年，继去年的基础上，我们以提高效率为目的对设备内部进行了改进，并根据处理液的物理特性测量了施加电压和电流的差异。获得了以下三个结果。 (1)去年，我们改进了结构，采用了铜棒和与铜棒同心安装的垫圈，但我们进一步验证了放电机理，并增加了垫圈的边缘，以氧化靛蓝胭脂红水溶液。脱色）实验中，完成脱色所需时间减少了3分钟。 (2)为了考察外加电压和脉冲数对加工效率的影响，我们以电流×电压值和脉冲数常数的乘积进行对比实验，发现外加电压和脉冲数对加工效率的影响脉冲对处理效率的影响发现，脉冲数量具有更显着的影响。 (3)为了研究处理液的物理性质对施加电压和电流的影响，我们以人造海水为模型，在1%~3%的浓度范围内进行实验，发现处理液的电导率已经清楚的是，除非施加比自来水高1.4至2.2倍的电压，否则不会发生等离子体产生，因为由于表面张力的降低和对气泡的影响，产生的气泡直径变小。界面。