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的氧化方法，该方法使用独特设计的流体搅拌机结合了微泡和等离子体，以在供家居用途的小农业储罐中实现低碳化。为了实际使用，必须了解形成气泡界面等离子体并控制效率提高的反应的机制。因此，通过实验揭示了等离子体产生条件（应用电压/电流，溶液pH，气泡直径/量）和分解处理速度之间的关系，最终挑战是控制难以分解模型物质的分解反应。今年，我们继续改善内部设备以提高效率，并且由于治疗液体的物理特性而导致的应用电压和电流差异差异，所获得的结果如下：（1）去年，我们将结构改进到与铜杆的同心圆圈中安装在同心圆圈中的结构，但通过铜杆的范围，可以进一步确定排放机制，从而使我们能够确定降低的范围，我们已经确定了能够确定的边缘，我们已经确定了降低的时光，我们已经确定了孔的范围。（脱色）Indigocarmine水溶液的实验。（2）为了研究施加的电压和脉冲数对加工效率的影响，我们与当前X电压值和脉冲数量的乘积进行了比较实验，并发现脉冲的数量比施加电压对加工效率具有更大的效果。（3）为了研究处理液体物理性能对施加电压和电流的影响，我们使用人工海水作为浓度为1-3％的模型进行了一个实验，并且揭示了除非应用于高1.4-2.2倍的电压，否则应用了血浆的产生。