JPH09507428A - ガス注入と電気放電を用いた液体汚染物除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体汚染物除去方法及び装置（１０）は、汚染物除去モジュール（１２）を通過する液体流内に配置された一連のパルス状電気アーク発生電極（２２、３０）を用いている。パルス発生機（５０）により充分なエネルギーを電極（２２、３０）へ送り、それによって致死紫外線及び機械的衝撃波が、汚染物除去モジュール（１２）内のアークにより発生する。装置の容量を変えるため、複数のモジュールを並列又は直列に操作することができる。電極（２２、３０）の一つを通ってガスを注入し、液体内のアークの発生を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス注入と電気放電を用いた液体汚染物除去装置 〔技術分野〕 本発明は、一般に、毒性又は望ましくない化学物質及び病原体を含む水、スラ ッジ、又は他の液体の精製及び汚染物除去に用いられる方法及び装置に関する。 詳しくは、本発明の装置は、液体の流れ内に放電することにより汚染物の破壊及 び（又は）除去を開始させる液体汚染物除去装置に関する。 〔背景技術〕 最近、環境清浄化活動、特に地下水、廃水及び飲料水の精製及び汚染物除去に 対する研究及び開発が極めて広く行われるようになってきた。水汚染物除去の必 要性は、工業的廃水の連続的処理から、１カ所での貯水池又は池の一時的汚染を 処理することまで多岐に亙る。従って、大規模及び小規模の両方に利用できる方 法が必要である。 供給水中の汚染物及び毒性物質を破壊又は除去するために、従来種々の技術が 使われてきた。これらには超音波振動により生じた衝撃波を用いること、及び水 に紫外線を当てることが含まれている。水流中に正に帯電するイオンを導入して 粒子の凝集及び分離を起こすとか、流体室内に電流を流して、その陽極と陰極と の間の電流によって近くの微生物に有毒な効果を与えるなどして、電気も汚染物 除去剤として用いられてきた。 塩素化はよく知られており、ある種のバクテリア及び微生物に有効であるが、 有機化学物質には殆ど効果がない。逆に活性炭フィルターは、有機化学物質を除 去するが、そのようなフィルターは極めて値段が高く、規則的な管理を必要とす る。 オゾン（Ｏ₃）の注入も効果的に使用することができる。しかし、オゾン設備 は極めて大きくしなければ効率のよいものとはならない。従って、そのコスト及 び規模のため、それは、例えば、小規模な汚染地下水及び廃水地点を清浄化する のに用いるのには不適切なものになっている。過酸化水素注入装置も、或るもの はＵＶフラッシュランプによる活性化と共に用いて、有機化合物と結合させるの に必要な−ＯＨラジカルを生成させるのに用いられてきた。この方法は、汚染物 及び有機化学物質を適切に除去することができるが、費用が高い。なぜなら、高 純度過酸化水素が多量に必要であり、過酸化水素がＵＶエネルギーに適切に照射 されるのを妨げるＵＶフラッシュランプの表面汚染により規則的な管理が必要だ からである。 活性炭フィルターは、有機化学物質については適切な除去作用を果たすが、極 めてコストが高く、規則的に交換しなければならず、従って、全国的な規模でそ れらの問題を解決するのには有望ではない。 関連する問題で、全国的な何千もの製造工業は、一般大衆又は局地的環境にと って危険になることがある副生成物又は製造の副作用に対処しなければならない 。製造工程自身が、環境及び人間に有害な有機化学物質又は他の汚染物を生ずる ことがある。食品工業では、多くの食品が、もし摂取されると有害なバクテリア 及び（又は）生物学的有機体を引き付けたり取り込んだりするため、この問題は 一層頻繁に起きる。これらの病原体（サルモネラ、ウィルス、バクテリア等）に 対しては、製造工程の或る時点及び小売販売へ出荷する前の時点で、製造業者は 対策を取らなければならない。殆どの場合、製造業者は化学的滅菌剤を用いるか 、又は製品汚染による問題の可能性を実質的に解消するようなプラントで製造工 程を行う。これは最終的消費者にとっては良いが、これらの滅菌剤又は化学物質 がプラントから近くの水又は埋立地中へ排出され、それが地下水系に浸出したり すると、別な環境問題を生ずる。 この種の処理で多くの種類の滅菌剤及び化学物質が用いられている。最も効果 的なものの一つは、フェノール系滅菌剤である。フェノールは病原体及び他の有 害な化合物に作用し、多くの種類の工業で広く用いられている。フェノール系滅 菌剤を使用することによる副作用は、その生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）が高い ため、環境に対する脅威を与えることである。このＢＯＤは、環境中へ放出され ると、他の長鎖有機体と酸素を奪い合う。環境保護局（ＥＰＡ）は、現在、局地 的環境中へ排出された場合、平均１日０．５ｐｐｍ、最大限度１．０ｐｐｍの限 界を要請している。自然環境中のこのフェノール濃度は、明らかに自然食物連鎖 に脅威を与えないものであり、従って、政府基準として受け入れられている。し かし、多くの工業は、この規制に従っていないか、又はその滅菌剤を環境中へ放 出する前に破壊するコスト的に効果的な方法を持っていない。従って、多くの工 業は、彼らの生成物を最終使用者及び局地的環境に対して安全に維持するため、 屋内廃水処理技術を採用している。 家禽飼育原料、製品、及び卵の生産では、多くの処理農場及びプラントで滅菌 剤としてフェノールを用いている。或るものはサルモネラ無菌法を実施している が、それは全工業に対して特殊なものである。この方法は彼らの労働者及び最終 的消費者がサルモネラ菌に犯される可能性を防止する。この方法の一部は、装置 、機械、及び一般的設備を洗浄するために滅菌剤としてフェノールを使用する必 要がある。副生成物としてフェノールを含む洗浄流出水はしばしば収集して、局 地的に僅かな体積の水中へ廃棄する。これは、フェノールの濃度がＥＰＡにより 局地的廃棄に対して設定された許容限界を越えるのが典型的であるため、問題を 生ずる。フェノール濃度が２０ｐｐｍ以上である洗浄水体積が８，７００ガロン ／週になることは珍しくない。 ＵＳＡで、或る形態のスラッジ脱水装置を用いた何千もの廃水処理プラントに ついては別の問題が存在する。米国での廃水処理プラントの大部分は、下水施設 又は工業的処理からの廃水を最終的に処理する手段として「バッグ(bug)」と呼 ばれている生物学的処理又は生きた有機体を用いている。最終的に、廃棄物質処 理後の固体物質としてそれら「バッグ」自身だけが残る結果になる。最終的処理 タンク中のこれらバッグを含む水はスラッジと呼ばれる。廃棄物処理のこの手段 によって生ずる問題は、処理水を再循環するか、又は河又は流水中に捨てること ができるようになるまで、残留する固体物質を除去し、廃棄しなければならない ことである。 作動容量の限界は、脱水速度による。スラッジを構成する有機体の細胞構造が 水を保持し、この水を除去するためにはかなりのエネルギー及び時間が必要であ る。多くの場合、従来の処理装置では、処理されたスラッジ残滓（ケーク）を更 に乾燥することなく埋立地へ移すことができる程充分な量の水を除去することは できない。その湿潤スラッジを、湿潤スラッジ型廃棄物に割り当てられた埋立地 へ送るならば、廃棄コストが遥かに高くなる。 現在ある多くの型の脱水装置は、スラッジから固体物質を物理的に分離するた めのものである。その例には、ベルトプレス、板及び枠プレス、及び遠心分離が 含まれる。この脱水装置によって固体物質を除去したならば、それは或るやり方 で廃棄しなければならない。第一の方法は、この物質を埋立地へ輸送することで ある。この方法の限界は、水を物理的に除去するのに時間及びエネルギーを必要 とし、脱水工程後の圧搾物質又は「残滓」を乾燥する必要があることである。も し脱水工程が余りにも遅いと、或る流量のスラッジを処理するのに余分の装置を 用いなければならない。もし残滓が充分乾燥されていないと、その物質は更に処 理するか、特別な埋立地に捨てなければならず、それは使用コストを遥かに大き くする。もし一層湿潤した残滓を埋立地が許容できることが判明した場合でも、 除去されていない余分の水のため一層重いものを輸送することに伴われるコスト の著しい増大がある。もし脱水速度が２倍になると、与えられた体積のスラッジ は正味半分の時間で処理できる結果が得られ、脱水装置は半分程の大きさでよい 。残滓が一層乾燥しているならば、全固体物質を最小のコストで廃棄することが できる。そのような方法は、かなりの量の資本投資及び操作コストを節約するこ とになるであろう。 従って、必要なことは、比較的低いコストで種々の有機物質及び化学的毒性物 質を効果的に破壊又は除去することができ、他の化学物質の添加、又は汚染水を 更に処理する必要がなく、大規模及び小規模操作の両方で使用するのに適合させ ることができる液体精製及び汚染物除去装置である。更に必要なことは、脱水速 度問題及び残滓乾燥問題の両方を単一の操作で解決することができるスラッジ処 理方法である。そのような装置は今の所従来法では欠けている。 〔発明の開示〕 本発明の一つの目的は、有機化学物質と同様、バクテリア及び他の微生物の両 方に対して有効な液体汚染物質除去方法及び装置（システム）を与えることであ る。 本発明の別の目的は、大規模又は小規模で操作しても、いずれもコスト的に効 果的で効率のよい液体精製方法及び装置（システム）を与えることである。 本発明の更に別の目的は、現在幾つかの異なった方式の汚染物除去作用を実施 している液体精製装置（システム）を、その装置を更に複雑にすることなく、用 いることである。 本発明の更に別の目的は、一層低いコストで水及びスラッジを処理するのに用 いることができる汚染物除去装置を供給することである。 これら及び他の目的を達成するために、本発明の装置は、紫外線、パルス状機 械的衝撃波、及び液体流のイオン化の相乗的組合せを、処理すべき液体内の汚染 物除去及び精製作用として用いている。汚染物を除去すべき液体を、直列又は並 列に配列した一つ以上の汚染物除去モジュール(module)に通す。モジュール内の 室（チャンバー）を通って一対の電極が横断するように向かい合っており、その 間にアーク間隙即ち放電領域を定めている。汚染された液体を取り入れ口を通っ てその室及びモジュール内へ導入し、そこでその液体は排出領域を通過するか又 はそれに近づく。高エネルギー固体(solid state)スイッチを用いたパルス発生 機は、アークを誘発する迅速な連続電気パルスを電極を通して送り、それによっ て放電領域内の電極間に一連の放電アークを生ずる。アークは充分なエネルギー をもち、それによってプラズマ誘導アークが電極間の液体を通って維持され、微 生物を直接殺し、他のものを弱くする能力を有する機械的衝撃波と共に致死量の 紫外線を発生する。更に、放電領域に近い水の分子は、ヒドロキシルイオン及び 遊離酸素を含めた励起ラジカルへ分解され、それらは有機化学物質と結合して水 流からそれらを除去する。 電極間にアークを発生できるようにするため、アノード組立体を通して放電領 域内へガスを注入する。この装置の低流量バッチ式(low flow batch)水処理方式 に対する一層の改良には、アーク放電処理の前の予備処理保持タンク中へ過酸化 水素をポンプで導入すること及び後処理タンクヘ入る前の液体中へのオゾン分布 の促進が含まれる。 ここに記載した装置は、他のどのような装置によっても達成できない相乗的結 果を与える単一の方法で、他の技術の主たる精製／汚染物除去効果（ＵＶ、Ｏ₃ 、ＯＨ、Ｏ₂、衝撃、電気的殺菌）の全てを与える主要な科学的進歩を表すもの である。 第１ａ図は、本発明の液体汚染物除去装置の第一態様を表す概略的図面であり 、汚染物除去モジュールが切断面で示されている。 第１ｂ図は、ガス注入ジェットを有する液体汚染物除去装置の第二の態様を表 す概略図であり、汚染物除去モジュールが切断図で示されている。 第２図は、第１ａ図の本発明の態様の汚染物除去モジュールを末端の方から通 して見た図である。 第３図は、第１ａ図又は第１ｂ図の態様のパルス発生機の概略的配線図である 。 第４図は、廃水の低流量バッチ式処理で用いるように構成した液体汚染物除去 装置の第三の態様の配管系統及び部品を示す概略図である。 第５図は、第４図の装置の態様の低流量バッチ式廃水処理の電気系統及び部品 を示す概略図である。 第６ａ図は、第４図の廃水処理装置の汚染物除去モジュールで用いられるカソ ード組立体の平面図である。 第６ｂ図は、第６ａ図のカソード組立体の横から見た斜視図である。 第７ａ図は、第４図の廃水処理装置の汚染物除去モジュールで用いられるアノ ード組立体の底面図である。 第７ｂ図は、第７ａ図のアノード組立体の横から見た斜視図である。 第８図は、第４図の低流量バッチ式廃水処理装置の汚染物除去モジュールの一 部を切り取った斜視図である。 第９図は、スラッジ処理用に形成した液体汚染物処理装置の第四の態様の装置 キャビネットの斜視図である。 第１０ａ図、第１０ｂ図、及び第１０ｃ図は、第９図のスラッジ処理装置の配 管系統及び部品を示す概略図であり、夫々単一室、二直列室、及び二並列室の方 式の汚染物除去モジュールを示している。 第１１ａ図、第１１ｂ図、及び第１１ｃ図は、第９図のスラッジ処理装置の汚 染物除去モジュールの斜視図であり、夫々第１０ａ図、第１０ｃ図、及び第１０ ｂ図の単一室、二並列室、及び二直列室の方式のモジュールを示している。 第１２図は、第１０ａ図及び第１１ａ図の単一室型モジュールの斜視図であり 、点線で内部二電極室を示している。 第１３ａ図は、第１２図の二電極室の拡大斜視図である。 第１３ｂ図は、第９図〜第１２図のスラッジ汚染物除去装置の態様のアノード 及びカソードの組立体の拡大図であり、第１３ａ図の室に取付けたものとして夫 夫の配向を示している。 第１４図は、第１３ａ図の室の側面図である。 第１５図は、第１３ａ図の室の一部を切り取った前面図であり、一つの電極対 の間のアーク放電領域を示す。 第１６図は、第１３ａ図の室の上面図である。 第１７図は、第１３ａ図の室の切り取った側面図であり、室バッフルの位置を 示している。 第１８図は、第１０ｂ図及び第１１ｃ図に示したような直列電極室を有する、 第９図のスラッジ処理装置で用いられる一形態の汚染物除去モジュールの切り取 った側面図である。 第１９ａ図は、第１５図のカソード組立体の拡大断面図であり、室の上板に絶 縁体を留める構造を示している。 第１９ｂ図は、第１９ａ図の電極クランプの平面図である。 第２０図は、第４図の低流量バッチ式廃水処理装置及び第１０ｂ図のスラッジ 処理装置で用いられる液体汚染物除去装置の態様のパルス発生機を示す概略図で ある。 第２１図は、液体汚染物除去装置のスラッジ処理装置の態様の電気系統及び部 品を示す概略図である。 〔本発明を実施するための最良の態様〕 本発明の液体汚染物除去方法は、水又は他の液体の精製及び汚染物除去の三つ の異なった方式を用いており、それは相乗的やり方で一緒にし、有機物質及び化 学的毒性物質を除去又は破壊する。これら異なった汚染物除去方式の各々を始動 させるものは、液体流中に生じさせた一連のパルス状電気アークである。１０ｋ Ｖ〜５０ｋＶの放電電圧及び７０Ａの最大アーク電流を用いて、アーク放電領域 近辺の汚染物除去室内にプラズマ現象を発生させる。その結果、直ちに１０，０ ００〜１５，０００°Ｋの局部的温度、及び１００〜１０００ＭＰａの局部的 プラズマ圧力が得られる。放電の第一の結果として、アーク自身が高レベルの紫 外線を発生し、それが水流中に見出される多くの生きた有機体を破壊する。第二 に、高温で周囲の水の急激な膨張と続く冷却を起こし、汚染物除去装置内に機械 的衝撃波を生じ、多くのバクテリア及び微生物を両方共直ちに破壊するのみなら ず、他のものの保護殻及び膜を破壊する結果を与え、それによってそれらを紫外 線又は他の致命的作用に曝す。第三に、放電は水自身を、Ｈ、ＯＨ、ＨＯ₂、及 びＯ⁺を含めた帯電水和物、イオン、励起遊離ラジカルへ分解する。前に述べた 過酸化水素及びオゾン注入装置と同様に、これらのラジカルは直接バクテリア及 びウィルスを攻撃し、更に有機化学物質と結合してそれらを除去する。 このように、本方法の重要な事項は、水中での高エネルギー電気アークの発生 である。そのようなアークを発生する装置１０は、第１ａ図に全体的に示されて いる。汚染物除去及び精製効果は、一つ以上の汚染物除去モジュール１２内で行 われ、そのモジュールには汚染物除去過程中、地下水、廃水、又は飲料水が流れ る。好ましい態様として、モジュール１２は全体的に円筒の形をした室壁１４を 有し、それは水取入れ口１６及び水排出口１８と一緒になって、その中に流体の 入る汚染物除去室１３を定める。装置１０のこの第一の態様では、汚染物除去モ ジュール１２は、レクサン(Lexan)(登録商標名)プラスチック材料から作られて いるのが好ましく、内径は約３ｃｍである。 アノード組立体２２及びカソード組立体３０の形で、壁１４の両側に横断する 形で誘導電極が取付けられている。アノード組立体２２は、好ましくはタングス テンから作られたアノード電極部材２３（第２図）で、直径約1/8ｉｎの全体的 に円柱の形をした一点で終わる電極部材を有する。アノード組立体２２は、絶縁 体２４によって、それが室壁１４を通って中に入っている状態で支持されており 、その絶縁体は、テフロン（登録商標名）ＰＴＦＥから作られており、アノード 組立体２２を簡単に取り外しでき、その室１３内の位置を調節できるように機械 的に取付けられている。 カソード組立体３０は、全体的に長方形のアーク発生板即ちカソード電極部材 ３２を有し、それは壁１４の内面近辺に実質的にその内面と並んで長手方向(lon gitudinally)に配列されている。カソード電極部材３２の末端から垂直にカ ソード組立体３０の電気端子３４が伸びている。流体保持シール（図示されてい ない）がモジュール１３内から汚染水が漏れないように従来のやり方で端子３４ の周りに配置されている。 第１ａ図及び第２図から分かるように、カソード電極部材３２の平らな表面と アノード電極部材２３の基底端(proximal end)との間に放電領域２６が定められ ている。この放電領域２６の長さ、即ちアノード電極部材２３の尖った基底端と カソード電極部材３２の基底端との間の距離は、汚染物除去装置１０の適切な作 動を行われせるのに重要である。その間隔は最適流量に対して最大にすべきであ るが、アノード電極部材２３とカソード電極部材３２との間に信頼性のある放電 及びアーク２７を発生させ、持続させる能力と両立すべきである。この装置の好 ましい態様として、放電領域２６の長さは約１．０ｃｍである。 アノード電極部材２３は、周期的な取り替えを必要とする装置の唯一の部分で ある。従って、アノード組立体を製造する時に極めて耐久性のある材料を用いる ことが重要である。アノード電極部材２３を製造するのに使用できることが認め られている金属には、タングステン・トリウム合金、及びクロメモリー(chromem olly)合金が含まれる。 カソード電極部材３２は、長期間の操作に適したどのような耐久性のある金属 で作ってもよく、例えば、ステンレス鋼でもよい。カソード組立体３０のカソー ド電極部材３２は、大略２ｃｍ×２ｃｍで、厚さが０．２ｃｍであるのがよい。 アノード電極部材２３とカソード電極部材３２との間にアーク２７を発生させ るため、アノード組立体２２を、正のケーブル２０によってパルス発生機５０（ 第１図）に接続する。負のケーブル１９も、カソード組立体３０の端子３４から パルス発生機５０の負側へ接続する。 アーク２７が発生した結果として、汚染物除去モジュール１２の室１３内に衝 撃波を反復発生させる目的を達成させるため、アークをパルス状にするための手 段を用いる。ここで第３図を見ると、パルス発生機５０の設計に関連して一層詳 細な点が示されている。パルス発生機５０は、定格３，５００ボルトで、約４０ μＦの容量を持つ放電キャパシタ５４を有する容量放電型のものであるのが好ま しい。キャパシタ５４は、高電力固体スイッチ５６によって放電され、そのスイ ッチは、キャパシタを出力パルス変圧器５８へ１μ秒で放電させることができる ように設計され、選択されている。 放電領域２６に充分大きなエネルギーの電気アーク２７を発生させるため、パ ルス変圧器５８は、放電キャパシタ５４からの１，５００ボルト、１，１００ア ンペアのパルスに基づき、アノード組立体２２の所で４０，０００ボルト、３０ アンペアのパルスを発生できなければならない。例えば、好ましい態様として、 半導体スイッチ５６がエレクトロニクス・タイミング・ボード６０からのトリガ 信号(triggering signals)を受け、そのボードは１秒当たり１〜６０のトリガ信 号を発生することができる回路を有する。放電キャパシタ５４は、第一段階変圧 器６３及び整流器６４によって抵抗６１を通り数ｍ秒でＤＣ１，５００ボルトに 帯電させ、その変圧器は従来の２２０ＶＡＣ電力ライン６２に接続されている。 この装置の一つの好ましい態様として、タイミング・ボード６０は、１．２Ｍ Ｗのピーク電力レベルで放電領域２６を通り１秒当たり３０のアークを発生する 。アーク発生信号のパルス幅は約５μ秒であり、約１．０ｃｍのアーク間隙即ち 放電領域２６の距離で、１パルス当たり約７．０ジュールのエネルギーレベルを 与える。 モジュール１２を通る水の流量は、好ましい量の汚染物除去及び精製効果を与 えるため、水の単位体積当たり必要なエネルギーに基づいて種々の大きさに調節 することができる。一つの好ましい態様として、水の量に対し１．０Ｊ／ｃｍ³ のエネルギー密度で適切な汚染物除去が与えられ、それによって約１２リットル ／分の流量でモジュール１２を通すことができる。 モジュール１２の大きさ及び体積は、精製すべき水の種類及び必要な流量に従 って比例的に調節することができることは、当業者に明らかであろう。更に汚染 物除去能力を増大するため、複数のモジュール１２を平行して同時に操作し、単 一の汚染水供給部からそれらを通って一体化した排出部へ通過させる。また汚染 物除去効果の大きさを増大するため、複数のモジュール１２を直列に操作しても よく、それによって第一モジュール１２の排出口１８を出る精製水を、次に直ち に第二モジュール１２の取入れ口１６へ送ると言うように、順次行なってもよい 。 ここに記載する方法及び装置を実施する見本の装置の試験に基づき、飲料水と して適切な９９．５％の精製水準を、３．５Ｊ／ｃｍ³又はＩＫＷＨ／ｍ³のエネ ルギー密度を用いて達成することができる。標準的環境条件に合うようにするた め、即ち、処理水を環境中へ放出するのに適切な精製水準を達成するのに、０． ３ＫＷＨ／ｍ³の電力密度が適切である。 一般的有機化学的汚染物を除去するための好ましい態様についての更に別の試 験により、そのような汚染物の減少は１０〜３０Ｊ／ｃｍ³のアークエネルギー レベルで行われ、それによって殺虫については０．１ｇ／リットルの初期濃度か ら、炭化水素については０．１〜４０ｇ／リットルから、油生成物については０ ．２〜２０ｇ／リットルから、９０〜９５％の汚染物の減少が得られたことが判 明した。 ガス注入 液体内に希望の電気アークを発生できるようにするため、アーク放電領域２６ 内にガスを導入するのがよい。第１ｂ図に関し、装置１０の第二の好ましい態様 のアノード組立体２２の中へ高圧ガスジェット２１が挿入されている。水面下の ガスジェットチャンネルが、カソード組立体３０の方へ向けたアノード電極部材 ２３の中の小さな孔を通って高圧ガスを注入することによって形成される。この 空気又はガスのチャンネルは、実質上のアノードを形成し、最初に起きるアーク が通る通路になる。これは、空気又は殆どのガスの耐電圧が水よりも遥かに低い ために起きるものである。 精製すべき汚染水は、放電室１３を通り、放電領域２６の近辺を流れる。精製 される水の流量は、単位体積当たり必要なエネルギーの関数である。１．０Ｊ／ ｃｍ³の無難な数字を仮定すると、流量は１２リットル／分になるであろう。ガ スは、液体内に気泡の発生を持続させるのに充分な圧力で約５ＣＦＭの流量で供 給されるのが好ましい。室１３内の液体の圧力より約６〜８ｐｓｉ高いガス圧力 が通常適切である。 この態様でのパルス発生機５０も、室１３内の電極へ非常に早いパルスの高電 圧電流を送るように設計された容量型放電装置である。放電キャパシタ５４（第 ３図）は、３５００ボルト用に設計された４０．０μＦインパルス放電型のもの である。キャパシタ５４は出力パルス変圧器へ約１．０μ秒でキャパシタ５４を 放電させるのに充分なｄｉ／ｄｔ及びピーク電流容量を有する高電力固体スイッ チ５６を用いて放電させる。出力パルス変圧器は、放電領域２６中に強力な放電 を生ずるように、水面下の高圧ガスジェット２１によって形成された実質的なア ノード電極部材２３に４０，０００ボルト、７０アンペアのインパルスを生ずる ように設計されている。パルス変圧器５８からのこの出力に必要な入力は、キャ パシタ５４及びスイッチ５６からの１５００ボルト、１１００アンペアのパルス である。スイッチ５６は、１秒当たり５０〜１００のパルスを生ずることができ るエレクトロニクス・タイミング・ボード６０からそのスイッチ信号を受ける。 パルス放電キャパシタ５４は、電力ライン６２から電力を得る電力変圧器６３及 び整流器６４によって、数ｍ秒でＤＣ１５００ボルトに帯電する。パルス電力装 置５０の設計は、スイッチ５６が早く壊れないように保護するため、従来の工学 的方法により要求される必要な一時的保護機構も含んでいなければならない。 パルス電力装置５０は、放電領域２６に必要な高エネルギー放電又はアーク２ ７を生ずる。この放電は、１．２ＭＷのピーク電力レベルで１秒当たり約６０回 行われる。パルス幅は約５μ秒（半値幅）であり、１パルス当たり７．０ジュー ルのエネルギーレベルを与える。放電領域２６を形成するアノード電極部材２３ の基底端とカソード電極部材３２の基底端との間の間隙は約２．０ｃｍである。 室１３は、ガス又は空気チャンネルを通る強いパルス状電気アーク２７の結果 として、強力なプラズマで部分的に満たされる。このガスチャンネルは精製され る処理流体（水）の水面下にある。室１３の大きさは、室を通って精製又は汚染 物が除去される水の希望の純度及び流量を与えるのに必要な全平均放電エネルギ ーの関数である。局部的プラズマ圧は１００〜１０００ＭＰａの範囲にあり、局 部的温度は約１０，０００〜１５，０００°Ｋである。 ひとたびアーク２７が冷たいガスチャンネル内に完成すると、それは急速に広 がり、次に非常に急速に冷却しながら収縮する。これは、異なった圧力の波が発 生した結果であり、それらの波は室１３内の衝撃波として見做される。衝撃波は 、或る微生物及びバクテリアを直接殺し、多くのウィルス及びバクテリアで見ら れる保護外殻を破壊することにより、精製工程を開始する初期効果の一つである 。衝撃波を生ずる電気アークは、高度に集中したプラズマも生ずる。このプラズ マ は紫外線（ＵＶ）の非常に強力な放射線源であり、それ自身も多くのバクテリア 及びウィルスを破壊するのみならず、化学的汚染物／毒性物質を転化させるのに 必要な幾つかの励起ラジカルを生ずる。プラズマは、冷たいガスチャンネル中の 酸素をオゾンに変換することも行い、そのオゾンは非常に強力な酸化剤であり、 水精製の信頼性のある方法としてよく知られ、受け入れられている。 電気アークの別の主な効果は、Ｈ、ＯＨ、ＨＯ₂、Ｈ₂Ｏ₂、及びその他のよう な帯電水和物、イオン、及び励起ラジカルを発生することである。これらのラジ カルは直接バクテリア及びウィルスを攻撃し、化学的毒性物質を非常に効果的な やり方で転化する。精製工程のこの部分は、ＵＶを用いてＨ₂Ｏ₂を必要な励起ラ ジカルへ分解する現存するＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）注入装置に非常によく似た働き をするが、遥かに低いコストで働く。また、他の効果（オゾン、ＵＶ、プラズマ 、及び衝撃波）との相乗効果により、遥かに高い品質の精製を与える結果になる 。 基体的装置１０を構成し、その方法の効果性を試験した。E.Coliバクテリアを 用いて殺バクテリア効果を試験した。その試験中、高度に汚染された水を装置１ ０に通して流すと、E.Coliは著しく減少するか、又は除去された。この装置の電 力効率もこの試験中に決定された。廃水の精製度を、全消費電力に対し比較し、 電力効率を決定した。次のデーターは、精製試験の結果及びその結果を得るのに 必要な電力消費を示している。 飲料水としての条件を満足させる電力消費 Ｗ＝３．５Ｊ／ｃｍ³（１ｋＷｈ／ｍ³）−飲料水基準まで精製（９９．５％） 環境規制条件を満足させる電力消費 Ｗ＝１Ｊ／ｃｍ³（０．３ｋＷｈ／ｍ³）−環境への廃棄基準に合う精製水準。 モジュール１２内の室１３は、高電圧高電流アークが起きる場合のカソード及 びアノードの組立体３０及び２２を有する。単一の室１３は、一つ以上の対にな ったカソード及びアノード組立体３０、２２によるか、又は単一のカソード組立 体３０と複数のアノード組立体２２を組合せたものによって定められた一つ以上 の放電領域２６を持っていてもよい。装置１０は、直列又は並列に構成した一つ 以上のモジュール１２を持っていてもよく、その数及び形態は、装置１０を１回 通過するのに必要な水の流量及び精製度によって決定される。室１３の大きさは 、室１３を通る水の流量及び電気アークによって生じた衝撃波による室１３の機 械的共鳴に基づく。 水素ガス注入 装置１０によって発生した強いアークは、多くの水分子をヒドロキシルイオン 及び遊離水素へ分解する。イオンは強い酸化剤として働き、水中の有機炭化水素 と結合して二酸化炭素を形成し、それは大気中へ放出することができる。残念な がら、許容できない副生成物が生成するため、酸化工程が望ましくない場合があ る。この場合には、それら酸化剤は使用しないか、又は除去することができ、異 なった効果を挙げることができる。 アークは非常に熱く、約１５０００°Ｋであり、それ自身でどのような生きて いる微生物でも殺すか、それと接触する殆どの化合物を分解する。この効果は、 水素がアーク中に注入されるか、又は水がアークを通過する前にその中に溶解さ れていると大きくなる。なぜなら、水素は酸化剤と結合して水又は過酸化水素を 形成し、それによって存在する元素又は化合物を更に酸化する可能性を無くすか らである。この過程は非常に効果的なので、酸化された元素をその基本の形へ還 元することができ、水が最終的副生成物となる。 この高温のアークから電子によって基本的元素へ還元することができる化合物 の二つの例は、臭素酸カリウム及びクロロホルムである。臭素酸カリウムは危険 な発癌剤であり、それは臭素がオゾンによって精製された水中の元素である場合 に生ずる。安全な元素を酸化することにより、危険な化合物を生ずる。 過酸化水素注入 従来法で行われる水の汚染物除去方法の一つは、過酸化水素を添加することで ある。この方法は、−ＯＨラジカルを生成させるため過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）及び ＵＶフラッシュランプを用いる。これらのラジカルは存在するどのような化学物 質とも結合し、その化学物質を効果的に燃焼し、最終的生成物として二酸化炭素 （ＣＯ₂）を生ずる。この方法についての最近の報告では、必要な過酸化水素の 量は、最初に考えられていたものよりも遥かに多いことを示している。現実には 、ＵＶは濁った水を通過しないので、水の混濁を少なくするため、ＵＶに露出 する前に前処理として過酸化水素を添加する。過酸化水素は、混合物が５．５近 辺のｐＨを持つようになる迄添加する。これは、１０〜１５％程の多くの過酸化 水素を必要とする。この前処理は、１ガロン当たり報告されたコストには通常加 えられていない隠れたコストになる。従来法の装置では、供給された水から有機 化学物質を除去する機能を果たすが、コストは高い。過酸化水素及びＵＶフラッ シュランプ法の主な欠点は、フラッシュランプが直ぐにプレートオーバー(plate over)し、効果がなくなることである。このことは、特に鉄のような溶解金属の 含有量が大きい部分に当て嵌まる。本発明の装置は本質的にこの問題を解決する ことが明らかになつている。なぜなら、アークが直接ＵＶを発生し、溶解金属に よって汚染されるようになるガラス管球は存在しないからである。実際、新しい 装置は、ＵＶ出力を増大するためアーク中にアルゴンのようなガスを注入するこ とにより改良することができる。これは、ガラス管球の無いＵＶフラッシュラン プを用いたのに相当する。ＵＶは病原体を殺すのに必要なので、このＵＶ増強ガ スの注入は、バクテリア及びウィルス(E.Coli)を殺すのに適用することもできる 。 本発明の装置は、放電法により強化した過酸化水素注入も用いることができ、 ＵＶによる過酸化水素の−ＯＨラジカル（これは有機化合物と反応する）への電 気化学的分解と、電気的衝撃、ＵＶ照射、イオン発生、及び機械的衝撃とを組合 せた相乗的効果を生じさせることができる。これらの効果は、注入された少量の 過酸化水素と一緒になって高エネルギー放電により開始・発生するものである。 電気アーク及び過酸化水素注入により、生きている有機体を殺すことが既に示 されている高レベルのＵＶ輻射線を生ずる。アークによって生じたＵＶにより直 接注入過酸化水素を活性化することは、過酸化水素の必要性を著しく減少し、従 来法の装置で見られるようなランプ汚染又は損傷が起きる可能性を全て除いてい る。 放電は水自身を励起ヒドロキシルイオン及び遊離酸素に分解し、それらは有機 化学物質と結合して、過酸化水素単独の場合と同様な仕方でそれらを除去する。 高レベルのＵＶに照射すると、少量の注入過酸化水素が−ＯＨラジカルへ分解し 、それが電気的効果と相乗的仕方で働き、汚染物を殆ど０まで減少する。 二酸化チタンを注入し、次にそれをＵＶ輻射線により触媒作用を及ぼすことに より、同様な効果の向上を達成することができる。これは、未処理水中のヒドロ キシルイオンの量を増大するであろう。更に、室１３の内壁面を、同様な効果の ために二酸化チタンで被覆してもよい。 廃水の低流量バッチ式処理 第４図〜第８図は、廃水の低流量バッチ式処理のために構成した本発明の液体 汚染物除去装置の第三の態様を例示している。この態様では、水は三つの別々の 段階で処理し、第一は前処理タンク４０で、次に汚染物除去モジュール１２で、 次に後処理タンク４１で行う。貯蔵タンク７６を用いて過酸化水素を保持し、そ れを前処理タンク４０で廃水流中へ注入する。過酸化水素（又は同様に作用する 化合物）の目的は、直接バクテリア及びウィルスを攻撃することができる励起ラ ジカルの量を増大することにある。再循環ポンプ８２、再循環導管８４、及び逆 止め弁８３を含む水再循環系統により、水がモジュール１２に入った後、モジュ ール１２の室１３中でアークにより発生したＵＶ輻射線に汚染物除去水が露出さ れる時間を長くするため、水を再循環する。アノード組立体２２を通して室１３ 中に注入される空気は、コンプレッサー９０により満たされる空気タンク８８か らモジュール１２へ供給する。フィルター９１により空気から粒状物を除去し、 スイッチ８９により空気要求量に呼応してコンプレッサー９０の回転をオン・オ フする。調節器８７は、ガスの圧力をモジュール１２中の工程圧力よりも高い好 ましい水準に維持し、アーク放電領域内に一定した気泡の供給が得られるように する。 水が排出口１８からモジュール１２を出た後、それはモジュール排出導管９２ を通って流れ、オゾン塔９３を通過する。水が塔９３の中にある間に、分配板９ ４が水中の気泡を破壊し、モジュール１２中のアークによって発生したオゾンの 遊離及び分布を促進する。次に水を後処理タンク４１へ移動させる。そこからダ ンプ(dump)ポンプ９７によってその水を処理水排出管１００を通って送り出す。 後処理タンク低水準フロートスイッチ９８は、後処理タンク４１が空になった時 に作動する。 装置１０が作動している時、現場の保存タンク１５に汚染物除去された水を満 たし、貯蔵タンク７６に過酸化物を満たす。これにより貯蔵タンク低水準フロー トスイッチ７７が「オン」位置になる。前処理タンク４０及び後処理タンク４１ は空になる。排水ポンプ作動スイッチ１１２、排水管作動スイッチ１１１、アー ク作動スイッチ１１０、過酸化物ポンプ作動スイッチ１２０、警報器作動スイッ チ１１７、コンプレッサー作動スイッチ１１８は、夫々「オン」位置に切り替わ る。アーク作動スイッチが「オン」になっている時、アーク作動リレー１１４は 閉じている。過酸化物ポンプ作動スイッチ１２０はリレー１２５を閉じる。もし 現場タンク１５が一杯になると、フロートスイッチ４３がオンになる。次に前処 理タンク低水準フロートスイッチ７１に電力を適用する。これによりリレー１０ １（第５図）を閉じ、排水ポンプ４２及び過酸化物ポンプ７９のスイッチが入る 。未処理水は、未処理水導管４５を通り、スクリーンフィルター４４を通って流 れる。次に過酸化物が、過酸化物供給導管７８を通り、逆止め弁８０、過酸化物 流量制御弁８１を通り、前処理タンク４０中へ入口４８から流入する。装置１０ の使用者によってタイマー１０２を用いて予め時間が設定された後、過酸化物ポ ンプ７９のスイッチを切る。フロートスイッチ１０８が、前処理タンク４０が一 杯になったことを感知した時、それはリレー１０１を開放し、それによって排水 ポンプ４２のスイッチを切り、ソレノイド作動空気弁８５に電力を供給する。空 気流量スイッチ８６が、空気がモジュール１２中へ流れて行くのを感知した時、 電力がフローバス１０５へ供給される。 電力がフローバス１０５へ供給されると、前処理タンクポンプ７０及び再循環 ポンプ８２が作動し、水流量弁７３が開く。前処理タンク排出管７２を通る水の 動きにより、水流量センサースイッチ７４が、モジュール１２から水が流れるの を感知し、それによってパルス電力装置５０（第５図）を作動する。 水はモジュール１２から、オゾン塔９３、後処理タンク導入管９５を通って流 れ、タンク４１に入る。モジュール１２中の水の一部分は、再循環導管８４、逆 止め弁８３、及び再循環ポンプ８２を通って循環し、ＵＶへの露出を増加する。 タンク４１が一杯になった時、後処理タンク高水準フロートスイッチ１０３がパ ルス装置５０及びフローバス(flow buss)１０５から電力を除く。次に保持タイ マー１０６が始動する。タイマー１０６が約８分後にそのサイクルを完了した時 、タイマーリレー１２４が閉じる。ラッチングリレー１０７が閉じ、ソレノイド 作 動ダンプ弁９９が開き、ダンプポンプ９７がタンク４１を空にし始める。次に処 理された水を排出管１００を通って装置から排出する。 保持タイマー１０６を作動させた時に、ラッチングリレー１０１も作動し、サ イクルが再び始まる。最初のサイクルの後、後処理タンク４１が空になるに従っ て、前処理タンク４０が満たされて行く。 前処理及び後処理タンク４０、４１には、通気口４７及び９６が夫々取付けら れており、装置１０から空気及び他のガスが逃げることができるようにしてある 。また、空気流出管４９が排水再循環導管８４から前処理タンク４０へ通じ、モ ジュール１２から過剰のガスを除去する。 装置１０の或る用途では、ブースターポンプ７５を排出管７２に用いて、前処 理タンク４０からモジュール１２への適切な廃水の流れを維持することができる 。第５図は、第４図に例示した種々の弁及び他の部品と同様、パルス発生機５０ を制御するのに用いられる制御系統を示す概略図である。従来の２２０ボルトＡ Ｃ電源６２を、主ブレーカー１２３を通して装置１０に接続する。主電源変圧器 ３６は、１２０ＶＡＣの電力をバス(buss)１２１へ与え、２２０ＶＡＣの電力を バス１２２へ与える。バス１２１は回路ブレーカー１２７によって保護されてい るのに対し、バス１２２はブレーカー１２６によって保護されている。前処理タ ンク低水準スイッチ７１（前処理タンク４０が空であると仮定すると）がリレー １０１を閉じて、排水ポンプ４２及び過酸化物ポンプ７９のスイッチを入れる。 タイマー１０２は、約２０秒間過酸化物ポンプ７９を作動させ、そしてそれを切 る。過酸化物ポンプ７９の作動時間は使用者によって調節することができる。前 処理タンク高水準フロートスイッチ１０８は、前処理タンク４０が一杯であるこ とを感知すると、リレー１０１を開く。これによって排水ポンプ４２が切れ、ソ レノイド制御空気弁８５に電力が供給される。空気流スイッチ８６が、モジュー ル１２へ空気が流れているのを感知すると、工程流電力バス１０５へ電力が供給 される。電力がフローバス１０５へ適用されると前処理タンクポンプ７０及び再 循環ポンプ８２を駆動し、廃水流弁７３を開く。これによって前処理タンク４０ から汚染物除去モジュール１２へ廃水が導入される。 モジュール１２中にアークが存在しないこと又は他の異常な工程状態を検出す るため警報装置１１６が配備されている。警報状態の時のために、使用者は、補 助手動スイッチ１１３を用いることにより警報リレー１１５を手動で入れるオプ ションを入れることができる。さもなければ、警報状態が修正された後、リセッ トスイッチ１０９を用いて装置１０をリセットすることができる。電力インター ロック補助手動スイッチ１１９により、使用者は、装置キャビネットドアー（図 示されていない）が開いている間、装置１０を操作することができる。 第８図は、低流量バッチ式処理装置１０で用いられるような汚染物除去モジュ ール１２の拡大図である。矩形の囲い１４は、円筒の形をした内部汚染物除去室 １３を保持する。アノード組立体２２及びカソード組立体３０が向かい合った位 置に取付けてあり、アノード電極部材２３及びカソード電極部材３２の基底端の 間にアーク放電領域２６を定める。未処理水は取入れ口１６からモジュール１２ へ入り、処理された水はカソード組立体３０を通って排出口１８から出る。モジ ュール１２内の室１３の大きさは、室１３内の衝撃波の発生周波数６０Ｈｚ近く で室１３が音響的に共鳴するように選択するのがよい。低流量バッチ式処理装置 で用いるためのモジュール１２の好ましい態様として、モジュール１２の囲い１ ４は２０″×２４″×２″である。室１３は、その場合、２０″の直径を持って いるであろう。 第６ａ図及び第６ｂ図は、カソード組立体３０の拡大図であり、第７ａ図及び 第７ｂ図は、アノード組立体２２の拡大図である。アノード組立体２２は絶縁体 ２４を有し、それは好ましくは一片のテフロンＰＴＦＥ又は同様な非伝導性材料 から作られている。絶縁体２４の中心部にアノード電極部材２３が配置されてお り、それは主に導管又は同様な金属管から作られている。ガスジェット２１を定 め、従って、アノード組立体２２を通って室１３中へ空気又は他のガスを通すた めに、アノード電極部材２３は環状孔を有し、その孔はアノード電極部材２３の 中心を通り、カソード組立体３０の真正面に孔の口が室１３中へ開いている。ア ーク発生中、銅は直ぐに破壊され易いので、アノード電極部材２３の基底端は、 アーク発生の反復に最小限の腐食で耐えることができるタングステン又は同様な 金属からなるリップ部分（図示されていない）を有する。リップ部分は環状リン グであるのが好ましく、それはアノード電極部材２３の内側に嵌合し、約1/4″ 中に伸びており、そのリップの外側表面はアノード電極部材２３の基底端の面と 平らになっている。アノード電極部材２３と絶縁体２４の接合部は、第７ａ図か ら最もよく分かるように、シール２８によって液体が通らないように密封されて いる。アノード電極部材２３の末端は、室１３の外へ伸びており、空気弁８５か らの空気ホースの取付けをし易くするための当て物が配備されているか又は機械 加工されている。 次に第６ａ図及び第６ｂ図を見ると、カソード組立体３０も、中心に配置され たカソード電極部材３２を取り巻く絶縁体３３を有する。カソード電極部材３２ は、アーク耐久性部分を形成するように、タングステン又は同様な金属から作ら れたリップ部分（図示されていない）を有する銅管から作られているのが好まし い。電極部材３２の末端は、水排出口１８を形成する屈曲部を有し、それはモジ ュール排出管９２（第４図）からの接続を受けられるように機械加工されている か又は他のやり方で適合させる。取付具(fitting)１７もカソード電極部材３２ に連通しているが、再循環導管８４（第４図）に接続され、室１３内の水及びモ ジュール１２から追い出された空気が再循環できるようにしてある。シール３５ は絶縁体３３とカソード電極部材３２との接合部に配備されており、室１３内か ら水が逃げないようにしてある。この態様のカソード電極部材３２は密封された 基底端を持たないので、処理された水は電極部材３２を通って流れ、室１３から 出る。アークは、カソード電極部材３２の周囲と実際に接触する。 この特別な装置は、反応室１３、ポンプ、及び制御器を含めて平均僅か５００ ワットの入力電力しかいらない。唯一の消耗材料の導入は過酸化物注入によるも のであり、それは典型的には４２ガロン／週消費する。この装置を試験的に作動 させ、汚染水を、その処理前及び処理後に検査し、次の結果を得た： 処理前濃度 １９．２ｐｐｍ 処理後濃度 ＜０．０５ｐｐｍ 更にその装置の現場試験では、２２ｐｐｍの処理前濃度及び処理後の０．０６ ｐｐｍの濃度を示していた。 化学的汚染が地下水問題を起こさないように計画された更に別の試験を、大き なサルベージ業務に対して行なった。この方法は、洗浄水及び暴風雨水を、それ が地下水を汚染する前に処理することを含んでいた。沢山の種々の有機化学物質 が、その処理すべき水に検出された。最もコスト的に効果的な処理方法は、−Ｏ Ｈイオンの数を増大するため０．１％の過酸化水素を添加することを含み、−Ｏ Ｈ及びオゾンの両方を完全に反応させる保持時間を含んでいた。本発明の装置は 、これらの化学物質に関する全ての問題を解消し、大きな成功を収めた。処理さ れた主要な化学物質及び結果は次の通りである： スラッジ処理 第９図〜第２１図は、特にスラッジ処理に適用される本発明の装置の第四の態 様を例示している。そのような装置１０の三つの基本的な配管設計は、第１０ａ 図、第１０ｂ図、及び第１０ｃ図に示されている。未処理スラッジは、取入れ導 管５５を通って処理室１３に入る。弁７３により、室１３は隔離して使用される 。さもなければ弁７３を開き、処理モジュール１２の処理室１３中へ取入れ口１ ６からスラッジを導入する。室１３を排出して使用できるようにするため排出弁 ６５が配備されている。ソレノイド制御空気弁８５を通って室１３に外部源から の空気又は他のガスを供給する。この空気は二つの目的で用いる。第一は、前に 述べたように、室１３内の放電領域２６へアノード組立体２２（第１３ｂ図）を 通って空気を供給し、アークの発生を促進する。第二その空気を、アノード電極 部材２３とカソード電極部材３２との間の領域を「吹き払う(blow down)」する ために用い、そこに蓄積していることがある岩石屑を除去する。 モジュール１２内でスラッジを処理した後、それを排出口１８及びダンプバル ブ９９を通って処理済みスラッジ排出導管１００へポンプで送る。 第１０ｂ図は、二つの処理室１３ａ及び１３ｂがモジュール１２内に直列に配 置され、第一室１３ａから出たものが第二室１３ｂに導入される、装置１０の別 の構成を示している。この場合、空気は第一室１３ａ及び第二室１３ｂの両方に 供給される。 第１０ｃ図は、この態様の更に別の変更を示しており、この場合、二つの処理 室１３ａ及び１３ｂが直列ではなく並列に操作される。 第１１ａ図、第１１ｂ図及び第１１ｃ図は、夫々第１０ａ図、第１０ｃ図、第 １０ｂ図に示したスラッジ処理装置の異なった態様に相当するモジュール１２の 斜視図である。室１３（図示されていない）は、モジュール囲い１１内に囲まれ ており、パイプフランジ２９を含む取入れ口１６は囲い１１の一方の端に位置し 、同じくパイプフランジ２９を含む排出口１８は他方の端に位置している。第１ ０ｃ図に示した装置１０の態様に相当する第１１ｂ図は、夫々フランジ２９を含 む二つの排出口１８を有し、それらは第一室１３ａ及び第二室１３ｂに夫々連結 されている。必要な種々の制御ケーブルをモジュール１２内に通すため、囲い１ １の一方の壁に開口１４１があけられている。 第１２図は、点線で示した内部処理室１３を有する、第１０ａ図の態様に相当 するモジュール１２の更に別の拡大図である。第１２図も、モジュール１２の囲 い１１に取付けられた衝撃センサー１４７を示し、その目的は、室１３内にアー クが存在するか否かを検出することにある。囲い１１内には、吹き払い弁の取付 具１４２も吹き払い弁１５９（第２１図）のために配備されており、取付具１４ ３がアノード空気弁１７４に結合するために与えられている。アノードガス導管 中に取付けられたドーム調節器１４４は、室１３内のスラッジの工程圧力よりも 約６〜８ｐｓｉ高い水準にガス圧力を維持する。これによりアークを維持するの に適切な気泡の発生をアーク放電領域２６内に行わせることができる。パルス発 生機５０（図示されていない）を、室１３内に取付けられた第一及び第二アノー ド組立体２２及び第一及び第二カソード組立体３０に結合するために、第１２図 の囲い１１の頂部壁の同軸接続器に、接続器１４５が取付けてある。 第１３ａ図は、スラッジ取入れ口１６及び排出口１８を含む、スラッジ処理装 置１０で用いられる室１３の拡大図である。室１３の頂部及び底部は、頂部板１ ３５及び底板１３６によって密封されている。底板１３６には第一及び第二アノ ード組立体２２（第１３ｂ図）が取付けられている。頂部板１３５には、第一及 び第二カソード組立体３０（第１３ｂ図）が取付けられている。板１３５及び１ ３６は、室１３の側壁１５４に結合されている。この場合も、室１３は、６０Ｈ ｚ又はその近辺で共鳴させることによりアーク発生衝撃波の効果を増大するよう な大きさを持つようにするのがよい。さもなければ、流れを遮ることなく、スラ ッジの出来るだけ多くの部分が衝撃を受けるように、出来るだけ小さくすべきで ある。スラッジ処理装置の一つの態様として、室１３は１０″の高さ、約５″の 深さ、及び７″の幅を有する。 第１３ｂ図は、第１３ａ図の室１３の頂部板及び底板の上に向かい合った位置 にあるカソード組立体３０及びアノード組立体３２の拡大図であり、それら二つ の板の間に二つのアーク放電領域２６が定められている。アノード組立体２２の 絶縁体２４は、基底円錐状部分３７、末端円筒状部分３８、及び中心フランジ部 分３９を有する。アノード組立体２２の絶縁体２４は、一片のテフロンＰＴＦＥ 又は同様な非伝導性材料から作られているのが好ましい。アノード電極部材２３ は絶縁体２４の中心を通り、中心の孔は、空気がアノード組立体２２を通って放 電領域２６中へ通ることができるようになっている。 カソード組立体３０も、末端円筒状部分３８、基底円錐状部分３７、フランジ 部分３９からなる一片の絶縁体３３を有する。カソード電極部材３２も、電極３ ３の中心を通り、アーク放電領域２６中へ伸びているが、この態様では密封基底 端を有し、スラッジはカソード組立体３０を通過しない。 第１４図及び第１５図は、処理室１３の特徴について更に詳細な点を示してい る。一対の吹き払いニップル１３８が室１３の側壁に設けられており、モジュー ル吹き払い取付具１４２（第１２図）からの空気導管を接続できるようにしてあ る。次に空気を各アーク放電領域２６内に導入し、蓄積した岩石屑を除去するこ とができる。調節器入口ニップル１３９をドーム調節器１４４（第１２図）に接 続し、室１３内の圧力に関するデーターを与える。同様に、衝撃センサーニップ ル１３７により、室１３から衝撃センサー１４７へ作動上の接続を与える。 第１６図は、室１３の頂部及び頂部板１３５の上面図である。 第１７図は、室１３内の各アーク放電領域２６に未処理スラッジを最大限に曝 すのを補助するための、室１３内のバッフル１５３の配置を示す切断側面図であ る。 第１８図は、第１０ｂ図に示したように、単一のモジュール１２内の直列に接 続された二つの処理室１３ａ及び１３ｂを示している。正のケーブル２０が四つ のアノード組立体２２の各々に接続されており、負のケーブル１９がカソード組 立体３０の各々に接続されている。空気ニップル１４０により空気供給部の接続 を行い、アノード組立体２２を通って空気を供給する。 第１９ａ図及び第１９ｂ図は、アノード及びカソードの組立体２２及び３０が どのように室１３の頂部板１３５に固定されているかについて更に詳細な点を示 している。カソード組立体３０の絶縁体３３のフランジ部分３９は、頂部板１３ ５の末端外側表面に対して適合することを目的としている。フランジ部分３９の 上には留め板１５０が配置されており、留めねじ１５１により下向きに固定され ている。スペーサー１５２が、留め板１５０の下面と頂部板１３５の上面との間 に嵌め込んで溶接されており、留めるための梃を与える。同様な締止構造を、下 板１３６上のアノード組立体に対して用いる。 第２０図は、この態様の装置で用いられるパルス発生機５０を示す概略図であ る。好ましい態様の場合と同様に、もし各室１３内に二つのアノード及びカソー ド組立体が存在するならば、同様に二つのパレス発生機５０ａ及び５０ｂが存在 する。パルス変圧器５８を通って固体スイッチ５６によりアーク自身を発生させ る。電源整流器区域６４は、団体スイッチ５６に電力を供給する。タイミング回 路６０は、固体スイッチ５６のＳＣＲのゲートで適当なパルスを発生し、アーク を点滅させる。パルス発生機５０への電力は、第一リレー５１、熱的回路ブレー カー５３、更に時間遅延リレー５２を通って供給する。時間遅延リレー５２は、 アーク放電領域２６の吹き払いを完了させ、固体スイッチ５６へ電力が供給され る前にタイミング回路６０のパルストリガを安定化させるために六つの第二リレ ーを与えている。好ましいパルス周波数は６０Ｈｚであり、パルス幅は１５μ秒 である。各アークは３５ｋＶのピーク電圧及び７０Ａのピーク電流を有する。固 体スイッチは、非常に早い立ち上がり時間を有する珪素制御整流器（ＳＣＲ）の ような装置でなければならない。ウエストコード社(Westcode Co.)から入手でき るＳＣＲ装置ＴＲ２２０ＣＨ１２ＦＨＯ型が適切である。それは定格４０００Ｖ 、２０ｋＡである。 各室内に二重アーク放電領域２６を与え、各室内に各対の電極を同時に作動さ せるように装置を構成するのが好ましい。二つの室を代替のために与え、一層長 い作動寿命を与えるようにする。各室１３ａ及び１３ｂは、各対の電極に対し一 つずつ、二つの同様なパルス発生機５０により電力を与える。各対のパルス発生 機５０は、チャンネルを構成する。ここで言及し、記載するパルス発生機５０ａ 又は５０ｂは、本来一緒に働く二つのそのような装置を含み、一つの装置が第２ ０図に例示されている。第９図は、主ブレーカー１２３、主電力変圧器３６、フ ァン(fan)リレー１５６、第一及び第二チャンネルパルス発生機５０ａ及び５０ ｂを含めた、装置１０のキャビネット１３０の部品及び従属装置の幾つかの配置 を示しており、夫々のチャンネルが二つの装置を有する。 第２１図は、本発明のスラッジ処理装置１０のための制御装置を概略的に示し ている。装置１０をオフ位置に置くか、第一処理室１３ａに相当するチャンネル １操作を選択するか、第二処理室１３ｂに対応するチャンネル２操作だけを選択 するか、チャンネル１とチャンネル２を３０分毎に自動的に切り替える自動モー ド、又はチャンネル１（室１３ａ）とチャンネル（室１３ｂ）との両方を同時に 操作する併合モードの何れかの状態にするモードスイッチ１５５が配備されてい る。 もし装置１０が自動モードにされていると、チャンネル１（第１０図の室１３ ａ）が先ず作動する。ファンリレー１５６が作動し、通気ファン１５７のスイッ チが入る。次に第一チャンネル吹き払いタイマー１５８ａが吹き払い弁１５９ａ を２秒間作動し、吹き払い空気（好ましくは１００〜１２０ｐｓｉに調節されて いないのが好ましい）を第一室１３ａのアーク放電領域２６へ供給する。これに より、アーク放電領域近くの室１３ａ内に蓄積していた全ての岩石屑を排除する 。同時に、アークが検出されない時に装置１０を使用できなくするか、又はそれ を 別のチャンネルヘ自動的に切り替えることを目的とした故障回路にも電力が供給 される。従って、第一チャンネル故障開閉リレータイマー１６０ａが３０秒間第 一チャンネル故障開閉リレー１６２ａへの電力の適用を遅らせ、第一チャンネル パルス発生機システム５０ａを始動させ、安定なアークを確立するようにしてあ る。この遅延の後、第一チャンネル衝撃センサー１４７ａによって感知されるア ーク消失である故障は、第一チャンネル故障開閉リレー１６２ａを閉じた状態に する。 同時に電力は第一電力リレー５１ａにも適用され、第一チャンネルパルス発生 機５０ａに電力を与え、作動させる。６秒の遅延がパルス発生機５０ａ（第２１ 図の時間遅延リレー５２ａ）中に構成される。電力は、モーター作動３０分タイ マーであるタイマー１６７にも供給される。タイミング時間が終わった時、タイ マー１６７はチャンネル選択リレー１７１を作動し、それによりチャンネル１（ 第一パルス発生機５０ａ）から電力を取り出し、それをチャンネル２（第二パル ス発生機５０ｂ）へ適用し、次に全系統を順次始動する。 第一及び第二チャンネル可動スイッチ１７２ａ又は１７２ｂがオンになってい ると仮定すると、作動室１３ａ又は１３ｂ中のアークの消失が対応する衝撃セン サー１４７ａ又は１４７ｂに伝達信号を発生させる。これによってリレー１６２ ａ又はｂを作動させ、閉鎖し、それによってタイマー１６７をロックアウトし、 別のチャンネルを選択するようにスイッチ１７１を作動するか又はリセットする 。リセットスイッチ１６６は、装置１０を、故障が検出された後にリセットする ことができる。また、もしリセットスイッチ１６６が押される前に両方のチャン ネルが故障したならば、故障が検出された最初のチャンネル中の閉じた停止リレ ー（１６２ａ又は１６２ｂ）が全装置１０を停止する。これにより、装置１０が 二つの閉鎖チャンネルの間で繰り返しやり取りされるのを防ぐ。正常な操作では 、スラッジ処理装置１０が連続的に作動する。 病原体を殺すための廃水の処理では、主要な、恐らく一層顕著な副作用が存在 することが発見されている。廃水処理のために用いられている生きた有機体又は 「バッグ」は、処理過程中、物理的に変化する。バッグの構造的変更は、脱水時 間を著しく改善し、世界中の処理プラントの殆ど全てで用いられているようなス ラッジ処理中に除去される水の量を増大することが発見されている。この事に基 づいて、実際の廃水プラントスラッジについて脱水実験を行なった。新しい装置 １０は、従来の装置単独により得られる速度の２倍で生物学的スラッジを脱水す ることができる結果が得られた。装置１０は、現在存在しているか又は新しい脱 水装置への付加装置として使用することができ、それによってその装置を２倍の 速さで、又は一工程を半分の時間で作動させることができる。これは、ベルトプ レス、フィルタープレス、及び遠心分離脱水装置を含めた従来法の全ての脱水方 法及び装置に適用することができる。この方法は電気的な性質を持ち、必要な入 力エネルギーが殆どなく、梱包の大きさが小さく、最初のハードウェアーのコス トが低い。 スラッジ処理の重要な効果は、アークによって生ずる衝撃波が非常に強いこと である。過圧は５０００気圧に達することがある。バッグの細胞構造に機械的な 損傷を生ずるのは、この強力な衝撃である。スラッジが脱水操作に入る直前のこ のスラッジ衝撃処理は、微生物の大部分に対しそれらの内部含有水を放出させる 力を与える。これは、細胞膜を破壊して液胞内の液を放出させることにより達成 される。これにより一層早い脱水及び一層乾燥した残滓が得られる結果になる。 水中でアークを発生させることが、この方法の鍵である。水は良好な誘電体物 質なので、水中でアークを発生するのは非常に難しい。パルス方式では、水は４ ７の誘電定数を有すると思われる。現実の水は決して純粋ではないので、水も極 めて伝導性であり、有効電圧限界及びアークを開始させるのに必要な電気的歪み 集中部の抵抗率が低下するため、アークの発生を更に一価困難にしている。これ らの問題は、立ち上がり時間の早い大きなピーク電力の短いパルスを使って初め て解決することができる。顕著な効果を認め始めるのに必要なピーク電力は、１ パルス当たり約１ＭＷである。現在の装置は短いパルスを用いているので、全エ ネルギー消費は少なく、得られる操作コストは極めて低い。例えば、平均３００ ０Ｗで１００ガロン／分処理することができる。これは、大略家庭用電気ポット に相当する。 この装置を多くの源からのスラッジを用いて試験し、1/2〜1/4の脱水時間の減 少を生じた。実験室的試験では、付加的エネルギー或は化学物質を必要とする ことなく、連続的やり方で７０〜１５０ガロン／分のスラッジを３００Ｗの電力 で処理することができることを示していた。 本発明の新しい装置は、あらゆる種類の生物学的スラッジ及びある種の非生物 学的スラッジの脱水効率を改善することができる結果が得られた。処理工程中、 オゾンを形成するためにアーク内に空気又は酸素を導入してもよい。このオゾン は強力な酸化剤であり、従って、細胞壁が破壊され、内部液が放出された時のＢ ＯＤ及びＣＯＤの予想される増大を無くすのに役立つ。しかし、細胞壁が破壊さ れ、液胞内の液が放出された時、濾液水中に窒素及び燐を含む栄養物質の増大が ある。リンの量は、典型的には４倍、即ち約０．２から０．８ｐｐｍへ増大した 。リンは「バッグ」の基本的栄養剤なので、プラントの頭部へこのリンが戻るこ とは何ら問題を与えず、コストの節約を与える結果になると予想される。リンが 問題になる場合には、生石灰又は水和石灰を添加してリンを析出し、然る後、濾 液水を装置へ戻す。水和石灰の場合、１．０ｐｐｍの燐酸イオンを中和するのに ０．８５ｐｐｍ必要であり、即ち、水１，０００，０００ガロン当たり約８ポン ド必要である。 本発明の装置で重力による脱水が、従来の装置単独によって得られる速度の２ 倍までの速度で起きる。最終的濾滓の乾燥は、３．５〜１０％ポイントだけ改善 された。濾滓乾燥の増大は、重合体の種類及び体積の適切な選択に伴われるもの であることに注意すべきである。スラッジをアーク装置で処理した場合、それに 伴われる帯電は負になりにくくなり、従って中和される重合体からの必要な正の 電荷は少なくなる傾向がある。重合体の必要量も少なくなる傾向がある。主な点 は、処理された場合のための理想的な重合体が、未処理の場合のための理想的重 合体とは異なることである。実験を行い、それらの結果は、濾滓乾燥の増大、処 理量の増大、重合体必要量の減少、重合体補充の変化、水必要量の減少、濾液水 中のＴＳＳの減少、病原体の死滅、濾液中のリン及び窒素含有量の減少、ＣＯＤ 及びＢＯＤの減少について証明された。長い試験期間に亙っての平均の結果は次 の通りである： − 濾滓乾燥の３．５％ポイントの増大。 − 濾液水のＴＳＳの８０％減少。 − ＴＳＳから戻る固体の２．９ｔ／日の減少。 − 重合体使用量の２９％減少。 − 濾液中のE.Coliの１００ｍｌ当たり２２００から２００コロニーへの減少。 − 重合体希釈水の２８，８００ガロン／日の減少。 − 濾液中、０．１９ｐｐｍから０．７１ｐｐｍへのリンの増大。 − ４００のＣＯＤ。 E.Coli及び他のバクテリア及びウィルスを含む病原体の死滅は、主に水中での 電気アークからのＵＶ輻射線によるものである。１パルス当たり最大のＵＶエネ ルギーを得るためには、アーク温度を約１５０００°Ｋにする必要性があり、そ れは２５０〜２７０ｎｍの軟ＵＶを放射する。広範なＵＶの研究では、最大の病 原体死滅は、エネルギーが約２６０ｎｍを中心にしている時に起きることが証明 されている。このことは、本発明の装置と正確に一致している。 従来の処理装置ではスラッジを「凝集」させるため、即ち懸濁物質を絡ませ、 浮遊させるか又は沈澱させるために、スラッジに重合体がしばしば添加されてい る。 ひとたびスラッジが本発明の装置を通過したならば、重合体必要量が変化する 。必要な重合体の種類は異なるであろう。なぜなら、スラッジ帯電の陰性は、そ の材料がひとたび処理されれば一層小さくなり、細胞構造が変化するので重合体 の体積が異なるからである。重合体必要量に関連して認識すべき最も重要な点は 、重合体の種類が処理したスラッジと未処理スラッジでは異なることである。 この装置を用いずに使用するのに好ましい重合体は大きな正電荷をもち、分子 量の小さいものである。処理過程後では、最適の重合体は低い正電荷をもち、分 子量が大きい種類のものになる。重合体の量は、選択された重合体の種類により 著しく減少する（２０％〜４０％）。 文書に報告されている他の重要なコストの削減には、濾液水中の全懸濁固体（ ＴＳＳ）の大きな減少、及び付加的処理水の著しい減少が含まれる。ベルトプレ スからの濾液水のＴＳＳは、単独で２０００であるのが典型的であり、本発明の 装置を用いた後、約２００になる。このことは、プラントの頭部へ再処理するた めに戻す固体の量を減少する結果になる。ＴＳＳが低く、プレスは遥かに清浄 に稼働するので、洗浄水の著しい減少が見られる。 特別な用途 上記装置は、非常に低いエネルギーレベルで、現存する水精製装置のための最 終的精製装置として用いることができる。これは、多くのメキシコ水源に見られ るもののような大きな微生物が汚染物になっている場合にも充分働く。水泳プー ル用にはアーク装置を塩素化装置の代わりに用いることができる。−ＯＨラジカ ル、ＵＶ輻射線及び生成するオゾンは、水を非常によく清浄にする。 この装置は、揮発性化学物質又は溶媒が用いられる用途で空気伝送汚染物を燃 焼するのに用いることができる。 ガス注入と共に放電を用いた液体汚染物除去のための新規で有用な方法及び装 置である本発明の特別な態様について記述してきたが、そのような言及は、次の 請求の範囲に記載するものを除き、本発明の範囲に対する限定と見做されるもの ではない。更に、好ましい態様で用いられる或る大きさ及び操作パラメーターに ついて記述してきたが、そのような大きさは、次の請求の範囲に記載するものを 除き、本発明の範囲に対する限定と見做されるものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ． 少なくとも一つの汚染物除去モジュール(module)、 ｂ． 汚染物除去すべき液体を保持するための、前記モジュールに一体化され た室手段(室部材：chamber means)、 ｃ． アノード電極部材を有する少なくとも一つのアノード組立体及びカソー ド電極部材を有する少なくとも一つのカソード組立体で、前記アノード電極部材 と前記カソード電極部材が前記室手段内に向かい合って配置され、それらの間に アーク放電領域を定めている、組立体、 ｂ． 前記室手段を通って液体の流れをアーク放電領域近辺へ送るための液体 流動手段（部材）、 ｃ． アーク放電領域内の液体中にガスを注入するためのガス注入器手段（部 材）、及び ｄ． 前記アノード電極部材と前記カソード電極部材との間に一連の電気アー クを発生させるためのパルス発生機、 を具えた液体汚染物除去装置（システム）。 ２．ガス注入器部材が、アノード組立体に対し一体化されたガス噴射器からな る、請求項１に記載の装置。 ３．室手段内に液体を再循環するための液体再循環手段（部材）を更に有する 、請求項２に記載の装置。 ４．室手段に入る前の液体中に、イオン及び遊離ラジカル促進性(enhancing) 化合物を注入する手段を更に有する、請求項２に記載の装置。 ５．液体が室手段を出た後、酸化剤の液体中への分布を促進するための酸化器 手段（部材）を更に有する、請求項２に記載の装置。 ６．ガス噴射器が、前記の室の外側からアノード電極部材を長手方向(longitu dinally)に通過して伸び、アーク放電領域中へ開いているガス孔を有する、請求 項２に記載の装置。 ７．アノード電極組立体が、アノード電極部材を取り巻いて配置された絶縁体 を更に有し、前記アノード電極部材が伝導性管及び第二金属から作られたリップ 部分を有し、前記リップ部分がアーク放電領域に近い前記管内に挿入され、カソ ード電極部材の基底端(proximal end)を定める、請求項６に記載の装置。 ８．カソード組立体がカソード電極部材の回りに配置された絶縁体を有し、前 記カソード電極部材が、第二金属から作られた基底端を有する金属管からなり、 前記基底端がアーク放電領域に近接している、請求項７に記載の装置。 ９．カソード電極部材の基底端が、室手段内部から前記カソード電極部材を通 る液体流動排出通路を形成している金属管中への開口を定めている、請求項８に 記載の装置。 １０．カソード絶縁体及びアノード絶縁体が、夫々アーク放電領域の方へ内側 へ細くなっていく円錐状基底部を有する、請求項９に記載の装置。 １１．カソード絶縁体及びアノード絶縁体が、夫々フランジ部分を有し、室手 段が側壁、前記室の前記側壁に取付けられた上方板及び下方板を有し、モジュー ルが、前記カソード絶縁体の前記フランジ部分を前記上方板に留めるための複数 のクランプ手段（部材）、及び前記アノード絶縁体の前記フランジ部分を前記下 方板へ止めるための前記の複数のクランプ手段を更に有する、請求項１０に記載 の装置。 １２．室手段が、その室の内部に流れの向きを定める複数のバッフルを有する 、請求項１０に記載の装置。 １３．ａ． 前処理タンク、 ｂ． 貯蔵タンク、 ｃ． 前記貯蔵タンクから前記前処理タンクへイオン及び遊離ラジカル 促進化合物をおくるための手段、 ｄ． 未処理水を前記前処理タンクへ送るための手段、 ｅ． 汚染物除去室で、その室内に配置されたアノード及びカソードを 有し、前記室内の前記アノードと前記カソードとの間にアーク放電領域を定めて いる汚染物除去室、 ｆ． 前記アーク放電領域内の前記アノードと前記カソードとの間に一 連のアークを発生させるためのパルス発生機、 ｇ． 前記放電領域内の前記室中にガスを注入するための手段、 ｈ． 酸化器塔で、その塔を通過する水に酸化剤を分布(distribute)す る手段を含む酸化器塔、 ｉ． 前記前処理タンクから前記汚染物除去室へ水を送るための手段、 ｊ． 前記汚染物除去室から前記オゾン塔へ水を送るための手段、 ｋ． 後処理保持タンク、 ｌ． 前記オゾン塔から前記後処理保持タンクヘ水を送るための手段、 及び ｍ． 処理した水を前記後処理保持タンクから排出するための手段、 を具えた低流量バッチ式水処理装置（システム：system）。 １４．汚染物除去室内に水を再循環させる手段を更に有する、請求項１３に記 載の水処理装置。 １５．過酸化水素タンク、前処理タンク、汚染物除去室、オゾン塔、及び後処 理保持タンクを出入りする水の動きを制御するための制御手段を更に有する、請 求項１４に記載の水処理装置。 １６．ａ． 第一処理室を有する処理モジュール、 ｂ． 前記第一室内に、向かい合った位置に取付けられた第一アノード 組立体及び第一カソード組立体で、前記第一アノード組立体と前記第二カソード 組立体との間に第一アーク放電領域を定める、組立体、 ｃ． 前記第一室へ未処理スラッジを送るための手段、 ｄ． 第一アーク放電領域へガスを注入するための第一ガス注入手段を 有する、前記第一室中へガスを送るための手段、 ｅ． 前記モジュールから処理済みスラッジを取り出す手段、及び ｆ． 前記第一アノード組立体及び前記第一カソード組立体に一連のア ーク生成パルスを発生させるための第一固体スイッチ部材で、前記パルスがスラ ッジ内にアークを発生するのに充分な電圧及び電流を有する、第一固体スイッチ 部材、 を具えたスラッジ処理装置（システム）。 １７．ａ． 第一室内に配置された第二アノード組立体及び第二カソード組立 体で、前記第二アノード組立体と前記第二カソード組立体との間に第二アーク放 電領域を定める、組立体、 ｂ． 前記第一室内の前記第二アーク放電領域内にガスを注入するため の第二ガス注入手段、及び ｃ． 前記第二アノード組立体及び前記第二カソード組立体に一連のア ーク生成パルスを発生させるための第二固体スイッチ手段（部材）で、前記パル スがスラッジ内にアークを発生するのに充分な電圧及び電流を有する、第二固体 スイッチ手段、 を更に有する請求項１６に記載のスラッジ処理装置。 １８．ａ． 第二処理室を有する第二処理モジュール、 ｂ． 前記第二室内に、向かい合った位置に取付けた第三及び第四アノ ード組立体及び第三及び第四カソード組立体で、前記第三アノード組立体と前記 第三カソード組立体との間、及び前記第四アノード組立体と前記第四カソード組 立体との間に、夫々第三及び第四アーク放電領域を定める、組立体、 ｃ． 前記第二室内の夫々第三及び第四アーク放電領域内にガスを注入 するための第三及び第四ガス注入手段、及び ｄ． 前記第三及び第四アノード組立体及び前記第三及び第四カソード 組立体に、夫々一連のアーク生成パルスを発生させるための、第三及び第四固体 スイッチ手段（部材）で、前記パルスがスラッジ内にアークを発生するのに充分 な電圧及び電流を有する、固体スイッチ手段、 を更に有する請求項１７に記載のスラッジ処理装置。 １９．第一モジュール及び第二モジュールが、操作上直列に接続されている、 請求項１８に記載のスラッジ処理装置。 ２０．第一モジュール及び第二モジュールが、操作上並列に接続されている、 請求項１８に記載のスラッジ処理装置。 ２１．アーク放電領域内のアノード組立体とカソード組立体との間に蓄積した 岩石屑(debris)を除去する手段を更に有する、請求項１９に記載のスラッジ処理 装置。 ２２．固体スイッチ手段の各々を制御する制御手段、及びアーク放電領域内の 岩石屑を除去する該手段を更に有する、請求項２１に記載のスラッジ処理装置。 ２３．制御装置が、各々の室内にアーク領域が存在するか否かを検出し、アー クが存在しないことが検出された時、装置を停止するための故障検出手段を有す る、請求項２２に記載のスラッジ処理装置。 ２４．制御装置が、各室に送られるガスの圧力を調節し、前記室内のスラッジ の圧力より高い予め定められた圧力水準を維持する手段を更に有する、請求項２ ３に記載のスラッジ処理装置。 ２５．ガス注入手段が、室の外側から室の中へ通ずる内部孔を有するアノード 電極を有する、請求項１６に記載のスラッジ処理装置。 ２６．カソード組立体が、室の内側から室の外側へ通ずる内部孔を有するカソ ード電極部材を有する、請求項２５に記載のスラッジ処理装置。 ２７．室が、その室内に発生するパルスの周波数に近い音響共鳴を起こす大き さを持つ、請求項１６に記載のスラッジ処理装置。 ２８．ａ． 精製すべき液体を第一室に送り、 ｂ． 第一室の第一の一対の電極間に気泡を導入し、そして ｃ． 第一モジュール内の電極間に一連のパルス状電気放電アークを発 生し、然も、前記パルス中、液体内にアークを維持し、前記液体内に一連のパル ス状機械的衝撃波を生じるのに充分なエネルギー水準で前記アークを発生させる 、諸工程からなる液体精製法。 ２９．第二の一対の電極間の第一室に気泡を導入し、第一室内の第二の一対の 電極間に一連のパルス状電気放電アークを発生し、然も、前記パルス中、液体内 にアークを維持し、前記液体内に一連のパルス状機械的衝撃波を生じるのに充分 なエネルギー水準で前記アークを発生させる、諸工程を更に有する、請求項２８ に記載の方法。 ３０．イオン及び遊離ラジカル促進化合物を、室へ入る前の液体に注入する工 程を更に有する、請求項２９に記載の方法。 ３１．室を出た後の液体中の酸化剤の分布を促進する工程を更に有する、請求 項３０に記載の方法。