2021 Fiscal Year Research-status Report
Application of advanced oxidation process combining microbubbles and plasma to decentralized low carbon sewage treatment facility
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21K05879
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
松山 史憲 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (30435482)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 促進酸化法 / 液中放電 / プラズマ / マイクロバブル / 水質浄化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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，主に高効率化を目指した装置内部構造の改良を行い，得られた成果は以下の2点である．：（１）放電部形状の改良による酸化処理効率向上，（２）印加電圧・パルス数の違いが酸化処理へ及ぼす優位性
（１）放電部は、これまで1対の銅ねじから構成されていたが，銅棒とその同心円状に設置するワッシャーへと変更した．電極間距離や気液流量条件は同じ条件にそろえた場合，インジゴカルミン水溶液の酸化（脱色）試験において，脱色完了時間を10分短縮できた．
（２）パルス数を固定し印加電圧を15,20,25 [kV]と変化させた結果，インジゴカルミン水溶液の酸化（脱色）処理速度は，わずかに早くなる傾向が見られた．また，印加電圧を固定してパルス数を50,150,250 [pps]と変化させた結果，酸化（脱色）処理速度が明確に短縮される傾向が見られ，印加電圧よりもパルス数が酸化処理へ優位に働くことが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度の研究計画は，装置改良と性能評価であり，研究実績に記したとおり概ね計画通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に改良した電極部を持つ装置を用いて，エネルギー効率（処理溶液分解量を投入したエネルギーで割った値）での評価を行う．本装置では，プラズマを形成させる電極部付近に存在している微小気泡群の直径や気泡量，さらには処理液のpHや導電率が異なれば，実際に印加される電圧・電流が異なる．そこで，１次側の投入エネルギーを正確に制御する目的で，高電圧パルス発生電源を新規導入しており，高電圧プローブ・ロゴスキーコイルをそれぞれオシロスコープに接続することで，より正確な印加電圧・電流・パルス繰り返し数を測定し，エネルギー効率での評価を行う．さらに，難分解性モデル物質に対して，分解実証試験を行うとともに生成化学種の調整による反応制御を試みる．
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| Causes of Carryover |
今年度購入を予定し，実際に購入したパルスパワー電源装置について，当初の予定より購入費用を抑えることが出来た．次年度は，ph・電気伝導率メーターや溶存オゾン計などを購入予定である．
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