(57)【要約】【課題】流体中に含まれる難分解性化合物を効率よく除去することが可能な処理技術を提供する。【解決手段】難分解性化合物を含むＰＦＣガス３１が導入される処理槽１９と、処理槽１９内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出部５４と、処理槽１９内のナノバブル含有水中にＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生部７９とを備える、難分解性化合物を含む流体を処理するための処理装置２０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性化合物を含む第１の気体が導入される処理槽と、
上記処理槽内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、
上記処理槽内の上記ナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生手段とを備えていることを特徴とする難分解性化合物を含む流体を処理するための処理装置。
【請求項２】
上記処理槽は、難分解性化合物を含む液体がさらに導入されるものであり、かつ活性炭をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記液体を用いてナノバブル含有水を作製し、上記処理槽内に吐出するものであることを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記液体が導入される原水槽と、
上記原水槽内の上記液体を上記ナノバブル含有水吐出手段に移送する第１の移送手段と、
上記処理槽内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、
上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を、上記処理槽内から上記原水槽に移送する第２の移送手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
上記活性炭を、上記処理槽の容量に対して０．１（ｃｍ３／ｃｍ３）〜０．３（ｃｍ３／ｃｍ３）含んでいることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
上記原水槽内に、上記活性炭よりも体積の大きい大型活性炭をさらに備えていることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
上記原水槽内に、上記液体を加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
第１の気体と、上記液体を処理することによって発生した第２の気体と、を処理するための気体処理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置の少なくとも何れか１つを備えていることを特徴とする請求項９に記載の処理装置。
【請求項１１】
上記気体処理手段は、炭素数４〜９のパーフルオロカーボンガスを処理するための装置を備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
上記液体は、上記難分解性化合物を使用する装置から排出される液体であり、
上記難分解性化合物を使用する装置から上記液体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段と上記マイクロナノバブル発生手段とを作動させるシーケンス制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜１１の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１３】
上記シーケンス制御手段は、上記難分解性化合物を使用する装置からの、上記難分解性化合物を洗浄する洗浄水を供給する供給弁と、洗浄後の当該洗浄水を排出する排出弁とが開いたことを示す信号を受信したときに、上記ナノバブル含有水吐出手段と上記マイクロナノバブル発生手段とを作動させることを特徴とする請求項１２に記載の処理装置。
【請求項１４】
上記難分解性化合物を高濃度に含む高濃度液体として予め設定された上記液体を燃焼方式又は超臨界方式により処理するための高濃度液体処理手段をさらに備え、
上記処理槽は、上記難分解性化合物を低濃度に含む低濃度液体として予め設定された上記液体を導入するものであることを特徴とする請求項２〜１３の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１５】
上記マイクロナノバブル発生手段は、
上記第１の気体をらせん流に変換するためのらせん状流路と、
上記らせん状流路を通過した上記第１の気体を用いて、ナノバブル含有水中にマイクロナノバブルを発生させるきのこ状衝突体構造部とを備えていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１６】
上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるものであることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１８】
上記難分解性化合物は、有機フッ素化合物であることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１９】
上記有機フッ素化合物は、パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド、及びパーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド誘導体からなる群より選択される少なくとも１つの有機フッ素化合物であることを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２０】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の処理装置。
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部
【請求項２１】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、
上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項２０に記載の処理装置。
【請求項２２】
上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することを特徴とする請求項２１に記載の処理装置。
【請求項２３】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の処理装置。
【請求項２４】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の処理装置。
【請求項２５】
上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることを特徴とする請求項２１〜２４の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２６】
上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいることを特徴とする請求項２０〜２５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２７】
上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、
上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることを特徴とする請求項２０〜２６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２８】
上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、
上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２７に記載の処理装置。
【請求項２９】
上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、
上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２０〜２８の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項３０】
上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項２０〜２９の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項３１】
上記難分解性化合物は、半導体製造時のフォトレジスト工程において使用するもの、液晶製造時のフォトマスク工程において使用するもの、半導体製造時のフォト工程において使用する反射防止膜に含まれているもの、及びプリント基板製造時のデスミア処理工程において使用するもの、のうち何れか１つであることを特徴とする請求項１〜３０の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項３２】
処理槽内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、
上記処理槽内の上記ナノバブル含有水中に、難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを備えていることを特徴とする難分解性化合物を含む流体を処理するための処理方法。
【請求項３３】
上記ナノバブル含有水吐出工程において、難分解性化合物を含む液体を用いてナノバブル含有水を作製し、上記処理槽内に吐出することを特徴とする請求項３２に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性化合物を含有する流体を処理するための処理装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン類、PCB（ポリ塩化ビフェニル）及び有機フッ素化合物類（例えば、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）又はパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）等）などは化学的に安定な物質であって、耐熱性及び耐薬品性（例えば、耐酸性）に優れている。それゆえ、これら難分解性化合物は、界面活性剤、又は半導体製造における反射防止膜等の産業用材料として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、これら難分解性化合物が広く用いられれば用いられるほど、難分解性化合物が自然界に放出される可能性が増加する。
【０００４】
上述したように、難分解性化合物は化学的に安定な物質であるが故に、一度自然界に放出されれば、深刻な環境汚染の原因となり得る。例えば、北極熊、アザラシ及び鯨の体内から上述したような難分解性化合物が検出されており、難分解性化合物による環境汚染が国際的に深刻化しつつある。
【０００５】
それゆえ、環境汚染を防止するために、産業用材料としてこれらの難分解性化合物を用いる工場からの排水を適切に処理するための水処理技術の開発が進められている。また、用水処理において、河川水等に残存するこれらの難分解性化合物を除去する水処理技術も同時に求められている。
【０００６】
例えば、従来から、ＰＦＯＳ、ＰＦＯＡ等の難分解性化合物を含有する排水の水処理技術としては、燃料を用いて水溶液のままで難分解性化合物を燃焼する燃焼方式、又は水溶液に対して高圧をかけることによって水溶液中の化合物を分解する超臨界方式が用いられている。
【０００７】
しかしながら、例えば、半導体工場などから排出される有機フッ素化合物含有排水中の有機フッ素化合物の濃度は、ｐｐｂオーダーであって濃度が低く、かつ排水量が１日あたり数十トン〜数百トンと非常に多い。この場合、上記従来の方法では、排水を処理しきれないのが現状である。
【０００８】
また、用水処理においても、河川水や湖水の有機フッ素化合物濃度は、排水の場合よりもさらに低く、水量も多いため、処理は非常に困難である。
【０００９】
ところで、近年、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用効果があることが明らかになりつつあり、現在、このような気泡を作製する技術及びその効果に対する研究が進みつつある。そして、気泡を用いて、様々な有機物を分解しようとする試みもなされている。
【００１０】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブル及びナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【００１１】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、及びナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、特許文献１には、ナノバブルが、浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、又は静電分極の実現によって、界面活性作用及び殺菌作用を示すことが記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルが有する界面活性作用及び殺菌作用を用いて、各種物体を洗浄する技術及び汚濁水を浄化する技術が記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献１では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【００１２】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、又は３）上記液体の一部を分解ガス化する工程及び上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法又は光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１３】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来のバブルを利用した水処理技術では、水溶液中の難分解性化合物を効率よく除去できないという問題点を有している。
【００１５】
また、近年、例えば半導体工場又は液晶工場において使用する難分解性化合物を含む気体（例えば、各種ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）ガス）が、温暖化の原因の一つとして重要視されており、特にＰＦＣガスは、二酸化炭素の数千倍の温室効果を有すると考えられているため、このような気体中の難分解性化合物を削減することも重要な課題となっている。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は工場などから排出される流体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することが可能な処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、以下の１）〜５）を見出し、本発明を完成させるに至った。つまり、
１）難分解性化合物（例えば、有機フッ素化合物など）を含む液体を分解処理することによって発生する分解物（ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）など）を含む気体と、工場等から排出される難分解性化合物を含む気体との両方に、ナノバブル含有水ミストを含ませ、それらを混合して処理することにより、難分解性化合物を効率よく処理できること、
２）ナノバブルの酸化力と活性炭の触媒作用とによる相乗効果を利用することによって、難分解性化合物を効率よく分解できること、
３）難分解性化合物を含む気体に、ナノバブル含有水ミストを多量に含有させることによって、難分解性化合物を効率よく処理できること、
４）上記気体を含むマイクロナノバブルを液中に導入することにより、ナノバブル含有水ミストを多量に含有する気体を効率よく発生させ得ること、
５）上記気体を含むマイクロナノバブルを液体中に導入し、さらに当該液体をナノバブル含有水吐出部においてせん断することによって、難分解性化合物を物理的に分解できること。
【００１８】
すなわち、本発明に係る処理装置は、難分解性化合物を含む流体を処理するための処理装置であって、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される処理槽と、上記処理槽内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記処理槽内の上記ナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生手段とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
本発明に係る処理方法は、難分解性化合物を含む流体を処理するための処理方法であって、処理槽内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、上記処理槽内の上記ナノバブル含有水中に、難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成により、処理槽内に吐出されたナノバブル含有水中に、難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させる。これにより、処理槽内において、第１の気体を含むマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に長時間滞留させることが可能であり、第１の気体に含まれる難分解性化合物をナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００２１】
また、本発明に係る処理装置において、上記処理槽は、難分解性化合物を含む液体がさらに導入されるものであり、かつ活性炭をさらに含んでいることが好ましい。
【００２２】
上記の構成により、処理槽内の難分解性化合物を含む液体は、処理槽内に吐出されたナノバブル含有水により効率よく処理される。また、活性炭の触媒作用がナノバブルのラジカルによる酸化作用と相乗効果を奏し、効率よい分解に寄与する。
【００２３】
また、本発明に係る処理装置は、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記液体を用いてナノバブル含有水を作製し、上記処理槽内に吐出するものであることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、難分解性化合物を含む液体を用いてナノバブル含有水を処理槽内に吐出する。このように、難分解性化合物を含む液体を用いてナノバブル含有水を作製することによって、当該液体中の難分解性化合物をより効率よく分解することができる。
【００２５】
また、本発明に係る処理装置は、上記液体が導入される原水槽と、上記原水槽内の上記液体を上記ナノバブル含有水吐出手段に移送する第１の移送手段と、上記処理槽内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を、上記処理槽内から上記原水槽に移送する第２の移送手段とを備えていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、分離手段によって、処理槽内のナノバブル含有水と活性炭との混合溶液から活性炭を分離し、活性炭が分離された混合溶液が処理槽内から原水槽に移送される。原水槽内の難分解性化合物を含む液体は、その後ナノバブル含有水吐出手段に移送される。そして、ナノバブル含有水吐出手段は、原水槽に移送された混合溶液を用いてナノバブル含有水を作製し、処理槽に吐出する。このように、第１の気体を含むマイクロナノバブルを含むナノバブル含有水を処理槽と原水槽との間で循環させることによって、第１の気体を含むマイクロナノバブルを含むナノバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製し、処理槽に吐出する。
【００２７】
これにより、より効率よく第１の気体に含まれる難分解性化合物を分解することができる。また、処理槽と原水槽との間を循環するナノバブル含有水に含まれる難分解性化合物を含む液体も効率よく処理することが可能であり、難分解性化合物をより効率よく分解することができる。さらに、処理槽内の活性炭は、分離手段により分離され、原水槽に移送されずに処理槽内に滞留するので、処理槽内において長時間触媒作用を発揮し、分解処理に寄与することができる。
【００２８】
また、本発明に係る処理装置は、上記活性炭を、上記処理槽の容量に対して０．１（ｃｍ３／ｃｍ３）〜０．３（ｃｍ３／ｃｍ３）含んでいることが好ましい。上記の構成によれば、活性炭の触媒作用をより高めることができる。
【００２９】
また、本発明に係る処理装置において、上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることが好ましい。このように活性炭として、難分解性化合物を吸着する粒状活性炭、又は粒状活性炭よりも微細であり表面積が大きい破砕微細活性炭を用いることによって、処理槽内における触媒作用をより効果的に発揮させることができる。すなわち、粒状活性炭又は破砕微細活性炭の触媒作用によって、ナノバブルによる酸化作用がさらに相乗的に強まり、難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【００３０】
また、本発明に係る処理装置は、上記原水槽内に上記活性炭よりも体積の大きい大型活性炭をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、大型活性炭の触媒作用と吸着作用とにより、原水槽内の液体に含まれる難分解性化合物を、効率よく分解することができる。また、大型活性炭は体積が大きいため、ナノバブル含有水吐出手段に取り込まれることがなく、ナノバブル含有水吐出手段の性能を妨げない。
【００３１】
また、本発明に係る処理装置において、上記原水槽内に、上記液体を加熱する加熱手段をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、原水槽内の液体を加熱することにより、上記液体に含まれる難分解性化合物の分解効率を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る処理装置において、第１の気体と、上記液体を処理することによって発生した第２の気体と、を処理するための気体処理手段をさらに備えていることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、処理槽内の難分解性化合物を含む液体を処理することによって発生する第２の気体と、処理槽内において分解されずに残留する第１の気体とを、気体処理手段においてさらに分解処理することができる。
【００３４】
ここで、処理槽内においては、第１の気体を含むマイクロナノバブルと、難分解性化合物を含む液体を含むナノバブル含有水とが混合され、霧状のナノバブル含有水であるナノバブル含有水ミストを多量に含む、第１の気体と第２の気体との混合気体が、処理槽内の気相に発生する。そして、当該混合気体中の難分解性化合物及びその分解物は、ナノバブル含有水ミストに含まれるナノバブルによって分解が促進されるため、その後の気体処理手段においてより効率よく分解され得る。さらに、処理槽内のナノバブル含有水内において、第１の気体をナノバブルによってある程度分解することにより、気体処理手段において第１の気体の分解に要するエネルギーコストを抑えることができる。
【００３５】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置の少なくとも何れか１つを備えていることが好ましい。
【００３６】
気体処理手段が熱分解装置を備えていれば、高温（例えば１３００℃など）にすることにより効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段が触媒分解装置を備えていれば、触媒を使用することにより、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がプラズマ分解装置を備えていれば、プラズマにより分解することによって、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がバーナー方式燃焼分解装置を備えていれば、燃焼ガスを利用して、１３００℃から１４００℃などまでの温度において燃焼させて分解させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体処理手段は、炭素数４〜９のパーフルオロカーボンガスを処理するための装置を備えていることが好ましい。上記の構成によれば、例えば処理槽内の液体に含まれる難分解性化合物が有機フッ素化合物を含む場合には、その分解により発生する第２の気体に含まれる炭素数４〜９のパーフルオロカーボンガスを、気体処理手段にて処理することができる。
【００３８】
また、本発明に係る処理装置において、上記液体は、上記難分解性化合物を使用する装置から排出される液体であり、上記難分解性化合物を使用する装置から上記液体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段と上記マイクロナノバブル発生手段とを作動させるシーケンス制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、シーケンス制御手段によって、当該液体が排出されたときに本発明に係る処理装置におけるナノバブル含有水吐出手段及びマイクロナノバブル発生手段を作動させるため、当該液体が排出されていないときには上記の手段を作動させず、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。
【００４０】
また、本発明に係る処理装置において、上記シーケンス制御手段は、上記難分解性化合物を使用する装置からの、上記難分解性化合物を洗浄する洗浄水を供給する供給弁と、洗浄後の当該洗浄水を排出する排出弁とが開いたことを示す信号を受信したときに、上記ナノバブル含有水吐出手段と、上記マイクロナノバブル発生手段とを作動させることが好ましい。上記の構成によれば、難分解性化合物を使用する装置における供給弁及び排出弁からの信号によって、シーケンス制御手段は、当該液体が排出されるときを正確に認識することができる。
【００４１】
また、本発明に係る処理装置において、上記難分解性化合物を高濃度に含む高濃度液体として予め設定された上記液体を燃焼方式又は超臨界方式により処理するための高濃度液体処理手段をさらに備え、上記処理槽は、上記難分解性化合物を低濃度に含む低濃度液体として予め設定された上記液体を導入するものであることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、難分解性化合物を含む液体を、予め設定された濃度により高濃度液体及び低濃度液体に分別し、高濃度液体は、燃焼方式又は超臨界方式により処理し、また、低濃度液体は処理槽内において処理することにより、難分解性化合物を含む液体を濃度に応じて効率よく分解することが可能であり、コストのかかる燃焼方式又は超臨界方式による処理を低減させることができる。
【００４３】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、上記第１の気体をらせん流に変換するためのらせん状流路と、上記らせん状流路を通過した上記第１の気体を用いて、ナノバブル含有水中にマイクロナノバブルを発生させるためのきのこ状衝突体構造部とを備えていることが好ましい。
【００４４】
上記の構成によれば、らせん状流路を通る第１の気体をらせん流に変換した後、きのこ状衝突体構造部のきのこ状衝突体への衝突及び分断を繰り返して、第１の気体を含むマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させることができる。これにより、ナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを効率よく発生させることができる。
【００４５】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるものであることが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、第１の気体を含む超微細なマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるので、第１の気体とナノバブル含有水とが十分に混合され、かつ第１の気体がより長時間ナノバブル含有水中に保持されることとにより、第１の気体に含まれる難分解性化合物を、ナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００４７】
また、本発明に係る処理装置は、上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、マイクロナノバブル発生手段に導入される第１の気体の量を調節することにより、マイクロナノバブル発生手段から処理槽内に吐出される第１の気体の量を調節することができる。したがって、例えばマイクロナノバブル発生手段に導入される当該第１の気体の量を多くすることにより、処理槽内を強く曝気することができるため、処理槽内を効率よく撹拌できるとともに、ナノバブル含有水ミストを効率よく発生させることができる。また、マイクロナノバブル発生手段から処理槽内に吐出される第１の気体の量を調節することによって、処理槽内のナノバブル含有水中に発生させるマイクロナノバブルの量を調整することができる。
【００４９】
さらに、例えば処理槽内に活性炭が備えられている場合には、当該曝気によって活性炭をよりよく流動させることができるので、活性炭の触媒作用が効果的に発揮され、分解効率が向上し得る。また、例えば粒状活性炭が備えられている場合には、処理槽内を強く曝気することにより、粒状活性炭から破砕微細活性炭を作製することができるため、活性炭の触媒作用を調節することができる。
【００５０】
また、本発明に係る処理装置において、上記難分解性化合物は、有機フッ素化合物であることが好ましい。上記の構成によれば、ナノバブルが有するラジカルによる酸化力により、有機フッ素化合物における炭素とフッ素との強固な結合を分解することができる。
【００５１】
また、本発明に係る処理装置において、上記有機フッ素化合物は、パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド、及びパーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド誘導体からなる群より選択される少なくとも１つの有機フッ素化合物であることが好ましい。有機フッ素化合物が上記群から選択されるものであれば、効率よく分解して無害化することができる。
【００５２】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部
を、備えるものであることが好ましい。
【００５３】
上記の構成であれば、多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を効率よく発生させることができる。また、ナノバブル含有水吐出手段が気体せん断部を少なくとも４つ備えていることにより、気体せん断部が３つ以下の場合よりも、多量かつ微細なナノバブルを含有させることができ、ナノバブルが有するラジカルによる酸化分解作用を強力にすることができる。
【００５４】
また、ナノバブル含有水吐出手段に、例えば難分解性化合物を含む液体及び第１の気体が取り込まれる場合には、少なくとも４つ備えられたせん断部によって難分解性化合物をせん断することにより、難分解性化合物を物理的に分解することができる。
【００５５】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段とをさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、ナノバブルを多量に含むナノバブル含有水を作製することができる。
【００５６】
また、本発明に係る処理装置において、上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することが好ましい。上記の構成によれば、供給ガスの量が多くなりすぎないため、ナノバブルの発生を妨げず、多量のナノバブルを発生させることができる。
【００５７】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、はじめは供給液のみを供給し、ポンプ出力が最大値に達した時点以降に供給ガスを導入することにより、キャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００５８】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、ポンプの動作開始時から６０秒後以降にポンプ出力が最大値に達するため、上記構成であればキャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００５９】
また、本発明に係る処理装置において、上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを多量に発生させることができる。
【００６０】
また、本発明に係る処理装置において、上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいることが好ましい。上記の構成によれば、オゾンを含むナノバブルを含むナノバブル含有水を作製することができ、難分解性化合物を強力に酸化分解することができる。
【００６１】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、溝を有することにより、第１気体せん断部における流体の旋回乱流を制御することができる。
【００６２】
また、本発明に係る処理装置において、上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記の構成によれば、第１気体せん断部における流体の旋回乱流をより効果的に制御することができる。
【００６３】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記の構成によれば、空気のせん断を合理的かつ安定的に行うことができ、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００６４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを安定的に発生させることができる。
【００６５】
また、本発明に係る処理装置において、上記難分解性化合物は、半導体製造時のフォトレジスト工程において使用するもの、液晶製造時のフォトマスク工程において使用するもの、半導体製造時のフォト工程において使用する反射防止膜に含まれているもの、及びプリント基板製造時のデスミア処理工程において使用するもの、のうち何れか１つであることが好ましい。上記の構成によれば、難分解性化合物が上述したもののいずれかであっても、首尾よく処理することができる。
【００６６】
また、本発明に係る処理方法は、上記ナノバブル含有水吐出工程において、難分解性化合物を含む液体を用いてナノバブル含有水を作製し、上記処理槽内に吐出することが好ましい。
【００６７】
上記の構成によれば、難分解性化合物を含む液体を用いてナノバブル含有水を作製して処理槽内に吐出する。これにより、マイクロナノバブルに含まれる第１の気体とともに、難分解性化合物を含む液体がナノバブルによって処理され、当該流体に含まれる難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【発明の効果】
【００６８】
本発明の処理装置によれば、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される処理槽内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記処理槽内のナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生手段とを備えているので、流体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
〔第１の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第１の実施形態について、図１を参照して以下に説明する。図１は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置２０の第１の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る処理装置２０は難分解性化合物を含む流体を処理するためのものであり、図１に示すように、処理槽１９と、ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）５４と、マイクロナノバブル発生部（マイクロナノバブル発生手段）７９とを備えている。
【００７０】
ここで、本発明に係る処理装置２０によって処理される難分解性化合物は、特に限定されないが、例えば、有機フッ素化合物が含まれる。有機フッ素化合物としては、例えば、パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド、及びパーフルオロオクタンスルホン酸フルオリド誘導体が挙げられる。また、有機フッ素化合物として、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）を含み、例えば気体として存在する炭素数４〜９までのＰＦＣや、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などのＰＦＣなどを例示することもできる。
【００７１】
また、本発明に係る処理装置２０において処理される難分解性化合物は、半導体製造時のフォトレジスト工程において使用するもの、液晶製造時のフォトマスク工程において使用するもの、半導体製造時のフォト工程において使用するもの、又はプリント基板製造時のデスミア処理工程において使用するもの、などであってもよい。例えば、半導体製造におけるフォトレジスト、液晶製造におけるフォトマスクにおいて、通常ＰＦＯＳを使用する。また、半導体製造におけるフォト工程において使用される、反射防止膜の中に、通常ＰＦＯＳが含まれている。また、プリント基板製造におけるデスミア処理をする際には、通常ＰＦＯＳを含むエッチング液を使用する。本発明において処理する難分解性化合物は、このようなＰＦＯＳを含むものであってもよい。
【００７２】
本発明の処理装置２０によって処理する難分解性化合物が上述の有機フッ素化合物であれば、炭素とフッ素との間の強固な結合を効率よく分解することができる。本実施形態においては、難分解性化合物として有機フッ素化合物を例として説明する。
【００７３】
本実施形態において処理槽１９は、上部処理槽２１及び下部処理槽２２を備えており、下部処理槽２２内に有機フッ素化合物を含む第１の気体が導入される。有機フッ素化合物を含む第１の気体は、上述した有機フッ素化合物を含む気体であり、例えば、半導体工場内における各種装置から排出される気体などが含まれる。本実施形態においては、第１の気体として、半導体製造工程においてドライエッチングによる微細パターン加工を行う際に半導体製造装置１から排出されるＰＦＣガス３１を例として説明する。
【００７４】
下部処理槽２２には、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル含有水が吐出される。マイクロナノバブル発生部７９は、下部処理槽２２内に設けられており、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルを発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、マイクロナノバブルに含まれるＰＦＣガス３１をナノバブル含有水中のナノバブルによって分解する。ナノバブル含有水吐出部５４及びマイクロナノバブル発生部７９の詳細については、後述する。
【００７５】
本実施形態においては、難分解性化合物を含有する液体をさらに下部処理槽２２に導入して処理してもよい。すなわち、本実施形態において、処理装置２０は、ＰＦＣガス３１と難分解性化合物を含有する液体とを処理する。
【００７６】
本発明に係る処理装置２０によって処理される難分解性化合物を含有する液体としては、例えば、工場などから排出される有機フッ素化合物含有水、河川の水、または湖の水などが挙げられる。また、有機塩素化合物、ダイオキシン、農薬等を含有する液体も本発明に係る処理装置２０の処理対象とすることができる。本実施形態において、下部処理槽２２に導入して処理する液体として、半導体製造装置１から排出される有機フッ素化合物を含む液体（以下、「有機フッ素化合物含有液」と称することもある）を例として説明するが、本発明は特にこれに限定されない。
【００７７】
本実施形態において、処理装置２０は半導体製造装置１に連結されており、半導体製造装置１から排出される有機フッ素化合物含有液が、半導体製造装置１から処理装置２０に導入されて処理される。まず、半導体製造装置１から排出される有機フッ素化合物含有液が、処理装置２０に導入されるまでの段階を説明する。本実施形態に係る処理装置２０は、半導体製造装置１の近傍に設置されている。これにより、例えば半導体製造装置１からの廃液の排出条件または状態を表わす信号に基づいて処理装置２０を稼動することが容易になる。つまり、半導体製造装置１と処理装置２０とを、信号の送受信により容易に連動させることができる。
【００７８】
本発明に係る処理装置２０の設置場所は特に限定されないが、例えば、クリーンルーム内の半導体製造装置１の近傍に設置し、クリーンルーム内において発生する有機フッ素化合物を含む流体を処理することが可能である。また、他の難分解性化合物を含む液体または気体を排出する装置に連結して使用することも可能である。
【００７９】
本実施形態に係る処理装置２０と半導体製造装置１とを、信号の送受信により連動させる態様について、以下に説明する。この態様において、半導体製造装置１は、受け容器４３に処理対象物２を処理するための有機フッ素化合物含有液（レジスト液、反射防止膜液等）を供給する、有機フッ素化合物含有液配管３を開閉する有機フッ素化合物含有液供給バルブ５６と、有機フッ素化合物含有液排出配管６０を開閉する有機フッ素化合物含有廃液排出バルブ５８とを備えている。また、半導体製造装置１は、処理対象物２上を洗浄するための洗浄超純水を供給する、洗浄超純水配管４を開閉する洗浄超純水供給バルブ（洗浄水を供給する供給弁）５７と、洗浄超純水排出配管６１を開閉する洗浄超純水排出バルブ（洗浄水を排出する排出弁）５９とを備えている。
【００８０】
ここで、有機フッ素化合物含有液排出配管６０から排出される液体には、難分解性化合物である有機フッ素化合物が多く含まれる。よって、当該液体が、有機フッ素化合物を高濃度に含む高濃度液体として予め設定され、後述の高濃度液体処理手段によって処理されることとなる。また、洗浄超純水排出配管６１から排出される液体には、処理対象物２上に残存する有機フッ素化合物が微量ながら含まれる。したがって、当該液体が、有機フッ素化合物を低濃度に含む低濃度液体として予め設定され、後述の処理装置２０によって処理されることとなる。
【００８１】
より具体的にいえば、半導体製造装置１が、洗浄超純水供給バルブ５７及び洗浄超純水排出バルブ５９が開いたことを示す信号を、半導体製造装置１と処理装置２０とに接続されたシーケンサー５３で送信し、シーケンサー５３が当該信号を受信することで、予め低濃度液体として設定された液体が処理装置２０に導入されることを識別することができる。なお本実施形態において、予め低濃度液体として設定された液体は、処理装置２０の処理対象となる有機フッ素化合物含有液であることが意図される。
【００８２】
このように、本実施形態に係る処理装置２０によれば、低濃度の有機フッ素化合物を含む有機フッ素化合物含有液をナノバブル及び活性炭を利用して処理し、高濃度の有機フッ素化合物を含む高濃度液体とは分離して処理することができるので、処理の対象となる液体を有機フッ素化合物の濃度に応じて適切に処理することが可能であり、低コストで効率よく有機フッ素化合物を分解することが可能である。また、処理の対象となる液体を有機フッ素化合物の濃度に応じて処理することによって、有機フッ素化合物を使用する装置から排出された有機フッ素化合物を含む液体を直接処理することが可能であり、当該装置に近接して有機フッ素化合物を処理することができる。その結果、有機フッ素化合物を使用する装置から排出されたガスのように、移送が困難な廃棄物についても首尾よく処理することができる。
【００８３】
このように本発明において、有機フッ素化合物を含有する液体を、予め高濃度液体として設定するか低濃度液体として設定するかについては、洗浄超純水等のように、当該液体を希釈するものがさらに導入されるか否かによって設定されてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、有機フッ素化合物を含む液体の濃度を人手によって測定し、測定結果に基づいて高濃度液体および低濃度液体のいずれかに設定し、低濃度液体として設定された液体を処理槽１９に導入してもよい。
【００８４】
有機フッ素化合物含有液排出配管６０は、高濃度廃液タンク４５に連結されており、有機フッ素化合物を高濃度に含む高濃度液体は有機フッ素化合物含有液排出配管６０を介して高濃度廃液タンク４５に移送される。また、洗浄超純水排出配管６１は、処理装置２０が備える低濃度廃液タンク（原水槽）５に連結されており、有機フッ素化合物含有液は洗浄超純水排出配管６１を介して、処理装置２０内の低濃度廃液タンク５に移送される。
【００８５】
シーケンサー５３は、有機フッ素化合物含有液供給バルブ５６、有機フッ素化合物含有廃液排出バルブ５８、有機フッ素化合物含有液排出配管６０に具備される電動バルブ７８、洗浄超純水供給バルブ５７、及び洗浄超純水排出バルブ５９に、信号線４４を介して接続されている。したがって、各々のバルブにおける開閉状態を示す信号が、信号線４４を介してシーケンサー５３に送信される。また、シーケンサー５３により、各々のバルブの開閉を制御することも可能である。つまり、有機フッ素化合物含有液供給バルブ５６、洗浄超純水供給バルブ５７、有機フッ素化合物含有廃液排出バルブ５８、及び洗浄超純水排出バルブ５９の開閉条件については、予めシーケンサー５３によって設定されており、この条件に従って制御されるようになっていてもよい。
【００８６】
本実施形態においては、信号線４４を介して、半導体製造装置１の有機フッ素化合物含有液供給バルブ５６及び有機フッ素化合物含有廃液排出バルブ５８が開いていることを示す信号を、シーケンサー５３が受信すると、電動バルブ７８を開いて、高濃度液体を高濃度廃液タンク４５に導入する。
【００８７】
一方、シーケンサー５３は、洗浄超純水供給バルブ５７及び洗浄超純水排出バルブ５９が開いたことを示す信号を、信号線４４を介して受信すると、当該信号によって、洗浄超純水排出配管６１を介して有機フッ素化合物含有液が低濃度廃液タンク５に導入されることを認識する。なお、シーケンサー５３は、上述したように、洗浄超純水供給バルブ５７及び洗浄超純水排出バルブ５９が開いたことを示す信号により、有機フッ素化合物含有液が低濃度廃液タンク５に導入されることを認識してもよいが、特にこれに限定されない。例えば、有機フッ素化合物含有液が低濃度廃液タンク５に導入されたことを直接感知することによってもよい。
【００８８】
本実施形態において、シーケンサー５３はさらに、本処理装置に備えられた後述する各装置、つまりナノバブル含有水吐出部５４における気液混合循環ポンプ（ポンプ）７、インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）２３、排気ファン４１、ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）３３、及びスクラバー３４にも、信号線４４を介して接続されている。シーケンサー５３は、有機フッ素化合物含有液が低濃度廃液タンク５に導入されることを示す信号を受信すると、当該各装置を作動させる。上記の構成により、有機フッ素化合物含有液が処理装置２０に導入されるときに当該各装置を作動させることができるので、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。なお、当該各装置を作動させるタイミングは、上述したものに限定されず、有機フッ素化合物含有液が低濃度廃液タンク５に導入された後、または導入と同時であってもよいし、有機フッ素化合物含有液が半導体製造装置１から排出されると同時であってもよい。
【００８９】
（高濃度液体処理手段）
本実施形態に係る高濃度液体処理手段は、燃焼方式により液体を処理する装置を備えており、電動バルブ７８、高濃度廃液タンク４５、高濃度液体を移送するための廃液配管４６、移送ポンプ４７、バルブ４８の開閉により高濃度液体の導入が制御される専用容器Ａ５０、及びバルブ４９の開閉により高濃度液体の導入が制御される専用容器Ｂ５１を備えている。半導体製造装置１から排出された高濃度の有機フッ素化合物を含む高濃度液体は、有機フッ素化合物含有液排出配管６０を経て、高濃度廃液タンク４５に流入して貯留される。高濃度廃液タンク４５の液位が上昇すると移送ポンプ４７で専用容器Ａ５０又は専用容器Ｂ５１に移送される。その後、専用容器Ａ及び専用容器Ｂを廃液を処分する焼却場等に運び、例えば燃焼温度１０００度以上で焼却することによって、高濃度液体を処理する。
【００９０】
本発明に係る高濃度液体処理手段は、上述した燃焼方式により処理する装置からなっていてもよいが、特にこれに限定されず、例えば超臨界方式により処理する装置からなっていてもよい。
【００９１】
（下部処理槽２２）
本実施形態において、半導体製造装置１から処理装置２０に導入された有機フッ素化合物含有液はまず、低濃度廃液タンク５に運ばれ、低濃度廃液タンク５からナノバブル含有水吐出部５４にさらに運ばれる。そして、ナノバブル含有水吐出部５４は、低濃度廃液タンク５から運ばれた有機フッ素化合物含有液を用いてナノバブル含有水を作製して、当該ナノバブル含有水を処理槽１９の下部処理槽２２内に吐出する。
【００９２】
下部処理槽２２内には、半導体製造装置１から導入された有機フッ素化合物含有液を用いて作製されたナノバブル含有水が、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル流３０として吐出される。また、マイクロナノバブル発生部７９が、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、半導体製造工場内において発生するＰＦＣガス３１を含有するマイクロナノバブルを発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水に含まれる有機フッ素化合物と、マイクロナノバブルに含まれるＰＦＣガス３１とを、ナノバブルの酸化力により分解することができる。
【００９３】
このように、下部処理槽２２内においてナノバブル２７によってラジカルが発生し、当該ラジカルによって、ＰＦＣガス３１及び有機フッ素化合物含有液中の有機フッ素化合物が酸化分解される。例えば、ＰＦＯＳ、ＰＦＯＡなどは安定な物質であることが知られているが、本発明に係る処理装置２０であれば、これらの物質をも酸化分解することができる。
【００９４】
ここでラジカルとは、不対電子を有する原子、分子、又はイオンを意図しており、フリーラジカルと称することもある。ラジカルは、通常反応性が高いために、生成するとすぐに他の原子や分子との間で酸化還元反応を起し、安定な分子やイオンとなる。ラジカルは、安定な分子又はイオンになる際に、強い酸化力を示す。このラジカルの酸化力によって、有機フッ素化合物における炭素とフッ素との強固な結合などが分解される。ナノバブル含有水吐出部５４において作製されたナノバブルの酸化力は、マイクロバブルや、マイクロナノバブルの酸化力と比較して、格段に強力である。
【００９５】
本発明に係る処理装置２０においては、下部処理槽２２内に粒状活性炭２６が流動していることが好ましい。本実施形態においては、粒状活性炭２６として、「クラレコール（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いている。ナノバブルを含有する有機フッ素化合物含有液は、下部処理槽２２内において粒状活性炭２６と混ざりあう。本発明者らは、ナノバブルのみにより有機フッ素化合物含有液を処理した場合に比して、活性炭の存在下でナノバブルによって有機フッ素化合物含有液を処理した場合には、有機フッ素化合物の分解物がガス化して生じる分解物ガス５２の発生率が向上することを見出した。
【００９６】
すなわち、活性炭の存在下で、有機フッ素化合物含有液をナノバブルにより処理すると、ナノバブルの酸化力と活性炭の吸着作用及び触媒作用とによって、有機フッ素化合物の分解が効率よく進行することを見出した。したがって、下部処理槽２２内においては、ナノバブルの酸化作用と粒状活性炭２６の吸着作用及び触媒作用とによって、有機フッ素化合物含有液中の有機フッ素化合物が効率よく分解される。特に、下部処理槽２２内に流動する粒状活性炭２６の濃度を高めることによって、粒状活性炭２６による吸着作用及び触媒作用が向上するため、より効率よく有機フッ素化合物を分解することができる。したがって、本発明に係る処理装置２０は、活性炭を、処理槽１９の容量に対して０．１（ｃｍ３／ｃｍ３）〜０．３（ｃｍ３／ｃｍ３）含んでいることが好ましい。
【００９７】
また、マイクロナノバブル発生部７９から吐出されるマイクロナノバブルによって下部処理槽２２が曝気されることによって、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６が強い曝気で攪拌され、粒状活性炭２６の一部が破砕された破砕微細活性炭６２が生じる。破砕微細活性炭６２は、粒状活性炭２６よりも表面積が大きいため、粒状活性炭２６よりも吸着作用及び触媒作用が強いので、ナノバブルの酸化力との相乗効果により、難分解性化合物の分解効率がより一層向上する。本発明者らは、活性炭の触媒作用によって、さらに過酸化水素の分解をも促進させることを見出しており、したがって本発明に係る処理装置２０において、活性炭は触媒的に作用し、ナノバブルが有する酸化分解力を増強させることができる。
【００９８】
本発明に係る処理装置２０において、処理槽１９に含まれる活性炭は、粒状活性炭、破砕微細活性炭又はその両方であってもよく、また、触媒作用によりナノバブルの酸化力を増強させ得るものであれば、他の形状の活性炭であってもよい。
【００９９】
下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水は、ナノバブルによって分解されずに残留するＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブル、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２とともに、マイクロナノバブル発生部７９による曝気によって撹拌され、混合された混合溶液として存在する。本実施形態において、下部処理槽２２内の混合溶液の一部は、流通配管（第２の移送手段）１４を経て低濃度廃液タンク５に戻される。下部処理槽２２内の流通配管１４に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、フィルター１７及びスクリーン１８からなるフィルター部（分離手段）１６が設けられており、当該フィルター部１６によって、下部処理槽２２から流通配管１４を介して低濃度廃液タンク５に戻される混合溶液から、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が分離される。
【０１００】
また、下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって処理され、有機フッ素化合物が分解された混合溶液の一部は、１次処理水排水管７０を経て排出される。下部処理槽２２内の１次処理水排水管７０に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、フィルター部１６と同様に混合溶液中に含まれる粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２を分離する、フィルター６８及びスクリーン６９が設けられている。
【０１０１】
フィルター１７及び６８は、それぞれ混合溶液排出口の近くに配置され、スクリーン１８及び６９は、それぞれフィルター１７又は６８よりも液相側に、フィルター１７又は６８を覆うように配置されている。スクリーン１８及び６９によって、比較的サイズの大きな粒状活性炭２６を分離し、フィルター１７及び６８によって、より微細な破砕微細活性炭６２を分離する。これにより、混合溶液から粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が十分に分離され、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が下部処理槽２２から流出しないようになっている。
【０１０２】
本実施形態においては、フィルター１７及び６８として、合成樹脂製のスポンジを用い、スクリーン１８及び６９として、樹脂製の網目状のシートを用いたが、これに限定されない。また、フィルター１７及び６８並びにスクリーン１８及び６９の交換、メンテナンス等のための、取り出し口６３及び６７が下部処理槽２２に設けられている。
【０１０３】
下部処理槽２２と低濃度廃液タンク５との間を繋ぐ流通配管１４には、流通配管１４の設計の自由度を上げるフランジ１３及び１５が設けられており、下部処理槽２２内の混合溶液を低濃度廃液タンク５に移送する。このとき下部処理槽２２から低濃度廃液タンク５に移送される混合溶液は、ナノバブルと、ナノバブルにより分解されずに残留するＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルとを含有している。当該混合溶液からは粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が除去されているので、当該混合溶液を再度ナノバブル含有水吐出部５４から下部処理槽２２に吐出するときに、閉塞現象が生じることはない。
【０１０４】
このように、下部処理槽２２内の混合溶液は、下部処理槽２２と低濃度廃液タンク５との間を循環して、ナノバブル含有水が繰り返し供給されるため、ナノバブルによる酸化作用がより強力になる。また、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が排出されずに下部処理槽２２内に滞留することによって、これらの触媒作用による有機フッ素化合物の分解能を維持することができる。
【０１０５】
また、下部処理槽２２内で処理された混合溶液中には、下部処理槽２２内でナノバブルによって分解されずに残留するＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルを含んでいるため、ＰＦＣガス３１も下部処理槽２２と低濃度廃液タンク５との間を循環し、ナノバブル含有水吐出部５４に取り込まれる。そして、ＰＦＣガス３１は、ナノバブル含有水吐出部５４によって繰り返しせん断され、ＰＦＣガス３１の炭素とフッ素との強固な結合が物理的に分解される。また、循環するＰＦＣガス３１を含む混合溶液を用いて、ナノバブル含有水吐出部５４が繰り返しナノバブル含有水を作製し、下部処理槽２２に吐出することによって、当該ナノバブル含有水中のＰＦＣガス３１をナノバブルの酸化力によっても効率よく分解することができる。ナノバブル２７の酸化力及びナノバブル含有水吐出部５４おける物理的な分解によって、ＰＦＣガス３１の一部はフッ化水素（ＨＦ）等に分解され、液体中にフッ素イオンとして溶解する。
【０１０６】
下部処理槽２２の具体的な形状については、特に限定されず、適宜公知の水槽を用いることが可能である。なお、下部処理槽２２は、底部に向かって先細るテーパ形状を構成する傾斜部２５及び５５を備えていることが好ましい。上記構成によれば、マイクロナノバブル発生部７９によるマイクロナノバブルの吐出圧と、ナノバブル含有水吐出部５４によるナノバブル含有水の吐出圧とによって、下部処理槽２２内の混合溶液をより効果的に攪拌することができる。その結果、下部処理槽２２内の混合溶液に含まれる有機フッ素化合物の酸化分解反応をより促進することができる。なお、下部処理槽２２の底面と傾斜部２５とがなす角度は特に限定されないが、例えば、３０度〜６０度であることが好ましく、４０度〜６０度であることがより好ましく、４５度〜５５度であることが最も好ましい。また、上記角度として、使用する活性炭の種類や供給元に応じて、好ましい角度を選択することが好ましい。
【０１０７】
（マイクロナノバブル発生部７９）
マイクロナノバブル発生部７９は、らせん状流路３２及びカレントカッター（きのこ状衝突体構造部）３７を備えている。マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス３１をらせん流に変換するらせん状流路３２と、らせん流となったＰＦＣガス３１を微細に破砕する数多くの突起（きのこ状衝突体）を有するカレントカッター３７とを備えている。マイクロナノバブル発生部７９に送り込まれたＰＦＣガス３１を、らせん状流路３２を通過させることによりらせん流に変換した後、カレントカッター３７のきのこ状衝突体に衝突させ、衝突及びせん断を繰り返すことによって、ＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルを下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させる。ＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルを下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させることによって、ＰＦＣガス３１をより長時間、ナノバブル含有水中に滞留させることが可能であり、ＰＦＣガス３１をナノバブルにより効率よく分解することができる。
【０１０８】
本明細書において使用する限り、「マイクロナノバブル」は、直径が約数百ｎｍ〜１０μｍの気泡であるが、実際にはマイクロバブルとナノバブルとが混在している気泡群を指している。なお、「マイクロバブル」は、直径が約１０〜５０μｍの気泡であり、水中において徐々に縮小し、最終的に消滅（完全溶解）するものである。また、「ナノバブル」は、直径が約１μｍ以下（約１００〜２００ｎｍ）の気泡であり、水中に長く存在することが可能である。
【０１０９】
マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス３１を含む微細なマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるガス微細化機構を備えていることが好ましい。特に、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、ＰＦＣガス３１を含む０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルを発生させることがより好ましい。上記の構成により、より微細なＰＦＣガス３１を含むマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させることができるので、マイクロナノバブルに含まれるＰＦＣガス３１とナノバブル含有水とが十分に混合される結果、ＰＦＣガス３１がナノバブルにより効率よく分解される。本発明に用いられるマイクロナノバブル発生部７９としては、例えばラインミキサーなどが挙げられる。
【０１１０】
本発明に係る処理装置２０は、マイクロナノバブル発生部７９に導入するＰＦＣガス３１の導入量を調節するインバータ制御ブロワー２３を備えていてもよい。本実施形態においてインバータ制御ブロワー２３は、処理槽１９の外側に設けられ、ガス配管２４を介して処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられたマイクロナノバブル発生部７９に接続されている。インバータ制御ブロワー２３は、ガス配管２４を介してマイクロナノバブル発生部７９にＰＦＣガス３１を送り込むとともに、その導入量をインバータ制御により調節している。つまり、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２へのＰＦＣガス３１の吐出量は、インバータ制御ブロワー２３により調節される。これにより、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生するマイクロナノバブルの量が調節される。また、下部処理槽２２内に吐出されるＰＦＣガス３１の吐出量が調節されることによって、下部処理槽２２内のナノバブル含有水の攪拌状態が調節される。
【０１１１】
インバータ制御ブロワー２３としては、インバータ運転できる、すなわち電動機の回転数を制御できる型のものを採用することが好ましい。電動機の回転数を制御により、マイクロナノバブルの発生量を調節することによって、下部処理槽２２内における粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２の流動状態を調節することができる。インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、粒状活性炭２６が沈降しないレベルであることが好ましい。
【０１１２】
さらに、インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、下部処理槽２２の液相中における有機フッ素化合物の分解物ガス５２及びＰＦＣガス３１を十分に攪拌し、これらのガスを下部処理槽２２内の液面まで上昇させて上部処理槽２１に放出させ得る曝気量であることが好ましい。上記の条件を満たすために、当該曝気量は、下部処理槽２２の容積あたり５０ｍ３／時間／ｍ３以上の曝気量であることが好ましい。また、曝気量をインバータ制御することによって、後述するスクリーン１８及び６９と、フィルター１７及び６８に、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が堆積しないような曝気量に調節することができる。
【０１１３】
（ナノバブル含有水吐出部５４）
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４について説明する。ナノバブル含有水吐出部５４は、第１配管（第１の移送手段）６、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８、第２配管９、第２気体せん断部１０、電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）１１、第３配管１２、第３気体せん断部８０、及び第４気体せん断部２９を備えている。本実施形態においてナノバブル含有水吐出部５４は、低濃度廃液タンク５と処理槽１９との間に設けられており、ナノバブル含有水吐出部５４の第４気体せん断部２９が処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられ、下部処理槽２２内にナノバブル含有水を吐出するようになっている。
【０１１４】
第１気体せん断部８には第１配管６及び第２配管９が接続されている。そして、第１配管６は低濃度廃液タンク５に連結されており、第１配管６を介して第１気体せん断部８に液体（供給液）が供給されるとともに、第３配管１２を介して第１気体せん断部８に気体（供給ガス）が供給される。そして、第１気体せん断部８の中で上記液体と上記気体とが混合及びせん断されて、その結果、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１１５】
上記第１気体せん断部８に供給される液体は、半導体製造装置１から排出され低濃度廃液タンク５に貯留された有機フッ素化合物含有液、又は、当該有機フッ素化合物含有液と、下部処理槽２２から低濃度廃液タンク５に移送された混合溶液との混合液、であり得る。これにより、処理装置２０を小さく設計し、省スペース化を実現できる。
【０１１６】
また、第１気体せん断部８に供給される気体としては、特に限定されないが、例えば、空気、オゾン又は酸素であることが好ましい。また、上記気体は、オゾン又は酸素であることがさらに好ましい。上記構成であれば空気よりも多量のラジカルを発生させることができるので、より効果的に難分解性化合物を酸化分解することができる。なお、この場合には、第３配管１２の電動ニードルバルブ１１側の末端に、各気体を貯蔵し得るタンクを設けることが好ましい。なお、上記タンクの具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知のタンクを用いることが可能である。
【０１１７】
第１気体せん断部８内への液体の供給は、気液混合循環ポンプ７を動作させることによって行なわれる。また、第１気体せん断部８内への気体の供給、及び気体の供給量の調節は、電動ニードルバルブ１１の開閉動作によって調節され得る。
【０１１８】
電動ニードルバルブ１１の開閉動作のタイミングは特に限定されない。例えば、まず気液混合循環ポンプ７の運転を開始することによって第１気体せん断部８内に液体を導入するとともに当該液体を攪拌させる。その後、気液混合循環ポンプ７の出力が最大値に達した時点以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７の運転を開始してから６０秒後以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが、より好ましい。
【０１１９】
気液混合循環ポンプ７の運転開始時に電動ニードルバルブ１１を開くことも可能であるが、この場合、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起し、その結果、気液混合循環ポンプ７が損傷する恐れがある。しかしながら、上記構成であれば、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起すことを防止することができるので、その結果、気液混合循環ポンプ７が破損することを防ぐことができる。
【０１２０】
電動ニードルバルブ１１を開くことによって第１気体せん断部８内に供給される気体の量は特に限定されない。例えば、第１気体せん断部８に対して、１．０リットル／分以下にて気体を供給することが好ましい。上記構成であれば、効率よく多量のナノバブル含有水を作製することができる。
【０１２１】
図１に示すように、第１気体せん断部８には第３配管１２を介して気体が供給される。第３配管１２を第１気体せん断部８に接続させる場合、第１気体せん断部８上における第３配管１２の接続位置、及び第１気体せん断部８に対する第３配管１２の接続角度等は特に限定されない。
【０１２２】
例えば、第３配管１２は第１気体せん断部８の側面に接続されるとともに、第１気体せん断部８の内側面（すなわち、第１気体せん断部８の内面に対する接線）に対して略１８度の角度をなすように接続されることが好ましい。換言すれば、第３配管１２の接続箇所における局所を考えた場合、第３配管１２は、気体と液体との混合物の運動方向に対して１８度の角度をなすように第１気体せん断部８の内側面に接続されることが好ましい。
【０１２３】
マイクロバブルを効率的に作製するためには、効率的に気体をせん断する必要がある。このとき、液体を超高速回転させて負圧部を形成し、当該負圧部に気体を導入する。そして、気体と液体との回転速度の差により、効率的に気体をせん断させている。この場合、上記入射角度が１８度であるときが、最も気体のせん断効率が高く、それゆえ、最も多くのマイクロバブルを作製することができる。
【０１２４】
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４によってナノバブル含有水が作製される工程についてさらに詳細に説明する。なお、ナノバブル含有水は、大まかに言えば２つの工程（第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程）を経て製造される。以下に、第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程について説明する。
【０１２５】
＜第１気体せん断工程＞
第１気体せん断工程では、気体と液体とから、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１２６】
第１気体せん断工程では、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７を用いて気体と液体との混合物の圧力が流体力学的に制御されるとともに、負圧部に対して気体が吸入される。なお、「負圧部」とは、気体と液体との混合物の中で周りと比較して圧力が小さな領域を意図する。そして、上記混合物を高速流体運動させて負圧部を形成しながら気体をせん断することによって、微細なマイクロバブルを発生させる。つまり、液体と気体とを効果的に自給混合するとともに、圧送する。これによって、より微細なマイクロバブルを含有するマイクロバブル含有水を形成することができる。
【０１２７】
気液混合循環ポンプ７としては特に限定されないが、揚程４０ｍ以上（４ｋｇ/ｃｍ２の圧力）の高揚程のポンプであることが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７としてはトルクが安定している２ポールのポンプを用いることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能であり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルをより微細にせん断することができる。
【０１２８】
また、気液混合循環ポンプ７では、ポンプの圧力が制御されていることが好ましい。例えば、気液混合循環ポンプ７の回転数が、インバータ等の回転制御部（図示せず）によって制御されていることが好ましい。なお、上記回転制御部は、さらにシーケンサー（図示せず）によって制御され得る。上記構成によれば、上記第１気体せん断部８の中のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能となり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルを所望のサイズに揃えることができる。
【０１２９】
第１気体せん断部８の材料は特に限定されないが、ステンレス、プラスチック、又は樹脂であることが好ましい。上記材料の中では、ステンレスが最も好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水中に不純物が混入することを防止することができるとともに、第１気体せん断部８が振動することを防止することができる。
【０１３０】
また、第１気体せん断部８の厚さ（隔壁の厚さ）は特に限定されないが、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。一般的に、第１気体せん断部８の厚さが薄ければ、第１気体せん断部８中のマイクロバブル含有水の運動によって、第１気体せん断部８が振動する。つまり、マイクロバブル含有水の運動エネルギーが振動として外部に伝播して失われるので、マイクロバブル含有水の高速流体運動が低下し、その結果、せん断エネルギーが低下する。しかしながら、上記構成によれば、第１気体せん断部８の振動を防ぐことかできるので、効率よくマイクロバブルを作製することができる。
【０１３１】
次いで、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８がマイクロバブルを発生させるメカニズムについてさらに詳細に説明する。
【０１３２】
まず、第１気体せん断部８において、マイクロバブル含有水の構成成分である液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。具体的には、インペラと呼ばれる羽を超高速で回転させて、液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。このとき、第１気体せん断部８の中心部には、高速旋回する気体空洞部が形成される。
【０１３３】
次いで、上記気体空洞部を圧力によって竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。このとき、上記気体空洞部に対しては、当該気体空洞部の負圧を利用して、気体を自動的に供給させる。そして、さらにマイクロバブルを切断及び粉砕しながら混相旋回流を回転させる。なお、上記切断及び粉砕は、第１気体せん断部８の出口内外における気液二相流体の回転速度の差によって生じる。なお、上記回転速度の差は、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。
【０１３４】
すなわち、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７によってマイクロバブル含有水を高速流体運動させることによって負圧部を形成するとともに、流体力学的にマイクロバブル含有水の圧力を制御することによって上記負圧部に対して気体を供給している。その結果、第１気体せん断部８では、マイクロバブルを発生させることができる。すなわち、気液混合循環ポンプ７を用いて液体と気体とを効果的に自給混合しながら圧送することによりマイクロバブル含有水を製造することができる。
【０１３５】
第１気体せん断部８内腔の横断面の形状は特に限定されないが、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。また、第１気体せん断部８の内腔表面は、鏡面仕上げによって形成されていることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８の内部表面の摩擦が小さいので、気体と液体との混合物を高速旋回させることができるとともに、気体を効率良くせん断することができる。その結果、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１３６】
また、第１気体せん断部８の内部表面（内腔表面）には、溝が設けられていることが好ましい。また、上記溝の数は特に限定されないが、２本以上設けられていることが好ましい。また、上記溝は、第１気体せん断部８の内部表面上に形成された凹形状を有するものであればよく、その形状は特に限定されない。例えば、上記溝は、深さ略０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ、幅略０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内の液体と気体との混合物の旋回乱流の発生を制御することができるので、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１３７】
また、上記第１気体せん断部８へは、第１配管６を介して液体が供給され、第２配管９を介してマイクロバブル含有水が吐出されている。このとき、上記液体を供給する第１配管６内腔の横断面の面積は、マイクロバブル含有水を吐出する第２配管９の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水の吐出圧力を高めることができるので、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１３８】
＜第２気体せん断工程＞
第２気体せん断工程では、上記第１気体せん断工程にて作製されたマイクロバブル含有水からナノバブル含有水が作製される。さらに詳細には、第１気体せん断部８によって作製されたマイクロバブル含有水を第２気体せん断部１０にてさらにせん断して、これによって、ナノバブル含有水を作製している。
【０１３９】
なお、必要に応じて第３気体せん断部８０をさらに備えることができる。第３気体せん断部８０を備えれば、第２気体せん断部１０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１４０】
また、必要に応じてさらに第４気体せん断部２９をさらに備えることができる。第４気体せん断部２９は、第３気体せん断部８０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１４１】
上記気液混合循環ポンプ７によって、マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０へ、さらに第４気体せん断部２９へ圧送される。マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０、さらに第４気体せん断部２９へと配管を介して圧送される場合には、マイクロバブル含有水が圧送される方向に向かって、徐々に又は段階的に配管の直径が小さくなることが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水をより高速で流体運動しながら竜巻状に細くすることができる。換言すれば、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。その結果、マイクロバブルからナノバブルを効率よく発生させることができるとともに、ナノバブル含有水中に超高温の極限反応場を形成することができる。
【０１４２】
上記極限反応場が形成されると、ナノバブル含有水が局部的に高温高圧状態となり、当該局所にて不安定なフリーラジカルができるとともに、同時に熱が発生される。フリーラジカルは不対電子を有する原子又は分子であって、他の原子又は分子から電子を奪い取って安定化しようとする。それゆえ、フリーラジカルを含むナノバブル含有水は、強い酸化力を示すことになる。したがって上記構成によれば、フリーラジカルの作用によって、有機物などを酸化分解することができる。
【０１４３】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９は、ステンレス、プラスチック、又は樹脂によって形成されていることが好ましい。
【０１４４】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内腔の横断面の形状は、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部表面の抵抗（摩擦）が小さいので、マイクロバブル含有水を高速旋回させることができるとともに、マイクロバブル含有水を効率良くせん断することができ、その結果、多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１４５】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９には、小孔が開いていることが好ましい。上記小孔の開口の直径は特に限定されないが、４ｍｍ〜９ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部におけるバブル含有水の旋回運動を制御することができる。つまり、上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内部の旋回乱流の発生を制御することができる。その結果、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９によって、安定にナノバブルを発生させることができる。なお、上記小孔の具体的なサイズは、ポンプの吸引最大値、モーター出力値、及びポンプ吐出圧力値によって決定することも可能である。
【０１４６】
上述した気液混合循環ポンプ７、第１気体せん断部８、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９などの具体的な構成としては特に限定しないが、例えば市販のものを用いることが可能である。例えば、株式会社協和機設社製のバビダスＨＹＫ型を用いることが可能であるが、これに限定されない。
【０１４７】
（上部処理槽２１）
下部処理槽２２においては、ナノバブル２７、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって、有機フッ素化合物含有水中の有機フッ素化合物及びマイクロナノバブルに含まれるＰＦＣガス３１が分解される。ここで、有機フッ素化合物が分解されてＰＦＣを含む分解物ガス（第２の気体）５２が生じ、分解されずに下部処理槽２２に残留するＰＦＣガス３１と共に、下部処理槽２２内を上昇して上部処理槽２１に放出される。このとき、上部処理槽２１に放出される分解物ガス５２とＰＦＣガス３１との混合ガスには、ナノバブル含有水ミスト７６が多量に含まれる。
【０１４８】
ナノバブル含有水ミスト７６は、霧状のナノバブル含有水である。下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にマイクロナノバブル発生部７９からマイクロナノバブルを発生させるとき、ナノバブル含有水へのＰＦＣガス３１の吐出量をインバータ制御ブロワー２３により調節することによって、ナノバブル含有水ミスト７６を発生させることが可能である。例えば、酸素溶解が６％以上となるようにインバータ制御ブロワー２３を調節することが好ましい。
【０１４９】
上部処理槽２１内に拡散したナノバブル含有水ミスト７６を含むＰＦＣガス３１及び分解物ガス５２は、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されてさらに分解される。
【０１５０】
（ＰＦＣガス分解装置３３）
ＰＦＣガス分解装置３３は、処理槽１９の外部に設けられ、上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０に、ＰＦＣガス配管３６を介して接続されている。上部処理槽２１内に拡散したナノバブル含有水ミスト７６を含むＰＦＣガス３１及び分解物ガス５２は、上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０まで上昇し、排気ダクト４０に設けられた排気ファン４１を介してＰＦＣガス配管３６を経て、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されて分解される。
【０１５１】
ところで、ＰＦＣガス３１を分解するためには、次の反応式
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＣＯ２＋ＣＯ
ＮＦ３＋３／２Ｈ２Ｏ→３ＨＦ＋１／２ＮＯ＋１／２ＮＯ２
ＳＦ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＳＯ３
に示すように分解反応に水（Ｈ２Ｏ）を必要とする。
【０１５２】
したがって、ＰＦＣガス分解装置３３においてＰＦＣガスを分解するには、通常、水（Ｈ２Ｏ）を供給しなくてはならない。しかしながら、本実施形態に係るＰＦＣガス分解装置３３には、分解されるガスと共に水を含むナノバブル含有水ミスト７６が導入されるため、さらに水を供給する必要がない。
【０１５３】
ここで、ＰＦＣガス分解装置３３内に導入されたナノバブル含有水ミスト７６は、例えばＰＦＣガス分解装置３３内の温度が高温であるとき、特に有効に作用する。つまり、ナノバブル含有水ミスト７６が存在しているＰＦＣガス分解装置３３内が高温である場合、ＰＦＣガスの分解反応が促進され、ＰＦＣガス３１の分解が容易に促進される。そのような温度としては、例えば、８５０℃〜１４００℃であることが好ましい。
【０１５４】
ＰＦＣガス分解装置３３は、例えば、ＰＦＣガス熱分解装置、ＰＦＣガス触媒分解装置、ＰＦＣガスプラズマ分解装置、及びＰＦＣガス燃焼分解装置の少なくとも何れか１つを備えていてもよいが、これに限定されない。上記の各装置については後述する。ＰＦＣガス分解装置３３に用いられる装置は、処理対象となる難分解性化合物を含むガスの濃度、成分などによって、決定すればよい。
【０１５５】
ＰＦＣガス分解装置３３において分解されるＰＦＣガスなどの難分解性化合物は、例えばフッ化水素（ＨＦ）、一酸化炭素、二酸化炭素、及び窒素酸化物などに分解される。このうち、フッ化水素は毒性を有するため、フッ化水素を含むガスを大気中に排出する前に無毒化する必要がある。そこで、本実施形態において、処理装置２０は、フッ化水素含有ガスを無毒化するための不純物除去手段として、スクラバー３４を備えている。
【０１５６】
スクラバー３４は、ＰＦＣガス分解後配管３８によってＰＦＣガス分解装置３３に接続されており、ＰＦＣガス分解後配管３８を介してＰＦＣガス分解装置３３において生じたフッ化水素含有ガスが導入される。スクラバー３４としては、例えば、洗浄水が水である水スクラバーや、洗浄水がアルカリ性を示すアルカリスクラバーなどを用いることができるが、これに限定されない。また、スクラバー３４の具体例としては、湿式充填塔スクラバーＴＲＳ型（セイコー化工機株式会社製）などが挙げられる。スクラバー３４では、ガス中のフッ化水素を、洗浄水に気液接触させ、洗浄水中にフッ素イオンとして溶解させることによって、ガス中からフッ素を除去して無毒化する。
【０１５７】
本実施形態において、フッ化水素含有ガス中のフッ化水素は、スクラバー３４において取り除かれて洗浄水とともに廃液として排出され、排水配管４２によって後述する排水処理装置３５へと移送される。スクラバー３４においてフッ化水素が除去され無害化されたガスは、処理ガス３９として処理装置２０外に排出される。
【０１５８】
処理装置２０は、スクラバー３４及び下部処理槽２２から排出される廃液を処理するための排水処理装置３５をさらに備えていてもよい。排水処理装置３５は、排水配管４２によってスクラバー３４と接続されており、スクラバー３４から排出されるフッ化水素などを含有する廃液が導入される。また、排水処理装置３５は、１次処理水排水管７０によって下部処理槽２２に接続されており、下部処理槽２２から排出される廃液が導入される。
【０１５９】
本実施形態に係る排水処理装置３５は、無機凝集剤として消石灰（水酸化カルシウム）を備えており、また有機凝集剤として高分子凝集剤を備えている。このような高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系有機凝集剤（栗田工業株式会社製のクリフロック）などを用いることができる。スクラバー３４及び下部処理槽２２から排水処理装置３５に移送された廃液中のフッ素は、消石灰中のカルシウムと反応し、フッ化カルシウムを形成して沈殿する。また、下部処理槽２２から排出された廃液は、有機フッ素化合物（例えば、ＰＥＯＳ）を分解したときに生じる硫酸イオンを含んでおり、この硫酸イオンが消石灰中のカルシウムと反応して硫酸カルシウムを形成し、無害化される。このように無害化された廃液は、２次処理水排水管７１から処理水として排出される。また、排水処理装置３５は、例えば、消石灰及び高分子凝集剤を備える凝集槽と、形成されたフッ化カルシウムのフロック（集合体）を沈殿させる為の沈澱槽とを備えていてもよい。
【０１６０】
以上のように、本発明に係る処理装置２０によれば、有機フッ素化合物のような難分解性化合物を含有する液体及び気体を処理し、ナノバブルの酸化作用及び活性炭の触媒作用により有機フッ素化合物中の炭素とフッ素との強固な結合を切断して分解する。また、有機フッ素化合物を含有する液体を処理することによって発生した分解物ガスと、ＰＦＣガス３１とを、さらにＰＦＣガス分解装置３３において分解処理する。これにより、半導体製造装置１などから排出される液体及び気体中の有機フッ素化合物を効率よく分解することができる。
【０１６１】
また、本発明に係る処理装置２０によれば、ＰＦＣガス３１の一部を、ナノバブル含有水中において処理した後、処理されずに残ったＰＦＣガス３１をＰＦＣガス分解装置３３において気体処理するので、気体処理におけるエネルギー消費を抑えることができる。
【０１６２】
〔第２の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態を示す模式図である。第２の実施形態においては、ＰＦＣガス３１の分解装置として、ＰＦＣガス熱分解装置７２を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６３】
本実施形態において、ＰＦＣガス熱分解装置７２は、セラミックヒーター（図示しない）を備えている。一般に、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、本実施形態においてＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度をセラミックヒーターによって上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率を向上させる。ＰＦＣガス熱分解装置７２における加熱手段としては、セラミックヒーターの他にも、電熱ヒーターなどを用いることができる。
【０１６４】
ＰＦＣガス熱分解装置７２としては、どのような方式を用いる装置でもよいが、例えば筒状の躯体と洗浄ガス導入管とヒーターとで構成されている加熱反応部を備える装置などが挙げられる。上記の装置においては、例えば躯体の内周面、ヒーターの外周面の材質はセラミックスであり、ＰＦＣガスを加熱反応部に導入して熱分解処理する。
【０１６５】
ＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度は、導入される難分解性化合物の種類、または導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１６６】
〔第３の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態について、図３を参照して以下に説明する。図３は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態を示す模式図である。第３の実施形態においては、ＰＦＣガス３１の分解装置として、ＰＦＣガス触媒分解装置７４を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６７】
本実施形態において、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、当該装置内に導入された難分解性化合物を含有する気体を、触媒を使用して電気加熱により処理する。触媒としては、例えば、Ｎｉ・Ａｌ触媒又はＰｄ／Ｎｉ／Ａｌ触媒を用いることができる。また、電気加熱手段としては、例えば、電気炉を用いることができる。ＰＦＣガス触媒分解装置７４では、排ガス中のＰＦＣガスを電気炉において電気加熱し、さらに触媒と接触させることで、約７５０℃において、当該ＰＦＣガスを分解することができる。つまり、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、第２の実施形態におけるＰＦＣガス熱分解装置よりも低温において分解することができる。また、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、発生したフッ化水素を即座に吸収する成分を含む高性能触媒を含んでいることが好ましい。
【０１６８】
〔第４の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第４の実施形態について、図４を参照して以下に説明する。図４は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置２０の第４の実施形態を示す模式図である。第４の実施形態においては、ＰＦＣガス３１の分解装置として、ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５を用いている点第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６９】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５は、排ガス中のＰＦＣガスをプラズマにより分解し、そこに水や酸素を添加することにより、分解したＰＦＣガスの再結合を防ぎ、処理可能なガスに転化する装置である。その結果、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７０】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５としては、例えば、前処理部、プラズマ発生部、反応部、及びガス冷却器から構成されている、マイクロ波を利用した空洞共振器方式の装置であってもよい。
【０１７１】
〔第５の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第５の実施形態について、図５を参照して以下に説明する。図５は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。第５の実施形態においては、ＰＦＣガス３１の分解装置として、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７２】
本実施形態において、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７は、図示しないが燃焼手段としてバーナーを備えている。上述したように、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７内の温度を上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率が向上する。
【０１７３】
ＰＦＣガス燃焼分解装置７７では、燃料炉にＰＦＣガスを導入し、バーナーに燃料と酸素ガスを吹き込んで燃焼させて、ＰＦＣガスをフッ化水素まで分解する。その後洗浄水にて洗浄し、フッ化水素を洗浄水に移行させる。
【０１７４】
バーナーによって上昇させる温度としては、導入される難分解性化合物の種類、または導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７５】
〔第６の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。図６は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態を示す模式図である。第６の実施形態においては、低濃度廃液タンク５内にヒーター６４が設けられている点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号付してその説明は省略する。
【０１７６】
本実施形態において、低濃度廃液タンク５内にはヒーター６４が設けられているので、低濃度廃液タンク５内の難分解性化合物を含有する液体の温度を調節することができる。一般に液体の温度が上昇すると当該化合物の分解が促進されるため、温度が上昇した液体を下部処理槽２２に移送し、下部処理槽２２内でナノバブル及び活性炭により処理することによって、難分解性化合物の分解効率が向上する。しかしながら、当該液体の温度設定は、液体に含まれる難分解性化合物の種類、ナノバブル含有水吐出部５４の仕様、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６の量、及びマイクロナノバブル発生部７９から吐出されるＰＦＣガス３１の吐出量等によって異なるので、予め得た実験データに基づいて、総合的な観点（省エネ、コスト、分解性能等）から決定すればよい。
【０１７７】
〔第７の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第７の実施形態について、図７を参照して以下に説明する。図７は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。第７の実施形態においては、低濃度廃液タンク５内に大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７８】
本実施形態において、低濃度廃液タンク５には下部処理槽２２に含まれる粒状活性炭２６よりも大きい大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている。
【０１７９】
ここで、触媒作用として作用する活性炭には、通常、細孔が開いている。大型活性炭６５にも同様に細孔が開いており、また大型であるが故に、低濃度廃液タンク５が含む活性炭の量及び表面積が多くなるため、低濃度廃液タンク５が含む大型活性炭６５は、強い触媒作用を有する。低濃度廃液タンク５には、下部処理槽２２から移送されたナノバブル２７を含んでおり、したがって大型活性炭６５が有する触媒作用は、低濃度廃液タンク５において、ナノバブルによる酸化作用をより強めることができるので、液体に含まれる難分解性化合物を効率よく分解することができる。また、大型活性炭６５は吸着作用も有しているため、難分解性物質を吸着させた後にナノバブルの酸化力によって分解することもできる。
【０１８０】
〔第８の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第８の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。図８は、半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。第８の実施形態においては、ナノバブル含有水吐出部５４にナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに特定している点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１８１】
本実施形態において、ナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに限定しているため、作製されるナノバブルはオゾンナノバブルとなる。したがって、オゾン以外の気体によって作製されたナノバブルよりも、酸化力の強いナノバブルを作製することができるため、液体中の難分解性化合物をより強力に酸化分解することができる。
【０１８２】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的内容を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１８３】
〔実施例１〕
図２に基づいて、有機フッ素化合物（ＰＦＯＳ）含有水を処理する処理装置２０を作製した。
【０１８４】
本実施例において用いた処理装置２０において、低濃度廃液タンク５の容量は０．５ｍ３、処理槽１９の上部処理槽２１の容量は約０．３ｍ３、下部処理槽２２の容量は約１ｍ３、ＰＦＣガス熱分解装置７２の容量は約１ｍ３、スクラバー３４の容量は約２ｍ３とした。
【０１８５】
ナノバブル含有水吐出部５４としては、３．７ｋｗの出力を有する電動機により構成された気液混合循環ポンプ７を備える、株式会社協和機設製のＨＹＫ型を用いた。また、下部処理槽２２には、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を導入した。
【０１８６】
マイクロナノバブル発生部７９には、ＰＦＣガス３１を導入した。またインバータ制御ブロワー２３によって調節される、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２に吐出されるＰＦＣガス３１の吐出量は、下部処理槽２２の容積あたり８０ｍ３／時間／ｍ３とした。
【０１８７】
このようにして構成した処理装置２０の低濃度廃液タンク５に、低濃度の有機フッ素化合物を含有する液体を導入して、処理設備に関する一連の設備を全て稼動した。稼動し始めて１２日後に、低濃度廃液タンク５内、及び１次処理水排水管７０から得られる液体中のＰＦＯＳ濃度、総フッ素量及び硫酸イオン濃度を測定した。ＰＦＯＳ濃度はＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法（液体クロマトグラフ−タンデム型質量分析計法）、総フッ素量は燃焼イオンクロマトグラフ法、硫酸イオン濃度はイオンクロマトグラフ法により測定した。その結果を表１に示す。
【０１８８】
【表１】
2010075834.tif 000003
【０１８９】
また、稼動し始めて１２日後に、スクラバー３４から排出された処理ガス３９中のＰＦＯＳ濃度を測定し、さらに分解物定性試験を行った。測定はガスクロマトグラフ−質量分析計法を用いて行った。その結果を表２に示す。
【０１９０】
【表２】
2010075834.tif 000004
【０１９１】
表１及び表２に示す結果から、以下のａ）〜ｄ）が明らかになった。
ａ）低濃度廃液タンク５内の液体中のＰＦＯＳ濃度と比較して、１次処理水排水管７０から得られる液体中のＰＦＯＳ濃度が格段に低かったため、下部処理槽２２においてＰＦＯＳが分解されたことが明らかになった。
ｂ）低濃度廃液タンク５内の液体中の総フッ素量と比較して、１次処理水排水管７０から得られる液体中の総フッ素量が格段に高かったため、ＰＦＣガス３１に含まれるＰＦＣが、下部処理槽２２において分解されてフッ化水素（ＨＦ）等になり、フッ素イオンとして液体中に溶解したことが明らかになった。
ｃ）低濃度廃液タンク５内の液体中の硫酸イオン濃度と比較して、１次処理水排水管７０から得られる液体中の硫酸イオン濃度が格段に高かったため、下部処理槽２２においてＰＦＯＳが分解され、硫酸イオンとなったことが明らかになった。
ｄ）スクラバー３４から排出された処理ガス３９中のＰＦＯＳ濃度が格段に低く、またパーフルオロカーボン等分解物が検出されなかったことから、気体としての分解物が確実に分解されたことが明らかになった。
【０１９２】
〔実施例２〕
ナノバブルによる酸化分解に、さらに活性炭を組み合わせた場合の効果を調べるために、実施例１で用いた装置と同様の装置を用いて、以下の通り実験した。
【０１９３】
本実施例では、半導体工場から排出された有機フッ素化合物を含有する液体を下部処理槽２２に２０リットル導入し、以下の条件１）〜４）
１）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気する
２）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させる
３）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させ、さらに破砕微細活性炭を添加する
により処理装置２０を稼動した。
【０１９４】
本実施例においては、ナノバブル含有水吐出部として、株式会社協和機設社製のＨＹＫ型を用い、破砕微細活性炭として、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いた。
【０１９５】
処理装置２０を６日間稼働した後に、下部処理槽２２内の液体におけるＰＦＯＳ濃度、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定した。ＰＦＯＳ濃度はＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法（液体クロマトグラフ−タンデム型質量分析計法）、全有機炭素濃度は燃焼触媒酸化法、化学的酸素要求量は過マンガン酸カリ消費法により測定した。その結果を表３に示す。
【０１９６】
【表３】
2010075834.tif 000005
【０１９７】
表３に示す結果から、ナノバブル含有水を吐出させるとともに破砕微細活性炭を添加することにより、ＰＦＯＳ濃度、全有機炭素量、化学的酸素要求量が大きく低下したことから、破砕微細活性炭が触媒的に作用し、ナノバブルによる酸化分解力を高めたことが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、工業用水、農業用水、生活用水等の用水処理装置及び工業排水、農業排水、生活排水等の廃水処理装置を製造する分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第２の実施形態を示す模式図である。
【図３】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第３の実施形態を示す模式図である。
【図４】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第４の実施形態を示す模式図である。
【図５】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。
【図６】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第６の実施形態を示す模式図である。
【図７】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。
【図８】半導体製造装置１に連結された本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２００】
１    半導体製造装置
２    処理対象物
３    有機フッ素化合物含有液配管
４    洗浄超純水配管
５    低濃度廃液タンク（原水槽）
６    第１配管（第１の移送手段）
７    気液混合循環ポンプ（ポンプ）
８    第１気体せん断部
９    第２配管
１０  第２気体せん断部
１１  電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）
１２  第３配管
１３  フランジ
１４  流通配管（第２の移送手段）
１５  フランジ
１６  フィルター部（分離手段）
１７  フィルター
１８  スクリーン
１９  処理槽
２０  処理装置
２１  上部処理槽
２２  下部処理槽
２３  インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）
２４  ガス配管
２５  傾斜部
２６  粒状活性炭
２７  ナノバブル
２９  第４気体せん断部
３０  ナノバブル流
３１  ＰＦＣガス（第１の気体）
３２  らせん状流路
３３  ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）
３４  スクラバー
３５  排水処理装置
３６  ＰＦＣガス配管
３７  カレントカッター（きのこ状衝突体構造部）
３８  ＰＦＣガス分解後配管
３９  処理ガス
４０  排気ダクト
４１  排気ファン
４２  排水配管
４３  受け容器
４４  信号線
４５  高濃度廃液タンク
４６  廃液配管
４７  移送ポンプ
４８、４９  バルブ
５０  専用容器Ａ
５１  専用容器Ｂ
５２  分解物ガス（第２の気体）
５３  シーケンサー（シーケンス制御手段）
５４  ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）
５５  傾斜部
５６  有機フッ素化合物含有液供給バルブ
５７  洗浄超純水供給バルブ（洗浄水を供給する供給弁）
５８  有機フッ素化合物含有廃液排出バルブ
５９  洗浄超純水排出バルブ（洗浄水を排出する排出弁）
６０  有機フッ素化合物含有液排出配管
６１  洗浄超純水排出配管
６２  破砕微細活性炭
６３  取り出し口
６４  ヒーター
６５  大型活性炭
６６  大型活性炭収容容器
６７  取り出し口
６８  フィルター
６９  スクリーン
７０  １次処理水排水管
７１  ２次処理水排水管
７２  ＰＦＣガス熱分解装置
７４  ＰＦＣガス触媒分解装置
７５  ＰＦＣガスプラズマ分解装置
７６  ナノバブル含有水ミスト
７７  ＰＦＣガス燃焼分解装置
７８  電動バルブ
７９  マイクロナノバブル発生部
８０  第３気体せん断部
【図１】
2010075834.tif 000006
【図２】
2010075834.tif 000007
【図３】
2010075834.tif 000008
【図４】
2010075834.tif 000009
【図５】
2010075834.tif 000010
【図６】
2010075834.tif 000011
【図７】
2010075834.tif 000012
【図８】
2010075834.tif 000013