(57)【要約】【課題】工場などから排出される液体及び気体に含まれる難分解性化合物を、容易かつ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】本発明に係る処理装置は、液体を処理する液体処理部２０と、第１の気体、及び上記液体を処理することによって発生した第２の気体を処理する気体処理手段とを備えており、液体処理部２０は、活性炭２６を内部に有し、上記液体が導入される液体分解装置１９と、液体分解装置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とを備えており、上記気体処理手段は、第１の気体及び第２の気体を混合するＰＦＣガス混合装置３２と、ＰＦＣガス混合装置３２によって混合された混合気体を分解処理するＰＦＣガス分解装置３３とを備えているので、工場などから排出される液体及び気体に含まれる難分解性化合物を、容易かつ効率よく除去することができる。【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有する、液体及び第１の気体を処理するための処理装置であって、
上記液体を処理する液体処理手段と、
上記液体を処理することによって発生した第２の気体、及び上記第１の気体を処理する気体処理手段とを備えており、
上記液体処理手段は、
活性炭を内部に有し、上記液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を備えており、
上記気体処理手段は、
上記第１の気体及び上記第２の気体を混合する気体混合手段と、
上記気体混合手段によって混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理手段とを備えていることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
上記気体混合手段は、きのこ状衝突体構造を有して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】
上記気体混合手段は、上記第１の気体及び上記第２の気体中の難分解性化合物を、０．５μｍ以上３μｍ以下まで微細化するガス微細化機構を備え、
該ガス微細化機構により難分解性化合物が微細化された第１の気体及び第２の気体を混合することを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記混合気体分解処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、またはバーナー方式燃焼分解装置を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
上記液体が含有する難分解性化合物は、有機フッ素化合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
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特徴とする請求項５に記載の処理装置。
【請求項７】
上記第１の気体が含有する難分解性化合物は、パーフルオロカーボンを含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
上記処理槽は、上記液体を収容する槽であって上記活性炭を有する第１の処理槽と、上記第２の気体を収容する第２の処理槽とを備え、
上記液体処理手段は、ナノバブル含有水が存在している第１の処理槽内に気体を圧送することによって、該ナノバブル含有水を霧状にする気体圧送機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
上記気体圧送手段は、上記第１の処理槽内の活性炭を任意に流動させることを特徴とする請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
上記活性炭は、粒状活性炭及び破砕微細活性炭を含んでいることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
上記破砕微細活性炭は、上記第１の処理槽の容積に対し、１００ｇ／Ｌ以上含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
上記第１の処理槽は、上記ナノバブル含有水吐出手段が吐出したナノバブル含有水及び上記活性炭を含んでいる混合溶液から、該活性炭を分離する分離手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１３】
上記液体処理手段は、上記第２の気体を上記気体混合手段に送出する送出手段をさらに備え、
上記気体処理手段は、上記混合気体分解処理手段によって分解された気体中の不純物を除去する不純物除去手段をさらに備え、
上記液体処理手段及び上記気体処理手段は、シーケンス制御手段によって、この順に作動するように制御されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１４】
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上記液体が排出されたとき、上記液体処理手段及び上記気体処理手段をこの順に作動させることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１５】
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において、上記難分解性化合物を洗浄する洗浄水の供給弁及び当該洗浄水の排出弁が開いたことを示す信号を受信したとき、上記液体処理手段及び上記気体処理手段をこの順に作動させることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１６】
上記液体処理手段は、
上記液体を溜める原水槽と、
上記原水槽から第１の処理槽内に上記液体を移送する移送手段と、
上記原水槽内の上記液体を加熱するヒーターとをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
上記原水槽内には、上記活性炭よりも体積の大きい大型活性炭を備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１８】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜３）を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の処理装置。
１）上記液体と第３の気体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
【請求項１９】
上記第３の気体は、オゾンガスを含んでい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】
上記第１気体せん断部に対して１．２リットル／分以下にて上記第３の気体を供給するための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１８または１９に記載の処理装置。
【請求項２１】
上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形または真円形であり、
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１８〜２０のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２２】
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２１に記載の処理装置。
【請求項２３】
上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記液体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における面積は、上記第２配管の内腔の横断面における面積よりも大きいことを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２４】
上記第１気体せん断部は、上記第３の気体と上記液体とを混合して上記第１の槽へ移送するためのポンプをさらに備え、
上記ポンプ内への第３の気体の取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行なわれることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２５】
上記第１気体せん断部は、上記第３の気体と上記液体とを混合して上記第１の槽へ移送するためのポンプをさらに備え、
上記ポンプ内への第３の気体の取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行なわれることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２６】
上記第１気体せん断部の内部には、第３配管を介して上記第３の気体が供給され、
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１８〜２５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２７】
上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１８〜２６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２８】
上記液体処理手段によって上記液体を処理した後の廃液をさらに処理する廃液処理手段を備えていることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の処理装置を用いて、難分解性化合物を含有する、液体及び第１の気体を処理するための処理方法であって、
内部に活性炭を有する第１の処理槽内に上記液体を導入する導入工程と、
上記第１の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、
上記ナノバブル含有水吐出工程において発生した第２の気体、及び上記第１の気体を混合する気体混合工程と、
上記気体混合工程において混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理工程とを包含することを特徴とする処理方法。
【請求項３０】
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、また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であることを特徴とする請求項２９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液体及び気体を処理するための処理装置並びに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）また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、また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、また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】
さらに、燃焼方式及び超臨界方式による処理は、建設費やランニングコストが高いという問題がある。また、上記方式以外にも活性炭吸着方式により排水または用水を処理することも可能であるが、活性炭は、被処理水に有機物が存在すれば、全ての有機物を吸着して、破過してしまい、活性炭を頻繁に取り替える必要がある。結果として、ランニングコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、また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。
【００１３】
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、または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、電気分解法また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。
【００１４】
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】
【００１５】
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。具体的には、上記従来のバブルを利用した方法では、難分解性化合物を分解できないという問題点を有している。
【００１６】
また、例えば半導体製造装置のように、難分解性化合物を使用する装置から排出される廃液は、当該装置から離れた場所に設置された廃液処理装置内に集められて分解処理されていた。従って処理される廃液中の不純物が増大し、バブルと難分解性化合物との反応効率が低下することによって、十分に難分解性化合物を分解することができないという問題を有している。
【００１７】
さらに、近年、例えば半導体工場また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、この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。
【００１８】
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液体及び気体に含まれる難分解性化合物を、容易かつ効率よく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】
【００１９】
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）難分解性化合物を含有する液体を、より高濃度の難分解性化合物を含む高濃度廃液と、より低濃度の難分解性化合物を含む低濃度廃液（液体）とに分割し、高濃度廃液を従来の燃焼方式等により処理し、ナノバブルを利用して低濃度廃液中の難分解性化合物を効率よく分解することによってガス化（第２の気体）し、難分解性化合物を含有する別の気体（第１の気体）とともに処理すること、
２）活性炭の存在下で、低濃度廃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触媒作用とによって難分解性化合物の分解が効率よく進行すること、
３）低濃度廃液中の難分解化合物を分解することにより、より炭素数の少ないＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を含む化合物になること、
４）液体が導入された処理槽に存在している活性炭を強い曝気で攪拌すると、その一部が破砕されて破砕微細活性炭となり、液体中の破砕微細活性炭を高濃度に維持しながらナノバブルを吐出させることにより破砕微細活性炭の触媒作用とナノバブルの酸化作用とが相乗的に増加し、難分解性化合物の分解効率が向上すること、
５）液体中にナノバブルを吐出させるとナノバブル含有水は一部が霧状となり、この霧状のナノバブル含有水を、第１の気体及び第２の気体を分解する装置に導入して利用することができること。
【００２０】
本発明に係る処理装置は、上記課題を解決するために、難分解性化合物を含有する、液体及び第１の気体を処理するための処理装置であって、上記液体を処理する液体処理手段と、上記液体を処理することによって発生した第２の気体、及び上記第１の気体を処理する気体処理手段とを備えており、上記液体処理手段は、活性炭を内部に有し、上記液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を備えており、上記気体処理手段は、上記第１の気体及び上記第２の気体を混合する気体混合手段と、上記気体混合手段によって混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る処理方法は、上記課題を解決するために、本発明に係る処理装置を用いて、難分解性化合物を含有する、液体及び第１の気体を処理するための処理方法であって、内部に活性炭を有する第１の処理槽内に上記液体を導入する導入工程と、上記第１の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、上記ナノバブル含有水吐出工程において発生した第２の気体、及び上記第１の気体を混合する気体混合工程と、上記気体混合工程において混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理工程とを包含することを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、本発明に係る処理装置は、難分解性化合物を含有する液体を処理する液体処理手段、及び難分解性化合物を含有する第１の気体を処理する気体処理手段を備えている。これにより、例えば、半導体製造装置などから排出される難分解性化合物を含有する廃液を処理すると同時に、半導体製造工場において該装置以外から排出される難分解性化合物を含有する廃ガスを処理することができる。このように、本発明に係る処理装置では、１つの装置において該廃液及び廃ガスを処理しているため、低コストであり効率がよい。
【００２３】
また、本発明に係る処理装置は、内部に活性炭を有する処理槽と該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を備えている。これにより、難分解性化合物を十分に分解し、無害化することができる。つまり、難分解性化合物の一例であるパーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）またはそれらの分解物であるパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）は、炭素及びフッ素が含まれる化合物であり、これら炭素及びフッ素間の結合は非常に強固である。このような難分解性化合物を無害化するためには、炭素及びフッ素の強固な結合を分解しなくてはならない。
【００２４】
そこで、本発明に係る処理装置では、内部に活性炭を有する処理槽と該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を備えることにより、活性炭が有する触媒作用と、ナノバブルが有する酸化作用との相乗効果により炭素及びフッ素の強固な結合を分解することができる。
【００２５】
また、本発明に係る処理方法によれば、本発明に係る処理装置と同等の効果を奏することができる。
【００２６】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体混合手段は、きのこ状衝突体構造を有していることが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、難分解性化合物を含有する第１の気体と、難分解性化合物を含有する液体を処理することにより発生する第２の気体とを十分に混合することができる。これにより、混合気体分解処理手段において、第１の気体と第２の気体との混合気体を確実に分解処理することができる。
【００２８】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体混合手段は、上記第１の気体及び上記第２の気体中の難分解性化合物を、０．５μｍ以上３μｍ以下まで微細化するガス微細化機構を備え、該ガス微細化機構により難分解性化合物が微細化された第１の気体及び第２の気体を混合することが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、第１の気体及び第２の気体中の難分解性化合物を０．５μｍ以上、３μｍ以下まで微細化して混合している。したがって、第１の気体及び第２の気体中の難分解性化合物を十分に混合することができるため、その後の混合気体分解処理工程において、これら混合気体中の難分解性化合物を確実に分解処理することができる。
【００３０】
また、本発明に係る処理装置において、上記混合気体分解処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、またはバーナー方式燃焼分解装置を備えていることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、熱分解装置では第１の気体及び第２の気体の混合気体を高温の熱によって処理しているので、混合気体の分解が促進されて効率よく分解することができる。また、触媒分解装置では当該混合気体を、触媒を用いて電気加熱によって処理しているので、比較的低温でも合理的に混合気体を分解することができる。また、プラズマ分解装置では当該混合気体をプラズマによって処理しているので、混合気体中の難分解性化合物をプラズマによって効率よく分解することができる。さらに、バーナー方式燃焼分解装置では当該混合気体をバーナー方式の燃焼によって処理しているので、混合気体中の難分解性化合物をバーナー方式の燃焼によって効率よく分解することができる。
【００３２】
また、本発明に係る処理装置において、上記液体が含有する難分解性化合物は、有機フッ素化合物であることが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、炭素及びフッ素間の結合が強固な有機フッ素化合物を効率よく分解して無害化することができる。
【００３４】
そのような有機フッ素化合物としては、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。
【００３５】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体が含有する難分解性化合物は、パーフルオロカーボンを含んでいることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、環境汚染物質の１つである難分解性のパーフルオロカーボンを無害化して、効率よく処理することができる。
【００３７】
また、本発明に係る処理装置において、上記処理槽は、上記液体を収容する槽であって上記活性炭を有する第１の処理槽と、上記第２の気体を収容する第２の処理槽とを備え、上記液体処理手段は、ナノバブル含有水が存在している第１の処理槽内に気体を圧送することによって、該ナノバブル含有水を霧状にする気体圧送機構をさらに備えていることが好ましい。
【００３８】
上記構成によれば、第１の処理槽において分解された難分解性化合物から発生する第２の気体を第２の処理槽へ移送することができる。また、気体圧送機構によってナノバブル含有水が存在している第１の処理槽内に気体を圧送すると、ナノバブル含有水は霧状になる。この霧状のナノバブル含有水は、後段の混合気体分解処理手段に第２の気体とともに移送される。通常、ＰＦＣなどの難分解性化合物を含有する気体を分解処理する装置は、処理の際に水を供給する必要がある。しかしながら、本発明に係る処理装置では、霧状のナノバブル含有水を第２の気体に混合させて混合気体分解処理手段に移送するため、水を供給する必要がない。したがって、操作を簡素化することができる。
【００３９】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体圧送手段は、上記第１の処理槽内の活性炭を任意に流動させることが好ましい。
【００４０】
上記構成によれば、例えば、液体中の難分解性化合物の濃度が比較的高い場合には、気体圧送手段の備わっている電動機の回転数を上げて、活性炭の流動速度を上昇させることができる。このように、活性炭の流動速度を加減することにより、難分解性化合物の濃度に応じた処理を行なうことができる。
【００４１】
また、本発明に係る処理装置において、上記活性炭は、粒状活性炭及び破砕微細活性炭を含んでいることが好ましい。
【００４２】
上記構成によれば、微細化された破砕微細活性炭による触媒作用によって、効率よく難分解性化合物を分解することができる。
【００４３】
また、本発明に係る処理装置において、上記破砕微細活性炭は、上記第１の処理槽の容積に対し、１００ｇ／Ｌ以上含まれていることが好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、破砕微細活性炭の効果的な触媒作用によって、さらに効率よく難分解性化合物を分解することができる。
【００４５】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の処理槽は、上記ナノバブル含有水吐出手段が吐出したナノバブル含有水及び上記活性炭を含んでいる混合溶液から、該活性炭を分離する分離手段をさらに備えていることが好ましい。
【００４６】
上記構成によれば、活性炭がナノバブル含有水吐出手段に吸引されるのを防ぐことができる。つまり、ナノバブル含有水吐出手段から吐出されたナノバブルを含有する液体は、第１の処理槽に導入されている活性炭と混合され、難分解性化合物が分解された後、ナノバブル含有水吐出手段を介して該液体を貯蔵している貯蔵槽に戻り、循環される。このとき、液体中に含まれる活性炭を分離手段によって分離することにより、ナノバブル含有水吐出手段は円滑な運転を継続させることができる。
【００４７】
さらに、活性炭を微細化させた破砕微細活性炭を使用した場合であっても、分離手段によって分離することにより、ナノバブル含有水吐出手段の円滑な運転を維持することができる。
【００４８】
また、本発明に係る処理装置において、上記液体処理手段は、上記第２の気体を上記気体混合手段に送出する送出手段をさらに備え、上記気体処理手段は、上記混合気体分解処理手段によって分解された気体中の不純物を除去する不純物除去手段をさらに備え、上記液体処理手段及び上記気体処理手段は、シーケンス制御手段によってこの順に作動するように制御されていることが好ましい。
【００４９】
上記構成によれば、処理の開始と同時に、シーケンス制御手段が自動的に処理装置を順次作動するように制御する。したがって、容易かつ効率よく分解処理を行なうことができる。
【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上記液体が排出されたとき、上記液体処理手段及び上記気体処理手段をこの順に作動させることが好ましい。
【００５１】
上記構成によれば、難分解性化合物を使用する装置から液体が排出された時点で、シーケンス制御手段が処理装置を順次作動させるため、必要時のみの運転となり、エネルギーを節約することができる。
【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において、上記難分解性化合物を洗浄する洗浄水の供給弁及び当該洗浄水の排出弁が開いたことを示す信号を受信したとき、上記液体処理手段及び上記気体処理手段をこの順に作動させることが好ましい。
【００５３】
上記構成によれば、シーケンス制御手段が供給弁及びの排出弁が開いたことを示す信号を受信したとき処理装置を順次作動させるため、必要時のみの運転となり、エネルギーを節約することができる。
【００５４】
また、本発明に係る処理装置において、上記液体処理手段は、上記液体を溜める原水槽と、上記原水槽から第１の処理槽内に上記液体を移送する移送手段と、上記原水槽内の上記液体を加熱するヒーターとをさらに備えていることが好ましい。
【００５５】
上記構成によれば、液体の温度を上昇させることができる。これにより、液体処理手段において、液体中の難分解性化合物の分解を促進させることができる。
【００５６】
また、本発明に係る処理装置において、上記原水槽内には、上記活性炭よりも体積の大きい大型活性炭を備えていることが好ましい。
【００５７】
上記構成によれば、大型活性炭の触媒作用によってナノバブルの酸化作用を高めることができる。さらに、液体中の難分解性化合物を大型活性炭に一旦吸着させることにより、難分解性化合物を効果的に分解することができる。
【００５８】
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）〜３）を備えるものであることが好ましい。
【００５９】
１）上記液体と第３の気体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
上記構成によれば、酸化力が強力なナノバブルを多量に発生させて難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【００６０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第３の気体は、オゾンガスを含んでいることが好ましい。
【００６１】
上記構成によれば、オゾンガスを含むナノバブルが作製されるので、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。
【００６２】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部に対して１．２リットル／分以下にて上記第３の気体を供給するための気体量調節手段をさらに備えていることが好ましい。
【００６３】
上記構成によれば、ナノバブル含有水中のナノバブルの割合が増加する。したがって、より強力に難分解性化合物を酸化分解することができる。
【００６４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形または真円形であり、
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えていることが好ましい。
【００６５】
上記構成によれば、第１気体せん断部に供給される第３の気体を安定的にせん断することができる。これにより、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
上記構成によれば、第１気体せん断部に供給される第３の気体を安定的にせん断し、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００６８】
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配管を介して上記液体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における面積は、上記第２配管の内腔の横断面における面積よりも大きいことが好ましい。
【００６９】
上記構成によれば、第１気体せん断部に供給される第３の気体を安定的にせん断し、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００７０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部は、上記第３の気体と上記液体とを混合して上記第１の槽へ移送するためのポンプをさらに備え、上記ポンプ内への第３の気体の取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行なわれることが好ましい。
【００７１】
上記構成によれば、液体中に空気が存在することにより生じるキャビテーションを防ぎ、ポンプの損傷を防止することができる。
【００７２】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部は、上記第３の気体と液体とを混合して上記第１の槽へ移送するためのポンプをさらに備え、上記ポンプ内への第３の気体の取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行なわれることが好ましい。
【００７３】
上記構成によれば、キャビテーションが生じることのない安全条件として設定された６０秒後に第３の気体を取り込むため、ポンプの損傷を確実に防止することができる。
【００７４】
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には、第３配管を介して上記第３の気体が供給され、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。
【００７５】
上記構成によれば、第１気体せん断部に供給される第３の気体を安定的にせん断し、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００７６】
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。
【００７７】
上記構成によれば、第１気体せん断部内の運動エネルギーを外部に逃がすことがない。したがって、第１気体せん断部に供給される第３の気体を安定的かつ効率よくせん断し、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００７８】
また、本発明に係る処理装置において、上記液体処理手段によって上記液体を処理した後の廃液をさらに処理する廃液処理手段を備えていることが好ましい。
【００７９】
上記構成によれば、難分解性化合物を含有する液体を分解することにより発生したイオンを含む廃液をさらに処理することができる。
【００８０】
本発明に係る処理方法は、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、また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であることが好ましい。
【００８１】
上記構成によれば、半導体製造工場、液晶製造工場、またはプリント基板製造工場から排出される難分解性化合物を含有する液体及び気体を分解処理することによって、環境汚染物質である難分解性化合物を無害化することができる。
【発明の効果】
【００８２】
本発明に係る処理装置によれば、難分解性化合物を含有する液体及び難分解性化合物を含有する第１の気体を処理するための処理装置であって、上記液体を処理する液体処理手段と、上記液体を処理することによって発生した第２の気体及び第１の気体を処理する気体処理手段とを備えており、上記液体処理手段は、活性炭を内部に有し、上記液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を備えており、上記気体処理手段は、第１の気体及び第２の気体を混合する気体混合手段と、該気体混合手段によって混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理手段とを備えているので、工場などから排出される液体及び気体に含まれる難分解性化合物を、容易かつ効率よく除去することが可能な処理技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
〔本発明に係る処理装置〕
本発明に係る処理装置は、難分解性化合物を含有する液体及び難分解性化合物を含有する第１の気体を処理するための処理装置であって、液体を処理する液体処理手段と、液体を処理することによって発生した第２の気体及び第１の気体を処理する気体処理手段とを備えており、液体処理手段は、活性炭を内部に有し、液体が導入される処理槽と、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を備えており、気体処理手段は、第１の気体及び第２の気体を混合する気体混合手段と、該気体混合手段によって混合された混合気体を分解処理する混合気体分解処理手段とを備えていればよい。
【００８４】
本発明に係る処理装置によって処理される難分解性化合物を含有する液体は特に限定されないが、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の処理対象とすることができる。
【００８５】
また、当該液体に含まれる難分解性化合物も特に限定されないが、例えば、有機フッ素化合物が含まれ得る。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。本発明の処理装置によって処理され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。
【００８６】
このような有機フッ素化合物を含有する液体は、一般に、半導体製造時のフォトレジスト工程、液晶製造時のフォトマスク工程、またはプリント基板製造時のデスミア処理工程における廃液として排出される。また、有機フッ素化合物を含有する液体は、例えば、半導体製造時のフォト工程において用いられる反射防止膜を含む廃液として排出されることもある。
【００８７】
さらに、第１の気体及び第２の気体に含まれる難分解性化合物も特に限定されず、上述の液体に含まれる難分解性化合物を含んでもよいが、例えば、炭素数４〜９までのパーフルオロカーボンが含まれ得る。
【００８８】
第１の気体は、例えば、半導体工場内において本発明の処理装置の処理対象となる廃液を排出している装置以外の各種装置から排出される気体を含む。第２の気体は、例えば、本発明の処理装置において処理した液体中の難分解性化合物が分解されることにより発生する気体を含む。
【００８９】
本発明に係る処理装置の設置場所は特に限定されないが、例えば、難分解性化合物（例えば、有機フッ素化合物）を含む廃液を排出する半導体製造装置に隣接し、該半導体製造装置に連結してもよい。また、他の難分解性化合物を含む廃液を排出する装置に連結して使用することも可能である。
【００９０】
次に、本発明に係る処理装置の具体的な構成について、以下の実施形態において詳細に説明する。
【００９１】
〔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置装置の第１の実施形態を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る処理装置は、主に、液体処理部（液体処理手段）２０、ＰＦＣガス混合装置（気体混合手段）３２、及びＰＦＣガス分解装置（混合気体分解処理手段）３３から構成されている。
【００９２】
まず、半導体製造装置１から排出された難分解性化合物を含有する液体（以下、「難分解性化合物含有液」と称することもある）が液体処理部２０に導入されるまでの段階を説明する。本実施に係る処理装置は、半導体製造装置１の側に設置されている。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と処理装置とを、信号の送受信により連動する設備とすることができる。
【００９３】
本実施の形態に係る処理装置と半導体製造装置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を処理するための難分解性化合物含有液（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（洗浄水の供給弁）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（洗浄水の排出弁）５９とを備えている。
【００９４】
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、後述の液体処理部２０によって処理されることとなる。より具体的にいえば、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がシーケンサー（シーケンス制御手段）５３に送信し、シーケンサー５３は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導入されることを識別することができる。なお、本実施に係る処理装置の処理対象となる難分解性化合物を含有する液体は、低濃度液体として設定された液体を指す。
【００９５】
このように、本実施形態に係る処理装置及び処理方法によれば、低濃度の難分解性化合物を含む低濃度液体をナノバブル及び活性炭を利用して処理し、高濃度の難分解性化合物を含む高濃度液体とは分離して処理するので、処理の対象となる液体を難分解性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難分解性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難分解性化合物の濃度に応じて処理することによって、難分解性化合物を使用する装置から排出された難分解性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難分解性化合物を処理することができる。その結果、難分解性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。
【００９６】
このように本発明において、有機フッ素化合物等の難分解性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、難分解性物質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装置に導入してもよい。
【００９７】
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、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、液体処理部２０の低濃度廃液タンク（原水槽）５に連結されており、低濃度液体は洗浄超純水排出配管６１を介して低濃度廃液タンク５に移送される。
【００９８】
有機フッ素化合物含有液排出配管６０に具備される入口バルブ７３が、信号線４４を介して送信される、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受信したとき、入口バルブ７３が開かれて、高濃度液体が高濃度廃液タンク４５に導入される。
【００９９】
一方、洗浄超純水供給バルブ５７及び洗浄超純水排出バルブ５９が開いたとき、洗浄超純水排出配管６１を介して低濃度液体が低濃度廃液タンク５に導入される。洗浄超純水供給バルブ５７及び洗浄超純水排出バルブ５９が開いていることを示す信号は信号線４４を介して液体処理部２０のシーケンサー５３に送信され、当該信号を受信したシーケンサー５３によって、ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）５４、ブロワー（気体圧送機構）２３、及び排気ファン（送出手段）４１が順次作動するように制御してもよい。また、低濃度液体が低濃度廃液タンク５に導入された後、または導入と同時にナノバブル含有水吐出部５４、ブロワー２３、及び排気ファン４１が順次作動するように制御してもよい。さらに、低濃度液体が半導体製造装置１から排出されると同時にシーケンサー５３によって、ナノバブル含有水吐出部５４、ブロワー２３、排気ファン４１が順次作動するように制御してもよい。
【０１００】
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、予め半導体製造装置１内に設置されたシーケンサー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る。すなわち、予め設定されたバルブ開閉条件によって液体が排出される配管が決まり、当該配管が連結された液体処理部２０において処理されるようになっている。
【０１０１】
（高濃度液体処理手段）
高濃度液体処理手段は、入口バルブ７３、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。
【０１０２】
（液体処理部２０）
液体処理部２０は、液体分解装置（処理槽）１９、低濃度廃液タンク５、ナノバブル含有水吐出部５４、及びシーケンサー５３を備えている。液体分解装置１９は、ナノバブル及び活性炭によって低濃度液体中の難分解性化合物を分解する下部液体処理部（第１の処理槽）２２と、下部液体処理部２２において分解された難分解性化合物から発生する分解物ガス５２（第２の気体）を収容する上部気体収容部（第２の処理槽）２１とを備えている。以下に、下部液体処理部２２及び上部気体収容部２１についてそれぞれ説明する。
【０１０３】
（下部液体処理部２２）
本実施形態において、半導体製造装置１から移送され低濃度廃液タンク５に貯留された低濃度液体は、ナノバブル含有水吐出部５４を介してナノバブル発生槽５５でもある下部液体処理部２２に導入される。ナノバブル含有水吐出部５４は、低濃度廃液タンク５から移送される低濃度液体を用いて、ナノバブル含有水を作製すると共に、当該ナノバブル含有水を下部液体処理部２２に吐出する。
【０１０４】
このように、下部液体処理部２２には、ナノバブル含有水吐出部５４によって、ナノバブルを含有する低濃度液体がナノバブル流３０として吐出される。そして、下部液体処理部２２内においてナノバブルによってラジカルが発生し、当該ラジカルによって低濃度液体中の難分解性化合物が酸化分解されることになる。例えば、ＰＦＯＳ及びＰＦＯＡなどは安定な物質であることが知られているが、本実施の形態の処理装置であれば、これらの物質をも酸化分解することができる。
【０１０５】
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、炭素とフッ素との強固な結合が分解され、分解物がガス化する。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。
【０１０６】
下部液体処理部２２内では、活性炭２６が流動している。本実施形態においては、活性炭２６として、粒状活性炭である「クラレコール（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製の製品）を用いた。ナノバブルを含有する低濃度液体は、下部液体処理部２２内において活性炭２６と混ざりあう。本発明者らは、ナノバブルのみにより低濃度液体を処理した場合に比して、活性炭２６の存在下でナノバブルによって低濃度液体を処理した場合には、分解物ガス５２の発生率が向上することを見出した。
【０１０７】
すなわち、活性炭２６の存在下で、低濃度液体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２６の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、下部液体処理部２２内においては、ナノバブルの酸化作用と活性炭２６の触媒作用とによって、低濃度液体中の難分解性化合物が効率よく分解される。特に、下部液体処理部２２内に流動する活性炭２６の濃度を高めることによって、活性炭２６による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。
【０１０８】
また、本発明者らは、低濃度液体を曝気することによって、低濃度液体中の難分解性化合物の分解が促進されることも見出した。すなわち、下部液体処理部２２にはブロワー２３から吐出され、空気配管２４を経て空気を吐出する散気管２８が設けられている。散気管２８から吐出された空気によって、下部液体処理部２２内の低濃度液体が曝気される。そして、分解によって発生した分解物ガス５２が低濃度液体の液相及び液面近傍から曝気空気と共に除去されることによって、難分解性化合物の分解が促進される。
【０１０９】
また、下部液体処理部２２内の活性炭２６は、比重が１よりも大きいので、下部液体処理部２２内の空気の流れが弱いと、下部液体処理部２２の底に沈降してしまう。このため、活性炭２６が沈降しない程度に曝気する必要がある。活性炭２６が沈降しない程度に曝気するのに必要な空気量は、例えば、下部液体処理部２２の容量あたり５０ｍ３／時間／ｍ３以上である。このような空気量で曝気することによって、活性炭２６が沈降せずに流動すると同時に、低濃度液体中の有機フッ素化合物の分解物ガス５２を確実に、液面まで移動させて除去することができる。
【０１１０】
さらに、散気管２８から吐出される空気によって下部液体処理部２２を曝気することによって、下部液体処理部２２内の活性炭２６が強い曝気で攪拌され、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。本発明者らは、このようにして生じた破砕微細活性炭６２によって、活性炭２６の触媒作用がさらに向上し、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こともまた見出した。破砕微細活性炭６２の含有量としては、ナノバブル発生槽５５の容積に対し、１００ｇ／Ｌ以上含まれていることが好ましい。
【０１１１】
下部液体処理部２２内において、ナノバブル及び活性炭２６によって処理され、難分解性化合物が分解した処理水は、１次処理水排水管７０を経て排出される。また、下部液体処理部２２において処理された処理水の一部は、流通配管１４を経て低濃度廃液タンク５に戻される。下部液体処理部２２において１次処理水排水管７０に連結された処理水排出口（図示せず）近傍には、当該処理水中に含まれる活性炭を分離する分離手段である、フィルター６８及びスクリーン６９が設けられている。また、流通配管１４に連結された処理水排水口（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１６が設けられている。
【０１１２】
フィルター１７及び６８は、それぞれ処理水排出口により近いほうに配置され、スクリーン１８及び６９は、それぞれフィルター１７又は６８に重なる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、処理水から活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が十分に分離され、活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が下部液体処理部２２から流出しないようになっている。フィルター１７及び６８並びにスクリーン１８及び６９に堆積した活性炭２６及び破砕微細活性炭６２は、散気管２８から吐出された気泡２７によって空気洗浄され、下部液体処理部２２内を流動する。
【０１１３】
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、樹脂製のメッシュ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が下部液体処理部２２上部の両端に設けられている。
【０１１４】
下部液体処理部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、下部液体処理部２２内の処理水を低濃度廃液タンク５に移送する。このとき下部液体処理部２２から低濃度廃液タンク５に移送される処理水は、ナノバブルを含有している。当該処理水からは活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が除去されているので、当該処理水を再度ナノバブル含有水吐出部５４から下部液体処理部２２に吐出するときに、閉塞現象が生じることはない。このように、下部液体処理部２２内で処理された処理水は、下部液体処理部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供給される。また、活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が排出されずに下部液体処理部２２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。
【０１１５】
ここで、ブロワー２３としては、インバータ運転できるように、電動機の回転数制御が可能なものを用いることが好ましい。電動機を回転数制御することによって、下部液体処理部２２内での活性炭２６及び破砕微細活性炭６２の流動状態を変更することが可能であり、フィルター６８及びスクリーン６９に活性炭２６及び破砕微細活性炭６２の堆積を防ぐことができる。
【０１１６】
ナノバブル発生槽５５の具体的な構成は特に限定されず、適宜公知の水槽を用いることが可能である。なお、ナノバブル発生槽５５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を備えていることが好ましい。上記構成によれば、ナノバブル含有水の吐出圧のみによって、下部液体処理部２２内の低濃度液体をより効果的に攪拌することができる。そして、その結果、低濃度液体中に含まれる難分解性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、下部液体処理部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〜５０度であることがより好ましく、４５度であることが最も好ましい。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
ナノバブル含有水吐出部５４は、廃液配管（第１配管、移送手段）６、気液混合循環ポンプ（ポンプ）７を有する第１気体せん断部８、廃液配管（第２配管）９、第２気体せん断部１０、電動ニードルバルブ（気体量調節手段）１１、空気配管（第３配管）１２、及び第３気体せん断部２９を備えている。
【０１１９】
第１気体せん断部８には廃液配管６及び廃液配管９が接続されている。そして、廃液配管６は低濃度廃液タンク５に連結されており、廃液配管６を介して第１気体せん断部８に液体が供給されるとともに、空気配管１２を介して第１気体せん断部８に気体（第３の気体）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。
【０１２０】
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に貯留された低濃度液体、又は当該低濃度液体と、下部液体処理部２２内で処理され、下部液体処理部２２と低濃度廃液タンク５との間を循環する処理液との混合液であり得る。これにより、液体処理部２０を小さく設計し、省スペース化を実現できる。
【０１２１】
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、空気配管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。
【０１２２】
第１気体せん断部８内への低濃度液体の供給は、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。
【０１２３】
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内に低濃度液体を導入するとともに当該低濃度液体を攪拌させる。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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、１．２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。
【０１２６】
図１に示すように、第１気体せん断部８には空気配管１２を介して気体が供給される。空気配管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上における空気配管１２の接続位置、及び第１気体せん断部８に対する空気配管１２の接続角度等は特に限定されない。
【０１２７】
例えば、空気配管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、空気配管１２の接続箇所における局所を考えた場合、空気配管１２は、気体と低濃度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。
【０１２８】
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、低濃度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、気体と低濃度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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
＜第１気体せん断工程＞
第１気体せん断工程では、気体と低濃度液体とから、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１３１】
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を用いて気体と低濃度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、気体と低濃度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、低濃度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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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低濃度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、低濃度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。
【０１３８】
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・粉砕しながら混相旋回流を回転させる。なお、上記切断・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。
【０１３９】
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を用いて低濃度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。
【０１４０】
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、気体と低濃度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。
【０１４１】
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内の低濃度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。
【０１４２】
また、上記第１気体せん断部８へは、廃液配管６を介して低濃度液体が供給され、廃液配管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、上記低濃度液体を供給する廃液配管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廃液配管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。
【０１４３】
＜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。
【０１４４】
なお、必要に応じて第３気体せん断部２９をさらに備えることができる。第３気体せん断部２９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。
【０１４５】
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、さらには第３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、さらには第３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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
また、第２気体せん断部１０及び第３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。
【０１４８】
また、第２気体せん断部１０及び第３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及び第３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。
【０１４９】
また、第２気体せん断部１０及び第３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及び第３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及び第３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及び第３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。
【０１５０】
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及び第３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。
【０１５１】
このようにして作製されたナノバブル含有水はナノバブル流３０となって、下部液体処理部２２内に吐出されることになる。そして、下部液体処理部２２内では難分解性化合物の酸化分解反応が進行する。そして、当該反応によって生じるパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）を含む分解物はガス化して上部気体収容部２１内へと拡散する。
【０１５２】
（上部気体収容部２１）
次に、上部気体収容部２１では、内部に拡散した分解物ガス５２と、ナノバブル含有水ミスト（霧状のナノバブル含有水）７６とを混合する。ここで、分解物ガス５２とナノバブル含有水ミスト７６とを混合させるのは、以下の理由からである。
【０１５３】
分解物ガス５２に含まれている難分解性化合物であるＰＦＣを分解するためには、次の反応式に示すように分解反応に水を必要とする。
【０１５４】
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＣＯ２＋ＣＯ
したがって、後述のＰＦＣガス分解装置３３においてＰＦＣを分解するには、通常、水を供給しなくてはならない。しかしながら、本発明では、ナノバブル発生槽５５内に散気管２８から空気を吐出するとき、曝気空気量をブロワー２３により調節することで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。したがって、ナノバブル含有水ミスト７６を分解物ガス５２と混合させ、ＰＦＣガス混合装置３２を介して移送することにより、ＰＦＣガス分解装置３３における分解反応に必要な水として利用することができる。
【０１５５】
このように上部気体収容部２１内においてナノバブル含有水ミスト７６と混合された分解物ガス５２は、排気ファン４１を介してＰＦＣガス混合装置３２へと排気される。以下に、本実施の形態に係る気体処理手段を用いた気体処理について説明する。
【０１５６】
（気体処理手段）
本実施の形態に係るＰＦＣガス混合装置３２では、難分解性化合物を含有する気体（第１の気体）と、液体処理部２０における処理によって発生した分解物ガス５２とを混合する。本実施の形態において難分解性化合物を含有する気体は、半導体工場内のエッチング装置（図示せず）から発生する工場内ＰＦＣガス３１である。当該エッチング装置から発生した工場内ＰＦＣガス３１は、ＰＦＣガス配管３６を介してＰＦＣガス混合装置３２内へ導入される。
【０１５７】
ＰＦＣガス混合装置３２としては特に限定されないが、例えば、株式会社ＯＨＲ流体工学研究所製のラインミキサーを用いることができる。また、ＰＦＣガス混合装置３２の構造は特に限定されないが、きのこ状衝突体構造を有していることが好ましい。きのこ状衝突体構造とは、ガスに旋回流を起す部位、及びガスを微細に破砕する数多くの突起（きのこ状カッターと呼ばれる）のある部位から構成された衝突体構造を意味する。ＰＦＣガス混合装置３２がきのこ状衝突体構造を有していれば、ＰＦＣガス混合装置３２内に導入された工場内ＰＦＣガス３１及び分解物ガス５２を十分に混合することができる。これは、後述のＰＦＣガス分解装置３３で行なう分解反応において気体中の難分解性化合物を十分に分解することができるという点において有利である。次に、ＰＦＣガス混合装置３２を用いた気体混合工程について説明する。
【０１５８】
ＰＦＣガス混合装置３２では、まずＰＦＣガスの旋回流を起した後、ＰＦＣガスを微細に破砕する数多くの突起のある部位に導入し、さらに微細化して混合する。
【０１５９】
また、ＰＦＣガス混合装置３２は、工場内ＰＦＣガス３１及び分解物ガス５２中の難分解性化合物を、０．５μｍ以上３μｍ以下まで微細化するガス微細化機構（図示せず）を備えていることがより好ましい。これにより、難分解性化合物が微細化されて十分に混合することを容易とし、ＰＦＣガス分解装置３３における分解反応を円滑に進めることができる。
【０１６０】
次いで、ＰＦＣガス混合装置３２において混合された工場内ＰＦＣガス３１及び分解物ガス５２の混合気体は、ＰＦＣガス混合配管３７を介してＰＦＣガス分解装置３３へと導入される。
【０１６１】
ＰＦＣガス分解装置３３としては特に限定されず、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ガス燃焼分解装置を備えていてもよい。ここで、ＰＦＣガス分解装置３３を用いた混合気体分解処理工程について、以下に説明する。
【０１６２】
ＰＦＣガス分解装置３３では、まずＰＦＣガス混合装置３２から導入された混合気体に含まれる各種ＰＦＣガス（ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、ＳＦ６）を、Ｈ２Ｏの存在下において分解する。その反応式を下記に示す。
【０１６３】
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＣＯ２＋ＣＯ
ＮＦ３＋３／２Ｈ２Ｏ→３ＨＦ＋１／２ＮＯ＋１／２ＮＯ２
ＳＦ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＳＯ３
また、上述したように、分解物ガス５２にはナノバブル含有水ミスト７６（Ｈ２Ｏ）が含まれていることが好ましい。上記構成によれば、ＰＦＣガス分解装置３３における混合気体の分解反応には、通常水（Ｈ２Ｏ）を供給する必要があるが、分解物ガス５２にナノバブル含有水ミスト７６（Ｈ２Ｏ）が含まれていることにより、当該ミストを分解反応に必要な水（Ｈ２Ｏ）として使用することができる。
【０１６４】
ここで、ＰＦＣガス分解装置３３内の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（Ｈ２Ｏ）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の分解反応が促進され、容易に分解が進む。そのような温度としては、例えば、８５０℃〜１，４００℃であることが好ましい。
【０１６５】
本実施の形態では、ＰＦＣガス混合装置３２及びＰＦＣガス分解装置が処理装置に一体化されている態様を示したが、これに限定されない。
【０１６６】
ＰＦＣガス分解装置３３において分解される混合気体中の難分解性化合物は、分解後、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の分解物になる。このうち、フッ化水素は毒性を有するため、当該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、本実施の形態に係る処理装置には、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。
【０１６７】
スクラバー３４はＰＦＣガス分解装置３３とＰＦＣガス分解後配管３８によって接続しており、当該配管を経由して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としては特に限定されず、例えば、洗浄水として水を用いる水スクラバー、洗浄水としてアルカリ性の水溶液を用いるアルカリ・スクラバーを用いることができる。そのようなスクラバー３４を用いた不純物除去方法としては、例えば、セイコー化工機株式会社の湿式充填塔スクラバーＴＲＳ型を用いた方法が挙げられる。
【０１６８】
本実施の形態において、不純物除去方法に使用される洗浄水としては特に限定されず、例えば、水またはアルカリ水を用いることができる。例えば、ガス中のフッ化水素が、液体としての洗浄水と気液接触し、液体としての洗浄水にフッ化イオンとして溶解することによって、気体中から除去されて無毒化する。そして、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、フッ化水素が除去されたガスは処理排ガス３９として処理装置外へ排出される。
【０１６９】
また、本実施の形態に係る処理装置は、ＰＦＣガス分解処理装置３３及びスクラバー３４にも信号線４４が配設されている。したがって、ＰＦＣガス分解処理装置３３及びスクラバー３４についてもシーケンサー５３の制御によって稼動するようになっている。
【０１７０】
また、本実施の形態に係る処理装置は、スクラバー３４及び下部液体処理部２２から排出される廃液を処理するための消石灰凝集沈殿排水処理装置（廃液処理手段）３５をさらに備えている。消石灰凝集沈殿排水処理装置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素を含有する廃液が導入される。また、消石灰凝集沈殿排水処理装置３５は、１次処理水排水管７０によってナノバブル発生槽５５とも接続されており、ナノバブル発生槽５５から排出される廃液が導入される。
【０１７１】
消石灰凝集沈殿排水処理装置３５としては、例えば、消石灰と高分子凝集剤が添加される凝集槽、及び形成されたフッ化カルシウムのフロック（集合体）を沈殿させるための沈澱槽から構成される排水処理装置を用いることが可能であり、無機凝集剤として消石灰（水酸化カルシウム）が添加され、有機凝集剤として高分子凝集剤が添加される。また、本実施の形態において、消石灰凝集沈殿排水処理装置３５に添加され得る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（栗田工業株式会社のクリフロック）を採用した。
【０１７２】
消石灰凝集沈殿排水処理装置３５では、まずスクラバー３４及び下部液体処理部２２から導入された廃液に上述の無機凝集剤及び有機凝集剤を添加する。これにより、スクラバー３４から排出された廃液中に含まれるフッ素が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、下部液体処理部２２から排出された廃液は、難分解性化合物（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、無機凝集剤及び有機凝集剤の添加により、当該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から排出される。
【０１７３】
以上のように、本実施の形態に係る処理装置によれば、液体処理部２０において難分解性化合物を含有する液体を処理し、ナノバブルの酸化作用及び活性炭の触媒作用により難分解性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、当該液体の処理によって発生した気体と本装置外から導入された難分解性化合物を含有する気体とを混合して、気体中の難分解性化合物を分解処理する。これにより、半導体装置などから排出される液体及び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。
【０１７４】
〔第２の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第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置装置の第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ガス分解装置としてＰＦＣガス熱分解装置７２を用いている点が異なるのみで、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用いる。
【０１７５】
本実施の形態において、ＰＦＣガス分解装置として用いられるＰＦＣガス熱分解装置７２（カンケンテクノ株式会社製）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、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が向上する。また、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、電熱ヒーターが代用可能である。
【０１７６】
ＰＦＣガス熱分解装置７２では、まず、ＰＦＣガス混合装置３２から導入されたガスを加熱反応部（図示せず）に導入して熱分解処理する。該加熱反応部は、筒状の躯体、洗浄ガス導入管、及びヒーターから構成されている。なお、躯体の内周面及びヒーターの外周面の材質には、主にセラミックスが用いられる。
【０１７７】
セラミックヒーターによって上昇させる温度としては、難分解性化合物に含まれるパーフルオロカーボンの種類、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、特に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。
【０１７８】
〔第３の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第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置装置の第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を用いている点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１７９】
本実施の形態において、ＰＦＣガス分解装置としてＰＦＣガス触媒分解装置７４（株式会社日立製作所製）を用いた。ＰＦＣガス触媒分解装置７４では、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。
【０１８０】
触媒としては、例えば、Ｎｉ・Ａｌ触媒または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、電気炉を用いればよい。
【０１８１】
ＰＦＣガス触媒分解装置７４では、まず、ＰＦＣガス混合装置３２から導入されたガスに含まれるＰＦＣガスを、電気加熱下の電気炉内において触媒と接触させる。その結果、反応時の温度が例えば約７５０℃という比較的低温においても当該ＰＦＣガスを分解することができる。なお、ＰＦＣガス触媒分解装置７４には、分解時に発生したフッ化水素を即座に吸収する成分を含有する高性能触媒も含まれている。
【０１８２】
〔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置装置の第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を用いている点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１８３】
本実施の形態において、ＰＦＣガス分解装置として用いられるＰＦＣガスプラズマ分解装置７５（大陽日酸株式会社製）はマイクロ波を利用した空洞共振器方式の装置であり、図示しないが、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。
【０１８４】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５では、まず、ＰＦＣガス混合装置３２から導入されたガスに含まれるＰＦＣガスを、プラズマにより分解し、そこへＨ２ＯまたはＯ２を添加する。これらの添加は、一旦分解したＰＦＣガスが再び結合してしまうのを防ぎ、処理可能なガスに転化する役割を果たす。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。
【０１８５】
〔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置装置の第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を用いている点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１８６】
本実施の形態において、ＰＦＣガス分解装置として用いられるＰＦＣガス燃焼分解装置７７（大陽日酸株式会社製）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内の温度をバーナーから燃料を投入して燃焼させ、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。
【０１８７】
ＰＦＣガス燃焼分解装置７７では、まず、燃焼炉（図示せず）にＰＦＣガス混合装置３２から導入されたＰＦＣガスを導入し、燃料と酸素ガスとを吹き込み燃焼させ、ＰＦＣガスをフッ化水素にまで分解する。そして、洗浄水によってフッ化水素を洗浄し、該フッ化水素を液相に移行させる。
【０１８８】
バーナーによって上昇させる温度としては、難分解性化合物に含まれるパーフルオロカーボンの種類、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、特に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。
【０１８９】
〔第６の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第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置装置の第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が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１９０】
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液体処理部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、液体の基質の種類、ナノバブル含有水吐出部５４の仕様、及び下部液体処理部２２内の活性炭２６の量、散気管２８から吐出される空気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。
【０１９１】
〔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置装置の第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異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１９２】
本実施形態において、低濃度廃液タンク５にはナノバブル発生槽５５に加えられた活性炭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が設けられているので、ナノバブルの酸化作用を強めることができる。
【０１９３】
つまり、触媒作用として作用する活性炭には細孔があり、大型活性炭６５にも同様に細孔がある。この大型活性炭６５は大型であるため、充填される活性炭の量は大幅に増加する。その結果、活性炭量と活性炭の表面積とは大幅に増大し、触媒作用すなわち酸化作用を強めることができる。したがって、難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１９４】
また、低濃度廃液タンク５内に大型活性炭６５を設置することにより、液体中の難分解性化合物が大型活性炭６５に一旦吸着することもある。
【０１９５】
〔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置装置の第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が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
【０１９６】
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がオゾンガスに限定されているため、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、オゾン以外の空気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。
【実施例】
【０１９７】
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を作製した。
【０１９８】
本実施例において用いた処理装置において、低濃度廃液タンク５の容量は０．５ｍ３、液体分解装置１９の上部気体収容部２１の容量は約１ｍ３、下部液体処理部２２の容量は約１ｍ３、ＰＦＣガス混合装置３２の容量は０．５ｍ３、ＰＦＣガス分解装置３３の容量は約１ｍ３、スクラバー３４の容量は約２ｍ３とした。
【０１９９】
ナノバブル含有水吐出部５４としては、３．７ｋｗの気液混合循環ポンプ７を有するもの（株式会社協和機設製のＨＹＫ型）を用いた。また、下部液体処理部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。
【０２００】
このようにして構成した処理装置の低濃度廃液タンク５に低濃度の難分解性化合物を含有する低濃度液体を導入して、低濃度液体の処理に関する一連の設備を全て稼動した。試運転を開始して、１２日後の低濃度廃液タンク５及び２次処理水配水管７１から得られた液体中の各化合物濃度を比較した。その結果を表１に示す。なお、表１中の測定項目において、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、硫酸イオンはイオンクロマトグラフ法により測定した。
【０２０１】
【表１】
2010063996.tif 000003
【０２０２】
次に、スクラバー３４出口における処理ガス３９中の化合物濃度を測定した。その結果を表２に示す。なお、表２中の測定項目において、ＰＦＯＳ濃度及び分解物定性試験はガスクロマトグラフ−質量分析計法により測定した。
【０２０３】
【表２】
2010063996.tif 000004
【０２０４】
表１及び２に示す結果から、以下のａ）〜ｃ）が明らかになった。
【０２０５】
ａ）低濃度廃液タンク５内の液体中のＰＦＯＳ濃度と比較して、２次処理水配水管７１から得られる液体中のＰＦＯＳ濃度は格段に低く、ＰＦＯＳが確実に分解されていた。
【０２０６】
ｂ）低濃度廃液タンク５内の液体中の総フッ素量及び硫酸イオン濃度と比較して、２次処理水配水管７１から得られる液体中の総フッ素量及び硫酸イオン濃度は格段に低く、これらが確実に分解されていた。
【０２０７】
ｃ）スクラバー３４出口における処理ガス３９中のＰＦＯＳ濃度が格段に低く、パーフルオロカーボン等分解物が検出されず、処理ガス３９中の分解物が確実に分解されていた。
【０２０８】
以上のように、本実施例に係る処理装置及び処理方法によれば、低濃度の難分解性化合物を含む低濃度液体をナノバブル及び活性炭を利用して処理し、高濃度の難分解性化合物を含む高濃度液体とは分離して処理するので、処理の対象となる液体を難分解性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難分解性化合物を分解することが可能である。
【０２０９】
また、処理の対象となる液体を難分解性化合物の濃度に応じて処理することによって、難分解性化合物を使用する装置から排出された難分解性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難分解性化合物を処理することができる。その結果、処理装置の設置スペースを縮小することが可能であり、省スペース化を実現できる。
【０２１０】
さらに、本実施例に係る処理装置及び処理方法によれば、ナノバブルによって多量のラジカルを発生させ、当該ラジカルによって、強力に難分解性化合物を酸化分解することができるという効果を奏する。
【０２１１】
また、酸化分解によって生じた分解物はガス化するが、当該ガス化した分解物を効果的に除去することができるので、酸化分解反応の進行が抑制されることを防ぐことができるという効果を奏する。
【０２１２】
また、除去された分解物は難分解性のＰＦＣガスを含んでいるが、例えば半導体工場内で発生した他のＰＦＣガスと混合して分解することができるので、低コストで効率よくＰＦＣガスを処理することができるという効果を奏する。
【０２１３】
なお、以上説示した各構成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り、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１４】
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】
【０２１５】
【図１】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】半導体装置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】
【０２１６】
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    廃液配管（第１配管、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    廃液配管（第２配管）
１０  第２気体せん断部
１１  電動ニードルバルブ（気体量調節手段）
１２  空気配管（第３配管）
１３  フランジ
１４  流通配管
１５  フランジ
１６  フィルター部
１７  フィルター（分離手段）
１８  スクリーン（分離手段）
１９  液体分解装置（処理槽）
２０  液体処理部（液体処理手段）
２１  上部気体収容部（第２の処理槽）
２２  下部液体処理部（第１の処理槽）
２３  ブロワー（気体圧送機構）
２４  空気配管
２５  傾斜部
２６  活性炭
２７  気泡
２８  散気管
２９  第３気体せん断部
３０  ナノバブル流
３２  ＰＦＣガス混合装置（気体混合手段）
３１  工場内ＰＦＣガス（第１の気体）
３３  ＰＦＣガス分解装置（混合気体分解処理手段）
３４  スクラバー（不純物除去手段）
３５  消石灰凝集沈殿排水処理装置（廃液処理手段）
３６  ＰＦＣガス配管
３７  ＰＦＣガス混合配管
３８  ＰＦＣガス分解後配管
３９  処理排ガス
４０  排気ダクト
４１  排気ファン（送出手段）
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  バルブ
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  ナノバブル発生槽
５６  有機フッ素化合物含有液電動バルブ
５７  洗浄超純水電動バルブ（洗浄水の供給弁）
５８  有機フッ素化合物含有廃液電動バルブ
５９  洗浄超純水廃液電動バルブ（洗浄水の排出弁）
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
７３  入口バルブ
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
【図１】
2010063996.tif 000005
【図２】
2010063996.tif 000006
【図３】
2010063996.tif 000007
【図４】
2010063996.tif 000008
【図５】
2010063996.tif 000009
【図６】
2010063996.tif 000010
【図７】
2010063996.tif 000011
【図８】
2010063996.tif 000012