(57)【要約】【課題】活性炭の触媒活性の状態を把握しながら、酸化剤を還元処理することができる酸化剤処理方法及び酸化剤処理装置を提供する。【解決手段】酸化剤を含有する水と活性炭とを接触させ、前記酸化剤を還元処理する活性炭反応槽１８と、前記活性炭と前記酸化剤との接触によって発生する一酸化炭素及び二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出するガスセンサ３０と、を備える酸化剤処理装置１を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤を含有する水と活性炭とを接触させ、前記酸化剤を還元処理する還元処理工程を含む酸化剤処理方法であって、
前記還元処理工程において、前記活性炭と前記酸化剤との接触によって発生する一酸化炭素及び二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出することを特徴とする酸化剤処理方法。
【請求項２】
前記還元処理工程は、前記酸化剤を含有する水に還元剤を添加する還元剤添加工程を備え、前記還元剤添加工程では、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記還元剤の添加量又は濃度を制御することを特徴とする請求項１記載の酸化剤処理方法。
【請求項３】
前記還元処理工程では、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記活性炭に供給する前記酸化剤を含有する水の供給量又は前記酸化剤を含有する水中の前記酸化剤の濃度を制御することを特徴とする請求項１または２記載の酸化剤処理方法。
【請求項４】
前記酸化剤は、過硫酸塩、次亜塩素酸塩であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化剤処理方法。
【請求項５】
酸化剤を含有する水と活性炭とを接触させ、前記酸化剤を還元処理する活性炭反応槽と、
前記活性炭と前記酸化剤との接触によって発生する一酸化炭素及び二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする酸化剤処理装置。
【請求項６】
前記酸化剤を含有する水に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記還元剤添加手段により添加される前記還元剤の添加量又は濃度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項５記載の酸化剤処理装置。
【請求項７】
前記活性炭反応槽に、酸化剤を含有する水を供給する供給手段と、
前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記供給手段により前記活性炭反応槽に供給される前記酸化剤を含有する水の供給量、又は前記酸化剤を含有する水中の濃度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項５または６記載の酸化剤処理装置。
【請求項８】
前記酸化剤は、過硫酸塩、次亜塩素酸塩であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の酸化剤処理装置。
【請求項９】
前記活性炭反応槽は、前記酸化剤を含有する水を上向流で通水する上向流式活性炭反応槽であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の酸化剤処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化剤を活性炭により還元処理する酸化剤処理方法及び酸化剤処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
排煙脱硫排水においては、脱硫装置での運転状況、特にボイラー負荷の変化に伴い、過硫酸塩等の酸化剤が生成しやすいことが知られている。また、電子産業分野をはじめとした各種の産業においては、その製造過程で過硫酸塩等の酸化剤を使用するため、排水中に過硫酸塩等の酸化剤が残存する場合がある。さらに地下水浄化においては、過硫酸塩等の酸化剤を用いた揮発性有機化合物の浄化も実用化されており、この場合には揮発性有機化合物の分解反応に関与しなかった過硫酸塩が地下水中に残存する場合がある。
【０００３】
排水処理の場合には、処理過程後段の生物処理槽にて過硫酸塩等の酸化剤による生物阻害が生じるため、生物反応槽の前段において、過硫酸塩等の酸化剤を適切に処理する必要がある。また、地下水浄化の場合には、過硫酸塩等の酸化剤が残存した地下水をそのまま河川などに放流すると、環境に与える影響が少なくないため同様に適切に処理する必要がある。
【０００４】
このような状況において、本出願人は、先に、排水や地下水中に含まれる酸化剤を活性炭により処理する方法及び装置に関し、還元剤を添加することで、活性炭の劣化を抑制する処理方法及び装置を提案した（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、酸化剤を含有する水中の酸化剤の濃度を直接的にかつ連続的に検出することは困難であるため、酸化剤を含有する水の負荷変動が生じ、酸化剤の濃度が想定よりも高くなった場合には、活性炭の触媒活性が低下して、水中の過硫酸塩等の酸化剤が十分に還元処理されずに、所定量以上の酸化剤が活性炭反応槽から排出される場合がある。すなわち、酸化剤がリークする場合がある。
【０００７】
したがって、活性炭の触媒活性の状態を把握することは重要であるが、前述した通り、酸化剤の濃度を直接的にかつ連続的に検出することは非常に困難であるため、酸化剤の濃度を検出して、活性炭の触媒活性の状態を把握することも困難である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、活性炭の触媒活性の状態を把握しながら、酸化剤を還元処理することができる酸化剤処理方法及び酸化剤処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、酸化剤の濃度が増加することにより、又は還元剤を添加する系では、酸化剤の濃度増加に伴う還元剤の濃度比率が低下することにより、活性炭が分解され、一酸化炭素や二酸化炭素のガス発生量の増加にともない、活性炭の触媒活性が低下することをつきとめ、本発明に至った。
【００１０】
本実施形態は、酸化剤を含有する水と活性炭とを接触させ、前記酸化剤を還元処理する還元処理工程を含む酸化剤処理方法であって、前記還元処理工程において、前記活性炭と前記酸化剤との接触によって発生する一酸化炭素及び二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出する方法である。
【００１１】
また、前記酸化剤処理方法において、前記還元処理工程は、前記酸化剤を含有する水に還元剤を添加する還元剤添加工程を備え、前記還元剤添加工程では、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記還元剤の添加量又は濃度を制御することが好ましい。
【００１２】
また、前記酸化剤処理方法において、前記還元処理工程では、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記活性炭に供給する前記酸化剤を含有する水の供給量又は前記酸化剤を含有する水中の前記酸化剤の濃度を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記酸化剤処理方法において、前記酸化剤は、特に制限はないが、過硫酸塩、次亜塩素酸塩であることが好ましい。なお、前記酸化剤が過酸化水素のように還元処理工程時に酸素などのガスを発生するようなものであると、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量を正確に測定できない場合がある。
【００１４】
また、本実施形態の酸化剤処理装置は、酸化剤を含有する水と活性炭とを接触させ、前記酸化剤を還元処理する活性炭反応槽と、前記活性炭と前記酸化剤との接触によって発生する一酸化炭素及び二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出する検出手段と、を備える装置である。
【００１５】
また、前記酸化剤処理装置において、前記酸化剤を含有する水に還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記還元剤添加手段により添加される前記還元剤の添加量又は濃度を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記酸化剤処理装置において、前記活性炭反応槽に、酸化剤を含有する水を供給する供給手段と、前記検出した一酸化炭素及び前記二酸化炭素の発生量に基づいて、前記供給手段により前記活性炭反応槽に供給される前記酸化剤を含有する水の供給量、又は前記酸化剤を含有する水中の濃度を制御する制御部と、を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記酸化剤処理装置において、前記酸化剤は、特に制限はないが、過硫酸塩、次亜塩素酸塩であることが好ましい。なお、前記酸化剤が過酸化水素のように還元処理工程時に酸素などのガスを発生するようなものであると、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量を正確に測定できない場合がある。
【００１８】
また、前記酸化剤処理装置において、前記活性炭反応槽は、前記酸化剤を含有する水を上向流で通水する上向流式活性炭反応槽であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、活性炭の触媒活性の状態を把握しながら、酸化剤を還元処理することができる酸化剤処理方法及び酸化剤処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図５】実施例５−１〜７の二酸化炭素及び一酸化炭素の発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度の結果を示す図である。
【図６】実施例６における過硫酸塩濃度と一酸化炭素及び二酸化炭素発生量との関係を示す図である。
【図７】実施例７における次亜塩素酸塩濃度と一酸化炭素及び二酸化炭素発生量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す酸化剤処理装置１は、原水流入ライン１０と、酸化剤を含有する水を供給する供給手段としての原水貯留槽１２、原水供給ライン１４及び原水供給ポンプ１６と、活性炭反応槽１８と、処理水ライン２０と、処理水貯留槽２２と、還元剤添加手段としての還元剤貯留槽２４、還元剤添加ポンプ２６及び還元剤添加ライン２８と、検出手段としてのガスセンサ３０、制御手段としての制御部３２、を備える。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態では、原水流入ライン１０の一端は、原水貯留槽１２に接続されている。原水供給ライン１４の一端は原水貯留槽１２に接続され、他端は、原水供給ポンプ１６を介して活性炭反応槽１８の底部に接続されている。処理水ライン２０の一端は活性炭反応槽１８の上部側面に接続され、他端は、処理水貯留槽２２に接続されている。還元剤添加ライン２８の一端は還元剤貯留槽２４に接続され、他端は還元剤添加ポンプ２６を介して原水供給ライン１４に接続されている。
【００２４】
ガスセンサ３０は、一酸化炭素、二酸化炭素のうち少なくともいずれか一方の発生量を検出するものであり、活性炭反応槽１８内に設置されている。ガスセンサ３０は、制御部３２と電気的に接続されており、ガスセンサ３０により検出された検出データが制御部３２に出力されるようになっている。一酸化炭素用のガスセンサとしては、例えばＴＧＳ５０４２（フィガロ技研社製）等、二酸化炭素用のガスセンサとしては、例えばＴＧＳ４１６０（フィガロ技研社製）等が挙げられる。
【００２５】
本実施形態の制御部３２は、還元剤添加ポンプ２６と電気的に接続されており、ガスセンサ３０により検出された検出データに応じて、還元剤添加ポンプ２６の出力を制御し、還元剤の添加量を制御する機能を有する装置である。
【００２６】
本実施形態では、還元剤貯留槽２４、還元剤添加ポンプ２６及び還元剤添加ライン２８を還元剤添加手段として例示したが、還元剤を活性炭反応槽１８に供給する構成であれば、これに制限されるものではない。また、本実施形態では、原水貯留槽１２、原水供給ライン１４及び原水供給ポンプ１６を供給手段として例示したが、酸化剤を含有する水を活性炭反応槽１８に供給する構成であれば、これに制限されるものではない。
【００２７】
本実施形態に係る酸化剤処理装置１の動作について説明する。以下、酸化剤を含有する水を単に原水と呼ぶ場合がある。
【００２８】
原水流入ライン１０から原水貯留槽１２に溜められた酸化剤を含有する水は、原水供給ポンプ１６により、原水供給ライン１４から活性炭反応槽１８に供給される。活性炭反応槽１８内では、酸化剤を含有する水が、活性炭反応槽１８内の活性炭と接触し、酸化剤が還元処理される。酸化剤が還元処理された水は、処理水として、処理水ライン２０を通り、処理水貯留槽２２に溜められる。
【００２９】
ここで、酸化剤を含有する水の負荷変動により、酸化剤の濃度が上昇した場合、例えば、活性炭により処理できる濃度以上に酸化剤の濃度が上昇した場合、活性炭が酸化剤により分解され、一酸化炭素や二酸化炭素のガス発生量の増加にともない、活性炭の触媒活性が急激に低下する。このような状態になると、活性炭により酸化剤が十分に処理されずに、所定量以上の酸化剤が活性炭反応槽１８から排出される。
【００３０】
本実施形態では、ガスセンサ３０により、活性炭反応槽１８内の一酸化炭素や二酸化炭素の発生量をリアルタイムで検出している。そのため、ガスセンサ３０の検出値が上昇すれば、活性炭反応槽１８内の一酸化炭素や二酸化炭素の発生量が増加していることを把握することができ、ひいては活性炭の触媒活性が低下していることを把握することができる。したがって、作業者等が目視等により、ガスセンサ３０の検出値を確認したり、検出値データの履歴をグラフや表等にして確認したりすることにより、活性炭の触媒活性がどのような状態であるかをリアルタイムで把握することが可能となる。
【００３１】
以下に、ガスセンサ３０により検出した一酸化炭素や二酸化炭素の発生量に応じて、還元剤の添加量を制御する酸化剤処理装置１の動作について説明する。
【００３２】
以下では、制御部３２に、予め設定した上限閾値を記憶させておき、ガスセンサ３０の検出値が上限閾値を越えた場合には、還元剤添加ポンプ２６に、所定の出力値まで上昇するように指令を出すように設定されている。また、制御部３２に、予め設定した下限閾値を記憶させておき、ガスセンサ３０の検出値が下限閾値を下回った場合には、還元剤添加ポンプ２６に、所定の出力値まで低下するように指令を出すように設定することが望ましい。
【００３３】
まず、原水流入ライン１０から原水貯留槽１２に溜められた酸化剤を含有する水は、原水供給ポンプ１６により、原水供給ライン１４から活性炭反応槽１８に供給される。また、還元剤貯留槽２４内の還元剤が、還元剤添加ポンプ２６により、還元剤添加ライン２８から活性炭反応槽１８に供給される。活性炭反応槽１８内で、酸化剤と還元剤とが共存した状態で活性炭と接触させることで、活性炭が触媒となって、酸化剤の還元反応を促進させることができる。例えば、酸化剤を過硫酸塩、還元剤を過酸化水素とすると、活性炭の存在化で過硫酸塩と過酸化水素が共存することで、過硫酸塩は、以下の式（１），（２）で表される還元反応が進行する。
２Ｎａ２Ｓ２Ｏ８＋２Ｈ２Ｏ  →  ２Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２ＳＯ４＋Ｏ２            （１）
Ｎａ２Ｓ２Ｏ８＋Ｈ２Ｏ２  →  Ｎａ２ＳＯ４＋Ｈ２ＳＯ４＋Ｏ２                  （２）
【００３４】
活性炭の存在化で過硫酸塩と過酸化水素が共存させることで、過硫酸塩を迅速に分解させることができるため、活性炭の劣化を抑制することができる。
【００３５】
なお、活性炭反応槽１８では、過酸化水素も活性炭により、還元分解される。還元反応は以下の式（３）で表される。
２Ｈ２Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２                                            （３）
【００３６】
ここで、前述したように、原水の負荷変動により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以上まで上昇する場合には、酸化剤が活性炭を分解して、一酸化炭素や二酸化炭素のガスが多量に発生する。このような場合、本実施形態では、ガスセンサ３０により、活性炭反応槽１８内の一酸化炭素や二酸化炭素の発生量をリアルタイムで検出（検出値を制御部３２に出力）しているため、検出値が制御部３２に記憶させた上限閾値を超えた場合には、制御部３２により、還元剤添加ポンプ２６の出力を上昇させ、還元剤の添加量を増加させる。還元剤の添加量が増加することにより、酸化剤の分解も促進されるため、活性炭の触媒活性の低下が抑えられ、例えば上記（１），（２）で表される還元反応を安定に進行させることが可能となり、活性炭反応槽１８から所定量以上の酸化剤が排出されることを抑制することが可能となる。また、原水の負荷変動により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以下にまで低下する場合、必要以上の還元剤が活性炭反応槽１８に添加される状況が続くため、処理コストが高くなる場合がある。このような場合でも、本実施形態では、ガスセンサ３０により、活性炭反応槽１８内の一酸化炭素や二酸化炭素の発生量をリアルタイムで検出（検出値を制御部３２に出力）しているため、検出値が制御部３２に記憶させた下限閾値を下回った場合には、制御部３２により、還元剤添加ポンプ２６の出力を下げ、還元剤の添加量を減少させる。その結果、必要以上の還元剤が活性炭反応槽１８に添加されることを抑えることができるため、処理コストの増加を抑制することができる。
【００３７】
還元剤の添加量を制御する他の方法としては、ガスセンサ３０の検出値と還元剤の添加量との関係を表すマップ又はテーブル等を制御部３２に記憶させておき、実際に検出したガスセンサ３０の検出値をマップ等に当てはめて還元剤の添加量を求め、求めた還元剤の添加量となるように還元剤添加ポンプ２６の出力を制御してもよい。また、還元剤添加ライン２８に電磁弁等を設置し、ガスセンサ３０の検出値に応じて、該電磁弁の開閉度を制御部３２により制御して、還元剤の添加量を調節してもよい。
【００３８】
図２は、本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す酸化剤処理装置２では、還元剤添加手段として、還元剤貯留槽３４、還元剤添加ポンプ２６、還元剤添加ライン２８、還元剤希釈水添加ライン３６、電磁弁３８を備えるものである。本実施形態では、還元剤貯留槽３４に貯留される還元剤は、濃厚水である。還元剤希釈水添加ライン３６の一端は、還元剤添加ライン２８に接続され、他端は処理水ライン２０に接続されている。還元剤希釈水添加ライン３６と処理水ライン２０の接続点には電磁弁３８が設けられており、制御部３２と電気的に接続されている。
【００３９】
本実施形態では、例えば、通常では、還元剤添加ポンプ２６により還元剤貯留槽３４から還元剤濃厚水を還元剤添加ライン２８に送液すると共に、処理水ライン２０を通る処理水を還元剤希釈水添加ライン３６から還元剤添加ライン２８に送液して、還元剤濃厚水を希釈して、活性炭反応槽１８に供給する。そして、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた上限閾値を超えた場合には、制御部３２により、電磁弁３８の開度が調節され、還元剤希釈水添加ライン３６を流れる処理水の流量を制限する。これにより、還元剤濃厚水の希釈効果が少なくなるため、活性炭反応槽１８内に添加される還元剤の濃度が増加する。還元剤の濃度が増加することにより、酸化剤の分解も促進されるため、活性炭の触媒活性の低下が抑えられ、例えば上記（１），（２）で表される還元反応を安定に進行させることが可能となる。なお、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた下限閾値を下回った場合には、制御部３２により、電磁弁３８の開度が調節され、還元剤希釈水添加ライン３６を流れる処理水の流量を増加させる。これにより、還元剤濃厚水の希釈効果が多くなるため、活性炭反応槽１８に流入する還元剤の濃度を低下させることができる。
【００４０】
図３は、本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図３に示す酸化剤処理装置３において図１に示す酸化剤処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す酸化剤処理装置３では、制御部３２が原水供給ポンプ１６と電気的に接続されている。
【００４１】
図３に示す酸化剤処理装置３では、原水の負荷変動等により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以上まで上昇し、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた上限閾値を超えた場合には、制御部３２により、原水供給ポンプ１６の出力を低下させ、活性炭反応槽１８に流入する原水（酸化剤を含有する水）の供給量を減少させる。これにより、活性炭反応槽１８内に過剰の酸化剤が流入することを抑制することができため、活性炭の触媒活性の低下が抑えられ、例えば上記（１），（２）で表される還元反応を安定に進行させることが可能となる。その結果、活性炭反応槽１８から所定量以上の酸化剤が排出されることを抑制することができる。また、原水の負荷変動により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以下に低下し、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた下限閾値を下回った場合には、制御部３２により、原水供給ポンプ１６の出力を上げて、活性炭反応槽１８に流入する原水の供給量を増加させる。これにより、酸化剤の濃度が低濃度のまま供給量を増加させ負荷をあげることで、酸化剤の処理効率を上げることができる。
【００４２】
図４は、本実施形態に係る酸化剤処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図４に示す酸化剤処理装置４において図１に示す酸化剤処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す酸化剤処理装置４では、供給手段として、原水貯留槽１２、原水供給ライン１４及び原水供給ポンプ１６に加え、更に原水希釈ライン４０、希釈水ポンプ４２を備えるものである。原水希釈ライン４０の一端は原水供給ライン１４に接続され、他端は、希釈水ポンプ４２を介して例えば処理水貯留槽２２に接続されている。
【００４３】
図４に示す酸化剤処理装置４では、原水の負荷変動等により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以上まで上昇し、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた上限閾値を超えた場合には、制御部３２により、希釈水ポンプ４２を稼働（又は出力を増加）させ、処理水貯留槽２２から原水希釈ライン４０を通して、希釈水（処理水）を原水供給ライン１４に流して、原水を希釈し、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤の濃度を減少させる。これにより、活性炭反応槽１８内に過剰の酸化剤が流入することを抑制することができため、活性炭の触媒活性の低下が抑えられ、例えば上記（１），（２）で表される還元反応を安定に進行させることが可能となる。その結果、活性炭反応槽１８から所定量以上の酸化剤が排出されることを抑制することができる。また、原水の負荷変動により、活性炭反応槽１８内に流入する酸化剤（過硫酸塩）の濃度が所定濃度以下に低下し、ガスセンサ３０の検出値が制御部３２に記憶させた下限閾値を下回った場合には、制御部３２により、原水供給ポンプ１６の出力を上げて、活性炭反応槽１８に流入する原水の供給量を増加させる。これにより、酸化剤の濃度が低濃度のうちに、酸化剤の処理効率を上げることができる。
【００４４】
以下に、過硫酸塩還元処理におけるその他の条件等について説明する。
【００４５】
本実施形態の処理対象である酸化剤としては、過硫酸塩、次亜塩素酸等が挙げられる。特に、酸化剤の中で過硫酸塩は活性炭を分解する能力が高いため、過硫酸塩による活性炭の触媒活性の低下を抑制するには、本実施形態の酸化剤処理装置を用いることが有用である。過硫酸塩を含有する水としては、例えば半導体産業におけるＣＭＰ工程から排出される排水等が挙げられる。ＣＭＰ工程とは、研磨材の入った薬品（＝ｃｈｅｍｉｃａｌ）と砥石で（＝ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）磨く（＝ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）ので、その頭文字をとって通常ＣＭＰと呼ばれているものである。
【００４６】
本実施形態で用いられる還元剤は、処理対象である酸化剤を還元分解するものであれば、特に制限されるものではないが、処理対象である酸化剤として過硫酸塩を用いた場合には、分解後の生成物が水と酸素であるという安全性、過硫酸塩との反応効率の点で、過酸化水素を用いることが好ましい。過酸化水素は、市販のものを用いてもよいが、例えば半導体洗浄工程から排出された排水等を利用することが好ましい。過酸化水素は、上記（３）で表されるように、活性炭により還元されるので、過酸化水素を含有する排水を利用すれば、過硫酸塩を含有する排水の処理と共に、過酸化水素を含有する排水の処理も可能となる。
【００４７】
本実施形態の活性炭反応槽１８は、回分式反応槽などの完全混合型反応槽の他、活性炭を充填した活性炭塔（固定床式あるいは流動床式）などが使用できる。活性炭としては、石炭系、椰子殻系、木炭系などのいずれの種類のものでも使用することができる。活性炭の形状としては、粉体状、粒状、球状、ペレット状、繊維状などを使用できるが、活性炭反応槽１８として完全混合型反応槽を用いる場合には反応速度の速い粉体状活性炭を、活性炭塔（固定床式あるいは流動床式）を用いる場合には分離性等を重視して粒状、ペレット状または繊維状活性炭を使用することが望ましい。
【００４８】
活性炭反応槽１８内の水の最適なｐＨは、著しい酸性領域またはアルカリ性領域でなければ特に限定されない。極端な酸性領域またはアルカリ領域による処理では、活性炭の劣化を早める。
【００４９】
また、本実施形態の活性炭反応槽１８は、酸化剤を含有する水を上向流で通水させる上向流式反応槽を採用することが好ましい。これは、前述したように、過硫酸塩によって活性炭が分解され、一酸化炭素や二酸化炭素のガスが発生した場合でも、活性炭反応槽１８に酸化剤を含有する水を上向流で通水をすることで、例えば、上記ガスの装置内への溜まり込みを抑制することができるからである。
【００５０】
水中の酸化剤の濃度は、実排水の状況の点等から、１０〜１０００００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましく、５０〜５００００ｍｇ／Ｌ以下の範囲が好ましい。また、還元剤の濃度は、酸化剤との反応効率の点等から、２〜２００００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましく、１０〜１００００ｍｇ／Ｌの範囲がより好ましく、水中の酸化剤に対する還元剤の添加比率は、０．２以上とすることが好ましい。水中の酸化剤に対する還元剤の添加比率が０．２未満となると、酸化剤により活性炭が分解され、著しく一酸化炭素や二酸化炭素が発生し、活性炭の触媒活性を低下させる場合がある。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
透明塩ビ製カラム（内径４０ｍｍ、高さ８００ｍｍ)に触媒としてヤシ殻系活性炭を充填高さ４００ｍｍとなるように充填した活性炭カラムを作成し、酸化剤を含有する水を上向流にて通水して処理する装置を作成した。そして、この活性炭カラムに過硫酸ナトリウムを２０００ｍｇ／Ｌとなるように純水にて調整した酸化剤を含有する水と、還元剤として過酸化水素４００ｍｇ／Ｌ（過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２）を空塔速度５／ｈｒで通水した。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００５３】
（実施例２）
過硫酸ナトリウム３０００ｍｇ／Ｌに対して過酸化水素を６００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)としたこと以外は、実施例１と同条件のカラム通水試験を実施し、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００５４】
（実施例３）
過硫酸ナトリウム２００００ｍｇ／Ｌに対して過酸化水素を４０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)としたこと以外は、実施例１と同条件のカラム通水試験を実施し、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００５５】
（実施例４）
過硫酸ナトリウムを２００００ｍｇ／Ｌとなるように純水にて調整した酸化剤を含有する水と、還元剤として過酸化水素４００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．０２)を空塔速度５／ｈｒで通水した。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００５６】
表１に実施例１〜４の二酸化炭素及び一酸化炭素の発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度の結果をまとめた。
【００５７】
【表１】
2014100665.tif 000003
【００５８】
表１からわかるように、過硫酸塩に対する過酸化水素の添加比率が０．２の実施例１〜３では、処理水中の残留過硫酸ナトリウムは４０ｍｇ／Ｌ未満となり、良好に過硫酸ナトリウムを処理することができた。そして、この時の、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素のガス発生量はある一定以下であった。したがって、活性炭の触媒活性は低下していなかったと言える。一方で、実施例４の場合のように、過硫酸塩に対する過酸化水素の添加比率が０．０２の実施例４では、活性炭により処理される過硫酸塩が過剰となり、処理水中の残留過硫酸ナトリウムが実施例１〜３より高くなった。そして、この時の活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素のガス発生量は多くなっており、活性炭の触媒活性が低下していたことがわかった。
【００５９】
（実施例５−１）
過硫酸ナトリウム２０００ｍｇ／Ｌに対して添加薬剤として過酸化水素を４００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)として空塔速度５／ｈｒで１時間通水した。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６０】
（実施例５−２）
実施例５−１の試験後（１時間通水後）、過硫酸ナトリウム濃度を２０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６１】
（実施例５−３）
実施例５−２の試験後、過硫酸ナトリウム濃度を２００００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．０２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６２】
（実施例５−４）
また、実施例５−３の試験後、過硫酸ナトリウム濃度を２０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６３】
（実施例５−５）
実施例５−４の試験後、過硫酸ナトリウム濃度を２０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６４】
（実施例５−６）
実施例５−５の試験後、過硫酸ナトリウム濃度を２０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６５】
（実施例５−７）
実施例５−６の試験後、過硫酸ナトリウム濃度を２０００ｍｇ／Ｌ(過硫酸ナトリウムに対する過酸化水素の濃度添加比率０．２)とする処理を１時間行った。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度を測定した。
【００６６】
表２及び図５に実施例５−１〜７の二酸化炭素及び一酸化炭素の発生量と処理水中に残留した過硫酸塩濃度の結果をまとめた。
【００６７】
【表２】
2014100665.tif 000004
【００６８】
表２及び図５の実施例５−１〜７の結果から分かるように、過硫酸塩の濃度が上昇すると、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素の発生量も上昇した。したがって、例えば、一酸化炭素又は二酸化炭素の発生量の閾値を１１００ｐｐｍと設定し、過酸化水素の添加量を制御すれば、残留過硫酸塩濃度の増加（実施例５−３の結果）を抑制し、効率的に過硫酸塩を還元分解することが可能となる。
【００６９】
（実施例６）
透明塩ビ製カラム（内径４０ｍｍ、高さ８００ｍｍ)に触媒としてヤシ殻系活性炭を充填高さ４００ｍｍとなるように充填した活性炭カラムを作成し、酸化剤を含有する水を上向流にて通水して処理する装置を作成した。そして、この活性炭カラムに過硫酸ナトリウムを１００、２００、５００、１０００ｍｇ／Ｌとなるように純水にて調整した酸化剤を含有する水を空塔速度５／ｈｒで通水した。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量を測定し、表３及び図６にまとめた。
【００７０】
【表３】
2014100665.tif 000005
【００７１】
図６は、実施例６における過硫酸塩濃度と一酸化炭素及び二酸化炭素発生量との関係を示す図である。図６及び表３から分かるように、過硫酸塩濃度の上昇と共に、一酸化炭素及び二酸化炭素発生量が上昇することがわかった。そして、過硫酸塩濃度が５００ｍｇ／Ｌを越えると、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量が急激に上昇しており、活性炭の触媒活性が低下していると予想される。したがって、還元剤を添加しない系で、過硫酸塩を処理する場合、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量が急激に上昇したことを検出した際には、過硫酸塩濃度を５００ｍｇ／Ｌ以下に希釈することが望ましい。
【００７２】
（実施例７）
過硫酸ナトリウムに代えて次亜塩素酸ナトリウムを１０、２０、５０、１００、２００ｍｇ／Ｌとなるように純水にて調整したこと以外は実施例６と同様の条件で試験した。このときの、活性炭カラム上部の二酸化炭素及び一酸化炭素発生量を測定し、表４及び図７にまとめた。
【００７３】
【表４】
2014100665.tif 000006
【００７４】
図７は、実施例７における次亜塩素酸塩濃度と一酸化炭素及び二酸化炭素発生量との関係を示す図である。図７及び表４から分かるように、次亜塩素酸塩濃度が１００ｍｇ／Ｌを越えると、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量が急激に上昇しており、活性炭の触媒活性低が低下していると予想される。したがって、還元剤を添加しない系で、次亜塩素酸塩を処理する場合、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量が急激に上昇したことを検出した際には、次亜塩素酸塩濃度を１００ｍｇ／Ｌ以下に希釈することが望ましい。
【符号の説明】
【００７５】
１〜４  酸化剤処理装置、１０  原水流入ライン、１２  原水貯留槽、１４  原水供給ライン、１６  原水供給ポンプ、１８  活性炭反応槽、２０  処理水ライン、２２  処理水貯留槽、２４  還元剤貯留槽、２６  還元剤添加ポンプ、２８  還元剤添加ライン、３０  ガスセンサ、３２  制御部、３４  還元剤貯留槽、３６  還元剤希釈水添加ライン、３８  電磁弁、４０  原水希釈ライン、４２  希釈水ポンプ。
【図１】
2014100665.tif 000007
【図２】
2014100665.tif 000008
【図３】
2014100665.tif 000009
【図４】
2014100665.tif 000010
【図５】
2014100665.tif 000011
【図６】
2014100665.tif 000012
【図７】
2014100665.tif 000013