(57)【要約】【課題】有機物含有水をオゾンによって処理する際に、オゾンの反応効率を十分に高くすることができ、さらに、活性炭のオゾンガスによる消耗を抑制し活性炭の使用量を低減することができる有機物含有水処理装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】有機物含有水とオゾン含有ガスとの気液混合流を吸着剤充填層に上向流通水させるオゾン反応塔を有し、該吸着剤充填層が活性炭充填層と該活性炭充填層の下方に設けられた活性炭以外の無機吸着剤からなる無機吸着剤充填層とを備えることを特徴とする有機物含有水処理装置。【選択図】図１
2006281041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有水とオゾン含有ガスとの気液混合流を吸着剤充填層に上向流通水させるオゾ
ン反応塔を有し、
該吸着剤充填層が活性炭充填層と該活性炭充填層の下方に設けられた活性炭以外の無機
吸着剤からなる無機吸着剤充填層とを備えることを特徴とする有機物含有水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
更に、該オゾン反応塔からの流出水をイオン交換処理するためのイオン交換手段を有す
ることを特徴とする有機物含有水処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
該無機吸着剤がゼオライト及び／又はアパタイトからなることを特徴とする有機物含有
水処理装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかにおいて、
オゾン含有ガスは有機物含有水にエジェクタにより注入されるものであることを特徴と
する有機物含有水処理装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の有機物含有水処理装置の運転方法であって、
該オゾン含有ガスを間欠的または連続的に供給することを特徴とする有機物含有水処理
装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物含有水処理装置およびその運転方法に関する。さらに詳しくは、本発
明は、有機物含有水をオゾンによって酸化分解させる有機物分解装置およびその運転方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶や半導体の製造工程においては、溶解性の無機物や有機物などの不純物を除去し
た超純水が使用されている。例えば、液晶の製造工程では、液晶の洗浄に多量の超純水が
使用されている。地球の環境保全の問題から資源の有効利用に関する要求が高まり、大量
に水を消費してきた液晶工場や半導体工場においても、洗浄排水などを回収し、浄化した
後に再利用に供することが行われつつある。
【０００３】
ところで、液晶や半導体等の洗浄工程においては、有機溶剤や非イオン性界面活性剤が
多用されており、これら洗浄工程の排水には有機溶剤、非イオン性界面活性剤などの有機
物が混入している。そのため、これら洗浄排水を再生し液晶や半導体などの製造工程に再
利用するためには、排水中に含有されている有機物を除去する必要がある。
【０００４】
近年、有機物を除去する手段の一つとして、オゾンを利用する方法が多く利用されてお
り、反応槽としては、従来より、散気管を用いてオゾンガスを水中に吹き込み、気泡を分
散させることからなる散気管型オゾン接触塔を使用する方法が多く取られてきた。また、
気泡を発生させる他の手段として、回転する翼によりガスを導入するエアレーター方式、
ベンチュリーを利用したエジェクター方式などがある。さらに、オゾンの微細気泡化によ
る汚染水中の有機物除去に適用し得る装置として、円錐形のスペースを有する容器中で液
体を旋回させ、その底部よりガスを導入する旋回式微細気泡発生装置が提案されている（
特許文献１）。しかし、これらの装置を用いても、有機物の酸化分解に利用されるオゾン
の利用効率は十分に高くはならない。
【０００５】
このような問題を解決する装置として、粒状活性炭の充填層と、該充填層の下方に設け
られたオゾン散気装置とを有し、上向流又は下向流で有機物含有水を該充填層に通過する
ようにした有機物含有水処理装置が特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−４４７号公報
【特許文献２】特開平５−６８９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載された装置は、従来の単なる槽にオゾンを散気して有機物含有水を処
理する方法、装置に比較して、色度やＣＯＤ除去率は向上するものの、依然、オゾンの反
応効率は十分には高いものとは言えず、また、活性炭がオゾンによって分解されるため、
頻繁に活性炭を追加しなければならないという問題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決した有機物含有水処理装置およびその運転方法を提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の有機物含有水処理装置は、有機物含有水とオゾン含有ガスとの気液混合流を
吸着剤充填層に上向流通水させるオゾン反応塔を有し、該吸着剤充填層が活性炭充填層と
該活性炭充填層の下方に設けられた活性炭以外の無機吸着剤からなる無機吸着剤充填層と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の有機物含有水処理装置は、請求項１において、該オゾン反応塔からの流出水
をイオン交換処理するためのイオン交換手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の有機物含有水処理装置は、請求項１または２において、該無機吸着剤がゼオ
ライト及び／又はアパタイトからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の有機物含有水処理装置は、請求項１から３のいずれかにおいて、オゾン含有
ガスは有機物含有水にエジェクタにより注入されるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の有機物含有水処理装置の運転方法は、請求項１から４いずれかの有機物含有
水処理装置の運転方法であって、オゾン含有ガスを間欠的または連続的に供給することを
特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機物含有水処理装置およびその運転方法にあっては、オゾンの反応効率を十
分に高くすることができ、さらに、活性炭のオゾンガスによる消耗を抑制し活性炭の使用
量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の有機物含有水処理装置は、有機物含有水とオゾン含有ガスとの気液混合流を吸
着剤充填層に上向流通水させる装置であって、該吸着剤充填層が活性炭充填層と該活性炭
充填層の下方に設けられた活性炭以外の無機吸着剤からなる無機吸着剤充填層とを備える
。
【００１６】
本発明が対象とする有機物含有水は、溶解性の有機物を含有するものであれば特に制限
はなく、例えば、液晶や半導体の製造工程で発生する有機物含有水排水に好適に適用する
ことができ、具体的には非イオン界面活性剤や、イソプロピルアルコール、ジメチルスル
ホキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはアセトンといった溶剤をＴＯＣ
として０．５〜１００ｍｇ／Ｌ程度含有する有機物含有水に好適に用いることができる。
【００１７】
本発明に用いるオゾン含有ガスの製造方法に特に制限はなく、例えば、除塵、除湿した
空気中で無声放電する方法、酸素ガス中で無声放電する方法、水を電気分解する方法など
を挙げることができる。
【００１８】
本発明において、有機物含有水とオゾン含有ガスとの気液混合流の製造手段に特に制限
はなく、オゾン反応塔の下方に設けた散気管によりオゾンガスを有機物含有水に注入する
方法や、オゾン反応塔への有機物含有水供給管にエジェクタを設け該エジェクタにオゾン
含有ガスを供給する方法などを採用することができる。なかでも、エジェクタによりオゾ
ンガスを供給する方法は、簡単な構成で有機物含有水にオゾン含有ガスを注入し気液金剛
流とすることが可能であり好適に用いることができる。
【００１９】
本発明において使用する活性炭に特に制限はなく、例えば、木炭、果実殻炭、石炭、石
油残差炭化物、合成樹脂炭化物などを原料とするガス賦活炭、のこ屑などの未炭化物を原
料とする薬品賦活炭などを挙げることができ、形状や粒径も特に限定されるものではない
が、例えば孔径１〜５ｍｍの粒状活性炭が好適に用いられる。
【００２０】
本発明において使用する無機吸着剤としては、オゾンを吸着し、且つ、有機物含有水に
含有される非イオン性有機物を吸着するものであれば特に制限されるものではないが、特
にオゾンによって劣化（消耗）しないものが好ましく、このような無機吸着剤としては各
種無機酸化物を挙げることができる。具体的にはゼオライト、アパタイト、シリカ、各種
粘土鉱物等を挙げることができるがゼオライトやアパタイトを好適に用いることができ、
これら無機吸着剤を単独あるいは２種以上を混合したものを用いても良い。
【００２１】
更に、本発明において使用する無機吸着剤は、非イオン性有機物を有効に吸着すること
ができるよう多孔体であることが好ましい。
【００２２】
本発明においては、有機物含有水にオゾン含有ガスを供給し、有機物含有水をオゾン含
有ガスとの気液混合流として、活性炭充填層と活性炭以外の無機吸着剤からなる無機吸着
剤充填層とからなる吸着剤充填層に上向流通水することで、吸着剤充填層中においてオゾ
ンによる有機物の酸化反応を行うようにする。これによって、単に有機物含有水中にオゾ
ン含有ガスを散気などの方法によって混合した場合に比較してはるかに高効率で有機物と
オゾンを反応させることができる。すなわち、本発明では無機吸着剤はオゾンと有機物の
両方の吸着作用を有するため、無機吸着剤表面近傍にオゾンと有機物が局在化し、両者の
衝突頻度が高くなりオゾンによる有機物の分解を促進する。
【００２３】
更に本発明では、吸着剤充填層は、有機物含有水の供給側に無機吸着剤充填層を、有機
物含有水の流出側に活性炭充填層を有するため、上記の有機物のオゾンによる分解は主に
無機吸着剤充填層で行われ、活性炭充填層では有機物含有水中に残留するオゾンの分解の
場として使用される。このため、無機吸着剤層においてはオゾンは活性炭との接触によっ
て余分に消費されることなく、また、活性炭も有機物の分解に消費された後のオゾンを処
理するだけでよく、活性炭のオゾンによる消耗も抑制することができる。
【００２４】
本発明において、処理対象とする有機物と使用する無機吸着剤との吸着特性によって無
機吸着剤充填層と活性炭充填層との容積比は適宜決定されるが、ＳＶ（空塔速度）＝１０
Ｈｒ-1程度で処理する場合には、吸着速度及び有機物とオゾンの反応時間より経験的に該
容積比は１：１〜３：１程度となる。
【００２５】
本発明の有機物含有水処理装置は、さらに後段にイオン交換手段を有することが好まし
い。
【００２６】
無機吸着剤によって吸着された非イオン性有機物は、オゾンによってイオン化されると
吸着剤の吸着サイトから脱離してオゾン反応塔から流出する。本発明ではオゾン反応塔の
後段にイオン交換手段を設けることにより吸着サイトから脱離した上記イオン性有機物を
吸着除去することができる。また、このようにイオン交換手段を設けることによって、有
機物を二酸化炭素にまで分解せずにイオン化させるだけで十分であるため、添加するオゾ
ン量を低減することが可能となりオゾン発生器を小型化でき、更にはオゾン反応塔の容積
を小さくすることが可能となる。
【００２７】
本発明において使用されるイオン交換手段は、陰イオン交換体が充填されたイオン交換
手段が好適に用いられる。有機物含有水とオゾン含有ガスとの反応により、有機物が酸化
されてカルボキシル基などのアニオン性基が生成する。このようなアニオン性基を有する
有機物を陰イオン交換体で捕捉して、不純物の少ない処理水を得ることができる。使用す
る陰イオン交換体に特に制限はなく、例えば、強塩基性イオン交換樹脂、弱塩基性イオン
交換樹脂のいずれをも用いることができる。これらの中で、トリメチルアンモニウム基を
有する強塩基性イオン交換樹脂を特に好適に用いることができる。本発明においては、こ
れら陰イオン性交換体が充填されておればよく、陽イオン交換体とともに充填した混床式
イオン交換装置を用いても良い。
【００２８】
本発明においては、オゾン含有ガスは連続的に供給してもよく、間欠的に供給しても良
い。オゾン含有ガスを連続的に供給する場合には有機物含有水中に含有される有機物量１
重量部に対して２〜５重量部のオゾンを添加することが好ましい。また、有機物含有水中
の有機物量が５ｍｇ／Ｌ未満の場合にはオゾン含有ガスを間欠的に供給することも可能で
ある。
【００２９】
また、本発明においては、有機物含有水に過酸化水素を添加してもよく、その場合の過
酸化水素の好適な添加量は有機物含有水中のＴＯＣによって異なり、ＴＯＣ１重量部あた
りの過酸化水素の添加量は１〜３０重量部とすることが好ましい。
【００３０】
図１は、本発明装置の一態様を示す説明図である。有機物含有水１に、オゾン発生装置
２によって発生したオゾン含有ガスがエジェクタ３を介して注入される。オゾン含有ガス
が注入された有機物含有水は、気液混合流となってオゾン反応塔４に供給され、無機吸着
剤充填層６および活性炭充填層７からなる吸着剤充填層５を上向流通液し、主に無機吸着
剤充填層６中においてオゾンにより有機物の酸化反応を行い、活性炭充填層７によって残
留するオゾンを除去する。そして、オゾン反応塔４からの流出水はイオン交換手段８に送
られ、オゾンによってイオン化して無機吸着剤の吸着サイトより脱離したイオン性有機物
がイオン交換手段８で捕捉され、有機性不純物の少ない処理水９となってイオン交換手段
８から流出する。
【実施例１】
【００３１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によ
りなんら限定されるものではない。
実施例１
ポリオキシエチレンアルキルエーテルを純水に溶解して、ＴＯＣ濃度２０ｍｇ／Ｌの有
機物含有水を調整し、オゾン濃度１００ｍｇ／Ｌのオゾン含有ガスを用い図１の装置によ
って以下の条件で有機物含有水を処理した。
【００３２】
有機物含有水供給量    ：７Ｌ／ｍｉｎ
オゾン含含有ガス供給量：１Ｌ／ｍｉｎ
オゾン反応塔          ：直径２０ｃｍ、高さ１．５ｍ
無機吸着剤          ：石見鉱山(株)硬質ゼオライト、１５Ｌ
活性炭              ：栗田工業(株)クリコールＷＧ−１６０、１５Ｌ
イオン交換塔          ：直径２０ｃｍ、高さ１．５ｍ
アニオン交換樹脂    ：ダウケミカルＥＸ−ＡＧ、４０Ｌ
オゾン反応塔出口、イオン交換塔出口でのオゾン濃度およびＴＯＣ濃度を表１にまとめ
て示す。
【００３３】
【表１】
2006281041.tif 000003
【００３４】
表１に示すとおり、オゾン反応塔からの流出水は十分にオゾンは除去されており、また
、オゾン反応塔からの流出水ではほとんとＴＯＣは除去されていないものの、イオン交換
処理することによって十分にＴＯＣが除去されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の有機物含有水処理装置およびその運転方法によれば、有機物含有水を、オゾン
によって分解処理するにあたり、オゾンの使用量を低減させて効率よく処理することがで
きる。また、更にイオン交換手段によって逐次処理することにより、有機物がほぼ除去さ
れた純水を製造することができる。本発明の装置及びその運転方法は、液晶や半導体の製
造工程で発生する有機物含有水を処理して、水を回収して再利用する工程に好適に適用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明装置の一態様の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  有機物含有水
２  オゾン発生装置
３  エジェクタ
４  オゾン反応塔
５  吸着剤充填層
６  無機吸着剤充填層
７  活性炭充填層
８  イオン交換手段
９  処理水
【図１】
2006281041.tif 000004