(57)【要約】【課題】第１に、ＯＨラジカルが効率的に生成され、ランニングコスト等に優れると共に、第２に、後処理コストにも優れ、第３に、薬品添加量制御が容易で、第４に、処理安定性，イニシャルコスト，スペース面等にも優れた、有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法を提案する。【解決手段】この処理装置２および処理方法では、処理槽４の処理水３に、過酸化水素添加手段６が、反応当初に過酸化水素の水溶液を全量添加し、鉄イオン添加手段７が、過酸化水素の添加後に２価の鉄イオン溶液を分割添加し、ｐＨ調整手段８が、過酸化水素の添加前や鉄イオン溶液の分割添加の都度、ｐＨ調整剤を添加して被処理水３をｐＨ４程度に維持する。もって、フェントン主反応や付随的，連鎖的反応にて、ＯＨラジカルが生成されて、被処理水３に含有された有機砒素化合物１が酸化，分解，無機化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法に基づき酸化，分解する処理装置であって、処理槽と、該処理槽に付設された被処理水供給手段，過酸化水素添加手段，鉄イオン添加手段，ｐＨ調整手段とを、備えており、
該被処理水供給手段は、該処理槽に有機砒素化合物を含有した被処理水を供給し、該過酸化水素添加手段は、該処理槽の被処理水に過酸化水素を添加し、該鉄イオン添加手段は、該処理槽の被処理水に２価の鉄イオンを添加し、
該ｐＨ調整手段は、該被処理水供給手段から該処理槽に供給される被処理水、および該処理槽に供給された被処理水にｐＨ調整剤を添加して、被処理水を所定の弱酸性に維持すること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した有機砒素化合物含有水の処理装置において、該過酸化水素添加手段は、反応当初に過酸化水素の水溶液を全量添加し、該鉄イオン添加手段は、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して、２価の鉄イオン溶液を分割添加し、
該ｐＨ調整手段は、過酸化水素の添加前には酸ｐＨ調整剤を添加し、過酸化水素の添加後においては鉄イオン溶液の添加毎に、アルカリｐＨ調整剤を添加すること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載した有機砒素化合物含有水の処理装置において、該鉄イオン添加手段は、硫酸第一鉄の水溶液を添加し、該ｐＨ調整手段は、例えば硫酸又はカセイソーダを添加し、もって該処理槽内の被処理水をｐＨ４程度に維持して、添加される過酸化水素の水と酸素への分解反応を抑制すること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載した有機砒素化合物含有水の処理装置において、該処理槽内では、全量添加された過酸化水素が、分割添加される２価の鉄イオンにて還元されて、ＯＨラジカルを生成すると共に、
被処理水に含有されたジフェニルアルシン酸，モノフェニルアルソン酸，フェニルアルソン酸，モノメチル砒素，又はジメチル砒素等の有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解され無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理装置。
【請求項５】
被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法の処理プロセスに基づき酸化，分解する処理方法であって、有機砒素化合物を含有した被処理水に対し、過酸化水素と２価の鉄イオン溶液とｐＨ調整剤とが添加されると共に、
過酸化水素は、反応当初に全量添加され、２価の鉄イオン溶液は、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して分割添加され、
ｐＨ調整剤は、過酸化水素の添加前は酸ｐＨ調整剤が添加され、過酸化水素の添加後は２価の鉄イオン溶液の分割添加毎にアルカリｐＨ調整剤が添加され、もって被処理水を所定の弱酸性に維持すること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載した有機砒素化合物含有水の処理方法において、全量添加された過酸化水素が、触媒として分割添加される２価の鉄イオンにて分割添加の都度還元されて、ＯＨラジカルが生成され、
もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解されて、低分子化合物に無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載した有機砒素化合物含有水の処理方法において、更に、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成された３価の鉄イオンにて酸化されて、ＯＨラジカルが生成され、
もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解されて、低分子化合物に無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載した有機砒素化合物含有水の処理方法において、生成されたＯＨラジカルが、更に被処理水等の水と反応して、新たなＯＨラジカルと水とを生成する反応が、連鎖的に繰り返され、
もって、このように繰り返し新たに生成されるＯＨラジカルにて、有機砒素化合物が酸化，分解されて低分子化合物に無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
【請求項９】
請求項６又は７に記載した有機砒素化合物含有水の処理方法において、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成される３価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、少なくとも新たなＯＨラジカルを生成する反応が、連鎖的に繰り返され、
もって、このように繰り返し新たに生成されるＯＨラジカルにて、有機砒素化合物が酸化，分解されて低分子化合物に無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法に関する。すなわち、被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法に基づき酸化，分解する、処理装置および処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
工業廃水や地下水には、自然界には通常存在しない筈の有機砒素化合物が、含有されていることが多々ある。そして有機砒素化合物は、難分解性であると共に強い毒性をもつことが知られている。
この種の有機砒素化合物としては、例えばジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ），モノフェニルアルソン酸（ＭＰＡＡ），フェニルアルソン酸（ＰＡＡ）等が、代表的である。
又、最近はガリウム砒素やインジウム砒素が、化合物半導体として、従来よりの珪素やゲルマニウム等の単体半導体を凌ぐ勢いで、多用されつつある。
そして、その生成反応過程そしてウェハー製造工程からは、有機砒素化合物であるモノメチル砒素やジメチル砒素を含有した工業廃水が、排出されることになる。つまり、化合物半導体工場からの廃水は、有機砒素化合物を含有成分として、排出されることになる。
【０００３】
《従来技術》
この難分解性で有毒な有機砒素化合物を含有する工業廃水や地下水の浄化処理技術としては、従来、例えば次のようなものがあった。
ａ．活性炭吸着＋凝集沈殿処理法：有機砒素化合物を粉末活性炭に吸着させた後、硫酸にて劣化させ無機状態とし鉄塩と化合物として、凝集，沈殿，分離する。
ｂ．ＵＶ／オゾン処理法：有機砒素化合物を、光触媒やオゾンに紫外線を照射して生成したＯＨラジカルにて、酸化，分解して、凝集，沈殿，分離する。
ｃ．ＲＯ膜処理法：有機砒素化合物を塩化鉄で凝集，沈殿させた後、ＲＯ膜処理にて分離する。
ｄ．フェントン処理法（従来法）：有機砒素化合物を、過酸化水素と鉄塩つまり２価の鉄イオンにて生成したＯＨラジカルにて、酸化，分解して、凝集，沈殿，分離する。
【０００４】
《先行技術文献情報》
この種のフェントン処理法としては、例えば、次の特許文献１に示されたものが、挙げられる。
【特許文献１】特開２００６−２３９５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような従来の有機砒素化合物含有水の処理技術については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、従来のフェントン処理法については、処理性能が悪くランニングコスト（薬品使用コスト）等が嵩む、という問題が指摘されていた。
例えば、有機砒素化合物を酸化，分解するＯＨラジカルの発生源である過酸化水素が、処理途中で無駄に浪費され易く、予め多量の過酸化水素が添加されていた。すなわち、過酸化水素がＯＨラジカルを生成することなく、水と酸素に分解されてしまう比率が高く、もってこれをカバーすべく、過酸化酸素が過剰なまでに多量に添加されており、効率が悪かった。
そして、このような問題は、フェントン処理法を、工業廃水や地下水の大規模処理，大容量処理にスケールアップして適用する際、大きなネックとなっていた。
【０００６】
《第２の問題点》
第２に、従来のフェントン処理法については、更に、後処理面でもコストが嵩む、という問題が指摘されていた。
すなわち、上述したように過酸化水素が過剰添加されていたので、有機砒素化合物が酸化，分解，分離された後の工業廃水や地下水について、過酸化水素の残存含有量が多くなり、イオン濃度が非常に高かった。
そこで、水質汚濁を回避して浄水として排出する為には、後処理として、カタラーゼ等の中和剤の多量添加等による中和処理が必須的となっており、その分、更に薬品使用コストが嵩むという難点が指摘されていた。この点も、フェントン処理法を大規模処理，大容量処理へスケールアップ適用する際、大きなネックとなっていた。
【０００７】
《第３の問題点》
第３に、これらに加え、従来のフェントン処理法については、薬品添加量制御が容易でない、という問題も指摘されていた。
すなわち、供給される工業廃水や地下水の水質変動への対応、そして有機砒素化合物の含有量変化への対応、つまり過酸化水素や鉄塩の添加量制御が、容易でなかった。過酸化水素や鉄塩は、適量だけ添加されるべきであるが、その適量添加率が確立されておらず、過少となったり過多となったりし易く、多くの場合、過剰添加されていた。
前述した特許文献１では、フェントン処理の後処理用，吸着処理用としても、鉄粉が活用されており、益々鉄粉の定量性確保が困難化して、鉄粉が余剰に残存したり不足したりすることが顕著化し、処理性能が不安定化していた。そしてこれらの点も、大規模処理，大容量処理へのスケールアップ適用のネックとなっていた。
【０００８】
《第４の問題点》
第４に、他方、前述した活性炭吸着＋凝集沈殿処理法，ＵＶ／オゾン処理法，ＲＯ膜処理法等についても、次の問題が指摘されており、大規模処理，大容量処理へのスケールアップ適用のネックとなっていた。
ａ．活性炭吸着＋凝集沈殿処理法については、活性炭破過による処理能力ダウンが難点となっており、処理の安定性，活性炭交換コスト，設備設置スペース等に、問題が指摘されていた。
ｂ．ＵＶ／オゾン処理法については、ＯＨラジカル生成効率の悪さ，設備過大化，イニシャルコスト，電力浪費コスト，ＵＶランプ劣化等に、問題が指摘されていた。
ｃ．ＲＯ膜処理法については、膜処理では有機砒素化合物自体の成分変更がないと共に、詰りによる処理能力ダウンも、問題化していた。
【０００９】
《本発明について》
本発明の有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、ＯＨラジカルが効率的に生成され、ランニングコスト等に優れると共に、第２に、後処理コストにも優れ、第３に、薬品添加量制御が容易で、第４に、処理安定性，イニシャルコスト，スペース面等にも優れた、有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。
まず、請求項１については次のとおり。請求項１の有機砒素化合物含有水の処理装置は、被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法に基づき酸化，分解する。そして処理槽と、該処理槽に付設された被処理水供給手段，過酸化水素添加手段，鉄イオン添加手段，ｐＨ調整手段とを、備えている。
該被処理水供給手段は、該処理槽に有機砒素化合物を含有した被処理水を供給する。該過酸化水素添加手段は、該処理槽の被処理水に過酸化水素を添加する。該鉄イオン添加手段は、該処理槽の被処理水に２価の鉄イオンを添加する。
該ｐＨ調整手段は、該被処理水供給手段から該処理槽に供給される被処理水、および該処理槽に供給された被処理水にｐＨ調整剤を添加して、被処理水を所定の弱酸性に維持すること、を特徴とする。
【００１１】
請求項２については、次のとおり。請求項２の有機砒素化合物含有水の処理装置では、請求項１において、該過酸化水素添加手段は、反応当初に過酸化水素の水溶液を全量添加する。該鉄イオン添加手段は、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して、２価の鉄イオン溶液を分割添加する。
該ｐＨ調整手段は、過酸化水素の添加前には酸ｐＨ調整剤を添加し、過酸化水素の添加後においては鉄イオン溶液の添加毎に、アルカリｐＨ調整剤を添加すること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。請求項３の有機砒素化合物含有水の処理装置では、請求項２において、該鉄イオン添加手段は、硫酸第一鉄の水溶液を添加する。該ｐＨ調整手段は、例えば硫酸又はカセイソーダを添加し、もって該処理槽内の被処理水をｐＨ４程度に維持して、添加される過酸化水素の水と酸素への分解反応を抑制すること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。請求項４の有機砒素化合物含有水の処理装置では、請求項２において、該処理槽内では、全量添加された過酸化水素が、分割添加される２価の鉄イオンにて還元されて、ＯＨラジカルを生成する。
これと共に、被処理水に含有されたジフェニルアルシン酸，モノフェニルアルソン酸，フェニルアルソン酸，モノメチル砒素，又はジメチル砒素等の有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解され無機化されること、を特徴とする。
【００１２】
請求項５については、次のとおり。請求項５の有機砒素化合物含有水の処理方法は、被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法の処理プロセスに基づき酸化，分解する。そして、有機砒素化合物を含有した被処理水に対し、過酸化水素と２価の鉄イオン溶液とｐＨ調整剤とが添加される。
過酸化水素は、反応当初に全量添加される。２価の鉄イオン溶液は、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して分割添加される。
ｐＨ調整剤は、過酸化水素の添加前は酸ｐＨ調整剤が添加され、過酸化水素の添加後は２価の鉄イオン溶液の分割添加毎にアルカリｐＨ調整剤が添加され、もって被処理水を所定の弱酸性に維持すること、を特徴とする。
【００１３】
請求項６については、次のとおり。請求項６の有機砒素化合物含有水の処理方法では、請求項５において、全量添加された過酸化水素が、触媒として分割添加される２価の鉄イオンにて分割添加の都度還元されて、ＯＨラジカルが生成される。もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解されて、低分子化合物に無機化されること、を特徴とする。
請求項７については、次のとおり。請求項７の有機砒素化合物含有水の処理方法では、請求項６において、更に、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成された３価の鉄イオンにて酸化されて、ＯＨラジカルが生成される。もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このＯＨラジカルにて酸化，分解されて、低分子化合物に無機化されること、を特徴とする。
請求項８については、次のとおり。請求項８の有機砒素化合物含有水の処理方法では、請求項６又は７において、生成されたＯＨラジカルが、更に被処理水等の水と反応して、新たなＯＨラジカルと水とを生成する反応が、連鎖的に繰り返される。もって、このように繰り返し新たに生成されるＯＨラジカルにて、有機砒素化合物が、酸化，分解されて低分子化合物に無機化されること、を特徴とする。
請求項９については、次のとおり。請求項９の有機砒素化合物含有水の処理方法では、請求項６又は７において、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成される３価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、少なくとも新たなＯＨラジカルを生成する反応が、連鎖的に繰り返される。もって、このように繰り返し新たに生成されるＯＨラジカルにて、有機砒素化合物が、酸化，分解されて低分子化合物に無機化されること、を特徴とする。
【００１４】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）ジフェニルアルシン酸，モノメチル砒素，ジメチル砒素等の有機砒素化合物を含有した被処理水は、処理装置に供給される。そして、フェントン法の処理プロセスに基づく処理方法により、有機砒素化合物が酸化，分解される。
（２）処理装置は、被処理水供給手段，処理槽，後処理槽等を備えており、処理槽には、過酸化水素添加手段，鉄イオン添加手段，ｐＨ調整手段等が、付設されている。
（３）被処理水は、処理槽に供給されるが、その前にｐＨ調整手段から硫酸等が添加されて、ｐＨ４程度の弱酸性とされる。
（４）処理槽では被処理水に対して、まず過酸化水素添加手段から、過酸化水素が全量添加される。
（５）それから、鉄イオン添加手段から２価の鉄イオン溶液が分割添加されるが、分割添加毎にｐＨ調整手段からカセイソーダ等が添加され、もって、被処理水の弱酸性が維持される。
【００１５】
（６）さてそこで、２価の鉄イオンを触媒として、過酸化水素がＯＨラジカルを生成する。このＯＨラジカルの生成反応では、まず、鉄イオンが分割添加されるので、ＯＨラジカルそして鉄イオンが浪費される反応が起こる虞がなく、又、弱酸性雰囲気なので鉄イオンの触媒機能が促進されると共に、過酸化水素が水と酸素に分解，浪費されることも回避される。
（７）又、ＯＨラジカルは、前記反応にて生成された３価の鉄イオンと水酸化イオンとの反応によっても、生成される。
（８）更にＯＨラジカルは、上記反応により生成されたＯＨラジカルが被処理水等の水と反応することによっても、又、上記反応により生成された３価の鉄イオンと過酸化水素とが反応することによっても、それぞれ、連鎖的に繰り返して新たに生成される。
【００１６】
（９）処理槽では、このように生成されたＯＨラジカルの強力な酸化力により、被処理水中の有機砒素化合物は酸化，分解されて、無機砒素化合物，水，二酸化炭素等に無機化される。
（１０）それから被処理水は、後処理槽において、無機砒素化合物の錯体がフロック化して凝集，沈殿，除去された後、外部排水される。
（１１）なお、この処理装置および処理方法では、フェントン試薬等の薬品添加量が反応理論値から容易に算出されると共に、装置や方法の構成も比較的簡単であり、安定的処理が可能である。
（１２）さてそこで、本発明の有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法は、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１７】
《第１の効果》
第１に、ＯＨラジカルが効率的に無駄なく生成され、もってランニングコスト等に優れている。
すなわち、本発明の処理装置および処理方法では、まずａ．被処理水が弱酸性に維持されることや、過酸化水素の全量添加と２価の鉄イオンの分割添加等により、ＯＨラジカルが効率良く生成される。
ｂ．ＯＨラジカルは、３価の鉄イオンと水酸化イオンが反応することによっても、生成される。更に、生成されたＯＨラジカルが被処理水等の水と反応することや、３価の鉄イオンと過酸化水素が反応することによっても、連鎖的に繰り返して生成される。このようにＯＨラジカルは、高効率で生成される。
ｃ．前述したこの種従来例の処理技術のように、過酸化水素が水と酸素に分解，浪費されることもなく、過剰に多量の過酸化水素を添加する必要もなく、フェントン試薬等の薬品使用コストが低減される。
これらａ，ｂ，ｃにより、本発明の処理技術では、有機砒素化合物が容易かつ確実に酸化，分解，除去され、その本格的処理，大規模処理，大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が容易である。
【００１８】
《第２の効果》
第２に、過酸化水素の残存含有量が極めて少なく、後処理コストが低減される。
すなわち、本発明の処理装置および処理方法では、上述したように効率良くＯＨラジカルが生成されて、有機砒素化合物が酸化，分解，除去される。前述したこの種従来例の処理技術のように、過酸化水素を過剰添加されることもなく、被処理水は、処理後の過酸化水素の残存含有量が少なく、中和剤による後処理コストも低減される。
そこで本発明の処理技術は、この面からも、薬品使用コストが低減され、本格的処理，大規模処理，大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化への道が開かれる。
【００１９】
《第３の効果》
第３に、薬品添加量制御が容易である。すなわち、被処理水中の有機砒素化合物の含有量に対応した過酸化水素の添加量や、過酸化水素の添加量に見合った２価の鉄イオンの添加量や、見合ったｐＨ調整剤の添加量等は、反応理論値から容易に算出され、必要モル数が得られる。
もって、過不足のない適量の薬品を添加可能となり、これらの自動制御も容易である。例えば、前述したこの種従来例の処理技術のように、２価の鉄イオンについて、定量性が確保できず余剰に残存したり不足したりする事態は発生せず、処理性能が安定化する。
そこで本発明の処理技術は、この面からも本格的処理，大規模処理，大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が容易である。
【００２０】
《第４の効果》
第４に、処理安定性，イニシャルコスト，ランニングコスト，スペース面等にも、優れている。
すなわち、本発明の処理装置および処理方法では、前述したこの種従来例の処理技術において指摘されていた、経時使用による処理能力ダウン，活性炭等の交換コスト，設備設置スペース，ＯＨラジカル生成効率，設備過大化，電力浪費コスト，ＵＶランプ劣化、等々の問題が解消される。
そこで本発明の処理技術は、これらの面からも、本格的処理，大規模処理，大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が裏付けられる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
《図面について》
以下、本発明の有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その１例の構成フロー図である。
【００２２】
《有機砒素化合物１について》
まず、本発明の処理装置２や処理方法の処理対象である、有機砒素化合物１について説明する。
鉱山，精錬，薬品，農薬，殺虫剤，顔料，ガラス，石油関係等の工業廃水中や、残存毒ガスが土壌浸透した汚染地下水中には、通常自然界に存在しない筈の有機砒素化合物１が、含有されていることが多々ある。有機砒素化合物１は、難分解性であると共に、砒素（Ａｓ）の化合物として、強い毒性を持つことが知られている。
このような有機砒素化合物１としては、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）が代表的であるが、その関連物質であるモノフェニルアルソン酸（ＭＰＡＡ），フェニルアルソン酸（ＰＡＡ）、等も考えられる。他に、フェニルメチルアルシン酸（ＰＭＡＡ），アルセノベタイン（ＡｓＢ），メチルアルソン酸（ＭＡＡ），ジメチルアルシン酸（ＤＭＡＡ），トルフェニルアルシン（ＴＰＡ），フェニルメチルアルシン酸（ＰＭＡＡ）、等も考えられる。
【００２３】
ところで最近は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウム砒素（ＩｎＡｓ）が、化合物半導体として、珪素（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等の単体半導体と並んで多用されつつある。すなわち半導体特性は、その電子構造の外殻電子構造に依存するが、ガリウム砒素やインジウム砒素は、その結晶成長過程において、珪素やゲルマニウム等の結晶成長下の外殻電子の構造特性と同様になり、半導体の電子構造が実現される。
そして、ガリウム砒素やインジウム砒素の結晶成長には、気相成長（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）が相対的に容易であり、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が採用されている。この有機金属気相成長法において、ガリウム（Ｇａ）やインジウム（Ｉｎ）の原料としては、その有機金属であるトリメチルガリウム[（ＣＨ３）３−Ｇａ]やトリメチルインジウム[（ＣＨ３）３−Ｉｎ]が用いられており、その砒素化の原料としては、アルシン（ＡｓＨ３）が用いられている。
そして、両者を反応させてガリウム砒素やインジウム砒素を生成する過程、そしてそのウェハー製造工程（加工工程，洗浄工程）からは、有機砒素化合物１である３価や５価のメチル化した砒素、すなわちモノメチル砒素[ＣＨ３−Ａｓ（ＯＨ）２、ＣＨ３−Ａｓ（＝Ｏ）（ＯＨ）２]や、ジメチル砒素[（ＣＨ３）２−Ａｓ（＝Ｏ）（ＯＨ）]が、工業廃水となって多量に排出されることになる。
工業廃水や地下水等には、このような有機砒素化合物１が、含有されているケースが考えられる。本発明は、このような被処理水３に含有された有機溶媒砒素化合物１を、処理対象とする。
【００２４】
《処理装置２および処理方法の概要》
本発明の処理装置２および処理方法は、被処理水３に含有された有機砒素化合物１を、改良されたフェントン法の処理プロセスに基づいて、酸化，分解する。
すなわち、本発明の処理装置２および処理方法は、有機砒素化合物１の含有水を被処理水３とする。そして、含有された有機砒素化合物１を、フェントン試薬の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を用い、フェントン主反応で生成されたＯＨラジカル（・ＯＨ）や、このようなフェントン主反応の付随的，副次的，連鎖的反応にて生成されたＯＨラジカルにて酸化，分解し、もって無機砒素化合物，水，二酸化炭素等の低分子化合物へと無機化する。
そして、本発明の処理装置２および処理方法は、処理槽４と、処理槽４に付設された被処理水供給手段５，過酸化水素添加手段６，鉄イオン添加手段７，ｐＨ調整手段８とを、備えている。
以下、これらについて詳細に説明する。
【００２５】
《被処理水供給手段５等について》
まず、被処理水供給手段５等について、説明する。被処理水供給手段５は、処理槽４に対し、有機砒素化合物１を含有した被処理水３を、処理対象として供給する。
すなわち図示例では、被処理水供給手段５の原水槽９には、被処理水３が導入されており、この原水槽９そしてｐＨ調整槽１０を経由して、処理槽４に被処理水３が供給される。原水槽９に導入される被処理水３は、必要に応じ予め、粉塵汚泥除去，生物処理等の前処理が施されている。ｐＨ調整槽１０では、付設されたｐＨ調整手段８からｐＨ調整剤が添加される。
このようにｐＨ調整手段８は、被処理水供給手段５の原水槽９から処理槽４に供給される途中の被処理水３に対し、ｐＨ調整剤を添加して、被処理水３を所定の弱酸性に調整してから、処理槽４に供給する。すなわち、原水槽９からの被処理水３は、例えばｐＨ６以上であることが多いので、これをｐＨ５〜ｐＨ３程度、代表的にはｐＨ４程度に調整すべく、ｐＨ調整剤として硫酸等の酸ｐＨ調整剤が用いられる。
このように事前にｐＨ調整しておく理由は、後述するように、過酸化水素と２価の鉄イオンによるＯＨラジカルの生成反応が、所期の通り効率良く行われるようにする為、等々である。なおｐＨ調整槽１０は、例えば、被処理水３の大容量処理，連続処理や、高濃度の有機砒素化合物１処理、等の場合に使用されるが、ｐＨ調整槽１０を使用せず、原水槽９において代用的，兼用的に、上述したｐＨ調整を実施することも可能である。
被処理水供給手段５等は、このようなっている。
【００２６】
《過酸化水素添加手段６について》
次に、処理槽４に付設された過酸化水素添加手段６について、説明する。過酸化水素添加手段６は、処理槽４の被処理水３に対し、その反応当初において、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の水溶液を、フェントン試薬として全量添加する。過酸化水素は、ＯＨラジカルの発生源となる。
過酸化水素の１回の反応当たりの添加量は、その被処理水３中に含有された有機砒素化合物１の具体的含有量，具体的濃度次第であるが、その反応理論値を基準として多目に算出された実際必要量（必要モル数）が、反応当初に一度に全量添加される。次回の添加は、処理槽４の被処理水３中から過酸化水素がなくなった時、つまり次の反応時であり、同様にその全量が添加されることになる。
このように、この明細書において全量添加とは、反応に必要な薬剤量を１回に１００％全量一括添加すること、を意味する。
このように過酸化水素添加手段６から、過酸化水素が全量添加される。
【００２７】
《鉄イオン添加手段７について》
次に、処理槽４に付設された鉄イオン添加手段７について、説明する。鉄イオン添加手段７は、上述により過酸化水素が添加された後の処理槽４の被処理水３に対し、間欠的に複数サイクル繰り返して、２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）溶液を、フェントン試薬として分割添加する。
すなわち、液中で２価の鉄イオンを生じる物質、例えば硫酸第一鉄７水和物（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）が、このような鉄塩として代表的に使用されるが、その他の無水塩や含水塩、例えば塩化鉄（ＦｅＣｌ２）やその水和物も使用可能である。そして２価の鉄イオンは、過酸化水素のＯＨラジカル生成反応の触媒として機能する。
鉄イオンの１回の反応当たりの添加量は、反応理論値を基準として、より多い実際必要量が算出されるが、例えば、過酸化水素の１モルに対し０．５モル程度とされる。
又、この鉄イオンは、複数回に分けて分割添加される。すなわち、１回の反応についての必要量が、全量添加されずに３〜７回程度に分けて、例えば５回に分けて順次添加される。各回毎の添加タイミングは、前回添加したものがなくなった段階で、次回分が添加される。このように、この明細書において分割添加とは、反応に必要な薬剤量を複数回に分けて添加すること、を意味する。
【００２８】
２価の鉄イオンを分割添加する理由は、次のａ，ｂ，ｃのとおり。まずａ．もしも全量添加すると、後述する化学反応において、過酸化水素を反応物質とする原系から、ＯＨラジカルを生成物質とする生成系へと向かう所期の正反応と同時に、ＯＨラジカルを消費する無駄な反応が起こり易くなる。
つまり、余ったＯＨラジカルが水に戻る反応が起こり易くなり、ロスが生じ、ＯＨラジカル生成のために使用した鉄イオンが、無駄に消費されることになる。これに対し分割添加すると、このような反応が抑制され、鉄イオンの無駄も解消される。
又ｂ．ＯＨラジカルは、反応が激しいだけに存在時間が瞬間的，超短寿命であり、全量添加より分割添加した方が、その都度ＯＨラジカルが生成されて、処理槽４内の被処理水３の隅々まで行き渡るようになる。もってその分、有機砒素化合物１の酸化，分解が確実化，効率化，迅速化される。
更にｃ．分割添加すると、全量添加に比し残存する過酸化水素が少なくなるので、その分、中和剤による後処理コストも低減される。
このように鉄イオン添加手段７から、２価の鉄イオン等が分割添加される。
【００２９】
《ｐＨ調整手段８について》
次に、処理槽４に付設されたｐＨ調整手段８について、説明する。ｐＨ調整手段８は、前述したように被処理水供給手段５から処理槽４に供給される前の被処理水３、および処理槽４に供給された後の被処理水３に対し、ｐＨ調整剤を添加して、被処理水３を例えばｐＨ４程度の弱酸性に維持する。
すなわちｐＨ調整手段８は、過酸化水素の添加前には、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸ｐＨ調整剤を添加し、過酸化水素の添加後は、上述した鉄イオンの添加毎に、カセイソーダ（ＮａＯＨ）等のアルカリｐＨ調整剤を添加する。
【００３０】
被処理水３を、ｐＨ３〜ｐＨ５程度代表的にはｐＨ４程度に維持する理由は、次のａ，ｂ，ｃのとおり。
まずａ．後述するように、所期の反応を阻害する過酸化水素の水と酸素への無駄な分解反応を、抑制すべく機能する。これと共にｂ．２価の鉄イオンの過酸化水素への電子供与を、促進すべく機能する。更にｃ．後述する付随的，副次的，連鎖的に繰り返されるＯＨラジカル生成反応を、促進し確実化すべく機能する。これらａ，ｂ，ｃにより、ＯＨラジカルの生成が、効率良く進行するようになる。
これに対し、まず、被処理水供給手段５の原水槽９からの被処理水３は、例えばｐＨ６以上であることが多いので、前述したようにｐＨ調整槽１０において、ｐＨ調整手段８から例えば硫酸が添加されて、例えば４程度にｐＨ調整される。
そして事後、処理槽４において、２価の鉄イオンが添加されると、そのままでは被処理水３のｐＨが例えば２．８程度まで低下し酸性度が過度に上がるので、２価の鉄イオンの分割添加毎にその都度、例えばカセイソーダが添加され、もって例えばｐＨ４程度へと被処理水３がｐＨ調整される。
ｐＨ調整手段８は、このようになっている。
【００３１】
《処理槽４における反応（ＯＨラジカルの生成：その１）》
次に、処理槽４内における化学反応（ＯＨラジカルの生成：その１）について、説明する。この処理装置２や処理方法の処理槽４内では、まず第１に、被処理水３が攪拌，流下されると共に、添加された過酸化水素が、触媒として添加された２価の鉄イオンにて還元されて、ＯＨラジカルを生成する。
このようなＯＨラジカルの生成について、更に詳述する。処理槽４内では、次の化１，化２の反応式（化３の反応式）に基づき、ＯＨラジカルが生成される。これがフェントン主反応である。
【００３２】
【化１】
2008290064.tif 000003
【化２】
2008290064.tif 000004
【化３】
2008290064.tif 000005
【００３３】
これらについて、更に詳述する。このフェントン主反応では、化１の反応式において、鉄イオン添加手段７から順次分割添加される２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）は、被処理水３が例えばｐＨ４程度の弱酸性雰囲気に維持されているので容易に、触媒として化２の反応式の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）に対し、順次電子（ｅ−）を供与すると共に、自己は酸化して３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）となる。
そこで、化２の反応式において、過酸化水素添加手段６から最初に全量添加された過酸化水素は、化１の反応式に基づき電子が順次供与され、もってその都度、ＯＨラジカル（・ＯＨ）と水酸化イオン（ＯＨ−）が生成される。化１と化２の反応式をまとめて合成すると、化３の反応式となる。
ところで、このような反応に際し、前述したように被処理水３が弱酸性雰囲気に維持されているので、過酸化水素が水と酸素に分解され、浪費されてしまうことは抑制される。これに対し、もしも弱酸性雰囲気に維持されないと、次の化４の反応式により、過酸化水素が、発生期の酸素（Ｏ）を発生しつつ水分子（Ｈ２Ｏ）になり、所期の化２（化３）の反応式によりＯＨラジカルを生成することなく、浪費されてしまうことになる。なお、このような発生期の酸素は、その酸化対象がない場合、酸素分子（Ｏ２）となって系外にでる。
処理槽４内では、まず第１に、このようなフェントン主反応により、ＯＨラジカルが生成される。
【００３４】
【化４】
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【００３５】
《処理槽４における反応（ＯＨラジカルの生成：その２）》
次に、処理槽４内における化学反応（ＯＨラジカルの生成：その２）について、説明する。処理槽４では、第２に、次の化５，化６の反応式によっても、ＯＨラジカル（・ＯＨ）を生成可能である。
すなわち、処理槽４内では、まず第１に、上述した化３（化１，化２）の反応式のフェントン主反応により、ＯＨラジカルが生成されるが、これと共に第２に、次の反応式によっても、付随的，副次的，連鎖的にＯＨラジカルを生成される。
【００３６】
【化５】
2008290064.tif 000007
【化６】
2008290064.tif 000008
【００３７】
これについて、更に詳述する。処理槽４内では、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオン（ＯＨ−）が、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成された３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）にて酸化されて、ＯＨラジカル（・ＯＨ）を生成する。
すなわち、化１の反応式で生成された３価の鉄イオンは、化２の反応式で生成された水酸化イオンから、化５，化６の反応式により、電子（ｅ−）を奪ってＯＨラジカルを生成させ、自らは２価の鉄イオンに還元されて戻る。
このように、化３（化１，化２）の反応式のみならず、化５，化６の反応式が、連鎖的にバランス良く起こるようにすると、ＯＨラジカルが、より効率的に生成される。
処理槽４内では、第２に、このような反応によって、ＯＨラジカルを生成可能である。
【００３８】
《処理槽４における反応（ＯＨラジカルの生成：その３）》
次に、処理槽４内における化学反応（ＯＨラジカル生成：その３）について、説明する。処理槽４では、上述した第１，第２に加え、更に第３の反応によっても、付随的，副次的，連鎖的に、新たなＯＨラジカルが生成される。
すなわち、前記化３（化１，化２）や化５，化６の反応式にて生成されたＯＨラジカルが、被処理水３等の水と反応して、新たなＯＨラジカルと水とを生成する反応が、次の化７，化８の反応式により、連鎖的に繰り返される。
【００３９】
【化７】
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【化８】
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【００４０】
これらについて、更に詳述する。まずＯＨラジカルは、中性〜アルカリ性雰囲気下では、水分子から水素原子を引き抜いてこれを酸化し、酸素分子を発生せしめると共に、自身は還元されて水分子に帰す。
これに対し酸性雰囲気下では、化７の反応式により、ＯＨラジカル（・ＯＨ）は、水分子（Ｈ２Ｏ）から電子（ｅ−）を引き抜き、自身は水酸化イオン（ＯＨ−）になるが、この引き抜き反応が、水分子をラジカル分裂させ活性化させて、新たなＯＨラジカル（・ＯＨ）とプロトン（Ｈ＋）を生成させる。生成された水酸化イオンとプロトンは、化８の反応式にて、新たな水（Ｈ２Ｏ）を生成して消滅する。
処理槽４の被処理水３は、弱酸性雰囲気に維持されているので、このようにして、新たなＯＨラジカルが生成されるが、更にこのように生成されたＯＨラジカルを基に、再びこのような一連の反応が連鎖的に起き、事後も同様に連鎖的に繰り返される。
つまり、前記化３等の反応式にてＯＨラジカルが一旦生成されると、これを開始反応，反応開始剤として、事後は連鎖的反応により、半永続的にＯＨラジカルが得られることになる。有機砒素化合物１の酸化，分解過程において消費された分を除いたＯＨラジカルが、プロトンの連鎖的な生成・消滅と共存的に、生成・消滅を繰り返す。ＯＨラジカルは超短寿命であることに鑑み、このような繰り返し生成の意義は大きい。
処理槽４内では、第３に、このような反応によっても、ＯＨラジカルが生成される。
【００４１】
《処理槽４における反応（ＯＨラジカルの生成：その４）》
次に、処理槽４内における化学反応（ＯＨラジカルの生成：その４）について、説明する。処理槽４では、上述した第１，第２，第３に加え、更に第４に、次の反応によっても付随的，副次的，連続的に、新たにＯＨラジカルが生成される。
すなわち、２価の鉄イオンの酸化反応にて生成される３価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、新たにＯＨラジカル等を生成する反応が、次の化９，化１０の反応式（化１１の反応式）により、連鎖的に繰り返される。
【００４２】
【化９】
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【化１０】
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【化１１】
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【００４３】
これらについて、更に詳述する。前記化３（化１）の反応式で生成された３価の鉄イオ
ン（Ｆｅ３＋）が、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と化９の反応式により反応し、もって、３価の鉄イオンが２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）に還元されると共に、酸素分子が電子と結合して生じたイオンであるスーパーオキシドアニオン（・Ｏ２−）が生成される。
そして、化１０の反応式により、このラジカルなスーパーオキシドアニオンが、過酸化水素と反応して、ＯＨラジカル（・ＯＨ）を生成可能である。化９と化１０の反応式をまとめて合成すると、化１１の反応式が得られる。
このように、前記化３（化２）の反応式にてＯＨラジカル生成の源泉となっていた過酸化水素が残ってさえいれば、例え有機砒素化合物１の酸化，分解過程で、ＯＨラジカルが消費され尽くされてしまった場合においても、余剰に過酸化水素が残存してさえいれば、その過酸化水素を基に、新たなＯＨラジカルが、連鎖的に半永続的に生成され続けられることになる。ＯＨラジカルは超短寿命であることに鑑み、このような生成継続の意義は大きい。
但し、化１１（化９，化１０）の反応式が確実に起こるためには、過酸化水素が水と溶存酸素に分解（前記化４の反応式を参照）しない程度の弱酸性雰囲気まで、ｐＨ調整手段８にてカセイソーダ等を処理槽４の被処理水３に加える等、ｐＨ操作が必要であり、そのｐＨ値をアルカリ側に移動させておくことが必要である。
更に、化１１（化９）の反応式で生じた２価の鉄イオンは、ｐＨを下げるが、上述により弱酸性雰囲気で安定存在する過酸化水素との共存を図るべく、必要なｐＨ操作を実施しておけば、前記化３等の反応式のフェントン主反応により、ＯＨラジカルの生成も見込める。
処理槽３内では、第４に、このような反応によっても、ＯＨラジカルが生成される。
【００４４】
《処理槽４における反応（有機砒素化合物１の酸化，分解）》
次に、ＯＨラジカルによる有機砒素化合物１の酸化，分解，無機化について説明する。処理槽４内では、被処理水３に含有された有機砒素化合物１が、このようにフェントン主反応，その他にて生成されたＯＨラジカルにて、酸化，分解されて無機化される。
これらについて、更に詳細に説明する。ＯＨラジカルつまりヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、周知のごとく強力な酸化力を備えている。つまり、活性酸素種として他に類を見ない極めて強力な電子（ｅ−）の奪取力，酸化力，つまり活性力，分解力を有しており、ラジカルで反応性に富んでいるが、反応が激しいだけにその存在時間は、ほんの瞬間的で寿命の短い化学種である。
さてそこで、水相分散したＯＨラジカルは、被処理水３中に含有された有機砒素化合物１を酸化し、遂には分解してしまう。すなわちＯＨラジカルは、有機砒素化合物１の有機構造について、例えば、その芳香環の二重結合のπ電子結合，水素原子Ｈ，炭素原子Ｃ，その他を対象とし、これをＯＨ基で付加や置換する連鎖プロセスを辿り、有機砒素化合物１の炭素連鎖，有機結合，分子結合を順次切断，分解，分断し、もって有機砒素化合物１を、最終的には無機の砒素化合物へと酸化，分解，無機化する。
後で詳述するように、有機砒素化合物１の代表例であるジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ），ジメチル砒素，モノメチル砒素等は、ＯＨラジカルにて酸化，分解されて無機化し、亜砒酸（Ｈ３ＡｓＯ３）や砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４）となる。すなわち砒素（Ａｓ）は、５価４配位のジフェニルアルシン酸や５価４配位のジメチル砒素等から、３価３配位の亜砒酸や５価４配位の砒酸に無機化され、その際付随的に水（Ｈ２Ｏ），二酸化炭素（ＣＯ２）等の低分子化合物も、分解，生成される。
処理槽４内では、このように有機砒素化合物１が、酸化，分解，無機化される。
【００４５】
《後処理槽１１について》
次に、後処理槽１１について説明する。処理槽４には、後処理槽１１が付設されており、後処理槽１１では、前述により有機砒素化合物１が無機化された錯体が、フロック化して凝集，沈殿，除去され、もって被処理水３が、浄化されて外部排水される。
このような後処理槽１１について、更に詳述する。図示例の後処理槽１１は、中和槽１２，凝集槽１３，貯留槽１４，脱水槽１５，処理水槽１６等を、下流に向け順に備えている。
【００４６】
これらについて、更に詳述する。まず、含有された有機砒素化合物１が、前述により酸化，分解，無機化され、もって例えば砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４）等の無機砒素化合物１７となった被処理水３が、処理槽４から後処理槽１１の中和槽１２に排出される。
中和槽１２では、このような被処理水３に対し、カセイソーダ等のｐＨ調整剤が添加され、もって無機凝集剤への最適ｐＨへと調整される。なお、被処理水３中に僅かでも過酸化水素が残留している場合には、水質汚濁を回避すべくカタラーゼ等の中和剤が添加される。
次に、凝集槽１３では、中和槽１２から流入した被処理水３に対し、無機凝集剤として例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ，Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ）や塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）が、添加されて攪拌され、もってコロイド状に錯体化した無機砒素化合物１７が、凝集化され沈殿除去可能となる。
なお、被処理水３中にフェントン法にて発生した３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）の残存量が多い場合は、この鉄イオン（Ｆｅ３＋）が無機凝集剤として機能するので、例えばＰＡＣ等の添加は不用である。
次に被処理水３は、図示例では、このような貯留槽１４から脱水槽１５へと供給される。脱水槽１５では、例えばＦ／Ｐ式脱水機により、沈殿，汚泥化した被処理水３が固液分離され、フロック化，脱水ケーキ化した無機砒素化合物１７が、コンテナ１８へと分離，貯留された後、汚染物質として加熱処理等される。
そして、このようにして浄化された被処理水３は、処理水槽１６を経由し、更に浄化されると共に外部放流に適したｐＨ値に調整された後、外部放流される。
後処理槽１１は、このようになっている。
【００４７】
《作用等》
本発明の有機砒素化合物１含有水の処理装置２および処理方法は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ），モノメチル砒素，ジメチル砒素，その他の有機砒素化合物１を含有した被処理水３は、処理装置２へと供給される。
処理装置２は、フェントン法の処理プロセスに基づく処理方法により、有機砒素化合物１を酸化，分解して、被処理水３を浄化する。
【００４８】
（２）そして、この処理装置２は、被処理水供給手段５の原水槽９，ｐＨ調整槽１０，処理槽４，後処理槽１１等を、順に備えている。
ｐＨ調整槽１０には、ｐＨ調整手段８が付設されている。処理槽４には、過酸化水素添加手段６，鉄イオン添加手段７，ｐＨ調整手段８等が、付設されており、過酸化水素，２価の鉄イオン，ｐＨ調整剤等を、添加可能となっている。
【００４９】
（３）さてそこで、被処理水３は、被処理水供給手段５の原水槽９から、処理槽４に供給される。
なお被処理水３は、処理槽４に供給される前に、図示例ではｐＨ調整槽１０において、ｐＨ調整手段８から例えば硫酸等の酸ｐＨ調整剤が添加され、もってｐＨ３〜ｐＨ５、例えばｐＨ４程度の弱酸性とされる。
【００５０】
（４）処理槽４に供給された被処理水３は、まず、過酸化水素添加手段６から過酸化水素の水溶液が、添加される。過酸化水素は、反応当初に全量添加される。
【００５１】
（５）処理槽４では、このように過酸化水素が添加された後、被処理水３に対して、鉄イオン添加手段７から２価の鉄イオン溶液が、添加される。２価の鉄イオンは、過酸化水素添加後の反応中において、分割添加により複数回に分けて間欠的に、複数サイクル繰り返して添加される。
そして、このような鉄イオンの分割添加毎に、ｐＨ調整手段８から例えばカセイソーダ等のアルカリｐＨ調整剤が添加され、もって被処理水３は常時、例えばｐＨ４程度の弱酸性を維持する。つまり、ＯＨラジカル生成に最適なｐＨへと調整される。
【００５２】
（６）さてそこで、処理槽４内では、次の第１，第２，第３，第４の反応に基づき、ＯＨラジカルが生成される。
第１に、上述により全量添加された過酸化水素が、触媒として分割添加される２価の鉄イオンにて、分割添加の都度還元されて、ＯＨラジカルを生成する。
すなわち、前記化３（化１，化２）の反応式のフェントン主反応により、２価の鉄イオンが、過酸化水素に電子を供与して３価の鉄イオンになり、電子を供与された過酸化水素が、ＯＨラジカルを生成する。なお、このＯＨラジカルは、２価の鉄イオンが分割添加されるので、ＯＨラジカルそして２価の鉄イオンが浪費される反応が起こる虞もなく、分割添加の都度、無駄なく効率良く生成される。
これに加え、このフェントン主反応によるＯＨラジカルの生成は、ｐＨ４程度の弱酸性雰囲気下に維持されていることによっても、一段と効率良く確実に実施される。すなわち、このような弱酸雰囲気下であることにより、まず、２価の鉄イオンの電子供与が促進されると共に、更に過酸化水素が、前記化４の反応式により水と酸素に分解，浪費される反応が抑制，回避され、能力いっぱいのＯＨラジカルを、効率良く生成するようになる。
【００５３】
（７）第２に、ＯＨラジカルは、処理槽４内で２価の鉄イオンの酸化反応にて生成された３価の鉄イオンにて、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、酸化されることによっても生成可能である。
すなわちＯＨラジカルは、前記化３（化１，化２）の反応式で生成された３価の鉄イオンと水酸化イオンとに基づき、前記化５，化６の反応式によっても、生成される。この面からも、ＯＨラジカルが効率良く生成される。なお、このＯＨラジカルの生成も、鉄イオンの分割添加の都度、連鎖的にそれぞれ生成される。
【００５４】
（８）更にＯＨラジカルは、上述した第１，第２に加え、次の第３，第４によっても、一段と効率良く生成される。つまりＯＨラジカルは、上記（６）のフェントン主反応以外でも、その付随的，副次的，連鎖的反応によって、効率良く生成され続ける。
第３に、前記化３等により生成されたＯＨラジカルが、前記化７，化８の反応式により、被処理水３等の水と反応することにより、新たなＯＨラジカルが、連鎖的に繰り返し生成される。このような一連のＯＨラジカル生成反応が、繰り返される。
第４に、前記化３（化１）の反応式で生成された３価の鉄イオンと、過酸化水素とが、前記化１１（化９，化１０）の反応式により反応することによっても、新たなＯＨラジカルが、連鎖的に繰り返し生成される。このような一連のＯＨラジカル生成反応が、繰り返される。
なお、これら第１，第２，第３，第４のＯＨラジカルの生成は、処理槽４内でフェントン試薬の過酸化水素が、使い尽くされてなくなった時に、終了する。
【００５５】
（９）さて、ＯＨラジカルは、このように効率良く生成されると共に、極めて強力な酸化力を備えている。
そこで処理槽４では、被処理水３中に含有された有機砒素化合物１が、このＯＨラジカルにて酸化，分解され、もって、亜砒酸や砒酸等の無機砒素化合物１７，水，二酸化炭素等の低分子化合物へと、無機化されてしまう。
【００５６】
（１０）被処理水３は、含有されていた有機砒素化合物１が、このようにして、無機砒素化合物１７等に無機化され、もって処理槽４から後処理槽１１へと排出される。図示の後処理槽１１は、中和槽１２，凝集槽１３，貯留槽１４，脱水槽１５，処理水槽１６等を備えている。
なお過酸化水素は、前述によりＯＨラジカル生成に無駄なく有効使用されるので、処理後の残存量は僅かであり、中和槽１２における中和剤の使用も、極く僅か又は皆無となる（例えば、残存過酸化物イオン濃度は、使用過酸化水素の０〜３％以下程度となる）。
そして被処理水３は、後処理槽１１を経由することにより、無機砒素化合物１７の錯体が、フロック化して凝集，沈殿，除去される。もって、排水可能な状態に調整され浄化されて、外部排水される。
【００５７】
（１１）この処理装置２および処理方法では、上述したように、フェントン法の処理プロセス等に基づき、被処理水３に含有された有害な有機化合物である有機砒素化合物１を、無機化するが、これは簡単容易に実現される。
すなわち、過酸化水素，２価の鉄イオン，ｐＨ調整剤等のフェントン試薬等の薬品添加量は、反応理論値から実際必要量が容易に算出される。反応理論値と同量か多目の例えば数倍程度が、実際必要量として添加され、もって添加量の最適化が実現される。
又、この処理装置２は、処理槽４を中心に、原水槽９や後処理槽１１が配設されると共に、過酸化水素添加手段６，鉄イオン添加手段７，ｐＨ調整手段８等が付設された構成よりなる。つまり、この処理方法では、比較的簡単な構成の処理装置２が用いられており、安定的な処理が可能である。
本発明の作用等は、このようになっている。
【００５８】
《ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の酸化，分解過程について》
ここで、本発明の処理装置２および処理方法に関し、その１例であるジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の酸化，分解過程の詳細について、説明しておく。すなわち、処理槽４内における反応（有機砒素化合物１の酸化，分解）と題して前述した所について、その１例を理論的に検証しておく。
被処理水３中に含有された有機砒素化合物１であるジフェニルアルシン酸[ＤＰＡＡ，Ｃ６Ｈ５−Ａｓ（ＯＨ）Ｏ−Ｃ６Ｈ５]は、その分解過程の不安定な中間体の有機構造を含め、以下に述べる化１２〜化２３の連鎖プロセスを辿り、順次ＯＨラジカル（・ＯＨ）にて酸化される。そして、砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４），水（Ｈ２Ｏ），二酸化炭素（ＣＯ２）等へと、分解，無機化される。
これらについて、更に詳述する。まず、ＯＨラジカルによる酸化，分解反応が、次の化１２〜１５の各反応式の連鎖プロセスを辿って、順次進行する。
【００５９】
【化１２】
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【化１３】
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【化１４】
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【化１５】
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【００６０】
この化１２〜化１５の反応式については、次のとおり。出発物質であるジフェニルアルシン酸は、まず化１２の反応式にて、その芳香環（−Ｃ６Ｈ５）のＨ基がＯＨラジカルにて酸化される。それから次に、化１３の反応式にて、そのＯＨ基がＯＨラジカルにて酸化されると共に、それぞれ水が生成される。
それから、化１４の反応式へと進み、ＯＨラジカルにてベンゼン環が開環される。そして、生成されたカルボン酸が、化１５の反応式にて、ＯＨラジカルにより水と二酸化炭素に酸化，分解されてしまう。
さて、このような化１２〜１５の反応式の連鎖プロセスの後は、次に、化１６〜化１９の反応式の連鎖プロセスを辿ることになる。
【００６１】
【化１６】
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【化１７】
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【化１８】
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【化１９】
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【００６２】
この化１６〜化１９の反応式については、次のとおり。化１４の反応式で残った砒素を含む残基は、化１６の反応式において、ＯＨ基の水素原子がＯＨラジカルに奪われて、水が生成される。それから化１７の反応式へと進み、ＯＨラジカルにて、そのＣ−Ｃ結合が切断される。
そして、化１７の反応式にて生成された砒素を含む残基部分は、化１８の反応式にて、ＯＨ基の水素原子がＯＨラジカルに奪われ、ＣとＯが二重結合化しＣの結合電子が移動するため、Ｃが−Ａｓ（ＯＨ）Ｏ−から遊離し、もって二酸化炭素と水が生成される。なお、[−Ａｓ（＝Ｏ）（ＯＨ）]には、不対電子が残る。
しかる後、化１９の反応式にて、無機部の[−Ａｓ（＝Ｏ）（ＯＨ）]に２モルのＯＨが付加され、砒酸[化学式Ｈ３ＡｓＯ４，構造式Ａｓ（ＯＨ）３Ｏ]が生成される。
さて、このような化１２〜化１８の反応式の連鎖プロセスを辿って、ジフェニルアルシン酸の両端の芳香環が、酸化，分解され、化１９の反応式にて無機の砒酸が生成される。
なお、化１７の反応式において、２ＯＨ−ＣＨ＝ＣＨ−ＯＨの部分は、次の化２０〜２２の反応式を辿り、又、２ＯＨ−ＣＨＯの部分は、化２３の反応式にて、それぞれＯＨラジカルにて、水と二酸化炭素とに酸化，分解されてしまう。
【００６３】
【化２０】
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【化２１】
2008290064.tif 000023
【化２２】
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【化２３】
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【００６４】
結論として、有機砒素化合物１であるジフェニルアルシン酸は、このような化１２〜化２３の反応式の連鎖プロセスを辿ることにより、理論上すべて、酸化，分解，無機化されてしまう。
ところで、以上説明したところを総括すると（つまり各反応式を合算すると）、次の化２４の総括反応式が得られる。
【００６５】
【化２４】
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【００６６】
すなわち、化２４の総括反応式では、１モルのジフェニルアルシン酸は、理論上、６０モルのＯＨラジカルにより、３４モルの水と、１２モルの二酸化炭素と、１モルの砒酸とに無機化される。
なおＯＨラジカルは、この例では、反応理論値として６０モルを予め準備すれば良いが、実際必要量としては、例えばその数倍程度と多目に準備される。勿論、ＯＨラジカルの生成物質である過酸化水素や２価の鉄イオン等についても、同様である。
ジフェニルアルシン酸の酸化，分解過程の詳細は、以上説明したようになっている。
【００６７】
《ジメチル砒素の酸化分解過程について》
次に、本発明の処理装置２および処理方法に関し、その１例であるジメチル砒素の酸化，分解過程の詳細について、説明しておく。
すなわち、処理槽４内における反応（有機砒素化合物１の酸化，分解）と題して前述した所について、その１例を理論的に検証しておく。
被処理水３中のメチル化した有機砒素化合物１であるジメチル砒素［（ＣＨ３）２−Ａｓ（＝０）（ＯＨ）]は、その分解過程の不安定な中間体の有機構造を含め、以下に述べる化２５〜化２８の連鎖プロセスを辿り、順次ＯＨラジカル（・ＯＨ）にて酸化，分解される。そして、砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４），水（Ｈ２Ｏ），二酸化炭素（ＣＯ２）等へと、無機化される。
【００６８】
【化２５】
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【化２６】
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【化２７】
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【化２８】
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【００６９】
この化２５〜化２８の反応式について、詳述する。出発物質であるジメチル砒素は、まず化２５の反応式において、そのメチル基[（ＣＨ３）２−]が、ＯＨラジカルにて酸化されると共に、水が生成される。
次に、化２６の反応式において、ＯＨラジカルは、アルコール化したメチル基（ＯＨ−ＣＨ２−）について、アルコール（ＯＨ）の水素原子（Ｈ）を酸化し、その酸素原子（Ｏ）を炭素原子と二重結合化する。
そしてＯＨラジカルは、これに伴う結合電子移動で砒素原子（Ａｓ）との結合を切り、ホルムアルデヒド（Ｈ−ＣＨＯ）を生成すると共に、自身は水になる。それから、化２７の反応式へと進み、ホルムアルデヒドは、ＯＨラジカルによる酸化により、蟻酸（Ｈ−ＣＯＯＨ）を経て、二酸化炭素と水に帰す。
これと共に、化２６の反応式における砒素を含む残基は、化２８の化学式へと進み、左右のメチル基が抜けた後の５価の砒素原子の左右には不対電子が残り、これに２モルのＯＨラジカルが結合する。そして、結合したＯＨ基も、電離しオキソ酸化して、無機の砒酸[化学式Ｈ３ＡｓＯ３，構造式Ａｓ（ＯＨ）３Ｏ]が生成される。
結論として、有機砒素化合物１であるジメチル砒素は、このような化２５〜化２８の反応式の連鎖プロセスを辿ることにより、理論上すべて酸化，分解，無機化されてしまう。
ところで、以上説明したところを総括すると（つまり各反応式を合算すると）、次の化２９の総括反応式が得られる。
【００７０】
【化２９】
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【００７１】
すなわち、化２９の総括反応式では、１モルのジメチル砒素は、理論上、１８モルのＯＨラジカルにより、１２モルの水と、２モルの二酸化炭素と、１モルの砒酸とに無機化される。
なおＯＨラジカルは、この例では、反応理論値として１８モルを予め準備すれば良いが、実際必要量としては、例えばその数倍程度と多目に準備される。勿論、ＯＨラジカルの生成物質である過酸化水素や２価の鉄イオン等についても、同様である。
ジメチル砒素の酸化,分解過程の詳細は、以上説明したようになっている。
【実施例１】
【００７２】
ここで、本発明の処理装置２および処理方法の実施例について、述べておく。
まず実施例１では、常温下で、処理槽４に被処理水３をサンプル原水として供給した後、各薬品を所定順序で添加して、フェントン処理した。テスト条件は次のとおり。
・被処理水３の量                            （Ｌ）  ：  ５
・硫酸（Ｈ２ＳＯ４）                    （ｍＬ／Ｌ）：  ０．１３
・過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）                （ｍＬ／Ｌ）：  ０．０９
・硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）      （ｇ／Ｌ）：  ０．２９
・カセイソーダ（ＮａＯＨ）            （ｍＬ／Ｌ）  ：  ０．５０
・ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）        （ｇ／Ｌ）  ：  ０．６
なお、１μｇを定量下限値とした。又、硫酸やカセイソーダはｐＨ調整の為に添加し、ポリ塩化アルミニウムは凝集剤として添加した。過酸化水素と硫酸第一鉄は、理論値（例えば、前記化３の反応式を参照）通りの添加量で添加した。
【００７３】
このようなテスト条件のもとで、被処理水３中に含有される砒素の化合物について、それぞれの砒素含有量を、フェントン処理前とフェントン処理後にそれぞれ計測した結果、次の表１のデータが得られた。
これにより砒素は、有機砒素化合物１である有機５価のジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）から、無機３価の亜砒酸（Ｈ３ＡｓＯ３）や無機５価の砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４）に、酸化，分解，無機化された後、その大部分が、凝集剤（ＰＡＣ）にて沈殿，除去されてしまい、被処理水３中には殆ど存在しなくなったことが、データ的に確認された。有機砒素化合物１の残存目標値は１０μｇ／Ｌ以下であるが、これを十分クリアーできた。
【００７４】
【表１】
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【実施例２】
【００７５】
実施例２では、常温下で、処理槽４に被処理水３をサンプル原水として供給した後、各薬品を所定順序で添加して、フェントン処理した。テスト条件は次のとおり。
・被処理水３の量                        （Ｌ）  ：  １
・硫酸（Ｈ２ＳＯ４）                （ｍＬ／Ｌ）：  ０．１３５
・過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）            （ｍＬ／Ｌ）：  ０．９０
・硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）  （ｇ／Ｌ）：  １．９２
・カセイソーダ（ＮａＯＨ）        （ｍＬ／Ｌ）  ：  適量
なお、１μｇを定量下限値とした。又、硫酸やカセイソーダはｐＨ調整の為に添加したが、前述した実施例１とは異なり凝集剤添加は無し。過酸化水素と硫酸第一鉄は、理論値（例えば、前記化３の反応式を参照）通りの添加量で添加した。
【００７６】
このようなテスト条件のもとで、被処理水３中に含有される砒素の化合物について、それぞれの砒素含有量を、フェントン処理前とフェントン処理後にそれぞれ計測した結果、次の表２のデータが得られた。
これにより砒素は、有機砒素化合物１である有機５価のジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）から、無機３価の砒素である亜砒酸（Ｈ３ＡｓＯ３）や無機５価の砒酸（Ｈ３ＡｓＯ４）に、酸化，分解，無機化されたことが、データ的に確認された。有機砒素化合物１の残存目標値は１０μｇ／Ｌであるが、これを十分クリアーできた。
【００７７】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る有機砒素化合物含有水の処理装置および処理方法について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その１例の構成フロー図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  有機砒素化合物
２  処理装置
３  被処理水
４  処理槽
５  被処理水供給手段
６  過酸化水素添加手段
７  鉄イオン添加手段
８  ｐＨ調整手段
９  原水槽
１０  ｐＨ調整槽
１１  後処理槽
１２  中和槽
１３  凝集槽
１４  貯留槽
１５  脱水槽
１６  処理水槽
１７  無機砒素化合物
１８  コンテナ
【図１】
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