(57)【要約】【課題】オゾン除去効率が高くかつ小型、低コストでオゾン含有排水からオゾンを取除くオゾン分離システムを提供する。【手段】オゾンを含む排水に加圧ガスを混入させる加圧ガス手段と、この加圧ガスを混入させた排水をミキシングするミキシング手段と、前記ミキシング手段でミキシングされた排水を流入し、オゾンを分離する脱オゾン手段と、前記脱オゾン手段で分離されたオゾンガスを導入するガス分解触媒手段と、前記脱オゾン手段内を前記ガス分解触媒手段を介して真空引きする真空手段とから構成されているので、加圧ガス手段及びミキシング手段のない場合に比べてオゾン分解手段を小型化することができる。また、大部分のオゾン含有ガスはオゾン分解手段で分解されて排ガス管からオゾン分解排ガスとして放出されるので、オゾン含有排水からすべてのオゾンを容易に取除くことができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンを含む排水に加圧ガスを混入させる加圧ガス手段と、この加圧ガスを混入させた排水をミキシングするミキシング手段と、前記ミキシング手段でミキシングされた排水を流入し、オゾンを分離する脱オゾン手段と、前記脱オゾン手段で分離されたオゾンガスを導入するガス分解触媒手段と、前記脱オゾン手段内を前記ガス分解触媒手段を介して真空引きする真空手段とから構成されていることを特徴とするオゾン分離システム。
【請求項２】
前記脱オゾン手段と前記ガス分解触媒手段との間にアルカリ洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のオゾン分離システム。
【請求項３】
オゾン分離槽本体と、このオゾン分離槽本体内に配置された円筒状の仕切筒と、この円筒状の仕切筒の内部に配置されたフロートと、前記オゾン分離槽本体の上部に配設され，排水を供給する配管と、この配管の先端近傍に設けられ，前記円筒状の仕切筒の上部に位置するシャワーと、前記オゾン分離槽本体を気密に保持する蓋体と、前記オゾン分離槽本体内を真空引きする真空ポンプと、前記オゾン分離槽本体と前記円筒状の仕切筒との間の空間に収納された粒子状の接触材と、前記シャワーと前記粒子状の接触材とを仕切る複数の孔を設けた仕切板とから構成されたことを特徴とする脱オゾン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンを含む排水、特に高濃度オゾンを含む排水からオゾンを取除くオゾン分離システムとそのシステムに用いるコンパクトな脱オゾン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体のウエファーの酸化皮膜工程を有する半導体製造ラインや、ガラス基盤の洗浄工程を有する液晶製造ラインでは、高濃度オゾン水が使用されている。この高濃度オゾン水は分解してオゾンを発生し、このオゾンは半導体製造ラインや液晶製造ラインに悪影響を与えるので、取除く必要がある。しかも、このような半導体製造ラインや液晶製造ラインはクリーンルーム内に設置されているため、これら製造ラインで発生するオゾンを取除く必要性は非常に高くなっている。
【０００３】
ところで、高濃度オゾン水からオゾンを取除く従来技術には、（１）　タンク内でエアーレーションを行ってオゾンを取除く方法、（２）　紫外線照射でオゾンを分解して取除く方法、（３）　活性炭でオゾンを吸着分解して取除く方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来技術はいずれも次に述べるような解決すべき課題をもっている。すなわち、（１）　のタンク内でエアーレーションを行ってオゾンを取除く方法は、溶解効率が１０％位しかないため広いスペースと多くのエネルギーを必要とし、しかもオゾンを取除く場所が高価なクリーンルーム内であるため、広いスペースをとることが難しく、実用的ではなかった。また、（２）　の紫外線照射でオゾンを分解して取除く方法は、紫外線ランプを用いているためランプ性能の劣化が起り易く、定期交換を必要とした。さらに、紫外線照射でオゾンを分解して取除く製造ラインは、フッ酸の混入が避けられず石英ガラスでは侵されるため、高価なサファイアガラスを用いなければならなかった。また、（３）　の活性炭でオゾンを吸着分解して取除く方法は、活性炭の交換が頻繁に発生するためランニングコストが高くなり、その交換の度毎に製造ラインの一部を停止せねばならなかった。
【０００５】
そこで、近年高価なクリーンルーム内で使用するのに適した小型、低コストでしかもオゾン除去効率の高い脱オゾン装置として、オゾンを水中よりストリッピングする方法が提案された。しかし、このストリッピング方法は、最近の実績から溶存酸素を水中よりストリッピングするのと異なり、オゾン押し出し用にエアーや窒素などのストリッピングガスを多量必要とするため実用的ではなく、その改善策が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記状況に対処するためになされたもので、その課題はオゾン除去効率が非常に高くかつストリッピングガスを大幅に減少させたオゾン分離システムとそのシステムに用いるコンパクトな脱オゾン装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載のオゾン分離システムの発明は、オゾンを含む排水に加圧ガスを混入させる加圧ガス手段と、この加圧ガスを混入させた排水をミキシングするミキシング手段と、前記ミキシング手段でミキシングされた排水を流入し、オゾンを分離する脱オゾン手段と、前記脱オゾン手段で分離されたオゾンガスを導入するガス分解触媒手段と、前記脱オゾン手段内を前記ガス分解触媒手段を介して真空引きする真空手段とから構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によると、オゾンを含む排水は加圧ガス手段で加圧ガスが混入され、さらにミキシング手段にてミキシングされた後、オゾンを分離する脱オゾン手段に導入されるので、脱オゾン手段の前段に加圧ガス手段及びミキシング手段のない場合に比べてオゾンを分離する効率が良くなるので、脱オゾン手段を小型化することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のオゾン分離システムにおいて、前記脱オゾン手段と前記ガス分解触媒手段との間にアルカリ洗浄手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によると、排ガス中にフッ素や酢酸や酸性ガスが含まれている場合にはこれらのガスは脱オゾン手段では処理されない。これらフッ素や酢酸や酸性ガスをアルカリ洗浄手段を通すことで分解され、また、大部分のオゾンもアルカリ液中で分解される。さらにここで分解されないオゾン含有ガスはガス分解触媒手段で分解されて排ガスとして放出されるので、オゾン含有排水からすべてのオゾンを容易に取除くことができる。
【００１１】
請求項３記載の脱オゾン装置の発明は、オゾン分離槽本体と、このオゾン分離槽本体内に配置された円筒状の仕切筒と、この円筒状の仕切筒の内部に配置されたフロートと、前記オゾン分離槽本体の上部に配設され，排水を供給する配管と、この配管の先端近傍に設けられ，前記円筒状の仕切筒の上部に位置するシャワーと、前記オゾン分離槽本体を気密に保持する蓋体と、前記オゾン分離槽本体内を真空引きする真空ポンプと、前記オゾン分離槽本体と前記円筒状の仕切筒との間の空間に収納された粒子状の接触材と、前記シャワーと前記粒子状の接触材とを仕切る複数の孔を設けた仕切板とから構成されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によると、円筒状の仕切筒の上部に位置する箇所に複数の孔のあいた仕切板を介してシャワーを設置しているので、マイクロバブルとなった排水はシャワーによって拡散し、さらに仕切板の孔を通って粒子状の接触材と接触することになる。これによりマイクロバブルとなった排水の気液境界面が広がるので、排水中に溶存しているオゾンは容易にガスとなって排水から分離することができる。
【００１３】
次に、本発明の作用について説明する。
オゾン水は水中に溶解している溶存酸素がオゾンガスのオゾンと置き換わったものであるので、高効率なミキシング手段を用いてオゾン水中に他のガスを混合してゆけば、オゾンガスは薄められる形で、液中よりストリッピングされることが実験の結果分ってきた。そこで、本発明では脱オゾン装置の前段に加圧ガス手段及びミキシング手段を設置することによりストリッピングガスを少なくできるので、その結果、脱オゾン装置自体の小型化が可能となった。また、ストリッピングされたオゾン含有ガスをアルカリ水中に導入することで、大部分のオゾンは分解されて処理することができる。
【００１４】
したがって、本発明の脱オゾン装置とそれを用いたオゾン分離システムを用いることにより従来技術に比べて大幅にスケールダウン及びコストダウンが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるオゾン分離システムの概略構成図である。
図に示すように、本実施形態のオゾン分離システムの主たる構成要素は、半導体製造ラインや液晶製造ラインで処理されたオゾンを含む排水にＣｏ２、エア、Ｎ２あるいは不活性ガス等の加圧ガスを注入する加圧ガス装置１と、この加圧ガスが注入された排水が流入されるミキサー２と、このミキサー２で発生されたマイクロバブルを含む排水を管１０を介して流入し排水中のオゾンを分離するオゾン分離槽３と、このオゾン分離槽３で分離されたオゾン含有ガスを管１１を介して流入しオゾン及び排ガス中に含まれるフッ素や酢酸や酸性ガスを除去するアルカリ洗浄塔４と、アルカリ洗浄塔４でオゾン及びフッ素や酢酸や酸性ガスを除去したガスを流入し，ガス分解触媒及び／又は活性炭によりガスを分離するガス分離触媒槽５と、オゾン分離槽３とアルカリ洗浄塔４とガス分離触媒槽５を管１１，１２，１３を介して真空引きする真空ポンプ８と、オゾン分離槽３で処理された処理水を管１５、２３と流量計１６及び弁１７を介して外部に排出する排出ポンプ６と、ガス分離触媒槽４内のオゾンを分離した後、処理液を管２０，２２及び弁２１を介して循環させる循環ポンプ７と、オゾン分離槽３の底部に溜った液体を排出する弁１８と管１９とから構成されている。
【００１６】
なお、オゾンを含む排水中に、フッ素や酢酸や酸性ガスが含まれてないことが分れば、点線で囲んだ部分、すなわちアルカリ洗浄塔４や循環ポンプ７及び管１２を必要としないので、オゾン分離槽３で分離されたオゾン含有ガスを排出する管１１をガス分離触媒槽５に直接接続するものとする。
【００１７】
ところで、本発明のオゾン分離方法は、溶存酸素を水中よりストリッピングする方法とは異なる。すなわち、従来のオゾンを含む排水からエアーや窒素等の押し出しガスを用いてオゾンを分離する方法では、多くの押し出し用ガス（エアー、窒素）を要することと、押し出し用ガスがオゾンを押出すに要する時間、つまり押し出し用ガスが水中に滞留してオゾンを押出すに要する時間を必要とすることが分かった。そこで、真空タンクとしてオゾン分離槽３のごとき構成の真空タンクを用い、また、このオゾン分離槽内に粒子状接触材を配置し、気液境界面をできるたけ広げるように構成しておく。
【００１８】
本実施形態では、オゾン分離槽３の入口部でインラインミキサー２により排水にエアーや窒素ガス等のガスを一次混入させてから、このガス混入の排水をオゾン分離槽３へもってゆくようにする方が、ミキサーがない場合に比べてエアーや窒素などのガス量をより少なくすることができるばかりでなく、オゾン分離槽３自体も小型化することが可能となる。また、真空ポンプの代わりにエゼクターリサイクルラインを、オゾン分離槽３の吸引部に繋いでもよい。
【００１９】
なお、ストリッピングガス（エアー、窒素）は加温する方が効果がよい。その温度条件は５０℃〜１６０℃の範囲がのぞましい。この他に、オゾン水に高圧・高周波放電を与えることによりオゾンを分解するオゾン分解方式を組み込むと、さらに効果的である。
【００２０】
次に、実験条件と実験結果について説明する。
［実験条件］
本評価で管理、調整する条件とメーカー推奨値は、下記の通りである。
被処理水流量　　　　　　　　　　　１０Ｌ／ｍｉｎ　以上、２０Ｌ／ｍｉｎ　最適
被処理水入出口オゾン水濃度
被処理水入出口圧力　　ΔＰ＝２ｋｇｆ／ｃｍ２以上。４ｋｇｆ／ｃｍ２で最適。
前後段ミキサーエアー混合量　被処理水中溶解ガス量の２倍以上、多い程良。
評価では、メーカー推奨値である２０Ｌ／ｍｉｎ＠ΔＰ　４ｋｇｆ／ｃｍ２での処理性能、水量依存性、Ａｉｒ　供給量依存性を調べた。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
［実験結果］
表１に測定値を示す。各記号は、Ｑ（ｍ３／ｍｉｎ）：被処理水（オゾン水流量）、
Ｄ０３　ｉｎ（ｍｇ／Ｌ）：　処理前オゾン水濃度、Ｄ０３　ｏｕｔ：処理後オゾン水濃度、
Ｐ　ｉｎ（Ｍｐａ）：処理ユニット入口での水圧、Ｐ　ｏｕｔ（Ｋｐａ）：　処理ユニット出口での水圧、Ａｉｒ　Ｆｒ（ＮＬ／ｍｉｎ）：　前段ミキサーへの給気量、Ａｉｒ　Ｒｅ（ＮＬ／ｍｉｎ）：　後段ミキサーへの給気量である。
【００２３】
図２は、本発明の第２実施形態である脱オゾン装置の概略構成図である。
図に示すように、本実施形態の脱オゾン装置３は、オゾン分離槽本体３０と、このオゾン分離槽本体３０内に配置された円筒状の仕切筒３１と、この円筒状の仕切筒３１の内部に配置され，レベル計を内蔵したフロート３３と、オゾン分離槽本体３０の上部に排水を供給する配管１０と、この配管１０から分岐した分岐管３７に設けられ、前記円筒状の仕切筒３１の上部に位置する複数のシャワー３６と、この複数のシャワー３６の下方で円筒状の仕切筒３１との間に取り付けられ，多数の孔３５が形成された仕切板３４と、オゾン分離槽本体３０を気密に保持する蓋体３８及び締め具３９と、オゾン分離槽本体３０内を真空引きする配管１１及び真空ポンプ８と、オゾン分離槽本体３０と円筒状の仕切筒３１との間の空間に収納された粒子状接触材３２とから構成されている。なお、４０はオゾン分離槽本体３０の下部座であり、この下部座４０には排水口が設けられている。オゾン分離槽本体３０の下部に溜った液体は管１５、弁１７、フローモニター（流量計）１６を介して排出ポンプ６により外部に排出される。また、仕切板３４としては多数の孔３５が形成されており、シャワー３６の下方で円筒状の仕切筒３１との間に配置されておればよく、特に形状等は特定されない。例えば、中心部が除去された円板状のもので、帯状の部分に多数の孔が形成されたものでよく、あるいは多数の孔が形成された板状のものを、シャワー３６の下方でかつ仕切筒３１の上部に位置するオゾン分離槽本体３０の内壁に取り付けてもよい。
【００２４】
本実施形態の脱オゾン装置は、上記したように構成されているので、排水、すなわちオゾン含有のオゾン水がシャワー３６によりシャワー状に放水して微粒子となり、円筒状の仕切筒３１の上端部にぶっつかると、オゾン水からオゾンが分離し易くなる。そして、この分離したオゾンは真空ポンプ８により吸引される。一方、オゾンが分離された排水は、オゾン分離槽本体３０の底部から溜ってゆくので、粒子状接触材３２と接するようになる。その結果、排水と接触材３２との接触面が大きくなるので、残留しているオゾンの分離を促進することとなる。
【００２５】
なお、本実施形態ではオゾン水を含む排水について説明しているが、高濃度オゾン水を含む液体に適用すると、その効果は非常に大きく、大幅なスケールダウン及びコストダウンが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、オゾン分離手段の前段に設置されたミキサーにより排水はマイクロバブルを含む流体となるので、オゾン分離槽でのオゾンを分離する効率が高くなるため、ミキサーを持たない場合に比べてオゾン分離槽を小型化することが可能となる。また、オゾン分離槽は円筒状の仕切板の上部に位置する箇所にシャワーを設置しているので、排水はマイクロバブルとなって仕切板に衝突することで、オゾン含有排水からオゾンを容易に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるオゾン分離システムの概略構成図。
【図２】本発明の第２実施形態である脱オゾン装置の概略構成図。
【符号の説明】
１…加圧ガス装置、２…ミキサー、３…オゾン分離槽、４…アルカリ洗浄塔、５…ガス分離触媒槽、６…排出ポンプ、７…循環ポンプ、８…真空ポンプ、９，１０，１１，１２，１３，１４．１５，１９，２０．２２，２３…管、１６…流量計、１７，１８，２１…弁、３０…オゾン分離槽本体、３１…円筒状の仕切筒、３２…粒子状接触材、３３…フロート、３４…仕切り板、３５…孔、３６…シャワー、３７…分岐管、３８…蓋体、３９…締め具、４０…下部座。
【図１】
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【図２】
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