(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を第１反応槽から第２反応槽に移送しつつ連続的に処理する処理方法であって、
（１）第１反応槽に充填された被処理水に、
過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加え、
第２反応槽へ配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加え、
酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン発生器によって発生させたオゾン含有ガスを、微細気泡にし溶解させて前記被処理水を酸化処理し、
（２）前記第１反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、前記第１反応槽からガス導入手段によって前記第２反応槽に送り、第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡にし溶解させて前記被処理水を更に酸化処理し、
（３）前記第２反応槽の後段に、廃ガス処理装置を設け残存するオゾンガスを除去し、吸着器を設け未反応の過酸化水素を除去し、前記吸着器の後段にイオン交換器を設けて前記酸化処理で水中の有機物から生成した有機酸を除去することを特徴とする水中の有機物処理方法。
【請求項２】
オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を第１反応槽から第２反応槽に移送しつつ連続的に処理する処理方法であって、
（１）第２反応槽に収容された被処理水に、
酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン発生器によって発生させたオゾン含有ガスを、微細気泡をにし溶解させて前記被処理水を酸化処理し、
（２）前記第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、前記第２反応槽からガス導入手段により前記第１反応槽に送り、
第１反応槽に収容された被処理水に、過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加え、第２反応槽への配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加え、
前記第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、微細気泡にし溶解させて第１反応槽に収容された被処理水に導入して前記被処理水を更に酸化処理し、
（３）前記第１反応槽に廃ガス処理装置を設け残存するオゾンガスを処理し、前記第２反応槽の後段に、吸着器を設け未反応の過酸化水素を除去し、前記吸着器の後段にイオン交換器を設けて前記酸化処理で水中の有機物から生成した有機酸を除去することを特徴とする水中の有機物処理方法。
【請求項３】
前記酸化処理は、回転する翼によりオゾン含有ガスの微細気泡を発生させることにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載の水中の有機物処理方法。
【請求項４】
第１反応槽とその下流に連結する第２反応槽とを有し、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を連続的に処理する水中の有機物処理装置であって、
（１）前記第１反応槽に、
酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と連結し、オゾン含有ガスを、第１反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、
前記第１反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、前記第１反応槽から引き出して前記第２反応槽に送るガス導入手段と、
過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加える過酸化水素供給手段と、
第２反応槽への配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加えるｐＨ調製手段と、を備え、
（２）前記第２反応槽に、前記第１反応槽から引き出されたオゾン含有ガスを、前記第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段を備え、
（３）前記第２反応槽の後段に、残存するオゾンガスを処理する廃ガス処理装置と、前記被処理液中の未反応の過酸化水素を除去する吸着器と、前記吸着器の後段に連結して設けられ前記被処理液中の有機物から生成した有機酸を除去するイオン交換器と、を備えることを特徴とする水中の有機物処理装置。
【請求項５】
第１反応槽とその下流に連結する第２反応槽とを有し、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を連続的に処理する水中の有機物処理装置であって、
（１）前記第２反応槽に、酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と連結し、オゾン含有ガスを、第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、前記第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、前記第２反応槽から引き出して前記第１反応槽に送るガス導入手段と、を備え、
（２）前記第１反応槽に、前記第２反応槽から引き出されたオゾン含有ガスを、前記第１反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、
過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加える過酸化水素供給手段と、
第２反応槽へ配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加えるｐＨ調製手段と、
残存するオゾンガスを処理する廃ガス処理装置と、を備え、
（３）前記第２反応槽の後段に、前記被処理液中の未反応の過酸化水素を除去する吸着器と、前記吸着器の後段に連結して設けられ前記被処理液中の有機物から生成した有機酸を除去するイオン交換器と、を備えることを特徴とする水中の有機物処理装置。
【請求項６】
前記溶解手段は、導入されたオゾン含有ガスを回転する翼によって微細気泡を発生させることを特徴とする請求項４又は５に記載の水中の有機物処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中の有機物処理方法および装置に関し、特に半導体や液晶の製造工程により発生する有機物含有排水に対し、オゾンの使用量を低減させて効率よく酸化処理することが可能な水中の有機物処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、地球の環境保全の立場から資源の有効利用に関する地球規模の要求が高まり、大量に水を消費していた半導体や液晶工場においても水の再利用を求める動きが高まりつつある。
【０００３】
この半導体や液晶の生産工程では、フォトレジストの剥離等に有機溶剤が多量に使用されている。使用される有機物としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）またはアセトンなどがあり、排水中からこれらの有機成分を除去することが必要となる。
【０００４】
有機物を除去する方法としては、活性炭などを用いて直接吸着したり、強力な酸化手段により有機物を分解することがなされている。後者の酸化手段によって分解して生成するＣＯ２や有機酸はイオン交換樹脂などで除去している。このように有機物が分解されることで、多量に有機物を含んでいた排水を再利用することが可能となっている。
【０００５】
有機物を分解する他の手段としては、紫外線を利用したり、微生物などを利用することが行われている。また、紫外線を利用する場合には、オゾンやＨ２Ｏ２など促進剤を併用することがなされている。しかし、微生物による分解処理では、難分解性の有機物の処理が難しく、紫外線を用いた処理では、多量の電気エネルギーを消費する経済的な負担が大きい問題がある。
【０００６】
近年、有機物を分解する新しい手段として、オゾンを利用する方法が注目されている。この場合、オゾンガスに加えて過酸化水素を促進剤として使用することにより、効率のよい有機物の分解が可能となる。過酸化水素の影響により、ヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）の生成が一段と増し、水中の有機物を効率よく分解することができるためである。
【０００７】
オゾンと過酸化水素を併用した有機物の処理装置は、オゾン発生装置、原料ガス前処理装置、反応槽および排オゾンガス処理装置等からなる。また、反応槽で処理された処理水から反応に使用されなかったオゾンおよび過酸化水素を処理する酸化剤処理装置および有機物が分解して生成するＣＯ２や有機酸を除去する手段、例えばイオン交換器などを付加している（特開平１１−１１４５８４）。
【０００８】
図６はオゾンガスを用いた従来の有機物処理装置を示し、オゾン発生器５１１と、反応槽５２１と、ガス溶解手段５３１とを備えている。オゾン発生器５１１はそのガスの前処理装置５１０に接続されている。反応槽５２１には被処理水５６１が充填される。ガス溶解手段５３１は被処理水５６１に浸漬されるように反応槽５２１内に設けられており、配管５４１によってオゾン発生器と接続されている。反応槽５２１内には供給配管５７１が接続されており、供給配管５７１を介してＨ２Ｏ２５８１およびｐＨ調整剤５８２が被処理水５６１内に混合される。さらに、反応槽５２１には酸化処理に用いられることなく被処理水５６１から抜き出たオゾンやＨ２Ｏ２を処理する廃ガス処理装置５８４が接続されている。
【０００９】
このような装置では、被処理水５６１にＨ２Ｏ２と、ＮａＯＨなどのｐＨ調整剤とを混合すると共に、オゾン発生器５１１からのオゾンガスをガス溶解手段５３１から噴出させて被処理水５６１を酸化処理する。酸化処理された被処理水５６１中に残留した酸化剤や炭酸ガス、有機酸などの酸化分解生成物等は、活性炭吸着装置、イオン交換器により除去される。
【００１０】
オゾン発生器５１１としては、通常、無声放電によってオゾンを発生させる装置が用いられる。この無声放電では、原料ガス前処理装置５１０で処理された原料ガスをオゾン発生器５１１に通し交流電圧を印加して放電を行うことにより、オゾンを発生させるようになっている。原料ガス前処理装置５１０では、空気を原料とした酸素濃度が８０％以上のガスを発生させる。オゾン発生器５１１では、放電により熱が発生するため冷却装置を併用している。廃ガス処理装置５８４は、廃ガス中に残留しているオゾンを触媒樹脂などによって除去した後、大気中に排出する。
【００１１】
ガス溶解手段５３１は、細孔を通過することにより気体を液中に導入したり、回転する翼により気体を導入する。
【００１２】
また、このような有機物処理装置の反応槽に、液中に気体を溶解させるガス溶解手段の代わりに、気体中に液体を溶解させる充填塔などを用いたものも使われている。
【００１３】
充填塔を用いた反応槽では、多段方式で処理することが可能なため、廃ガスを順次再利用することで、廃ガスのオゾン濃度を限りなく低くすることはできる。ただし、オゾンの利用効率がガス溶解手段よりも悪いため、必要なオゾン量に関しては回転翼式のガス溶解手段と大きな差はない。すなわち、充填塔はオゾンを効率的に吸収することはできるが、吸収されたオゾンを反応に利用することに関して効率的ではなく、逆に、ガス溶解手段は吸収したオゾンを効率的に反応に利用できるにもかかわらず、吸収効率が悪く、廃ガス中に取り逃がしてしまうオゾンの割合が大きく、それぞれ一長一短があり、目的に応じて使用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の有機物処理装置では、反応槽におけるオゾンの利用効率が悪く、多量にオゾンを消費している。このため経済的には好ましくない。また、オゾンは大気汚染物質であるため、その使用量を最小限とすることが望まれている。従来の装置では、反応槽３２内で、反応に消費されなかったオゾンが廃ガス処理装置４０を介して大気中に放出されるため、このような要望にこたえることができない問題がある。
【００１５】
また一方で、近年のＬＳＩやＵＬＳＩの超微細化に伴い、これらの製造に用いられている純水の純度に対する要求も高くなっており、オゾンと過酸化水素を併用した有機物含有水の処理装置においても高い分解率を得ることが求められていた。
【００１６】
このようなガス溶解手段を採用した従来の有機物処理装置を使用して、有機物の酸化分解処理を行う場合、有機物の分解率を高くしようとすればするほど、オゾン必要量は、飛躍的に高くなっている。つまり、ＴＯＣの分解率が低い場合には、オゾン利用効率は比較的高いが、ＴＯＣの分解効率を良くすると、オゾン利用効率が悪くなる傾向がる。
【００１７】
例えば、ＩＰＡの濃度が有機炭素として１０ｐｐｍである被処理水を処理するために必要なオゾン量は、処理水の濃度が有機炭素として２ｐｐｍを目標とすればΔＯ３／ΔＴＯＣ（ｇ／ｇ）＝１５．０であるが、１ｐｐｍを目標とすればΔＯ３／ΔＴＯＣ（ｇ／ｇ）＝１８．７に増大していた。
【００１８】
また、従来のガス溶解手段を採用した水中の有機物処理装置において、分解効率を良くするために増大したオゾンの全てが、必ずしも有機物の反応に利用されるわけではなく、その大部分は廃ガスとして残存する。例えば、前述のＩＰＡ濃度が１０ｐｐｍである被処理水を２ｐｐｍにまで除去する場合、オゾン発生器より反応槽に供給されたオゾンの中で、反応に利用されず廃ガス中に残存するオゾンの割合は約２０％であるが、更に、１ｐｐｍにまで除去する場合には、約４０％となる。このことから、分解効率を向上させる場合には却ってオゾンの利用効率の低下を招いている。
【００１９】
そのため、本発明では、分解効率が高く、かつ、必要なオゾン量を最小限にすることのできる、オゾンと過酸化水素を併用した水中の有機物処理方法及び装置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】
【００２０】
本発明は上記の目的を達成するため、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を第１反応槽から第２反応槽に移送しつつ連続的に処理する処理方法であって、
（１）第１反応槽に充填された被処理水に、
過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加え、
第２反応槽への配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加え、
酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン発生器によって発生させたオゾン含有ガスを、微細気泡にし溶解させて被処理水を酸化処理し、
（２）第１反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、第１反応槽からガス導入手段によって第２反応槽に送り、第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡にし溶解させて被処理水を更に酸化処理し、
（３）第２反応槽の反応槽の後段に、廃ガス処理装置を設け残存するオゾンガスを処理し、吸着器を設け未反応の過酸化水素を除去し、吸着器の後段にイオン交換器を設けて酸化処理で水中の有機物から生成した有機酸を除去することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を第１反応槽から第２反応槽に移送しつつ連続的に連続的に処理する処理方法であって、
（１）第２反応槽に収容された被処理水に、
酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン発生器によって発生させたオゾン含有ガスを、微細気泡にし溶解させて被処理水を酸化処理し、
（２）第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、第２反応槽からガス導入手段により第１反応槽に送り、第１反応槽に収容された被処理水に、過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加え、第２反応槽への配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加え、第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、微細気泡にし溶解させて第１反応槽に収容された被処理水に導入して被処理水を更に酸化処理し、
（３）第１反応槽に廃ガス処理装置を設け残存するオゾンガスを処理し、第２反応槽の後段に、吸着器を設け未反応の過酸化水素を除去し、吸着器の後段にイオン交換器を設けて酸化処理で水中の有機物から生成した有機酸を除去することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、酸化処理は、回転する翼によりオゾン含有ガスの微細気泡を発生させることにより行うことが好ましい。
【００２３】
更に本発明の水中の有機物処理装置は、第１反応槽とその下流に連結する第２反応槽とを有し、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を連続的に処理する水中の有機物処理装置であって、
（１）第１反応槽に、酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と連結し、オゾン含有ガスを、第１反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、第１反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、第１反応槽から引き出して第２反応槽に送るガス導入手段と、過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加える過酸化水素供給手段と、第２反応槽への配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加えるｐＨ調製手段と、を備え、
（２）第２反応槽に、第１反応槽から引き出されたオゾン含有ガスを、第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段を備え、
（３）第２反応槽の後段に、残存するオゾンガスを処理する廃ガス処理装置と、被処理液中の未反応の過酸化水素を除去する吸着器と、吸着器の後段に連結して設けられ被処理液中の有機物から生成した有機酸を除去するイオン交換器と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の、水中の有機物処理装置は、第１反応槽とその下流に連結する第２反応槽とを有し、オゾンと過酸化水素とを併用して被処理水を連続的に処理する水中の有機物処理装置であって、
（１）第２反応槽に、酸素濃度が８０％以上の酸素ガスを用いオゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と連結し、オゾン含有ガスを、第２反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、第２反応槽の液面上に排出されたオゾン含有ガスを、第２反応槽から引き出して第１反応槽に送るガス導入手段と、を備え、
（２）第１反応槽に、第２反応槽から引き出されたオゾン含有ガスを、第１反応槽に収容された被処理水に、微細気泡を発生させ溶解させる溶解手段と、過酸化水素を、単位時間当たりの重量比でオゾンの１−３倍量加える過酸化水素供給手段と、第２反応槽へ配管の出口に於けるｐＨが７〜８になるようにｐＨ調整剤を加えるｐＨ調製手段と、残存するオゾンガスを処理する廃ガス処理装置と、を備え、
（３）第２反応槽の後段に、被処理液中の未反応の過酸化水素を除去する吸着器と、吸着器の後段に連結して設けられ被処理液中の有機物から生成した有機酸を除去するイオン交換器と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
溶解手段は、導入されたオゾン含有ガスを回転する翼によって微細気泡を発生させることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明における水中の有機物処理装置の第１の実施態様を示す断面図である。有機物処理装置は、主として、オゾン発生器１１と、反応槽１２１、１２２と、溶解手段１３１、１３２と、ガス導入手段１４１、１４２を備えている。
【００２８】
オゾン発生器１１は原料ガス前処理装置１０に接続されている。反応槽１２１には被処理水１６１が充填される。溶解手段１３１は被処理水１６１に浸漬されるように反応槽１２１内に設けられており、オゾン発生器１１からガス導入手段１４１によってオゾン発生器１１と接続されている。これによりオゾン含有ガスが導入される。反応槽１２１には供給配管７１が接続されており、供給配管７１を介してＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が被処理水１６１に混合される。
【００２９】
反応槽１２１内に入れられた被処理水１６１には、Ｈ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が混合され、ガス導入手段１４１から導入されるオゾン混合ガスが溶解手段１３１から微細気泡として噴出されることによって、被処理水１６１中の有機物が酸化処理される。
【００３０】
反応槽１２２は、反応槽１２１から配管７２によって接続されており、反応槽１２１で酸化処理された被処理水１６１が移送され、充填される。溶解手段１３２は被処理水１６２に浸漬されるように反応槽１２２内に設けられている。ガス導入手段１４２は、反応槽１２１の頂部から引き出されており、その先端が溶解手段１３２と連結されている。これにより、ガス導入手段１４２は、反応槽１２１内に残った余剰のオゾン含有ガスを溶解手段１３２に導入するように作用する。
【００３１】
反応槽１２２内に移された被処理水１６２には、ガス導入手段１４２によって導入される反応槽１２１に残余のオゾン含有ガスが、溶解手段１３２から微細気泡として噴出されることによって、被処理水１６２中の有機物が酸化分解処理される。
【００３２】
反応槽１２２の頂部には、反応終了後に残るオゾン混合ガスを排出し、廃ガス処理装置８４に接続される排出管８３が設けられている。
【００３３】
反応槽１２２からは排水管８５が吸着器８６へ接続され、さらに吸着器８６から排水管８７がイオン交換器８８へ接続されている。吸着器８６には、活性炭などの吸着材が充填されている。これにより、反応槽１２２で酸化分解処理された被処理水１６２が排出され、被処理水１６２中に残留したオゾン、Ｈ２Ｏ２等が吸着除去される。被処理水１６２は、排水管８７を介してイオン交換器８８へ排出され、イオン交換器８８において、被処理水１６２中の有機酸、微量の炭酸ガスなどの酸化分解生成物が除去される。
【００３４】
また、上記第１の実施態様において、必要に応じて反応槽１２１と反応槽１２２との間に、更に一以上の反応槽を設置し、消費されずに残るオゾンガスの再利用度を高めることもできる。この場合には、反応槽１２１から反応槽１２２に接続され、反応槽１２１で酸化処理された被処理水１６１を移送する配管７２と同様の配管を、追加設置する各反応槽に設ける。また、反応槽１２１の頂部から引き出され、その先端が溶解手段１３２と連結されているガス導入手段１４２と同様のガス導入手段、溶解手段を各反応槽に装備する。更に、追加設置する各反応槽に充填される被処理水及び反応槽１２２に充填される被処理水１６２にＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２を混合する供給配管が各反応槽に接続される。
【００３５】
図２は本発明における水中の有機物処理装置の第２の実施態様を示す断面図であり、第１の実施態様のオゾン混合ガスの流れと反対方向にガス導入手段を設置した処理装置である。
【００３６】
この第２の実施態様における処理装置では、反応槽２２１に供給配管７１が接続されており、供給配管７１を介してＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が被処理水２６１に混合され、反応槽２２１に充填される。反応槽２２１に設けられた溶解手段２３１には、反応槽２２２の頂部から引き出されたガス導入手段２４２の先端が連結されている。これにより、ガス導入手段２４２は、反応槽２２２内における酸化処理後のオゾン含有ガスを溶解手段２３１に導入し、オゾン混合ガスの微細気泡を発生する。
【００３７】
反応槽２２１内に入れられた被処理水２６１には、Ｈ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が混合され、ガス導入手段２４２から導入されるオゾン混合ガスが溶解手段２３１から微細気泡として噴出されることによって、被処理水２６１中の有機物が酸化処理される。また、反応槽２２１の頂部には、反応終了後に残るオゾン混合ガスを排出し、廃ガス処理装置８４に接続される排出管８３が設けられている。
【００３８】
反応槽２２２は、反応槽２２１から配管７２によって接続されており、反応槽２２１で酸化処理された被処理水２６１が移送され、充填される。溶解手段２３２は被処理水２６２に浸漬されるように反応槽２２２内に設けられ、溶解手段２３２には、オゾン発生器１１からガス導入手段２４１によってオゾン発生器１１と接続されている。これによりオゾン含有ガスが溶解手段２３２に導入され、オゾン含有ガスの微細気泡を発生する。
【００３９】
反応槽２２２内に移された被処理水２６２には、ガス導入手段２４１によって導入されるオゾン含有ガスが、溶解手段２３２から微細気泡として噴出されることによって、被処理水２６２中の有機物が酸化分解処理される。
【００４０】
反応槽２２２から吸着器８６へ、また吸着器８６からイオン交換器８８への接続形態は、第１の実施態様と同様であり、反応槽２２２で酸化分解処理された被処理水２６２が排出され、被処理水２６２中に残留したオゾン、Ｈ２Ｏ２等が吸着器８６によって吸着除去される。さらに被処理水２６２は、排水管８７を介してイオン交換器８８へ排出され、イオン交換器８８において、被処理水２６２中の有機酸、微量の炭酸ガスなどの酸化分解生成物が除去される。
【００４１】
また、上記第２の実施態様において、反応槽２２１における酸化処理で消費されずにオゾン含有ガスが残余する場合、必要に応じて、更にオゾン含有ガスを再利用する形態に変形することができる。この場合には、反応槽２２１と反応槽２２２の間に更に一以上の反応槽を設置し、反応槽２２２から反応槽２２１の方向へ順次、ガス導入手段２４２と同様のガス導入手段を設ける形態、又は、反応槽２２２の後段に、更に一以上の反応槽を設置し、反応槽２２２から反応槽２２１へのガス導入手段２４２のオゾン含有ガス導入の方向とクロスさせる形態に構成することが可能である。
【００４２】
上記前者の形態に変形した処理装置の場合には、反応槽２２１から反応槽２２２に接続され、反応槽２２１で酸化処理された被処理水２６１を移送する配管７２と同様の配管を、追加設置する各反応槽に設ける。また、反応槽２２２の頂部から引き出され、その先端が溶解手段２３１と連結されているガス導入手段２４２と同様のガス導入手段、溶解手段を各反応槽に装備する。更に、追加設置する各反応槽に充填される被処理水及び反応槽２２２に充填される被処理水２６２にＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２を混合する供給配管が各反応槽に接続される。
【００４３】
上記後者の形態に変形した処理装置の場合には、反応槽２２１で酸化処理された被処理水２６１を移送する配管７２と同様の配管を、追加設置する各反応槽に装備する。また、反応槽２２１の頂部に設置され、廃ガス処理装置８４に接続される排出管８３の代わりに、反応槽２２２の頂部から引き出され、その先端が溶解手段２３１と連結されているガス導入手段２４２と同様のガス導入手段、溶解手段を各反応層に設ける。更に、追加設置する各反応槽に充填される被処理水及び反応槽２２２に充填される被処理水２６２にＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２を混合する供給配管が各反応槽に接続される。
【００４４】
図３は本発明における水中の有機物処理装置の第３の実施態様を示す断面図であり、複数のガス導入手段をそれぞれ分岐及び連結する形態に装備した処理装置である。
【００４５】
この第３の実施態様における有機物処理装置は、主にオゾン発生器１１と、反応槽３２１、３２２、３２３と、溶解手段３３１、３３２、３３３と、ガス導入手段３４１、３４２、３４３、３４４を備えている。反応槽３２１には供給配管７１が接続されており、供給配管７１を介してＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が被処理水３６１に混合され、反応槽３２１に充填される。溶解手段３３１は被処理水３６１に浸漬されるように反応槽３２１内に設けられており、オゾン発生器１１からガス導入手段３４１によってオゾン発生器１１と接続されている。ガス導入手段３４１は、ガス導入手段３４２へ分岐する分岐部３５１を有する。
【００４６】
反応槽３２１内に入れられた被処理水３６１には、Ｈ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が混合され、またガス導入手段３４１から導入されるオゾン混合ガスが溶解手段３３１から微細気泡として噴出されることによって、被処理水３６１中の有機物が酸化処理される。
【００４７】
反応槽３２２は、反応槽３２１から配管７２によって接続されており、反応槽３２１で酸化処理された被処理水３６１が移送される。溶解手段３３２は被処理水３６２に浸漬されるように反応槽３２２内に設けられている。ガス導入手段３４２は、ガス導入手段３４１の分岐部３５１に連結し、反応槽３２２に設けられた溶解手段３３２の先端に接続されており、オゾン発生器１１からオゾン含有ガスを導入する。
【００４８】
反応槽３２２内に充填された被処理水３６２には、ガス導入手段３４２によって導入されるオゾン含有ガスが、溶解手段３３２から微細気泡として噴出されることによって、被処理水３６２中の有機物が酸化処理される。
【００４９】
反応槽３２３は、反応槽３２２から配管７３によって接続されており、反応槽３２２で酸化処理された被処理水３６２が移送される。溶解手段３３３は被処理水３６３に浸漬されるように反応槽３２３内に設けられている。溶解手段３３３には、反応槽３２１の頂部からガス導入手段どうしを結合する連結部３５２を有するガス導入手段３４３と、反応槽３２２の頂部からガス導入手段３４３の連結部３５２に結合されたガス導入手段３４４の先端部が接続されている。ガス導入手段３４３と、連結部３５２に連結されたガス導入手段３４４とにより、反応槽３２１において酸化処理後に残るオゾン含有ガスと、反応槽３２２の酸化処理後に残るオゾン含有ガスが混合されて溶解手段３３３に導入される。
【００５０】
反応槽３２３に充填された被処理水３６３には、ガス導入手段３４３及び３４４により導入されるオゾン含有ガスが、溶解手段３３３から微細気泡として噴出されることで、被処理水３６３中の有機物が酸化処理される。反応槽３２３の頂部から酸化分解処理後に残るオゾン含有ガスを排出し、廃ガス処理装置８４に接続される排出管８３が設けられている。
【００５１】
反応槽３２３からは、排水管８５が吸着器８６へ接続され、さらに吸着器８６から排水管８７がイオン交換器８８へ接続されている。これにより、反応槽１２２で酸化分解処理された被処理水１６２が排出され、被処理水１６２中に残留したオゾン、Ｈ２Ｏ２等が吸着除去される。被処理水１６２は、排水管８７を介してイオン交換器８８へ排出され、イオン交換器８８において、被処理水１６２中の有機酸、微量の炭酸ガスなどの酸化分解生成物が除去される。
【００５２】
また、上記第３の実施態様の有機物処理装置において、更に１以上の反応槽を追加して設置したり、ガス導入手段どうしを三方バルブ、四方バルブなどのバルブ手段を介して分岐、連結する分岐部、連結部を有する多数のガス導入手段をさらに組合わせて装備する形態に変形することができる。このように変形した処理装置では、多数のガス導入手段を組合わせて設けたそれぞれのガス導入手段における分岐部、連結部のバルブ手段をそれぞれ目的に応じて切換えることによって、各反応槽に備えられた溶解手段毎に多様に混合されたオゾン含有ガスを導入することが可能である。例えば、酸化処理後の複数の反応槽からのオゾン含有ガスを混合し、これにオゾン発生器からのオゾン含有ガスを追加混合したオゾン含有ガスを溶解手段に導入したり、酸化分解反応の途中に、酸化処理後の他の反応槽に残ったオゾン含有ガス又はオゾン発生器からのオゾン含有ガスを追加して溶解手段に導入することもできる。
【００５３】
図４は本発明における水中の有機物処理装置の第４の実施態様を示す断面図であり、複数のガス導入手段と複数の溶解手段を一つの反応槽に装備した処理装置である。
【００５４】
この第４の実施態様の処理装置では、反応槽４２１には、複数の溶解手段４３１及び４３２が設置され、それぞれガス導入手段４４１及び４４２が接続されている。オゾン発生器１１は原料ガス前処理装置１０に接続されており、反応槽４２１には被処理水４６１が充填される。溶解手段４３１は被処理水４６１に浸漬されるように反応槽４２１内に設けられており、オゾン発生器１１からガス導入手段４４１によってオゾン発生器１１と接続されている。これによりオゾン含有ガスが導入される。反応槽４２１には供給配管７１が接続されており、供給配管７１を介してＨ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が被処理水４６１に混合される。
【００５５】
反応槽４２１内に入れられた被処理水４６１には、Ｈ２Ｏ２８１およびｐＨ調整剤８２が混合され、ガス導入手段４４１から導入されるオゾン混合ガスが溶解手段４３１から微細気泡として噴出されることによって、被処理水４６１中の有機物が酸化処理される。
【００５６】
また反応槽４２１には、溶解手段４３２が被処理水４６１に浸漬されるように設けられている。ガス導入手段４４２は、反応槽４２１の頂部から引き出されており、その先端が溶解手段４３２と連結されている。これにより、ガス導入手段４４２は、反応槽４２１内の被処理水４６１を通過して液面上に排出された余剰のオゾン含有ガスを溶解手段４３２に導入する。
【００５７】
反応槽４２１内の被処理水４６１には、ガス導入手段４４２によって導入される反応槽４２１に残余のオゾン含有ガスが、溶解手段４３２から微細気泡として噴出されることによって、被処理水４６１中の有機物が酸化分解処理される。ここで、溶解手段４３２に導入されるオゾン含有ガスは、溶解手段４３１から微細気泡として噴出され、酸化分解に消費されずに被処理水４６１を通過し反応槽頂部に排出されるオゾン含有ガスに加えて、溶解手段４３２から噴出され、１回以上被処理水４６１を通過したオゾン含有ガスも含まれるため、さらにオゾンの利用効率を高められる。また、溶解手段４３１及び４３２へ、それぞれガス導入手段４４１及び４４２から併行して導入することも可能であり、オゾン濃度、酸化処理速度など目的に応じてコントロールできる。
【００５８】
反応槽４２１の頂部には、反応終了後に残る廃ガスを排出し、廃ガス処理装置８４に接続される排出管８３が設けられている。
【００５９】
反応槽４２１からは排水管８５が吸着器８６へ接続され、さらに吸着器８６から排水管８７がイオン交換器８８へ接続されている。吸着器８６により、反応槽４２１で酸化分解処理された被処理水４６１が排出され、被処理水４６１中に残留したオゾン、Ｈ２Ｏ２等が吸着除去される。被処理水４６１は、排水管８７を介してイオン交換器８８へ排出され、イオン交換器８８において、被処理水１６２中の有機酸、微量の炭酸ガスなどの酸化分解生成物が除去される。
【００６０】
各態様の処理装置に共通して設けられる原料ガス前処理装置１０としては、空気を原料とした酸素濃度が８０％以上のガスを発生させることができる装置であればどのような装置であっても良く、オゾン発生器１１としては、無声放電方式、電気分解方式、光化学反応方式、化学反応方式、放射線照射方式、高周波電界方式等の装置があり、いずれの装置も使用可能であるが、冷却装置を備え、交流電圧を印加する無声放電方式のオゾン発生器が好適である。
【００６１】
溶解手段１３１、１３２、２３１、２３２、３３１、３３２、３３３、４３１及び４３２としては、それぞれガス導入手段から導入されるオゾン含有ガスを微細気泡として噴出できるものであれば、どのようなタイプの装置も使用できるが、細孔を有する形式又は回転する翼を有する形式の装置が望ましい。また、溶解手段１３２、２３１、３３３、４３１及び４３２には、特に、回転する翼を有する形式の装置が好適である。細孔を有する形式の装置を用いる場合には、ガス導入手段に、ブロワーなどによる昇圧機を加えて装備する。
【００６２】
吸着器８６には吸着材として活性炭が充填されたカラムからなる装置が良く、イオン交換器８８としては、陽イオン交換体と陰イオン交換体が充填されたカラムからなる装置が使用でき、陽イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂が充填された再生型又は非再生混床型の装置が好適である。廃ガス処理装置８４には、触媒樹脂を備え、廃ガス中のオゾンを分解する形式の装置が望ましい。
【００６３】
以上、本発明の水中の有機物処理装置について、第１〜第４の実施態様を示してそれぞれ変形した装置を含めて説明したが、この他にも本発明の技術範囲内で様々に変形した形態に構成することができる。このように多様な形態に構成される有機物処理装置は、酸化処理を施す被処理水に含まれる有機物の種類、濃度などに応じて、それぞれ適切な形態が選択される。
【００６４】
次に、上記のような有機物処理装置を用いる本発明における水中の有機物処理方法について説明する。
【００６５】
上記第１の実施態様の処理装置による処理方法は、反応槽１２１に入れられた被処理水１６１に、オゾン発生器１１からガス導入手段１４１を介して溶解手段１３１に導入されるオゾン含有ガスを、溶解手段１３１によりオゾン含有ガスの微細気泡として溶解させる酸化処理工程と、反応槽１２１において酸化処理工程を経た後の被処理水１６１を反応槽１２２に配管７２を介して移送した後、反応槽１２１から酸化処理工程で消費されずに残ったオゾン含有ガスをガス導入手段１４２を介して取り出し、溶解手段１３２によって、このオゾン含有ガスの微細気泡を発生させ被処理水１６２に溶解・溶解させる酸化処理工程とを有する。
【００６６】
反応槽１２１に入れられる被処理水１６１には、供給配管７１を介してＨ２Ｏ２８１を注入する。注入濃度はΔＨ２Ｏ２／ΔＯ３（ｇ／ｇ）＝１〜３程度が良い。このＨ２Ｏ２の注入濃度については、諸条件により決定されるが、Ｈ２Ｏ２濃度が低すぎると生成するＯＨラジカルが不足し、高すぎると生成したＯＨラジカルがＨ２Ｏ２に攻撃するから効率が悪くなる。なお、Ｈ２Ｏ２８１の注入は、必ずしも被処理水１６１が反応槽１２１に入るまでにする必要はなく、反応槽１２１に供給配管７１を介して直接注入しても良い。
【００６７】
また、反応槽１２１に入れられる被処理水１６１には、供給配管７１を介してｐＨ調整剤８２を注入する。ｐＨ調整剤８２には通常ＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリを用いる。これにより、反応槽１２１の配管６２への出口のｐＨを中性または弱アルカリ側にコントロールする。酸性側では、ＯＨラジカルの生成が十分ではなく、高アルカリでは、スカベンジャーである炭酸イオンが悪影響を及ぼす。また、被処理水１６１は、オゾン反応によりそのｐＨが酸性側になるため、反応槽への充填時の他、酸化処理工程の終了後、必要に応じて反応槽１２１に供給配管７１を介してｐＨ調整剤２２を注入し、反応槽１２１出口のｐＨを適切なｐＨにコントロールする。
【００６８】
そして、Ｈ２Ｏ２７１の注入量やｐＨのコントロールは、酸化処理工程における有機物の除去性能に微妙に影響するので、必要に応じて、酸化処理工程の終了後、反応槽１２１の被処理水１６１に対して供給配管７１を介して、更に、Ｈ２Ｏ２７１及び／又はｐＨ調整剤２２を注入する。これにより、反応槽１２２における後段の酸化処理工程においても適切な処理条件での処理が可能となる。
【００６９】
また、酸化分解される有機物は、物質毎にヒドロキシルラジカルとの反応性が異なり、それぞれ効率的に酸化分解処理を行うためには、被処理水中に含まれる有機物の種類、濃度及び反応の進行状態等によって、各被処理水における至適オゾン濃度、過酸化水素濃度、ｐＨに差異が生じる。酸化処理を施す被処理水に含まれる有機物の種類、濃度に応じて、第１〜第４の実施態様の処理装置並びにそれぞれ変形した形態に構成した処理装置から適切な形態の処理装置を選択して酸化分解処理を行う。
【００７０】
このような本発明の有機物処理方法および処理装置によれば、１回以上被処理水を通過して被処理水の液面上に排出され、反応に消費されず余剰となったオゾンが、ガス導入手段を介して他の反応槽又は同一反応槽の溶解手段へ送られ、酸化分解されずに被処理水に残存する有機物の酸化分解に再利用することができるため、オゾンの利用効率の改善と、有機物の分解効率の向上とを両立して達成する。また、被処理水に含まれる有機物の種類、濃度に応じた適切な形態の処理装置を選択して酸化分解処理を行うことができるため、多様な有機物を含む被処理水について適応可能である。
【００７１】
以下に、本発明につき、実施例を示して具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
【００７２】
【実施例】
図１に示す処理装置を用い、次の条件で被処理水を処理した。被処理水としては、総有機炭素（ＴＯＣ）として１０ｐｐｍを含有したＩＰＡを用いた。なお、図に示された処理装置の内、吸着器については、本来の設置目的はオゾン、過酸化水素を除去するためであるが、吸着器に充填されている活性炭には、有機物除去能力もありオゾンの酸化処理能力を評価するに際しての影響を考慮し、本実施例においては使用しなかった。
【００７３】
上記ＩＰＡの処理流量を０．５ｍ３／ｈ、オゾン含有ガス中のオゾン濃度を１２０ｇ／ｍ３、オゾンと併用する過酸化水素の添加量２０ｐｐｍとし、ＮａＯＨによって反応槽出口のｐＨを７．０〜８．０に調整した。
【００７４】
図５は、この実施例に対する比較例の処理装置を示し、図１と同一な要素は同一の符号を付してある。図５の処理装置では、図１の処理装置におけるガス導入手段１４１に、分岐管１５１を接続してある。このような接続を行うことにより、オゾン発生器１１からのオゾン含有ガスをガス導入手段１４１を通じて反応槽１２１の溶解手段１３１に供給すると共に、分岐管１５１を介して反応槽１２２の溶解手段１３２にも供給するようになっている。この比較例では、オゾン含有ガスを溶解手段１３１及び溶解手段１３２のそれぞれに１：１の比率で導入した。また、反応槽１２１及び反応槽１２２からの廃ガスは、再利用せずに直接、廃ガス処理装置８４に通した。その他の条件は実施例と同様である。また、図６に示す従来の処理装置においても、実施例及び比較例と同様な条件で処理を行った。
【００７５】
実施例、比較例および従来例のそれぞれの処理結果を表１、表２に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
【００７８】
表１から明らかなように、本発明の実施例では、比較例や従来例に比べ、高い除去性能が得られている。また、比較例では、従来例とほとんど除去性能は変わっていない。表２は、被処理水のＴＯＣ濃度が、炭素として１０ｐｐｍ含有するＩＰＡを処理した場合、被処理水のＴＯＣ濃度が１または０．５ｐｐｍに達するために必要なオゾン量を示している。指標として、△Ｏ３／△ＴＯＣ（ｇ／ｇ）を用いた。表２から明らかなように、本発明の実施例では、必要なオゾン量が大きく低減できた。また、比較例においては、必要オゾン量は従来例とほとんど変わらなかった。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分解効率が高く、しかも必要なオゾン量を最小限とすることができる有機物処理が可能となる。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における処理装置の第１の実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明における処理装置の第２の実施態様を示す断面図である。
【図３】本発明における処理装置の第３の実施態様を示す断面図である。
【図４】本発明における処理装置の第４の実施態様を示す断面図である。
【図５】比較例の処理装置の断面図である。
【図６】従来の処理装置の断面図である。
【００８１】
【符号の説明】
１１  オゾン発生器
１２１、１２２  反応槽
１３１、１３２  溶解手段
１４１、１４２  ガス導入手段
２２１、２２２  反応槽
２３１、２３２  溶解手段
２４１、２４２  ガス導入手段
３２１、３２２、３２３  反応槽
３３１、３３２、３３３  溶解手段
３４１、３４２、３４３、３４４  ガス導入手段
４２１、４２２  反応槽
４３１、４３２  溶解手段
４４１、４４２  ガス導入手段
【図１】
0004569884.tif 000002
【図２】
0004569884.tif 000003
【図３】
0004569884.tif 000004
【図４】
0004569884.tif 000005
【図５】
0004569884.tif 000006
【図６】
0004569884.tif 000007