(57)【要約】【課題】排ガス中の揮発性有機化合物を少ないエネルギーで効率的に分解できると共にイニシャルコストおよびランニングコストを低減できる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】この排ガス処理装置は、スクラバー部２によって排ガス中の揮発性有機化合物を洗浄水に吸収,移行させて上記排ガスから取り除く。そして、上記洗浄水は溶存酸素調整部２２で溶存酸素濃度が高められると共にナノバブルを含有する洗浄水として、活性炭吸着塔４４に導入される。活性炭吸着塔４４ではナノバブルで活性化した好気性微生物により上記揮発性有機化合物を分解処理できる。また、活性炭吸着塔４４の後段の溶存酸素等測定部５１で洗浄水の溶存酸素濃度を計測し溶存酸素調節計５５は上記洗浄水の溶存酸素濃度が最低で２ｐｐｍ以上になるようにブロワー５６の運転を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含有する排ガスを洗浄水に接触させて、上記排ガス中の揮発性有機化合物を上記洗浄水に吸収,移行させるスクラバー部と、
上記スクラバー部から導入される洗浄水に酸素を溶存させると共にナノバブルを含有させる溶存酸素調整部と、
上記溶存酸素調整部から上記ナノバブルを含有した洗浄水が導入されると共にこの洗浄水が含有する揮発性有機化合物をナノバブルで活性化した好気性微生物で分解処理し、この分解処理した洗浄水を上記スクラバー部に返送する活性炭吸着塔と、
上記活性炭吸着塔で処理された洗浄水が導入されると共にこの洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方を測定する測定部と、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、上記溶存酸素調整部の運転を制御する制御部と
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス処理装置において、
上記溶存酸素調整部は、ナノバブル発生機と、ブロワーと、このブロワーから空気が供給される散気管とを有し、
上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて上記ブロワーの運転を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排ガス処理装置において、
上記制御部は、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度に基づき、上記活性炭吸着塔における洗浄水の溶存酸素濃度が２ｐｐｍ以上になるように上記溶存酸素調整部の運転を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記溶存酸素調整部から上記ナノバブルを含有する洗浄水が導入されると共にこの洗浄水をろ過して上記活性炭吸着塔に導入する急速ろ過機を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記制御部は、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度に基づき、上記活性炭吸着塔における洗浄水の溶存酸素濃度が５ｐｐｍ以上になるように上記溶存酸素調整部の運転を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記活性炭吸着塔の前段かつ上記溶存酸素調整部の後段に設置されていて上記洗浄水に酸素ガスと水素ガスによるマイクロバブルを発生させるフィールド変換器を有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記活性炭吸着塔は、上記洗浄水を下から上に向かって流す上向流方式であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排ガス処理装置において、
上記活性炭吸着塔は、
この活性炭吸着塔内を上下に延在していて下方から上記洗浄水が導入されると共に複数の孔が上下方向に配置されている導入配管と、
上記導入配管の周囲に配置された活性炭とを有し、
上記導入配管の上記複数の孔から上記活性炭へ上記洗浄水を導入することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の排ガス処理装置において、
上記活性炭吸着塔は、自動バルブ付きの空気抜き配管と、この自動バルブを定期的に開として空気抜きを定期的に行なうための計時を行なうタイマーとを有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の排ガス処理装置において、
上記排ガスは、
水溶性成分を含有する排ガスだけでなく、非水溶性成分を含有する排ガスを含んでいることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記制御部は、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて上記ブロワーの電動機の回転数を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、揮発性有機化合物を含有する排ガス処理装置に関する。この発明は、例えば、半導体工場や液晶工場における揮発性有機化合物などの有機化合物を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体工場や液晶工場における揮発性有機化合物含有排ガスを処理する方法としては、特に、(1)活性炭による吸着法、(2)排ガスを空気と混合して直接的に燃焼させる直接燃焼法、(3)水、酸、アルカリ溶液などの液体に対象とするガスを吸収させる方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、(1)活性炭による吸着法は、ダストやミストを含む揮発性有機化合物含有排ガス処理方法は、前処理として、ダストやミストの除去装置(バグフィルター、ミストセパレーターなど)が必要になるので、活性炭の再生費用を含めて、ランニングコストが高い欠点があった。
【０００４】
また、(2)排ガスを空気と混合して直接的に燃焼させる直接燃焼法においても、燃料が必要でランニングコストが高い欠点があった。よって、省エネルギーの推進が要求される時代では、課題の多い方法であった。
【０００５】
また、(3)の水、酸、アルカリ溶液などの液体に対象とするガスを吸収させる方法は、液体に揮発性有機化合物を吸収させた後の工程で発生する排水に対する排水処理設備を要し、この排水処理設備のランニングコストが高い欠点がある。
【０００６】
一方、従来技術としてのナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)に開示されている。この特許文献１では、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用することが開示されている。より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることが特許文献１で開示されている。
【０００７】
また、従来技術としてのナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に開示されている。この特許文献２では、液体中において、液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程、または、液体の一部を分解ガス化する工程及び超音波を印加する工程から構成されていることを開示している。
【０００８】
また、従来技術としてのオゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に開示されている。この特許文献３では、オゾン発生装置で生成されたオゾンガスをマイクロバブル発生装置に供給すると共に、処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して上記マイクロバブル発生装置に供給していることを開示している。また、特許文献３では、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することを開示している。
【０００９】
しかし、上述のナノバブルやオゾンマイクロバブルを利用する方法を用いても、排ガス中の揮発性有機化合物を少ないエネルギーで効率的に分解できていない。また、排ガス中の有機化合物、特に揮発性有機化合物に対しては、上述の従来の吸着法または燃焼法では、イニシャルコストやランニングコストが高いことに課題があった。そして、排ガス中の有機化合物濃度が高い場合、充分な除去率の確保ができないと共に洗浄水中の揮発性有機化合物を処理ができないことから、新たに大規模な排水処理設備を計画する必要があった。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明の課題は、排ガス中の揮発性有機化合物を少ないエネルギーで効率的に分解できると共にイニシャルコストおよびランニングコストを低減できる排ガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明の排ガス処理装置は、揮発性有機化合物を含有する排ガスを洗浄水に接触させて、上記排ガス中の揮発性有機化合物を上記洗浄水に吸収,移行させるスクラバー部と、
上記スクラバー部から導入される洗浄水に酸素を溶存させると共にナノバブルを含有させる溶存酸素調整部と、
上記溶存酸素調整部から上記ナノバブルを含有した洗浄水が導入されると共にこの洗浄水が含有する揮発性有機化合物をナノバブルで活性化した好気性微生物で分解処理し、この分解処理した洗浄水を上記スクラバー部に返送する活性炭吸着塔と、
上記活性炭吸着塔で処理された洗浄水が導入されると共にこの洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方を測定する測定部と、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、上記溶存酸素調整部の運転を制御する制御部と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
この発明の排ガス処理装置によれば、上記スクラバー部によって、上記排ガス中の揮発性有機化合物を洗浄水に吸収,移行させて、上記排ガスから取り除く。そして、上記洗浄水は、上記溶存酸素調整部で溶存酸素濃度が高められると共にナノバブルを含有する洗浄水となされて、活性炭吸着塔に導入される。この活性炭吸着塔では、ナノバブルで活性化した好気性微生物により上記揮発性有機化合物を分解処理できる。また、上記活性炭吸着塔から上記スクラバー部へ上記ナノバブルを含有すると共に上記揮発性有機化合物が分解処理された洗浄水が返送される。また、この発明では、上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、上記溶存酸素調整部の運転を制御するので、上記洗浄水の溶存酸素濃度,全有機炭素濃度を調整可能となり、上記揮発性有機化合物を分解処理する能力を調整できる。
【００１３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記溶存酸素調整部は、ナノバブル発生機と、ブロワーと、このブロワーから空気が供給される散気管とを有し、
上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて上記ブロワーの運転を制御する。
【００１４】
この実施形態によれば、上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて上記ブロワーの運転を制御することによって、上記洗浄水の溶存酸素濃度を調整できる。この洗浄水の溶存酸素濃度を高めることで、後段の活性炭吸着塔に繁殖した好気性のバクテリアの活動を高めることができ、ＶＯＣ(揮発性有機化合物)の分解効率を高めることができる。
【００１５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度に基づき、上記活性炭吸着塔内の洗浄水の溶存酸素濃度が２ｐｐｍ以上になるように上記溶存酸素調整部の運転を制御する。
【００１６】
この実施形態によれば、上記活性炭吸着塔内の洗浄水中の溶存酸素濃度を、常時、２ｐｐｍ以上に維持でき、上記活性炭吸着塔での洗浄水の溶存酸素濃度を高濃度に維持できる。なお、上記洗浄水中の溶存酸素濃度を４ｐｐｍ以上に維持することがより望ましい。
【００１７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記溶存酸素調整部から上記ナノバブルを含有する洗浄水が導入されると共にこの洗浄水をろ過して上記活性炭吸着塔に導入する急速ろ過機を備える。
【００１８】
この実施形態によれば、上記急速ろ過機によって、洗浄水中の浮遊物質が除去される。
【００１９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度に基づき、上記活性炭吸着塔における洗浄水の溶存酸素濃度が５ｐｐｍ以上になるように上記溶存酸素調整部の運転を制御する。
【００２０】
この実施形態によれば、上記活性炭吸着塔内の洗浄水中の溶存酸素濃度を、常時、５ｐｐｍ以上に維持でき、上記活性炭吸着塔での洗浄水の溶存酸素濃度を高濃度に維持できる。なお、上記洗浄水中の溶存酸素濃度を６ｐｐｍ以上に維持することがより望ましい。
【００２１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記活性炭吸着塔の前段かつ上記溶存酸素調整部の後段に設置されていて上記洗浄水に酸素ガスと水素ガスによるマイクロバブルを発生させるフィールド変換器を有する。
【００２２】
この実施形態によれば、上記フィールド変換器によって発生されるマイクロバブルによって、好気性のバクテリアを活性化でき、洗浄水中のＶＯＣを分解する作用を一層高めることができる。
【００２３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記活性炭吸着塔は、上記洗浄水を下から上に向かって流す上向流方式である。
【００２４】
この実施形態によれば、上記活性炭吸着塔が上向流方式であるので、自動バルブと空気抜き配管を設置して、タイマーで自動バルブを開に作動させて、塔内に溜まった空気を容易に抜き出せる。したがって、上記活性炭吸着塔の運転を円滑に行うことができる。
【００２５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記活性炭吸着塔は、
この活性炭吸着塔内を上下に延在していて下方から上記洗浄水が導入されると共に複数の孔が上下方向に配置されている導入配管と、
上記導入配管の周囲に配置された活性炭とを有し、
上記導入配管の上記複数の孔から上記活性炭へ上記洗浄水を導入する。
【００２６】
この実施形態によれば、上記活性炭吸着塔は、上下に延在している導入配管の複数の小孔から洗浄水を活性炭層の全体に可能な限り均等に導入でき、好気性の条件でＶＯＣの分解が可能となる。
【００２７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記活性炭吸着塔は、自動バルブ付きの空気抜き配管と、この自動バルブを定期的に開として空気抜きを定期的に行なうための計時を行なうタイマーとを有する。
【００２８】
この実施形態によれば、上記活性炭吸着塔の塔内に溜まった空気を自動的に抜き出すことができ、上記活性炭吸着塔の運転に支障がないようにすることができる。なお、上記溶存酸素調整部から上記ナノバブルを含有する洗浄水が導入されると共にこの洗浄水をろ過して上記活性炭吸着塔に導入する急速ろ過機を備える場合は、この急速ろ過機も、自動バルブ付きの空気抜き配管とこの自動バルブを定期的に開として空気抜きを定期的に行なうための計時を行なうタイマーとを有することが望ましい。
【００２９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記排ガスは、水溶性成分を含有する排ガスだけでなく、非水溶性成分を含有する排ガスを含んでいる。
【００３０】
この実施形態によれば、上記フィールド変換器を有しているので、上記フィールド変換器が有する界面活性作用により、非水溶性成分を含有する排ガスをも処理することができる。
【００３１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記制御部は、
上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて上記ブロワーの電動機の回転数を制御する。
【００３２】
この実施形態によれば、上記制御部は、上記溶存酸素調整部が有するブロワーの電動機の回転数を制御することで、上記溶存酸素調整部が洗浄水に溶存させる酸素濃度を制御できる。よって、上記溶存酸素調整部の運転の最適化を図れ、省エネルギー運転が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
この発明の排ガス処理装置によれば、スクラバー部によって排ガス中の揮発性有機化合物を洗浄水に吸収,移行させて上記排ガスから取り除き、上記洗浄水は溶存酸素調整部で溶存酸素濃度が高められると共にナノバブルを含有する洗浄水となされて、活性炭吸着塔に導入される。この活性炭吸着塔では、ナノバブルで活性化した好気性微生物により上記揮発性有機化合物を分解処理できる。また、上記活性炭吸着塔から上記スクラバー部へ上記ナノバブルを含有すると共に上記揮発性有機化合物が分解処理された洗浄水が返送される。また、この発明では、上記制御部は、上記測定部が測定した上記洗浄水の溶存酸素濃度または全有機炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、上記溶存酸素調整部の運転を制御するので、上記洗浄水の溶存酸素濃度,全有機炭素濃度を調整可能となり、上記揮発性有機化合物を分解処理する能力を調整できる。
【００３４】
よって、この発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の揮発性有機化合物を少ないエネルギーで効率的に分解できると共にイニシャルコストおよびランニングコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３６】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【００３７】
この第１実施形態の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置は、ＶＯＣ処理装置をなしており、大きくはスクラバー部２とＶＯＣ分解部とから構成されている。このＶＯＣ分解部は、溶存酸素調整部２２、急速ろ過機４３、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４、ブロワー５６等を備えている。
【００３８】
まず、上記スクラバー部２を詳細に説明する。スクラバー部２は、概略、上から順に配置されたスクラバー上部４とスクラバー下部５とを有している。例えば、工場の生産設備から発生した揮発性有機化合物含有排ガスは、排気ファン７が運転されることにより、給気ダクト６を通って、気流８を形成して、スクラバー上部４の下部から導入される。
【００３９】
上記スクラバー上部４は、網目状の支持網１５と、この網目状の支持網１５上に配置された充填材１５とを有する。この充填材１５の具体的一例としては、気液の接触効率の良いプラスチック製のテラレット(商品名)が挙げられる。
【００４０】
上記充填材１５には、散水配管９に取り付けられている散水ノズル１０からナノバブルを含有している洗浄水が、水滴１１となって散水される。これにより、上記排ガス中の揮発性有機化合物(具体的一例としてはイソプロピールアルコール)が、上記ナノバブルを含有している洗浄水といわゆる気液の接触をしている。この気液の接触によって、上記排ガス中の揮発性有機化合物が上記洗浄水中に吸収されて上記洗浄水に移行し、上記排ガスが処理されることになる。
【００４１】
この揮発性有機化合物が処理された排ガスは、排気ダクト１３を経て、気流１４となって、スクラバー上部４から排出される。
【００４２】
一方、上記洗浄水は、上記揮発性有機化合物を吸収したことで揮発性有機化合物含有洗浄水となって、スクラバー上部４の充填材１５からスクラバー下部５のマイクロナノバブル確認部１７へ落下する。このマイクロナノバブル確認部１７では、洗浄水中のマイクロバブルとナノバブルのサイズとバブル量を肉眼で確認できるようになっている。上記マイクロバブルとナノバブルを含有した洗浄水は、オーバーフロー管１６を経由して、マイクロナノバブル確認部１７から沈澱部１８へ重力で導入される。
【００４３】
なお、ナノバブルを製造する場合、必ず付属的にマイクロバブルが発生する。ナノバブルは肉眼で確認することは、困難であるが、マイクロバブルは、サイズからして肉眼で確認することが可能である。すなわち、ナノバブルの発生量をマイクロバブルの発生量から推定できる。例えば、マイクロバブルの発生量に対するナノバブルの発生量を、予め別のナノバブル発生機のメーカー等から入手できるデータに基づいて想定しておくことで、ナノバブルの発生量を簡便的に管理できる。また、当然ながら、ナノバブルのサイズ毎の量は、洗浄水をサンプリングしてベックマン・コールター社にて測定することが好ましい。
【００４４】
そして、長く運転していると、沈澱部１８での揮発性有機物含有洗浄水にはスラッジが発生してくる。この発生したスラッジは、必要に応じて、バルブ１９を開として、排水管２０を通じて系外に排水される。こうして、沈澱部１８で発生したスラッジが沈降分離された揮発性有機物含有洗浄水は、水配管２１を経由して溶存酸素調整部２２に導入される。
【００４５】
この溶存酸素調整部２２には、ブロワー５６に接続された空気配管２５,散気管２３およびナノバブル発生機５８が付属している。そして、この溶存酸素調整部２２では、ブロワー５６とナノバブル発生機５８の駆動でもって、上記洗浄水中の溶存酸素が調整される。
【００４６】
上記ナノバブル発生機５８は、第１気体せん断部２９を有する気液混合循環ポンプ３０と、この気液混合循環ポンプ３０に接続された第２気体せん断部２８と、この第２気体せん断部２８に接続された第３気体せん断部２７およびそれらを連結する配管と、空気配管３１で気液混合循環ポンプ３０に接続されたニードルバルブ３２とを備えている。
【００４７】
そして、後述する溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の後段に設置された溶存酸素等測定部５１が有する溶存酸素計５３が計測した溶存酸素濃度を表す信号が信号線５４Ａで溶存酸素調節計５５に伝送され、この溶存酸素調節計５５は上記信号が表す溶存酸素濃度に基づいて、信号線５７Ａから上記ブロワー５６に駆動制御信号を出力してブロワー５６の駆動を制御する。このブロワー５６の駆動制御でもって、溶存酸素調整部２２の後段の溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４のどの部分においても、溶存酸素濃度が最低で２ｐｐｍ以上、好ましくは４ｐｐｍ以上になされる。
【００４８】
すなわち、ナノバブル発生機５８から発生するナノバブル量やマイクロバブル量の絶対量では、溶存酸素調整部２２内の溶存酸素濃度を充分に上昇させることができないので、ブラワー５６から吐出する空気を散気管２３から吐出させて溶存酸素調整部２２内の溶存酸素濃度を高めている。
【００４９】
この実施形態では、ナノバブル発生機８５の一例として、株式会社協和機設のバビタスＨＹＫ−３２型を採用した。ちなみに、現在存在しているナノバブル発生機としては、導入空気量が１リットル/分程度の機種が存在しているものの、極微量の空気量であることから、ブロワー５６を溶存酸素調整部２２に設置して空気を補給している。上述の如く、溶存酸素等測定部５１に設置してある溶存酸素計５３が出力する信号が信号線５４Ａで溶存酸素調節計５５に伝送され、変換,調節されて信号線５７Ａから上記ブロワー５６に入力されることで、ブロワー５６が駆動,制御される。
【００５０】
また、溶存酸素等測定部５１に設置している全有機炭素計(ＴＯＣ計)５９が計測したＴＯＣを表す信号が信号線５４Ｂで全有機炭素調節計６０に伝送され、変換,調節されて信号線５７Ｂから上記ブロワー５６に入力されることでブロワー５６が駆動,制御される。この全有機炭素調節計６０は、例えば、上記計測したＴＯＣが所定値以下になるように、ブロワー５６の運転を制御する。なお、５２は、この溶存酸素等測定部５１の蓋をなすカバーである。
【００５１】
こうして、溶存酸素等測定部５１では、上記溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４が水配管５０に出力する洗浄水の溶存酸素濃度および全有機炭素濃度が測定される。そして、この測定された溶存酸素濃度が設定値よりも低下する、もしくは、上記測定された全有機炭素濃度が設定値よりも高くなると、溶存酸素調節計５５,全有機炭素調節計６０が制御信号をブロワー５６に出力し、ブロワー５６を運転するか、もしくはブロワー５６の運転における電動機の回転数を増加させる。これにより、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４内部の溶存酸素を増加させて、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の内部で繁殖すると共にナノバブルで活性化した好気性微生物のＶＯＣ分解作用を増加させる。なお、上記溶存酸素調節計５５および全有機炭素調節計６０が制御部を構成している。
【００５２】
ところで、ナノバブル発生機５８が発生するナノバブルは微生物の活性化には有効であるが、ナノバブル発生機５８の使用空気量が１リットル/分であるので、ナノバブル発生機５８が発生ナノバブルによる溶存酸素量の増加は比較的少ない。よって、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の内部の溶存酸素を増加させるためには、ブロワー５６を運転することが必要になる。ただし、ナノバブル発生機５８を運転せずに、ブロワー５６のみを運転した場合は、好気性微生物を格段に活性化することはできない。
【００５３】
次に、溶存酸素が調整された溶存酸素調整部２２での被処理水である洗浄水は、ナノバブル量と溶存酸素濃度を調整され、急速ろ過機送水ポンプ３３により、吸込み配管３４,バルブ３５,水配管３６,バルブ３７を経由して、急速ろ過機４３に導入される。この洗浄水が導入された急速ろ過機４３の最下部には、支持網４５が設置され、この支持網４５の上に例えば砂や石炭系のアンスラサイト等のろ材６７が載置されている。このろ材６７によって、上記洗浄水中の浮遊物質を除去する。なお、急速ろ過機４３の上部には自動バルブ４１と空気抜き配管４２が取付けられており、自動バルブ４１を開とすることで急速ろ過機４３の内部に溜まった空気を定期的に空気抜き配管４２から抜くようにしている。この定期的な空気抜き動作は例えばタイマーを用いて実行できる。
【００５４】
また、急速ろ過機４３の上部の支持材６７に溜まった浮遊物質は、逆洗工程で排出される。具体的には、定期的に、バルブ３８を開とし、バルブ３９を開とし、バルブ３７を閉とし、バルブ４０を閉とする条件において、上記浮遊物質が含有された逆洗水が逆洗配管６３から排水される。一方、この急速ろ過機４３の通常の運転においては、上記逆洗工程とは逆に、バルブ３８を閉とし、バルブ３９を閉とし、バルブ３７を開とし、バルブ４０を開とする。
【００５５】
次に、急速ろ過機４３で浮遊物質が除去された洗浄水は、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４内で縦に配置されて上下方向に延在している導入配管としての分散配管４６の下部から導入され、この分散配管４６に形成された複数の小孔４７から溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の内部に均等に行き渡ることになる。この分散配管４６は、最上部が蓋となるフランジ４８を有しており、長年使用することによって、上記分散配管４６の小孔４７が閉塞した場合は、上記フランジ４８をはずして、分散配管４６内部を洗浄することもできる。
【００５６】
また、この溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４は、下部に設置された支持網４５の上に活性炭４９が充填されている。この活性炭４９は特に限定しないが、この第１実施形態ではヤシガラ活性炭のうちでサイズが最も大きなタイプを使用した。また、このヤシガラ活性炭からなる活性炭４９を溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の全体容量の約６０％充填した。その理由としては、活性炭４９は、比重が１より大きく、水中では沈降するが、比重が１より少しだけ重いので、下部から洗浄水を導入すると水流による上昇流が発生し、活性炭４９が存在するゾーンが上昇するからである。なお、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の上部には自動バルブ６５と空気抜き配管６６が取り付けられており、自動バルブ６５を開とすることで溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の内部に溜まった空気を定期的に空気抜き配管６６から抜くようにしている。
【００５７】
そして、活性炭４９が吸着した揮発性有機化合物は、活性炭４９に繁殖したと共にナノバブルにより活性化した好気性微生物により分解処理される。特に、ナノバブルはサイズが小さいことにより、活性炭４９の細孔まで入り込み、細孔に繁殖している好気性微生物の代表である好気性のバクテリアを活性化して、活性炭４９が吸着した揮発性有機化合物を効果的に分解することになる。
【００５８】
この実施形態では、一例として、上記溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の入口における洗浄水の溶存酸素濃度が７.１ｐｐｍであり、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の出口における洗浄水の溶存酸素濃度が６.４ｐｐｍであった。また、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の出口における洗浄水の酸化還元電位は、プラス１２０ｍＶであった。そして、この溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の出口における洗浄水は、入口における洗浄水からのＶＯＣ除去率が６０〜８０％に達していた。
【００５９】
これに対し、上述の溶存酸素等測定部５１,溶存酸素調節計５５,全有機炭素調節計６０,ブロワー５６等による溶存酸素調節機能を有さず、ブロワー５６から溶存酸素調整部２２に空気が供給されない比較例における活性炭吸着塔では、入口における洗浄水の溶存酸素濃度が７.２ｐｐｍであり、出口における洗浄水の溶存酸素濃度が１.２ｐｐｍであった。また、この比較例の活性炭吸着塔の出口での酸化還元電位はマイナス６０ｍＶであった。そして、この比較例の活性炭吸着塔の出口における洗浄水は、入口における洗浄水からのＶＯＣ除去率が３０〜５０％であった。
【００６０】
したがって、この比較例では、活性炭吸着塔にＶＯＣ分解に有効な好気性のバクテリアが充分に繁殖できていないのに対して、この実施形態によれば、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４にＶＯＣ分解に有効な好気性のバクテリアが充分に繁殖できていることが分る。
【００６１】
そして、この溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４において揮発性有機化合物を分解処理された洗浄水は、水配管５０から溶存酸素等測定部５１を経由して、散水配管９を通って、溶存酸素が設定値(例えば４ｐｐｍ)以上でかつナノバブルを含有する洗浄水として、散水ノズル１０から水滴１１となってスクラバー上部４内で散水される。
【００６２】
なお、上記したように、上記溶存酸素等測定部５１において溶存酸素計５３で溶存酸素濃度を測定し、全有機炭素計５９で全有機炭素濃度を測定して、各々の調節計(溶存酸素調節計５５,全有機炭素調節計６０)によって、ブロワー５６の運転と停止とを制御するか、もしくは、ブロワー５６の電動機の回転数を制御している。
【００６３】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【００６４】
(1) 通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【００６５】
(2) マイクロバブルは、その発生時において、１０〜数１０μｍの気泡径を有する微細気泡で、発生後に収縮運動により「マイクロナノバブル」に変化する。
【００６６】
(3) ナノバブルは、直径が数１００ｎｍ以下の気泡である。
【００６７】
そして、マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明でき、１０μｍから数１００ｎｍ前後の直径を有する気泡である。
【００６８】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態における溶存酸素調整部２２に栄養剤を添加する栄養剤タンク６１,栄養剤定量ポンプ６２を備える点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１施形態と異なる部分を説明する。
【００６９】
図２に示すように、この第２実施形態では、洗浄水の存酸素濃度を上昇させて調整する溶存酸素調整部２２に、栄養剤タンク６１から栄養剤定量ポンプ６２で、好気性のバクテリアに対する栄養剤を添加している。
【００７０】
そして、この栄養剤が添加された溶存酸素調整部２２では、ブロワー５６より吐出する曝気用の空気が散気管２３より出て気泡２４となり、上記栄養剤が撹拌,混合される。そして、上記栄養剤を含む洗浄水は、急速ろ過機４３を経由して被処理水として溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４に導入される。この溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４では、上記洗浄水に含まれる栄養剤によって、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４内に繁殖していると共にナノバブルで活性化した好気性のバクテリアの繁殖を高めることができる。
【００７１】
なお、上記栄養剤としては、窒素成分としての尿素、リン分としてのリン酸、およびそれらがバランス良く含まれているコーンスターチプリカー等が挙げられるが、上記栄養剤はこれらに限られるものではなく目的や実験結果から選定すればよい。
【００７２】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態の排ガス処理装置は、前述の第１実施形態の溶存酸素等測定部５１における全有機炭素計５９と信号線５４Ｂ,全有機炭素調節計６０を取り去って、ブロワー５６の制御は溶存酸素計５３と溶存酸素調節計５５で行なわれている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００７３】
この第３実施形態では、溶存酸素等測定部５１では、溶存酸素濃度リッチ活性炭吸着塔４４からの洗浄水の溶存酸素濃度を溶存酸素計５３で測定し、この溶存酸素計５３は、上記溶存酸素濃度を表す信号を信号線５４Ａから溶存酸素調節計５５に入力する。この溶存酸素調節計５５では、上記入力された溶存酸素濃度を表す信号に基づいて、ブロワー５６を制御し、ブロワー５６から送出される空気を散気管２３から吐出させて溶存酸素調節部２２内の溶存酸素濃度を高めている。
【００７４】
この実施形態では、上記洗浄水中の溶存酸素濃度が高い場合(例えば４ｐｐｍ以上の場合)は、ブロワー５６は運転されない。そして、この実施形態では、上記溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４を出た洗浄水の全有機炭素濃度は測定していないので、上記洗浄水中の全有機炭素濃度が高い場合は、洗浄水中のＶＯＣ除去率は低下する。一方で、この実施形態では、全有機炭素調節計６０および全有機炭素計５９等の関連機器一式のイニシャルコストを削減できる。
【００７５】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態の排ガス処理装置は、前述の第１実施形態の溶存酸素等測定部５１における溶存酸素計５３と信号線５４Ａ,溶存酸素調節計５５が取り去られて、ブロワー５６の制御が全有機炭素計５９と全有機炭素調節計６０で行われている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第４実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００７６】
この第４実施形態では、溶存酸素等測定部５１では、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４からの洗浄水の全有機炭素濃度を全有機炭素計５９で測定し、この全有機炭素計５９は、上記全有機炭素濃度を表す信号を信号線５４Ｂから全有機炭素調節計６０に入力する。この全有機炭素調節計６０では、上記入力された全有機炭素濃度を表す信号に基づいてブロワー５６を制御する。例えば、上記測定された全有機炭素濃度が設定値よりも高くなると、全有機炭素調節計６０はブロワー５６に制御信号を出力してブロワー５６を運転するか、もしくはブロワー５６の運転における電動機の回転数を増加させる。
【００７７】
なお、この第４実施形態では、溶存酸素計５３および溶存酸素調節計５５を有さず、上記洗浄水中の溶存酸素濃度を測定できないので、洗浄水中の溶存酸素濃度が低くなると、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４内の好気性バクテリアを十分に活性化できない可能性がある。一方で、この実施形態では、溶存酸素計５３および溶存酸素調節計５５等の関連機器一式のイニシャルコストを削減できる。
【００７８】
(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１実施形態における溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の前段にフィールド変換器６４を設置した点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００７９】
この第５実施形態では、図５に示すように、急速ろ過機４３と溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４との間にフィールド変換器６４を設置した。
【００８０】
このフィールド変換器６４に水を通すと、マイクロバブルとしての酸素ガスと水素ガスが多量に発生するので、磁気活水器やナノバブル発生機と同様の効果がある。より詳しくは、このフィールド変換器６４とは、六角柱状素片の配列物からなる構造を有する機器であり、具体的一例としては複数の正六角柱状の素片を当該素片の中心軸が相互に平行になるように配列したものである。この素片は、この素片の底面と表面を貫通すると共に断面円形の穴を有している。また、上記穴の内周面に溝を有する。上記素片は、ステンレス、チタン等の材質から作製されている。
【００８１】
したがって、このフィールド変換器６４を上記溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の前段に設置したことで、急速ろ過機４３から導入された洗浄水から気体としての酸素ガスと水素ガスを発生させてマイクロバブルを発生させる。なお、ナノバブル発生機５８では、気体としての空気をナノバブルとしているのに対し、フィールド変換器６４は水から気体としての酸素ガスと水素ガスを結果的に発生させてマイクロバブルを発生させている。この点が、ナノバブル発生機５８とフィールド変換器６４の差であるが、両方を組み合わせて使用することにより、洗浄水中のＶＯＣを分解する作用を一層高めることができる。よって、このフィールド変換器６４を通過させた洗浄水は、非水溶性の成分(例えば、キシレン、トルエン、酢酸ブチル等)を含む排ガスに対しても有効となる。
【００８２】
ところで、このフィールド変換器６４は、このフィールド変換器６４の近傍を流体が通過することにより、流体の性状を変化させることもできる。例えば、フィールド変換器６４を使用することによる効果の一例としては、次の(１)〜(３)の例がある。
【００８３】
(１) 養豚場での豚にフィールド変換器にて処理した飲料水を飲ませると、豚の生育に関する効果があった。すなわち、一般に、１５％程度である死亡率が、０.５％以下に改善した。
【００８４】
(２) 養豚場での飲料水と豚舎の清掃にフィールド変換器で処理した水を使用すると、養豚排水の水質が改善され、生物学的酸素要求量が約３０％改善され、化学的酸素要求量が約３０％改善され、浮遊物質が約４０％改善された。
【００８５】
(３) 養豚場の給水管にフィールド変換器を取り付け、養豚場で発生する臭気を測定したところ、臭気濃度が約２０％改善した。
【００８６】
また、このフィールド変換器６４に通常の水道水を通過させて、２４時間後の水質を測定した結果、水質が変化したことが確認された。すなわち、通過前の水道水では、酸化還元電位が１２０ｍＶ、溶存水素が２ｐｐｂ、溶存酸素が５ｐｐｍであるのに対して、フィールド変換器通過後２４時間経過後の水道水では、酸化還元電位が４８０ｍＶ、溶存水素が１７０ｐｐｂ、溶存酸素が８ｐｐｍであった。
【００８７】
(第６の実施の形態)
次に、図６に、この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、前述の第１実施形態における急速ろ過機４３を取り去って、溶存酸素調節部２２を配管３４,送水ポンプ３３,バルブ３５を経由して溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４に接続した点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００８８】
この第６実施形態では、急速ろ過機４３が削除されているので、洗浄水中に浮遊物質が含まれている場合は、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４における活性炭４９を閉塞させる場合があるが、洗浄水中に浮遊物質が含まれていない場合は、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４における活性炭４９を閉塞させることはない。
【００８９】
したがって、洗浄水中に浮遊物質が含まれていない場合は、急速ろ過機４３は不要となる。特に、排ガス中のＶＯＣ濃度が比較的低濃度(具体的には、ＶＯＣとして２０ｐｐｍ以下)の場合、この実施形態を採用可能である。
【００９０】
一方、通常の半導体工場における排ガス中のＶＯＣ濃度は、各種様々であるが、ＶＯＣが１００ｐｐｍの工場も多く存在している。
【００９１】
(実験例)
図１の第１実施形態の揮発性有機化合物(ＶＯＣ)処理装置に対応した実験装置を製作し、この実験装置の性能を確認する実験を行った。
【００９２】
この実験装置は、スクラバー上部４とスクラバー下部５を含むスクラバー部２の容積を０.８ｍ３とし、溶存酸素調整部２２の容量を０.１ｍ３とし、急速ろ過機４３の容量を０.１ｍ３とし、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の容量を０.３ｍ３とし、溶存酸素等測定部５１の容量を０.０５ｍ３とした。
【００９３】
また、急速ろ過機４３の容量の約９０％にろ材として石炭系のアンスラサイトを充填し、溶存酸素リッチ活性炭吸着塔４４の容量の約６０％に使用済みの効力が無くなった活性炭(破過した活性炭)としてヤシガラ活性炭を充填した。このヤシガラ活性炭はクラレケミカル株式会社の商品を採用した。また、溶存酸素調整部２２にナノバブル発生機５８を設置した。このナノバブル発生機５８は、株式会社 協和機設の商品(具体的商品名：バビダスＨＹＫ−３２型)を採用した。
【００９４】
本実験では、揮発性有機化合物(ＶＯＣ)発生源として、半導体工場の有機系排ガスのダクトから一部を分岐して、排気ファンで５００ｍ３/時の条件で、揮発性有機化合物(ＶＯＣ)処理装置に揮発性有機化合物(ＶＯＣ)含有排ガスを導入して実験を行った。そして、揮発性有機化合物(ＶＯＣ)処理装置の機器を全て稼働し、２ヶ月の運転の後、洗浄水のＴＯＣ濃度が２２ｐｐｍの条件でスクラバー上部４の給気ダクト６(入口)と排気ダクト１３(出口)においてＶＯＣ濃度を測定した。この測定の結果は、給気ダクト６(入口)でのＶＯＣ濃度が８２ｐｐｍであるのに対して、排気ダクト１３(出口)でのＶＯＣ濃度が１６ｐｐｍであり、除去率８０％であった。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図６】この発明の揮発性有機化合物含有排ガス処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
２  スクラバー部
４  スクラバー上部
５  スクラバー下部
６  給気ダクト
７  排気ファン
８  気流
９  散水配管
１０  散水ノズル
１１  水滴
１２  充填材(商品名テラレット)
１３  排気ダクト
１４  気流
１５  支持網
１６  オーバーフロー管
１７  マイクロナノバブル確認部
１８  沈澱部
１９  バルブ
２０  排水管
２１  水配管
２２  溶存酸素調整部
２３  散気管
２４  気泡
２５   空気配管
２６  バブル流
２７  第３気体せん断部
２８  第２気体せん断部
２９  第１気体せん断部
３０  気液混合循環ポンプ
３１  空気配管
３２  ニードルバルブ
３３  急速ろ過機送水ポンプ
３４  吸込み配管
３５、３７〜４０  バルブ
３６  水配管
４１、６５  自動バルブ
４２、６６  空気抜き配管
４３  急速ろ過機
４４  溶存酸素リッチ活性炭吸着塔
４５  支持網
４６  分散配管
４７  小孔
４８  フランジ
４９  活性炭
５０  水配管
５１  溶存酸素等測定部
５２  カバー
５３  溶存酸素計
５４Ａ,５４Ｂ,５７Ａ,５７Ｂ  信号線
５５  溶存酸素調節計
５６  ブロワー
５８  ナノバブル発生機  
５９  全有機炭素計(ＴＯＣ計)
６０  全有機炭素調節計
６１  栄養剤タンク
６２  栄養剤定量ポンプ
６３  逆洗配管
６４  フィールド変換器
６７  ろ材
６８  ナノバブル発生機
【図１】
2009165992.tif 000003
【図２】
2009165992.tif 000004
【図３】
2009165992.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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