処理装置及び処理方法
【課題】気体中に含まれる難分解性化合物を効率よく除去することが可能な処理技術を提供する。
【解決手段】難分解性化合物を含むＰＦＣガス８１が導入される下部処理槽２２と、上記下部処理槽２２内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出部５４と、上記下部処理槽２２内において発生した第１の分解物混合ガスが導入される上部処理槽２１と、上記上部処理槽２１内に配置されるカルシウム含有物とを備えている、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置を提供する。
【解決手段】難分解性化合物を含むＰＦＣガス８１が導入される下部処理槽２２と、上記下部処理槽２２内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出部５４と、上記下部処理槽２２内において発生した第１の分解物混合ガスが導入される上部処理槽２１と、上記上部処理槽２１内に配置されるカルシウム含有物とを備えている、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性化合物を含有する気体を処理するための処理装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）及び有機フッ素化合物類（例えば、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）又はパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）等）などは化学的に安定な物質であって、耐熱性及び耐薬品性（例えば、耐酸性）に優れている。それゆえ、これら難分解性化合物は、界面活性剤、又は半導体製造における反射防止膜等の産業用材料として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、これら難分解性化合物が広く用いられれば用いられるほど、難分解性化合物が自然界に放出される可能性が増加する。
【０００４】
上述したように、難分解性化合物は化学的に安定な物質であるが故に、一度自然界に放出されれば、深刻な環境汚染の原因となり得る。例えば、北極熊、アザラシ及び鯨の体内から上述したような難分解性化合物が検出されており、難分解性化合物による環境汚染が国際的に深刻化しつつある。
【０００５】
近年、例えば半導体工場又は液晶工場において使用する難分解性化合物を含む気体（例えば、各種ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）ガス）が、温暖化の原因の一つとして重要視されており、特にＰＦＣガスは、二酸化炭素の数千倍の温室効果を有すると考えられている。ＰＦＣガスにおける炭素とフッ素の結合は、強固かつ安定なため、自然界中では分解されない。そこで、このような気体中の難分解性化合物を削減することも重要な課題となっている。
【０００６】
半導体工場又は液晶工場等において使用するＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３等のＰＦＣガスは、従来から、７５０℃〜１４００℃の高温条件において、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、燃焼分解装置等により処理されている。しかし、ＰＦＣガスは難分解性であるため、分解温度条件の設定、処理量の決定、除去率の決定、副生成物の検討、ランニングコストの検討などを調査検討する必要がある。また、高温条件によって処理する従来の方法では、多大なエネルギーを消費してしまう。
【０００７】
ところで、近年、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用効果があることが明らかになりつつあり、現在、このような気泡を作製する技術及びその効果に対する研究が進みつつある。そして、気泡を用いて、様々な有機物を分解しようとする試みもなされている。
【０００８】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブル及びナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【０００９】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、及びナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、特許文献１には、ナノバブルが、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、又は静電分極の実現によって、界面活性作用及び殺菌作用を示すことが記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルが有する界面活性作用及び殺菌作用を用いて、各種物体を洗浄する技術及び汚濁水を浄化する技術が記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献１では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【００１０】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、又は３）上記液体の一部を分解ガス化する工程及び上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法又は光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１１】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来のバブルを利用した処理技術では、気体に含まれる難分解性化合物を除去できないという問題点を有している。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は工場などから排出される気体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することが可能な処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、以下の１）〜５）を見出し、本発明を完成させるに至った。つまり、
１）工場等から排出される難分解性化合物（ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）など）を含む気体に、ナノバブル含有水ミストを含ませて処理することにより、難分解性化合物を効率よく処理できること、
２）ナノバブルの酸化力と活性炭の触媒作用とによる相乗効果を利用することによって、難分解性化合物を効率よく分解できること、
３）上記気体を含むマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に導入することにより、ナノバブル含有水ミストを多量に含有する気体を効率よく発生させ得ること、
４）上記気体を含むマイクロナノバブルを液体中に導入し、さらに当該液体をナノバブル含有水吐出部においてせん断することによって、難分解性化合物を物理的に分解できること、
５）上記気体を処理することにより発生する難分解性化合物の分解物を含むガスをカルシウム含有物と接触させると、上記分解物が効率よく除去されること。
【００１５】
すなわち、本発明に係る処理装置は、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置であって、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成により、難分解性化合物を含む第１の気体をナノバブル含有水によって処理することによって発生する第２の気体に含まれ得る、第１の気体に含まれる難分解性化合物、及びその分解物を、第２処理部においてカルシウム含有物と接触させることによって、効率よく無害化することができる。これにより、首尾よく第１の気体を処理することができる。
【００１７】
上記カルシウム含有物は、主成分が炭酸カルシウムであることが好ましい。石灰岩、大理石、方解石、あられ石等の炭酸カルシウムを主成分とする物質は、上記カルシウム含有物として好適に用いることができる。
【００１８】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水中に、上記第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
上記の構成により、第１処理部内において、第１の気体はマイクロナノバブルに含まれるので、ナノバブル含有水中に長時間滞留させることが可能であり、第１の気体に含まれる難分解性化合物をナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００２０】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、上記第１の気体が通過するらせん状の流路と、上記流路を通過した上記第１の気体が衝突するきのこ状の突起物と、を備えていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、上記第１の気体は、らせん状の流路を通過してらせん流に変換された後、きのこ状の突起物に衝突することによって、マイクロナノバブルとなる。これにより、ナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを効率よく発生させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルを上記ナノバブル含有水中に発生させるものであることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、第１の気体を含む超微細なマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるので、第１の気体とナノバブル含有水とが十分に混合され、かつ第１の気体がより長時間ナノバブル含有水中に保持されることとにより、第１の気体に含まれる難分解性化合物を、ナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００２４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、上記マイクロナノバブル発生手段に導入された後にマイクロナノバブルとして上記第１処理部内に吐出されており、上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、マイクロナノバブル発生手段に導入される第１の気体の量を調節することにより、マイクロナノバブル発生手段から第１処理部内に吐出される第１の気体の量を調節することができる。従って、例えばマイクロナノバブル発生手段に導入される当該第１の気体の量を多くすることにより、第１処理部内を強く曝気することができるため、第１処理部内を効率よく撹拌できるとともに、後述するナノバブル含有水ミストを効率よく発生させることができる。また、マイクロナノバブル発生手段から第１処理部内に吐出される第１の気体の量を調節することによって、第１処理部内のナノバブル含有水中に発生させるマイクロナノバブルの量を調整することができる。
【００２６】
さらに、例えば第１処理部内に後述する活性炭が備えられている場合には、当該曝気によって活性炭をよりよく流動させることができるので、活性炭の触媒作用が効果的に発揮され、分解効率が向上し得る。また、例えば後述する粒状活性炭が備えられている場合には、第１処理部内を強く曝気することにより、粒状活性炭から破砕微細活性炭を作製することができるため、活性炭の触媒作用を調節することができる。
【００２７】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１処理部内に活性炭が含まれていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成により、活性炭の触媒作用がナノバブルのラジカルによる酸化作用と相乗効果を奏し、効率よい分解に寄与する。
【００２９】
また、本発明に係る処理装置において、上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることが好ましい。このように活性炭として、難分解性化合物を吸着する粒状活性炭、又は粒状活性炭よりも微細であり表面積が大きい破砕微細活性炭を用いることによって、処理槽内における触媒作用をより効果的に発揮させることができる。すなわち、粒状活性炭又は破砕微細活性炭の触媒作用によって、ナノバブルによる酸化作用がさらに相乗的に強まり、難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【００３０】
また、本発明に係る処理装置は、上記活性炭を、上記処理槽の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）以上０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）以下備えていることが好ましい。上記の構成によれば、活性炭の触媒作用をより高めることができる。
【００３１】
また、本発明に係る処理装置は、上記第１処理部内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を貯める貯水槽とをさらに備えており、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記貯水槽内の上記混合溶液を用いてナノバブル含有水を作製し、上記第１処理部内に吐出するものであることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、分離手段によって、第１処理部内のナノバブル含有水と活性炭との混合溶液から活性炭を分離し、活性炭が分離された混合溶液が第１処理部内から貯水槽に移送される。その後ナノバブル含有水吐出手段は、貯水槽内の混合液体を用いてナノバブル含有水を作製し、第１処理部内に吐出する。第１の気体が導入された上記混合溶液を第１処理部と貯水槽との間で循環させ、第１の気体を含むナノバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製することにより、より効率よく第１の気体に含まれる難分解性化合物を分解することができる。さらに、第１処理部内の活性炭は、分離手段により分離され、貯水槽に移送されずに第１処理部内に滞留するので、第１処理部内において長時間触媒作用を発揮し、分解処理に寄与することができる。
【００３３】
また、本発明に係る処理装置において、上記貯水槽内に、上記混合溶液を加熱する加熱手段をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、貯水槽内の混合溶液を加熱することにより、上記混合溶液に含まれる難分解性化合物の分解効率を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る処理装置は、上記貯水槽内に、上記活性炭よりも粒径の大きい大型活性炭をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、大型活性炭の触媒作用と吸着作用とにより、貯水槽内の混合溶液に含まれる難分解性化合物を、効率よく分解することができる。また、大型活性炭は粒径が大きいため、ナノバブル含有水吐出手段に取り込まれることがなく、ナノバブル含有水吐出手段の性能を妨げない。
【００３５】
また、本発明に係る処理装置では、上記第２処理部において発生した第３の気体を処理するための気体処理手段をさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、第２処理部内において発生した第３の気体を、さらに処理することができる。すなわち、第１処理部内及び第２処理部内において処理されずに残留した難分解性化合物を含む第３の気体を、気体処理手段においてさらに分解処理することができる。
【００３７】
ここで、第１処理部内においては、第１の気体を含むマイクロナノバブルと、ナノバブル含有水とが混合され、霧状のナノバブル含有水であるナノバブル含有水ミストを多量に含む第２の気体が、第２処理部内に発生する。そして、当該第２の気体中の難分解性化合物のうち第２処理部内において処理されずに残留した難分解性化合物は、第３の気体となって、ナノバブル含有水ミストとともに気体処理手段に導入され、ナノバブル含有水ミストに含まれるナノバブルによってより効率よく分解され得る。さらに、第１処理部内のナノバブル含有水内において、第１の気体をナノバブルによってある程度分解すること、及び、第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を第２処理部においてカルシウム含有物と接触させ、ある程度無害化することにより、気体処理手段における第３の気体の分解に要するエネルギーコストを抑えることができる。
【００３８】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置からなる群より選択される少なくとも１つを備えていることが好ましい。
【００３９】
気体処理手段が熱分解装置を備えていれば、高温（例えば１３００℃など）にすることにより効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段が触媒分解装置を備えていれば、触媒を使用することにより、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がプラズマ分解装置を備えていれば、プラズマにより分解することによって、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がバーナー方式燃焼分解装置を備えていれば、燃焼ガスを利用して、１３００℃から１４００℃などまでの温度において燃焼させて分解させることができる。
【００４０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、難分解性化合物を使用する装置から排出される気体であり、上記難分解性化合物を使用する装置から上記第１の気体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段を作動させる、シーケンス制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、シーケンス制御手段によって、第１の気体が排出されたときに本発明に係る処理装置におけるナノバブル含有水吐出手段を作動させるため、第１の気体が排出されていないときには上記の手段を作動させず、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。
【００４２】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、パーフルオロカーボンを含むことが好ましい。また、上記第１の気体は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、及びＮＦ３からなる群より選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。上記の構成によれば、本発明に係る処理装置は、ナノバブルが有するラジカルによる酸化力により、パーフルオロカーボン、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＮＦ３等における炭素などの原子とフッ素との間の強固な結合を分解することができるため、上記第１の気体を処理するために好適に用いることができる。
【００４３】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部
を、備えるものであることが好ましい。
【００４４】
上記の構成であれば、多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を効率よく発生させることができる。また、ナノバブル含有水吐出手段が気体せん断部を少なくとも４つ備えていることにより、気体せん断部が３つ以下の場合よりも、多量かつ微細なナノバブルを含有させることができ、ナノバブルが有するラジカルによる酸化分解作用を強力にすることができる。
【００４５】
また、ナノバブル含有水吐出手段に、例えば難分解性化合物を含む第１の気体が取り込まれる場合には、少なくとも４つ備えられたせん断部によって難分解性化合物をせん断することにより、難分解性化合物を物理的に分解することができる。
【００４６】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段とをさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、ナノバブルを多量に含むナノバブル含有水を作製することができる。
【００４７】
また、本発明に係る処理装置において、上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することが好ましい。上記の構成によれば、供給ガスの量が多くなりすぎないため、ナノバブルの発生を妨げず、多量のナノバブルを発生させることができる。
【００４８】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、はじめは供給液のみを供給し、ポンプ出力が最大値に達した時点以降に供給ガスを導入することにより、キャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００４９】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、ポンプの動作開始時から６０秒後以降にポンプ出力が最大値に達するため、上記構成であればキャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００５０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを多量に発生させることができる。
【００５１】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、溝を有することにより、第１気体せん断部における流体の旋回乱流を制御することができる。
【００５２】
また、本発明に係る処理装置において、上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記の構成によれば、第１気体せん断部における流体の旋回乱流をより効果的に制御することができる。
【００５３】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記の構成によれば、空気のせん断を合理的かつ安定的に行うことができ、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００５４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを安定的に発生させることができる。
【００５５】
また、本発明に係る処理装置において、上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいてもよい。上記の構成によれば、オゾンを含むナノバブルを含むナノバブル含有水を作製することができ、難分解性化合物を強力に酸化分解することができる。
【００５６】
本発明に係る処理方法は、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理方法であって、第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、上記ナノバブル含有水中に難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを有する第１処理工程と、上記第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を、カルシウム含有物を含む第２処理部に導入して処理する第２処理工程とを有していることを特徴としている。また、本発明に係る処理方法では、上記第２処理工程において上記第２の気体を処理することによって発生した第３の気体を、気体処理手段に導入して処理する第３処理工程をさらに有していることが好ましい。
【００５７】
上記の構成によれば、本発明に係る処理装置と同等の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の処理装置によれば、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物とを備えているので、気体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００６０】
尚、本明細書では、「重量」は「質量」と同義語として扱い、「重量％」は「質量％」と同義語として扱う。また、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示す。
【００６１】
また、本明細書では、「主成分」とは、５０質量％以上含有していることを意味する。
【００６２】
〔第１の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第１の実施形態について、図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明に係る処理装置２０の第１の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る処理装置２０は難分解性化合物を含む気体を処理するためのものであり、図１に示すように、処理槽１９と、ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）５４と、マイクロナノバブル発生部（マイクロナノバブル発生手段）７９と、タンク（貯水槽）５とを備えている。
【００６３】
ここで、本発明に係る処理装置２０によって処理される難分解性化合物は、特に限定されないが、例えば、有機フッ素化合物、硫黄化合物、硝化物、塩化物などが含まれる。例えば有機フッ素化合物としては、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）などが挙げられ、例えば炭素数４〜９までのＰＦＣや、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などのＰＦＣなどを例示することができる。
【００６４】
本発明の処理装置２０によって処理する難分解性化合物が上述の化合物であれば、効率よく処理することができる。上記難分解性化合物が上述の有機フッ素化合物であれば、炭素などの原子とフッ素との間の強固な結合を効率よく分解することができる。本実施形態においては、難分解性化合物として有機フッ素化合物を例として説明する。
【００６５】
また、本発明に係る処理装置２０において処理される難分解性化合物は、半導体製造装置において使用するもの、液晶製造装置において使用するものなどであってもよい。例えば半導体工場のエッチング装置では、エッチングガスとしてＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８などが使用され、またＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置では、チャンバ内に付着した生成物のクリーニングガスとしてＣ２Ｆ６、ＮＦ３などが使用されている。本発明に係る処理装置２０において処理される難分解性化合物としては、例えば上述した装置などから排出されるＰＦＣガスなどであってもよい。例えば、半導体製造工程におけるドライ・エッチングによる微細パターン加工の際に排出されるＰＦＣガスなどが挙げられる。
【００６６】
処理槽１９は、下部処理槽（第１処理部）２２及び上部処理槽（第２処理部）２１を備えており、下部処理槽２２内に難分解性化合物を含む第１の気体が導入される。下部処理槽２２及び上部処理槽２１の詳細については、後述する。第１の気体は、上述した有機フッ素化合物などの難分解性化合物を含む気体であり、例えば、半導体製造装置、液晶製造装置などから排出される気体などを含んでいてもよい。本実施形態においては、第１の気体として、半導体製造装置（図示せず）から排出されるＰＦＣガス（第１の気体）８１を例として説明する。
【００６７】
本実施形態において、処理装置２０は半導体製造装置及びＰＦＣガス排出設備３１に連結されており、半導体製造装置から排出されるＰＦＣガス８１が、ＰＦＣガス排出設備３１を介して処理装置２０に導入されて処理される。本実施形態に係る処理装置２０は、半導体製造装置の近傍に設置されている。これにより、例えば半導体製造装置からのＰＦＣガス８１の排出条件又は状態を表わす信号に基づいて、処理装置２０を稼動することが容易になる。つまり、半導体製造装置と処理装置２０とを、信号の送受信により容易に連動させることができる。
【００６８】
このように、本発明に係る処理装置２０は、難分解性化合物を排出する装置の近傍に設置されることが好ましい。さらに、本発明に係る処理装置２０と、難分解性化合物を排出する装置とが、連携して運転されることがより好ましい。
【００６９】
本発明に係る処理装置２０の設置場所は特に限定されないが、例えば、クリーンルーム内において、半導体製造装置などの難分解性化合物を排出する設備の近傍に設置し、クリーンルーム内において発生する難分解性化合物を含む気体を処理することが可能である。また、他の難分解性化合物を含む気体を排出する装置に連結して使用することも可能である。
【００７０】
本実施形態に係る処理装置２０と半導体製造装置とは、信号線４４を介した信号の送受信により、シーケンサー（シーケンス制御手段）５３によって連動される。シーケンサー５３は、半導体製造装置に、信号線４４を介して接続されており、半導体製造装置からＰＦＣガス８１が排出されることを、信号線４４を介して信号を受信することによって、認識する。
【００７１】
本実施形態において、シーケンサー５３はさらに、ＰＦＣガス排出設備３１、及び本処理装置に備えられた後述する各装置、つまりナノバブル含有水吐出部５４における気液混合循環ポンプ（ポンプ）７、インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）２３、散水ポンプ４５、排気ファン４１、ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）３３、及びスクラバー３４にも、信号線４４を介して接続されている。シーケンサー５３は、ＰＦＣガス８１が半導体製造装置から排出されることを示す信号を受信すると、当該各装置を作動させる。上記の構成により、ＰＦＣガス８１が排出されるときに当該各装置を作動させることができるので、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。なお、当該各装置を作動させるタイミングは、特に上述したものには限定されず、例えばシーケンサー５３に組み込まれるプログラムに従って作動させてもよい。
【００７２】
（下部処理槽２２）
下部処理槽２２には、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル含有水が吐出される。また、マイクロナノバブル発生部７９が下部処理槽２２内に設けられており、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１をナノバブル含有水中のナノバブルによって分解する。ナノバブル含有水吐出部５４及びマイクロナノバブル発生部７９の詳細については、後述する。
【００７３】
なお、本実施形態においては、ＰＦＣガス８１をマイクロナノバブル２７として下部処理槽２２内に導入する例について説明するが、本発明に係る処理装置に第１の気体を導入する方法としては、特にこれに限定されない。
【００７４】
下部処理槽２２内には、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル４９を含むナノバブル含有水がナノバブル流３０として吐出される。本実施形態において、ナノバブル含有水吐出部５４は、タンク５に貯められた液体を用いてナノバブル含有水を作製して、当該ナノバブル含有水を下部処理槽２２内に吐出する。
【００７５】
本実施形態において、タンク５には補給水が補給される。補給水としては特に限定されないが、例えば工業用水、水道水などを用いることができる。またタンク５には、後述するように、下部処理槽２２から混合溶液が導入される。
【００７６】
また、タンク５は、吸い込み水配管４３に連結している。タンク５内の液体は、吸い込み水配管４３に設けられた散水ポンプ４５により吸い上げられ、後述するように、散水用水配管４６を通って上部処理槽２１内に散水される。
【００７７】
マイクロナノバブル発生部７９は、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、ＰＦＣガス排出設備３１から排出されたＰＦＣガス８１を含有するマイクロナノバブル２７を発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水と、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１とを、ナノバブル４９の酸化力により分解することができる。
【００７８】
このように、下部処理槽２２内においてナノバブル４９によってラジカルが発生し、当該ラジカルによって、ＰＦＣガス８１が酸化分解される。例えば、ＰＦＣの炭素とフッ素との結合は、強固かつ安定であることが知られているが、本発明に係る処理装置２０であれば、このような結合をも酸化分解することができる。
【００７９】
ここでラジカルとは、不対電子を有する原子、分子、又はイオンを意図しており、フリーラジカルと称することもある。ラジカルは、通常反応性が高いために、生成するとすぐに他の原子や分子との間で酸化還元反応を起し、安定な分子やイオンとなる。ラジカルは、安定な分子又はイオンになる際に、強い酸化力を示す。このラジカルの酸化力によって、有機フッ素化合物における炭素などの原子とフッ素との強固な結合などが分解される。ナノバブル含有水吐出部５４において作製されたナノバブル４９の酸化力は、マイクロバブルや、マイクロナノバブルの酸化力と比較して、格段に強力である。
【００８０】
本発明に係る処理装置２０においては、下部処理槽２２内に粒状活性炭２６が流動していることが好ましい。本実施形態においては、粒状活性炭２６として、「クラレコール（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いている。ＰＦＣガス８１を含有するマイクロナノバブル２７は、下部処理槽２２内において粒状活性炭２６と混ざりあう。
【００８１】
ところで、本発明者らは、後述する実施例２に示すように、ナノバブル４９のみにより有機フッ素化合物を処理した場合に比して、活性炭の存在下でナノバブル４９によって有機フッ素化合物を処理した場合には、有機フッ素化合物の除去率が高いことを見出した。すなわち、活性炭の存在下で、有機フッ素化合物をナノバブルにより処理すると、ナノバブルの酸化力と活性炭の吸着作用及び触媒作用とによって、有機フッ素化合物の分解が効率よく進行することを見出した。
【００８２】
従って、下部処理槽２２内においては、ナノバブルの酸化作用と粒状活性炭２６の吸着作用及び触媒作用とによって、ＰＦＣガス８１中の有機フッ素化合物が効率よく分解される。特に、下部処理槽２２内に流動する粒状活性炭２６の濃度を高めることによって、粒状活性炭２６による吸着作用及び触媒作用が向上するため、より効率よく有機フッ素化合物を分解することができる。従って、本発明に係る処理装置２０は、活性炭を、下部処理槽２２の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）〜０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）含んでいることが好ましい。
【００８３】
また、マイクロナノバブル発生部７９から吐出されるマイクロナノバブルによって下部処理槽２２が曝気されることによって、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６が強い曝気で攪拌され、粒状活性炭２６の一部が破砕された破砕微細活性炭６２が生じる。破砕微細活性炭６２は、粒状活性炭２６よりも表面積が大きいため、粒状活性炭２６よりも吸着作用及び触媒作用が強いので、ナノバブル４９の酸化力との相乗効果により、難分解性化合物の分解効率がより一層向上する。本発明者らは、活性炭の触媒作用によって、さらに過酸化水素の分解をも促進させることを見出しており、従って本発明に係る処理装置２０において、活性炭は触媒的に作用し、ナノバブル４９が有する酸化分解力を増強させることができる。
【００８４】
本発明に係る処理装置２０において、下部処理槽２２に含まれる活性炭は、粒状活性炭、破砕微細活性炭又はその両方であってもよく、また、触媒作用によりナノバブル４９の酸化力を増強させ得るものであれば、他の形状の活性炭であってもよい。また、粒状活性炭２６は、平均粒径が１ｍｍであることが好ましく、破砕微細活性炭６２は、平均粒径が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８５】
下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水は、ナノバブル４９によって分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２とともに、マイクロナノバブル発生部７９による曝気によって撹拌され、混合された混合溶液として存在する。本実施形態において、下部処理槽２２内の混合溶液の一部は、流通配管１４を経てタンク５に移送される。下部処理槽２２内の流通配管１４に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、フィルター１７及びスクリーン１８からなるフィルター部（分離手段）１６が設けられており、当該フィルター部１６によって、下部処理槽２２から流通配管１４を介してタンク５に移送される混合溶液から、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が分離される。
【００８６】
フィルター１７は、混合溶液排出口の近くに配置され、スクリーン１８は、フィルター１７よりも液相側に、フィルター１７を覆うように配置されている。スクリーン１８によって、比較的サイズの大きな粒状活性炭２６を分離し、フィルター１７によって、より微細な破砕微細活性炭６２を分離する。これにより、フィルター部１６においては、混合溶液から粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が十分に分離され、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が下部処理槽２２から流通配管１４に流出しないようになっている。
【００８７】
また、下部処理槽２２内において、ナノバブル４９、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって処理され、有機フッ素化合物が分解された混合溶液の一部は、１次処理水排水管７０を経て排出される。下部処理槽２２内の１次処理水排水管７０に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、混合溶液中に含まれる粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２を分離する、スクリーン６９が設けられている。
【００８８】
スクリーン６９では、混合溶液から粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２が十分に分離され、粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２が下部処理槽２２から１次処理水排水管７０に流出しないようになっているが、サイズの小さい破砕微細活性炭６２は１次処理水排水管７０に流出し得る。流出した破砕微細活性炭６２は、後述する排水処理装置３５に導入されて処理される。従って、長時間使用してサイズが小さくなり、処理能力が低下した破砕微細活性炭６２を、下部処理槽２２から排出させることができる。
【００８９】
本実施形態においては、フィルター１７として、合成樹脂製のスポンジを用い、スクリーン１８及び６９として、樹脂製の網目状のシートを用いたが、これに限定されない。また、フィルター１７、スクリーン１８及び６９の交換、メンテナンス等のための、取り出し口６３及び６７が下部処理槽２２に設けられている。
【００９０】
下部処理槽２２とタンク５との間を繋ぐ流通配管１４には、流通配管１４の設計の自由度を上げるフランジ１３及び１５が設けられており、下部処理槽２２内の混合溶液をタンク５に移送する。このとき下部処理槽２２からタンク５に移送される混合溶液は、ナノバブル４９と、ナノバブル４９により分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７とを含有している。当該混合溶液は、タンク５に移送された後、第１配管６を経てナノバブル含有水吐出部５４に取り込まれ、ナノバブル含有水として下部処理槽２２内に戻される。タンク５内の混合溶液からは粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が除去されているので、当該混合溶液をナノバブル含有水吐出部５４が取り込んで下部処理槽２２に吐出するときに、閉塞現象が生じることはない。
【００９１】
このように、下部処理槽２２内の混合溶液は、下部処理槽２２とタンク５との間を循環して、ナノバブル含有水が繰り返し供給されるため、ナノバブル４９による酸化作用がより強力になる。また、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２がタンク５に流出せずに下部処理槽２２内に滞留することによって、これらの触媒作用による有機フッ素化合物の分解能を維持することができる。
【００９２】
また、下部処理槽２２内で処理された混合溶液中には、下部処理槽２２内でナノバブルによって分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を含んでいるため、ＰＦＣガス８１も下部処理槽２２とタンク５との間を循環し、ナノバブル含有水吐出部５４に取り込まれる。そして、ＰＦＣガス８１は、ナノバブル含有水吐出部５４によって繰り返しせん断され、ＰＦＣガス８１の炭素とフッ素との強固な結合が物理的に分解される。また、循環するＰＦＣガス８１を含む混合溶液を用いて、ナノバブル含有水吐出部５４が繰り返しナノバブル含有水を作製し、下部処理槽２２に吐出することによって、当該ナノバブル含有水中のＰＦＣガス８１をナノバブル４９の酸化力によって効率よく分解することができる。ナノバブル４９の酸化力による分解と、ナノバブル含有水吐出部５４における物理的な分解とによって、ＰＦＣガス８１の一部が分解されて、フッ化水素（ＨＦ）ガス５０及びその他の分解物ガス５２となる。下部処理槽２２において分解されずに残留したＰＦＣガス８１と、ＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２とは、第１の分解物混合ガス（第２の気体）となって下部処理槽２２から発生し、上部処理槽２１へと拡散する。
【００９３】
下部処理槽２２の具体的な形状については、特に限定されず、適宜公知の水槽を用いることが可能である。なお、下部処理槽２２は、底部に向かって先細るテーパ形状を構成する傾斜部２５及び５５を備えていることが好ましい。上記構成によれば、マイクロナノバブル発生部７９によるマイクロナノバブルの吐出圧と、ナノバブル含有水吐出部５４によるナノバブル含有水の吐出圧とによって、下部処理槽２２内の混合溶液をより効果的に攪拌することができる。その結果、下部処理槽２２内の混合溶液に含まれる有機フッ素化合物の酸化分解反応をより促進することができる。なお、下部処理槽２２の底面と傾斜部２５とがなす角度は特に限定されないが、例えば、４５度〜６０度であることが好ましい。また、上記角度として、使用する活性炭の種類や供給元に応じて、好ましい角度を選択することが好ましい。
【００９４】
（マイクロナノバブル発生部７９）
マイクロナノバブル発生部７９は、らせん状流路（流路）３２及びカレントカッター（きのこ状の突起物）３７を備えている。マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス８１をらせん流に変換するらせん状流路３２と、らせん流となったＰＦＣガス８１を微細に破砕する数多くのきのこ状の突起物（きのこ状衝突体）を有するカレントカッター３７とを備えている。マイクロナノバブル発生部７９に送り込まれたＰＦＣガス８１を、らせん状流路３２を通過させることによりらせん流に変換した後、カレントカッター３７のきのこ状衝突体に衝突させ、衝突及びせん断を繰り返すことによって、ＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させる。ＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させることによって、ＰＦＣガス８１をより長時間、ナノバブル含有水中に滞留させることが可能であり、ＰＦＣガス８１をナノバブル４９により効率よく分解することができる。
【００９５】
本明細書において使用する限り、「マイクロナノバブル」は、直径が約数百ｎｍ〜１０μｍの気泡であるが、実際にはマイクロバブルとナノバブルとが混在している気泡群を指している。なお、「マイクロバブル」は、直径が約１０〜５０μｍの気泡であり、水中において徐々に縮小し、最終的に消滅（完全溶解）するものである。また、「ナノバブル」は、直径が約１μｍ以下（約１００〜２００ｎｍ）の気泡であり、水中に長く存在することが可能である。
【００９６】
マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス８１を含む微細なマイクロナノバブル２７をナノバブル含有水中に発生させるガス微細化機構を備えていることが好ましい。特に、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、ＰＦＣガス８１を含む０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブル２７を発生させることがより好ましい。上記の構成により、より微細なＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７をナノバブル含有水中に発生させることができるので、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１とナノバブル含有水とが十分に混合される結果、ＰＦＣガス８１がナノバブル４９により効率よく分解される。本発明に用いられるマイクロナノバブル発生部７９としては、例えばラインミキサーなどが挙げられる。
【００９７】
本発明に係る処理装置２０は、マイクロナノバブル発生部７９に導入するＰＦＣガス８１の導入量を調節するインバータ制御ブロワー２３を備えていてもよい。本実施形態においてインバータ制御ブロワー２３は、処理槽１９の外側に設けられ、ガス配管２４を介して処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられたマイクロナノバブル発生部７９に接続されている。インバータ制御ブロワー２３は、ガス配管２４を介して、ＰＦＣガス排出設備３１からマイクロナノバブル発生部７９にＰＦＣガス８１を送り込むとともに、その導入量をインバータ制御により調節している。つまり、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２へのＰＦＣガス８１の吐出量は、インバータ制御ブロワー２３により調節される。これにより、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生するマイクロナノバブル２７の量が調節される。また、下部処理槽２２内に吐出されるＰＦＣガス８１の吐出量が調節されることによって、下部処理槽２２内のナノバブル含有水の攪拌状態が調節される。
【００９８】
インバータ制御ブロワー２３としては、インバータ運転できる、すなわち電動機の回転数を制御できる型のものを採用することが好ましい。電動機の回転数を制御により、マイクロナノバブル２７の発生量を調節することによって、下部処理槽２２内における粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２の流動状態を調節することができる。インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、粒状活性炭２６が沈降しないレベルであることが好ましい。
【００９９】
さらに、インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、下部処理槽２２の液相中におけるＰＦＣガス８１、ＰＦＣガスが分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２を十分に攪拌し、これらのガスを下部処理槽２２内の液面まで上昇させて上部処理槽２１に放出させ得る曝気量であることが好ましい。上記の条件を満たすために、当該曝気量は、下部処理槽２２の容積あたり５０ｍ３／時間／ｍ３以上の曝気量であることが好ましい。また、曝気量をインバータ制御することによって、後述するスクリーン１８及び６９と、フィルター１７とに、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が堆積しないような曝気量に調節することができるとともに、活性炭が有する触媒の強度を調節することができる。
【０１００】
（ナノバブル含有水吐出部５４）
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４について説明する。ナノバブル含有水吐出部５４は、第１配管６、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８、第２配管９、第２気体せん断部１０、電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）１１、第３配管１２、第３気体せん断部８０、及び第４気体せん断部２９を備えている。本実施形態においてナノバブル含有水吐出部５４は、タンク５と処理槽１９との間に設けられており、ナノバブル含有水吐出部５４の第４気体せん断部２９が処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられ、下部処理槽２２内にナノバブル含有水を吐出するようになっている。
【０１０１】
第１気体せん断部８には第１配管６及び第２配管９が接続されている。そして、第１配管６はタンク５に連結されており、第１配管６を介して第１気体せん断部８に液体（供給液）が供給されるとともに、第３配管１２を介して第１気体せん断部８に気体（供給ガス）が供給される。そして、第１気体せん断部８の中で上記液体と上記気体とが混合及びせん断されて、その結果、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１０２】
上記第１気体せん断部８に供給される液体は、タンク５に貯留された補給水、又は、当該補給水と、下部処理槽２２からタンク５に移送された混合溶液との混合液、であり得る。これにより、処理装置２０を小さく設計し、省スペース化を実現できる。
【０１０３】
また、第１気体せん断部８に供給される気体としては、特に限定されないが、例えば、空気、オゾン、酸素、窒素、炭酸ガスなどが挙げられる。また、上記気体は、オゾン又は酸素であることが好ましい。上記構成であれば空気よりも多量のラジカルを発生させることができるので、より効果的に難分解性化合物を酸化分解することができる。なお、この場合には、第３配管１２の電動ニードルバルブ１１側の末端に、各気体を貯蔵し得るタンクを設けることが好ましい。なお、上記タンクの具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知のタンクを用いることが可能である。
【０１０４】
第１気体せん断部８内への液体の供給は、気液混合循環ポンプ７を動作させることによって行なわれる。また、第１気体せん断部８内への気体の供給、及び気体の供給量の調節は、電動ニードルバルブ１１の開閉動作によって調節され得る。
【０１０５】
電動ニードルバルブ１１の開閉動作のタイミングは特に限定されない。例えば、まず気液混合循環ポンプ７の運転を開始することによって第１気体せん断部８内に液体を導入するとともに当該液体を攪拌させる。その後、気液混合循環ポンプ７の出力が最大値に達した時点以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７の運転を開始してから６０秒後以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが、より好ましい。
【０１０６】
気液混合循環ポンプ７の運転開始時に電動ニードルバルブ１１を開くことも可能であるが、この場合、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こし、その結果、気液混合循環ポンプ７が損傷する恐れがある。しかしながら、上記構成であれば、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こすことを防止することができるので、その結果、気液混合循環ポンプ７が破損することを防ぐことができる。
【０１０７】
電動ニードルバルブ１１を開くことによって第１気体せん断部８内に供給される気体の量は特に限定されない。例えば、第１気体せん断部８に対して、１．０リットル／分以下にて気体を供給することが好ましい。上記構成であれば、効率よく多量のナノバブル含有水を作製することができる。
【０１０８】
図１に示すように、第１気体せん断部８には第３配管１２を介して気体が供給される。第３配管１２を第１気体せん断部８に接続させる場合、第１気体せん断部８上における第３配管１２の接続位置、及び第１気体せん断部８に対する第３配管１２の接続角度等は特に限定されない。
【０１０９】
例えば、第３配管１２は第１気体せん断部８の側面に接続されるとともに、第１気体せん断部８の内側面（すなわち、第１気体せん断部８の内面に対する接線）に対して略１８度の角度をなすように接続されることが好ましい。換言すれば、第３配管１２の接続箇所における局所を考えた場合、第３配管１２は、気体と液体との混合物の運動方向に対して１８度の角度をなすように第１気体せん断部８の内側面に接続されることが好ましい。
【０１１０】
マイクロバブルを効率的に作製するためには、効率的に気体をせん断する必要がある。このとき、液体を超高速回転させて負圧部を形成し、当該負圧部に気体を導入する。そして、気体と液体との回転速度の差により、効率的に気体をせん断させている。この場合、上記入射角度が１８度であるときが、最も気体のせん断効率が高く、それゆえ、最も多くのマイクロバブルを作製することができる。
【０１１１】
本実施形態においては、４つの気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部５４について説明したが、特に４つには限らず、より多くの気体せん断部を有するものを用いてもよい。本発明者らは、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部を用いると、各種難分解性化合物の分解効率がさらに向上することを見出した。例えばＰＦＣガスをマイクロナノバブルとし、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部に導入して物理的にせん断すると、ＰＦＣガスの一部が分解されてフッ化水素等になることを見出した。従って、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部を用いることによって、各種難分解性化合物の分解処理に対応することができる。
【０１１２】
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４によってナノバブル含有水が作製される工程についてさらに詳細に説明する。なお、ナノバブル含有水は、大まかに言えば２つの工程（第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程）を経て製造される。以下に、第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程について説明する。
【０１１３】
＜第１気体せん断工程＞
第１気体せん断工程では、気体と液体とから、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１１４】
第１気体せん断工程では、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７を用いて気体と液体との混合物の圧力が流体力学的に制御されるとともに、負圧部に対して気体が吸入される。なお、「負圧部」とは、気体と液体との混合物の中で周りと比較して圧力が小さな領域を意図する。そして、上記混合物を高速流体運動させて負圧部を形成しながら気体をせん断することによって、微細なマイクロバブルを発生させる。つまり、液体と気体とを効果的に自給混合するとともに、圧送する。これによって、より微細なマイクロバブルを含有するマイクロバブル含有水を形成することができる。
【０１１５】
気液混合循環ポンプ７としては特に限定されないが、揚程４０ｍ以上（４ｋｇ/ｃｍ２の圧力）の高揚程のポンプであることが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７としてはトルクが安定している２ポールのポンプを用いることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能であり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルをより微細にせん断することができる。
【０１１６】
また、気液混合循環ポンプ７では、ポンプの圧力が制御されていることが好ましい。例えば、気液混合循環ポンプ７の回転数が、インバータ等の回転制御部（図示せず）によって制御されていることが好ましい。なお、上記回転制御部は、さらにシーケンサー（図示せず）によって制御され得る。上記構成によれば、上記第１気体せん断部８の中のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能となり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルを所望のサイズに揃えることができる。
【０１１７】
第１気体せん断部８の材料は特に限定されないが、ステンレス、プラスチック、又は樹脂であることが好ましい。上記材料の中では、ステンレスが最も好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水中に不純物が混入することを防止することができるとともに、第１気体せん断部８が振動することを防止することができる。
【０１１８】
また、第１気体せん断部８の厚さ（隔壁の厚さ）は特に限定されないが、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。一般的に、第１気体せん断部８の厚さが薄ければ、第１気体せん断部８中のマイクロバブル含有水の運動によって、第１気体せん断部８が振動する。つまり、マイクロバブル含有水の運動エネルギーが振動として外部に伝播して失われるので、マイクロバブル含有水の高速流体運動が低下し、その結果、せん断エネルギーが低下する。しかしながら、上記構成によれば、第１気体せん断部８の振動を防ぐことかできるので、効率よくマイクロバブルを作製することができる。
【０１１９】
次いで、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８がマイクロバブルを発生させるメカニズムについてさらに詳細に説明する。
【０１２０】
まず、第１気体せん断部８において、マイクロバブル含有水の構成成分である液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。具体的には、インペラと呼ばれる羽を超高速で回転させて、液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。このとき、第１気体せん断部８の中心部には、高速旋回する気体空洞部が形成される。
【０１２１】
次いで、上記気体空洞部を圧力によって竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。このとき、上記気体空洞部に対しては、当該気体空洞部の負圧を利用して、気体を自動的に供給させる。そして、さらにマイクロバブルを切断及び粉砕しながら混相旋回流を回転させる。なお、上記切断及び粉砕は、第１気体せん断部８の出口内外における気液二相流体の回転速度の差によって生じる。なお、上記回転速度の差は、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。
【０１２２】
すなわち、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７によってマイクロバブル含有水を高速流体運動させることによって負圧部を形成するとともに、流体力学的にマイクロバブル含有水の圧力を制御することによって上記負圧部に対して気体を供給している。その結果、第１気体せん断部８では、マイクロバブルを発生させることができる。すなわち、気液混合循環ポンプ７を用いて液体と気体とを効果的に自給混合しながら圧送することによりマイクロバブル含有水を製造することができる。
【０１２３】
第１気体せん断部８内腔の横断面の形状は特に限定されないが、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。また、第１気体せん断部８の内腔表面は、鏡面仕上げによって形成されていることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８の内部表面の摩擦が小さいので、気体と液体との混合物を高速旋回させることができるとともに、気体を効率良くせん断することができる。その結果、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１２４】
また、第１気体せん断部８の内部表面（内腔表面）には、溝が設けられていることが好ましい。また、上記溝の数は特に限定されないが、２本以上設けられていることが好ましい。また、上記溝は、第１気体せん断部８の内部表面上に形成された凹形状を有するものであればよく、その形状は特に限定されない。例えば、上記溝は、深さ略０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ、幅略０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内の液体と気体との混合物の旋回乱流の発生を制御することができるので、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１２５】
また、上記第１気体せん断部８へは、第１配管６を介して液体が供給され、第２配管９を介してマイクロバブル含有水が吐出されている。このとき、上記液体を供給する第１配管６内腔の横断面の面積は、マイクロバブル含有水を吐出する第２配管９の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水の吐出圧力を高めることができるので、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１２６】
＜第２気体せん断工程＞
第２気体せん断工程では、上記第１気体せん断工程にて作製されたマイクロバブル含有水からナノバブル含有水が作製される。さらに詳細には、第１気体せん断部８によって作製されたマイクロバブル含有水を第２気体せん断部１０にてさらにせん断して、これによって、ナノバブル含有水を作製している。
【０１２７】
なお、必要に応じて第３気体せん断部８０をさらに備えることができる。第３気体せん断部８０を備えれば、第２気体せん断部１０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１２８】
また、必要に応じてさらに第４気体せん断部２９をさらに備えることができる。第４気体せん断部２９は、第３気体せん断部８０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１２９】
上記気液混合循環ポンプ７によって、マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０へ、さらに第４気体せん断部２９へ圧送される。マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０、さらに第４気体せん断部２９へと配管を介して圧送される場合には、マイクロバブル含有水が圧送される方向に向かって、徐々に又は段階的に配管の直径が小さくなることが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水をより高速で流体運動しながら竜巻状に細くすることができる。換言すれば、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。その結果、マイクロバブルからナノバブルを効率よく発生させることができるとともに、ナノバブル含有水中に超高温の極限反応場を形成することができる。
【０１３０】
上記極限反応場が形成されると、ナノバブル含有水が局部的に高温高圧状態となり、当該局所にて不安定なフリーラジカルができるとともに、同時に熱が発生される。フリーラジカルは不対電子を有する原子又は分子であって、他の原子又は分子から電子を奪い取って安定化しようとする。それゆえ、フリーラジカルを含むナノバブル含有水は、強い酸化力を示すことになる。従って上記構成によれば、フリーラジカルの作用によって、有機物などを酸化分解することができる。
【０１３１】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９は、ステンレス、プラスチック、又は樹脂によって形成されていることが好ましい。
【０１３２】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内腔の横断面の形状は、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部表面の抵抗（摩擦）が小さいので、マイクロバブル含有水を高速旋回させることができるとともに、マイクロバブル含有水を効率良くせん断することができ、その結果、多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１３３】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９には、小孔が開いていることが好ましい。上記小孔の開口の直径は特に限定されないが、４ｍｍ〜９ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部におけるバブル含有水の旋回運動を制御することができる。つまり、上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内部の旋回乱流の発生を制御することができる。その結果、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９によって、安定にナノバブルを発生させることができる。なお、上記小孔の具体的なサイズは、ポンプの吸引最大値、モーター出力値、及びポンプ吐出圧力値によって決定することも可能である。
【０１３４】
上述した気液混合循環ポンプ７、第１気体せん断部８、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９などの具体的な構成としては特に限定しないが、例えば市販のものを用いることが可能である。例えば、株式会社協和機設社製のバビダスＨＹＫ型を用いることが可能であるが、これに限定されない。
【０１３５】
（上部処理槽２１）
本実施形態において、上部処理槽２１には、炭酸カルシウム（カルシウム含有物）を含んでいる、上部炭酸カルシウム層１、中間部炭酸カルシウム層３、及び下部炭酸カルシウム層５６が備えられている。また、これらの炭酸カルシウムを支えるための、上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７が備えられている。
【０１３６】
上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７は、上部処理槽２１を水平に区切るよう形成されて固定されており、炭酸カルシウムを支えられる構造になっている。これらの支持網の網目の大きさは、炭酸カルシウムが落下せず、かつ気体、液体、及び後述する炭酸カルシウムのフロック又はスライムなどが通過できる大きさであることが好ましい。
【０１３７】
炭酸カルシウムは、上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７の上に、気体、液体などが通過できる程度に多量に設けられて炭酸カルシウム層を形成している。炭酸カルシウムは、支持網上に、１ｍ３あたり０．５ｇ以下にて設けることが好ましい。このような量であれば、炭酸カルシウムが難分解性化合物などと反応してできる反応物により支持網が閉塞されることを、避けることができる。また、炭酸カルシウムは、各支持網の網目から落下しない大きさであることが好ましく、例えば直径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の顆粒状のものがより好ましい。このような大きさであれば、難分解性化合物を含むガスとの反応効率がよく、また搬送しやすいため取り扱いが容易となる。
【０１３８】
なお、炭酸カルシウムとしては、主成分が炭酸カルシウムであることが好ましく、例えば、石灰岩、結晶質石灰岩（大理石）、方解石（カルサイト）、あられ石などが挙げられる。また、炭酸カルシウムに代えて、カルシウム化合物、カルシウム剤、カルシウムを含む鉱石などカルシウムを含むもの（カルシウム含有物）を用いることもできる。カルシウム剤としては消石灰などが挙げられる。カルシウム含有物は、カルシウムを含んでいるため、例えば酸性ガスなどを中和することができる。酸性ガスとしては、例えばフッ化水素ガス、硫化水素ガス、硝酸ガス、塩化水素ガスなどが挙げられる。従って、本発明に係る処理装置において処理する難分解性化合物が有機フッ素化合物、硫黄化合物、硝酸化物、塩化物などであれば、これらが下部処理槽２２において分解されて生じるフッ化水素ガス、硫化水素ガス、硝酸ガス、塩化水素ガスなどを、カルシウム含有物によってさらに中和し除去することができる。
【０１３９】
本実施形態においては、上述したようなガスは、炭酸カルシウム層を通過する際に炭酸カルシウムの表面に接触することによって、炭酸カルシウムと自動的に反応し、無害化される。
【０１４０】
例えばフッ化水素ガスは、炭酸カルシウムと反応し、以下のように反応してフッ化カルシウムとなって無害化される。
２ＨＦ＋ＣａＣＯ３→ＣａＦ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
このような反応は、炭酸カルシウムの表面にフッ化水素ガスが接触することによって、自動的に進行する。
【０１４１】
下部処理槽２２においては、ナノバブル４９、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１が分解される。ここで、ＰＦＣガス８１が分解されてフッ化水素ガス５０及びその他の分解物ガス５２が生じ、分解されずに下部処理槽２２に残留するＰＦＣガス８１と共に、下部処理槽２２内を上昇し、第１の分解物混合ガスとして上部処理槽２１に放出される。このとき、上部処理槽２１に放出される第１の分解物混合ガスには、ナノバブル含有水ミスト７６が多量に含まれる。
【０１４２】
ナノバブル含有水ミスト７６は、霧状のナノバブル含有水である。下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にマイクロナノバブル発生部７９からマイクロナノバブルを発生させるとき、ナノバブル含有水へのＰＦＣガス８１の吐出量をインバータ制御ブロワー２３により調節することによって、ナノバブル含有水ミスト７６を発生させることが可能である。例えば、酸素溶解が６％以上となるようにインバータ制御ブロワー２３を調節することが好ましい。
【０１４３】
上部処理槽２１内に放出された第１の分解物混合ガスは、各指示網及び各炭酸カルシウム層を通過して、上部処理槽２１内を上昇する。このとき、第１の分解物混合ガスに含まれる、フッ化水素ガス５０及び上述した酸性ガスなどは、炭酸カルシウムと反応して処理される。フッ化水素ガス５０を例にして説明すると、フッ化水素ガス５０は、炭酸カルシウムと反応してフッ化カルシウムとなる。当該フッ化カルシウムは、フロック及びスライムを形成し、炭酸カルシウム又は支持網の表面に付着するか、あるいは支持網の網目を通って下部処理槽２２へと落下する。「フロック」とは、一般的には化学的に反応した凝集物を意味し、また「スライム」とは、固体の表面に形成される薄い膜状のものを意味する。
【０１４４】
上部処理槽２１における各支持網及び炭酸カルシウム層のさらに上には、上述した散水用水配管４６が設置されている。散水用水配管４６には、フランジ４７、及び散水ノズル４８が設けられている。フランジ４７は、散水用水配管４６の末端を閉じるように形成されている留め具であり、散水ノズル４８は、散水用水配管４６に一定間隔をおいて設置されているノズルである。
【０１４５】
散水用水配管４６には、タンク５内に補給される補給水と、下部処理槽２２からタンク５に導入される混合溶液とが、タンク５から散水ポンプ４５により吸い込み水配管４３を経て導入される。そして、散水用水配管４６を流れる液体は、散水ノズル４８から上部処理槽２１内に散水され、各炭酸カルシウム層及び各指示網を通って下部処理槽２２へと落下する。このとき、当該液体によって、各炭酸カルシウム層における炭酸カルシウムの表面と、各指示網とが洗浄されるため、これらに付着しているフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムは、当該液体とともに下部処理槽２２へと落下する。下部処理槽２２内に落下したフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムは、その後下部処理槽２２内の混合溶液とともに１次処理水排水管７０を経て後述する排水処理装置３５へと移送される。
【０１４６】
また、上部処理槽２１内に散水される当該液体は、上部処理槽２１内の第１の分解物混合ガスに含まれる、フッ化水素ガス５０などの溶解性を有するガスの一部を溶解させて下部処理槽２２へと落下させる。溶解したフッ化水素などはフッ素イオンなどとなり、下部処理槽２２内に落下する。
【０１４７】
また、下部処理槽２２内の混合溶液には、下部処理槽２２においてＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素などが一部溶解してフッ素イオンなどとして含まれ得る。下部処理槽２２に含まれるフッ素イオンなどは、タンク５を経て散水用水配管４６に導入されて上部処理槽２１内に散水され得る。上部処理槽２１内に散水されたフッ素イオンなどは、炭酸カルシウムと接触してフッ化カルシウムなどとなって無害化され得る。このように、下部処理槽２２内において難分解性化合物が分解されて溶解した分解物などをさらに処理することができる。
【０１４８】
下部処理槽２２から、上部処理槽２１内に拡散した第１の分解物混合ガスは、上部処理槽２１内を上昇し、各指示網及び各炭酸カルシウム層を通過する際、第１の分解物混合ガスに含まれるフッ化水素ガス５０、酸性ガスなどが炭酸カルシウムによって処理され、第２の分解物混合ガス（第３の気体）となって上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０に到達する。すなわち、第２の分解物混合ガスには、下部処理槽２２において分解されずに残留したＰＦＣガス８１と、ＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２とのうち、炭酸カルシウムにより処理されずに残留したガスを含む。また、第２の分解物混合ガスには、多量のナノバブル含有水ミスト７６がさらに含まれる。第２の分解物混合ガスは、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されてさらに分解される。
【０１４９】
本実施形態において、第１の分解物混合ガスに含まれる難分解性化合物の一部を炭酸カルシウムにより処理することによって、第２の分解物混合ガスに含まれる難分解性化合物を減らすことができる。従って、後述するＰＦＣガス分解装置３３における消費エネルギーを減らすことができる。
【０１５０】
（ＰＦＣガス分解装置３３）
ＰＦＣガス分解装置３３は、処理槽１９の外部に設けられ、上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０に、ＰＦＣガス配管３６を介して接続されている。排気ダクト４０に到達した第２の分解物混合ガスは、排気ダクト４０に設けられた排気ファン４１を介してＰＦＣガス配管３６を経て、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されて分解される。
【０１５１】
ところで、ＰＦＣガス８１を分解するためには、次の反応式
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＣＯ２＋ＣＯ
ＮＦ３＋（３／２）Ｈ２Ｏ→３ＨＦ＋（１／２）ＮＯ＋（１／２）ＮＯ２
ＳＦ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＳＯ３
に示すように分解反応に水（Ｈ２Ｏ）を必要とする。
【０１５２】
従って、ＰＦＣガス分解装置３３においてＰＦＣガス８１を分解するには、通常、水（Ｈ２Ｏ）を供給しなくてはならないが、本実施形態における第２の分解物混合ガスには、多量のナノバブル含有水ミスト７６が含まれている。すなわち、ＰＦＣガス分解装置３３には、ガスとともに、水を含むナノバブル含有水ミスト７６が導入されるため、別途水を供給する必要がない。また、ナノバブル含有水ミストは、反応性に富むラジカルを有しているため、反応性に優れており、ＰＦＣガスの分解において有効に作用する。
【０１５３】
ここで、ＰＦＣガス分解装置３３内に導入されたナノバブル含有水ミスト７６は、例えばＰＦＣガス分解装置３３内の温度が高温であるとき、特に有効に作用する。つまり、ナノバブル含有水ミスト７６が存在しているＰＦＣガス分解装置３３内が高温である場合、ＰＦＣガス８１の分解反応が促進され、従ってＰＦＣガス８１を容易に分解することができる。そのような温度としては、例えば、８５０℃〜１４００℃であることが好ましい。
【０１５４】
ＰＦＣガス分解装置３３としては、例えば従来使用している気体処理装置などを用いることができる。ＰＦＣガス分解装置３３は、例えば、ＰＦＣガス熱分解装置、ＰＦＣガス触媒分解装置、ＰＦＣガスプラズマ分解装置、及びＰＦＣガス燃焼分解装置の少なくとも何れか１つを備えていてもよいが、これに限定されない。上記の各装置については後述する。ＰＦＣガス分解装置３３に用いられる装置は、処理対象となる難分解性化合物を含むガスの濃度、成分などによって、決定すればよい。
【０１５５】
ＰＦＣガス分解装置３３において分解されるＰＦＣガスなどの難分解性化合物は、例えばフッ化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び窒素酸化物などに分解される。このうち、フッ化水素は毒性を有するため、フッ化水素を含むガスを大気中に排出する前に無毒化する必要がある。そこで、本実施形態において、処理装置２０は、フッ化水素含有ガスを無毒化するための不純物除去手段として、スクラバー３４を備えている。
【０１５６】
スクラバー３４は、ＰＦＣガス分解後配管３８によってＰＦＣガス分解装置３３に接続されており、ＰＦＣガス分解後配管３８を介してＰＦＣガス分解装置３３において生じたフッ化水素含有ガスが導入される。スクラバー３４としては、例えば、洗浄水が水である水スクラバーや、洗浄水がアルカリ性を示すアルカリスクラバーなどを用いることができるが、これに限定されない。また、スクラバー３４の具体例としては、湿式充填塔スクラバーＴＲＳ型（セイコー化工機株式会社製）などが挙げられる。スクラバー３４では、ガス中のフッ化水素を、洗浄水に気液接触させ、洗浄水中にフッ素イオンとして溶解させることによって、ガス中からフッ素を除去して無毒化する。
【０１５７】
本実施形態において、フッ化水素含有ガス中のフッ化水素は、スクラバー３４において取り除かれて洗浄水とともに廃液として排出され、排水配管４２によって後述する排水処理装置３５へと移送される。スクラバー３４においてフッ化水素が除去され無害化されたガスは、処理ガス３９として処理装置２０外に排出される。
【０１５８】
本発明に係る処理装置２０は、スクラバー３４及び下部処理槽２２から排出される廃液を処理するための排水処理装置３５をさらに備えていてもよい。本実施形態に係る排水処理装置３５は、排水配管４２によってスクラバー３４と接続されており、スクラバー３４から排出されるフッ素イオンなどを含有する廃液が導入される。また、排水処理装置３５は、１次処理水排水管７０によって下部処理槽２２に接続されており、下部処理槽２２から排出される廃液が導入される。下部処理槽２２から排出される廃液には、フッ素イオンなどの分解物、サイズの小さい破砕微細活性炭６２、フッ化カルシウムのフロック及びスライムなどが含まれ得る。
【０１５９】
本実施形態に係る排水処理装置３５は、無機凝集剤として消石灰（水酸化カルシウム）を備えており、また有機凝集剤として高分子凝集剤を備えている。このような高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系有機凝集剤（栗田工業株式会社製のクリフロック）などを用いることができる。また、排水処理装置３５は、例えば、消石灰及び高分子凝集剤を備える凝集槽と、フッ化カルシウムのフロック（集合体）を沈殿させる為の沈澱槽とを備えていてもよい。
【０１６０】
スクラバー３４及び下部処理槽２２から排水処理装置３５に移送された廃液中のフッ素イオンは、消石灰中のカルシウムと反応し、フッ化カルシウムを形成して沈殿する。また、下部処理槽２２から排出された廃液が、有機フッ素化合物を分解したときに生じる硫酸イオンを含んでいる場合には、この硫酸イオンが消石灰中のカルシウムと反応して硫酸カルシウムを形成し、無害化される。さらに、下部処理槽２２から排出された廃液に含まれるフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムが、凝集後沈澱処理される。上述した沈殿物、下部処理槽２２から排出された破砕微細活性炭６２などは、排水処理装置３５において、被処理水中から固液分離される。
【０１６１】
このように無害化された廃液は、２次処理水排水管７１から処理水として排出される。
【０１６２】
以上のように、本発明に係る処理装置２０によれば、ＰＦＣガスのような難分解性化合物を含有する気体を処理し、ナノバブルの酸化作用及び活性炭の触媒作用によりＰＦＣガス中の炭素などの原子とフッ素との強固な結合を切断して分解する。その結果生じたフッ化水素ガスなどの分解物ガスを、カルシウム含有物と反応させて無害化する。さらに、未分解のＰＦＣガス及び分解物ガスを、ＰＦＣガス分解装置３３において分解処理する。これにより、半導体製造装置などから排出される気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１６３】
本発明に係る処理装置２０によれば、例えば従来の、高温にて処理する気体処理装置などにおいて処理しようとする難分解性化合物を含む気体を、当該気体処理装置に導入する前に、ナノバブルの酸化作用、活性炭の触媒作用、及びカルシウム含有物の中和作用により、常温にて分解して処理することができる。従って、当該気体処理装置のみを用いて処理するよりも、エネルギー消費を大幅に抑えることができる。
【０１６４】
〔第２の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態を示す模式図である。第２の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス熱分解装置７２を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６５】
本実施形態において、ＰＦＣガス熱分解装置７２は、セラミックヒーター（図示しない）を備えている。一般に、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、本実施形態においてＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度をセラミックヒーターによって上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率を向上させる。ＰＦＣガス熱分解装置７２における加熱手段としては、セラミックヒーターの他にも、電熱ヒーターなどを用いることができる。
【０１６６】
ＰＦＣガス熱分解装置７２としては、どのような方式を用いる装置でもよいが、例えば筒状の躯体と洗浄ガス導入管とヒーターとで構成されている加熱反応部を備える装置などが挙げられる。上記の装置においては、例えば躯体の内周面、ヒーターの外周面の材質はセラミックスであり、ＰＦＣガスなどの難分解性化合物を加熱反応部に導入して熱分解処理する。
【０１６７】
ＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度は、導入される難分解性化合物の種類、又は導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１６８】
〔第３の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態について、図３を参照して以下に説明する。図３は、本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態を示す模式図である。第３の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス触媒分解装置７４を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６９】
本実施形態において、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、当該装置内に導入された難分解性化合物を含有する気体を、触媒を使用して電気加熱により処理する。触媒としては、例えば、Ｎｉ・Ａｌ触媒又はＰｄ／Ｎｉ／Ａｌ触媒を用いることができる。また、電気加熱手段としては、例えば、電気炉を用いることができる。ＰＦＣガス触媒分解装置７４では、排ガス中のＰＦＣガスなどの難分解性化合物を電気炉において電気加熱し、さらに触媒と接触させることで、約７５０℃において、当該難分解性化合物を分解することができる。つまり、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、第２の実施形態におけるＰＦＣガス熱分解装置よりも低温において分解することができる。また、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、発生したフッ化水素を即座に吸収する成分を含む高性能触媒を含んでいることが好ましい。
【０１７０】
〔第４の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第４の実施形態について、図４を参照して以下に説明する。図４は、本発明に係る処理装置２０の第４の実施形態を示す模式図である。第４の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７１】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５は、排ガス中のＰＦＣガスなどの難分解性化合物をプラズマにより分解し、そこに水や酸素を添加することにより、分解したガスの再結合を防ぎ、処理可能なガスに転化する装置である。その結果、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７２】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５としては、例えば、前処理部、プラズマ発生部、反応部、及びガス冷却器から構成されている、マイクロ波を利用した空洞共振器方式の装置であってもよい。
【０１７３】
〔第５の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第５の実施形態について、図５を参照して以下に説明する。図５は、本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。第５の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７４】
本実施形態において、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７は、図示しないが燃焼手段としてバーナーを備えている。上述したように、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７内の温度を上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率が向上する。
【０１７５】
ＰＦＣガス燃焼分解装置７７では、燃料炉にＰＦＣガスなどの難分解性化合物を導入し、バーナーに燃料と酸素ガスを吹き込んで燃焼させて分解する。例えば、ＰＦＣガスをフッ化水素まで分解する。
【０１７６】
バーナーによって上昇させる温度としては、導入される難分解性化合物の種類、又は導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７７】
〔第６の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。図６は、本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態を示す模式図である。第６の実施形態においては、タンク５内にヒーター６４が設けられている点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７８】
本実施形態において、タンク５内にはヒーター６４が設けられているので、タンク５内の難分解性化合物を含有する液体の温度を調節することができる。一般に液体の温度が上昇すると当該化合物の分解が促進されるため、温度が上昇した液体を下部処理槽２２に移送し、下部処理槽２２内でナノバブル及び活性炭により処理することによって、難分解性化合物の分解効率が向上する。しかしながら、当該液体の温度設定は、液体に含まれる難分解性化合物の種類、ナノバブル含有水吐出部５４の仕様、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６の量、及びマイクロナノバブル発生部７９から吐出されるＰＦＣガスの吐出量等によって異なるので、予め得た実験データに基づいて、総合的な観点（省エネ、コスト、分解性能等）から決定すればよい。
【０１７９】
〔第７の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第７の実施形態について、図７を参照して以下に説明する。図７は、本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。第７の実施形態においては、タンク５内に大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１８０】
本実施形態において、タンク５には下部処理槽２２に含まれる粒状活性炭２６よりも大きい大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている。
【０１８１】
ここで、触媒作用として作用する活性炭には、通常、細孔が開いている。大型活性炭６５にも同様に細孔が開いており、また大型であるが故に、タンク５が含む活性炭の量及び表面積が多くなるため、タンク５が含む大型活性炭６５は、強い触媒作用を有する。タンク５には、下部処理槽２２から移送されたナノバブル４９を含んでおり、従って大型活性炭６５が有する触媒作用は、タンク５において、ナノバブルによる酸化作用をより強めることができるので、液体に含まれる難分解性化合物を効率よく分解することができる。また、大型活性炭６５は吸着作用も有しているため、難分解性化合物を吸着させた後にナノバブルの酸化力によって分解することもできる。
【０１８２】
なお、大型活性炭６５は、一定時間使用した後に新しい大型活性炭に交換するなど、定期的にメンテナンスを行うことが好ましい。難分解性化合物を吸着して性能が低下した大型活性炭６５を新しいものに交換することによって、難分解性化合物をより効率よく分解することができる。
【０１８３】
〔第８の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第８の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。図８は、本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。第８の実施形態においては、ナノバブル含有水吐出部５４にナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに特定している点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１８４】
本実施形態において、ナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに限定しているため、作製されるナノバブルはオゾンナノバブルとなる。従って、オゾン以外の気体によって作製されたナノバブルよりも、酸化力の強いナノバブルを作製することができるため、液体中の難分解性化合物をより強力に酸化分解することができる。
【０１８５】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的内容を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１８６】
〔実施例１〕
図２に基づいて、ＰＦＣガスを処理する処理装置２０を作製した。
【０１８７】
本実施例において用いた処理装置２０において、タンク５の容量は０．５ｍ３、処理槽１９の上部処理槽２１の容量は約０．８ｍ３、下部処理槽２２の容量は約１．２ｍ３、ＰＦＣガス熱分解装置７２の容量は約１．５ｍ３、スクラバー３４の容量は約２．２ｍ３とした。
【０１８８】
ナノバブル含有水吐出部５４としては、３．７ｋｗの出力を有する電動機により構成された気液混合循環ポンプ７を備える、株式会社協和機設製のＨＹＫ型を用いた。また、下部処理槽２２には、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を導入した。
【０１８９】
マイクロナノバブル発生部７９には、半導体工場から排出された、ＰＦＣを含むガスを導入した。またインバータ制御ブロワー２３によって調節される、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２に吐出されるＰＦＣガスの吐出量は、下部処理槽２２の容積あたり０．１ｍ３／時間／ｍ３とした。
【０１９０】
タンク５には、補給水として水道水を導入し、処理設備に関する一連の設備を全て稼動した。稼動し始めて６日後に、タンク５内、及び１次処理水排水管７０から得られる液体中の総フッ素量を測定した。総フッ素量は燃焼イオンクロマトグラフ法により測定した。その結果を表１に示す。ただし、タンク５に導入された水道水には、初めから微量のフッ素が含まれていた。
【０１９１】
【表１】
【０１９２】
また、稼動し始めて６日後に、スクラバー３４から排出された処理ガス３９中のＰＦＣなどについて、ガスクロマトグラフ−質量分析計法を用いて検出した。その結果を表２に示す。
【０１９３】
【表２】
【０１９４】
表１及び表２に示す結果から、以下のａ）及びｂ）が明らかになった。
ａ）タンク５内の液体中の総フッ素量と比較して、１次処理水排水管７０から得られる液体中の総フッ素量が格段に高かったため、ＰＦＣガスに含まれるＰＦＣが、下部処理槽２２において分解されてフッ化水素（ＨＦ）等になり、フッ素イオンとして液体中に溶解したことが明らかになった。
ｂ）スクラバー３４から排出された処理ガス３９中に、ＰＦＣ等分解物が検出されなかったことから、分解物が確実に分解されたことが明らかになった。
【０１９５】
〔実施例２〕
ナノバブルによる酸化分解に、さらに活性炭を組み合わせた場合の効果を調べるために、実施例１で用いた装置と同様の装置を用いて、以下の通り実験した。
【０１９６】
本実施例では、半導体工場から排出された、ＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）などの有機フッ素化合物を含有する液体を下部処理槽２２に２０リットル導入し、以下の条件１）〜３）により処理装置２０を稼動した。
１）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気する。
２）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させる。
３）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させ、さらに破砕微細活性炭を添加する。
【０１９７】
本実施例においては、ナノバブル含有水吐出部として、株式会社協和機設社製のＨＹＫ型を用い、破砕微細活性炭として、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いた。
【０１９８】
処理装置２０を６日間稼働した後に、下部処理槽２２内の液体におけるＰＦＯＳ濃度、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定した。ＰＦＯＳ濃度はＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法（液体クロマトグラフ−タンデム型質量分析計法）、全有機炭素濃度は燃焼触媒酸化法、化学的酸素要求量は過マンガン酸カリ消費法により測定した。その結果を表３に示す。
【０１９９】
【表３】
【０２００】
表３に示す結果から、ナノバブル含有水を吐出させるとともに破砕微細活性炭を添加することにより、ＰＦＯＳ濃度、全有機炭素量、化学的酸素要求量が大きく低下したことから、破砕微細活性炭が触媒的に作用し、ナノバブルによる酸化分解力を高めたことが明らかになった。
【０２０１】
〔実施例３〕
上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えた場合の効果を調べるために、実施例１で用いた装置と同様の装置を２セット作製し、処理装置Ａ及び処理装置Ｂとした。ただし、処理装置Ａにおける上部処理槽２１には炭酸カルシウムの鉱物を備え、処理装置Ｂには炭酸カルシウムの鉱物を備えなかった。炭酸カルシウムの鉱物としては、市販されている直径０．６ｍｍの方解石（カルサイト）を装置あたり５０００ｇ用いた。
【０２０２】
処理装置Ａ及び処理装置Ｂを用いて、実施例１と同様に実験を行った。稼動し始めて６日後に、ＰＦＣガス配管３６内の気体に含まれるフッ化水素濃度を、ランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法を用いて測定した。その結果を表４に示す。
【０２０３】
【表４】
【０２０４】
表４に示すように、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えている処理装置ＡのＰＦＣガス配管３６内の気体に含まれるフッ化水素濃度は、カルシウム含有物を備えていない処理装置Ｂよりも大幅に低かった。本実施例の結果から、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えることによって、フッ化水素を確実に処理できることが明らかになった。
【０２０５】
従って、本発明に係る処理装置では、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えることによりフッ化水素を処理することができるので、その後のＰＦＣガス分解装置に導入される難分解性化合物を減らすことができ、ＰＦＣガス分解装置における消費エネルギーをより抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、工場等から排出されるガスを処理するためのガス処理装置を製造する分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】本発明に係る処理装置の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る処理装置の第２の実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る処理装置の第３の実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る処理装置の第４の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る処理装置の第６の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。
【図８】本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１ 上部炭酸カルシウム層
２ 上部支持網
３ 中間部炭酸カルシウム層
４ 中間部支持網
５ タンク（貯水槽）
６ 第１配管
７ 気液混合循環ポンプ（ポンプ）
８ 第１気体せん断部
９ 第２配管
１０ 第２気体せん断部
１１ 電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）
１２ 第３配管
１３ フランジ
１４ 流通配管
１５ フランジ
１６ フィルター部（分離手段）
１７ フィルター
１８ スクリーン
１９ 処理槽
２０ 処理装置
２１ 上部処理槽（第２処理部）
２２ 下部処理槽（第１処理部）
２３ インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）
２４ ガス配管
２５ 傾斜部
２６ 粒状活性炭
２７ マイクロナノバブル
２９ 第４気体せん断部
３０ ナノバブル流
３１ ＰＦＣガス排出設備
３２ らせん状流路（流路）
３３ ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）
３４ スクラバー
３５ 排水処理装置
３６ ＰＦＣガス配管
３７ カレントカッター（きのこ状の突起物）
３８ ＰＦＣガス分解後配管
３９ 処理ガス
４０ 排気ダクト
４１ 排気ファン
４２ 排水配管
４３ 吸い込み水配管
４４ 信号線
４５ 散水ポンプ
４６ 散水用水配管
４７ フランジ
４８ 散水ノズル
４９ ナノバブル
５０ フッ化水素ガス
５２ 分解物ガス
５３ シーケンサー
５４ ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）
５５ 傾斜部
５６ 下部炭酸カルシウム層
５７ 下部支持網
６２ 破砕微細活性炭
６３ 取り出し口
６４ ヒーター
６５ 大型活性炭
６６ 大型活性炭収容容器
６７ 取り出し口
６９ スクリーン
７０ １次処理水排水管
７１ ２次処理水排水管
７２ ＰＦＣガス熱分解装置
７４ ＰＦＣガス触媒分解装置
７５ ＰＦＣガスプラズマ分解装置
７６ ナノバブル含有水ミスト
７７ ＰＦＣガス燃焼分解装置
７９ マイクロナノバブル発生部（マイクロナノバブル発生手段）
８０ 第３気体せん断部
８１ ＰＦＣガス（第１の気体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性化合物を含有する気体を処理するための処理装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）及び有機フッ素化合物類（例えば、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）又はパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）等）などは化学的に安定な物質であって、耐熱性及び耐薬品性（例えば、耐酸性）に優れている。それゆえ、これら難分解性化合物は、界面活性剤、又は半導体製造における反射防止膜等の産業用材料として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、これら難分解性化合物が広く用いられれば用いられるほど、難分解性化合物が自然界に放出される可能性が増加する。
【０００４】
上述したように、難分解性化合物は化学的に安定な物質であるが故に、一度自然界に放出されれば、深刻な環境汚染の原因となり得る。例えば、北極熊、アザラシ及び鯨の体内から上述したような難分解性化合物が検出されており、難分解性化合物による環境汚染が国際的に深刻化しつつある。
【０００５】
近年、例えば半導体工場又は液晶工場において使用する難分解性化合物を含む気体（例えば、各種ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）ガス）が、温暖化の原因の一つとして重要視されており、特にＰＦＣガスは、二酸化炭素の数千倍の温室効果を有すると考えられている。ＰＦＣガスにおける炭素とフッ素の結合は、強固かつ安定なため、自然界中では分解されない。そこで、このような気体中の難分解性化合物を削減することも重要な課題となっている。
【０００６】
半導体工場又は液晶工場等において使用するＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３等のＰＦＣガスは、従来から、７５０℃〜１４００℃の高温条件において、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、燃焼分解装置等により処理されている。しかし、ＰＦＣガスは難分解性であるため、分解温度条件の設定、処理量の決定、除去率の決定、副生成物の検討、ランニングコストの検討などを調査検討する必要がある。また、高温条件によって処理する従来の方法では、多大なエネルギーを消費してしまう。
【０００７】
ところで、近年、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用効果があることが明らかになりつつあり、現在、このような気泡を作製する技術及びその効果に対する研究が進みつつある。そして、気泡を用いて、様々な有機物を分解しようとする試みもなされている。
【０００８】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブル及びナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【０００９】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、及びナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、特許文献１には、ナノバブルが、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、又は静電分極の実現によって、界面活性作用及び殺菌作用を示すことが記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルが有する界面活性作用及び殺菌作用を用いて、各種物体を洗浄する技術及び汚濁水を浄化する技術が記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献１では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【００１０】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、又は３）上記液体の一部を分解ガス化する工程及び上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法又は光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１１】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来のバブルを利用した処理技術では、気体に含まれる難分解性化合物を除去できないという問題点を有している。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は工場などから排出される気体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することが可能な処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、以下の１）〜５）を見出し、本発明を完成させるに至った。つまり、
１）工場等から排出される難分解性化合物（ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）など）を含む気体に、ナノバブル含有水ミストを含ませて処理することにより、難分解性化合物を効率よく処理できること、
２）ナノバブルの酸化力と活性炭の触媒作用とによる相乗効果を利用することによって、難分解性化合物を効率よく分解できること、
３）上記気体を含むマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に導入することにより、ナノバブル含有水ミストを多量に含有する気体を効率よく発生させ得ること、
４）上記気体を含むマイクロナノバブルを液体中に導入し、さらに当該液体をナノバブル含有水吐出部においてせん断することによって、難分解性化合物を物理的に分解できること、
５）上記気体を処理することにより発生する難分解性化合物の分解物を含むガスをカルシウム含有物と接触させると、上記分解物が効率よく除去されること。
【００１５】
すなわち、本発明に係る処理装置は、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置であって、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成により、難分解性化合物を含む第１の気体をナノバブル含有水によって処理することによって発生する第２の気体に含まれ得る、第１の気体に含まれる難分解性化合物、及びその分解物を、第２処理部においてカルシウム含有物と接触させることによって、効率よく無害化することができる。これにより、首尾よく第１の気体を処理することができる。
【００１７】
上記カルシウム含有物は、主成分が炭酸カルシウムであることが好ましい。石灰岩、大理石、方解石、あられ石等の炭酸カルシウムを主成分とする物質は、上記カルシウム含有物として好適に用いることができる。
【００１８】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水中に、上記第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
上記の構成により、第１処理部内において、第１の気体はマイクロナノバブルに含まれるので、ナノバブル含有水中に長時間滞留させることが可能であり、第１の気体に含まれる難分解性化合物をナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００２０】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、上記第１の気体が通過するらせん状の流路と、上記流路を通過した上記第１の気体が衝突するきのこ状の突起物と、を備えていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、上記第１の気体は、らせん状の流路を通過してらせん流に変換された後、きのこ状の突起物に衝突することによって、マイクロナノバブルとなる。これにより、ナノバブル含有水中に第１の気体を含むマイクロナノバブルを効率よく発生させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る処理装置において、上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルを上記ナノバブル含有水中に発生させるものであることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、第１の気体を含む超微細なマイクロナノバブルをナノバブル含有水中に発生させるので、第１の気体とナノバブル含有水とが十分に混合され、かつ第１の気体がより長時間ナノバブル含有水中に保持されることとにより、第１の気体に含まれる難分解性化合物を、ナノバブルにより効率よく分解することができる。
【００２４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、上記マイクロナノバブル発生手段に導入された後にマイクロナノバブルとして上記第１処理部内に吐出されており、上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、マイクロナノバブル発生手段に導入される第１の気体の量を調節することにより、マイクロナノバブル発生手段から第１処理部内に吐出される第１の気体の量を調節することができる。従って、例えばマイクロナノバブル発生手段に導入される当該第１の気体の量を多くすることにより、第１処理部内を強く曝気することができるため、第１処理部内を効率よく撹拌できるとともに、後述するナノバブル含有水ミストを効率よく発生させることができる。また、マイクロナノバブル発生手段から第１処理部内に吐出される第１の気体の量を調節することによって、第１処理部内のナノバブル含有水中に発生させるマイクロナノバブルの量を調整することができる。
【００２６】
さらに、例えば第１処理部内に後述する活性炭が備えられている場合には、当該曝気によって活性炭をよりよく流動させることができるので、活性炭の触媒作用が効果的に発揮され、分解効率が向上し得る。また、例えば後述する粒状活性炭が備えられている場合には、第１処理部内を強く曝気することにより、粒状活性炭から破砕微細活性炭を作製することができるため、活性炭の触媒作用を調節することができる。
【００２７】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１処理部内に活性炭が含まれていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成により、活性炭の触媒作用がナノバブルのラジカルによる酸化作用と相乗効果を奏し、効率よい分解に寄与する。
【００２９】
また、本発明に係る処理装置において、上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることが好ましい。このように活性炭として、難分解性化合物を吸着する粒状活性炭、又は粒状活性炭よりも微細であり表面積が大きい破砕微細活性炭を用いることによって、処理槽内における触媒作用をより効果的に発揮させることができる。すなわち、粒状活性炭又は破砕微細活性炭の触媒作用によって、ナノバブルによる酸化作用がさらに相乗的に強まり、難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【００３０】
また、本発明に係る処理装置は、上記活性炭を、上記処理槽の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）以上０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）以下備えていることが好ましい。上記の構成によれば、活性炭の触媒作用をより高めることができる。
【００３１】
また、本発明に係る処理装置は、上記第１処理部内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を貯める貯水槽とをさらに備えており、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記貯水槽内の上記混合溶液を用いてナノバブル含有水を作製し、上記第１処理部内に吐出するものであることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、分離手段によって、第１処理部内のナノバブル含有水と活性炭との混合溶液から活性炭を分離し、活性炭が分離された混合溶液が第１処理部内から貯水槽に移送される。その後ナノバブル含有水吐出手段は、貯水槽内の混合液体を用いてナノバブル含有水を作製し、第１処理部内に吐出する。第１の気体が導入された上記混合溶液を第１処理部と貯水槽との間で循環させ、第１の気体を含むナノバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製することにより、より効率よく第１の気体に含まれる難分解性化合物を分解することができる。さらに、第１処理部内の活性炭は、分離手段により分離され、貯水槽に移送されずに第１処理部内に滞留するので、第１処理部内において長時間触媒作用を発揮し、分解処理に寄与することができる。
【００３３】
また、本発明に係る処理装置において、上記貯水槽内に、上記混合溶液を加熱する加熱手段をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、貯水槽内の混合溶液を加熱することにより、上記混合溶液に含まれる難分解性化合物の分解効率を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る処理装置は、上記貯水槽内に、上記活性炭よりも粒径の大きい大型活性炭をさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、大型活性炭の触媒作用と吸着作用とにより、貯水槽内の混合溶液に含まれる難分解性化合物を、効率よく分解することができる。また、大型活性炭は粒径が大きいため、ナノバブル含有水吐出手段に取り込まれることがなく、ナノバブル含有水吐出手段の性能を妨げない。
【００３５】
また、本発明に係る処理装置では、上記第２処理部において発生した第３の気体を処理するための気体処理手段をさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、第２処理部内において発生した第３の気体を、さらに処理することができる。すなわち、第１処理部内及び第２処理部内において処理されずに残留した難分解性化合物を含む第３の気体を、気体処理手段においてさらに分解処理することができる。
【００３７】
ここで、第１処理部内においては、第１の気体を含むマイクロナノバブルと、ナノバブル含有水とが混合され、霧状のナノバブル含有水であるナノバブル含有水ミストを多量に含む第２の気体が、第２処理部内に発生する。そして、当該第２の気体中の難分解性化合物のうち第２処理部内において処理されずに残留した難分解性化合物は、第３の気体となって、ナノバブル含有水ミストとともに気体処理手段に導入され、ナノバブル含有水ミストに含まれるナノバブルによってより効率よく分解され得る。さらに、第１処理部内のナノバブル含有水内において、第１の気体をナノバブルによってある程度分解すること、及び、第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を第２処理部においてカルシウム含有物と接触させ、ある程度無害化することにより、気体処理手段における第３の気体の分解に要するエネルギーコストを抑えることができる。
【００３８】
また、本発明に係る処理装置において、上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置からなる群より選択される少なくとも１つを備えていることが好ましい。
【００３９】
気体処理手段が熱分解装置を備えていれば、高温（例えば１３００℃など）にすることにより効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段が触媒分解装置を備えていれば、触媒を使用することにより、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がプラズマ分解装置を備えていれば、プラズマにより分解することによって、効率よく難分解性化合物を分解することができる。また、気体処理手段がバーナー方式燃焼分解装置を備えていれば、燃焼ガスを利用して、１３００℃から１４００℃などまでの温度において燃焼させて分解させることができる。
【００４０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、難分解性化合物を使用する装置から排出される気体であり、上記難分解性化合物を使用する装置から上記第１の気体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段を作動させる、シーケンス制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、シーケンス制御手段によって、第１の気体が排出されたときに本発明に係る処理装置におけるナノバブル含有水吐出手段を作動させるため、第１の気体が排出されていないときには上記の手段を作動させず、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。
【００４２】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１の気体は、パーフルオロカーボンを含むことが好ましい。また、上記第１の気体は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、及びＮＦ３からなる群より選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。上記の構成によれば、本発明に係る処理装置は、ナノバブルが有するラジカルによる酸化力により、パーフルオロカーボン、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＮＦ３等における炭素などの原子とフッ素との間の強固な結合を分解することができるため、上記第１の気体を処理するために好適に用いることができる。
【００４３】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部
を、備えるものであることが好ましい。
【００４４】
上記の構成であれば、多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を効率よく発生させることができる。また、ナノバブル含有水吐出手段が気体せん断部を少なくとも４つ備えていることにより、気体せん断部が３つ以下の場合よりも、多量かつ微細なナノバブルを含有させることができ、ナノバブルが有するラジカルによる酸化分解作用を強力にすることができる。
【００４５】
また、ナノバブル含有水吐出手段に、例えば難分解性化合物を含む第１の気体が取り込まれる場合には、少なくとも４つ備えられたせん断部によって難分解性化合物をせん断することにより、難分解性化合物を物理的に分解することができる。
【００４６】
また、本発明に係る処理装置において、上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段とをさらに備えていることが好ましい。上記の構成によれば、ナノバブルを多量に含むナノバブル含有水を作製することができる。
【００４７】
また、本発明に係る処理装置において、上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することが好ましい。上記の構成によれば、供給ガスの量が多くなりすぎないため、ナノバブルの発生を妨げず、多量のナノバブルを発生させることができる。
【００４８】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、はじめは供給液のみを供給し、ポンプ出力が最大値に達した時点以降に供給ガスを導入することにより、キャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００４９】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることが好ましい。上記の構成によれば、ポンプの動作開始時から６０秒後以降にポンプ出力が最大値に達するため、上記構成であればキャビテーションを起こさないためポンプを損傷させない。
【００５０】
また、本発明に係る処理装置において、上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを多量に発生させることができる。
【００５１】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、溝を有することにより、第１気体せん断部における流体の旋回乱流を制御することができる。
【００５２】
また、本発明に係る処理装置において、上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記の構成によれば、第１気体せん断部における流体の旋回乱流をより効果的に制御することができる。
【００５３】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記の構成によれば、空気のせん断を合理的かつ安定的に行うことができ、マイクロバブルを多量に作製することができる。
【００５４】
また、本発明に係る処理装置において、上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。上記の構成であれば、第１気体せん断部において、マイクロバブルを安定的に発生させることができる。
【００５５】
また、本発明に係る処理装置において、上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいてもよい。上記の構成によれば、オゾンを含むナノバブルを含むナノバブル含有水を作製することができ、難分解性化合物を強力に酸化分解することができる。
【００５６】
本発明に係る処理方法は、難分解性化合物を含む気体を処理するための処理方法であって、第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、上記ナノバブル含有水中に難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを有する第１処理工程と、上記第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を、カルシウム含有物を含む第２処理部に導入して処理する第２処理工程とを有していることを特徴としている。また、本発明に係る処理方法では、上記第２処理工程において上記第２の気体を処理することによって発生した第３の気体を、気体処理手段に導入して処理する第３処理工程をさらに有していることが好ましい。
【００５７】
上記の構成によれば、本発明に係る処理装置と同等の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の処理装置によれば、難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物とを備えているので、気体に含まれる難分解性化合物を、効率よくかつ容易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００６０】
尚、本明細書では、「重量」は「質量」と同義語として扱い、「重量％」は「質量％」と同義語として扱う。また、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示す。
【００６１】
また、本明細書では、「主成分」とは、５０質量％以上含有していることを意味する。
【００６２】
〔第１の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第１の実施形態について、図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明に係る処理装置２０の第１の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る処理装置２０は難分解性化合物を含む気体を処理するためのものであり、図１に示すように、処理槽１９と、ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）５４と、マイクロナノバブル発生部（マイクロナノバブル発生手段）７９と、タンク（貯水槽）５とを備えている。
【００６３】
ここで、本発明に係る処理装置２０によって処理される難分解性化合物は、特に限定されないが、例えば、有機フッ素化合物、硫黄化合物、硝化物、塩化物などが含まれる。例えば有機フッ素化合物としては、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）などが挙げられ、例えば炭素数４〜９までのＰＦＣや、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などのＰＦＣなどを例示することができる。
【００６４】
本発明の処理装置２０によって処理する難分解性化合物が上述の化合物であれば、効率よく処理することができる。上記難分解性化合物が上述の有機フッ素化合物であれば、炭素などの原子とフッ素との間の強固な結合を効率よく分解することができる。本実施形態においては、難分解性化合物として有機フッ素化合物を例として説明する。
【００６５】
また、本発明に係る処理装置２０において処理される難分解性化合物は、半導体製造装置において使用するもの、液晶製造装置において使用するものなどであってもよい。例えば半導体工場のエッチング装置では、エッチングガスとしてＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８などが使用され、またＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置では、チャンバ内に付着した生成物のクリーニングガスとしてＣ２Ｆ６、ＮＦ３などが使用されている。本発明に係る処理装置２０において処理される難分解性化合物としては、例えば上述した装置などから排出されるＰＦＣガスなどであってもよい。例えば、半導体製造工程におけるドライ・エッチングによる微細パターン加工の際に排出されるＰＦＣガスなどが挙げられる。
【００６６】
処理槽１９は、下部処理槽（第１処理部）２２及び上部処理槽（第２処理部）２１を備えており、下部処理槽２２内に難分解性化合物を含む第１の気体が導入される。下部処理槽２２及び上部処理槽２１の詳細については、後述する。第１の気体は、上述した有機フッ素化合物などの難分解性化合物を含む気体であり、例えば、半導体製造装置、液晶製造装置などから排出される気体などを含んでいてもよい。本実施形態においては、第１の気体として、半導体製造装置（図示せず）から排出されるＰＦＣガス（第１の気体）８１を例として説明する。
【００６７】
本実施形態において、処理装置２０は半導体製造装置及びＰＦＣガス排出設備３１に連結されており、半導体製造装置から排出されるＰＦＣガス８１が、ＰＦＣガス排出設備３１を介して処理装置２０に導入されて処理される。本実施形態に係る処理装置２０は、半導体製造装置の近傍に設置されている。これにより、例えば半導体製造装置からのＰＦＣガス８１の排出条件又は状態を表わす信号に基づいて、処理装置２０を稼動することが容易になる。つまり、半導体製造装置と処理装置２０とを、信号の送受信により容易に連動させることができる。
【００６８】
このように、本発明に係る処理装置２０は、難分解性化合物を排出する装置の近傍に設置されることが好ましい。さらに、本発明に係る処理装置２０と、難分解性化合物を排出する装置とが、連携して運転されることがより好ましい。
【００６９】
本発明に係る処理装置２０の設置場所は特に限定されないが、例えば、クリーンルーム内において、半導体製造装置などの難分解性化合物を排出する設備の近傍に設置し、クリーンルーム内において発生する難分解性化合物を含む気体を処理することが可能である。また、他の難分解性化合物を含む気体を排出する装置に連結して使用することも可能である。
【００７０】
本実施形態に係る処理装置２０と半導体製造装置とは、信号線４４を介した信号の送受信により、シーケンサー（シーケンス制御手段）５３によって連動される。シーケンサー５３は、半導体製造装置に、信号線４４を介して接続されており、半導体製造装置からＰＦＣガス８１が排出されることを、信号線４４を介して信号を受信することによって、認識する。
【００７１】
本実施形態において、シーケンサー５３はさらに、ＰＦＣガス排出設備３１、及び本処理装置に備えられた後述する各装置、つまりナノバブル含有水吐出部５４における気液混合循環ポンプ（ポンプ）７、インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）２３、散水ポンプ４５、排気ファン４１、ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）３３、及びスクラバー３４にも、信号線４４を介して接続されている。シーケンサー５３は、ＰＦＣガス８１が半導体製造装置から排出されることを示す信号を受信すると、当該各装置を作動させる。上記の構成により、ＰＦＣガス８１が排出されるときに当該各装置を作動させることができるので、必要時のみに作動させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。なお、当該各装置を作動させるタイミングは、特に上述したものには限定されず、例えばシーケンサー５３に組み込まれるプログラムに従って作動させてもよい。
【００７２】
（下部処理槽２２）
下部処理槽２２には、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル含有水が吐出される。また、マイクロナノバブル発生部７９が下部処理槽２２内に設けられており、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１をナノバブル含有水中のナノバブルによって分解する。ナノバブル含有水吐出部５４及びマイクロナノバブル発生部７９の詳細については、後述する。
【００７３】
なお、本実施形態においては、ＰＦＣガス８１をマイクロナノバブル２７として下部処理槽２２内に導入する例について説明するが、本発明に係る処理装置に第１の気体を導入する方法としては、特にこれに限定されない。
【００７４】
下部処理槽２２内には、ナノバブル含有水吐出部５４からナノバブル４９を含むナノバブル含有水がナノバブル流３０として吐出される。本実施形態において、ナノバブル含有水吐出部５４は、タンク５に貯められた液体を用いてナノバブル含有水を作製して、当該ナノバブル含有水を下部処理槽２２内に吐出する。
【００７５】
本実施形態において、タンク５には補給水が補給される。補給水としては特に限定されないが、例えば工業用水、水道水などを用いることができる。またタンク５には、後述するように、下部処理槽２２から混合溶液が導入される。
【００７６】
また、タンク５は、吸い込み水配管４３に連結している。タンク５内の液体は、吸い込み水配管４３に設けられた散水ポンプ４５により吸い上げられ、後述するように、散水用水配管４６を通って上部処理槽２１内に散水される。
【００７７】
マイクロナノバブル発生部７９は、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、ＰＦＣガス排出設備３１から排出されたＰＦＣガス８１を含有するマイクロナノバブル２７を発生させる。これにより、下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水と、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１とを、ナノバブル４９の酸化力により分解することができる。
【００７８】
このように、下部処理槽２２内においてナノバブル４９によってラジカルが発生し、当該ラジカルによって、ＰＦＣガス８１が酸化分解される。例えば、ＰＦＣの炭素とフッ素との結合は、強固かつ安定であることが知られているが、本発明に係る処理装置２０であれば、このような結合をも酸化分解することができる。
【００７９】
ここでラジカルとは、不対電子を有する原子、分子、又はイオンを意図しており、フリーラジカルと称することもある。ラジカルは、通常反応性が高いために、生成するとすぐに他の原子や分子との間で酸化還元反応を起し、安定な分子やイオンとなる。ラジカルは、安定な分子又はイオンになる際に、強い酸化力を示す。このラジカルの酸化力によって、有機フッ素化合物における炭素などの原子とフッ素との強固な結合などが分解される。ナノバブル含有水吐出部５４において作製されたナノバブル４９の酸化力は、マイクロバブルや、マイクロナノバブルの酸化力と比較して、格段に強力である。
【００８０】
本発明に係る処理装置２０においては、下部処理槽２２内に粒状活性炭２６が流動していることが好ましい。本実施形態においては、粒状活性炭２６として、「クラレコール（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いている。ＰＦＣガス８１を含有するマイクロナノバブル２７は、下部処理槽２２内において粒状活性炭２６と混ざりあう。
【００８１】
ところで、本発明者らは、後述する実施例２に示すように、ナノバブル４９のみにより有機フッ素化合物を処理した場合に比して、活性炭の存在下でナノバブル４９によって有機フッ素化合物を処理した場合には、有機フッ素化合物の除去率が高いことを見出した。すなわち、活性炭の存在下で、有機フッ素化合物をナノバブルにより処理すると、ナノバブルの酸化力と活性炭の吸着作用及び触媒作用とによって、有機フッ素化合物の分解が効率よく進行することを見出した。
【００８２】
従って、下部処理槽２２内においては、ナノバブルの酸化作用と粒状活性炭２６の吸着作用及び触媒作用とによって、ＰＦＣガス８１中の有機フッ素化合物が効率よく分解される。特に、下部処理槽２２内に流動する粒状活性炭２６の濃度を高めることによって、粒状活性炭２６による吸着作用及び触媒作用が向上するため、より効率よく有機フッ素化合物を分解することができる。従って、本発明に係る処理装置２０は、活性炭を、下部処理槽２２の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）〜０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）含んでいることが好ましい。
【００８３】
また、マイクロナノバブル発生部７９から吐出されるマイクロナノバブルによって下部処理槽２２が曝気されることによって、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６が強い曝気で攪拌され、粒状活性炭２６の一部が破砕された破砕微細活性炭６２が生じる。破砕微細活性炭６２は、粒状活性炭２６よりも表面積が大きいため、粒状活性炭２６よりも吸着作用及び触媒作用が強いので、ナノバブル４９の酸化力との相乗効果により、難分解性化合物の分解効率がより一層向上する。本発明者らは、活性炭の触媒作用によって、さらに過酸化水素の分解をも促進させることを見出しており、従って本発明に係る処理装置２０において、活性炭は触媒的に作用し、ナノバブル４９が有する酸化分解力を増強させることができる。
【００８４】
本発明に係る処理装置２０において、下部処理槽２２に含まれる活性炭は、粒状活性炭、破砕微細活性炭又はその両方であってもよく、また、触媒作用によりナノバブル４９の酸化力を増強させ得るものであれば、他の形状の活性炭であってもよい。また、粒状活性炭２６は、平均粒径が１ｍｍであることが好ましく、破砕微細活性炭６２は、平均粒径が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８５】
下部処理槽２２内において、ナノバブル含有水は、ナノバブル４９によって分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２とともに、マイクロナノバブル発生部７９による曝気によって撹拌され、混合された混合溶液として存在する。本実施形態において、下部処理槽２２内の混合溶液の一部は、流通配管１４を経てタンク５に移送される。下部処理槽２２内の流通配管１４に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、フィルター１７及びスクリーン１８からなるフィルター部（分離手段）１６が設けられており、当該フィルター部１６によって、下部処理槽２２から流通配管１４を介してタンク５に移送される混合溶液から、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が分離される。
【００８６】
フィルター１７は、混合溶液排出口の近くに配置され、スクリーン１８は、フィルター１７よりも液相側に、フィルター１７を覆うように配置されている。スクリーン１８によって、比較的サイズの大きな粒状活性炭２６を分離し、フィルター１７によって、より微細な破砕微細活性炭６２を分離する。これにより、フィルター部１６においては、混合溶液から粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が十分に分離され、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が下部処理槽２２から流通配管１４に流出しないようになっている。
【００８７】
また、下部処理槽２２内において、ナノバブル４９、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって処理され、有機フッ素化合物が分解された混合溶液の一部は、１次処理水排水管７０を経て排出される。下部処理槽２２内の１次処理水排水管７０に連結された下部処理槽２２における混合溶液排出口（図示せず）近傍には、混合溶液中に含まれる粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２を分離する、スクリーン６９が設けられている。
【００８８】
スクリーン６９では、混合溶液から粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２が十分に分離され、粒状活性炭２６及びサイズの大きい破砕微細活性炭６２が下部処理槽２２から１次処理水排水管７０に流出しないようになっているが、サイズの小さい破砕微細活性炭６２は１次処理水排水管７０に流出し得る。流出した破砕微細活性炭６２は、後述する排水処理装置３５に導入されて処理される。従って、長時間使用してサイズが小さくなり、処理能力が低下した破砕微細活性炭６２を、下部処理槽２２から排出させることができる。
【００８９】
本実施形態においては、フィルター１７として、合成樹脂製のスポンジを用い、スクリーン１８及び６９として、樹脂製の網目状のシートを用いたが、これに限定されない。また、フィルター１７、スクリーン１８及び６９の交換、メンテナンス等のための、取り出し口６３及び６７が下部処理槽２２に設けられている。
【００９０】
下部処理槽２２とタンク５との間を繋ぐ流通配管１４には、流通配管１４の設計の自由度を上げるフランジ１３及び１５が設けられており、下部処理槽２２内の混合溶液をタンク５に移送する。このとき下部処理槽２２からタンク５に移送される混合溶液は、ナノバブル４９と、ナノバブル４９により分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７とを含有している。当該混合溶液は、タンク５に移送された後、第１配管６を経てナノバブル含有水吐出部５４に取り込まれ、ナノバブル含有水として下部処理槽２２内に戻される。タンク５内の混合溶液からは粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が除去されているので、当該混合溶液をナノバブル含有水吐出部５４が取り込んで下部処理槽２２に吐出するときに、閉塞現象が生じることはない。
【００９１】
このように、下部処理槽２２内の混合溶液は、下部処理槽２２とタンク５との間を循環して、ナノバブル含有水が繰り返し供給されるため、ナノバブル４９による酸化作用がより強力になる。また、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２がタンク５に流出せずに下部処理槽２２内に滞留することによって、これらの触媒作用による有機フッ素化合物の分解能を維持することができる。
【００９２】
また、下部処理槽２２内で処理された混合溶液中には、下部処理槽２２内でナノバブルによって分解されずに残留するＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を含んでいるため、ＰＦＣガス８１も下部処理槽２２とタンク５との間を循環し、ナノバブル含有水吐出部５４に取り込まれる。そして、ＰＦＣガス８１は、ナノバブル含有水吐出部５４によって繰り返しせん断され、ＰＦＣガス８１の炭素とフッ素との強固な結合が物理的に分解される。また、循環するＰＦＣガス８１を含む混合溶液を用いて、ナノバブル含有水吐出部５４が繰り返しナノバブル含有水を作製し、下部処理槽２２に吐出することによって、当該ナノバブル含有水中のＰＦＣガス８１をナノバブル４９の酸化力によって効率よく分解することができる。ナノバブル４９の酸化力による分解と、ナノバブル含有水吐出部５４における物理的な分解とによって、ＰＦＣガス８１の一部が分解されて、フッ化水素（ＨＦ）ガス５０及びその他の分解物ガス５２となる。下部処理槽２２において分解されずに残留したＰＦＣガス８１と、ＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２とは、第１の分解物混合ガス（第２の気体）となって下部処理槽２２から発生し、上部処理槽２１へと拡散する。
【００９３】
下部処理槽２２の具体的な形状については、特に限定されず、適宜公知の水槽を用いることが可能である。なお、下部処理槽２２は、底部に向かって先細るテーパ形状を構成する傾斜部２５及び５５を備えていることが好ましい。上記構成によれば、マイクロナノバブル発生部７９によるマイクロナノバブルの吐出圧と、ナノバブル含有水吐出部５４によるナノバブル含有水の吐出圧とによって、下部処理槽２２内の混合溶液をより効果的に攪拌することができる。その結果、下部処理槽２２内の混合溶液に含まれる有機フッ素化合物の酸化分解反応をより促進することができる。なお、下部処理槽２２の底面と傾斜部２５とがなす角度は特に限定されないが、例えば、４５度〜６０度であることが好ましい。また、上記角度として、使用する活性炭の種類や供給元に応じて、好ましい角度を選択することが好ましい。
【００９４】
（マイクロナノバブル発生部７９）
マイクロナノバブル発生部７９は、らせん状流路（流路）３２及びカレントカッター（きのこ状の突起物）３７を備えている。マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス８１をらせん流に変換するらせん状流路３２と、らせん流となったＰＦＣガス８１を微細に破砕する数多くのきのこ状の突起物（きのこ状衝突体）を有するカレントカッター３７とを備えている。マイクロナノバブル発生部７９に送り込まれたＰＦＣガス８１を、らせん状流路３２を通過させることによりらせん流に変換した後、カレントカッター３７のきのこ状衝突体に衝突させ、衝突及びせん断を繰り返すことによって、ＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させる。ＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７を下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生させることによって、ＰＦＣガス８１をより長時間、ナノバブル含有水中に滞留させることが可能であり、ＰＦＣガス８１をナノバブル４９により効率よく分解することができる。
【００９５】
本明細書において使用する限り、「マイクロナノバブル」は、直径が約数百ｎｍ〜１０μｍの気泡であるが、実際にはマイクロバブルとナノバブルとが混在している気泡群を指している。なお、「マイクロバブル」は、直径が約１０〜５０μｍの気泡であり、水中において徐々に縮小し、最終的に消滅（完全溶解）するものである。また、「ナノバブル」は、直径が約１μｍ以下（約１００〜２００ｎｍ）の気泡であり、水中に長く存在することが可能である。
【００９６】
マイクロナノバブル発生部７９は、ＰＦＣガス８１を含む微細なマイクロナノバブル２７をナノバブル含有水中に発生させるガス微細化機構を備えていることが好ましい。特に、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に、ＰＦＣガス８１を含む０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブル２７を発生させることがより好ましい。上記の構成により、より微細なＰＦＣガス８１を含むマイクロナノバブル２７をナノバブル含有水中に発生させることができるので、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１とナノバブル含有水とが十分に混合される結果、ＰＦＣガス８１がナノバブル４９により効率よく分解される。本発明に用いられるマイクロナノバブル発生部７９としては、例えばラインミキサーなどが挙げられる。
【００９７】
本発明に係る処理装置２０は、マイクロナノバブル発生部７９に導入するＰＦＣガス８１の導入量を調節するインバータ制御ブロワー２３を備えていてもよい。本実施形態においてインバータ制御ブロワー２３は、処理槽１９の外側に設けられ、ガス配管２４を介して処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられたマイクロナノバブル発生部７９に接続されている。インバータ制御ブロワー２３は、ガス配管２４を介して、ＰＦＣガス排出設備３１からマイクロナノバブル発生部７９にＰＦＣガス８１を送り込むとともに、その導入量をインバータ制御により調節している。つまり、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２へのＰＦＣガス８１の吐出量は、インバータ制御ブロワー２３により調節される。これにより、下部処理槽２２内のナノバブル含有水中に発生するマイクロナノバブル２７の量が調節される。また、下部処理槽２２内に吐出されるＰＦＣガス８１の吐出量が調節されることによって、下部処理槽２２内のナノバブル含有水の攪拌状態が調節される。
【００９８】
インバータ制御ブロワー２３としては、インバータ運転できる、すなわち電動機の回転数を制御できる型のものを採用することが好ましい。電動機の回転数を制御により、マイクロナノバブル２７の発生量を調節することによって、下部処理槽２２内における粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２の流動状態を調節することができる。インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、粒状活性炭２６が沈降しないレベルであることが好ましい。
【００９９】
さらに、インバータ制御ブロワー２３により調節される下部処理槽２２内への曝気量は、下部処理槽２２の液相中におけるＰＦＣガス８１、ＰＦＣガスが分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２を十分に攪拌し、これらのガスを下部処理槽２２内の液面まで上昇させて上部処理槽２１に放出させ得る曝気量であることが好ましい。上記の条件を満たすために、当該曝気量は、下部処理槽２２の容積あたり５０ｍ３／時間／ｍ３以上の曝気量であることが好ましい。また、曝気量をインバータ制御することによって、後述するスクリーン１８及び６９と、フィルター１７とに、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２が堆積しないような曝気量に調節することができるとともに、活性炭が有する触媒の強度を調節することができる。
【０１００】
（ナノバブル含有水吐出部５４）
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４について説明する。ナノバブル含有水吐出部５４は、第１配管６、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８、第２配管９、第２気体せん断部１０、電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）１１、第３配管１２、第３気体せん断部８０、及び第４気体せん断部２９を備えている。本実施形態においてナノバブル含有水吐出部５４は、タンク５と処理槽１９との間に設けられており、ナノバブル含有水吐出部５４の第４気体せん断部２９が処理槽１９の下部処理槽２２内に設けられ、下部処理槽２２内にナノバブル含有水を吐出するようになっている。
【０１０１】
第１気体せん断部８には第１配管６及び第２配管９が接続されている。そして、第１配管６はタンク５に連結されており、第１配管６を介して第１気体せん断部８に液体（供給液）が供給されるとともに、第３配管１２を介して第１気体せん断部８に気体（供給ガス）が供給される。そして、第１気体せん断部８の中で上記液体と上記気体とが混合及びせん断されて、その結果、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１０２】
上記第１気体せん断部８に供給される液体は、タンク５に貯留された補給水、又は、当該補給水と、下部処理槽２２からタンク５に移送された混合溶液との混合液、であり得る。これにより、処理装置２０を小さく設計し、省スペース化を実現できる。
【０１０３】
また、第１気体せん断部８に供給される気体としては、特に限定されないが、例えば、空気、オゾン、酸素、窒素、炭酸ガスなどが挙げられる。また、上記気体は、オゾン又は酸素であることが好ましい。上記構成であれば空気よりも多量のラジカルを発生させることができるので、より効果的に難分解性化合物を酸化分解することができる。なお、この場合には、第３配管１２の電動ニードルバルブ１１側の末端に、各気体を貯蔵し得るタンクを設けることが好ましい。なお、上記タンクの具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知のタンクを用いることが可能である。
【０１０４】
第１気体せん断部８内への液体の供給は、気液混合循環ポンプ７を動作させることによって行なわれる。また、第１気体せん断部８内への気体の供給、及び気体の供給量の調節は、電動ニードルバルブ１１の開閉動作によって調節され得る。
【０１０５】
電動ニードルバルブ１１の開閉動作のタイミングは特に限定されない。例えば、まず気液混合循環ポンプ７の運転を開始することによって第１気体せん断部８内に液体を導入するとともに当該液体を攪拌させる。その後、気液混合循環ポンプ７の出力が最大値に達した時点以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７の運転を開始してから６０秒後以降に電動ニードルバルブ１１を開いて、これによって第１気体せん断部８内に気体を供給することが、より好ましい。
【０１０６】
気液混合循環ポンプ７の運転開始時に電動ニードルバルブ１１を開くことも可能であるが、この場合、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こし、その結果、気液混合循環ポンプ７が損傷する恐れがある。しかしながら、上記構成であれば、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こすことを防止することができるので、その結果、気液混合循環ポンプ７が破損することを防ぐことができる。
【０１０７】
電動ニードルバルブ１１を開くことによって第１気体せん断部８内に供給される気体の量は特に限定されない。例えば、第１気体せん断部８に対して、１．０リットル／分以下にて気体を供給することが好ましい。上記構成であれば、効率よく多量のナノバブル含有水を作製することができる。
【０１０８】
図１に示すように、第１気体せん断部８には第３配管１２を介して気体が供給される。第３配管１２を第１気体せん断部８に接続させる場合、第１気体せん断部８上における第３配管１２の接続位置、及び第１気体せん断部８に対する第３配管１２の接続角度等は特に限定されない。
【０１０９】
例えば、第３配管１２は第１気体せん断部８の側面に接続されるとともに、第１気体せん断部８の内側面（すなわち、第１気体せん断部８の内面に対する接線）に対して略１８度の角度をなすように接続されることが好ましい。換言すれば、第３配管１２の接続箇所における局所を考えた場合、第３配管１２は、気体と液体との混合物の運動方向に対して１８度の角度をなすように第１気体せん断部８の内側面に接続されることが好ましい。
【０１１０】
マイクロバブルを効率的に作製するためには、効率的に気体をせん断する必要がある。このとき、液体を超高速回転させて負圧部を形成し、当該負圧部に気体を導入する。そして、気体と液体との回転速度の差により、効率的に気体をせん断させている。この場合、上記入射角度が１８度であるときが、最も気体のせん断効率が高く、それゆえ、最も多くのマイクロバブルを作製することができる。
【０１１１】
本実施形態においては、４つの気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部５４について説明したが、特に４つには限らず、より多くの気体せん断部を有するものを用いてもよい。本発明者らは、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部を用いると、各種難分解性化合物の分解効率がさらに向上することを見出した。例えばＰＦＣガスをマイクロナノバブルとし、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部に導入して物理的にせん断すると、ＰＦＣガスの一部が分解されてフッ化水素等になることを見出した。従って、４つ以上の気体せん断部を有するナノバブル含有水吐出部を用いることによって、各種難分解性化合物の分解処理に対応することができる。
【０１１２】
次いで、ナノバブル含有水吐出部５４によってナノバブル含有水が作製される工程についてさらに詳細に説明する。なお、ナノバブル含有水は、大まかに言えば２つの工程（第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程）を経て製造される。以下に、第１気体せん断工程及び第２気体せん断工程について説明する。
【０１１３】
＜第１気体せん断工程＞
第１気体せん断工程では、気体と液体とから、マイクロバブル含有水が作製される。
【０１１４】
第１気体せん断工程では、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７を用いて気体と液体との混合物の圧力が流体力学的に制御されるとともに、負圧部に対して気体が吸入される。なお、「負圧部」とは、気体と液体との混合物の中で周りと比較して圧力が小さな領域を意図する。そして、上記混合物を高速流体運動させて負圧部を形成しながら気体をせん断することによって、微細なマイクロバブルを発生させる。つまり、液体と気体とを効果的に自給混合するとともに、圧送する。これによって、より微細なマイクロバブルを含有するマイクロバブル含有水を形成することができる。
【０１１５】
気液混合循環ポンプ７としては特に限定されないが、揚程４０ｍ以上（４ｋｇ/ｃｍ２の圧力）の高揚程のポンプであることが好ましい。また、気液混合循環ポンプ７としてはトルクが安定している２ポールのポンプを用いることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能であり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルをより微細にせん断することができる。
【０１１６】
また、気液混合循環ポンプ７では、ポンプの圧力が制御されていることが好ましい。例えば、気液混合循環ポンプ７の回転数が、インバータ等の回転制御部（図示せず）によって制御されていることが好ましい。なお、上記回転制御部は、さらにシーケンサー（図示せず）によって制御され得る。上記構成によれば、上記第１気体せん断部８の中のマイクロバブル含有水に対して所望の圧力を加えることが可能となり、その結果、マイクロバブル含有水に含まれるマイクロバブルを所望のサイズに揃えることができる。
【０１１７】
第１気体せん断部８の材料は特に限定されないが、ステンレス、プラスチック、又は樹脂であることが好ましい。上記材料の中では、ステンレスが最も好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水中に不純物が混入することを防止することができるとともに、第１気体せん断部８が振動することを防止することができる。
【０１１８】
また、第１気体せん断部８の厚さ（隔壁の厚さ）は特に限定されないが、６ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。一般的に、第１気体せん断部８の厚さが薄ければ、第１気体せん断部８中のマイクロバブル含有水の運動によって、第１気体せん断部８が振動する。つまり、マイクロバブル含有水の運動エネルギーが振動として外部に伝播して失われるので、マイクロバブル含有水の高速流体運動が低下し、その結果、せん断エネルギーが低下する。しかしながら、上記構成によれば、第１気体せん断部８の振動を防ぐことかできるので、効率よくマイクロバブルを作製することができる。
【０１１９】
次いで、気液混合循環ポンプ７を有する第１気体せん断部８がマイクロバブルを発生させるメカニズムについてさらに詳細に説明する。
【０１２０】
まず、第１気体せん断部８において、マイクロバブル含有水の構成成分である液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。具体的には、インペラと呼ばれる羽を超高速で回転させて、液体と気体とからなる混相旋回流を発生させる。このとき、第１気体せん断部８の中心部には、高速旋回する気体空洞部が形成される。
【０１２１】
次いで、上記気体空洞部を圧力によって竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。このとき、上記気体空洞部に対しては、当該気体空洞部の負圧を利用して、気体を自動的に供給させる。そして、さらにマイクロバブルを切断及び粉砕しながら混相旋回流を回転させる。なお、上記切断及び粉砕は、第１気体せん断部８の出口内外における気液二相流体の回転速度の差によって生じる。なお、上記回転速度の差は、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。
【０１２２】
すなわち、第１気体せん断部８において、気液混合循環ポンプ７によってマイクロバブル含有水を高速流体運動させることによって負圧部を形成するとともに、流体力学的にマイクロバブル含有水の圧力を制御することによって上記負圧部に対して気体を供給している。その結果、第１気体せん断部８では、マイクロバブルを発生させることができる。すなわち、気液混合循環ポンプ７を用いて液体と気体とを効果的に自給混合しながら圧送することによりマイクロバブル含有水を製造することができる。
【０１２３】
第１気体せん断部８内腔の横断面の形状は特に限定されないが、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。また、第１気体せん断部８の内腔表面は、鏡面仕上げによって形成されていることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８の内部表面の摩擦が小さいので、気体と液体との混合物を高速旋回させることができるとともに、気体を効率良くせん断することができる。その結果、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１２４】
また、第１気体せん断部８の内部表面（内腔表面）には、溝が設けられていることが好ましい。また、上記溝の数は特に限定されないが、２本以上設けられていることが好ましい。また、上記溝は、第１気体せん断部８の内部表面上に形成された凹形状を有するものであればよく、その形状は特に限定されない。例えば、上記溝は、深さ略０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ、幅略０．８ｍｍ以下であることが好ましい。上記構成によれば、第１気体せん断部８内の液体と気体との混合物の旋回乱流の発生を制御することができるので、多くの微細なマイクロバブルを発生させることができるとともに、最終的に多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１２５】
また、上記第１気体せん断部８へは、第１配管６を介して液体が供給され、第２配管９を介してマイクロバブル含有水が吐出されている。このとき、上記液体を供給する第１配管６内腔の横断面の面積は、マイクロバブル含有水を吐出する第２配管９の内腔の横断面の面積よりも大きいことが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水の吐出圧力を高めることができるので、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１２６】
＜第２気体せん断工程＞
第２気体せん断工程では、上記第１気体せん断工程にて作製されたマイクロバブル含有水からナノバブル含有水が作製される。さらに詳細には、第１気体せん断部８によって作製されたマイクロバブル含有水を第２気体せん断部１０にてさらにせん断して、これによって、ナノバブル含有水を作製している。
【０１２７】
なお、必要に応じて第３気体せん断部８０をさらに備えることができる。第３気体せん断部８０を備えれば、第２気体せん断部１０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１２８】
また、必要に応じてさらに第４気体せん断部２９をさらに備えることができる。第４気体せん断部２９は、第３気体せん断部８０によって作製されたナノバブルの大きさをさらに小さくすることができるとともに、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１２９】
上記気液混合循環ポンプ７によって、マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０へ、さらに第４気体せん断部２９へ圧送される。マイクロバブル含有水が第１気体せん断部８から第２気体せん断部１０へ、さらに第３気体せん断部８０、さらに第４気体せん断部２９へと配管を介して圧送される場合には、マイクロバブル含有水が圧送される方向に向かって、徐々に又は段階的に配管の直径が小さくなることが好ましい。上記構成によれば、マイクロバブル含有水をより高速で流体運動しながら竜巻状に細くすることができる。換言すれば、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。その結果、マイクロバブルからナノバブルを効率よく発生させることができるとともに、ナノバブル含有水中に超高温の極限反応場を形成することができる。
【０１３０】
上記極限反応場が形成されると、ナノバブル含有水が局部的に高温高圧状態となり、当該局所にて不安定なフリーラジカルができるとともに、同時に熱が発生される。フリーラジカルは不対電子を有する原子又は分子であって、他の原子又は分子から電子を奪い取って安定化しようとする。それゆえ、フリーラジカルを含むナノバブル含有水は、強い酸化力を示すことになる。従って上記構成によれば、フリーラジカルの作用によって、有機物などを酸化分解することができる。
【０１３１】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９は、ステンレス、プラスチック、又は樹脂によって形成されていることが好ましい。
【０１３２】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内腔の横断面の形状は、楕円形であることが好ましく、真円形であることが最も好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部表面の抵抗（摩擦）が小さいので、マイクロバブル含有水を高速旋回させることができるとともに、マイクロバブル含有水を効率良くせん断することができ、その結果、多くのナノバブルを発生させることができる。
【０１３３】
また、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９には、小孔が開いていることが好ましい。上記小孔の開口の直径は特に限定されないが、４ｍｍ〜９ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９の内部におけるバブル含有水の旋回運動を制御することができる。つまり、上記構成によれば、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９内部の旋回乱流の発生を制御することができる。その結果、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９によって、安定にナノバブルを発生させることができる。なお、上記小孔の具体的なサイズは、ポンプの吸引最大値、モーター出力値、及びポンプ吐出圧力値によって決定することも可能である。
【０１３４】
上述した気液混合循環ポンプ７、第１気体せん断部８、第２気体せん断部１０、第３気体せん断部８０及び第４気体せん断部２９などの具体的な構成としては特に限定しないが、例えば市販のものを用いることが可能である。例えば、株式会社協和機設社製のバビダスＨＹＫ型を用いることが可能であるが、これに限定されない。
【０１３５】
（上部処理槽２１）
本実施形態において、上部処理槽２１には、炭酸カルシウム（カルシウム含有物）を含んでいる、上部炭酸カルシウム層１、中間部炭酸カルシウム層３、及び下部炭酸カルシウム層５６が備えられている。また、これらの炭酸カルシウムを支えるための、上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７が備えられている。
【０１３６】
上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７は、上部処理槽２１を水平に区切るよう形成されて固定されており、炭酸カルシウムを支えられる構造になっている。これらの支持網の網目の大きさは、炭酸カルシウムが落下せず、かつ気体、液体、及び後述する炭酸カルシウムのフロック又はスライムなどが通過できる大きさであることが好ましい。
【０１３７】
炭酸カルシウムは、上部支持網２、中間部支持網４、及び下部支持網５７の上に、気体、液体などが通過できる程度に多量に設けられて炭酸カルシウム層を形成している。炭酸カルシウムは、支持網上に、１ｍ３あたり０．５ｇ以下にて設けることが好ましい。このような量であれば、炭酸カルシウムが難分解性化合物などと反応してできる反応物により支持網が閉塞されることを、避けることができる。また、炭酸カルシウムは、各支持網の網目から落下しない大きさであることが好ましく、例えば直径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の顆粒状のものがより好ましい。このような大きさであれば、難分解性化合物を含むガスとの反応効率がよく、また搬送しやすいため取り扱いが容易となる。
【０１３８】
なお、炭酸カルシウムとしては、主成分が炭酸カルシウムであることが好ましく、例えば、石灰岩、結晶質石灰岩（大理石）、方解石（カルサイト）、あられ石などが挙げられる。また、炭酸カルシウムに代えて、カルシウム化合物、カルシウム剤、カルシウムを含む鉱石などカルシウムを含むもの（カルシウム含有物）を用いることもできる。カルシウム剤としては消石灰などが挙げられる。カルシウム含有物は、カルシウムを含んでいるため、例えば酸性ガスなどを中和することができる。酸性ガスとしては、例えばフッ化水素ガス、硫化水素ガス、硝酸ガス、塩化水素ガスなどが挙げられる。従って、本発明に係る処理装置において処理する難分解性化合物が有機フッ素化合物、硫黄化合物、硝酸化物、塩化物などであれば、これらが下部処理槽２２において分解されて生じるフッ化水素ガス、硫化水素ガス、硝酸ガス、塩化水素ガスなどを、カルシウム含有物によってさらに中和し除去することができる。
【０１３９】
本実施形態においては、上述したようなガスは、炭酸カルシウム層を通過する際に炭酸カルシウムの表面に接触することによって、炭酸カルシウムと自動的に反応し、無害化される。
【０１４０】
例えばフッ化水素ガスは、炭酸カルシウムと反応し、以下のように反応してフッ化カルシウムとなって無害化される。
２ＨＦ＋ＣａＣＯ３→ＣａＦ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
このような反応は、炭酸カルシウムの表面にフッ化水素ガスが接触することによって、自動的に進行する。
【０１４１】
下部処理槽２２においては、ナノバブル４９、粒状活性炭２６及び破砕微細活性炭６２によって、マイクロナノバブル２７に含まれるＰＦＣガス８１が分解される。ここで、ＰＦＣガス８１が分解されてフッ化水素ガス５０及びその他の分解物ガス５２が生じ、分解されずに下部処理槽２２に残留するＰＦＣガス８１と共に、下部処理槽２２内を上昇し、第１の分解物混合ガスとして上部処理槽２１に放出される。このとき、上部処理槽２１に放出される第１の分解物混合ガスには、ナノバブル含有水ミスト７６が多量に含まれる。
【０１４２】
ナノバブル含有水ミスト７６は、霧状のナノバブル含有水である。下部処理槽２２内のナノバブル含有水中にマイクロナノバブル発生部７９からマイクロナノバブルを発生させるとき、ナノバブル含有水へのＰＦＣガス８１の吐出量をインバータ制御ブロワー２３により調節することによって、ナノバブル含有水ミスト７６を発生させることが可能である。例えば、酸素溶解が６％以上となるようにインバータ制御ブロワー２３を調節することが好ましい。
【０１４３】
上部処理槽２１内に放出された第１の分解物混合ガスは、各指示網及び各炭酸カルシウム層を通過して、上部処理槽２１内を上昇する。このとき、第１の分解物混合ガスに含まれる、フッ化水素ガス５０及び上述した酸性ガスなどは、炭酸カルシウムと反応して処理される。フッ化水素ガス５０を例にして説明すると、フッ化水素ガス５０は、炭酸カルシウムと反応してフッ化カルシウムとなる。当該フッ化カルシウムは、フロック及びスライムを形成し、炭酸カルシウム又は支持網の表面に付着するか、あるいは支持網の網目を通って下部処理槽２２へと落下する。「フロック」とは、一般的には化学的に反応した凝集物を意味し、また「スライム」とは、固体の表面に形成される薄い膜状のものを意味する。
【０１４４】
上部処理槽２１における各支持網及び炭酸カルシウム層のさらに上には、上述した散水用水配管４６が設置されている。散水用水配管４６には、フランジ４７、及び散水ノズル４８が設けられている。フランジ４７は、散水用水配管４６の末端を閉じるように形成されている留め具であり、散水ノズル４８は、散水用水配管４６に一定間隔をおいて設置されているノズルである。
【０１４５】
散水用水配管４６には、タンク５内に補給される補給水と、下部処理槽２２からタンク５に導入される混合溶液とが、タンク５から散水ポンプ４５により吸い込み水配管４３を経て導入される。そして、散水用水配管４６を流れる液体は、散水ノズル４８から上部処理槽２１内に散水され、各炭酸カルシウム層及び各指示網を通って下部処理槽２２へと落下する。このとき、当該液体によって、各炭酸カルシウム層における炭酸カルシウムの表面と、各指示網とが洗浄されるため、これらに付着しているフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムは、当該液体とともに下部処理槽２２へと落下する。下部処理槽２２内に落下したフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムは、その後下部処理槽２２内の混合溶液とともに１次処理水排水管７０を経て後述する排水処理装置３５へと移送される。
【０１４６】
また、上部処理槽２１内に散水される当該液体は、上部処理槽２１内の第１の分解物混合ガスに含まれる、フッ化水素ガス５０などの溶解性を有するガスの一部を溶解させて下部処理槽２２へと落下させる。溶解したフッ化水素などはフッ素イオンなどとなり、下部処理槽２２内に落下する。
【０１４７】
また、下部処理槽２２内の混合溶液には、下部処理槽２２においてＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素などが一部溶解してフッ素イオンなどとして含まれ得る。下部処理槽２２に含まれるフッ素イオンなどは、タンク５を経て散水用水配管４６に導入されて上部処理槽２１内に散水され得る。上部処理槽２１内に散水されたフッ素イオンなどは、炭酸カルシウムと接触してフッ化カルシウムなどとなって無害化され得る。このように、下部処理槽２２内において難分解性化合物が分解されて溶解した分解物などをさらに処理することができる。
【０１４８】
下部処理槽２２から、上部処理槽２１内に拡散した第１の分解物混合ガスは、上部処理槽２１内を上昇し、各指示網及び各炭酸カルシウム層を通過する際、第１の分解物混合ガスに含まれるフッ化水素ガス５０、酸性ガスなどが炭酸カルシウムによって処理され、第２の分解物混合ガス（第３の気体）となって上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０に到達する。すなわち、第２の分解物混合ガスには、下部処理槽２２において分解されずに残留したＰＦＣガス８１と、ＰＦＣガス８１が分解して生じたフッ化水素ガス５０及び分解物ガス５２とのうち、炭酸カルシウムにより処理されずに残留したガスを含む。また、第２の分解物混合ガスには、多量のナノバブル含有水ミスト７６がさらに含まれる。第２の分解物混合ガスは、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されてさらに分解される。
【０１４９】
本実施形態において、第１の分解物混合ガスに含まれる難分解性化合物の一部を炭酸カルシウムにより処理することによって、第２の分解物混合ガスに含まれる難分解性化合物を減らすことができる。従って、後述するＰＦＣガス分解装置３３における消費エネルギーを減らすことができる。
【０１５０】
（ＰＦＣガス分解装置３３）
ＰＦＣガス分解装置３３は、処理槽１９の外部に設けられ、上部処理槽２１の上部に設けられた排気ダクト４０に、ＰＦＣガス配管３６を介して接続されている。排気ダクト４０に到達した第２の分解物混合ガスは、排気ダクト４０に設けられた排気ファン４１を介してＰＦＣガス配管３６を経て、ＰＦＣガス分解装置３３に導入されて分解される。
【０１５１】
ところで、ＰＦＣガス８１を分解するためには、次の反応式
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＣＯ２＋ＣＯ
ＮＦ３＋（３／２）Ｈ２Ｏ→３ＨＦ＋（１／２）ＮＯ＋（１／２）ＮＯ２
ＳＦ６＋３Ｈ２Ｏ→６ＨＦ＋ＳＯ３
に示すように分解反応に水（Ｈ２Ｏ）を必要とする。
【０１５２】
従って、ＰＦＣガス分解装置３３においてＰＦＣガス８１を分解するには、通常、水（Ｈ２Ｏ）を供給しなくてはならないが、本実施形態における第２の分解物混合ガスには、多量のナノバブル含有水ミスト７６が含まれている。すなわち、ＰＦＣガス分解装置３３には、ガスとともに、水を含むナノバブル含有水ミスト７６が導入されるため、別途水を供給する必要がない。また、ナノバブル含有水ミストは、反応性に富むラジカルを有しているため、反応性に優れており、ＰＦＣガスの分解において有効に作用する。
【０１５３】
ここで、ＰＦＣガス分解装置３３内に導入されたナノバブル含有水ミスト７６は、例えばＰＦＣガス分解装置３３内の温度が高温であるとき、特に有効に作用する。つまり、ナノバブル含有水ミスト７６が存在しているＰＦＣガス分解装置３３内が高温である場合、ＰＦＣガス８１の分解反応が促進され、従ってＰＦＣガス８１を容易に分解することができる。そのような温度としては、例えば、８５０℃〜１４００℃であることが好ましい。
【０１５４】
ＰＦＣガス分解装置３３としては、例えば従来使用している気体処理装置などを用いることができる。ＰＦＣガス分解装置３３は、例えば、ＰＦＣガス熱分解装置、ＰＦＣガス触媒分解装置、ＰＦＣガスプラズマ分解装置、及びＰＦＣガス燃焼分解装置の少なくとも何れか１つを備えていてもよいが、これに限定されない。上記の各装置については後述する。ＰＦＣガス分解装置３３に用いられる装置は、処理対象となる難分解性化合物を含むガスの濃度、成分などによって、決定すればよい。
【０１５５】
ＰＦＣガス分解装置３３において分解されるＰＦＣガスなどの難分解性化合物は、例えばフッ化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び窒素酸化物などに分解される。このうち、フッ化水素は毒性を有するため、フッ化水素を含むガスを大気中に排出する前に無毒化する必要がある。そこで、本実施形態において、処理装置２０は、フッ化水素含有ガスを無毒化するための不純物除去手段として、スクラバー３４を備えている。
【０１５６】
スクラバー３４は、ＰＦＣガス分解後配管３８によってＰＦＣガス分解装置３３に接続されており、ＰＦＣガス分解後配管３８を介してＰＦＣガス分解装置３３において生じたフッ化水素含有ガスが導入される。スクラバー３４としては、例えば、洗浄水が水である水スクラバーや、洗浄水がアルカリ性を示すアルカリスクラバーなどを用いることができるが、これに限定されない。また、スクラバー３４の具体例としては、湿式充填塔スクラバーＴＲＳ型（セイコー化工機株式会社製）などが挙げられる。スクラバー３４では、ガス中のフッ化水素を、洗浄水に気液接触させ、洗浄水中にフッ素イオンとして溶解させることによって、ガス中からフッ素を除去して無毒化する。
【０１５７】
本実施形態において、フッ化水素含有ガス中のフッ化水素は、スクラバー３４において取り除かれて洗浄水とともに廃液として排出され、排水配管４２によって後述する排水処理装置３５へと移送される。スクラバー３４においてフッ化水素が除去され無害化されたガスは、処理ガス３９として処理装置２０外に排出される。
【０１５８】
本発明に係る処理装置２０は、スクラバー３４及び下部処理槽２２から排出される廃液を処理するための排水処理装置３５をさらに備えていてもよい。本実施形態に係る排水処理装置３５は、排水配管４２によってスクラバー３４と接続されており、スクラバー３４から排出されるフッ素イオンなどを含有する廃液が導入される。また、排水処理装置３５は、１次処理水排水管７０によって下部処理槽２２に接続されており、下部処理槽２２から排出される廃液が導入される。下部処理槽２２から排出される廃液には、フッ素イオンなどの分解物、サイズの小さい破砕微細活性炭６２、フッ化カルシウムのフロック及びスライムなどが含まれ得る。
【０１５９】
本実施形態に係る排水処理装置３５は、無機凝集剤として消石灰（水酸化カルシウム）を備えており、また有機凝集剤として高分子凝集剤を備えている。このような高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系有機凝集剤（栗田工業株式会社製のクリフロック）などを用いることができる。また、排水処理装置３５は、例えば、消石灰及び高分子凝集剤を備える凝集槽と、フッ化カルシウムのフロック（集合体）を沈殿させる為の沈澱槽とを備えていてもよい。
【０１６０】
スクラバー３４及び下部処理槽２２から排水処理装置３５に移送された廃液中のフッ素イオンは、消石灰中のカルシウムと反応し、フッ化カルシウムを形成して沈殿する。また、下部処理槽２２から排出された廃液が、有機フッ素化合物を分解したときに生じる硫酸イオンを含んでいる場合には、この硫酸イオンが消石灰中のカルシウムと反応して硫酸カルシウムを形成し、無害化される。さらに、下部処理槽２２から排出された廃液に含まれるフッ化カルシウムなどのフロック及びスライムが、凝集後沈澱処理される。上述した沈殿物、下部処理槽２２から排出された破砕微細活性炭６２などは、排水処理装置３５において、被処理水中から固液分離される。
【０１６１】
このように無害化された廃液は、２次処理水排水管７１から処理水として排出される。
【０１６２】
以上のように、本発明に係る処理装置２０によれば、ＰＦＣガスのような難分解性化合物を含有する気体を処理し、ナノバブルの酸化作用及び活性炭の触媒作用によりＰＦＣガス中の炭素などの原子とフッ素との強固な結合を切断して分解する。その結果生じたフッ化水素ガスなどの分解物ガスを、カルシウム含有物と反応させて無害化する。さらに、未分解のＰＦＣガス及び分解物ガスを、ＰＦＣガス分解装置３３において分解処理する。これにより、半導体製造装置などから排出される気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１６３】
本発明に係る処理装置２０によれば、例えば従来の、高温にて処理する気体処理装置などにおいて処理しようとする難分解性化合物を含む気体を、当該気体処理装置に導入する前に、ナノバブルの酸化作用、活性炭の触媒作用、及びカルシウム含有物の中和作用により、常温にて分解して処理することができる。従って、当該気体処理装置のみを用いて処理するよりも、エネルギー消費を大幅に抑えることができる。
【０１６４】
〔第２の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、本発明に係る処理装置２０の第２の実施形態を示す模式図である。第２の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス熱分解装置７２を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６５】
本実施形態において、ＰＦＣガス熱分解装置７２は、セラミックヒーター（図示しない）を備えている。一般に、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、本実施形態においてＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度をセラミックヒーターによって上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率を向上させる。ＰＦＣガス熱分解装置７２における加熱手段としては、セラミックヒーターの他にも、電熱ヒーターなどを用いることができる。
【０１６６】
ＰＦＣガス熱分解装置７２としては、どのような方式を用いる装置でもよいが、例えば筒状の躯体と洗浄ガス導入管とヒーターとで構成されている加熱反応部を備える装置などが挙げられる。上記の装置においては、例えば躯体の内周面、ヒーターの外周面の材質はセラミックスであり、ＰＦＣガスなどの難分解性化合物を加熱反応部に導入して熱分解処理する。
【０１６７】
ＰＦＣガス熱分解装置７２内の温度は、導入される難分解性化合物の種類、又は導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１６８】
〔第３の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態について、図３を参照して以下に説明する。図３は、本発明に係る処理装置２０の第３の実施形態を示す模式図である。第３の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス触媒分解装置７４を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１６９】
本実施形態において、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、当該装置内に導入された難分解性化合物を含有する気体を、触媒を使用して電気加熱により処理する。触媒としては、例えば、Ｎｉ・Ａｌ触媒又はＰｄ／Ｎｉ／Ａｌ触媒を用いることができる。また、電気加熱手段としては、例えば、電気炉を用いることができる。ＰＦＣガス触媒分解装置７４では、排ガス中のＰＦＣガスなどの難分解性化合物を電気炉において電気加熱し、さらに触媒と接触させることで、約７５０℃において、当該難分解性化合物を分解することができる。つまり、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、第２の実施形態におけるＰＦＣガス熱分解装置よりも低温において分解することができる。また、ＰＦＣガス触媒分解装置７４は、発生したフッ化水素を即座に吸収する成分を含む高性能触媒を含んでいることが好ましい。
【０１７０】
〔第４の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第４の実施形態について、図４を参照して以下に説明する。図４は、本発明に係る処理装置２０の第４の実施形態を示す模式図である。第４の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７１】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５は、排ガス中のＰＦＣガスなどの難分解性化合物をプラズマにより分解し、そこに水や酸素を添加することにより、分解したガスの再結合を防ぎ、処理可能なガスに転化する装置である。その結果、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７２】
ＰＦＣガスプラズマ分解装置７５としては、例えば、前処理部、プラズマ発生部、反応部、及びガス冷却器から構成されている、マイクロ波を利用した空洞共振器方式の装置であってもよい。
【０１７３】
〔第５の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第５の実施形態について、図５を参照して以下に説明する。図５は、本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。第５の実施形態においては、ＰＦＣガス分解装置として、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７を用いている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７４】
本実施形態において、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７は、図示しないが燃焼手段としてバーナーを備えている。上述したように、反応時の温度が上昇すると難分解性化合物の分解が促進されるため、ＰＦＣガス燃焼分解装置７７内の温度を上昇させることにより、難分解性化合物の分解効率が向上する。
【０１７５】
ＰＦＣガス燃焼分解装置７７では、燃料炉にＰＦＣガスなどの難分解性化合物を導入し、バーナーに燃料と酸素ガスを吹き込んで燃焼させて分解する。例えば、ＰＦＣガスをフッ化水素まで分解する。
【０１７６】
バーナーによって上昇させる温度としては、導入される難分解性化合物の種類、又は導入される気体の量など種々の条件によって異なるが、例えば１，３００℃まで上昇させることが好ましい。これにより、気体中の難分解性化合物を効率よく分解することができる。
【０１７７】
〔第６の実施形態〕
本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。図６は、本発明に係る処理装置２０の第６の実施形態を示す模式図である。第６の実施形態においては、タンク５内にヒーター６４が設けられている点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１７８】
本実施形態において、タンク５内にはヒーター６４が設けられているので、タンク５内の難分解性化合物を含有する液体の温度を調節することができる。一般に液体の温度が上昇すると当該化合物の分解が促進されるため、温度が上昇した液体を下部処理槽２２に移送し、下部処理槽２２内でナノバブル及び活性炭により処理することによって、難分解性化合物の分解効率が向上する。しかしながら、当該液体の温度設定は、液体に含まれる難分解性化合物の種類、ナノバブル含有水吐出部５４の仕様、下部処理槽２２内の粒状活性炭２６の量、及びマイクロナノバブル発生部７９から吐出されるＰＦＣガスの吐出量等によって異なるので、予め得た実験データに基づいて、総合的な観点（省エネ、コスト、分解性能等）から決定すればよい。
【０１７９】
〔第７の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第７の実施形態について、図７を参照して以下に説明する。図７は、本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。第７の実施形態においては、タンク５内に大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている点が第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１８０】
本実施形態において、タンク５には下部処理槽２２に含まれる粒状活性炭２６よりも大きい大型活性炭６５が充填された大型活性炭収容容器６６が設けられている。
【０１８１】
ここで、触媒作用として作用する活性炭には、通常、細孔が開いている。大型活性炭６５にも同様に細孔が開いており、また大型であるが故に、タンク５が含む活性炭の量及び表面積が多くなるため、タンク５が含む大型活性炭６５は、強い触媒作用を有する。タンク５には、下部処理槽２２から移送されたナノバブル４９を含んでおり、従って大型活性炭６５が有する触媒作用は、タンク５において、ナノバブルによる酸化作用をより強めることができるので、液体に含まれる難分解性化合物を効率よく分解することができる。また、大型活性炭６５は吸着作用も有しているため、難分解性化合物を吸着させた後にナノバブルの酸化力によって分解することもできる。
【０１８２】
なお、大型活性炭６５は、一定時間使用した後に新しい大型活性炭に交換するなど、定期的にメンテナンスを行うことが好ましい。難分解性化合物を吸着して性能が低下した大型活性炭６５を新しいものに交換することによって、難分解性化合物をより効率よく分解することができる。
【０１８３】
〔第８の実施形態〕
本発明に係る処理装置の第８の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。図８は、本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。第８の実施形態においては、ナノバブル含有水吐出部５４にナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに特定している点のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様に構成されている。よって、本実施形態では、第１の実施形態と異なる点のみについて説明し、同様の構成の部材には同じ部材番号を付してその説明は省略する。
【０１８４】
本実施形態において、ナノバブルを作製するために導入される気体をオゾンガスに限定しているため、作製されるナノバブルはオゾンナノバブルとなる。従って、オゾン以外の気体によって作製されたナノバブルよりも、酸化力の強いナノバブルを作製することができるため、液体中の難分解性化合物をより強力に酸化分解することができる。
【０１８５】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的内容を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１８６】
〔実施例１〕
図２に基づいて、ＰＦＣガスを処理する処理装置２０を作製した。
【０１８７】
本実施例において用いた処理装置２０において、タンク５の容量は０．５ｍ３、処理槽１９の上部処理槽２１の容量は約０．８ｍ３、下部処理槽２２の容量は約１．２ｍ３、ＰＦＣガス熱分解装置７２の容量は約１．５ｍ３、スクラバー３４の容量は約２．２ｍ３とした。
【０１８８】
ナノバブル含有水吐出部５４としては、３．７ｋｗの出力を有する電動機により構成された気液混合循環ポンプ７を備える、株式会社協和機設製のＨＹＫ型を用いた。また、下部処理槽２２には、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を導入した。
【０１８９】
マイクロナノバブル発生部７９には、半導体工場から排出された、ＰＦＣを含むガスを導入した。またインバータ制御ブロワー２３によって調節される、マイクロナノバブル発生部７９から下部処理槽２２に吐出されるＰＦＣガスの吐出量は、下部処理槽２２の容積あたり０．１ｍ３／時間／ｍ３とした。
【０１９０】
タンク５には、補給水として水道水を導入し、処理設備に関する一連の設備を全て稼動した。稼動し始めて６日後に、タンク５内、及び１次処理水排水管７０から得られる液体中の総フッ素量を測定した。総フッ素量は燃焼イオンクロマトグラフ法により測定した。その結果を表１に示す。ただし、タンク５に導入された水道水には、初めから微量のフッ素が含まれていた。
【０１９１】
【表１】
【０１９２】
また、稼動し始めて６日後に、スクラバー３４から排出された処理ガス３９中のＰＦＣなどについて、ガスクロマトグラフ−質量分析計法を用いて検出した。その結果を表２に示す。
【０１９３】
【表２】
【０１９４】
表１及び表２に示す結果から、以下のａ）及びｂ）が明らかになった。
ａ）タンク５内の液体中の総フッ素量と比較して、１次処理水排水管７０から得られる液体中の総フッ素量が格段に高かったため、ＰＦＣガスに含まれるＰＦＣが、下部処理槽２２において分解されてフッ化水素（ＨＦ）等になり、フッ素イオンとして液体中に溶解したことが明らかになった。
ｂ）スクラバー３４から排出された処理ガス３９中に、ＰＦＣ等分解物が検出されなかったことから、分解物が確実に分解されたことが明らかになった。
【０１９５】
〔実施例２〕
ナノバブルによる酸化分解に、さらに活性炭を組み合わせた場合の効果を調べるために、実施例１で用いた装置と同様の装置を用いて、以下の通り実験した。
【０１９６】
本実施例では、半導体工場から排出された、ＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）などの有機フッ素化合物を含有する液体を下部処理槽２２に２０リットル導入し、以下の条件１）〜３）により処理装置２０を稼動した。
１）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気する。
２）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させる。
３）下部処理槽２２内をマイクロナノバブル発生部により曝気するとともに、ナノバブル含有水を吐出させ、さらに破砕微細活性炭を添加する。
【０１９７】
本実施例においては、ナノバブル含有水吐出部として、株式会社協和機設社製のＨＹＫ型を用い、破砕微細活性炭として、水処理用活性炭「クラレコールＧＷ（液相用）（登録商標）」（クラレケミカル株式会社製）を用いた。
【０１９８】
処理装置２０を６日間稼働した後に、下部処理槽２２内の液体におけるＰＦＯＳ濃度、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定した。ＰＦＯＳ濃度はＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法（液体クロマトグラフ−タンデム型質量分析計法）、全有機炭素濃度は燃焼触媒酸化法、化学的酸素要求量は過マンガン酸カリ消費法により測定した。その結果を表３に示す。
【０１９９】
【表３】
【０２００】
表３に示す結果から、ナノバブル含有水を吐出させるとともに破砕微細活性炭を添加することにより、ＰＦＯＳ濃度、全有機炭素量、化学的酸素要求量が大きく低下したことから、破砕微細活性炭が触媒的に作用し、ナノバブルによる酸化分解力を高めたことが明らかになった。
【０２０１】
〔実施例３〕
上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えた場合の効果を調べるために、実施例１で用いた装置と同様の装置を２セット作製し、処理装置Ａ及び処理装置Ｂとした。ただし、処理装置Ａにおける上部処理槽２１には炭酸カルシウムの鉱物を備え、処理装置Ｂには炭酸カルシウムの鉱物を備えなかった。炭酸カルシウムの鉱物としては、市販されている直径０．６ｍｍの方解石（カルサイト）を装置あたり５０００ｇ用いた。
【０２０２】
処理装置Ａ及び処理装置Ｂを用いて、実施例１と同様に実験を行った。稼動し始めて６日後に、ＰＦＣガス配管３６内の気体に含まれるフッ化水素濃度を、ランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法を用いて測定した。その結果を表４に示す。
【０２０３】
【表４】
【０２０４】
表４に示すように、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えている処理装置ＡのＰＦＣガス配管３６内の気体に含まれるフッ化水素濃度は、カルシウム含有物を備えていない処理装置Ｂよりも大幅に低かった。本実施例の結果から、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えることによって、フッ化水素を確実に処理できることが明らかになった。
【０２０５】
従って、本発明に係る処理装置では、上部処理槽２１にカルシウム含有物を備えることによりフッ化水素を処理することができるので、その後のＰＦＣガス分解装置に導入される難分解性化合物を減らすことができ、ＰＦＣガス分解装置における消費エネルギーをより抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、工場等から排出されるガスを処理するためのガス処理装置を製造する分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】本発明に係る処理装置の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る処理装置の第２の実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る処理装置の第３の実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る処理装置の第４の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る処理装置の第５の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る処理装置の第６の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る処理装置の第７の実施形態を示す模式図である。
【図８】本発明に係る処理装置の第８の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１ 上部炭酸カルシウム層
２ 上部支持網
３ 中間部炭酸カルシウム層
４ 中間部支持網
５ タンク（貯水槽）
６ 第１配管
７ 気液混合循環ポンプ（ポンプ）
８ 第１気体せん断部
９ 第２配管
１０ 第２気体せん断部
１１ 電動ニードルバルブ（第２気体量調節手段）
１２ 第３配管
１３ フランジ
１４ 流通配管
１５ フランジ
１６ フィルター部（分離手段）
１７ フィルター
１８ スクリーン
１９ 処理槽
２０ 処理装置
２１ 上部処理槽（第２処理部）
２２ 下部処理槽（第１処理部）
２３ インバータ制御ブロワー（第１気体量調節手段）
２４ ガス配管
２５ 傾斜部
２６ 粒状活性炭
２７ マイクロナノバブル
２９ 第４気体せん断部
３０ ナノバブル流
３１ ＰＦＣガス排出設備
３２ らせん状流路（流路）
３３ ＰＦＣガス分解装置（気体処理手段）
３４ スクラバー
３５ 排水処理装置
３６ ＰＦＣガス配管
３７ カレントカッター（きのこ状の突起物）
３８ ＰＦＣガス分解後配管
３９ 処理ガス
４０ 排気ダクト
４１ 排気ファン
４２ 排水配管
４３ 吸い込み水配管
４４ 信号線
４５ 散水ポンプ
４６ 散水用水配管
４７ フランジ
４８ 散水ノズル
４９ ナノバブル
５０ フッ化水素ガス
５２ 分解物ガス
５３ シーケンサー
５４ ナノバブル含有水吐出部（ナノバブル含有水吐出手段）
５５ 傾斜部
５６ 下部炭酸カルシウム層
５７ 下部支持網
６２ 破砕微細活性炭
６３ 取り出し口
６４ ヒーター
６５ 大型活性炭
６６ 大型活性炭収容容器
６７ 取り出し口
６９ スクリーン
７０ １次処理水排水管
７１ ２次処理水排水管
７２ ＰＦＣガス熱分解装置
７４ ＰＦＣガス触媒分解装置
７５ ＰＦＣガスプラズマ分解装置
７６ ナノバブル含有水ミスト
７７ ＰＦＣガス燃焼分解装置
７９ マイクロナノバブル発生部（マイクロナノバブル発生手段）
８０ 第３気体せん断部
８１ ＰＦＣガス（第１の気体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、
上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、
上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、
上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物と
を備えていることを特徴とする難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置。
【請求項２】
上記カルシウム含有物は、主成分が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
上記ナノバブル含有水中に上記第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させる、マイクロナノバブル発生手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記マイクロナノバブル発生手段は、
上記第１の気体が通過するらせん状の流路と、
上記流路を通過した上記第１の気体が衝突するきのこ状の突起物と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルを上記ナノバブル含有水中に発生させるものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の処理装置。
【請求項６】
上記第１の気体は、上記マイクロナノバブル発生手段に導入された後にマイクロナノバブルとして上記第１処理部内に吐出されており、
上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
上記第１処理部内に活性炭が含まれていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
上記活性炭を、上記第１処理部の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）以上０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）以下備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の処理装置。
【請求項１０】
上記第１処理部内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、
上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を貯める貯水槽とをさらに備えており、
上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記貯水槽内の上記混合溶液を用いてナノバブル含有水を作製し、上記第１処理部内に吐出するものであることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
上記貯水槽内に、上記混合溶液を加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
上記貯水槽内に、上記活性炭よりも粒径の大きい大型活性炭をさらに備えていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の処理装置。
【請求項１３】
上記第２処理部において発生した第３の気体を処理するための気体処理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１４】
上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置からなる群より選択される少なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の処理装置。
【請求項１５】
上記第１の気体は、難分解性化合物を使用する装置から排出される気体であり、
上記難分解性化合物を使用する装置から上記第１の気体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段を作動させる、シーケンス制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１６】
上記第１の気体は、パーフルオロカーボンを含むことを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
上記第１の気体は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、及びＮＦ３からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１６に記載の処理装置。
【請求項１８】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の処理装置。
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部。
【請求項１９】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、
上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２０】
上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することを特徴とする請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２１】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の処理装置。
【請求項２２】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の処理装置。
【請求項２３】
上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることを特徴とする請求項１９〜２２の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２４】
上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、
上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることを特徴とする請求項１８〜２３の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２５】
上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、
上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２４に記載の処理装置。
【請求項２６】
上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、
上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１８〜２５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２７】
上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１８〜２６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２８】
上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいることを特徴とする請求項１８〜２７の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２９】
第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、
上記ナノバブル含有水中に難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを有する第１処理工程と、
上記第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を、カルシウム含有物を含む第２処理部に導入して処理する第２処理工程とを有していることを特徴とする難分解性化合物を含む気体を処理するための処理方法。
【請求項３０】
上記第２処理工程において上記第２の気体を処理することによって発生した第３の気体を、気体処理手段に導入して処理する第３処理工程をさらに有していることを特徴とする請求項２９に記載の処理方法。
【請求項１】
難分解性化合物を含む第１の気体が導入される第１処理部と、
上記第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出手段と、
上記第１処理部内において発生した第２の気体が導入される第２処理部と、
上記第２処理部内に配置されるカルシウム含有物と
を備えていることを特徴とする難分解性化合物を含む気体を処理するための処理装置。
【請求項２】
上記カルシウム含有物は、主成分が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
上記ナノバブル含有水中に上記第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させる、マイクロナノバブル発生手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記マイクロナノバブル発生手段は、
上記第１の気体が通過するらせん状の流路と、
上記流路を通過した上記第１の気体が衝突するきのこ状の突起物と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
上記マイクロナノバブル発生手段は、直径０．５μｍ以上３μｍ以下のマイクロナノバブルを上記ナノバブル含有水中に発生させるものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の処理装置。
【請求項６】
上記第１の気体は、上記マイクロナノバブル発生手段に導入された後にマイクロナノバブルとして上記第１処理部内に吐出されており、
上記マイクロナノバブル発生手段に導入される上記第１の気体の量を調節する、第１気体量調節手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
上記第１処理部内に活性炭が含まれていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
上記活性炭は粒状活性炭又は破砕微細活性炭であることを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
上記活性炭を、上記第１処理部の容量に対して０．２（ｃｍ３／ｃｍ３）以上０．４（ｃｍ３／ｃｍ３）以下備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の処理装置。
【請求項１０】
上記第１処理部内に設けられ、上記ナノバブル含有水と上記活性炭との混合溶液から上記活性炭を分離する分離手段と、
上記分離手段により上記活性炭が分離された上記混合溶液を貯める貯水槽とをさらに備えており、
上記ナノバブル含有水吐出手段は、上記貯水槽内の上記混合溶液を用いてナノバブル含有水を作製し、上記第１処理部内に吐出するものであることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
上記貯水槽内に、上記混合溶液を加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
上記貯水槽内に、上記活性炭よりも粒径の大きい大型活性炭をさらに備えていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の処理装置。
【請求項１３】
上記第２処理部において発生した第３の気体を処理するための気体処理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１４】
上記気体処理手段は、熱分解装置、触媒分解装置、プラズマ分解装置、及びバーナー方式燃焼分解装置からなる群より選択される少なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の処理装置。
【請求項１５】
上記第１の気体は、難分解性化合物を使用する装置から排出される気体であり、
上記難分解性化合物を使用する装置から上記第１の気体が排出されたときに、上記ナノバブル含有水吐出手段を作動させる、シーケンス制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１６】
上記第１の気体は、パーフルオロカーボンを含むことを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
上記第１の気体は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、及びＮＦ３からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１６に記載の処理装置。
【請求項１８】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、下記１）〜４）を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の処理装置。
１）供給液と供給ガスとを混合及びせん断してマイクロバブル含有水を作製する第１気体せん断部
２）上記マイクロバブル含有水をさらにせん断してナノバブル含有水を作製する第２気体せん断部
３）上記ナノバブル含有水をさらにせん断して多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第３気体せん断部
４）上記第３気体せん断部が吐出したナノバブル含有水をさらにせん断して、さらに多量のナノバブルを含むナノバブル含有水を作製する第４気体せん断部。
【請求項１９】
上記ナノバブル含有水吐出手段は、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給液及び上記供給ガスを混合するポンプと、
上記第１気体せん断部に上記供給ガスを供給する第３配管と、
上記第１気体せん断部に供給される上記供給ガスの量を調節する第２気体量調節手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２０】
上記第２気体量調節手段は、上記第１気体せん断部に対して１．０リットル／分以下にて上記供給ガスを供給することを特徴とする請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２１】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの出力が最大値に達した時点以降に行われることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の処理装置。
【請求項２２】
上記第１気体せん断部への上記供給ガスの取り込みは、上記ポンプの動作開始時から６０秒後以降に行われることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の処理装置。
【請求項２３】
上記第３配管は、上記第１気体せん断部の内側面に対して１８度の角度をなすように、上記第１気体せん断部に接続されていることを特徴とする請求項１９〜２２の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２４】
上記第１気体せん断部の内部の横断面は、楕円形又は真円形であり、
上記第１気体せん断部の内部表面には、２本以上の溝が設けられていることを特徴とする請求項１８〜２３の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２５】
上記溝の深さは、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであり、
上記溝の幅は、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２４に記載の処理装置。
【請求項２６】
上記第１気体せん断部では、第１配管を介して上記供給液が供給されるとともに、第２配管を介して上記マイクロバブル含有水が吐出され、
上記第１配管の内腔の横断面の面積は、上記第２配管の内腔の横断面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１８〜２５の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２７】
上記第１気体せん断部の隔壁の厚さは、６ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１８〜２６の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２８】
上記供給ガスは、オゾンガスを含んでいることを特徴とする請求項１８〜２７の何れか１項に記載の処理装置。
【請求項２９】
第１処理部内にナノバブル含有水を吐出するナノバブル含有水吐出工程と、
上記ナノバブル含有水中に難分解性化合物を含む第１の気体を含むマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生工程とを有する第１処理工程と、
上記第１の気体を処理することによって発生した第２の気体を、カルシウム含有物を含む第２処理部に導入して処理する第２処理工程とを有していることを特徴とする難分解性化合物を含む気体を処理するための処理方法。
【請求項３０】
上記第２処理工程において上記第２の気体を処理することによって発生した第３の気体を、気体処理手段に導入して処理する第３処理工程をさらに有していることを特徴とする請求項２９に記載の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８９０５４（Ｐ２０１０−８９０５４Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６４３６６（Ｐ２００８−２６４３６６）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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