有機物含有水の処理方法及び装置
【課題】簡易な装置を用い、簡易な運転管理で効率的に有機物含有排水を処理する方法及びその装置を提供する。
【解決手段】反応器１は、外管２と、該外管２の上流側の側面に設けられた入口ノズル３と、該外管２の該入口ノズル３よりも下流側の側面に設けられた出口ノズル４と、該外管２内に配置された内管５とからなる二重管構造となっている。内管５としては、オゾン透過性及び耐酸化性を有するものが用いられる。外管２にオゾン分解促進剤が添加された有機物含有水を通水し、内管５にオゾン含有ガスを供給する。内管５内のオゾンが内管５を透過して有機物含有水に流入し、その一部が水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成する。これらオゾン及びＯＨラジカルが、水中の有機物を分解する。
【解決手段】反応器１は、外管２と、該外管２の上流側の側面に設けられた入口ノズル３と、該外管２の該入口ノズル３よりも下流側の側面に設けられた出口ノズル４と、該外管２内に配置された内管５とからなる二重管構造となっている。内管５としては、オゾン透過性及び耐酸化性を有するものが用いられる。外管２にオゾン分解促進剤が添加された有機物含有水を通水し、内管５にオゾン含有ガスを供給する。内管５内のオゾンが内管５を透過して有機物含有水に流入し、その一部が水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成する。これらオゾン及びＯＨラジカルが、水中の有機物を分解する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機物含有水の処理方法及び装置に係り、詳しくは、有機物含有水をオゾンを用いた促進酸化により分解する有機物含有水の処理方法及び装置に関する。特に、電子産業工場の排水回収系における有機物含有水の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンを用いた有機物含有排水の処理において、オゾン及び過酸化水素やアルカリなどのオゾン分解促進剤を有機物含有排水に添加し、オゾンよりも酸化力の強いＯＨラジカルを強制的に生成させて、オゾンのみでは分解できないような難分解性物質を除去すること（促進酸化法）は公知である。
【０００３】
この促進酸化法に用いられるオゾン処理装置を構成する機器のうち、オゾン発生器が最も高価であると共に運転時に大きな電力を必要とする。このため、オゾン処理装置のイニシャルコスト及びランニングコストの大部分は、このオゾン発生器が占めている。このオゾン発生器の設備費及び運転コストを低減するには、ＯＨラジカルと有機物とを効率よく反応させ、必要とするオゾン量を低減する必要がある。
【０００４】
ＯＨラジカルと有機物とを効率よく反応させる方法としては、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾンを分割注入することが公知である（特許第３７６９０９３号）。
【０００５】
即ち、オゾン分解促進剤が添加された有機物含有水に対してオゾンを一箇所で多量に添加すると、オゾンとオゾン分解促進剤とが反応して一度に多量のＯＨラジカルが発生する。このＯＨラジカルは有機物と反応する他に、オゾンや他のラジカルなどとも反応するため、その分だけＯＨラジカルの無駄な消費が多くなる。これに対し、オゾンを分割注入する場合、一度に発生するＯＨラジカル量が少量となってＯＨラジカル濃度が低くなり、ＯＨラジカル同士の反応やＯＨラジカルとオゾンとの反応が少なくなる。これにより、ＯＨラジカルの無駄な消費が抑制される。
【０００６】
なお、上記特許第３７６９０９３号では、被処理水を通水させる被処理水用配管に、通水方向に間隔をあけて複数箇所のオゾン化ガス注入口が設けられており、各注入口に対して流量計を備えたオゾン化ガス供給配管が接続されている。この被処理水用配管に被処理水を通水し、過酸化水素を添加した後、各注入口からオゾン化ガスを分割注入する。
【０００７】
また、特開平８−２５２５８５号では、オゾン接触槽内に仕切を設けて第１〜第３の接触槽及び滞留槽の４室に区画すると共に、第１〜第３の接触槽の各々にオゾン用散気管を配置している。これら第１〜第３の接触槽及び滞留槽にこの順で原水を通水すると共に、各散気管からオゾンを散気する。そして、第１の接触槽の上部に滞留する気体中の排オゾン濃度を測定し、この測定結果に基づいて、第１の接触槽のオゾン用散気管からのオゾン散気量を制御する。
【特許文献１】特許第３７６９０９３号
【特許文献２】特開平８−２５２５８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許第３７６９０９３号では、複数個のオゾン化ガス注入口の各々にオゾン化ガス供給配管及び流量計が設けられているため、装置が煩雑化・大型化する。また、各流量計の測定結果に基づいてオゾン流量制御を行うため、運転管理が複雑なものとなる。
【０００９】
上記の特開平８−２５２５８５号でも、第１〜第３の接触槽の各々にオゾン用散気管を配置するため、装置が煩雑化・大型化すると共に、運転管理が複雑なものとなる。
【００１０】
本発明は、簡易な装置を用い、簡易な運転管理で効率的に有機物含有排水を処理する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明（請求項１）の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の有機物含有水の処理方法は、請求項１において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の有機物含有水の処理方法は、請求項１又は２において、前記オゾン分解促進剤が過酸化水素又はアルカリであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解する有機物含有水の処理方法であって、該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の有機物含有水の処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の有機物含有水の処理方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記反応器で処理された処理水からオゾンを分離し、この分離されたオゾンを分解処理することを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項７）の有機物含有水の処理装置は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、を備えてなる。
【００１８】
請求項８の有機物含有水の処理装置は、請求項７において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の有機物含有水の処理装置は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、を備えてなる有機物含有水の処理装置であって、該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の有機物含有水の処理装置は、請求項７ないし９のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の有機物含有水の処理装置は、請求項７ないし１０のいずれか１項において、該反応器から流出する処理水からオゾンを分離する気液分離器と、該気液分離器で分離されたオゾンを分解するオゾン分解器と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の有機物含有水の処理方法及び処理装置によると、内管がオゾン透過性を有するため、内管の周面の全体からオゾンが有機物含有水に添加される。このため、ＯＨラジカルが一箇所で高濃度となって無駄に消費されることが防止され、処理効率が良好なものとなる。
【００２３】
この反応器は内管とそれを囲むハウジングとを有する簡易な構造であるため、装置を簡易なものとすることができる。また、反応器へのオゾン含有ガスの供給量を制御することにより、有機物含有水へのオゾンの添加量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とするものである。あるいはオゾン分解促進剤を添加する替わりに反応器内の有機物含有水に紫外線を照射してオゾン分解を促進することもできる。
【００２５】
この有機物含有水としては、液晶や半導体といった電子デバイスの製造工場から排出される排水等が例示される。このような排水中にはＰＭＳО（ジメチルスルホキシド）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、非イオン性の界面活性剤が含まれる。
【００２６】
有機物含有水に添加するオゾン分解促進剤としては、過酸化水素、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の苛性アルカリを用いることができる。このオゾン分解促進剤の１種のみを添加してもよく、２種以上を添加してもよい。
【００２７】
オゾン分解促進剤の添加量は、オゾン分解剤の添加量により適宜決定する。オゾン分解剤として過酸化水素を用いる場合、重量比でＯ３／Ｈ２Ｏ２が１〜２０、好ましくは２〜１０とする。一方、苛性アルカリの場合は添加後の有機物含有水のｐＨが７〜１３特に９〜１１となる程度が好適である。
【００２８】
本発明では、このオゾン分解促進剤を添加した有機物含有水を、内管及び内管とハウジングとの間の一方に流通させ、他方にオゾン含有ガスを供給する。そして、オゾンを該内管を透過させて有機物含有水中に供給し、有機物含有水中の有機物を分解する。なお、この内管をオゾン含有ガス中のオゾンのみが透過してもよく、オゾン含有ガス中のその他のガス成分も透過してもよい。後述の通り、内管としては、通常、無数の貫通孔が穿設された管又は多孔質管が用いられるので、通常はオゾン含有ガスがそのまま微細な気泡となって有機物含有水に添加されることになる。
【００２９】
内管としては、上記の通り、無数の微細な貫通孔を管肉の厚さ方向に穿設した孔開き管、又は多孔質管が好適である。有機物含有水に微細気泡を添加するために、孔開き管の貫通孔の孔径は０．１〜１００μｍ特に１〜５０μｍ程度が好適であり、開口率（内管の外周面の表面積に対する全貫通孔の面積の比率）は０．０１〜５０％程度が好適である。孔径や開口率が小さすぎると、圧損やオゾン溶解量不足の問題がある。逆に孔径が大きすぎるとオゾン同士が反応し易いため、かえって効率が下がる。
【００３０】
内管を多孔質管とする場合、内管の周面（内周面及び外周面）に露呈する貫通孔の平均径が０．１〜１００μｍ特に１〜５０μｍであることが好ましい。
【００３１】
内管やハウジング、その他オゾン添加水と接触する部材は、セラミックス、フッ素樹脂、ステンレスなどの耐オゾン酸化性に優れた材料を用いるのが好ましい。
【００３２】
本発明では、紫外線は反応器への導入前、反応器内、反応器からの流出後のいずれかの段階で照射されればよい。
【００３３】
また、本発明では、有機物含有水にオゾン分解促進剤又はオゾンを添加する前に、該有機物含有水を所定温度範囲内に調整してもよい。最適な温度条件に調整することにより有機物の分解を行うことができ、オゾンやＯＨラジカルと有機物との反応速度、オゾン分解速度が高まり処理効率が向上する。温度条件としては３０℃以上が好ましく、３５℃以上がより好ましい。温度調整手段は特に限定されず、ヒータを用いることができるが、工場内の排ガス、排水の排熱を利用して熱交換により有機物含有水の温度を調整することもでき、コスト面や環境面で好ましい。気候、天候の変動による気温の変動の幅が大きい現場で特に好適に用いられる。
【００３４】
以下、図面に示す実施の形態を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。
【００３５】
［第１の実施の形態］
第１図（ａ）は第１の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の反応器の縦断面図である。
【００３６】
第１図の通り、反応器１は、円筒形の外管２と、該外管２の上流側の側面に設けられた入口ノズル３と、該外管２の下流側の側面に設けられた出口ノズル４と、該外管２内に配置された円筒形の内管５とからなる二重管構造となっている。
【００３７】
この内管５は、外管２と同軸状に配置されている。入口ノズル３の基端側は外管２内に延在して内管５の一端側と接続されている。出口ノズル４の基端側は外管２内に延在して内管５の他端側と接続されている。
【００３８】
この内管５としては、前述の通り、肉厚方向に多数の貫通孔が設けられた管又は多孔質体よりなる管よりなる。
【００３９】
内管５及び外管２の長さ及び管径には特に限定は無いが、反応器１内における有機物含有水の滞留時間が１〜６００秒程度、特に５〜１００秒程度となるような長さ及び管径であることが好ましい。
【００４０】
このように構成された反応器１において、オゾン分解促進剤を添加した原水（以下、添加水と称する場合がある。）を外管２の上流側（第１図の左端側）から該外管２内に流通させ、オゾン含有ガスを入口ノズル３から内管５内に供給する。
【００４１】
内管５内に供給されたオゾン含有ガス中のオゾンは、内管５を透過して添加水中に供給され、その一部が添加水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成させる。そして、これらオゾン及びＯＨラジカルによって、添加水中の有機物が分解される。
【００４２】
このようにして処理された処理水は、外管２の下流側（第１図の右端側）から反応器１外に流出する。また、内管５内に供給されたオゾン含有ガスの一部は、内管５を透過することなく、出口ノズル４から反応器１外に排出される。
【００４３】
本実施の形態では、原水とオゾン含有ガスを並流としたが、向流としてもよい。即ち、出口ノズル４からオゾン含有ガスを供給し、入口ノズル３から排出させてもよく、また、外管２の第１図における右端側から原水を流通させ、左端側から流出させてもよい。このように向流とする場合、並流とした場合よりも効率よく有機物の分解を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、内管５内にオゾン含有ガスを供給し、外管２内に原水を流通させたが、その逆に、内管５内に原水を流通させ、外管２内にオゾン含有ガスを供給してもよい。この場合、外管２内のオゾンは、内管５を透過して内管５内の添加水中に供給され、添加水中の有機物を分解する。
【００４５】
［第２の実施の形態］
第２図（ａ）は第２の実施の形態に用いられる反応器１Ａの斜視図、第２図（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。
【００４６】
反応器１Ａは、両端が閉止端２ａ，２ｂで閉止された外管２Ａと、該外管２Ａ内に同軸状に配置された内管５Ａを有している。
【００４７】
この外管２Ａの上流側の側面に入口ノズル６が設けられ、該外管２Ａの該入口ノズル６よりも下流側の側面に出口ノズル７が設けられている。
【００４８】
この内管５Ａの先端及び後端は閉止端２ａ，２ｂの内面（外管１Ａ内を向く面）まで延在している。該内管５Ａの先端及び後端は、ノズル８，９と接続されており、これらノズル８，９は閉止端２ａ，２ｂを貫通して外管２Ａの外側まで延在している。
【００４９】
本実施の形態では、外管２Ａにオゾン含有ガスを供給し、内管５Ａに添加水を流通させている。
【００５０】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に向流にしてもよく、また、外管２Ａに添加水を流通させ、内管５Ａにオゾン含有ガスを供給してもよい。
【００５１】
［第３の実施の形態］
第３図は、第３の実施の形態に用いられる内管５Ｂの側面図である。この内管５Ｂは、軸方向に接続された複数個（本実施の形態では５個）の内管要素５ａ〜５ｅよりなっている。これら内管要素５ａ〜５ｅは、一端側の内管要素５ａから他端側の内管要素５ｅに向かうに従ってオゾン透過性が大きくなっている。
【００５２】
この内管５Ｂは、オゾン含有ガスの流れ方向の上流側にガス透過性の低い内管要素（内管要素５ａ）が位置し、下流側にガス透過性の高い内管要素（内管要素５ｅ）が位置するようにして配置される。例えば、第１図の内管５に代えて内管５Ｂを用いる場合には、内管要素５ａが入口ノズル３と連通し、内管要素５ｅが出口ノズル４と連通するようにして配置される。また、第２図の内管５Ａに代えて内管５Ｂを用いる場合には、内管要素５ａがノズル８と連通し、内管要素５ｅがノズル９と連通するようにして配置される。
【００５３】
この内管５Ｂによると、添加水の流れ方向にわたって均一にオゾン含有水を散気することができる。
【００５４】
［第４の実施の形態］
第４図（ａ）は第４の実施の形態に用いられる反応器１Ｂの縦断面図、第４図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の斜視図である。
【００５５】
この反応器１Ｂにあっては、外管２の側面内壁に、軸心方向に向かう複数枚のバッフル板２ｃが設けられている。この反応器１Ｂのその他の構成は第１図の反応器１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００５６】
この反応器１Ｂにあっては、内管５と外管２との間に添加水を通水すると、バッフル板によって乱流が生じ、添加水とオゾンとが効率よく接触する。このため、添加水中の有機物が効率よく分解される。
【００５７】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５８】
第３図では、総ての内管要素５ａ〜５ｅをオゾンガス透過性としているが、内管要素５ａ〜５ｅの一部をオゾンガス透過性とし、他の部分をオゾンガス非透過性としてもよい。例えば、内管要素５ａ，５ｃ，５ｅのみをオゾンガス透過性としてもよい。また、内管の一端側から他端側に向かってオゾンガス透過性が連続的に増加するようにしてもよい。ガス透過性を増加させるためには、内管が肉厚方向に無数の貫通孔が設けられた管である場合には、貫通孔の孔径を大きくしてもよく、貫通孔の孔数を多くしてもよく、その両方であってもよい。また、内管が多孔質体よりなる管である場合、気孔の孔径を大きくしてもよく、気孔の孔数を多くしてもよく、その両方であってもよい。
【００５９】
第４図ではオゾンないしＯＨラジカルと有機物との反応効率を向上させるための撹拌促進手段としてバッフル板２ｃを用いたが、スタティックミキサー等の他の撹拌促進手段を用いてもよい。出口ノズルの下流側に弁を設け、弁の開度調節でオゾンガスの透過吹き込み量を制御することが好ましい。このとき、全閉にすることによりオゾンの全量を水側に透過することもできる。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
第５図の処理装置を用いて原水の水処理を行った。以下に第５図の処理装置について説明する。なお、第５図では、反応器として第１図の反応器１を用いた。
【００６１】
第５図の通り、ポンプ１１を備えた原水配管１０が、上記反応器１の外管２の上流端に接続されている。本実施例では、２種類のオゾン分解促進剤を原水に添加するために、この原水配管１０のうちポンプ１１よりも下流側に、配管１２ａ及び配管１３ａを介してオゾン分解促進剤貯蔵タンク１２及びオゾン分解促進剤貯蔵タンク１３が接続されている。これら配管１２ａ、１３ｂには、薬注用ポンプ１２ｂ、１３ｂが設けられている。
【００６２】
オゾン発生器２０が、オゾン含有ガス用配管２１を介して反応器１の入口ノズル３に接続されている。この反応器１の出口ノズル４に、オゾン含有ガス用配管２２が接続されている。図示は省略するが、この配管２２はオゾン分解器３４の流入口に接続されている。配管２２とオゾン分解器３４の間にはしぼり弁が設けられている。
【００６３】
この反応器１の外管２の下流端が、配管３０を介して気液分離器３１の側面上部に接続され、この気液分離器３１の側面下部に処理水抜出配管３２が接続されている。この気液分離器３１の上面が、排ガス抜出配管３３を介してオゾン分解器３４の流入口に接続されている。
【００６４】
オゾン含有ガス用配管２１の途中で分岐した配管３６が、オゾン濃度計３７の流入口に接続され、オゾン濃度計３７の流出口が配管３８を介してオゾン分解器の流入口に接続されている。オゾン分解器３４の流出口に配管３５が接続されている。
【００６５】
原水配管１０内を原水が流通し、該原水配管１０の途中でオゾン分解促進剤が添加されてから反応器１の外管２内に流入する。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが、配管２１を介して反応器１の入口ノズル３から内管５内に流入する。
【００６６】
オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスの一部は、配管２１及び配管３６を通ってオゾン濃度計３７に供給され、オゾン濃度が測定される。このオゾン濃度の測定値がオゾン発生器２０に送信され、この測定値に基づいてオゾン発生器２０が制御される。なお、オゾン濃度計３７に供給されたオゾン含有ガスは、配管３８を通ってオゾン分解器３４内で無害化された後、大気に放出される。
【００６７】
この反応器１内において、内管５内のオゾンが内管５を透過して有機物含有水に流入し、その一部が有機物含有水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成させる。
【００６８】
内管５を透過しなかったガスは、出口ノズル４及び配管２２を介してオゾン分解器３４に供給され、オゾン分解された後、大気に放出される。
【００６９】
反応器１内において処理された水は、配管３０を通って気液分離器３１内に流入し、この気液分離器３１内で気液分離される。この気液分離器３１でガスが除去された処理水は、配管３２を通って系外に供給される。
【００７０】
この気液分離器３１で分離された排ガスは、配管３３を通ってオゾン分解器３４に流入し、無害化されてから大気に放出される。
【００７１】
なお、各機器の仕様は以下の通りとした。
【００７２】
反応器：ＰＦＡ製、長さ５０００ｍｍ
内管：内径４ｍｍ、外径６ｍｍ
外管：内径１９０ｍｍ、外径２１０ｍｍ
オゾン発生器：住友精密工業（株）製「ＧＲ−ＲＤ」、オゾン発生能力１００ｇ／ｈ
オゾン濃度計：荏原実業（株）製「ＥＧ−６００」
原水用ポンプ：（株）ニクニ製渦流ポンプ「Ｍ２０ＮＰＤ４０Ｓ」
過酸化水素注入用ポンプ：（株）イワキ製電磁定量ポンプＥＨ型
水酸化ナトリウム注入用ポンプ：（株）イワキ製電磁定量ポンプＥＨ型
【００７３】
原水としては、有機物として２−プロパノール（イソプロピルアルコール）を濃度１５ｍｇ−Ｃ／Ｌとなるように水に含有したものを用いた。
【００７４】
原水配管に供給する原水の流量は５００Ｌ／ｈとした。
【００７５】
この原水に注入する過酸化水素の流量は、８．３ＮＬ／ｍｉｎ（Ｈ２Ｏ２０．３％）とした。これは反応器内において、後述するオゾンと過酸化水素との比（オゾン／過酸化水素）がグラム当量で５となる流量である。また、この原水に、反応器内のｐＨが１０となるように水酸化ナトリウムを注入した。
【００７６】
オゾン発生器から反応器に対して、オゾン濃度１５０ｇ／Ｎｍ３のオゾン含有ガスを流量５．０ＮＬ／ｍｉｎにて導入した。
【００７７】
この反応器で処理し、さらに気液分離器内で気液分離して得た処理水について、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定した、また、以下の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。
【００７８】
ＴＯＣイオン化率（％）
＝イオン性ＴＯＣ濃度／（イオン性ＴＯＣ濃度＋非イオン性ＴＯＣ濃度）×１００
＝イオン性ＴＯＣ濃度／（原水中の２−プロパノールの濃度）×１００
【００７９】
その結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
なお、表１において、Ｏ３／ＴＯＣは、次式により算出されるＴＯＣ１ｍｇ当りのオゾン添加量（ｍｇ−Ｏ３）である。
【００８２】
Ｏ３／ＴＯＣ＝［オゾン発生器から供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度（ｇ／Ｎｍ３）×オゾン流量（ＮＬ／ｈ）］÷［原水の流量（Ｌ／ｈ）×原水のＴＯＣ濃度（ｍｇ−Ｃ／Ｌ）］
【００８３】
［比較例１］
第６図の有機物含有水の処理装置を用いて原水の水処理を行った。この処理装置のうち、反応器４０の仕様は以下の通りである。
【００８４】
反応器：透明塩化ビニル製カラム
（直径１５０ｍｍ、高さ４５００ｍｍ、有効水深３．５ｍ）
【００８５】
なお、タンク１２、タンク１３、ポンプ１１，１２ｂ，１３ｂ、オゾン発生器２０、オゾン分解器３４及びオゾン濃度計３７は第５図と同一のものを用いた。
【００８６】
また、原水の種類及び流量、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量、オゾン含有ガスのオゾン濃度及び供給量は、実施例１と同様とした。
【００８７】
第６図の処理装置の動作は以下の通りである。
【００８８】
原水がポンプ１１によって原水配管１０内に供給される。この原水配管１０の途中で、タンク１２内の過酸化水素及びタンク１３内の水酸化ナトリウムが、配管１２ａ，１３ａ及びポンプ１２ｂ，１３ｂを通って原水配管１０に注入され、反応器４０内に供給される。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが配管４１を介して反応器４０内に導入される。この配管４１を通るオゾン含有ガスの一部は、配管４２を通ってオゾン濃度計３７に導入されてオゾン濃度が測定された後、配管４３を通ってオゾン分解器３４に供給される。このオゾン濃度計３７による測定結果はオゾン発生器２０に送信され、この測定結果に基づいてオゾン発生器２０が制御される。この反応器４０で処理された処理水は、配管４４から抜き出される。また、この反応器４０の上部から配管４５を通って排出された排ガスは、オゾン分解器３４に供給される。このオゾン分解器３４に供給されたガスは、該オゾン分解器３４内で無害化処理された後、大気に放出される。
【００８９】
比較例１においても、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定し、上記の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。その結果を表１に示す。
【００９０】
［比較例２］
第７図の有機物含有水の処理装置を用いて原水の水処理を行った。この処理装置において、タンク１２、タンク１３、ポンプ１１，１２ｂ，１３ｂ、オゾン発生器２０、オゾン分解器３４、オゾン濃度計３７及び反応器４０は第６図と同一のものを用いた。また、第７図において、符号５３ａ〜５３ｄは流量計を示す。
【００９１】
また、原水の種類及び流量、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量、オゾン含有ガスのオゾン濃度及び供給量は、実施例１と同様とした。但し、オゾン含有ガスは、配管５２ａ〜５２ｄ及び流量計５３ａ〜５３ｄを介して、４箇所から原水配管１０に供給した。
【００９２】
第７図の処理装置の動作は以下の通りである。
【００９３】
原水がポンプ１１によって原水配管１０内に供給される。この原水配管１０の途中で、タンク１２内の過酸化水素及びタンク１３内の水酸化ナトリウムが、配管１２ａ，１３ａ及びポンプ１２ｂ，１３ｂを通って原水に注入される。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが、配管５１、配管５２ａ〜５２ｄ及び流量計５３ａ〜５３ｄを介して、原水配管１０のうち上記過酸化水素及び水酸化ナトリウムの注入ポイントよりも下流側に供給される。なお、配管５１内を通るオゾン含有ガスの一部は、配管５４を介してオゾン流量計３７に導入され、オゾン濃度が測定された後、オゾン分解器３４に供給される。このオゾン濃度計３７による測定結果はオゾン発生器２０に送信され、この測定結果に基づいてオゾン発生器２０が制御される。このようにオゾン含有ガスが供給された水が、原水配管１０を通って反応器４０に供給される。
【００９４】
この反応器４０の上部に溜まった排ガスは、配管６２を通ってオゾン分解器３４に供給される。このオゾン分解器３４に供給されたガスは、該オゾン分解器３４内で無害化処理された後、大気に放出される。反応器４０内の処理水は、配管６１から抜き出される。
【００９５】
比較例２においても、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定し、上記の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。その結果を表１に示す。
【００９６】
［結果］
表１から明らかな通り、実施例１、比較例１及び比較例２では、原水の処理量と、オゾン、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量とが同量であったにもかかわらず、実施例１の処理水の水質が最も良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）は第１の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の反応器の縦断面図である。
【図２】（ａ）は第２の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の反応器の縦断面図である。
【図３】第３の実施の形態に用いられる内管の側面図である。
【図４】（ａ）は第４の実施の形態に用いられる反応器の断面図、（ｂ）は（ａ）の反応器のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の斜視図である。
【図５】実施例１の処理装置のフロー図である。
【図６】比較例１の処理装置のフロー図である。
【図７】比較例２の処理装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１Ａ，１Ｂ 反応器
２，２Ａ 外管
３ 入口ノズル
４ 出口ノズル
５，５Ａ，５Ｂ 内管
６，７，８，９ ノズル
１０ 原水配管
１２，１３ タンク
２０ オゾン発生器
３１ 気液分離器
３４ オゾン分解器
３７ オゾン濃度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機物含有水の処理方法及び装置に係り、詳しくは、有機物含有水をオゾンを用いた促進酸化により分解する有機物含有水の処理方法及び装置に関する。特に、電子産業工場の排水回収系における有機物含有水の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンを用いた有機物含有排水の処理において、オゾン及び過酸化水素やアルカリなどのオゾン分解促進剤を有機物含有排水に添加し、オゾンよりも酸化力の強いＯＨラジカルを強制的に生成させて、オゾンのみでは分解できないような難分解性物質を除去すること（促進酸化法）は公知である。
【０００３】
この促進酸化法に用いられるオゾン処理装置を構成する機器のうち、オゾン発生器が最も高価であると共に運転時に大きな電力を必要とする。このため、オゾン処理装置のイニシャルコスト及びランニングコストの大部分は、このオゾン発生器が占めている。このオゾン発生器の設備費及び運転コストを低減するには、ＯＨラジカルと有機物とを効率よく反応させ、必要とするオゾン量を低減する必要がある。
【０００４】
ＯＨラジカルと有機物とを効率よく反応させる方法としては、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾンを分割注入することが公知である（特許第３７６９０９３号）。
【０００５】
即ち、オゾン分解促進剤が添加された有機物含有水に対してオゾンを一箇所で多量に添加すると、オゾンとオゾン分解促進剤とが反応して一度に多量のＯＨラジカルが発生する。このＯＨラジカルは有機物と反応する他に、オゾンや他のラジカルなどとも反応するため、その分だけＯＨラジカルの無駄な消費が多くなる。これに対し、オゾンを分割注入する場合、一度に発生するＯＨラジカル量が少量となってＯＨラジカル濃度が低くなり、ＯＨラジカル同士の反応やＯＨラジカルとオゾンとの反応が少なくなる。これにより、ＯＨラジカルの無駄な消費が抑制される。
【０００６】
なお、上記特許第３７６９０９３号では、被処理水を通水させる被処理水用配管に、通水方向に間隔をあけて複数箇所のオゾン化ガス注入口が設けられており、各注入口に対して流量計を備えたオゾン化ガス供給配管が接続されている。この被処理水用配管に被処理水を通水し、過酸化水素を添加した後、各注入口からオゾン化ガスを分割注入する。
【０００７】
また、特開平８−２５２５８５号では、オゾン接触槽内に仕切を設けて第１〜第３の接触槽及び滞留槽の４室に区画すると共に、第１〜第３の接触槽の各々にオゾン用散気管を配置している。これら第１〜第３の接触槽及び滞留槽にこの順で原水を通水すると共に、各散気管からオゾンを散気する。そして、第１の接触槽の上部に滞留する気体中の排オゾン濃度を測定し、この測定結果に基づいて、第１の接触槽のオゾン用散気管からのオゾン散気量を制御する。
【特許文献１】特許第３７６９０９３号
【特許文献２】特開平８−２５２５８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許第３７６９０９３号では、複数個のオゾン化ガス注入口の各々にオゾン化ガス供給配管及び流量計が設けられているため、装置が煩雑化・大型化する。また、各流量計の測定結果に基づいてオゾン流量制御を行うため、運転管理が複雑なものとなる。
【０００９】
上記の特開平８−２５２５８５号でも、第１〜第３の接触槽の各々にオゾン用散気管を配置するため、装置が煩雑化・大型化すると共に、運転管理が複雑なものとなる。
【００１０】
本発明は、簡易な装置を用い、簡易な運転管理で効率的に有機物含有排水を処理する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明（請求項１）の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の有機物含有水の処理方法は、請求項１において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の有機物含有水の処理方法は、請求項１又は２において、前記オゾン分解促進剤が過酸化水素又はアルカリであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解する有機物含有水の処理方法であって、該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の有機物含有水の処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の有機物含有水の処理方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記反応器で処理された処理水からオゾンを分離し、この分離されたオゾンを分解処理することを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項７）の有機物含有水の処理装置は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、を備えてなる。
【００１８】
請求項８の有機物含有水の処理装置は、請求項７において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の有機物含有水の処理装置は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、を備えてなる有機物含有水の処理装置であって、該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の有機物含有水の処理装置は、請求項７ないし９のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の有機物含有水の処理装置は、請求項７ないし１０のいずれか１項において、該反応器から流出する処理水からオゾンを分離する気液分離器と、該気液分離器で分離されたオゾンを分解するオゾン分解器と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の有機物含有水の処理方法及び処理装置によると、内管がオゾン透過性を有するため、内管の周面の全体からオゾンが有機物含有水に添加される。このため、ＯＨラジカルが一箇所で高濃度となって無駄に消費されることが防止され、処理効率が良好なものとなる。
【００２３】
この反応器は内管とそれを囲むハウジングとを有する簡易な構造であるため、装置を簡易なものとすることができる。また、反応器へのオゾン含有ガスの供給量を制御することにより、有機物含有水へのオゾンの添加量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とするものである。あるいはオゾン分解促進剤を添加する替わりに反応器内の有機物含有水に紫外線を照射してオゾン分解を促進することもできる。
【００２５】
この有機物含有水としては、液晶や半導体といった電子デバイスの製造工場から排出される排水等が例示される。このような排水中にはＰＭＳО（ジメチルスルホキシド）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、非イオン性の界面活性剤が含まれる。
【００２６】
有機物含有水に添加するオゾン分解促進剤としては、過酸化水素、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の苛性アルカリを用いることができる。このオゾン分解促進剤の１種のみを添加してもよく、２種以上を添加してもよい。
【００２７】
オゾン分解促進剤の添加量は、オゾン分解剤の添加量により適宜決定する。オゾン分解剤として過酸化水素を用いる場合、重量比でＯ３／Ｈ２Ｏ２が１〜２０、好ましくは２〜１０とする。一方、苛性アルカリの場合は添加後の有機物含有水のｐＨが７〜１３特に９〜１１となる程度が好適である。
【００２８】
本発明では、このオゾン分解促進剤を添加した有機物含有水を、内管及び内管とハウジングとの間の一方に流通させ、他方にオゾン含有ガスを供給する。そして、オゾンを該内管を透過させて有機物含有水中に供給し、有機物含有水中の有機物を分解する。なお、この内管をオゾン含有ガス中のオゾンのみが透過してもよく、オゾン含有ガス中のその他のガス成分も透過してもよい。後述の通り、内管としては、通常、無数の貫通孔が穿設された管又は多孔質管が用いられるので、通常はオゾン含有ガスがそのまま微細な気泡となって有機物含有水に添加されることになる。
【００２９】
内管としては、上記の通り、無数の微細な貫通孔を管肉の厚さ方向に穿設した孔開き管、又は多孔質管が好適である。有機物含有水に微細気泡を添加するために、孔開き管の貫通孔の孔径は０．１〜１００μｍ特に１〜５０μｍ程度が好適であり、開口率（内管の外周面の表面積に対する全貫通孔の面積の比率）は０．０１〜５０％程度が好適である。孔径や開口率が小さすぎると、圧損やオゾン溶解量不足の問題がある。逆に孔径が大きすぎるとオゾン同士が反応し易いため、かえって効率が下がる。
【００３０】
内管を多孔質管とする場合、内管の周面（内周面及び外周面）に露呈する貫通孔の平均径が０．１〜１００μｍ特に１〜５０μｍであることが好ましい。
【００３１】
内管やハウジング、その他オゾン添加水と接触する部材は、セラミックス、フッ素樹脂、ステンレスなどの耐オゾン酸化性に優れた材料を用いるのが好ましい。
【００３２】
本発明では、紫外線は反応器への導入前、反応器内、反応器からの流出後のいずれかの段階で照射されればよい。
【００３３】
また、本発明では、有機物含有水にオゾン分解促進剤又はオゾンを添加する前に、該有機物含有水を所定温度範囲内に調整してもよい。最適な温度条件に調整することにより有機物の分解を行うことができ、オゾンやＯＨラジカルと有機物との反応速度、オゾン分解速度が高まり処理効率が向上する。温度条件としては３０℃以上が好ましく、３５℃以上がより好ましい。温度調整手段は特に限定されず、ヒータを用いることができるが、工場内の排ガス、排水の排熱を利用して熱交換により有機物含有水の温度を調整することもでき、コスト面や環境面で好ましい。気候、天候の変動による気温の変動の幅が大きい現場で特に好適に用いられる。
【００３４】
以下、図面に示す実施の形態を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。
【００３５】
［第１の実施の形態］
第１図（ａ）は第１の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の反応器の縦断面図である。
【００３６】
第１図の通り、反応器１は、円筒形の外管２と、該外管２の上流側の側面に設けられた入口ノズル３と、該外管２の下流側の側面に設けられた出口ノズル４と、該外管２内に配置された円筒形の内管５とからなる二重管構造となっている。
【００３７】
この内管５は、外管２と同軸状に配置されている。入口ノズル３の基端側は外管２内に延在して内管５の一端側と接続されている。出口ノズル４の基端側は外管２内に延在して内管５の他端側と接続されている。
【００３８】
この内管５としては、前述の通り、肉厚方向に多数の貫通孔が設けられた管又は多孔質体よりなる管よりなる。
【００３９】
内管５及び外管２の長さ及び管径には特に限定は無いが、反応器１内における有機物含有水の滞留時間が１〜６００秒程度、特に５〜１００秒程度となるような長さ及び管径であることが好ましい。
【００４０】
このように構成された反応器１において、オゾン分解促進剤を添加した原水（以下、添加水と称する場合がある。）を外管２の上流側（第１図の左端側）から該外管２内に流通させ、オゾン含有ガスを入口ノズル３から内管５内に供給する。
【００４１】
内管５内に供給されたオゾン含有ガス中のオゾンは、内管５を透過して添加水中に供給され、その一部が添加水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成させる。そして、これらオゾン及びＯＨラジカルによって、添加水中の有機物が分解される。
【００４２】
このようにして処理された処理水は、外管２の下流側（第１図の右端側）から反応器１外に流出する。また、内管５内に供給されたオゾン含有ガスの一部は、内管５を透過することなく、出口ノズル４から反応器１外に排出される。
【００４３】
本実施の形態では、原水とオゾン含有ガスを並流としたが、向流としてもよい。即ち、出口ノズル４からオゾン含有ガスを供給し、入口ノズル３から排出させてもよく、また、外管２の第１図における右端側から原水を流通させ、左端側から流出させてもよい。このように向流とする場合、並流とした場合よりも効率よく有機物の分解を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、内管５内にオゾン含有ガスを供給し、外管２内に原水を流通させたが、その逆に、内管５内に原水を流通させ、外管２内にオゾン含有ガスを供給してもよい。この場合、外管２内のオゾンは、内管５を透過して内管５内の添加水中に供給され、添加水中の有機物を分解する。
【００４５】
［第２の実施の形態］
第２図（ａ）は第２の実施の形態に用いられる反応器１Ａの斜視図、第２図（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。
【００４６】
反応器１Ａは、両端が閉止端２ａ，２ｂで閉止された外管２Ａと、該外管２Ａ内に同軸状に配置された内管５Ａを有している。
【００４７】
この外管２Ａの上流側の側面に入口ノズル６が設けられ、該外管２Ａの該入口ノズル６よりも下流側の側面に出口ノズル７が設けられている。
【００４８】
この内管５Ａの先端及び後端は閉止端２ａ，２ｂの内面（外管１Ａ内を向く面）まで延在している。該内管５Ａの先端及び後端は、ノズル８，９と接続されており、これらノズル８，９は閉止端２ａ，２ｂを貫通して外管２Ａの外側まで延在している。
【００４９】
本実施の形態では、外管２Ａにオゾン含有ガスを供給し、内管５Ａに添加水を流通させている。
【００５０】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に向流にしてもよく、また、外管２Ａに添加水を流通させ、内管５Ａにオゾン含有ガスを供給してもよい。
【００５１】
［第３の実施の形態］
第３図は、第３の実施の形態に用いられる内管５Ｂの側面図である。この内管５Ｂは、軸方向に接続された複数個（本実施の形態では５個）の内管要素５ａ〜５ｅよりなっている。これら内管要素５ａ〜５ｅは、一端側の内管要素５ａから他端側の内管要素５ｅに向かうに従ってオゾン透過性が大きくなっている。
【００５２】
この内管５Ｂは、オゾン含有ガスの流れ方向の上流側にガス透過性の低い内管要素（内管要素５ａ）が位置し、下流側にガス透過性の高い内管要素（内管要素５ｅ）が位置するようにして配置される。例えば、第１図の内管５に代えて内管５Ｂを用いる場合には、内管要素５ａが入口ノズル３と連通し、内管要素５ｅが出口ノズル４と連通するようにして配置される。また、第２図の内管５Ａに代えて内管５Ｂを用いる場合には、内管要素５ａがノズル８と連通し、内管要素５ｅがノズル９と連通するようにして配置される。
【００５３】
この内管５Ｂによると、添加水の流れ方向にわたって均一にオゾン含有水を散気することができる。
【００５４】
［第４の実施の形態］
第４図（ａ）は第４の実施の形態に用いられる反応器１Ｂの縦断面図、第４図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の斜視図である。
【００５５】
この反応器１Ｂにあっては、外管２の側面内壁に、軸心方向に向かう複数枚のバッフル板２ｃが設けられている。この反応器１Ｂのその他の構成は第１図の反応器１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００５６】
この反応器１Ｂにあっては、内管５と外管２との間に添加水を通水すると、バッフル板によって乱流が生じ、添加水とオゾンとが効率よく接触する。このため、添加水中の有機物が効率よく分解される。
【００５７】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５８】
第３図では、総ての内管要素５ａ〜５ｅをオゾンガス透過性としているが、内管要素５ａ〜５ｅの一部をオゾンガス透過性とし、他の部分をオゾンガス非透過性としてもよい。例えば、内管要素５ａ，５ｃ，５ｅのみをオゾンガス透過性としてもよい。また、内管の一端側から他端側に向かってオゾンガス透過性が連続的に増加するようにしてもよい。ガス透過性を増加させるためには、内管が肉厚方向に無数の貫通孔が設けられた管である場合には、貫通孔の孔径を大きくしてもよく、貫通孔の孔数を多くしてもよく、その両方であってもよい。また、内管が多孔質体よりなる管である場合、気孔の孔径を大きくしてもよく、気孔の孔数を多くしてもよく、その両方であってもよい。
【００５９】
第４図ではオゾンないしＯＨラジカルと有機物との反応効率を向上させるための撹拌促進手段としてバッフル板２ｃを用いたが、スタティックミキサー等の他の撹拌促進手段を用いてもよい。出口ノズルの下流側に弁を設け、弁の開度調節でオゾンガスの透過吹き込み量を制御することが好ましい。このとき、全閉にすることによりオゾンの全量を水側に透過することもできる。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
第５図の処理装置を用いて原水の水処理を行った。以下に第５図の処理装置について説明する。なお、第５図では、反応器として第１図の反応器１を用いた。
【００６１】
第５図の通り、ポンプ１１を備えた原水配管１０が、上記反応器１の外管２の上流端に接続されている。本実施例では、２種類のオゾン分解促進剤を原水に添加するために、この原水配管１０のうちポンプ１１よりも下流側に、配管１２ａ及び配管１３ａを介してオゾン分解促進剤貯蔵タンク１２及びオゾン分解促進剤貯蔵タンク１３が接続されている。これら配管１２ａ、１３ｂには、薬注用ポンプ１２ｂ、１３ｂが設けられている。
【００６２】
オゾン発生器２０が、オゾン含有ガス用配管２１を介して反応器１の入口ノズル３に接続されている。この反応器１の出口ノズル４に、オゾン含有ガス用配管２２が接続されている。図示は省略するが、この配管２２はオゾン分解器３４の流入口に接続されている。配管２２とオゾン分解器３４の間にはしぼり弁が設けられている。
【００６３】
この反応器１の外管２の下流端が、配管３０を介して気液分離器３１の側面上部に接続され、この気液分離器３１の側面下部に処理水抜出配管３２が接続されている。この気液分離器３１の上面が、排ガス抜出配管３３を介してオゾン分解器３４の流入口に接続されている。
【００６４】
オゾン含有ガス用配管２１の途中で分岐した配管３６が、オゾン濃度計３７の流入口に接続され、オゾン濃度計３７の流出口が配管３８を介してオゾン分解器の流入口に接続されている。オゾン分解器３４の流出口に配管３５が接続されている。
【００６５】
原水配管１０内を原水が流通し、該原水配管１０の途中でオゾン分解促進剤が添加されてから反応器１の外管２内に流入する。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが、配管２１を介して反応器１の入口ノズル３から内管５内に流入する。
【００６６】
オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスの一部は、配管２１及び配管３６を通ってオゾン濃度計３７に供給され、オゾン濃度が測定される。このオゾン濃度の測定値がオゾン発生器２０に送信され、この測定値に基づいてオゾン発生器２０が制御される。なお、オゾン濃度計３７に供給されたオゾン含有ガスは、配管３８を通ってオゾン分解器３４内で無害化された後、大気に放出される。
【００６７】
この反応器１内において、内管５内のオゾンが内管５を透過して有機物含有水に流入し、その一部が有機物含有水中のオゾン分解促進剤と反応してＯＨラジカルを生成させる。
【００６８】
内管５を透過しなかったガスは、出口ノズル４及び配管２２を介してオゾン分解器３４に供給され、オゾン分解された後、大気に放出される。
【００６９】
反応器１内において処理された水は、配管３０を通って気液分離器３１内に流入し、この気液分離器３１内で気液分離される。この気液分離器３１でガスが除去された処理水は、配管３２を通って系外に供給される。
【００７０】
この気液分離器３１で分離された排ガスは、配管３３を通ってオゾン分解器３４に流入し、無害化されてから大気に放出される。
【００７１】
なお、各機器の仕様は以下の通りとした。
【００７２】
反応器：ＰＦＡ製、長さ５０００ｍｍ
内管：内径４ｍｍ、外径６ｍｍ
外管：内径１９０ｍｍ、外径２１０ｍｍ
オゾン発生器：住友精密工業（株）製「ＧＲ−ＲＤ」、オゾン発生能力１００ｇ／ｈ
オゾン濃度計：荏原実業（株）製「ＥＧ−６００」
原水用ポンプ：（株）ニクニ製渦流ポンプ「Ｍ２０ＮＰＤ４０Ｓ」
過酸化水素注入用ポンプ：（株）イワキ製電磁定量ポンプＥＨ型
水酸化ナトリウム注入用ポンプ：（株）イワキ製電磁定量ポンプＥＨ型
【００７３】
原水としては、有機物として２−プロパノール（イソプロピルアルコール）を濃度１５ｍｇ−Ｃ／Ｌとなるように水に含有したものを用いた。
【００７４】
原水配管に供給する原水の流量は５００Ｌ／ｈとした。
【００７５】
この原水に注入する過酸化水素の流量は、８．３ＮＬ／ｍｉｎ（Ｈ２Ｏ２０．３％）とした。これは反応器内において、後述するオゾンと過酸化水素との比（オゾン／過酸化水素）がグラム当量で５となる流量である。また、この原水に、反応器内のｐＨが１０となるように水酸化ナトリウムを注入した。
【００７６】
オゾン発生器から反応器に対して、オゾン濃度１５０ｇ／Ｎｍ３のオゾン含有ガスを流量５．０ＮＬ／ｍｉｎにて導入した。
【００７７】
この反応器で処理し、さらに気液分離器内で気液分離して得た処理水について、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定した、また、以下の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。
【００７８】
ＴＯＣイオン化率（％）
＝イオン性ＴＯＣ濃度／（イオン性ＴＯＣ濃度＋非イオン性ＴＯＣ濃度）×１００
＝イオン性ＴＯＣ濃度／（原水中の２−プロパノールの濃度）×１００
【００７９】
その結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
なお、表１において、Ｏ３／ＴＯＣは、次式により算出されるＴＯＣ１ｍｇ当りのオゾン添加量（ｍｇ−Ｏ３）である。
【００８２】
Ｏ３／ＴＯＣ＝［オゾン発生器から供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度（ｇ／Ｎｍ３）×オゾン流量（ＮＬ／ｈ）］÷［原水の流量（Ｌ／ｈ）×原水のＴＯＣ濃度（ｍｇ−Ｃ／Ｌ）］
【００８３】
［比較例１］
第６図の有機物含有水の処理装置を用いて原水の水処理を行った。この処理装置のうち、反応器４０の仕様は以下の通りである。
【００８４】
反応器：透明塩化ビニル製カラム
（直径１５０ｍｍ、高さ４５００ｍｍ、有効水深３．５ｍ）
【００８５】
なお、タンク１２、タンク１３、ポンプ１１，１２ｂ，１３ｂ、オゾン発生器２０、オゾン分解器３４及びオゾン濃度計３７は第５図と同一のものを用いた。
【００８６】
また、原水の種類及び流量、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量、オゾン含有ガスのオゾン濃度及び供給量は、実施例１と同様とした。
【００８７】
第６図の処理装置の動作は以下の通りである。
【００８８】
原水がポンプ１１によって原水配管１０内に供給される。この原水配管１０の途中で、タンク１２内の過酸化水素及びタンク１３内の水酸化ナトリウムが、配管１２ａ，１３ａ及びポンプ１２ｂ，１３ｂを通って原水配管１０に注入され、反応器４０内に供給される。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが配管４１を介して反応器４０内に導入される。この配管４１を通るオゾン含有ガスの一部は、配管４２を通ってオゾン濃度計３７に導入されてオゾン濃度が測定された後、配管４３を通ってオゾン分解器３４に供給される。このオゾン濃度計３７による測定結果はオゾン発生器２０に送信され、この測定結果に基づいてオゾン発生器２０が制御される。この反応器４０で処理された処理水は、配管４４から抜き出される。また、この反応器４０の上部から配管４５を通って排出された排ガスは、オゾン分解器３４に供給される。このオゾン分解器３４に供給されたガスは、該オゾン分解器３４内で無害化処理された後、大気に放出される。
【００８９】
比較例１においても、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定し、上記の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。その結果を表１に示す。
【００９０】
［比較例２］
第７図の有機物含有水の処理装置を用いて原水の水処理を行った。この処理装置において、タンク１２、タンク１３、ポンプ１１，１２ｂ，１３ｂ、オゾン発生器２０、オゾン分解器３４、オゾン濃度計３７及び反応器４０は第６図と同一のものを用いた。また、第７図において、符号５３ａ〜５３ｄは流量計を示す。
【００９１】
また、原水の種類及び流量、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量、オゾン含有ガスのオゾン濃度及び供給量は、実施例１と同様とした。但し、オゾン含有ガスは、配管５２ａ〜５２ｄ及び流量計５３ａ〜５３ｄを介して、４箇所から原水配管１０に供給した。
【００９２】
第７図の処理装置の動作は以下の通りである。
【００９３】
原水がポンプ１１によって原水配管１０内に供給される。この原水配管１０の途中で、タンク１２内の過酸化水素及びタンク１３内の水酸化ナトリウムが、配管１２ａ，１３ａ及びポンプ１２ｂ，１３ｂを通って原水に注入される。また、オゾン発生器２０で発生させたオゾン含有ガスが、配管５１、配管５２ａ〜５２ｄ及び流量計５３ａ〜５３ｄを介して、原水配管１０のうち上記過酸化水素及び水酸化ナトリウムの注入ポイントよりも下流側に供給される。なお、配管５１内を通るオゾン含有ガスの一部は、配管５４を介してオゾン流量計３７に導入され、オゾン濃度が測定された後、オゾン分解器３４に供給される。このオゾン濃度計３７による測定結果はオゾン発生器２０に送信され、この測定結果に基づいてオゾン発生器２０が制御される。このようにオゾン含有ガスが供給された水が、原水配管１０を通って反応器４０に供給される。
【００９４】
この反応器４０の上部に溜まった排ガスは、配管６２を通ってオゾン分解器３４に供給される。このオゾン分解器３４に供給されたガスは、該オゾン分解器３４内で無害化処理された後、大気に放出される。反応器４０内の処理水は、配管６１から抜き出される。
【００９５】
比較例２においても、処理水中のイオン性ＴＯＣ濃度を測定し、上記の計算式に従ってＴＯＣイオン化率を求めた。その結果を表１に示す。
【００９６】
［結果］
表１から明らかな通り、実施例１、比較例１及び比較例２では、原水の処理量と、オゾン、過酸化水素及び水酸化ナトリウムの供給量とが同量であったにもかかわらず、実施例１の処理水の水質が最も良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）は第１の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の反応器の縦断面図である。
【図２】（ａ）は第２の実施の形態に用いられる反応器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の反応器の縦断面図である。
【図３】第３の実施の形態に用いられる内管の側面図である。
【図４】（ａ）は第４の実施の形態に用いられる反応器の断面図、（ｂ）は（ａ）の反応器のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の斜視図である。
【図５】実施例１の処理装置のフロー図である。
【図６】比較例１の処理装置のフロー図である。
【図７】比較例２の処理装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１Ａ，１Ｂ 反応器
２，２Ａ 外管
３ 入口ノズル
４ 出口ノズル
５，５Ａ，５Ｂ 内管
６，７，８，９ ノズル
１０ 原水配管
１２，１３ タンク
２０ オゾン発生器
３１ 気液分離器
３４ オゾン分解器
３７ オゾン濃度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記オゾン分解促進剤が過酸化水素又はアルカリであることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項４】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解する有機物含有水の処理方法であって、
該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記反応器で処理された処理水からオゾンを分離し、この分離されたオゾンを分解処理することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項７】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、
オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、
を備えてなる有機物含有水の処理装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項９】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、
オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、
を備えてなる有機物含有水の処理装置であって、
該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項において、該反応器から流出する処理水からオゾンを分離する気液分離器と、
該気液分離器で分離されたオゾンを分解するオゾン分解器と、
を有することを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項１】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記オゾン分解促進剤が過酸化水素又はアルカリであることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項４】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加した後、オゾン透過性を有する内管と、該内管を囲むハウジングとを有した反応器の該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方に該有機物含有水を通水し、他方にオゾン含有ガスを供給し、オゾンを該内管を透過させて該有機物含有水に供給することにより、該水中の有機物を分解する有機物含有水の処理方法であって、
該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記反応器で処理された処理水からオゾンを分離し、この分離されたオゾンを分解処理することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
【請求項７】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、
オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、
を備えてなる有機物含有水の処理装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ハウジングは、前記内管と同軸状の外管であることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項９】
有機物含有水にオゾン分解促進剤を添加するオゾン分解促進剤添加手段と、
オゾン透過性を有する内管及び該内管を囲むハウジングを備えてなり、該内管内及び該内管とハウジングとの間の一方にオゾン分解促進剤添加有機物含有水が流通され、他方にオゾン含有ガスが流通される反応器と、
を備えてなる有機物含有水の処理装置であって、
該反応器内の有機物含有水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項において、前記内管は肉厚方向に無数の貫通孔が設けられていることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項において、該反応器から流出する処理水からオゾンを分離する気液分離器と、
該気液分離器で分離されたオゾンを分解するオゾン分解器と、
を有することを特徴とする有機物含有水の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４１８６８（Ｐ２０１１−４１８６８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９９４００（Ｐ２００７−２９９４００）
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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