JP2002292378A

JP2002292378A - 促進酸化処理方法及び装置

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Publication number: JP2002292378A
Application number: JP2001102226A
Authority: JP
Inventors: Yukio Noguchi; 口幸男野
Original assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Current assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】必要なオゾン量を最小限にして、高い有機物
の除去率が得られるとともに、処理する被処理水中の有
機物含有量が変動しても効率良くオゾンを使用するよう
に制御可能なオゾンによる促進酸化処理方法および装置
を提供する。【解決手段】被処理水が充填される反応槽と被処理水
にオゾンを溶解させる微細気泡発生手段とを有し、有機
物を酸化する酸化反応手段と；イオン除去手段と；ＴＯ
Ｃ濃度測定部と；オゾン濃度測定部と；オゾン濃度測定
部及び／又はＴＯＣ濃度測定部を制御するとともに、入
力された測定結果に基づいて未処理の被処理水と反応槽
からの又はイオン除去手段からの被処理水とを混合する
ように被処理水の循環を制御する酸化反応制御手段とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾンを利用した
促進酸化反応法及び装置に関し、特に、半導体や液晶の
製造工程に発生する有機物含有排水に対し、オゾンの使
用量を低減させて効率よく酸化処理することが可能な促
進酸化処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、地球の環境保全の立場から資源の
有効利用に関する地球規模の要求が高まり、大量に水を
消費していた半導体や液晶工場においても水の再利用を
求める動きが高まりつつある。

【０００３】この半導体や液晶の生産工程では、フォト
レジストの剥離等に有機溶剤が多量に使用されている。
使用される有機物としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロ
ピルアルコール）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシ
ド）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウヒドロキシ
ド）またはアセトンなどがあり、排水中からこれらの有
機物を除去することが必要となる。

【０００４】近年、有機物を除去する手段の一つとし
て、オゾンを利用する方法が広く利用されている。しか
し、オゾンを単独として使用するだけでは、非効率であ
ることが多く、以下に述べるような促進酸化技術を用
い、様々な方面からの研究がなされている。

【０００５】促進酸化処理とは、ＯＨラジカル（ヒドロ
キシルラジカル）の生成を含めた水の強力な浄化のため
の技術と定義づけられる。促進酸化処理技術のうちもっ
とも簡便で、実際のプラントでより多く実用化されてい
る方法は、オゾンと過酸化水素を併用する方式（オゾン
＋Ｈ_２Ｏ_２方式）又はオゾンとアルカリ性の高ｐＨ値に
調整する方式（オゾン＋高ｐＨ調整方式）である。両者
の違いは、過酸化水素を注入するか否かであり、ｐＨを
それぞれの適性値に調整する点においては同じである。

【０００６】半導体排水の再利用を目的とするような場
合、オゾン酸化処理による有機物の低減能力を評価する
場合には、オゾン酸化処理を単独ではなく、オゾン酸化
処理とイオン交換除去処理（ＭＢ：混床式イオン交換樹
脂など）とを併用して有機物の低減能力を評価する。Ｔ
ＯＣ（全有機炭素）計などを用いて、処理前と処理後の
有機物濃度を比較して、どの程度の有機物を低減できた
かを除去率として表す。オゾン酸化反応では、無機炭素
（無機炭酸）まで分解しきれなかった有機酸が残るが、
これら有機酸はイオンであるので、イオン交換樹脂など
後段に設置される装置で容易に除去することができる。
このため、酸化反応によるによる有機物の分解を評価す
る方法としては、オゾン酸化処理の後にイオン交換除去
処理を加えることにより、反応後生成した有機酸を除去
することで、その反応槽の有機物分解能力として評価す
るのが実際の目的に適った合理的な方法である。

【０００７】反応槽としては、反応槽の下部よりオゾン
含有ガスの気泡を発生させる方法が一般的であるが、充
填塔方式のようにオゾン含有ガス中を上部より液滴を降
らせる方法（特開２０００−１６７３６６）もある。気
泡を発生させる手段として、散気管や回転する翼により
ガスを導入するエアレータ方式または、ベンチュリーを
利用したエジェクター方式、または、サイクロンのよう
に液体を旋回させて、その中央よりガスを導入する旋回
式微細気泡発生方式（特公平８−１５４５３１、特開２
０００−４４７）、または、Ｕ字型に曲がった散気管に
よるＵチューブ方式など様々である。

【０００８】オゾン発生器としては、通常、無声放電に
よってオゾンを発生させる装置が用いられる。この無声
放電では、原料ガスをオゾン発生器に通し交流電圧を印
加して放電を行うことにより、オゾンを発生させるよう
になっている。オゾン発生器としては他に、電気分解方
式、光化学方式、化学反応方式、紫外線照射方式、高周
波電界方式等がある。また、オゾン発生器は、放電によ
り熱が発生するため、通常、冷却器を備えた装置が用い
られている。

【０００９】また、排ガス中に残存するオゾンを除去す
るため排オゾンガス処理装置として、触媒樹脂などによ
ってオゾンを分解・除去し、大気中に排出する。原料ガ
スとしては、純酸素の他、液体酸素を利用したものや、
原料ガス前処理装置により空気を原料として酸素濃度が
８０％以上のガスを生成したものが使用されている。

【００１０】促進酸化反応における有機物の除去率を指
標とした至適ｐＨは、次のグラフ１に示すように、オゾ
ン＋高ｐＨ調整方式においてはｐＨ１０、オゾン＋Ｈ_２
Ｏ_２方式ではｐＨ７である。また、この至適ｐＨは、オ
ゾン含有ガスの反応槽への供給量の多少には殆ど影響を
受けずほぼ一定である。したがって、ｐＨ調整は、オゾ
ン＋高ｐＨ調整方式の場合は、反応槽出口でｐＨ１０〜
１１程度に維持するように調整される。また、オゾン＋
Ｈ_２Ｏ_２方式の場合は、反応槽出口で７〜８前後に維持
するように調整される。有機物が酸化されると、その反
応生成物として有機酸と炭酸が生成するので、その結果
ｐＨは酸性になる。そのため、ｐＨ調整としては、反応
槽の入口または反応槽に、ＮａＯＨなどアルカリを注入
することにより行われる。

【グラフ１】

【００１１】反応槽の後段には、酸化剤除去装置が設置
される場合が多い。酸化剤除去装置により残存するオゾ
ンまたはＨ_２Ｏ_２を除去する。酸化剤除去手段として
は、活性炭や金属を担持した触媒樹脂、紫外線照射、ま
たは還元剤などの方法がある。オゾン＋Ｈ_２Ｏ_２方式で
は、反応槽出口でＨ_２Ｏ_２が少なくとも５〜１０ｐｐｍ
程度残存するので、後段に設置されるイオン交換樹脂や
逆浸透膜など酸化剤に弱い装置の保護のために、酸化剤
除去装置またはそれに相当する装置が設けられる。

【００１２】ただし、オゾン＋高ｐＨ調整方式の場合、
処理条件にも依存するが、極めて低いレベルまで残存オ
ゾン濃度は小さくなる。そのため必ずしも、酸化剤除去
装置を必要とせず、また、設置するにしてもオゾン＋Ｈ
_２Ｏ_２方式の場合に比べて、除去すべき酸化剤の負荷量
は少ない。これは、反応槽における高アルカリ条件が、
酸化剤除去装置の役割を担っていると考えることもでき
る。また、オゾン＋Ｈ _２Ｏ_２方式においても、Ｈ_２Ｏ_２
添加量を抑えて、かつ高アルカリ域のｐＨ条件にするこ
とで、反応効率はやや落ちるが、酸化剤除去手段を設置
せずに実施する方法もある。これらのことは、適用する
水処理設備全体の設計に関わる問題でもあるので、適宜
最適なものが選択されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】オゾンを利用した従来
の促進酸化反応装置では、反応槽におけるオゾン利用効
率が悪く、多量のオゾンを消費している。このためオゾ
ン発生器が比較的高価であるため経済的には好ましくな
い。また、より、高い除去率を期待すればするほど、オ
ゾン利用率が著しく悪くなる傾向にある。この場合、大
半のオゾンが反応に利用されず、排ガスとして残存して
しまうという問題があった。

【００１４】一方で、近年のＬＳＩやＵＬＳＩの超微細
化に伴い、これらの製造に用いられている純水の純度に
対する要求も高くなってきており、オゾンによる促進反
応装置においても高い除去率を得ることが求められる
が、オゾン使用量の低減と高除去率とを両立してオゾン
利用効率向上を達成することは困難であった。

【００１５】また、オゾン利用効率を高める手段とし
て、酸化処理の反応槽で酸化処理した被処理液を未処理
の被処理水に混合するように循環させる循環流路を有
し、被処理液を循環させる被処理水循環方式、または、
酸化処理の反応槽を複数有し、一つの反応槽からの被処
理水を他の反応槽に連続的に移送して多段に反応させる
多段反応槽方式の装置がある。被処理水循環方式では、
循環流路の設置により被処理水とオゾンガスの液ガス接
触機会が増大するので、オゾン酸化反応の効率向上が可
能となる。

【００１６】多段反応槽方式の場合、装置の規模が大き
くなり設備費の増加を招くという欠点があるが、最大の
利点は、排ガス中に残存するオゾンを再利用することが
容易なことにある。例えば、前段の反応槽で使用された
オゾンガスが、まだ十分なオゾンが残存している場合、
後段の反応槽で再利用することができる。

【００１７】しかし、単にこれらの方式を利用したのみ
では、多少の効果がある場合もあるが、大きなオゾン使
用量の削減には至らないのが現状であった。また、通
常、促進酸化処理装置は、処理すべき被処理原水中に含
有される有機物の濃度として可能性のある最大値に適合
するように設計されている。このような装置を用いた処
理において被処理水中の有機物濃度が変動する場合、特
に低濃度に変動した場合には高濃度のオゾンを含む排ガ
スを生じることとなり、効率的なオゾン利用が困難とな
るばかりではなく、後段の排オゾンガス処理手段に高負
荷を強いるなどの問題を有していた。

【００１８】したがって本発明は、以上のような問題に
鑑みてなされたものであり、必要なオゾン量を最小限に
して、高い有機物の除去率が得られるとともに、処理す
る被処理水中の有機物含有量が変動しても効率良くオゾ
ンを使用するように制御可能なオゾンによる促進酸化処
理方法および装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者は、イオン交換除去処理（ＭＢなど）を組
合わせたオゾンを用いる促進酸化反応における有機物の
低減能力について検討を重ねた。その結果、促進酸化処
理におけるオゾンの利用効率は、第１に非イオン性有機
物に関する除去率の設定が大きな意味をもつことを見出
した。つまり、被処理水循環流路又は多段に酸化処理の
反応槽を設け、且つ、少なくとも陰イオン性のイオン解
離性物質を除去するイオン除去手段を適切に配置併用す
ることで、個々の反応槽における非イオン性有機物の除
去率を低く設定し、かつ、装置全体としては高い除去率
を達成できることである。

【００２０】有機物の促進酸化処理における酸化反応プ
ロセスについてＩＰＡを例に説明する。ＩＰＡは、半導
体の洗浄工程などでよく用いられ、被処理原水となる排
水中に多く含有される物質である。ＩＰＡが、酸化され
て炭酸に分解されるまでの反応は、次式のようになると
一般に考えられる。Ｃ_３Ｈ_８Ｏ（ＩＰＡ）＋［Ｏ］⇒ Ｃ_３Ｈ_６Ｏ（アセトン）＋Ｈ_２ＯＣ_３Ｈ_６Ｏ（アセトン）＋３［Ｏ］⇒ ＣＨ_３ＣＯＯＨ（酢酸）＋ＣＨ_２Ｏ_２（ギ酸）ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋ＣＨ_２Ｏ_２（ギ酸）＋３［Ｏ］⇒ ３ＣＯ_２＋３Ｈ_２Ｏ

【００２１】実際の排水は、多種の有機物を含有してお
り、有機物の促進酸化処理における酸化反応プロセスは
かなり複雑であるが、ここでは、この複雑な反応系に次
のような簡単な区分を導入する。すなわち、非イオン性
有機物（ＩＰＡ反応におけるＩＰＡとアセトン）、有機
酸（ＩＰＡ反応における酢酸とギ酸）、無機炭酸（ＣＯ
_２、ＨＣＯ_３ ⁻、ＣＯ_３ ^２−）の３種に区別し、非イオ
ン性有機物から有機酸、有機酸から炭酸と反応を２種に
区分する。オゾン酸化反応により、このような２種の反
応が進行されるが、一般に有機酸から無機炭酸への進行
は、進みにくいことが知られている。

【００２２】促進酸化処理において、反応槽へ供給する
オゾン含有ガスの供給流量とそのオゾン濃度との積であ
るオゾン供給量に対する酸化反応の進行状態についての
試験例１の結果をグラフ２に示す。ここでは、炭素濃度
として２０ｐｐｍのＩＰＡを含有する被処理原水を使用
して、オゾン濃度１２０ｇ／Ｎｍ^３のオゾン含有ガスを
それぞれ供給流量を変えてオゾンを供給し、反応槽にお
けるオゾン酸化反応の後段でイオン交換除去処理（Ｍ
Ｂ）を実施した。反応槽出口において、非イオン性有機
物、有機酸、無機炭酸がどのような割合で存在するかを
それぞれ炭素（カーボン：Ｃ）濃度で示した。反応槽入
口、反応槽出口およびＭＢ出口のＣ濃度をそれぞれＴＯ
Ｃ計で測定し、［反応槽入口−反応槽出口］を無機炭
酸、［反応槽出口−ＭＢ出口］を有機酸、［反応槽入口
−ＭＢ出口］を非イオン性有機物として示した。

【グラフ２】

【００２３】また、同様に炭素濃度として約２０ｐｐｍ
のＩＰＡを含有する被処理原水を用いて、反応槽出口の
ＩＰＡ濃度がそれぞれ約２ｐｐｍ、４ｐｐｍ、７ｐｐ
ｍ、１４ｐｐｍとなるように促進酸化処理を行った。こ
の試験例２における結果を、反応槽内で被処理水を通過
して液面上に排出される排ガス中のオゾン濃度、オゾン
投入量（ΔＯ_３／ΔＴＯＣ）、オゾン消費量（ΔＯ_３／
ΔＴＯＣ）として表１に示した。

【表１】

【００２４】試験例１から、十分なオゾンを供給して
も、多くのＩＰＡは有機酸の形で残存してしまうことが
認められる。簡潔に言えば、オゾンによる酸化反応が効
率的に進むのは、非イオン性有機物から有機酸である。
有機酸から無機炭素への反応が進みにくい一因として
は、反応生成物としての炭酸イオンが、オゾン酸化反応
におけるスカベンジャーとなることにある。即ち、炭酸
イオンは、オゾンによる有機物の酸化反応を阻害する要
因となる。被処理原水中に多量の炭酸イオンが存在する
場合は、促進酸化反応の前段でｐＨを調整してＣＯ_２と
して脱気するなど、炭酸イオン濃度を低減する方法が採
用される場合もある。しかし、比較的高濃度の有機物を
低濃度のレベルまでオゾン酸化反応で酸化分解する場
合、反応生成物としての炭酸イオンが、反応の進行を大
きく遅らせ、オゾンによる酸化反応は、進行すればする
ほど、炭酸イオン濃度が増加し、単位当りの有機物濃度
を処理するために必要なオゾン量は増大する結果とな
る。

【００２５】表１に示されるように、反応槽入口で約２
０ｐｐｍのＴＯＣ濃度であったＩＰＡを６．８ｐｐｍま
で低減する場合には、反応槽に１２０ｇ／Ｎ・ｍ^３の濃
度で投入されたオゾンは、排ガス中では１ｇ／Ｎ・ｍ^３
まで減少している。しかし、これを３．９ｐｐｍ、２ｐ
ｐｍと低減させる場合では、排ガス中のオゾン濃度が増
大している。一方、単位ＩＰＡを除去するために必要な
オゾン量は６．８ｐｐｍと３．９ｐｐｍの場合でほとん
ど変化していない。つまり、より低濃度にまでＩＰＡ濃
度を低減しようとすればするほど、反応には、関与しな
いオゾンが多く存在し、投入オゾン量から見たオゾンの
利用効率を著しく悪くする結果を招いている。

【００２６】また、反応槽中における有機酸の存在は、
他の有機物がオゾン酸化反応により分解される機会を少
なくしている。一方、非イオン性有機物であるＩＰＡ、
アセトンと異なり、ギ酸、酢酸などの有機酸及び炭酸イ
オンは、イオン交換樹脂などにより除去できる。つま
り、オゾン酸化反応は、基本的に非イオン性有機物から
有機酸の処理に使用し、有機酸はできるだけオゾン酸化
反応で分解させずにイオン交換除去により除去すること
によって、オゾンの使用量を最小にして効率的なオゾン
による促進酸化反応を行うことができる。

【００２７】このような知見に基づき上記の目的を達成
するため、本発明は有機物を含有する被処理水にｐＨ調
整剤又はｐＨ調整剤と過酸化水素を添加し、オゾンを用
いた促進酸化反応によって被処理水を処理する促進酸化
処理方法において；被処理水を充填した反応槽にオゾン
含有ガスを供給し、供給されたオゾン含有ガスの微細気
泡を発生させ被処理水にオゾンを溶解させることによっ
て被処理水中の有機物を酸化する１以上の酸化反応工程
と、被処理水中の少なくとも陰イオン性のイオン解離性
物質をイオン交換によって除去する１以上のイオン交換
除去工程と、を備え；未処理の被処理水及び／又は少な
くとも酸化反応工程を経た被処理水のＴＯＣ濃度及び／
又は反応槽内で被処理水の液面上に排出されるオゾン含
有ガス中のオゾン濃度を測定し、測定結果に基づいて、
未処理の被処理水と少なくとも酸化反応工程を経た被処
理水との流れを制御することを特徴とする。

【００２８】このような促進酸化処理方法では、酸化反
応工程の後段で、少なくとも酸化反応工程を経た被処理
水中の酸化剤を除去する酸化剤除去工程を含むことが好
適である。このイオン交換除去工程は、酸化反応工程の
後段で、少なくとも酸化反応工程を経た被処理水中のイ
オン解離性物質をイオン交換によって除去することが好
ましく、また、イオン交換除去工程では、少なくとも酸
化反応工程を経た被処理水の内、未処理の被処理水と混
合されるように循環する被処理水中のイオン解離性物質
をイオン交換によって除去することでも良い。

【００２９】さらに、イオン交換除去工程は、酸化反応
工程の前段で、未処理の被処理水中又は未処理の被処理
水と少なくとも酸化反応工程を経た被処理水とが混合さ
れた被処理水中のイオン解離性物質を除去することでも
良く、ここで過酸化水素が被処理水に添加された場合に
は、酸化反応工程の後段において、イオン交換除去工程
の後段で酸化反応工程を経て循環されない被処理水中の
酸化剤を除去する酸化剤除去工程をさらに含むことが好
ましい。

【００３０】また、以上の促進酸化処理方法において、
被処理水の流れの制御は；測定された未処理の被処理水
及び／又は少なくとも酸化反応工程を経た被処理水のＴ
ＯＣ濃度測定値と予め任意に設定した複数のＴＯＣ濃度
基準値との大小を比較して未処理の被処理水及び／又は
少なくとも酸化反応工程を経た被処理水のＴＯＣ濃度レ
ベルを判定するＴＯＣ濃度レベル判定段階及び／又は測
定された上記排出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度
測定値と予め任意に設定した複数の排ガスオゾン濃度基
準値との大小を比較して排ガスオゾン濃度レベルを判定
する排ガスオゾン濃度レベル判定段階を備え；ＴＯＣ濃
度レベル及び／又は排ガスオゾン濃度レベルに応じて予
め任意に設定された、未処理の被処理水の流量に対する
少なくとも酸化反応工程を経た被処理水を未処理の被処
理水と混合するように循環する循環流量の比である循環
比に基づいて被処理水の循環を制御することが好適であ
る。

【００３１】ここで、ＴＯＣ濃度レベル判定段階で判定
されたＴＯＣ濃度レベルが高濃度レベル側から低濃度レ
ベル側に向かうにしたがって、循環比が減少するように
設定されることが好ましく、さらに、排ガスオゾン濃度
レベル判定段階で判定された排ガスオゾン濃度レベルが
高濃度レベル側から低濃度レベル側に向かうにしたがっ
て、循環比が増加するように設定されても良い。

【００３２】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、ｐＨ調整手段又はｐＨ調整手段と過酸化水素添加手
段とを有し、有機物を含有する被処理水についてオゾン
を用いる促進酸化反応によって処理する促進酸化処理装
置において；被処理水が充填される反応槽とこの反応槽
中でオゾン含有ガスの微細気泡を発生させ被処理水にオ
ゾンを溶解させる微細気泡発生手段とを有し、被処理水
中の有機物を酸化する１以上の酸化反応手段と；少なく
とも陰イオン交換樹脂が充填され、被処理水中のイオン
解離性物質をイオン交換除去する１以上のイオン除去手
段と；未処理の被処理水及び／又は反応槽からの又はイ
オン除去手段からの被処理水のＴＯＣ濃度を測定する１
以上のＴＯＣ濃度測定部と；反応槽内で被処理水の液面
上に排出されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度を測定す
るオゾン濃度測定部と；オゾン濃度測定部及び／又はＴ
ＯＣ濃度測定部における測定条件並びに出力条件を制御
するとともに、入力された測定結果に基づいて未処理の
被処理水と反応槽からの被処理水又はイオン除去手段か
らの被処理水とを混合するように被処理水を循環させる
被処理水の循環を制御する酸化反応制御手段と、を備え
ることを特徴とする。

【００３３】この促進酸化処理装置において、酸化反応
制御手段は、酸化反応手段の反応槽からの被処理水又は
イオン除去手段からの被処理水を循環させる被処理水循
環流路に設けられ被処理水の循環流量を調整する被処理
水循環流量調整部を制御することが好適である。

【００３４】また、以上のような促進酸化処理装置にお
いて、酸化反応手段からの被処理水中の酸化剤を除去す
る酸化剤除去手段をさらに備えることが好ましく、この
酸化剤除去手段は、活性炭が充填され被処理水中の酸化
剤を除去することが好適である。

【００３５】なお、本明細書において、特記しない限り
被処理水とは、未処理の被処理水（被処理原水、ｐＨ調
整剤及び／又は過酸化水素が添加された被処理原水な
ど）、酸化反応工程又はイオン交換除去工程又は酸化剤
除去工程のいずれかの処理工程中であるか又は処理工程
を経た処理中の被処理水、循環流路に流れが切換えられ
循環中の被処理水などを含む全ての被処理水のうちいず
れか又は混合された複数の組合せ又は全てを指すものと
する。また、処理水とは、少なくとも１回以上の酸化反
応工程を経て循環流路に流れが切換えられられることな
く、以降いずれの促進酸化処理としての処理工程も受け
ることがない処理済みとなった被処理水を示すものとす
る。

【００３６】このような本発明の促進酸化処理方法及び
装置によれば、酸化反応工程を経て反応槽から送水され
る被処理水は、イオン交換により有機酸及び炭酸イオン
が除去され、有機物濃度が低減された被処理水の一部が
再度、反応槽で処理される。有機物濃度が低減された被
処理水が未処理の被処理水と混合されるので、未処理の
被処理水中の有機物濃度よりも希釈される形で反応槽に
送られることとなる。よって、反応槽内、各酸化反応工
程の有機物除去率が低く設定でき、且つ、促進酸化処理
方法及び処理装置全体における有機物除去率は高く維持
される。また、反応槽での有機物除去率を低く設定でき
るため、反応槽へ供給するオゾン含有ガス供給量を低減
可能であり、しかも、オゾン投入量に対するオゾン利用
率は高い。さらに、被処理原水中の有機物濃度が変動す
る場合にも、濃度変動に応じた促進酸化処理条件に制御
するため、常にオゾン利用効率の高い処理が可能であ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の促
進酸化処理方法及び促進酸化処理装置の実施の形態につ
いて詳細に説明する。

【００３８】図１は本発明における促進酸化処理装置の
第１の実施態様を模式的に示す構成図である。本実施の
態様における促進酸化処理装置は、反応槽１１と微細気
泡発生手段１２とを有する酸化反応手段１０と、オゾン
発生器２０と、イオン除去手段４０と、酸化剤除去手段
５０とを備えている。反応槽１１には被処理水３０が充
填される。微細気泡発生手段１２は、被処理水３０に浸
漬されるように反応槽１１内の反応槽１１底部付近に配
置され、オゾン発生器２０とガス供給管２１によって接
続されている。これによりオゾン発生器２０で発生した
オゾンを含むオゾン含有ガスが、ガス供給管２１を介し
て微細気泡発生手段１２へ供給される。

【００３９】反応槽１１には、排水源（図示なし）から
被処理水供給配管３が反応槽１１の被処理水入口部１１
ａに接続されており、被処理水供給配管３には、反応槽
１１の被処理水入口部１１ａに近い位置に過酸化水素添
加手段１とｐＨ調整手段２とが接続されている。また、
被処理水供給配管３には、過酸化水素添加手段１、ｐＨ
調整手段２よりも反応槽１１の被処理水入口部１１ａか
ら離れた側（排水源側）の位置にＴＯＣ濃度測定部３１
が設けられている。なお、被処理水供給配管３の適当な
位置、例えば、ＴＯＣ濃度測定部３１と過酸化水素添加
手段１との間に被処理水送水ポンプ（図示なし）が設置
される。

【００４０】以上の構成により、排水源から被処理水供
給配管３を介して送水された未処理の被処理水中のＴＯ
Ｃ濃度がＴＯＣ濃度測定部３１によって測定される。未
処理の被処理水には、過酸化水素添加手段１とｐＨ調整
手段２によって過酸化水素と水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムのようなｐＨ調整剤が添加され、被処理水のｐ
Ｈが７〜８に調整される。過酸化水素が添加されｐＨが
調整された被処理水は被処理水供給配管３を介して被処
理水入口部１１ａから反応槽１１に充填される。酸化反
応手段１０の反応槽１１に入れられた被処理水３０に
は、ガス供給管２１から供給されるオゾン含有ガスが微
細気泡発生手段１２より微細気泡として噴出されること
によって被処理水３０中の有機物が促進酸化処理され
る。

【００４１】反応槽１１には、被処理水入口部１１ａの
他、被処理水出口部１１ｂが設けられている。被処理水
出口部１１ｂには、被処理水送水配管４が接続され、こ
の被処理水送水配管４を介して反応槽１１と酸化剤除去
手段５０とが接続されている。酸化剤除去手段５０は、
さらに、被処理水送水配管４を介してイオン除去手段４
０と接続されている。酸化剤除去手段５０には活性炭が
充填されており、イオン除去手段４０には、陰イオン交
換体と陽イオン交換体とが充填されている。これによ
り、酸化反応手段１０で促進酸化処理された被処理水３
０が酸化剤除去手段５０に送水されることによって、主
として被処理水３０中に残留したオゾン、過酸化水素な
どの酸化剤が除去される。酸化剤が除去された被処理水
３０は、イオン除去手段４０に送水されることによっ
て、酸化反応手段１０における促進酸化処理で有機物が
オゾン酸化反応により分解されて生じた有機酸、炭酸イ
オンが除去される。

【００４２】イオン除去手段４０は、さらに被処理水送
水配管４を介して送水配管分岐部５に接続されている。
イオン除去手段４０と送水配管分岐部５との間の被処理
水送水配管４には、ＴＯＣ濃度測定部３２が設けられて
いる。送水配管分岐部５には、被処理水循環配管６と被
処理水非循環配管７とが接続されている。被処理水循環
配管６は、送水配管分岐部５から、被処理水供給配管３
のＴＯＣ濃度測定部３１と過酸化水素添加手段１との間
に位置する供給配管分岐部８に接続されている。

【００４３】また、被処理水循環配管６には、被処理水
３０の循環流量を調整する被処理水循環流量調整部３３
が装備されている。以上のような構成により、イオン除
去手段４０によって有機酸、炭酸イオンが除去された被
処理水３０中のＴＯＣ濃度がＴＯＣ濃度測定部３２によ
り測定され、被処理水３０は被処理水送水配管４を介し
て送水配管分岐部５へ送水される。送水配管分岐部５に
送水された被処理水３０は、被処理水循環流量調整部３
３の設定に応じて被処理水循環配管６と被処理水非循環
配管７とに分岐される。被処理水循環配管６に分岐され
た被処理水３０は、供給配管分岐部８に送水されて未処
理の被処理水と混合されることとなる。被処理水循環配
管６に分岐された被処理水３０中のＴＯＣ濃度は、未処
理の被処理水中のＴＯＣ濃度と比較して大きく低減され
ており、混合され反応槽１１に送水される被処理水３０
中のＴＯＣ濃度も低減されることとなる。したがって、
ガス供給管２１から微細気泡発生手段１２に供給するオ
ゾン含有ガスの供給量を低く設定でき、オゾンの利用効
率が改善される。

【００４４】反応槽１１の頂部には、オゾン濃度測定部
２２が装備されている。このオゾン濃度測定部２２に
は、ガス排出管２３が接続され、ガス排出管２３はさら
に触媒樹脂などが充填された廃ガス処理器（図示なし）
に接続されている。これにより、反応槽１１に入れられ
た被処理水３０を通過して被処理水３０の液面上に排出
され反応槽１１頂部近傍におけるオゾン含有ガス中のオ
ゾン濃度がオゾン濃度測定部２２によって測定される。
オゾン濃度測定部２２を通過したオゾン含有ガスは、ガ
ス排出管２３によって反応槽１１から排出され廃ガス処
理器に導入され、導入されたオゾン含有ガス中のオゾン
が廃ガス処理器を通過することによって分解除去され大
気中に排出される。酸化反応手段１０に供給されるオゾ
ン含有ガス供給量が低く設定でき、被処理水３０中の有
機物除去率も低く設定されているため、オゾン酸化反応
被処理水３０の液面上に排出されるオゾン含有ガス中の
オゾン濃度は低いレベルに抑えられる。したがって、廃
ガス処理器に余分な負荷をかけることもなくなる。

【００４５】また、本実施態様における促進酸化処理装
置は、酸化反応制御手段（図示なし）を備えており、酸
化反応制御手段は、ＴＯＣ濃度測定部３１、３２のＴＯ
Ｃ濃度測定時間、測定値の出力条件を制御するＴＯＣ測
定制御部と、オゾン濃度測定部２２のオゾン濃度測定時
間、測定値の出力条件を制御するオゾン濃度測定制御部
とを有する。一方、ＴＯＣ濃度測定部３１、３２及びオ
ゾン濃度測定部２２は、それぞれ酸化反応制御手段のＴ
ＯＣ測定制御部又はオゾン濃度測定制御部からの測定制
御信号を受けて測定時間と測定値を含む測定データを酸
化反応制御手段に出力する測定データ出力部をそれぞれ
有している。酸化反応制御手段は、被処理水の流れの制
御に先立ち複数の段階的な値として入力されるそれぞれ
ＴＯＣ濃度基準値、及び排ガスオゾン濃度基準値を記録
／更新する基準値記録部と、段階的な各ＴＯＣ濃度レベ
ル毎及び各排ガスオゾン濃度レベル毎に任意に設定され
入力される被処理水３０の循環比、即ち、未処理の被処
理水設定流量及び被処理水循環配管６に分岐された被処
理水３０の設定流量を記録／更新する循環比記録部と、
を有している。

【００４６】被処理水循環流量調整部３３は、酸化反応
制御手段から出力される循環流量制御信号を受けて、被
処理水３０の循環流量を０から段階的に高く切換可能に
構成されたバルブ駆動部を有する流量調整バルブが用い
られている。被処理水送水ポンプは、酸化反応制御手段
から出力される循環流量制御信号を受けて、インバータ
の周波数を調整して送水流量を変更可能に構成されてい
る。酸化反応制御手段は、ＴＯＣ濃度測定部３１、３２
及びオゾン濃度測定部２２のそれぞれ測定データ出力部
から出力されたＴＯＣ濃度測定値又はオゾン濃度測定値
を検知して、基準値記録部に記録されたそれぞれＴＯＣ
濃度基準値又はオゾン濃度基準値との大小を比較してそ
れぞれＴＯＣ濃度レベル又は排ガスオゾン濃度レベルを
判定する濃度レベル判定部と；濃度レベル判定部で判定
されるＴＯＣ濃度レベル又は排ガスオゾン濃度レベルに
応じて循環比記録部に記録されている被処理水の循環比
によって循環するように被処理水送水ポンプと被処理水
循環流量調整部３３に循環流量制御信号を出力する循環
流量制御信号出力部と；を備えている。このような構成
により、被処理水のＴＯＣ濃度が変動するような場合に
も、変動に応じて、酸化反応手段１０の微細気泡発生手
段１２へのオゾン含有ガスの供給量を低く設定可能であ
り、オゾン利用効率を向上させた最適なオゾン酸化反応
条件によって促進酸化処理が可能である。

【００４７】以上説明した第１の実施態様において、被
処理水供給配管３に、過酸化水素添加手段１を設置せず
にｐＨ調整手段２を接続する場合には、被処理水送水配
管４に接続されている酸化剤除去手段５０を装備せずに
省いた構成としても良い。反応槽１１における被処理水
３０のＴＯＣ濃度は、被処理水循環配管６を介して循環
される被処理水で未処理の被処理水が希釈されＴＯＣ濃
度が低減されているため、酸化反応手段１０の微細気泡
発生手段１２に供給するオゾン含有ガスの供給量が低く
設定でき、被処理水３０に残存する酸化剤も微量とな
り、酸化剤除去手段５０なしでも充分に促進酸化処理が
可能である。

【００４８】また、酸化反応制御手段についても、変形
が可能であり、例えば、段階的な各ＴＯＣ濃度レベル毎
及び各排ガスオゾン濃度レベル毎に、オゾン発生器２０
からガス供給管２１を介して微細気泡発生手段１２に供
給するオゾン含有ガスの供給量を調整できるようにオゾ
ン含有ガスの供給流量設定値を記録／更新するオゾン含
有ガス供給設定流量記録部と；このオゾン含有ガス供給
設定流量記録部に記録されたオゾン含有ガス供給流量に
よって供給量を制御するようにガス供給量制御信号を出
力するガス供給流量制御信号出力部と；を追加して設け
ても良い。この場合、オゾン発生器２０と微細気泡発生
手段１２との間に、酸化反応制御手段から出力されるガ
ス供給流量制御信号を受けて、オゾン含有ガスの供給流
量を０から段階的に高く切換可能に構成された流量調整
バルブからなるガス供給流量調整部を設置すれば良い。
これによって、さらに適切なオゾン酸化反応条件によっ
て促進酸化処理が達成可能である。

【００４９】図２は本発明における促進酸化処理装置の
第２の実施態様を模式的に示す構成図である。ここで
は、第１の実施態様と同一又は同等の部分は同一の符号
で示し、詳細な説明は省略する。本実施態様による促進
酸化処理装置は、第１の実施態様において、被処理水送
水配管４に設置されていたイオン除去手段４０を被処理
水循環配管６の被処理水循環流量調整部３３と供給配管
分岐部８との間に設け、酸化剤除去手段５０を被処理水
非循環配管７に設置した促進酸化処理装置である。これ
により、反応槽１１における有機物除去率を低く、第１
の実施態様とほぼ同程度の有機物除去率に設定した上
で、被処理水３０の処理流量をより高く設定することが
できる。なお、本実施態様についても、酸化剤除去手段
５０の装備を省いたり、酸化反応制御手段の変形など第
１の実施態様と同様の変形が可能である。

【００５０】図３は本発明における促進酸化処理装置の
第３の実施態様を模式的に示す構成図である。図３の装
置については、第１の実施態様と同一又は同等の部分は
同一の符号で示し、詳細な説明は省略する。この実施態
様による促進酸化処理装置は、第１の実施態様におい
て、被処理水送水配管４に設置されていたイオン除去手
段４０を、供給配管分岐部８とｐＨ調整手段２との間の
被処理水供給配管３に設置した例である。ここでは、過
酸化水素添加手段１を設けておらず、酸化剤除去手段５
０も装備していない。過酸化水素添加手段１を設置する
場合には、イオン除去手段４０と反応槽１１の被処理水
入口部１１ａとの間の被処理水供給配管３に配置し、酸
化剤除去手段５０を被処理水送水配管４又は被処理水非
循環配管７に設置することが望ましい。

【００５１】このような構成により、反応槽１１におけ
る有機物除去率を比較的低く、第１の実施態様と同様に
設定可能である。さらに、未処理の被処理水中に有機
酸、炭酸等が含まれている場合には、反応槽１１に充填
される前段階において予め除去できる。したがって、促
進酸化処理装置全体としての有機物除去率は第１の実施
態様の装置の場合よりもさらに向上する。なお、なお、
本実施態様についても、酸化剤除去手段５０の装備を省
いたり、酸化反応制御手段の変形など第１の実施態様と
同様の変形が可能である。

【００５２】以上第１から第３の実施態様の促進酸化処
理装置に共通して用いられるオゾン発生器２０として
は、無声放電方式、電気分解方式、光化学反応方式、放
射線照射方式、高周波電界方式等のいずれの方式の装置
も使用可能であるが、冷却器を備え、交流電圧を印可す
る無声放電方式のオゾン発生器がより好ましい。イオン
除去手段４０として、各実施態様の装置では、陰イオン
交換体と陽イオン交換体とが充填された混床式イオン交
換装置を使用したが、ここで充填される陰イオン交換体
としては陰イオン性のイオン解離性物質が除去できる陰
イオン交換体であれば如何なる陰イオン交換体が充填さ
れても良く、強塩基性陰イオン交換樹脂が好適である。
陽イオン交換体としても同様に陽イオン交換樹脂が充填
されていることが好ましい。また、混床式イオン交換装
置以外に、少なくとも陰イオン交換体が充填されたイオ
ン交換装置であれば、如何なるイオン交換装置も好適に
使用できる。

【００５３】酸化剤除去手段５０として、第１〜第３の
実施態様においては、低価格で除去性能に優れた活性炭
が充填された除去装置を用いたが、これ以外の、金属を
担持した触媒樹脂、紫外線照射方式、還元剤注入方式な
どの各酸化剤除去装置の使用が可能である。ただし、紫
外線照射方式の装置は、除去性能が低いものが多く、必
要な除去性能を有する装置を選択する必要があり、還元
剤注入方式の除去装置の場合には、被処理水のイオン濃
度上昇を招くため、還元剤注入量調整に留意することが
必要である。

【００５４】微細気泡発生手段１２としては、エアレー
タ方式、エジェクター方式、旋回式微細気泡発生方式、
Ｕチューブ方式など、反応槽１１の底部近傍に設置で
き、オゾン発生器２０から供給されるオゾン含有ガスの
微細気泡を発生する装置であれば如何なる方式による装
置でも良い。オゾン濃度測定部２２としては、気体中の
オゾン濃度を少なくとも１ｇ／Ｎｍ^３の検出感度で測定
できるオゾン計であれば特に限定されず、ＴＯＣ濃度測
定部３１、３２としては、少なくとも０．０１ｐｐｍの
検出感度を有し、液中の総有機炭素濃度が測定可能なＴ
ＯＣ計であれば如何なるＴＯＣ計であっても良い。

【００５５】次に、上述のような促進酸化処理装置を使
用して有機物を含有する被処理水を処理する本発明の促
進酸化処理方法について説明する。

【００５６】第１の実施態様として示した処理装置によ
る促進酸化処理方法では、まず、排水源から被処理水供
給配管３を介して送水された被処理水には、過酸化水素
添加手段１によって過酸化水素が添加され、ｐＨ調整手
段２によってｐＨ調整剤が添加される。ｐＨ７から８に
ｐＨ調整された被処理水が反応槽１１の被処理水入口部
１１ａから反応槽１１に入れられる。

【００５７】反応槽１１内の底部近傍には微細気泡発生
手段１２が被処理水３０に浸漬されており、オゾン発生
器２０からオゾン含有ガスがガス供給管２１を介して反
応槽１１の微細気泡発生手段１２に供給され、微細気泡
発生手段１２はオゾン含有ガスの微細気泡を発生し被処
理水３０にオゾンを溶解させることによって被処理水３
０中の有機物を酸化する酸化反応工程が行われる。ここ
で、微細気泡発生手段１２に供給されるオゾン含有ガス
の供給量は低く設定されており、この酸化反応工程で
は、被処理水３０中の有機物は殆ど炭酸イオンにまで酸
化されず、酸化反応生成物として多くは酢酸、ギ酸など
の有機酸である。

【００５８】酸化反応工程を経た被処理水３０は、反応
槽１１の被処理水出口部１１ｂから被処理水送水配管４
を介して酸化剤除去手段５０に送水され、被処理水３０
中に残存する酸化剤を除去する酸化剤除去工程が行われ
る。酸化剤除去工程を経た被処理水３０は、続いてイオ
ン除去手段４０に送水され、被処理水３０中に含まれる
有機酸と、微量の炭酸など、少なくとも陰イオン性のイ
オン解離性物質を除去するイオン交換除去工程が行われ
る。イオン交換除去工程を経た被処理水３０は、被処理
水送水配管４に接続されたＴＯＣ濃度測定部３２によっ
てＴＯＣ濃度が測定される。このイオン交換除去工程を
経た被処理水３０は、非イオン性有機物を含むが、未処
理の被処理水中のＴＯＣ濃度に比すると大きく低減され
ている。

【００５９】続いて被処理水３０は、送水配管分岐部５
で、被処理水循環配管６と被処理水非循環配管７とに分
配されて送水されることとなる。被処理水循環配管６に
送水された被処理水３０は、酸化反応制御手段により制
御される被処理水循環流量調整部３３を介して流量が０
から段階的に調整、送水され供給配管分岐部８におい
て、未処理の被処理水に混合される。このように少なく
とも酸化反応工程を経て循環される被処理水３０が未処
理の被処理水に混合された場合、混合された被処理水中
のＴＯＣ濃度は未処理の被処理水より低下している。し
たがって、この混合された被処理水が、再度反応槽１１
に送水され酸化反応工程を受けるため、オゾン含有ガス
の供給量を低く抑えることが可能である。

【００６０】酸化反応制御手段による、未処理の被処理
水と少なくとも酸化反応工程を経た被処理水の流れの制
御は、半自動的な促進酸化処理の制御であり、制御に先
立ち、酸化反応制御手段の基準値記録部に、複数のＴＯ
Ｃ濃度基準値及び／又は複数の排ガスオゾン濃度基準値
を入力することによって各基準値が記録又は更新され
る。また、酸化反応制御手段の循環比記録部に、段階的
なＴＯＣ濃度レベル毎及び／又は排ガスオゾン濃度レベ
ル毎に被処理水３０の循環比を入力することによって入
力値が記録又は更新される。

【００６１】ここでは、上限３０ｐｐｍ程度のＴＯＣ濃
度の有機物を含有する被処理水を促進酸化処理するよう
に設計されている装置を用いて制御する場合について説
明する。ＴＯＣ濃度基準値として、例えば、１６ｐｐ
ｍ、６ｐｐｍと設定し、基準値記録部に入力し記録／更
新されると、ＴＯＣ濃度レベルは３段階、即ち、１６ｐ
ｐｍ以上の高濃度レベルと６ｐｐｍ以上１６ｐｐｍ未満
の中濃度レベルと６ｐｐｍ未満の低濃度レベルが設定さ
れる。また、排ガスオゾン濃度基準値として、例えば３
０ｇ／Ｎｍ^３、１５ｇ／Ｎｍ^３と設定し、基準値記録
部に入力し記録／更新されると、排ガスオゾン濃度レベ
ルは、３０ｇ／Ｎｍ^３以上の高濃度レベル、１５ｇ／
Ｎｍ^３以上３０ｇ／Ｎｍ^３未満の中濃度レベル、１５ｇ
／Ｎｍ^３未満の低濃度レベルの３段階に設定される。

【００６２】また、各ＴＯＣ濃度レベル毎の被処理水の
循環比として、例えば、高濃度レベル：１．２５／０．
２５、中濃度レベル：１．２５／０．５、低濃度レベ
ル：１．２５のように設定して、循環比記録部に入力し
て記録／更新させる。ここで設定された被処理水の循環
比は、上記高濃度レベルの場合、未処理の被処理水が被
処理水送水ポンプによって送水される流量（処理流
量）：０．２５ｍ^３／時間に対して、被処理水循環流量
調整部３３によって調整され被処理水循環配管６を介し
て送水される循環流量：１．０ｍ^３／時間と未処理の被
処理水送水流量：０．２５ｍ^３／時間とが加算された反
応槽１１の被処理水入口１１ａの流量：１．２５ｍ^３／
時間であり、循環比は５に相当する。

【００６３】排ガスオゾン濃度レベル毎の循環比につい
ても、同様に設定入力すれば良いが、ＴＯＣ濃度レベル
毎に入力された循環比を基準として、この基準循環比を
微調整するように設定しても良い。例えば、排ガスオゾ
ン濃度が高濃度レベル：基準循環比−１、中濃度レベ
ル：基準循環比±０、低濃度レベル：基準循環比＋１の
ように設定することも可能である。このように、予め設
定した上で、未処理の被処理水中に含有される有機物の
種類が変わり酸化反応工程における反応性が大きく変わ
るような場合には、それぞれの設定値を入力し直し各記
録部に記録された設定値を更新すれば良い。このように
設定することで、被処理水に含有される有機物濃度の変
動に応じた、より適切な被処理水の循環制御が可能であ
る。

【００６４】また、以上の設定では、ＴＯＣ濃度基準
値、排ガスオゾン濃度基準値としてそれぞれ２個設定し
たが、各基準値の設定数を増やして例えば４個ずつ設定
し、それぞれ５濃度レベルとして設定しても良い。これ
によって、さらに適切な有機物の含有濃度変化への対応
ができる。なお、ここでは、微細気泡発生手段１２に供
給するオゾン含有ガスの供給流量と、被処理水３０の水
面上に排出されるオゾン含有ガスをオゾン含有ガスをオ
ゾン発生器２０からのオゾン含有ガスと混合する混合比
との制御は行わない例を示したが、これらの制御を組合
わせて実施する場合には、あらかじめ、各基準値と、各
濃度レベル毎のガス供給流量設定値、混合比との設定が
それぞれ必要であり、上記の被処理水の流れについての
場合と同様にして設定すれば良い。このような場合に
は、酸化反応制御手段の濃度レベル判定部によって判定
されたＴＯＣ濃度レベルが高濃度レベル側から低濃度レ
ベル側に向かうにしたがって、オゾンガス発生器２０か
らのオゾン含有ガスの反応槽１１への供給流量が減少す
るように設定されることが好ましい。また、酸化反応制
御手段の濃度レベル判定部によって判定された排ガスオ
ゾン濃度レベルが高濃度レベル側から低濃度レベル側に
向かうにしたがって、オゾンガス発生器２０からのオゾ
ン含有ガスの反応槽１１への供給流量が増加するように
設定されることが好適である。これによって、さらに高
度な促進酸化反応の制御が可能となる。

【００６５】酸化反応制御手段のＴＯＣ測定制御部とオ
ゾン濃度測定制御部は、ＴＯＣ濃度測定部３１、３２と
オゾン濃度測定部２２のそれぞれの測定データ出力部に
測定制御信号を所定の時間間隔で出力する。ＴＯＣ濃度
測定部３１、３２及びオゾン濃度測定部２２のそれぞれ
測定データ出力部は、測定制御信号を受けて測定時間と
測定結果を含む測定データを酸化反応制御手段に出力す
る。酸化反応制御手段の濃度レベル判定部は、ＴＯＣ濃
度測定部３１、３２の測定データ出力部から出力された
ＴＯＣ濃度測定データを検知して、各ＴＯＣ濃度測定デ
ータに含まれるそれぞれのＴＯＣ濃度測定値と、酸化反
応制御手段の基準値記録部に記録された複数のＴＯＣ濃
度基準値との大小を比較して未処理の被処理水及び／又
は少なくとも酸化反応工程を経た被処理水のＴＯＣ濃度
レベルを判定する（ＴＯＣ濃度レベル判定段階）。

【００６６】また、酸化反応制御手段の濃度レベル判定
部は、オゾン濃度測定部２２の測定データ出力部から出
力されたオゾン濃度測定データを検知して、オゾン濃度
測定データに含まれるオゾン濃度測定値と、酸化反応制
御手段の基準値記録部に記録された複数の排ガスオゾン
濃度基準値との大小を比較して、反応槽１１内、被処理
水３０の液面上に排出されたオゾン含有ガスの排ガスオ
ゾン濃度レベルを判定する（排ガスオゾン濃度レベル判
定段階）。

【００６７】続いて酸化反応制御手段は、ＴＯＣ濃度レ
ベル判定段階及び／又は排ガスオゾン濃度レベル判定段
階において判定されたＴＯＣ濃度レベル及び／又は排ガ
スオゾン濃度レベルに応じて、循環比記録部に記録され
たそれぞれＴＯＣ濃度レベル毎及び／又は排ガスオゾン
濃度レベル毎の被処理水循環比に基づいたそれぞれの循
環比に変更するための循環流量制御信号を循環流量制御
信号出力部から、被処理水送水ポンプと被処理水循環流
量調整部３３に出力する。循環流量制御信号を受けて、
被処理水送水ポンプは循環流量制御信号に含まれる未処
理の被処理水の流量変更値に適合するように、インバー
タの周波数を調整することによって送水流量を変更す
る。また、被処理水循環流量調整部３３は、循環流量制
御信号を受けて、この循環流量制御信号に含まれる少な
くとも酸化反応工程を経た被処理水を被処理水循環配管
６を介して送水する循環流量変更値に適合するように、
被処理水循環流量調整部３３のバルブ駆動部を作動させ
流量調整バルブを切換えることによって送水流量を変更
する。

【００６８】以上のように促進酸化処理装置を制御する
ことにより、排水源からの被処理水中の有機物種類や濃
度が変動するような場合にも、酸化反応工程における常
に状況に応じた効率的なオゾン利用ができ、オゾン使用
量を最小限に抑えた促進酸化処理が実現される。なお、
第１の実施態様の装置以外の変形された装置及び第２、
第３の実施態様の装置を用いる場合の促進酸化処理方法
については、それぞれの装置の構成に応じて、被処理水
の循環制御も含めて処理操作が行われ、第１の実施態様
の装置を用いた場合と同様の効果を奏する。これらの装
置を用いる促進酸化処理方法についての詳細な説明は省
略するが、主な差異は次のとおりである。

【００６９】第２の実施態様の装置を使用する場合、イ
オン交換除去工程では、酸化反応工程を経た被処理水３
０の内、送水配管分岐部５で被処理水循環配管６に分配
され循環する被処理水３０中のイオン解離性物質をイオ
ン除去手段４０によって除去し、酸化剤除去工程では、
送水配管分岐部５で分配され被処理水非循環配管７に送
水された被処理水中の酸化剤を除去する。この場合、被
処理水の循環流量をより高く設定可能であり、より短時
間の内に処理を完了できる。また、第３の実施態様の装
置を使用する場合、イオン交換除去工程では、酸化反応
工程の前段で、未処理の被処理水と少なくとも酸化反応
工程を経た被処理水３０の内送水配管分岐部５で被処理
水循環配管６に分配され循環する被処理水３０とが混合
された被処理水中のイオン解離性物質をイオン除去手段
４０によって除去することである。これにより、未処理
の被処理水中に有機酸、炭酸等が含まれている場合に
は、酸化反応工程の前段階において予め除去でき、促進
酸化処理方法全体としての有機物除去率は第１の実施態
様の装置の場合よりもさらに向上する。

【００７０】以下、本発明の促進酸化処理方法およびそ
の装置について、実施例、比較例を示して具体的に説明
するが、これによって本発明が限定されるものではな
い。

【００７１】

【実施例】［実施例１〜３］実施例１は、図１に示した
第１の実施態様の促進酸化処理装置において酸化剤除去
手段５０を除いた装置を、実施例２は、図２に示した第
２の実施態様の装置おいて酸化剤除去手段５０を除いた
装置を、実施例３は、図３に示した第３の実施態様の装
置においてイオン除去手段４０とｐＨ調整手段２との間
の被処理水供給配管３に過酸化水素添加手段１を追加装
備した装置をそれぞれ用い、次の条件でＴＯＣ濃度とし
て約２０ｐｐｍのＩＰＡを含有した被処理原水を処理し
た。なお、各装置に装備されたイオン除去手段４０は、
混床式イオン交換除去装置であり、微細気泡発生手段１
２は回転翼エアレータ方式である。

【００７２】処理流量（被処理水送水ポンプ流量）を
０．２５ｍ^３／時間、循環流量を１．０ｍ^３／時間（循
環比：５）に固定し、オゾン濃度約１２０ｇ／Ｎｍ^３の
オゾン含有ガスを供給流量０．３５ｍ^３／時間で供給し
た。過酸化水素添加濃度は２０ｐｐｍとし、ｐＨ調整剤
としては水酸化ナトリウムを用い反応槽入口のｐＨを７
〜８に調整した。

【００７３】実施例１〜３により処理水のＴＯＣ濃度が
２ｐｐｍ以下に至るまで処理した場合の処理結果を表２
に示す。

【表２】

【００７４】表２は、ＴＯＣ濃度約２０ｐｐｍの被処理
原水をＴＯＣ濃度２ｐｐｍ以下に至るまで処理した場合
に必要なオゾン量について、ΔＯ_３／ΔＴＯＣ（ｇ／
ｇ）を指標にそれぞれオゾン投入、消費量として示して
いる。被処理水を循環せずに促進酸化処理する装置・方
法による試験例２として表１に示した結果に対応してい
る。表１および表２から明らかなように、オゾン投入量
は試験例２の場合の１８．０に対して９．１〜９．４と
なり、実施例１〜３のいずれにおいても１／２程度に低
く抑えられることが判る。排ガスオゾン濃度は、酸化反
応が過剰に進行していることもあり得るので０が最良と
いうことではなく、およそ１０ｇ／Ｎｍ^３であることが
望ましいが、試験例２の４０ｇ／Ｎｍ^３に対し、実施例
１〜３のいずれも１０〜１３ｇ／Ｎｍ^３に低減されてい
る。オゾン消費は、試験例２におけるＴＯＣ濃度２ｐｐ
ｍまで処理した場合の７０％以下であり、また、試験例
２においてＴＯＣ濃度１３．６ｐｐｍまで処理した場合
の消費レベルより１５％ほど高いものの、この程度の消
費レベルでＴＯＣ濃度２ｐｐｍ以下を達成している。こ
こで、イオン交換除去を含まずに被処理水を循環する場
合も試験例２の場合と比較して、単位ＴＯＣ濃度当りの
オゾン消費量が幾分か抑えられるが、循環する被処理水
中に非イオン性有機物の促進酸化反応を阻害する有機
酸、炭酸が蓄積されるため、実施例１〜３のような顕著
な効果が期待できないことは明らかであり試験を実施し
なかった。

【００７５】［実施例４］図１に示した第１の実施態様
の促進酸化処理装置を用い、被処理原水（未処理の被処
理水）のＴＯＣ濃度を変動させ、循環比の制御を含めて
次の条件にて促進酸化処理した。処理開始に先立ち、予
め設定し、酸化反応制御手段に入力したＴＯＣ濃度基準
値は、１６ｐｐｍ、６ｐｐｍであり、３段階の濃度レベ
ルに設定した。各ＴＯＣ濃度レベル毎の循環比設定は、
高濃度レベル：１．２５／０．２５、中濃度レベル：
１．２５／０．５、低濃度レベル：１．２５／１．２５
として入力した。排ガスオゾン濃度基準値の設定は行わ
ず酸化反応制御手段への入力は実施しなかった。なお、
促進酸化処理装置に装備したイオン除去手段４０は、混
床式イオン交換除去装置であり、微細気泡発生手段１２
は回転翼エアレータ方式である。

【００７６】３種類の異なるＩＰＡ含有量を有する被処
理原水を、順次、被処理水供給配管３に送水し、オゾン
濃度約１２０ｇ／Ｎｍ^３のオゾン含有ガスを供給流量
０．３５ｍ^３／時間に固定して供給した。過酸化水素添
加濃度は２０ｐｐｍとし、ｐＨ調整剤としては水酸化ナ
トリウムを用い反応槽入口のｐＨを７〜８に調整した。

【００７７】［比較例１］実施例４における高濃度レベ
ルの循環制御条件に相当する初期設定条件に固定された
状態で、酸化反応制御手段へのＴＯＣ濃度基準値の記録
を解除して循環比制御を行わずに、ＴＯＣ濃度として約
４ｐｐｍのＩＰＡを含有する被処理原水を被処理水供給
配管３に送水して処理を行った。他の処理条件は実施例
４と同様とした。

【００７８】［比較例２］図１に示した第１の実施態様
の装置を用い、酸化反応制御手段による被処理水の循環
制御を実施せずに、ＴＯＣ濃度として約２０ｐｐｍのＩ
ＰＡを含有する被処理原水を被処理水供給配管３に送水
して処理を行った。他の処理条件は実施例４と同様とし
た。

【００７９】実施例４、比較例１及び２のそれぞれの処
理結果を表３に示す。

【表３】

【００８０】表３から明らかなように、実施例４では被
処理水の循環比を制御することによって、被処理原水の
ＴＯＣ濃度の変動に係らず、排ガスオゾン濃度が１０〜
１４ｇ／Ｎｍ^３に保たれ、且つ、処理水のＴＯＣ濃度
が２ｐｐｍ以下に処理されている。一方、比較例１で
は、処理水のＴＯＣ濃度は２ｐｐｍ以下となったが、排
ガスオゾン濃度は５９ｇ／Ｎｍ^３となり、オゾン供給
量の約５０％が消費されずに排出されている。比較例２
では、排ガスオゾン濃度は１ｇ／Ｎｍ^３と低いが、単位
ＴＯＣ濃度当りオゾン消費は、実施例４の高濃度制御例
に対して４５％増となり、且つ、処理水のＴＯＣ濃度は
２ｐｐｍ以下の処理が達成されず６．８ｐｐｍに留まっ
た。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の促進酸化
処理方法及び処理装置によれば、使用するオゾン量を最
小限に抑えた上で、高い有機物除去率が得られる。ま
た、被処理原水中の有機物含有量が変動した場合におい
ても、常にオゾン利用効率の高い処理が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における促進酸化処理装置の第１の実施
態様を模式的に示す構成図である。

【図２】本発明における促進酸化処理装置の第２の実施
態様を模式的に示す構成図である。

【図３】本発明における促進酸化処理装置の第３の実施
態様を模式的に示す構成図である。

【符号の説明】

１過酸化水素添加手段２ｐＨ調整手段３被処理水供給配管４被処理水送水配管５送水配管分岐部６被処理水循環配管７被処理水非循環配管８供給配管分岐部１０酸化反応手段１１反応槽１１ａ被処理水入口部１１ｂ被処理水出口部１２微細気泡発生手段２０オゾン発生器２１ガス供給管２２オゾン濃度測定部２３ガス排出管３０被処理水３１、３２ＴＯＣ濃度測定部３３被処理水循環流量調整部４０イオン除去手段５０酸化剤除去手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D025 AA09 AB34 AB35 BA08 BA13 BB04 CA03 CA05 CA10 DA03 DA04 4D050 AA13 AB11 BB02 BB09 BD03 BD06 BD08 CA06 CA08 CA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物を含有する被処理水にｐＨ調整剤
又はｐＨ調整剤と過酸化水素を添加し、オゾンを用いた
促進酸化反応によって被処理水を処理する促進酸化処理
方法において、前記被処理水を充填した反応槽にオゾン含有ガスを供給
し、供給されたオゾン含有ガスの微細気泡を発生させ被
処理水にオゾンを溶解させることによって被処理水中の
有機物を酸化する１以上の酸化反応工程と、被処理水中
の少なくとも陰イオン性のイオン解離性物質をイオン交
換によって除去する１以上のイオン交換除去工程と、を
備え、未処理の前記被処理水及び／又は少なくとも酸化反応工
程を経た被処理水のＴＯＣ濃度及び／又は前記反応槽内
で被処理水の液面上に排出されるオゾン含有ガス中のオ
ゾン濃度を測定し、測定結果に基づいて、未処理の被処
理水と少なくとも酸化反応工程を経た被処理水との流れ
を制御することを特徴とする促進酸化処理方法。
【請求項２】前記酸化反応工程の後段で、少なくとも
酸化反応工程を経た被処理水中の酸化剤を除去する酸化
剤除去工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の促
進酸化処理方法。
【請求項３】前記イオン交換除去工程は、酸化反応工
程の後段で、少なくとも酸化反応工程を経た被処理水中
のイオン解離性物質をイオン交換によって除去すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の促進酸化処理方
法。
【請求項４】前記イオン交換除去工程は、少なくとも
酸化反応工程を経た被処理水の内、未処理の被処理水と
混合されるように循環する被処理水中のイオン解離性物
質をイオン交換によって除去することを特徴とする請求
項１又は２に記載の促進酸化処理方法。
【請求項５】前記イオン交換除去工程は、酸化反応工
程の前段で、未処理の被処理水中又は未処理の被処理水
と少なくとも酸化反応工程を経た被処理水とが混合され
た被処理水中のイオン解離性物質を除去することを特徴
とする請求項１に記載の促進酸化処理方法。
【請求項６】前記被処理水の流れの制御は、測定された前記未処理の被処理水及び／又は少なくとも
酸化反応工程を経た被処理水のＴＯＣ濃度測定値と予め
任意に設定した複数のＴＯＣ濃度基準値との大小を比較
して未処理の被処理水及び／又は少なくとも酸化反応工
程を経た被処理水のＴＯＣ濃度レベルを判定するＴＯＣ
濃度レベル判定段階及び／又は測定された前記排出され
たオゾン含有ガス中のオゾン濃度測定値と予め任意に設
定した複数の排ガスオゾン濃度基準値との大小を比較し
て排ガスオゾン濃度レベルを判定する排ガスオゾン濃度
レベル判定段階を備え、前記ＴＯＣ濃度レベル及び／又は排ガスオゾン濃度レベ
ルに応じて予め任意に設定された、未処理の被処理水の
流量に対する少なくとも酸化反応工程を経た被処理水を
未処理の被処理水と混合するように循環する循環流量の
比である循環比に基づいて被処理水の循環を制御するこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の促進
酸化処理方法。
【請求項７】前記ＴＯＣ濃度レベル判定段階で判定さ
れたＴＯＣ濃度レベルが高濃度レベル側から低濃度レベ
ル側に向かうにしたがって、前記循環比が減少するよう
に設定されることを特徴とする請求項６に記載の促進酸
化処理方法。
【請求項８】前記排ガスオゾン濃度レベル判定段階で
判定された排ガスオゾン濃度レベルが高濃度レベル側か
ら低濃度レベル側に向かうにしたがって、前記循環比が
増加するように設定されることを特徴とする請求項６又
は７に記載の促進酸化処理方法。
【請求項９】ｐＨ調整手段又はｐＨ調整手段と過酸化
水素添加手段とを有し、有機物を含有する被処理水につ
いてオゾンを用いる促進酸化反応によって処理する促進
酸化処理装置において、前記被処理水が充填される反応槽とこの反応槽中でオゾ
ン含有ガスの微細気泡を発生させ被処理水にオゾンを溶
解させる微細気泡発生手段とを有し、被処理水中の有機
物を酸化する１以上の酸化反応手段と、少なくとも陰イオン交換樹脂が充填され、前記被処理水
中のイオン解離性物質をイオン交換除去する１以上のイ
オン除去手段と、未処理の前記被処理水及び／又は前記反応槽からの又は
前記イオン除去手段からの被処理水のＴＯＣ濃度を測定
する１以上のＴＯＣ濃度測定部と、前記反応槽内で被処理水の液面上に排出されるオゾン含
有ガス中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定部と、前記オゾン濃度測定部及び／又はＴＯＣ濃度測定部にお
ける測定条件並びに出力条件を制御するとともに、入力
された測定結果に基づいて前記未処理の被処理水と前記
反応槽からの被処理水又はイオン除去手段からの被処理
水とを混合するように被処理水を循環させる被処理水の
循環を制御する酸化反応制御手段と、を備えることを特
徴とする促進酸化処理装置。
【請求項１０】前記酸化反応制御手段は、前記酸化反応手段の反応槽からの被処理水又は前記イオ
ン除去手段からの被処理水を循環させる被処理水循環流
路に設けられ被処理水の循環流量を調整する被処理水循
環流量調整部を制御することを特徴とする請求項９に記
載の促進酸化処理装置。
【請求項１１】前記酸化反応手段からの被処理水中の
酸化剤を除去する酸化剤除去手段をさらに備えることを
特徴とする請求項９又は１０に記載の促進酸化処理装
置。
【請求項１２】前記酸化剤除去手段は、活性炭が充填
され被処理水中の酸化剤を除去することを特徴とする請
求項１１に記載の促進酸化処理装置。