JP2000288536A

JP2000288536A - 過酸化水素含有廃水の処理方法及び処理装置

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Publication number: JP2000288536A
Application number: JP11101471A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Koito; 達也小糸
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: JP3362840B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高負荷の過酸化水素含有廃水に対しても極め
て高い反応性を示し、処理時間、処理コストの削減を実
現すると共に、有害物質を排出せず、環境汚染の低減を
実現させる過酸化水素含有廃水の処理方法及び処理装置
を提供することである。【解決手段】過酸化水素含有廃水にアルカリ性化合物
と銅塩を添加し、アルカリ性のｐＨ条件下で過酸化水素
と銅塩を反応させて銅化合物のフロックを形成させ、こ
れを光触媒として紫外線を照射し、過酸化水素を分解さ
せる。また、過酸化水素分解後は上澄水と銅化合物とを
固−液分離する過酸化水素含有廃水の処理方法及び処理
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過酸化水素を含有
する廃水の処理方法に関し、詳しくは金属酸化物による
触媒作用と光化学反応とを利用した過酸化水素含有廃水
の処理方法及び処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】過酸化水素は強力な酸化剤であり、主に
医薬や食品業における器具の消毒や脱臭、油脂精製、繊
維、紙、パルプ等の漂白、水産加工品の殺菌、薬品製造
等、酸化や殺菌を目的として多量に使用されている。ま
た、半導体製造工程においては、酸もしくはアルカリ性
化合物と過酸化水素との混合液が、ウェハの洗浄剤とし
て多量に利用されており、これに伴い高濃度の過酸化水
素を含有する廃水が多量に発生している。

【０００３】ところで、有機物や無機物を含む工場廃水
の処理においては、一般に有機物は生物学的処理によっ
て処理され、無機物は不溶性の沈殿を形成させて固−液
分離することによって処理される場合が多い。しかしな
がら、これらの廃水中に過酸化水素が混入した場合、生
物処理糟に多大な負荷を与え、また無機物を沈降分離す
る際には、過酸化水素の分解で発生する気泡が沈殿物に
付着して沈降性を妨げるといった悪影響が生じる。従っ
て、廃水中に過酸化水素が混入する場合には、これらの
処理に先立ち過酸化水素を除去するか、影響を与えない
程度まで低減しておく必要があった。

【０００４】従来、廃水中の過酸化水素を分解する技術
としては、活性炭による除去、還元剤や過酸化水素分解
酵素による分解、金属酸化物による分解、光触媒と光化
学反応による分解等が利用されていた。

【０００５】活性炭を利用した過酸化水素の分解方法と
して、例えば特開平８−３９０７８号公報の図１には、
アルカリ性化合物を活性炭棟に通水した後、過酸化水素
含有廃水を通水することで、過酸化水素を効率的に分解
する方法が開示されている。活性炭を利用した処理は、
装置構成が比較的単純なため安定した処理効果が得られ
るという特徴があり、主に低濃度の過酸化水素を分解す
る際に利用される。

【０００６】化学的な処理を利用した過酸化水素の分解
方法として、ヒドラジンや亜硫酸ナトリウムといった還
元剤を利用することができる。また、過酸化水素分解酵
素も利用されている。過酸化水素分解酵素は、過酸化水
素に対して触媒的に作用するため、還元剤を利用するよ
りも使用量が少なくて済む。例えば、特公平７−２２７
５２号公報の図１には、過酸化水素含有廃水にフッ化物
イオンが混入した場合、まず廃水に水酸化カルシウムを
添加してフッ化物イオンを不溶性のフッ化カルシウムと
して固定した後、過酸化水素分解酵素を添加し、過酸化
水素を分解してからフッ化カルシウムを沈降分離するこ
とにより、気泡の発生によるフッ化カルシウムフロック
の浮上を抑制し、良好な沈降性を得る方法が開示されて
いる。

【０００７】また、光触媒の添加と光照射を利用した処
理例として、特開平１０−１５１４５１号公報の図１に
は、過酸化水素含有廃水に酸化チタン（ＴｉＯ₂）、チ
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₂）、酸化カドミウ
ム（ＣｄＳ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった光触媒を
添加し、１００〜１０００ｍｇ／リットルの過酸化水素
含有廃水に対して０．１ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ²〜１０ｗ・
ｓｅｃ／ｃｍ²の範囲で照射量を制御しながら紫外線を
照射することにより、還元剤やアルカリ性化合物を必要
とせずに過酸化水素を分解し、過剰照射によるエネルギ
ーロスを予防すると共に、光照射装置の内部機構の劣化
を防止する方法が開示されている。

【０００８】しかしながら、従来の過酸化水素含有廃水
の処理法は、なお改善されるべき問題点を含むものであ
った。

【０００９】第一の問題点は、従来の技術では過酸化水
素の反応性が不十分であり、そのため高濃度及び多量の
過酸化水素含有廃水に対しては、処理時間や処理コスト
の面で十分な効果が得られない点にある。その理由は、
活性炭を利用した場合、廃水中の過酸化水素の負荷が大
きくなると処理に長時間を要し、実用レベルの処理性を
確保するためには膨大な量の活性炭、すなわち大きな処
理装置が必要となるためである。また、光触媒と光照射
を利用した場合も同様に反応性が悪く、高負荷の過酸化
水素含有廃水に対しては処理時間を長くするか、もしく
は多数の紫外線ランプが必要となるためである。

【００１０】なお、過酸化水素分解酵素の反応性は、活
性炭や光化学反応と比較すれば良好だが、酵素自体が非
常に高価であるため、高負荷の過酸化水素含有廃水が連
続して発生する場合は、多大な薬剤コストを要すること
になる。

【００１１】第二の問題点は、処理の制御性が悪いこと
にある。還元剤を利用した場合、還元剤添加量は過酸化
水素濃度に応じて常に適量に保つ必要があり、添加量が
少なすぎると十分な過酸化水素処理性が得られず、逆に
添加量が多すぎると後段で還元剤の処理が別途必要にな
る。このため還元剤を利用する場合には、過酸化水素負
荷の連続測定と還元剤添加量の連続制御が必須であり、
過酸化水素の負荷変動に対する制御性が悪く、還元剤添
加は満足しうる技術ではない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高負
荷の過酸化水素含有廃水に対しても極めて高い反応性を
示し、処理時間、処理コストの削減を実現すると共に、
有害物質を排出せず、環境汚染の低減を実現させる過酸
化水素含有廃水の処理方法及び処理装置を提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、過酸化水素を含む廃水の過酸化水素処理方法に関
して、廃水にアルカリ性化合物を添加してアルカリ性に
調節し、銅塩を添加して銅化合物のフロックを形成さ
せ、紫外線を照射することを特徴とする過酸化水素含有
廃水の処理方法である。

【００１４】上記構成を有する本発明の過酸化水素処理
方法によると、過酸化水素を含む廃水中にアルカリ性化
合物を添加して廃水をアルカリ性に調節することで、過
酸化水素分子はＨＯＯ^-に解離し、ＨＯＯ^-と銅イオンと
の反応により銅化合物（以下、ＣｕｘＯｙＨｚと表記す
る）のフロックが生成する。ＣｕｘＯｙＨｚは、不定形
の銅酸化物あるいは銅水酸化物と考えられ、酸化チタン
等の代表的な光触媒と比較して、過酸化水素の分解に対
する光触媒能が極めて高い。ＣｕｘＯｙＨｚは、一般的
な酸化銅（ＣｕＯ又はＣｕ₂Ｏ）や水酸化銅（Ｃｕ（Ｏ
Ｈ）₂又はＣｕＯＨ）とは明らかに異なる分子構造を持
っており、銅イオン溶液を過酸化水素の共存下でアルカ
リ性とした場合のみに得られ、例えば銅イオン溶液をア
ルカリ性に調節し、水酸化銅を生成させた後に過酸化水
素を添加しても、ＣｕｘＯｙＨｚは生成しない。

【００１５】ＣｕｘＯｙＨｚは、紫外線を吸収して過酸
化水素を触媒的に分解するものと考えられる。下記反応
式１に示すように、まず過酸化水素含有廃水をアルカリ
性に調節することで、過酸化水素はＨＯＯ^-に解離し、
そこにＣｕｘＯｙＨｚ共存下で紫外線を照射するとヒド
ロペルオキサイド（・ＯＯＨ）とヒドロキシルラジカル
（・ＯＨ）に分解され、最終的にＨ₂ＯとＯ₂にまで反応
が進行すると考えられる。

【００１６】

【化１】従って、アルカリ性に調節、銅イオンと過酸化水素との
共存、紫外線照射のうち、いずれか一つでも欠けるとＣ
ｕｘＯｙＨｚの生成を抑制するか、光触媒としての効果
が得られなくなるため、過酸化水素の分解反応が遅くな
り、高負荷の廃水を処理することができない。

【００１７】また、過酸化水素処理方法において、添加
する銅塩の濃度が二価の銅イオンとして１０ｍｇ／リッ
トル〜５００ｍｇ／リットルの範囲であることが好まし
い。銅イオンがＣｕｘＯｙＨｚとなり、これが触媒とし
て過酸化水素の光分解反応を進行させるためには、添加
する銅塩の濃度は、銅イオン濃度として少なくとも１０
ｍｇ／リットル以上になるように調節する必要がある。
逆に、銅イオン濃度として５００ｍｇ／リットルよりも
高濃度になるように銅塩を調節すると、ＣｕｘＯｙＨｚ
が紫外線の透過度を低下させ、過酸化水素に対する光の
吸収率を低下させる。

【００１８】また、過酸化水素処理方法において、アル
カリ性化合物の添加により調節するｐＨ領域が、８〜１
３の範囲であることが好ましい。過酸化水素は酸性から
中性領域ではＨ₂Ｏ₂の形態で安定に存在し、この液性に
銅塩を添加しても、触媒となるＣｕｘＯｙＨｚは形成さ
れない。これに対し、過酸化水素はアルカリ性領域では
ＨＯＯ^-の形態で解離し、銅イオンと反応して容易にＣ
ｕｘＯｙＨｚを形成する。アルカリ性度が高い方がＣｕ
ｘＯｙＨｚの安定度も高まり、触媒能を高めることがで
きる。ただし、ｐＨ１３を越える程度の高いアルカリ性
度になると、銅がＨ₂Ｏを配位して錯イオンを形成する
ため、触媒能が著しく低下する。

【００１９】また、過酸化水素処理方法において、照射
する光の波長が２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であるこ
とが好ましい。ＣｕｘＯｙＨｚ触媒下で紫外線を照射す
ることによりＨＯＯ^-が分解され、酸化力の高いヒドロ
キシルラジカルを生成させる。ＨＯＯ^-のＯ−Ｏ結合を
切断することで得られるヒドロキシルラジカルは、比較
的短波長（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）の紫外線を利用す
ることが有効である。一般に、光のエネルギーは短波長
側の方が大きいため、波長が短くて大照射量の紫外線ラ
ンプを利用することが望ましい。ただし、２００ｎｍよ
りも短波長の紫外線ランプを利用すると、Ｈ₂Ｏから直
接ヒドロキシルラジカルを形成し、ヒドロキシルラジカ
ル二分子が結合して過酸化水素を生成させる反応が起こ
りうるため、過酸化水素を極低濃度まで処理する場合に
は、２００ｎｍ以上の波長を有する紫外線ランプを利用
することが好ましい。

【００２０】また、本発明の過酸化水素処理方法は、紫
外線処理後にＣｕｘＯｙＨｚと上澄水とを固−液分離
し、ＣｕｘＯｙＨｚを系外に排出せず繰り返し利用する
ことを特徴とする過酸化水素含有廃水の処理方法であ
る。

【００２１】これに関して、ＨＯＯ^-と銅イオンとの反
応で生成したＣｕｘＯｙＨｚは比重が大きく、比較的沈
降し易い特性を有する。この特性を利用し、紫外線処理
後に処理水を静置することで、比較的短時間にＣｕｘＯ
ｙＨｚと上澄水とを固−液分離することが可能である。
固−液分離を十分に行い、上澄水のみを排出して、Ｃｕ
ｘＯｙＨｚは次の過酸化水素含有廃水の処理に繰り返し
利用すれば、銅の排出による環境汚染を抑制することが
できる。

【００２２】光触媒の中で最も多く利用されている酸化
チタンは、その粉末を廃水中に添加すると粒子径が小さ
いために分散してしまい、処理後に酸化チタンを回収す
ることが困難だが、ＣｕｘＯｙＨｚを利用することによ
って容易に固−液分離を行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照し詳細に説明する。

【００２４】（第一の実施形態）図１は、本発明の第一
の実施の形態の構成を示す概略図である。

【００２５】紫外線照射装置１は、紫外線ランプ用電源
２を有する紫外線ランプ３及び紫外線反応セル４から構
成される。また、過酸化水素含有廃水が流入する過酸化
水素含有廃水槽５、銅塩を貯蔵する銅塩添加槽６、銅塩
を添加する銅塩添加ポンプ７、アルカリ性化合物を貯蔵
するアルカリ性化合物添加槽８、アルカリ性化合物を添
加するアルカリ性化合物ポンプ９、過酸化水素含有廃水
を循環させる送液ポンプ１０、固−液分離後に処理水を
排出する流路切り替え弁１１から構成される。

【００２６】図２は、本発明の第一の実施の形態を工程
順に示すフローチャートである。

【００２７】過酸化水素を含有する廃水を過酸化水素含
有廃水流入槽５に流入し、ｐＨをアルカリ性に調節する
ためのアルカリ性化合物を廃水中に添加する（図２のス
テップ１）。

【００２８】次に、銅塩を貯蔵する銅塩添加槽６より銅
塩添加ポンプ７を用いて廃水中に銅塩の水溶液を添加
し、過酸化水素と反応させてＣｕｘＯｙＨｚのフロック
を形成させる（図２のステップ２）。

【００２９】次に、紫外線反応装置１と過酸化水素含有
廃水槽５の間を循環させる送液ポンプ１０を用いて廃水
を循環し、紫外線ランプ用電源２により紫外線ランプ３
を点灯させて廃水中の過酸化水素を光分解させる（図２
のステップ３）。

【００３０】廃水中の過酸化水素の分解が終了したら紫
外線ランプ用電源２及び送液ポンプ１０を停止し、廃水
を静置して処理水とＣｕｘＯｙＨｚとを固−液分離させ
る。十分に固−液分離が行われたことを確認した後、流
路切り替え弁１１を作動させ、送液ポンプ１０を用いて
処理水を過酸化水素含有廃水槽５から排出する。この
時、過酸化水素含有廃水槽５の底部に存在するＣｕｘＯ
ｙＨｚは排出せず、上澄水のみを排出する（図２のステ
ップ４）。

【００３１】排出した処理水（上澄水）は、処理済水中
に溶解する有機物の種類や濃度に応じて生物学的処理を
施した後（図２のステップ５）、放流する。一方、固−
液分離によって過酸化水素含有廃水槽５に残留したＣｕ
ｘＯｙＨｚのフロックは、次の過酸化水素含有廃水の処
理に利用するため槽内に残し、新たな廃水を流入する
（図２のステップ６）。

【００３２】図２のステップ４にて十分に固−液分離が
実施され、且つ系内のｐＨが最適に保たれれば、外部に
排出される銅はほとんどないので、次の過酸化水素含有
廃水を処理する際に銅塩を追加する必要がない。

【００３３】ｐＨ調節に用いるアルカリ性化合物は特に
限定されるものではなく、後段の生物学的処理に対して
悪影響を及ぼさない物質であれば、特に問題はない。例
えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を好適に利用する
ことができる。

【００３４】良好な過酸化水素処理特性を得るためのｐ
Ｈ領域は９〜１３の間で、しかもこの領域の中で高いｐ
Ｈを維持することが望ましい。その理由は二つある。

【００３５】一つは、水溶液中の過酸化水素はｐＨによ
って存在形態が変化し、アルカリ性の方が分解し易いた
めである。過酸化水素は、酸性溶液中ではＨ₂Ｏ₂分子の
形態で安定に存在するが、アルカリ性溶液中ではＨＯＯ
^-に解離するため、外部からのエネルギーによって酸素
と水に分解し易くなる。

【００３６】もう一つの理由としては、アルカリ性に調
節することで、ＨＯＯ^-と銅イオンとの反応によるＣｕ
ｘＯｙＨｚが安定化するためである。水溶性の１価もし
くは２価の銅塩は過酸化水素共存下において、酸性溶液
中では銅イオンとして溶解し、中性からｐＨ１３程度ま
でのアルカリ性溶液中では、ＣｕｘＯｙＨｚとして析出
し易い。本発明による過酸化水素の光化学反応は、Ｃｕ
ｘＯｙＨｚを触媒として効率的に進行するため、Ｃｕｘ
ＯｙＨｚの生成を促進するアルカリ性条件下で処理する
ことで、過酸化水素の分解効率を高めることが可能であ
る。ＣｕｘＯｙＨｚの溶解度が最も低くなるのはｐＨ１
２〜１３であるが、ｐＨが１３よりも高くなると、銅が
Ｈ₂Ｏを配位して錯体を形成し、ＣｕｘＯｙＨｚの沈殿
が再溶解してしまうため、適切なｐＨ領域に調節する必
要がある。実用上では、ｐＨ１２程度であれば十分な処
理性を得ることができる。

【００３７】図３は、本発明の第一の実施の実施の形態
に拘わる過酸化水素分解処理のｐＨ依存性を示すグラフ
である。

【００３８】図３によれば、過酸化水素の分解率は、過
酸化水素含有廃水のｐＨを１２．５に調節した場合が最
も高く、ｐＨが高い方が処理効率は高くなることが判
る。ただし、ＣｕｘＯｙＨｚはｐＨを１３よりも大きく
するとアクア錯体を形成して十分な触媒能を得られなく
なることから、ｐＨ１３．５で処理した場合には過酸化
水素分解率がｐＨ１２．５に比べ約２０％低下してい
る。

【００３９】添加する銅塩は特に限定されるものではな
く、水溶性を有し、アルカリ性条件下で銅化合物を析出
させる銅塩であれば問題ない。例えば、硫酸銅（ＣｕＳ
Ｏ₄）や塩化銅（ＣｕＣｌ₂）を好適に利用することがで
きる。これらの銅塩は、通常アルカリ性条件下では水酸
化銅（Ｃｕ（ＯＨ）₂）として沈殿するが、過酸化水素
が共存する場合にはＣｕｘＯｙＨｚとして沈殿する。過
酸化水素の分解を促進する触媒として銅を利用するため
には、ＣｕｘＯｙＨｚの形態にする必要があり、例えば
金属銅（Ｃｕ）を添加しただけでは十分な効果を得るこ
とはできない。金属銅を利用するためには、まず酸性で
銅イオンとして溶解させた後に過酸化水素含有廃水に流
入させ、アルカリ性に調整してＣｕｘＯｙＨｚのフロッ
クを析出させる必要がある。

【００４０】添加する銅塩の濃度としては、銅イオン
（Ｃｕ²⁺）として１０ｍｇ／リットル〜５００ｍｇ／リ
ットルの範囲で溶解させることが望ましい。その理由
は、銅イオン濃度が１０ｍｇ／リットル未満になると、
ＣｕｘＯｙＨｚの生成量が不十分になるためである。ま
た、銅イオン（Ｃｕ²⁺）として５００ｍｇ／リットルよ
りも高濃度になると、ＣｕｘＯｙＨｚが過酸化水素の光
吸収を妨害してしまい、過酸化水素の分解効率は低下し
てしまう。

【００４１】また、過酸化水素分解後は処理水を固−液
分離するため、ＣｕｘＯｙＨｚの沈殿は再び次の過酸化
水素含有廃水の処理に利用できる。すなわち、一回目の
過酸化水素分解を行う際に銅塩の濃度を高めに設定し、
上記フローチャートに従って十分に固−液分離を行え
ば、二回目以降の過酸化水素分解に銅塩を追加すること
はほとんどない。

【００４２】廃水に照射する光源の波長範囲は、２００
ｎｍ〜９００ｎｍが可能であり、より好ましくは２００
ｎｍ〜４００ｎｍである。これらの条件を満たす光源と
しては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中
圧水銀ランプ、キセノンランプ、重水素ランプ等を挙げ
ることができる。光のエネルギーは、波長に反比例する
ので、ランプから発する光に４００ｎｍ以下の波長を有
する紫外線を含むと、過酸化水素の分解反応を効率的に
行うことができる。ただし、２００ｎｍ未満の波長を有
する紫外線を照射すると、紫外線が水を直接分解してヒ
ドロキシルラジカルや過酸化水素を生成してしまうた
め、廃水中の過酸化水素を極低濃度まで分解する場合に
は適さない。これら列挙したランプの中で、紫外線照射
効率の高い低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎｍ）を好適
に使用することができる。

【００４３】本発明のもう一つの特徴は、廃水中の過酸
化水素を分解した後に処理水を固−液分離し、ＣｕｘＯ
ｙＨｚの沈殿は次の過酸化水素含有廃水の分解に再利用
し、上澄水は回収して生物学的処理を施すか、もしくは
そのまま放流することにある。アルカリ性での過酸化水
素の反応で得られたＣｕｘＯｙＨｚのフロックは、酸化
チタンのような一般的な光触媒と比較して沈降し易いた
め、過酸化水素分解後に短時間静置することによって、
容易に固−液分離することができる。

【００４４】図４は、ＣｕｘＯｙＨｚを固−液分離して
繰り返し過酸化水素分解を行った場合の、上澄水中の過
酸化水素濃度と銅イオン（Ｃｕ²⁺）濃度を示したもので
ある。測定は紫外線照射量５００ｍＷ・ｈｒ／リットル
後に３０分間静置し、上澄水中の濃度を測定した。な
お、銅塩は初回のみ添加した。以下に処理条件を示す。

【００４５】処理条件：過酸化水素初期濃度：３０００ｍｇ／リットル処理量：５００ｍｌ処理温度：２５℃ 初期ｐＨ：約１２銅塩の種類と濃度：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄）、２００ｍｇ
／リットル（Ｃｕ²⁺）紫外線の種類と出力：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎ
ｍ）、１５Ｗ過酸化水素測定方法：フェノールフタレイン法銅イオンの測定方法：バソクプロイン法図４によれば、１２回の試験を行っても紫外線照射後の
残留過酸化水素濃度、及び３０分間静置した後に上澄水
中に含まれるＣｕ²⁺濃度は大きな変化が見られず、紫外
線照射後に処理水とＣｕｘＯｙＨｚとを固−液分離する
ことで、ＣｕｘＯｙＨｚは何度でも繰り返し利用できる
ことが確認された。

【００４６】ただし、ＣｕｘＯｙＨｚは生成させてから
数週間以上を経ると、使用回数に拘わらず、徐々に触媒
能が低下することがある。この場合でも、劣化したＣｕ
ｘＯｙＨｚは酸に容易に溶解し、銅イオン溶液となるの
で、この銅イオン溶液に最初にＣｕｘＯｙＨｚを生成さ
せたときと同じ様にアルカリ性化合物の添加操作を行え
ば、優れた触媒能を有するＣｕｘＯｙＨｚを再生するこ
とができる。

【００４７】

【実施例】次に、本実施の形態の実施例を挙げて本発明
を具体的に示すが、本発明はこの実施例のみに限定され
るものではない。

【００４８】半導体生産工場から排出される２種類の過
酸化水素含有廃水（過酸化水素濃度：３０００ｍｇ／リ
ットル及び５０００ｍｇ／リットル、ＴＯＣ：５００ｐ
ｐｍ）を５リットルの容積を持つ過酸化水素含有廃水流
入槽５に流入し、アルカリ性化合物添加ポンプ９を用い
て２Ｎ−水酸化ナトリウム溶液を１．２ｍｌ／ｍｉｎ．
の速度で過酸化水素含有廃水流入槽５に添加した。次
に、銅塩添加ポンプ７を用いて硫酸銅溶液を１．２ｍｌ
／ｍｉｎ．の速度で添加し、Ｃｕ²⁺濃度として２００ｍ
ｇ／リットルになるように調節した。次に、送液ポンプ
１０で紫外線反応セル４と過酸化水素含有廃水流入槽５
との間を２０００ｍｌ／ｍｉｎ．で循環しながら、主波
長２５４ｎｍを発する紫外線ランプ３により廃水に紫外
線を照射した。過酸化水素濃度が０．５ｍｇ／リットル
以下まで低下したことを確認した後、処理水を３０分間
静置し、十分に固−液分離したことを確認した後、流路
切り替え弁１１を作動させて上澄水を排出した。Ｃｕｘ
ＯｙＨｚは流入槽５に残し、次の過酸化水素含有廃水を
流入した。以下に処理条件を示す。

【００４９】処理条件：銅塩の種類と濃度：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄）、２００ｍｇ
／リットル（Ｃｕ²⁺）処理量：５００ｍｌ初期ｐＨ：約１２処理温度：２５℃ 紫外線の種類と出力：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎ
ｍ）、１５Ｗ過酸化水素測定方法：フェノールフタレイン法図５は、各過酸化水素初期濃度における、紫外線照射量
に対する過酸化水素濃度の変化を示す。

【００５０】これより、いずれの過酸化水素濃度でも、
本発明による過酸化水素分解が極めて迅速に進行するこ
とが判る。

【００５１】一方、図６は、比較例としてアルカリ性化
合物を添加せずに同様に処理した場合の紫外線照射量に
対する過酸化水素濃度の変化を示す。これより、ｐＨを
アルカリ性に調節しないで紫外線照射を行った場合に
は、ｐＨが４程度であるためＣｕｘＯｙＨｚのフロック
を効率的に生成させることができず、過酸化水素分解速
度が低い。

【００５２】（第二の実施形態）以下に、本発明の他の
実施形態例を示す。上記の基本的な実施形態例に対する
以下の付加点以外は、上記の実施形態例と同様に構成さ
れ、操作される。

【００５３】図７は、本発明の第二の実施の形態の構成
を示す概略図である。

【００５４】図７より、この形態例では過酸化水素含有
廃水流入槽２５において、紫外線照射処理を行っている
時間内は、機械的に攪拌操作を行うための攪拌装置３２
を有する。攪拌操作の付加以外は、第一の実施の形態例
と同様に操作される。

【００５５】図８は、本発明の第二の実施の実施の形態
に拘わる攪拌操作の有無による過酸化水素分解効率の比
較である。一方はマグネティックスターラーで常時攪拌
し、他方は静置したままで、紫外線照射量２５０ｍＷ・
ｈｒ／リットル及び１０００ｍＷ・ｈｒ／リットルでの
過酸化水素分解率を比較したグラフである。以下に処理
条件を示す。

【００５６】処理条件：過酸化水素初期濃度：３３００ｍｇ／リットル処理量：５００ｍｌ初期ｐＨ：約１０攪拌速度：約１００ｒｐｍ銅塩の種類と濃度：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄）、２００ｍｇ
／リットル（Ｃｕ²⁺）紫外線の種類と出力：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎ
ｍ）、１５Ｗ過酸化水素測定方法：フェノールフタレイン法図８によれば、過酸化水素分解効率は攪拌の有無によっ
て異なり、過酸化水素が約５０％分解する２５０ｍＷ・
ｈｒ／リットル照射時では攪拌の有無で約５％の違いが
見られ、過酸化水素が約９０％分解する１０００ｍＷ・
ｈｒ／リットル照射時では攪拌の有無で約２０％の違い
が確認された。

【００５７】攪拌を行う理由は、高濃度の過酸化水素が
残留している初期段階では、発生する酸素ガスによって
処理水が十分に攪拌されるため、攪拌の有無で処理性に
大きな差異が認められないが、処理の進行に従って過酸
化水素濃度が低い領域になると、攪拌を行わない場合に
はＣｕｘＯｙＨｚ表面に酸素ガスの気泡が付着し、固−
液接触効率が低下する。攪拌を行う場合には、ＣｕｘＯ
ｙＨｚ表面が常に処理水と接触しているため、過酸化水
素の分解効率を高めることができる。ただし、強い攪拌
は必要とせず、ＣｕｘＯｙＨｚ表面に気泡が付着しない
程度の攪拌能力であれば良い。例えば、容量５００ｍｌ
の流入槽で処理を行う場合、マグネティックスターラー
で長さ３０ｍｍの攪拌子を用い、１００ｒｐｍ程度の回
転能力があれば十分である。

【００５８】以上のように、本実施の形態では、十分な
固−液接触効率を保つことで、過酸化水素が低濃度領域
になっても、高い処理効率を維持することができるとい
う効果が得られる。

【００５９】（第三の実施形態）以下に、本発明の他の
実施形態例を示す。上記の基本的な実施形態例に対する
以下の付加点以外は、上記の実施形態例と同様に構成さ
れ、操作される。

【００６０】図９は、本発明の第三の実施の形態の構成
を示す概略図である。

【００６１】図９より、この形態例では過酸化水素含有
廃水流入槽４５において、紫外線照射処理を行っている
時間内は廃水を加温するためのヒーター５３を有する。
加温操作を付加すること以外は、第二の実施の形態例と
同様に操作される。

【００６２】図１０は、本発明の第三の実施の形態に拘
わる過酸化水素分解処理の処理温度依存性を示すグラフ
であり、廃水温度２５℃〜６５℃まで変動させた場合の
紫外線照射量５００ｍＷ・ｈｒ／リットル時における過
酸化水素分解率を比較したグラフである。以下に処理条
件を示す。

【００６３】処理条件：過酸化水素初期濃度：３０００ｍｇ／リットル処理量：５００ｍｌ処理温度：２５、４５、５５、６５℃ 初期ｐＨ：約１１銅塩の種類と濃度：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄）、２００ｍｇ
／リットル（Ｃｕ²⁺）紫外線の種類と出力：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎ
ｍ）、１５Ｗ紫外線照射量：５００ｍＷ・ｈｒ／リットル過酸化水素測定方法：フェノールフタレイン法図１０によれば、過酸化水素の分解率は処理温度によっ
て異なり、処理温度の上昇に伴って処理効率が高まる。
この理由としては、過酸化水素が高温領域で不安定にな
ることと、ＣｕｘＯｙＨｚ表面での触媒反応が促進され
ること、紫外線ランプの照射効率が高まること等が挙げ
られる。

【００６４】以上のように、本実施の形態では、処理温
度を高温に保つことで過酸化水素を不安定な状態にし、
分解を促進すると共に紫外線ランプの照射効率を高める
ことができ、高い処理効率を得ることができるという効
果がある。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を得ること
ができる。第一の効果は、反応自体が極めて効率的に進
行するため、高負荷過酸化水素含有廃水でも低コストで
短時間に処理することができる点にある。その理由は、
廃水をアルカリ性に調節して過酸化水素をＨＯＯ^-の形
態とし、そこに銅塩を添加することでＣｕｘＯｙＨｚを
生成させ、これを光触媒として過酸化水素を光分解する
ことにより極めて効率的に分解が進行するためである。
これらの構成要素がいずれか一つでも欠けると反応の進
行は極めて遅くなり、高負荷過酸化水素含有廃水の処理
には不適切となる。

【００６６】本発明は、従来の酸化チタン等を利用した
光化学的処理法と比較して、処理時間の短縮と紫外線ラ
ンプの本数低減による処理コストの大幅な低減を実現す
ることができる。

【００６７】第二の効果は、環境に負荷を与えずに過酸
化水素分解を促進することができる点にある。その理由
は、過酸化水素処理後には固−液分離して銅をほとんど
含まない処理水のみを排出させ、ＣｕｘＯｙＨｚは何度
でも繰り返し利用することができるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す処理装置の概略図
である。

【図２】本発明の一実施形態例を示す処理フローチャー
トである。

【図３】本発明の一実施形態例のｐＨの違いによる過酸
化水素分解特性を比較したグラフである。

【図４】本発明の一実施形態例のＣｕｘＯｙＨｚ再利用
における過酸化水素分解特性、及び上澄水中の残留銅イ
オン濃度特性を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例における紫外線照射量と過酸化
水素濃度の関係を示すグラフである。

【図６】本発明の比較例における紫外線照射量と過酸化
水素濃度の関係を示すグラフである。

【図７】本発明の第二の実施形態例を示す処理装置の概
略図である。

【図８】本発明の第二の実施形態例を示す攪拌の有無に
よる過酸化水素分解特性を比較したグラフである。

【図９】本発明の第三の実施形態例を示す処理装置の概
略図である。

【図１０】本発明の第三の実施形態例の処理温度の違い
による過酸化水素分解特性を比較したグラフである。

【符号の説明】

１，２１，４１紫外線照射装置２，２２，４２紫外線ランプ用電源３，２３，４３紫外線ランプ４，２４，４４紫外線反応セル５，２５，４５過酸化水素含有廃水流入槽６，２６，４６銅塩添加槽７，２７，４７銅塩添加ポンプ８，２８，４８アルカリ性化合物添加槽９，２９，４９アルカリ性化合物添加ポンプ１０，３０，５０送液ポンプ１１，３１，５１流路切り替えポンプ３２，５２攪拌装置５３ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水中に含まれる過酸化水素を分解する
処理方法において、廃水にアルカリ性化合物と銅塩とを
添加し、アルカリ性のｐＨ条件下で過酸化水素と銅塩を
反応させて銅化合物のＣｕｘＯｙＨｚのフロックを析出
させ、２００ｎｍ〜９００ｎｍの光を照射して廃水中の
過酸化水素を光分解させることを特徴とする過酸化水素
含有廃水の処理方法。
【請求項２】前記銅塩の濃度が二価の銅イオンとして
１０ｍｇ／リットル〜５００ｍｇ／リットルの範囲であ
る請求項１に記載の過酸化水素含有廃水の処理方法。
【請求項３】前記アルカリ性化合物の添加により調節
するｐＨ領域が、８〜１３の範囲である請求項１又は２
に記載の過酸化水素含有廃水の処理方法。
【請求項４】照射する光の波長が２００ｎｍ〜４００
ｎｍの範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の過酸
化水素含有廃水の処理方法。
【請求項５】光の照射処理後に銅化合物と上澄水を固
−液分離し、銅化合物を系外に排出せず繰り返し利用す
る請求項１〜４のいずれかに記載の過酸化水素含有廃水
の処理方法。
【請求項６】過酸化水素水含有廃水にアルカリ性化合
物と銅塩とを添加し、該廃水を攪拌させる攪拌工程を有
する請求項１〜５のいずれかに記載の過酸化水素含有廃
水の処理方法。
【請求項７】過酸化水素水含有廃水にアルカリ性化合
物と銅塩とを添加し、該廃水を２５〜６５℃に加熱させ
る加熱工程を有する請求項１〜６のいずれかに記載の過
酸化水素含有廃水の処理方法。
【請求項８】廃水中に含まれる過酸化水素を分解除去
する処理装置において、過酸化水素含有廃水流入糟と該
廃水層に銅塩を含有する糟及びアルカリ性化合物を含有
する糟とを備え、かつ光照射手段と光分解反応糟とから
なる光照射装置を備え、該廃水糟中の廃水を該光分解反
応糟に注入するための送液ポンプ及び光分解反応後、固
−液分離された処理水を排出する流路切り替え手段を設
けることを特徴とする過酸化水素の分解除去処理装置。
【請求項９】前記廃水糟に前記の光照射処理の間に攪
拌操作を行う攪拌手段を設けた請求項８に記載の過酸化
水素の分解除去処理装置。
【請求項１０】前記廃水糟に前記の光照射処理の間に
廃水を加熱する加熱手段を設けた請求項８又は９に記載
の過酸化水素の分解除去処理装置。