JP2014500137A - 水処理装置およびシステム - Google Patents

Abstract

水処理のための装置およびシステム、ならびに水を処理するための方法が提供される。水処理のための装置は、水処理のために構成された１つまたは複数の反応器と、１つまたは複数の反応器の内部に紫外光を提供するように構成された１つまたは複数の光源と、１つまたは複数の反応器の各々に配置され、１つまたは複数の光源から紫外光を受け取るように構成された光触媒と、１つまたは複数の反応器に結合され、水に純酸素を供給するように構成された純酸素源とを含むことができる。

Description

本開示は、一般に、水処理装置およびシステムに関する。

水供給装置内ならびに化学産業、発電所および農業源からの廃水の吐出装置内の有害な不純物および汚濁物の存在は、世界的に注目されている大きな問題である。したがって費用有効性の高い水処理方法の開発に関心が集まっている。

例えば従来の水処理技術では、塩素殺菌の副産物であるトリハロメタン（ＴＨＭ）の生成を防止する一代替方法として、オゾンが広く使用されており、これは、強力な酸化剤であり、水の味、改良された沈殿および優れた生物学的アクティビティの点で多くの利点を有している。しかしながら、オゾン反応にはかなりの大きさの反応器が必要であり、対応する十分な反応時間の保証が必要である。したがって、従来のオゾンベース最新酸化処理プロセスには、費用がかかりすぎる点、および操作上の他の問題の点で不利な点がある。さらに、オゾンは、ゲオスミン、２−メチルイソボルネオールなどの有機汚濁物、およびＴＨＭ、殺虫剤、等々などの飽和炭化水素の大部分との反応が遅く、あるいはそれらと全く反応しない点において、有機化合物とのその反応性に関して極端に選択的である。さらに、オゾンの酸化能力は、ｐＨ、温度および塩分などの操作上の様々な条件に対して極めて敏感である。

典型的な半導体製造プロセスでは、ウェーハ表面から汚染物質を除去する過程で大量の水が消費されるため、かなりの量の廃水が生成される。半導体廃水には、有機溶媒、酸、塩基、塩、重金属および他の有機化合物ならびに無機化合物などの様々な有害な環境汚濁物が含まれており、これらはその処理が極めて困難である。言い換えると、標準の物理的／化学的廃水処理技法には、有機溶媒を処理するそれらの能力に関して限界があり、同様に生物学的汚染物質を処理するには無力である。上記汚濁物の中でも、半導体の洗浄には高濃度の過酸化水素（Η_２Ｏ_２）が広く使用されているが、これらのプロセスから生成される残留過酸化水素を処理するための有効な手段は依然として存在していない。残留過酸化水素は強力な酸化剤であり、廃水吐出装置内におけるその存在は、環境に悪影響を及ぼすことになる。

本明細書においては、水処理のための装置およびシステム、ならびに水を処理するための方法の実施形態が開示される。一態様によれば、水処理のための装置は、水処理のために構成された１つまたは複数の反応器と、１つまたは複数の反応器の内部に紫外（ＵＶ）光を提供するように構成された１つまたは複数の光源と、１つまたは複数の反応器の各々に配置され、かつ、１つまたは複数の光源からＵＶ光を受け取るように構成された光触媒と、１つまたは複数の反応器に結合され、かつ、水に純酸素を供給するように構成された純酸素源とを含む。

他の態様によれば、水処理のためのシステムは、上で説明した水処理のための１つまたは複数の装置と、この１つまたは複数の装置に結合され、装置からの水を分析するように構成された分析器ユニットとを含む。

さらに他の態様によれば、水を処理するための方法は、上で説明した装置またはシステムの使用を含む。

上記の概要は、単なる例示にすぎず、本発明を限定することは何ら意図されていない。上で説明した例示の態様、実施形態および特徴に加えて、図面および以下の詳細な説明を参照することにより、他の態様、実施形態および特徴が明らかになるであろう。

水処理のための装置の実施形態の長手方向断面図を示す概略図である。 図１ＡのＡ−Ａ’線に沿って取った横断面図を示す概略図である。 水処理のための装置の一部の実施形態の長手方向断面図を示す概略図である。 図２ＡのＢ−Ｂ’線に沿って取った横断面図を示す概略図である。 水処理のための装置の一部の他の実施形態の長手方向断面図を示す概略図である。 図３ＡのＣ−Ｃ’線に沿って取った横断面図を示す概略図である。 水処理のための装置の一部の他の実施形態の長手方向断面図を示す概略図である。 水処理のためのシステムの実施形態を示す概略図である。 水処理のためのシステムを使用して水を処理するための方法の一実施形態を示す流れ図である。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部をなす添付図面が参照される。概して、図面では、同様の記号は、文脈が特に明記していない限り、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲の中で説明されている実施形態は、本発明を限定することを意味していない。本明細書において示されている主題の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を加えることも可能である。本明細書において概括的に説明され、図に示されている本開示の態様は、広範囲にわたる様々な異なる構成で配置し、代用し、組み合わせ、分離し、設計することができ、これらはすべて本明細書において明確に企図されていることは容易に理解されよう。

図１Ａ〜Ｂは、水処理のための装置の実施形態を示す概略図である。本明細書において使用する「水」は、それらに限定されないが、川、湖、海、等々などの任意の天然源から収集される水、または任意の人工水供給装置から収集される水、および私的な使用、産業（例えば化学産業、織物産業、等々）、発電所、農業源、等々からの様々な汚濁物ならびに汚濁物質を含んだ廃水を含むことができる。「水処理」は、水を、それらに限定されないが、飲料水、産業用、医療用、農業用および様々な他の用途などの意図された最終使用のためにより受け入れ可能なものにするために使用されるこれらのプロセスを意味している。図に示されているように、いくつかの実施形態では、水処理のための装置１００は、それらに限定されないが、１つまたは複数の反応器１０１、１つまたは複数の光源１０２、光触媒１０３および純酸素源１０４を含むことができる。

水処理のために構成された１つまたは複数の反応器１０１は、それらに限定されないが、プラスチック、ガラス、セラミックおよび金属を含む様々な材料で構築することができる。いくつかの実施形態では、プラスチックは、それらに限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー、アクリル、フッ化重合体、等々のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらに、ガラスは、それらに限定されないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、シュガーガラス、アイシングラス、アルミニウムオキシニトライド、等々のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらに、セラミックは、それらに限定されないが、アルミナ、ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ、凍石岩、ムライト、キン青石、溶岩、Ｍａｃｏｒ（登録商標）、チッ化ホウ素、等々のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらに、金属は、それらに限定されないが、鉄、ステンレス鋼、銅、チタン、アルミニウム、等々のうちの１つまたは複数であってもよい。

他の実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１の内部表面は、処理すべき水の中に存在している可能性のある、または水処理の副産物として生成される化学薬品／汚染物質に耐性のある材料で被覆することができる。化学薬品／汚染物質に耐性のある材料には、それらに限定されないが、ステンレス鋼、チタンおよびアルミニウムなどの非腐食性金属、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、過フルオロアルコキシ重合体樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などのフッ素重合体を含むことができる。

特定の実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１は、１つまたは複数の光源１０２によって放出されるＵＶ光を１つまたは複数の反応器１０１の内部に向かって反射させ、それによりＵＶ光の効率を高くするために、１つまたは複数の反応器１０１の内部および／または外部表面を金属材料（図示せず）で少なくとも部分的に、あるいは完全に被覆することができる。いくつかの実施形態では、金属材料で部分的に被覆された部分は、１つまたは複数の反応器１０１の総内部および／または外部表面の約７０％から１００％未満まで、約８０％から１００％未満まで、約９０％から１００％未満まで、約９５％から１００％未満まで、約９９％から１００％未満まで、約７０％から約９９％まで、約７０％から約９５％まで、約７０％から約９０％まで、約７０％から約８０％まで、約８０％から約９０％まで、約９０％から約９５％まで、または約９５％から約９９％まで含むことができる。いくつかの実施形態では、金属材料は、それらに限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウムおよび二酸化チタンのうちの１つまたは複数であってもよい。他の実施形態では、金属材料は光触媒１０３と同じであってもよい。

１つまたは複数の反応器１０１の形状は、それらに限定されないが、円筒、球、多角形角柱または多面体であってもよい。１つまたは複数の反応器１０１が円筒状の形状を有している場合、１つまたは複数の反応器１０１の長さは、例えば、それには限定されないが約３０ｃｍから約３００ｃｍまでの範囲にすることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１の長さは、約４０ｃｍから約３００ｃｍまで、約５０ｃｍから約３００ｃｍまで、約１００ｃｍから約３００ｃｍまで、約２００ｃｍから約３００ｃｍまで、約３０ｃｍから約４０ｃｍまで、約３０ｃｍから約５０ｃｍまで、約３０ｃｍから約１００ｃｍまで、約３０ｃｍから約２００ｃｍまで、約４０ｃｍから約５０ｃｍまで、約５０ｃｍから約１００ｃｍまで、または約１００ｃｍから約２００ｃｍまでの範囲にすることができる。他の実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１の長さは、約３０ｃｍ、約４０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１００ｃｍ、約２００ｃｍまたは約３００ｃｍにすることができる。１つまたは複数の反応器１０１が円筒状の形状を有している場合、１つまたは複数の反応器１０１の直径は、例えば、それには限定されないが約５ｃｍから５０ｃｍまでの範囲にすることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１の直径は、約１０ｃｍから約５０ｃｍまで、約２０ｃｍから約５０ｃｍまで、約３０ｃｍから約５０ｃｍまで、約５ｃｍから約１０ｃｍまで、約５ｃｍから約２０ｃｍまで、約５ｃｍから約３０ｃｍまで、約１０ｃｍから約２０ｃｍまで、または約２０ｃｍから約３０ｃｍまでの範囲にすることができる。他の実施形態では、１つまたは複数の反応器１０１の直径は、約５ｃｍ、約１０ｃｍ、約２０ｃｍ、約３０ｃｍまたは約５０ｃｍにすることができる。円筒状の形状以外の形状を有する１つまたは複数の反応器１０１の寸法は、円筒状の形状を有する反応器に対して上で言及した範囲と同じ範囲内にすることができる。

１つまたは複数の光源１０２は、１つまたは複数の反応器１０１の内部にＵＶ光を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、図１Ａ〜Ｂに示されているように、１つまたは複数の光源１０２は、１つまたは複数の反応器１０１の内部に配置することができる。他の実施形態では、図３Ａ〜Ｂおよび図４に示されているように、１つまたは複数の光源３０２、４０２を１つまたは複数の反応器１０１の外部に配置することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２と１つまたは複数の反応器１０１の周囲の間の距離は、例えば、それらに限定されないが、約０．５ｃｍから約２５ｃｍまで、約１ｃｍから約２５ｃｍまで、約３ｃｍから約２５ｃｍまで、約５ｃｍから約２５ｃｍまで、約１０ｃｍから約２５ｃｍまで、約１５ｃｍから約２５ｃｍまで、約０．５ｃｍから約１ｃｍまで、約０．５ｃｍから約３ｃｍまで、約０．５ｃｍから約５ｃｍまで、約０．５ｃｍから約１０ｃｍまで、約０．５ｃｍから約１５ｃｍまで、約１ｃｍから約３ｃｍまで、約３ｃｍから約５ｃｍまで、約５ｃｍから約１０ｃｍまで、または約１０ｃｍから約１５ｃｍまでの範囲にすることができる。他の実施形態では、例えば１つまたは複数の光源１０２、３０２の数が複数である場合、１つまたは複数の光源１０２、３０２の間の距離は、それらに限定されないが、約１ｃｍから約１０ｃｍまで、約３ｃｍから約１０ｃｍまで、約５ｃｍから約１０ｃｍまで、約１ｃｍから約３ｃｍまで、約１ｃｍから約５ｃｍまで、または約３ｃｍから約５ｃｍまでの範囲にすることができる。

１つまたは複数の光源３０２、４０２が１つまたは複数の反応器１０１の外部に配置される場合、１つまたは複数の反応器１０１のための材料は、１つまたは複数の光源３０２、４０２から放出されるＵＶ光に対して少なくとも部分的に透明になるよう、例えば、それらに限定されないが、ガラス、シリカ、フッ化物、宝石の原石および重合体などを選択することができる。いくつかの実施形態では、ガラスは、それらに限定されないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、シュガーガラス、アイシングラス（白雲母）、アルミニウムオキシニトライド、等々のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらに、シリカは、それらに限定されないが、溶融石英、水晶およびいぶしシリカのうちの１つまたは複数であってもよく、一方、フッ化物は、それらに限定されないが、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウムのうちの１つまたは複数であってもよい。さらに、宝石の原石は、それらに限定されないが、サファイヤ、ルビーおよびダイヤモンドを含むことができる。さらに、重合体は、それらに限定されないが、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリウレタンおよびフッ化重合体のうちの１つまたは複数であってもよい。

他の実施形態では、１つまたは複数の光源４０２は、図４に示されているように直列に接続されるように構成することができる。特定の実施形態では、直列に接続された１つまたは複数の光源４０２の間の長手方向の端部から端部までの距離は、それらに限定されないが、約０．１ｃｍから約５ｃｍまで、０．５ｃｍから約５ｃｍまで、約１ｃｍから約５ｃｍまで、約２ｃｍから約５ｃｍまで、約３ｃｍから約５ｃｍまで、約４ｃｍから約５ｃｍまで、約０．１ｃｍから約０．５ｃｍまで、約０．１ｃｍから約１ｃｍまで、約０．１ｃｍから約２ｃｍまで、約０．１ｃｍから約３ｃｍまで、約０．１ｃｍから約４ｃｍまで、約０．５ｃｍから約１ｃｍまで、１ｃｍから約２ｃｍまで、約２ｃｍから約３ｃｍまで、または約３ｃｍから約４ｃｍまでの範囲にすることができる。

特定の実施形態では、１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２は、図１〜図４に示されているように、１つまたは複数の反応器１０１の長手方向軸に沿って配置することができる。

１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２は、それらに限定されないが、電球内の水銀のピーク放出によってＵＶ光を放出するＵＶ蛍光灯、ＵＶレンジの光を放出するように製造されたＵＶ発光ダイオード、ＵＶレンジの光を放出するように製造されたＵＶレーザダイオードおよびＵＶ固体レーザ、およびアルゴンランプおよびジュウテリウムランプなどのガス放電ランプを含むことができる。

１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２は、１つまたは複数の反応器１０１の形状および大きさに対応する形状および大きさを有することができ、したがって１つまたは複数の反応器１０１と実質的に同様の形状および大きさを有することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の光源１０２、３０２の長さは、１つまたは複数の反応器１０１の長さよりわずかに長くすることができ、したがって電気的短絡または他の電気的損傷の危険を伴うことなく、１つまたは複数の光源１０２、３０２を電源１１２に接続することができる。他の実施形態では、水自体によって生じる、あるいは水と１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２との間の反応によって生じる電気的短絡または他の電気的損傷を防止するために、水が保持されている１つまたは複数の反応器１０１の外部に配置されている電力端子１１９に１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２の端部を接続することができる。

水処理装置１００が動作している間、１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２から放出されるＵＶ光と、水に加えることができ、および／または例えば半導体製造プロセスからの副産物として既に水の中に存在していてもよい過酸化水素が反応し、それにより以下の反応１で示されるように水酸化物遊離基が生成される。
Ｈ_２０_２＋ＵＶ光→２・ＯＨ （１）
上記反応１では、１モルの過酸化水素がＵＶエネルギーと反応して２モルの水酸化物遊離基に分解する。

例えばＵＶ光の強度は、それには限定されないが１ｍＷ／ｃｍ^２から６００ｍＷ／ｃｍ^２までの範囲にすることができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光の強度は、約５０ｍＷ／ｃｍ^２から約６００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１００ｍＷ／ｃｍ^２から約６００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約２００ｍＷ／ｃｍ^２から約６００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約４００ｍＷ／ｃｍ^２から約６００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１ｍＷ／ｃｍ^２から約５０ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１ｍＷ／ｃｍ^２から約１００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１ｍＷ／ｃｍ^２から約２００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１ｍＷ／ｃｍ^２から約４００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約５０ｍＷ／ｃｍ^２から約１００ｍＷ／ｃｍ^２まで、約１００ｍＷ／ｃｍ^２から約２００ｍＷ／ｃｍ^２まで、または約２００ｍＷ／ｃｍ^２から約４００ｍＷ／ｃｍ^２までの範囲にすることができる。処理すべき水の単位体積当たりの適切なＵＶエネルギーレベル（ＵＶ光線量）は、処理すべき水（例えば半導体製造設備などの化学源から吐出される産業廃水、または私的な使用からの水洗便所廃水）の特性、および処理すべき水の中の汚染物質の濃度によって様々である。

例えば過酸化水素の濃度は、それには限定されないが０．０００１Ｍから２Ｍまでの範囲にすることができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光の強度は、約０．００１Ｍから約２Ｍまで、約０．０１Ｍから約２Ｍまで、約０．１Ｍから約２Ｍまで、約１Ｍから約２Ｍまで、約０．０００１Ｍから約０．００１Ｍまで、約０．０００１Ｍから約０．０１Ｍまで、約０．０００１Ｍから約０．１Ｍまで、約０．０００１Ｍから約１Ｍまで、約０．００１Ｍから約０．０１Ｍまで、約０．０１Ｍから約０．１Ｍまで、または約０．１Ｍから約１Ｍまでの範囲にすることができる。過酸化水素は、例えば制御弁を備えたコンジット（導管）によって水に加えることができる。いくつかの実施形態では、水処理装置１００は、水処理装置１００に過酸化水素を加え、かつ、過酸化水素の濃度を制御するように構成された１つまたは複数の制御弁を備えたコンジットを有することができる。いくつかの実施形態では、電子デバイスによって１つまたは複数の弁を自動化し、制御することができる。例えば、水処理装置１００は、非限定の一例として制御デバイス（図示せず）を含むことができる。極めて基本的な構成では、制御デバイスは、通常、１つまたは複数のプロセッサおよびシステムメモリを含む。メモリバスを使用して、プロセッサとシステムメモリの間で通信することができる。プロセッサは、所望の構成に応じて、それらに限定されないが、マイクロプロセッサ（μΡ）、マイクロコントローラ（μＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプのプロセッサであってもよい。システムメモリは、所望の構成に応じて、それらに限定されないが、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリ、等々など）またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプのシステムメモリであってもよい。システムメモリは、オペレーティングシステム、１つまたは複数のアプリケーションおよびプログラムデータを含むことができる。制御デバイスは、追加特徴または機能を有することができ、基本構成と必要なすべてのデバイスおよびインタフェースとの間の通信を容易にするための追加インタフェースを有することができる。例えばバス／インタフェースコントローラを使用して、記憶インタフェースバスを介した基本構成と１つまたは複数のデータ記憶装置との間の通信を容易にすることができる。データ記憶装置は、取外し可能記憶装置、非取外し可能記憶装置またはそれらの組合せであってもよい。取外し可能記憶装置および非取外し可能記憶装置の例には、いくつかを挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスクデバイス、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはディジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）およびテープドライブがある。また、制御デバイスは、ラップトップコンピュータ構成および非ラップトップコンピュータ構成の両方を含んだパーソナルコンピュータとして実施することも可能である。処理すべき水の単位体積当たりの過酸化水素の適切な濃度は、処理すべき水の特性に応じて様々である。

ＵＶによって生成された水酸化物遊離基は、次に、酸化プロセスを介して水の中の有機汚染物質を攻撃することができる。さらに、水酸化物遊離基に加えて、以下の反応２ないし４に示されているように、連鎖反応によって、ハイドロペルオキシル遊離基（ＨＯ_２・）、スーパーオキシド陰イオン遊離基（Ｏ_２ ⁻・）、等々などの様々な他の遊離基種を形成することができる。
・ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ_２→ＨＯ_２・＋Ｈ_２Ｏ （２）
Ｏ⁻・＋Ｈ^＋⇔・ＯＨ（ｐＫａ＝１１．８） （３）
ＨＯ_２・⇔Ｏ_２ ⁻・＋Ｈ^＋（ｐＫａ＝４．８） （４）

さらに、形成されたハイドロぺルオキシル遊離基およびスーパーオキシド陰イオン遊離基の不均化反応に従って、以下の反応５および６に示されているように、ＨＯ_２・とＨＯ_２・の間の反応、およびＨＯ_２・とＯ_２ ⁻・の間の反応が比較的速やかに進行して過酸化水素が形成される。
ＨＯ_２・＋ＨＯ_２→Ｈ_２Ｏ_２＋Ｏ_２ （５）
ＨＯ_２・＋Ｏ_２ ⁻・＋Ｈ^＋→Ｈ_２Ｏ_２＋Ｏ_２ （６）
形成された過酸化水素は、次に、上記反応１に示されているように、水酸化物遊離基の形成に寄与する。

光触媒１０３は、図１Ａ〜Ｂに示されているように、１つまたは複数の反応器１０１の各々に関連付けることができ、また、１つまたは複数の光源１０２からＵＶ光を受け取るように構成することができる。いくつかの実施形態では、光触媒１０３、２０３、３０３は、それらに限定されないが、粒子、板、シート、ワイヤおよびメッシュなどの形の基板の上に不動化された形態で存在するように構成することができる。特定の実施形態では、光触媒１０３は、図１Ａ〜Ｂに示されているように、１つまたは複数の反応器１０１の内部表面を少なくとも部分的に、あるいは完全に被覆することができる。いくつかの実施形態では、光触媒１０３で部分的に被覆された部分は、１つまたは複数の反応器１０１の総内部表面の約２０％から１００％未満まで、約４０％から１００％未満まで、約６０％から１００％未満まで、約８０％から１００％未満まで、約９０％から１００％未満まで、約２０％から約９０％まで、約２０％から約８０％まで、約２０％から約６０％まで、約２０％から約４０％まで、約４０％から約６０％まで、約６０％から約８０％まで、または約８０％から約９０％まで含むことができる。光触媒１０３は、それらに限定されないが、噴霧塗布、ローラ塗布、化学蒸着、物理蒸着、および化学的ならびに電気化学的技法などの方法によって１つまたは複数の反応器１０１の内部表面に塗布することができる。

他の実施形態では、光触媒２０３は、図２Ａ〜Ｂに示されているように、１つまたは複数の光源１０２の外側の周囲を包むことができる。１つまたは複数の光源１０２の外側の周囲を部分的に、または全体を包むことができる光触媒２０３は、最初に、それらに限定されないが、金属、織物または重合体などの可撓性材料を使用して構築されたシートまたはメッシュを提供し、次に、上で説明した方法のうちの１つによって光触媒溶液を塗布することによって準備することができる。次に、塗布されたシートまたはメッシュで１つまたは複数の光源１０２の外側の周囲を包み、取り付けることができる。特定の実施形態では、塗布されたシートまたはメッシュの端部部分は、互いに接続して連続したシートを容易に形成することができる溝を有することができる。他の実施形態では、塗布されたシートまたはメッシュの端部部分を一体にスポット溶接することができる。

特定の実施形態では、光触媒３０３は、図３Ａ〜Ｂおよび図４に示されているように、螺旋状のワイヤの形態で１つまたは複数の反応器１０１の中に置くことができる。ワイヤの形態の光触媒３０３は、最初に、金属でできた、または、それらに限定されないが、重合体またはガラス繊維などの任意の他の適切な材料でできたワイヤを提供し、次に、上で説明した方法のうちの１つによって光触媒溶液を塗布することによって準備することができる。

光触媒１０３、２０３、３０３は、それらに限定されないが、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＷＯ_３、ＣｄＳ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｕＯおよびＲＴｉＯ_３化合物などの材料を含むことができ、ＲはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、ＡｌまたはＭｇである。さらに、光触媒１０３、２０３、３０３は、それらに限定されないが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、ＳｂおよびＡｌなどの少なくとも１つの金属を使用して金属化することができる。

水から様々な汚染物質を除去する水処理装置１００の効率は、光触媒が光エネルギーによって完全に吸収されるまで光触媒の量を多くすることによって高くすることができる。光触媒の量が多すぎると、光触媒の過剰装荷に起因する遮蔽効果によって光の侵入が減少し、そのために水処理装置の効率が低下することになる。

水処理装置１００が動作している間、光触媒１０３、２０３、３０３は、１つまたは複数の光源１０２、３０２、４０２から放出されるＵＶと反応し、以下の反応７ないし１０で示されているように、電子（水和電子ｅ−）、正孔（ｈ＋）および水酸化物遊離基が形成され、水の処理に寄与する。
光触媒＋ＵＶ光⇔ｈ^＋＋ｅ⁻ （７）
ｈ^＋＋Ｈ_２Ｏ→・ＯＨ （８）
ｈ^＋＋ＯＨ⁻→・ＯＨ （９）
Ｈ_２Ｏ_２＋ｅ⁻→・ＯＨ＋ＯＨ⁻ （１０）

上記の反応で示されているように、光触媒を使用することにより、ＵＶ光と過酸化水素が相俟って、より多くの水酸化物遊離基ならびにハイドロペルオキシル遊離基（ＨＯ_２・）およびスーパーオキシド陰イオン遊離基（Ｏ_２ ⁻・）などの様々な他の遊離基種を生成し、したがって従来の物理的／化学的水処理方法より有効な水処理が得られる。

純酸素源１０４は、図１に示されているように、１つまたは複数の反応器１０１に直接または間接的に結合され、１つまたは複数の反応器１０１内の水に純酸素を供給するように構成されている。いくつかの実施形態では、純酸素源１０４は、それらに限定されないが、酸素タンクであっても、あるいは化学反応によって生成される酸素を解放するデバイスであって、通常、酸素源として、それらに限定されないが、無機スーパーオキシド、クロレートまたはペルクロレートを使用することができる化学酸素発生器であってもよい。

純酸素源１０４からの純酸素の供給を水処理プロセスに導入することにより、上記反応７で生成された電子が酸素と反応し、以下の反応１１によってスーパーオキシド陰イオン遊離基が生成され、それにより電子および電子正孔の再結合が防止され、したがって光触媒プロセスの効率が向上する。
ｅ⁻＋Ｏ_２→Ｏ_２ ⁻・ （１１）
水処理プロセスのための適切な酸素流量は、例えば、それには限定されないが約０．００１Ｌ／分から約５０Ｌ／分までの範囲にすることができる。いくつかの実施形態では、酸素流量は、約０．０１Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約０．１Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約１Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約１０Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約２０Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約３０Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約４０Ｌ／分から約５０Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約０．０１Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約０．１Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約１Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約１０Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約２０Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約３０Ｌ／分まで、約０．００１Ｌ／分から約４０Ｌ／分まで、約０．０１Ｌ／分から約０．１Ｌ／分まで、約０．１Ｌ／分から約１Ｌ／分まで、または約１Ｌ／分から約１０Ｌ／分まで、約１０Ｌ／分から約２０Ｌ／分まで、約２０Ｌ／分から約３０Ｌ／分まで、または約３０Ｌ／分から約４０Ｌ／分までの範囲にすることができる。

水から汚染物質を除去する水処理装置の効率は、ＵＶ光の強度および照射の長さ、過酸化水素の濃度、光触媒の量、および供給される純酸素の流量などの様々な要因に応じて異なる。

図１に示されているように、１つまたは複数の反応器１０１の各々は、処理すべき水を受け取るように構成された少なくとも１つの水入口ポート１０５、および／または１つまたは複数の反応器１０１を通過した処理済みの水を除去するように構成された少なくとも１つの水出口ポート１０６をさらに含むことができる。少なくとも１つの水入口ポート１０５および少なくとも１つの水出口ポート１０６は、処理すべき水または処理済みの水によって損傷しない限り、あるいはそれらによって損傷する可能性がない限り、任意の材料で構築することができる。非限定の例として、１つまたは複数の反応器１０１のための適切な材料として上で言及したプラスチック、ガラス、セラミックおよび金属を使用して、少なくとも１つの水入口ポート１０５および少なくとも１つの水出口ポート１０６を構築することができる。

さらに、図１に示されているように、水処理のための装置１００は、１つまたは複数の反応器１０１に直接または間接的に結合され、図１に示されているように１つまたは複数の反応器１０１に水を提供し、あるいはこれらの１つまたは複数の反応器１０１から水を除去するように構成された１つまたは複数の水通路１０７をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の水通路１０７は、図１に示されているように、少なくとも１つの水入口ポート１０５および／または少なくとも１つの水出口ポート１０６を介して１つまたは複数の反応器１０１に間接的に結合することができる。１つまたは複数の水通路１０７は、１つまたは複数の反応器１０１を構築するために使用される材料と同じ材料で構築することができる。さらに、１つまたは複数の水通路１０７は、少なくとも１つの水入口ポート１０５および少なくとも１つの廃水出口ポート１０６を構築するために使用される材料と同じ材料で構築することができる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口廃水ポート１０５および少なくとも１つまたは複数の出口ポート１０６は、それぞれ１つまたは複数の反応器１０１に水を導入し、これらの１つまたは複数の反応器１０１から水を解放するように、かつ、水の流れを制御するように動作させることができる１つまたは複数の弁（図示せず）を有することができる。特定の実施形態では、１つまたは複数の弁は、それには限定されないがコンピュータなどの制御デバイスによって自動化し、制御することができる。

他の実施形態では、純酸素源１０４は、図１に示されているように、１つまたは複数の反応器１０１の上流側に配置された水通路１０７に結合することができる。

水処理のための装置１００は、図１に示されているように、純酸素源１０４に結合され、かつ、水に供給される純酸素の量および／または速度を調整するように構成された制御デバイス１０８をさらに含むことができる。制御デバイス１０８は、それには限定されないがコンピュータであってもよい。

いくつかの実施形態では、水処理のための装置１００は、任意選択で、図１および図２Ａ〜Ｂに示されているように、１つまたは複数の光源１０２と水の間の接触を防止するように構成された１つまたは複数のスリーブ１０９を含む。１つまたは複数のスリーブ１０９の断面の形状は、それらに限定されないが、円形、三角形、正方形、長方形および多角形であってもよい。

１つまたは複数のスリーブ１０９は、１つまたは複数の光源１０２から放出されるＵＶ光に対して少なくとも部分的に透明であってもよく、ＵＶ光が１つまたは複数の反応器１０１内の光触媒１０３と相互作用することができるように構成することができる。さらに、１つまたは複数のスリーブ１０９は水と直接接触することになるため、これらの１つまたは複数のスリーブ１０９は、処理すべき水または処理済みの水に含まれている可能性のある化学薬品に対して耐性のある任意の材料で構築することができる。非限定の例として、１つまたは複数のスリーブ１０９は、ＵＶに対して少なくとも部分的に透明であり、かつ、化学薬品に対して耐性である限り、ガラス、シリカ、フッ化物、宝石の原石および重合体などの１つまたは複数の材料で構築することができる。いくつかの実施形態では、ガラスは、それらに限定されないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、シュガーガラス、アイシングラス（白雲母）、アルミニウムオキシニトライド、等々のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらに、シリカは、それらに限定されないが、溶融石英、水晶およびいぶしシリカのうちの１つまたは複数であってもよく、一方、フッ化物は、それらに限定されないが、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化バリウムのうちの１つまたは複数であってもよい。宝石の原石は、それらに限定されないが、サファイヤ、ルビーおよびダイヤモンドであってもよい。重合体は、それらに限定されないが、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリウレタンおよびフッ化重合体のうちの１つまたは複数であってもよい。

図１および図２Ａ〜Ｂに示されているように、水処理のための装置１００は、１つまたは複数のスリーブ１０９の外部表面に取り付けるように構成され、かつ、１つまたは複数のスリーブ１０９の長さに沿って制御可能に移動し、および／または１つまたは複数のスリーブ１０９の周りに回転するように構成された１つまたは複数の浄化デバイス１１０をさらに含むことができる。１つまたは複数の浄化デバイス１１０は、１つまたは複数のスリーブ１０９の外側に蓄積する可能性のあるあらゆる材料を除去することができ、したがってＵＶ光と処理すべき水の間の相互作用の効率を改善することができる。

１つまたは複数の浄化デバイス１１０は、それらに限定されないが、加硫ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）などのエラストマ材料、および生地、織布または非織布などの軟らかい材料で構築することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の浄化デバイス１１０は、金属、プラスチックまたはセラミックなどの硬い材料でできた剛直なコアを有することができ、軟らかい／エラストマシェル、または上で言及したエラストマ材料または軟らかい材料でできた、剛直なコアの外側または端部のチップに結合されており、軟らかい／エラストマシェルまたはチップは、１つまたは複数のスリーブ１０９と接触している。１つまたは複数の浄化デバイス１１０の断面の形状は、１つまたは複数のスリーブ１０９の断面の形状と同様の形状にすることができる。１つまたは複数の浄化デバイス１１０は、それらに限定されないが、磁気力、流体操作器および電力を含む様々な動力源に応答して移動することができる。一実施形態では、磁気力を使用して１つまたは複数の浄化デバイス１１０を駆動するために、１つまたは複数の反応器１０１の外側にコイルを置くことができ、また、１つまたは複数の浄化デバイス１１０に磁石を取り付けることができる。コイルに電流を印加し、かつ、周波数および電流の方向を変えることによって磁気力が生成され、それにより浄化デバイス１１０が移動する。他の実施形態では、流体操作器を使用することができ、１つまたは複数の反応器１０１の外側に操作器のボディを置くことができ、また、１つまたは複数の反応器１０１の中に操作器のピストンを配置し、１つまたは複数の浄化デバイス１１０と結合することができる。図１に示されているように、水処理のための装置１００は、浄化デバイス１１０の運動を導くための制御デバイス１１１を含むことができる。

水処理のための装置１００は、図１に示されているように、１つまたは複数の光源１０２に接続され、かつ、光源に電力を提供するように構成された電源１１２をさらに含むことができる。電源１１２は、一定の電力および／または遮断器を提供する電気安定器を含むことができる。さらに、水処理のための装置１００は、図１に示されているように、電源１１２に結合され、かつ、電力の量および／またはタイプを調整するように構成された制御デバイス１１３をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、電源１１２は、１つまたは複数の浄化デバイス１１０に電力を供給することも可能である。

水に供給される純酸素の量および／または速度を調整するように構成された制御デバイス１０８、浄化デバイスの運動を導くように構成された制御デバイス１１１、および電力の量および／またはタイプを調整するように構成された制御デバイス１１３は、互いに同じであっても異なっていてもよく、あるいは単一のデバイスとして組み立てることができる。

図３Ａ〜Ｂおよび図４を参照すると、水処理のための装置１００は、水処理のための装置１００の外部へＵＶが透過するのを防止するためのハウジング３１４をさらに含むことができる。ハウジング３１４は、それらに限定されないが、セラミック、金属、プラスチックおよび木などの様々な材料で構築することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の浄化デバイスは、１つまたは複数の反応器１０１の内部表面への汚染物質の堆積によるＵＶ透過率の劣化を小さくするために、さらに、１つまたは複数の反応器１０１の内部表面に置くことも可能である。

図５は、水処理のためのシステム５００の実施形態の概略図である。図に示されているように、水処理のためのシステム５００は、上で説明した水処理のための１つまたは複数の装置１００、および水処理のための１つまたは複数の装置１００に結合され、かつ、装置１００からの水を分析するように構成された分析器ユニット５１８を含む。非限定の実施形態では、分析器ユニット５１８は、過酸化水素、酸素および／または特定の汚染物質の濃度ならびに濃度の変化を測定することができる。特定の実施形態では、分析器ユニット５１８は光吸収分光計または蛍光計であってもよい。いくつかの実施形態では、蛍光計によって検出することができる蛍光化合物を準備するために、過酸化水素、酸素および／または他の汚染物質と結合することができる材料を、水処理のための１つまたは複数の装置１００または分析器ユニット５１８に加えることができ、それにより水の流れ、水に供給される純酸素の流量、リサイクリングの回数および順序、等々などの様々なプロセス条件を決定することができる。

いくつかの実施形態では、水処理のためのシステム５００は、図５に示されているように、水処理のための１つまたは複数の装置１００に直接または間接的に結合され、かつ、水処理のための１つまたは複数の装置１００に水を提供し、あるいは水処理のためのこれらの１つまたは複数の装置１００から水を除去するように構成された１つまたは複数の水コンジット５０７をさらに含むことができる。特定の実施形態では、１つまたは複数の水コンジット５０７は、材料および／または機能の点で、水処理のための１つまたは複数の装置１００内の１つまたは複数の水通路１０７と類似していてもよい。他の実施形態では、１つまたは複数の水コンジット５０７は、それらに限定されないが、配管、引渡しシステムの一部または半導体工場設備の一部であってもよい。

特定の実施形態では、水処理のためのシステム５００は、図５に示されているように、水処理装置１００の上流側に配置された濾過デバイス５１５をさらに含むことができる。濾過デバイス５１５は、処理すべき水の状態および水の中の汚染物質のタイプに応じて適切に選択することができる様々な濾過器を含むことができる。以下の説明によって限定されることを望むわけではないが、濾過デバイス５１５は、処理すべき水の中の、大きさが１０ミクロンより大きい粒子を処理するためのステージ１濾過器、および大きさが１０ミクロン以下で１ミクロンまでの粒子を濾過することができるステージ２濾過器を含むことができる。濾過デバイス５１５および／または濾過デバイス５１５内の濾過器は、詰まりを防止するために定期的に交換するか、あるいは浄化することができる。いくつかの実施形態では、微視的細孔が化学的に形成された重合体メンブランを使用した限外濾過メンブランを、微生物を含む様々な汚染物質を濾過除去するための濾過デバイス５１５として使用することができる。このような場合、メンブラン材料のタイプは、メンブランを介して水を駆動するために必要な圧力の大きさ、および濾過除去すべき微生物の大きさに応じて決定することができる。他の非限定の例示的実施形態では、イオン交換樹脂またはゼオライトを使用してパックされたカラムを使用したイオン交換システムを、硝酸塩、亜硝酸塩、鉛、水銀、砒素、等々などの毒性イオンを除去するための濾過デバイス５１５として使用することも可能である。

さらに、図５に示されているように、水処理のためのシステム５００は、さらに任意選択で連続的に反復処理するために、任意選択で、水処理装置１００を通過した処理済みの水を水処理装置１００の上流側に配置されている水コンジット５０７に戻してリサイクルさせるように構成された１つまたは複数のリサイクル通路５１９を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のリサイクル通路５１９は、材料または形状の点で、水処理のための１つまたは複数の装置１００内の１つまたは複数の水通路１０７と類似していても、あるいは任意の種類の配管またはコンジットであってもよい。

いくつかの実施形態では、水処理のためのシステム５００は、図５に示されているように、水処理装置１００および濾過デバイス５１５に結合された、処理すべき水を濾過デバイス５１５および水処理装置１００内の１つまたは複数の反応器を介して移動させるための１つまたは複数のポンプ５１６をさらに含むことができる。非限定の例として、１つまたは複数のポンプ５１６としてシリンジポンプを使用することができるが、流体を移動させるために有効であることが分かっている任意の他のポンプを使用することも可能である。いくつかの実施形態では、水処理のためのシステム５００は、１つまたは複数のポンプ５１６および水処理装置１００内の１つまたは複数の光源に接続された、電力を提供するための電源（図示せず）を含むことができる。

他の実施形態では、水処理のためのシステム５００は、濾過デバイス５１５と水処理装置１００の間に配置され、かつ、水のオーバフローを防止し、水処理のためのシステム５００内に一定の体積の水を維持するように構成されたバッファチャンバ（図示せず）をさらに含むことができる。非限定の実施形態では、バッファチャンバは、単純な貯蔵容器であっても、あるいは他の部分より大きい直径を有する１つまたは複数の水コンジット５０７の一部であってもよい。

図５に示されているように、水処理のためのシステム５００は、濾過デバイス５１５、１つまたは複数のポンプ５１６および水処理装置１００内の１つまたは複数の光源を制御するように構成されたコントローラ５１７をさらに含むことができる。さらに、コントローラ５１７は、分析器ユニット５１８に結合されるように構成することも可能であり、それにより分析器ユニット５１８の分析結果に応じて、水処理装置１００に流入し／水処理装置１００から流出する水（および汚染物質の量）を制御することができる。さらに、コントローラ５１７は、水処理装置１００内の様々な制御デバイスに接続することも可能であり、例えば、水に供給される純酸素の量および／または速度を調整するように構成された制御デバイス１０８、浄化デバイスの運動を導くための制御デバイス１１１、および／または電力の量および／またはタイプを調整するように構成された制御デバイス１１３に接続することができる。特定の実施形態では、コントローラ５１７は、上で説明した１つまたは複数の制御デバイスのうちの任意の制御デバイスまたはすべての制御デバイスと同じであってもよい。

いくつかの実施形態では、上で説明した制御デバイスおよび／またはコントローラ５１７は、ハードディスクドライバ上に記憶されているコンピュータプログラムの制御の下で動作させることができ、あるいは取外し可能ディスク上に記憶されているプログラムなどの他のコンピュータプログラムによる制御の下で動作させることができる。特定の実施形態では、上で説明した制御デバイスおよび／またはコントローラ５１７は、データ収集システム、アナログ−ディジタル変換器およびパーソナルコンピュータを含むことができる。上で説明した制御デバイスおよび／またはコントローラ５１７は、装置／システムの様々なコンポーネントから入力信号を受け取り、かつ、これらの信号に基づいて装置／システムの特定のパラメータを制御することができる。例えば制御デバイスおよび／またはコントローラ５１７は、少なくとも１つの水入口ポート１０５および少なくとも１つの水出口ポート１０６内の弁、純酸素源１０４、浄化デバイス１１０、電源１１２、分析器ユニット５１８、ポンプ５１６および／または濾過デバイス５１５に電気結合することができ、水処理装置／システム内の水処理状態に関して、比較的瞬時に調整することができる。

実施形態では、水処理のためのシステム５００内の水処理装置１００は、直列、並列またはそれらの組合せで接続することができる。

図６は、水処理のためのシステム５００を使用して水を処理するための方法の一実施形態を示す流れ図である。ブロック６１０で、処理すべき水試料を水処理のためのシステム５００に導入することができる。

ブロック６２０で、水試料を水処理装置１００に導入することができ、そこで純酸素を供給しながらＵＶ光が照射され、それにより様々な汚染物質が水試料から除去される。

ブロック６３０で、水処理装置１００によって処理された水を分析して、過酸化水素、酸素および／または特定の汚染物質の濃度を測定し、処理された水の状態を評価することができる。観察された分析データは、処理された水試料をリサイクルするか、あるいは回収するかどうかを決定するための尺度として使用することができる。例えば分析データが、水試料の精製度が目標値を下回っていることを示している場合、処理された水を水処理装置１００の上流側に配置されている水コンジットに戻してリサイクルし、さらに処理することができる（ブロック６４０）。一方、分析データが、処理された水が目標精製値に到達していることを示している場合、処理された水を回収することができる（ブロック６５０）。

特定の実施形態では、水処理のためのシステム５００は、廃水を処理するための半導体製造ラインの一部として設置することができる。従来の半導体製造ラインの場合、ラインの個々のセクションで生成される廃水が事前処理されず、その代わりに最初に収集され、その後で処理される。したがって処理すべき廃水の量が極めて多くなり、高い処理費に関連する経済的な弱点をもたらしている。したがって、規制によって命令されることが潜在的に期待される生物学的汚染物質の処理がない場合であっても、廃水を処理するための費用が極めて高い。したがって廃水の量が少ない発生元で、またはその近傍で廃水を事前処理することは、廃水を処理するためのより有効な代替方法である。したがって本開示によれば、個々の半導体製造ラインで、あるいはわずかな１つまたは複数の半導体製造ラインで、単純で、依然として有効な方法で水を処理するコンパクトな水処理事前処理システムを利用することができる。

水処理装置／システムには、強力な水酸化物遊離基の生成を最大化し、水の処理をより有効にするために、高エネルギーＵＶ光／光触媒プロセスが利用されている。さらに、水処理装置／システムは、水処理の効率を改善するために、水の中に存在している残留過酸化水素を利用することができ、また、反応に対する連続的な酸素供給を使用することができる点で有利である。

本開示は、本明細書において説明されている、様々な態様の例として意図されている特定の実施形態に限定されない。本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、多くの変更態様および変形形態を加えることができる。本明細書において挙げられている方法および装置に加えて、本開示の範囲内における機能的に等価な方法および装置が明らかであろう。このような変更態様および変形形態は、特許請求の範囲の範疇であることが意図されている。本開示は、特許請求の範囲の項目、ならびにこのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲によってのみ限定される。本開示は、特定の方法、試薬、化合物成分または生物学的系に限定されないことを理解すべきであり、これらは、当然、変更が可能である。また、本明細書において使用されている用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定することは意図されていないことを理解すべきである。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。様々な単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

当業者には理解されるように、成文説明の提供などに関して、何らかの目的およびすべての目的に対して、本明細書において開示されているすべての範囲には、何らかの可能な部分範囲およびすべての可能な部分範囲ならびにそれらの部分範囲の組合せが同じく包含されている。挙げられている何らかの範囲は、その同じ範囲が少なくとも２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分、等々に分解されることを十分に説明しており、また、このように分解することができるものとして容易に認識することができる。非限定の例として、本明細書において説明されている個々の範囲は、下側の３分の１、中ほどの３分の１および上側の３分の１、等々に容易に分解することができる。同じく当業者には理解されるように、「まで」、「少なくとも」、等々などのすべての言語は、記載されている数字を含み、また、引き続いて上で説明したように部分範囲に分解することができる範囲を表している。最後に、当業者には理解されるように、範囲は個々の個別の部材を含む。したがって例えば１〜３個のセルを有するグループは、１個のセル、２個のセルまたは３個のセルを有するグループを表している。同様に、１〜５個のセルを有するグループは、１個、２個、３個、４個または５個のセルを有するグループを表しており、以下同様である。

以上から、本開示の様々な実施形態は、本明細書においては例示を目的として説明されたこと、また、本開示の範囲および趣旨を逸脱することなく様々な変更を加えることができることは理解されよう。したがって、以下の特許請求の範囲によって示されている真の範囲および趣旨は、本明細書において開示されている様々な実施形態に限定されることを意図したものではない。

本開示は、一般に、水処理装置およびシステムに関する。
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１０月２６日に出願した、「ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ」の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５４０５５号の米国移行出願であり、内容の全てが参照によって組み込まれている。

Claims (40)

1. 水処理のための装置であって、
   水処理のために構成された１つまたは複数の反応器と、
   前記１つまたは複数の反応器の内部に紫外光を提供するように構成された１つまたは複数の光源と、
   前記１つまたは複数の反応器の各々に配置され、前記１つまたは複数の光源から前記紫外光を受け取るように構成された光触媒と、
   前記１つまたは複数の反応器に結合され、前記水に純酸素を供給するように構成された純酸素源と
   を備える装置。
2. 前記１つまたは複数の反応器の各々が、処理すべき水を受け取るように構成された少なくとも１つの水入口ポートを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記１つまたは複数の反応器の各々が、前記１つまたは複数の反応器を通過した処理済みの水を除去するように構成された少なくとも１つの水出口ポートを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記１つまたは複数の反応器に結合され、前記１つまたは複数の反応器に水を提供し、あるいは前記１つまたは複数の反応器から水を除去するように構成された１つまたは複数の水通路
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記１つまたは複数の光源が前記１つまたは複数の反応器の内部に配置される、請求項１に記載の装置。
6. 前記１つまたは複数の光源が前記１つまたは複数の反応器の長手方向軸に沿って配置される、請求項１に記載の装置。
7. 前記１つまたは複数の光源が前記１つまたは複数の反応器の外部に配置される、請求項１に記載の装置。
8. 前記光触媒が前記１つまたは複数の反応器の内部表面を少なくとも部分的に被覆する、請求項１に記載の装置。
9. 前記光触媒が粒子、板、シート、ワイヤまたはメッシュの形態で構成される、請求項１に記載の装置。
10. 前記光触媒が、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＷＯ_３、ＣｄＳ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｕＯおよびＲＴｉＯ_３化合物からなるグループから選択される材料を含み、ＲがＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、ＡｌまたはＭｇである、請求項９に記載の装置。
11. 前記光触媒が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、ＳｂおよびＡｌからなるグループから選択される少なくとも１つの金属を使用して金属化される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記純酸素源が、前記１つまたは複数の反応器の上流側に配置されている水通路に結合される、請求項１に記載の装置。
13. 前記純酸素源に結合され、前記水に供給される前記純酸素の量および／または速度を調整するように構成された制御デバイス
    をさらに備える、請求項１に記載の装置。
14. 前記１つまたは複数の反応器が、プラスチック、ガラス、セラミックまたは金属でできている、請求項１に記載の装置。
15. 前記プラスチックが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンターポリマー、アクリル、フッ化重合体およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ガラスが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、シュガーガラス、アイシングラス、アルミニウムオキシニトライドおよびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１４に記載の装置。
17. 前記セラミックが、アルミナ、ジルコニア、ジルコニア強化アルミナ、凍石岩、ムライト、キン青石、溶岩、Ｍａｃｏｒ（登録商標）、チッ化ホウ素およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１４に記載の装置。
18. 前記金属が、鉄、ステンレス鋼、銅、チタン、アルミニウムおよびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１４に記載の装置。
19. 前記１つまたは複数の反応器が、前記１つまたは複数の光源からの前記紫外光を反射させるために金属材料で被覆される、請求項１に記載の装置。
20. 前記金属材料が、アルミニウム、ステンレス鋼、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウムおよび二酸化チタンからなるグループから選択される、請求項１９に記載の装置。
21. 前記１つまたは複数の光源と前記水の間の接触を防止するように構成された１つまたは複数のスリーブ
    をさらに備える、請求項１に記載の装置。
22. 前記１つまたは複数のスリーブが、紫外光に対して少なくとも部分的に透明な材料でできている、請求項２１に記載の装置。
23. 前記材料が、ガラス、シリカ、フッ化物、宝石の原石および重合体からなるグループから選択される、請求項２２に記載の装置。
24. 前記１つまたは複数のスリーブの外部表面に取り付けるように構成され、前記１つまたは複数のスリーブの長さに沿って制御可能に移動し、および／または前記１つまたは複数のスリーブの周りに制御可能に回転するように構成された１つまたは複数の浄化デバイス
    をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
25. 前記１つまたは複数の光源に接続され、電力を提供するように構成された電源
    をさらに備える、請求項１に記載の装置。
26. 前記電源が、一定の電力および／または遮断器を提供する電気安定器を備える、請求項２５に記載の装置。
27. 水処理のための１つまたは複数の装置を備えた水処理のためのシステムであって、前記装置が、
    水処理のために構成された１つまたは複数の反応器と、
    前記１つまたは複数の反応器の内部に紫外光を提供するように構成された１つまたは複数の光源と、
    前記１つまたは複数の反応器の各々に配置され、前記１つまたは複数の光源から前記紫外光を受け取るように構成された光触媒と、
    前記１つまたは複数の反応器に結合され、前記水に純酸素を供給するように構成された純酸素源と、
    前記１つまたは複数の装置に結合され、前記装置からの水を分析するように構成された分析器ユニットと
    を備えるシステム。
28. 前記１つまたは複数の反応器内の少なくとも１つの水入口ポートであって、処理すべき水を前記１つまたは複数の反応器に導入することができる少なくとも１つの水入口ポート
    をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記１つまたは複数の反応器内の少なくとも１つの水出口ポートであって、前記１つまたは複数の反応器を通過した処理済みの水を除去するように構成された少なくとも１つの水出口ポート
    をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記１つまたは複数の装置に結合され、前記１つまたは複数の装置に水を提供し、あるいは前記１つまたは複数の装置から水を除去するように構成された１つまたは複数の導水管
    をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
31. 前記１つまたは複数の導水管が、配管、引渡しシステムの一部または半導体工場設備の一部である、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記水処理装置を通過した処理済みの水を前記水処理装置の上流側に配置されている水コンジットに戻してリサイクルさせるように構成された１つまたは複数のリサイクル通路
    をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
33. 前記水処理装置の上流側に配置された濾過デバイス
    をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
34. 前記水処理装置および前記濾過デバイスに結合された、処理すべき前記水を前記濾過デバイスおよび前記水処理装置内の前記１つまたは複数の反応器を介して移動させるための１つまたは複数のポンプ
    をさらに備える、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記水処理装置内の前記１つまたは複数の光源および前記１つまたは複数のポンプに接続された、電力を提供するための電源
    をさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
36. 前記濾過デバイスと前記水処理装置の間に配置され、水のオーバフローを防止し、前記システム内に一定の体積の水を維持するように構成されたバッファチャンバ
    をさらに備える、請求項３３に記載のシステム。
37. 前記濾過デバイス、前記１つまたは複数のポンプおよび前記１つまたは複数の光源を制御するように構成されたコントローラ
    をさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
38. 前記１つまたは複数の水処理装置が、直列、並列またはそれらの組合せで接続される、請求項２７に記載のシステム。
39. 請求項１から２６のいずれか一項に記載の装置、または請求項２７から３８のいずれか一項に記載のシステムを使用して水を処理するための方法。
40. 処理すべき前記水の中に過酸化水素が存在する、請求項３９に記載の方法。

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