專利名稱：含有過氧化氫的廢水的處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造的廢液、清洗食品容器的廢水等各種含有過氧化氫的廢水的處理裝置。
背景技術(shù)：
由于過氧化氫具有優(yōu)異的清洗和殺菌等效果，而且在反應(yīng)后分解為氧氣和水，因此，作為無污染藥品，廣泛用作制造工藝中的清洗劑和消毒劑。例如，在半導(dǎo)體裝置的制造工廠，在各種工藝中，將過氧化氫用于晶片清洗等方面。
用于清洗、消毒的過氧化氫，在制造工序后被當(dāng)作廢液(含有過氧化氫的廢水)排出。由于該廢液具有消毒能力，變成COD的誘因物質(zhì)，因此，最好不要直接排放到公用水域中。
目前，將采用亞硫酸鈉等還原劑或過氧化物酶等酶進(jìn)行的處理作為含有過氧化氫的廢水的處理方法，但是這些方法具有藥物用量多、操作成本高等問題。
此外，已知，還有采用活性碳、載體型錳催化劑、載體型鉑催化劑等還原催化劑以還原過氧化氫的方法。廢水中的過氧化氫通過與上述還原催化劑的接觸而分解成氧氣與水。利用這種采用還原催化劑的處理方法，便可控制并降低含有過氧化氫的廢水的處理所需的操作成本。
盡管采用還原催化劑對(duì)含有過氧化氫的廢水進(jìn)行處理具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是這種處理與采用還原劑、酶的處理相比，卻存在有可能使處理設(shè)備較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種采用可有效地執(zhí)行處理的過氧化氫分解催化劑(還原催化劑)的，對(duì)含有過氧化氫的廢水進(jìn)行處理的裝置。
本發(fā)明涉及一種含有過氧化氫的廢水的處理裝置，它是在填充有過氧化氫分解催化劑的反應(yīng)塔內(nèi)，以向上流動(dòng)式通入含有過氧化氫的廢水，從而將過氧化氫分解為氧氣和水。配置在反應(yīng)塔內(nèi)的上述過氧化氫分解催化劑，沿上下方向被分割成多層。而且，在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)有排氣管，使得至少最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣不與位于該層上方的催化劑層接觸，而直接排出到反應(yīng)塔外。
這樣就能有效地進(jìn)行過氧化氫的分解。


圖1為本發(fā)明的含有過氧化氫的廢水的處理裝置某實(shí)施方式的概略圖。
圖2為圖1所示裝置的上層催化劑支撐板的平面示意圖。
圖3為實(shí)驗(yàn)例中所采用的實(shí)驗(yàn)裝置A的概略圖。
圖4為實(shí)驗(yàn)例中所采用的實(shí)驗(yàn)裝置B的概略圖。
具體實(shí)施例方式
首先，為完成本發(fā)明，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了下述①～④所述的研究。
①在利用催化劑的反應(yīng)系統(tǒng)中，一般是通過提高催化劑與反應(yīng)對(duì)象物(在本發(fā)明中為水中的過氧化氫)之間的接觸效率，而提高反應(yīng)效率，結(jié)果即有可能使裝置小型化，并降低設(shè)備費(fèi)用。
②另一方面，在采用還原催化劑的含有過氧化氫的廢水的處理裝置中，一般是在填充有催化劑的反應(yīng)塔中，以向上流動(dòng)式或向下流動(dòng)式連續(xù)通入含有過氧化氫的廢水，而從反應(yīng)塔上部或下部得到處理水。但是，當(dāng)將高濃度過氧化氫進(jìn)行分解處理時(shí)，將產(chǎn)生大量氧氣，這些氧氣會(huì)變成氣泡，并在填充層內(nèi)導(dǎo)致阻塞，因此，從裝置構(gòu)造的簡(jiǎn)單性、系統(tǒng)的安全性觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為較容易從反應(yīng)塔上部排出氣體的向上流動(dòng)方式。
③但是，考慮到過氧化氫分解時(shí)所產(chǎn)生的氧氣氣泡將降低催化劑與過氧化氫間的接觸效率，結(jié)果會(huì)降低處理裝置的反應(yīng)效率。所以，可以推測(cè)，盡管依先前所述理由，特別是當(dāng)處理含有高濃度的過氧化氫的廢水時(shí)，優(yōu)選為采用向上流動(dòng)式反應(yīng)塔，但是，產(chǎn)生的氧氣氣泡在催化劑層內(nèi)上升的過程中，氣泡將妨礙催化劑與廢水的接觸。
④所以，本發(fā)明的發(fā)明人針對(duì)防止所產(chǎn)生的氧氣氣泡阻礙催化劑與過氧化氫接觸的方法進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使含有過氧化氫的廢水向上流動(dòng)以進(jìn)行處理的反應(yīng)塔中，在反應(yīng)塔內(nèi)，沿上下方向分割成多層以配置催化劑，同時(shí)，使得下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣在不與上方的催化劑層接觸的情況下排出到反應(yīng)塔外，由此使得上方催化劑層在不致受到下方催化劑層所產(chǎn)生氧氣氣泡的阻礙的情況下，使催化劑與過氧化氫發(fā)生接觸，從而可提高反應(yīng)塔中的過氧化氫的去除率。并且發(fā)現(xiàn)，此時(shí)通過將氧氣排出管設(shè)置于反應(yīng)塔內(nèi)，可將催化劑層所產(chǎn)生的氧氣氣體順暢排出。
本實(shí)施方式的裝置是向填充有過氧化氫分解催化劑的反應(yīng)塔內(nèi)，以向上流動(dòng)式通入過氧化氫廢水，從而將過氧化氫分解為氧氣與水的處理裝置。而且，在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)有排氣管，使得至少最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣在不與位于該層上方的催化劑層接觸的情況下排出到反應(yīng)塔外。
在此情況下，可適當(dāng)決定到底將過氧化氫分解催化劑分割為多少層，但是通常為2層～4層，尤其以分割為2層為恰當(dāng)。
并且，在本實(shí)施方式的處理裝置中，由于最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣量最多，因此，盡管設(shè)有至少將最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣排出到反應(yīng)塔外的排氣管，但更優(yōu)選的是，在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置分別將各催化劑層中所產(chǎn)生的氣體排出到反應(yīng)塔外的排氣管。
另外，利用排氣管進(jìn)行的氧氣排放，只要在可有效防止所產(chǎn)生的氧氣氣泡阻礙上方催化劑層中催化劑與過氧化氫之間接觸的程度下排出即可。所以，未必需要將催化劑層中所產(chǎn)生的氣體全部排出，而也可部分排出。
在本實(shí)施方式中，過氧化氫分解催化劑的種類并無限定，只要可還原過氧化氫并使其分解為氧氣與水即可。過氧化氫分解催化劑具體而言可舉出例如鉑、鈀、錳等金屬催化劑，或活性碳等。此外，還可采用在由活性碳、氧化鋁、氧化硅等構(gòu)成的載體上載持鉑、鈀、錳等金屬催化劑的方式。
另外，在本實(shí)施方式中，在沿上下方向被分割為多層而配置的各催化劑層的催化劑填充量，在考慮到廢水中的過氧化氫濃度、廢水的排水速度、作為目標(biāo)的過氧化氫去除率等各種因素的情況下，可進(jìn)行任意設(shè)定。此外，在各催化劑層中還可填充各種不同的催化劑。
以下，針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式，根據(jù)附圖進(jìn)行說明。
圖1為本發(fā)明的含有過氧化氫的廢水的處理裝置的某種實(shí)施方式的概略圖。在圖1中，反應(yīng)塔2呈例如圓筒狀。原料水供應(yīng)管4按照從外部插入反應(yīng)塔2底部的形態(tài)而固定。在反應(yīng)塔2底部，設(shè)有支撐砂礫層6，原料水供應(yīng)管4便開口于此支撐砂礫層6內(nèi)。在反應(yīng)塔2內(nèi)的支撐砂礫層6上，依序形成下部催化劑層8、上部催化劑支撐板10、支撐砂礫層12、上部催化劑層14。支撐砂礫層6、12分別支撐著下部催化劑層8、上部催化劑層14，并由比構(gòu)成下部催化劑層8、上部催化劑層14的催化劑顆粒更大粒徑的支撐材構(gòu)成。
并且，在上部催化劑層14上方設(shè)置上端開放的L型處理水排放管16，并使反應(yīng)塔2內(nèi)的處理水(上清液)溢流排出。此外，在反應(yīng)塔2的上端，設(shè)有用于排出內(nèi)部氣體的氣體排放口18。而且，設(shè)有貫穿反應(yīng)塔2的上部催化劑支撐板10、支撐砂礫層12、和上部催化劑層14的排氣管20。此排氣管20的下端部由上部催化劑支撐板10支撐，而上端部則由配置于反應(yīng)塔2上部的排氣管支撐體22所支撐。
其中，在支撐著支撐砂礫層12與上部催化劑層14的上部催化劑支撐板10上，設(shè)有如圖2所示的8個(gè)集水口(收集網(wǎng))24和4個(gè)排氣口26，各排氣口26分別連接著排氣管20下端部。即，在圖1中，雖僅標(biāo)示了一條排氣管20，但排氣管20是與各排氣口26相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，在本裝置中，合計(jì)設(shè)有4條排氣管20。此外，這些排氣管20貫穿上部催化劑層14并在塔上端的處理水的水面30上方形成開口。即，排氣管20上端延至處理水排放管16上端開口更上方的位置。另外，上部催化劑支撐板10配置在下部催化劑層8的上方，在下部催化劑層8與上部催化劑支撐板10之間，形成空間部32。
由此，在本裝置中，便將催化劑層分為上下兩層(下部催化劑層8與上部催化劑層14)而設(shè)置于反應(yīng)塔2內(nèi)，且設(shè)有繞過(bypass)上部催化劑層14的排氣管20。
在這樣的裝置中，含有過氧化氫的廢水28經(jīng)由原料水供應(yīng)管4而輸送到反應(yīng)塔2的下部。在反應(yīng)塔2下部設(shè)有支撐砂礫層6。含有過氧化氫的廢水在支撐砂礫層6內(nèi)，彌漫于反應(yīng)塔2內(nèi)的所有底部區(qū)域。
如上所述，在反應(yīng)塔2的中段設(shè)有上部催化劑層14的支撐板10，而在此支撐板10的下方，則形成空間部32，同時(shí)，在該支撐板10上，如上所述，設(shè)有用于收集由下部催化劑層8產(chǎn)生的氧氣的排氣口26。并且，排氣口26連接延伸至較反應(yīng)塔2上部的上部催化劑層14更上方的排氣管20。所以，此排氣管20便將下部催化劑層8中所產(chǎn)生的氧氣中的一部分或全部從支撐板10的排氣口26經(jīng)由排氣管20到達(dá)上部催化劑層14的上方，且在不致接觸上部催化劑層14中的催化劑的情況下，便被排出到系統(tǒng)外。
并且，在反應(yīng)塔中段的支撐板10上，設(shè)有不同于排氣口26的用于將廢水導(dǎo)向上部催化劑層14的集水口24，被去除了部分或全部生成氣體的廢水，經(jīng)該集水口24而通到上部催化劑層14內(nèi)，使廢水中的過氧化氫進(jìn)一步被還原分解。上部催化劑層14中產(chǎn)生的氧氣依原樣向上方排出。通過上部催化劑層14的廢水，流至塔上部的水面30，并由處理水排放管16排出到反應(yīng)塔2外。通過排氣管20而被導(dǎo)向水面上方的源自下部催化劑層8的氧氣、以及源自上部催化劑層14的氧氣，由塔上部的氣體排放口18排出到反應(yīng)塔2外。
本裝置是利用使含有過氧化氫的廢水向上流動(dòng)而進(jìn)行處理的裝置，它在反應(yīng)塔內(nèi)將催化劑沿上下方向分割為兩層(下部催化劑層8與上部催化劑層14)以配置催化劑，同時(shí)，在兩層之間形成空間部32，使下部催化劑層8中所產(chǎn)生的氧氣，在不致接觸到上部催化劑層14的情況下排出到反應(yīng)塔2外。由此，在上部催化劑層14中，便不致受到下部催化劑層8所產(chǎn)生的氧氣的阻礙，而使催化劑與過氧化氫發(fā)生接觸，結(jié)果就能提高反應(yīng)塔2的過氧化氫的去除率。
特別是由于本裝置是利用使含有過氧化氫的廢水向上流動(dòng)而進(jìn)行處理，因此，所產(chǎn)生的氧氣便很容易由各催化劑層上方脫除。此外，在反應(yīng)塔2內(nèi)設(shè)有用于將所產(chǎn)生的氧氣排出的排氣管20。與將排氣管20設(shè)于反應(yīng)塔2外的情況相比，即，與將排氣管20從外面連接在反應(yīng)塔2的上部催化劑層14與下部催化劑層8之間的四周壁部處的情況相比，可更好地將下部催化劑層所產(chǎn)生的氧氣排出到系統(tǒng)外。
另外，在本裝置中，設(shè)置在支撐板10上的排氣口26與集水口24的設(shè)置數(shù)量和設(shè)置場(chǎng)所，可在充分保持支撐板10的強(qiáng)度的范圍內(nèi)任意設(shè)定。由于在此情況下，排氣管20中因氣體的上升而產(chǎn)生揚(yáng)水(air lift)效果，因此，為使支撐板下方的廢水不致因揚(yáng)水效果通過排氣管到達(dá)上部水面，必須對(duì)配管管徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且，集水口24較為合適的口徑優(yōu)選為小于催化劑的大小或設(shè)計(jì)成網(wǎng)孔狀或梳齒狀的篩網(wǎng)，以使上部催化劑層14的催化劑不致向下方掉落。
另外，還優(yōu)選為使支撐板10的排氣口26的下端開口位置位于比集水口24下端開口位置更上方的位置。支撐板10并非形成平板狀，而被設(shè)定為朝向排氣口26的朝向上方的形狀(倒置漏斗形狀)，或是安裝沿集水口24周邊向下方延伸的管狀構(gòu)件，由此，可使排氣口26的下端位置位于比集水口24更靠下方的位置。
(實(shí)施例)下面闡示實(shí)施例。
利用圖3所示意性表示的實(shí)驗(yàn)裝置A和圖4所示意性表示的實(shí)驗(yàn)裝置B，驗(yàn)證本發(fā)明的效果。即，準(zhǔn)備A、B兩種系列的同樣形狀的反應(yīng)塔，用實(shí)驗(yàn)機(jī)A實(shí)施本實(shí)施方式的中段排氣，而不用實(shí)驗(yàn)機(jī)B執(zhí)行排氣，除此之外，其它條件完全相同，由此，模擬含有過氧化氫的廢水的通入。另外，在圖3、4的實(shí)驗(yàn)機(jī)A與B中，42為反應(yīng)塔，44為原料水供應(yīng)管，46為下部催化劑層，48為上部催化劑支撐板，50為上部催化劑層，52為處理水排放管，54為連接著支撐板48的排氣口的排氣管(僅設(shè)置于實(shí)驗(yàn)機(jī)A)，56為形成于支撐板48上的集水口。并且，實(shí)驗(yàn)機(jī)A與B的規(guī)格如下所述。
實(shí)驗(yàn)機(jī)A排氣機(jī)構(gòu)有排氣機(jī)構(gòu)規(guī)格排氣口1個(gè)(支撐板中央，口徑15mm)實(shí)驗(yàn)機(jī)B排氣機(jī)構(gòu)無實(shí)驗(yàn)機(jī)A與B的共同規(guī)格反應(yīng)塔塔徑70mm所使用的過氧化氫分解催化劑載體型錳催化劑催化劑填充高度上下各500mm催化劑填充量上下各192mL集水口6個(gè)(口徑2mm)通水量770mL/hr、1540mL/hr、3080mL/hr通水速度SV＝2/hr、4/hr、8/hr模擬廢水過氧化氫濃度20,000mg/L(在純水中溶解試劑過氧化氫水溶液，并利用氫氧化鈉水溶液調(diào)整為pH＝10.5)經(jīng)上述比較實(shí)驗(yàn)而得的各實(shí)驗(yàn)機(jī)的經(jīng)過處理的過氧化氫濃度及過氧化氫去除率示于表1中。如表1所示，實(shí)驗(yàn)機(jī)A的經(jīng)過處理的過氧化氫濃度及過氧化氫去除率均比實(shí)驗(yàn)機(jī)B在這些各通水條件下的數(shù)值高。即，可以確認(rèn)，通過從反應(yīng)塔中段導(dǎo)出到系統(tǒng)外面，以使由下部催化劑層所產(chǎn)生的氧氣的一部分或全部不致到達(dá)上部催化劑層，由此，便可在同樣的催化劑量和通水條件下，提高處理水的水質(zhì)與過氧化氫的去除率。
表1通水結(jié)果(過氧化氫測(cè)定下限0.1mg/L)

如上所述，本實(shí)施方式的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，可提高過氧化氫分解催化劑與過氧化氫的接觸效率，并可謀求裝置的小型化、節(jié)省空間、降低設(shè)備費(fèi)用的功效。
權(quán)利要求
1.一種含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，在填充有過氧化氫分解催化劑的反應(yīng)塔內(nèi)，以向上流動(dòng)式通入含有過氧化氫的廢水，從而將過氧化氫分解為氧氣和水，其中，配置在反應(yīng)塔內(nèi)的所述過氧化氫分解催化劑，沿上下方向被分割為許多層，同時(shí)，在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)有排氣管，使得至少最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣在不與位于所述最下方催化劑層上方的催化劑層接觸的情況下排出到反應(yīng)塔外。
2.如權(quán)利要求1所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)有排氣管，使得各催化劑層所產(chǎn)生的氧氣，分別在不與位于其上方的催化劑層接觸的情況下排出到反應(yīng)塔外。
3.如權(quán)利要求2所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，所述排氣管的下端由支撐著未接觸到所述氣體的上方催化劑層的支撐板支撐。
4.如權(quán)利要求3所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，所述排氣管的下端與設(shè)于所述支撐板上的排氣口相連。
5.如權(quán)利要求4所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，在所述最下方催化劑層的上端與所述支撐板之間有空間，通過該空間，就可將產(chǎn)生于所述最下方催化劑層中的氣體收集，并集中于所述排氣管中。
6.如權(quán)利要求4所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，所述支撐板上設(shè)有將源自下方的廢水導(dǎo)向上方的催化劑層的集水口。
7.如權(quán)利要求4所述的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，其特征在于，所述排氣管的上端開口于反應(yīng)塔內(nèi)的水面上。
全文摘要
本發(fā)明的含有過氧化氫的廢水的處理裝置，以向上流動(dòng)的方式使含有過氧化氫的廢水在反應(yīng)塔(2)內(nèi)流通。并且，配置在反應(yīng)塔(2)內(nèi)的催化劑沿上下方向被分割成多層，例如下部催化劑層(8)與上部催化劑層(14)的上下兩層。另外，在反應(yīng)塔(2)設(shè)有排氣管(20)，使得至少最下方催化劑層所產(chǎn)生的氧氣在不與位于最下方催化劑層上方的催化劑層接觸的情況下排出到反應(yīng)塔(2)之外。由此，可提高催化劑與過氧化氫的接觸效率，并可謀求裝置小型化、節(jié)省空間、降低設(shè)備費(fèi)用。
文檔編號(hào)C02F1/70GK1633395SQ0280517
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者上杉和也, 杉崎輝雄 申請(qǐng)人:奧加諾株式會(huì)社