DE60128502T2

DE60128502T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden, und Verfahren und Vorrichtung zum Abbau von Schadstoffen

Info

Publication number: DE60128502T2
Application number: DE60128502T
Authority: DE
Inventors: Kinya Ohta-ku Kato; Masahiro Ohta-ku Kawaguchi; Akira Ohta-ku Kuriyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: EP1129795A3; EP1129795A2; US20030065237A1; EP1129795B1; US6538170B2; DE60128502D1; ATE362808T1; CA2338668A1; US7108837B2; CA2338668C; US20010023852A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und eine effiziente Methode zur Sanierung mit Schadstoffen belasteten Bodenmaterials und Erdreichs unter Verwendung der genannten Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich außerdem auf eine Vorrichtung und eine Methode zur Reinigung von schadstoffbelasteten Gasen.
Stand der Technik
In der jüngeren Vergangenheit sind im Zuge der Bewältigung von Umweltverschmutzungsproblemen verschiedene Versuche unternommen worden, Schadstoffe wie organische Substanzen aus dem Erdreich zu entfernen bzw. Böden zu sanieren. Dabei wurden die Schadstoffe beispielsweise unter Verwendung einer Vakuumpumpe abgesaugt und mit Aktivkohle behandelt oder mit Hilfe von Mikroorganismen biodegradiert. Es ist eine Methode zur Zersetzung von Schadstoffen durch Bestrahlung mit UV-Licht vorgeschlagen worden.
Die Vakuumabsaugung ist nicht immer effizient, da die Schadstoffe durch Adsorption an Aktivkohle entfernt werden müssen, was nur mit ungenügender Effizienz gelingt. Es ist schwierig, Materialien mit hohem Wassergehalt zu behandeln, und die Regeneration der benutzten Aktivkohle, an der Schadstoffe adsorbiert sind, ist problematisch.
Bezüglich der Biodegradation, sind die Abbauaktivitäten und die Proliferationsprozesse der eingesetzten Mikroorganismen nicht immer stabil, und die Kontrolle des Degradationsprozesses manchmal relativ schwierig. Deswegen kommt diese Methode bei der Bewältigung von Erdreichverschmutzungen aktuell selten zum Einsatz, insbesondere im Hinblick auf chlororganische Verbindungen.
Es ist eine Vorrichtung zum Abbau von Schadstoffen mit Hilfe von Licht bekannt, welche eine Photodegradationsapparatur darstellt, die sich das Phänomen zunutze macht, dass ultraviolettes Licht aus dem Wellenlängenbereich UV-B und UV-C manche Arten von Schadstoffen zu zersetzen vermag. Die JP-A-09-299753 und JP-A-1 0-1 80040 offenbaren eine solche Vorrichtung. Die US-A-5336842 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteten Festkörpern durch Zerkleinern, Ausblasen mit Luft und Bestrahlen mit UV-Licht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und eine Methode zur effizienten Behandlung schadstoffbelasteter Böden zur Verfügung zu stellen, wobei chlorhaltiges Wasser verwendet wird, das den Einsatz von Aktivkohle oder Mikroorganismen überflüssig macht, und die Gefahr von Sekundärverschmutzungen bannt. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Gesamtvorrichtung und eine Methode unter Verwendung derselben zur Reinigung schadstoffbelasteter Gase bereitzustellen.
Eine Sanierungsvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung zum Erreichen der oben genannten Ziele ist eine Vorrichtung zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden, umfassend einen Behandlungstank, wobei eine durch Lichtbestrahlung in Gegenwart von Chlor zersetzbare Verunreinigung aus dem verunreinigten Boden als ein die Verunreinigung enthaltendes Gas extrahiert wird und ein Gasgemisch aus letzterem und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um die Verunreinigung abzubauen, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Absaugen des den Schadstoff enthaltenden Gases aus dem schadstoffbelasteten Boden;
eine Einrichtung zum Erzeugen des chlorhaltigen Gases;
eine Mischeinrichtung zum Mischen des des aus dem belüfteten Boden extrahierten, die Verunreinigung enthaltenden Gases mit dem chlorhaltigen Gas, das durch die Erzeugungseinrichtung für chlorhaltiges Gas erzeugt wurde, um das Gasgemisch zu bilden;
ein Behandlungsgebiet, in das das Gasgemisch eingeführt wird;
eine Lichtbestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung des Behandlungsgebietes mit Licht zwecks Abbau der im Gasgemisch enthaltenen Verunreinigung;
eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von abbaubehandeltem Gas aus dem Behandlungsgebiet des Behandlungstanks.
Eine Kombination aus einem Loch im schadstoffbelasteten Boden und einer Vakuumpumpe zum Absaugen des schadstoffhaltigen Gases durch das Loch kann passenderweise als Absaugvorrichtung innerhalb der Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden verwendet werden.
Eine Vorrichtung, um Funktionswasser, das chlorhaltige Luft durch Belüften zu generieren vermag, mit Luft in Kontakt zu bringen, und ein Chlorzylinder können passenderweise für die Vorrichtung zur Herstellung chlorhaltigen Gases verwendet werden. Konkret kann man dazu verwenden eine Einrichtung, die Luft zu einer Oberfläche des Funktionswassers leitet, eine Einrichtung zum in Kontakt Bringen kleiner Tröpfchen des Funktionswassers mit der Luft, beispielsweise eine Düse zum Ausstoßen des Funktionswassers und eine Einrichtung zur Begasung des Funktionswassers mit Luft.
Als Mittel zur Erzeugung des chlorhaltigen Gases kann passenderweise eine Vorrichtung verwendet werden, die aufgebaut ist aus einem Wassertank und Vorrichtungen zur Herstellung von Funktionswasser, zur Belüftung des Wassertanks, zur Ableitung des hergestellten chlorhaltigen Gases und des Funktionswassers nach dessen Benutzung zur Herstellung des chlorhaltigen Wassers.
Das bei der vorliegenden Erfindung betroffene Verfahren zur Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden, wobei eine durch Lichtbestrahlung in Gegenwart von Chlor abbaubare Verunreinigung als ein diese enthaltendes Gas aus dem verunreinigten Boden abgesaugt wird und ein Gasgemisch aus die Verunreinigung enthaltendem Gas und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um die Verunreinigung abzubauen, umfasst die Schritte:
Absaugen des die Verunreinigung enthaltenden Gases aus dem verunreinigten Boden;
Zuführen des chlorhaltigen Gases;
Mischen des die Verunreinigung enthaltenden Gases mit dem chlorhaltigen Gas zum Erhalt des Gasgemisches;
Bestrahlen des in ein Behandlungsgebiet des Behandlungstanks eingeleiteten Gasgemisches mit Licht zwecks Abbau der darin enthaltenen Verunreinigung; und
Absaugen des abbaubehandelten Gasgemisches aus dem Behandlungsgebiet.
Zum Absaugen des schadstoffhaltigen Gases aus dem Boden werden vorzugsweise ein Loch, das in den schadstoffbelasteten Boden gebohrt wird, und eine Vakuumpumpe verwendet, die das schadstoffhaltige Gas aus dem Loch absaugt.
Es wird passenderweise beim Verfahren zum Einbringen der chlorhaltigen Luft verwendet, um das Funktionswasser mit Luft in Kontakt zu bringen, ebenso wie ein Chlorzylinder. Konkret kann passenderweise ein Schritt durchgeführt werden, um Luft auf eine Oberfläche des Funktionswassers zu bringen, ferner ein Schritt, um kleine Tröpfchen des Funktionswassers mit Luft in Kontakt zu bringen, beispielsweise durch Ausspritzen des Funktionswassers mit Hilfe einer Düse, und ein Schritt, um das Funktionswasser zu belüften.
Die Erzeugung der chlorhaltigen Luft kann die Schritte umfassen: Herstellung von chlorhaltigem Wasser; Einleiten des chlorhaltigen Wassers in einen Wassertank; Absaugen des erzeugten chlorhaltigen Luft; und Ableiten des für die Herstellung der chlorhaltigen Luft verwendeten chlorhaltigen Wassers.
Die Erzeugung des chlorhaltigen Wassers, das in den Wassertank eingeleitet wird, kann die Schritte umfassen: Bereitstellen elektrolythaltigen Wassers im Wassertank; und Anlegen von Spannung an das elektrolythaltige Wasser im Wassertank.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise zunächst die schadstoffhaltige Luft aus einem Schacht mit einer Vakuumpumpe oder ähnlichem abgesaugt. Dann wird das chlorhaltige Wasser mit Luft in Berührung gebracht, um chlorhaltige Luft zu erzeugen. Die chlorhaltige Luft wird mit der schadstoffhaltigen Luft in einem Tank gemischt und das resultierende Gasgemisch mit Licht bestrahlt. Die Schadstoffe werden durch die Bestrahlung mit Licht abgebaut, wonach eine flüssige Komponente und Luft ausgetragen werden. Dadurch können organische Substanzen wie Trichlorethylen als ein gesundheitsschädlicher Faktor effizient aus dem Boden entfernt und abgebaut werden.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbau von Schadstoffen, die einen beutelförmigen Behandlungstank enthält, dessen Form und Fassungsvermögen variabel sind, in dem ein Gasgemisch aus einem Gas, das einen durch Licht in Gegenwart von Chlor abbaubaren Schadstoff enthält, und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um den Schadstoff zu zersetzen, wobei die Vorrichtung beinhaltet:
eine Vorrichtung zum Erzeugen von Chlor in einem Gas als das chlorhaltige Gas;
eine Vorrichtung zum Mischen des schadstoffhaltigen Gases mit dem chlorhaltigen Gas, um das Gasgemisch zu bilden;
eine Behandlungsregion, in die das Gasgemisch eingebracht wird;
eine Vorrichtung zur Bestrahlung der Behandlungsregion mit Licht, um den im Gasgemisch enthaltenen Schadstoff abzubauen;
und eine Vorrichtung zum Ableiten des behandelten Gases aus der Behandlungsregion des Behandlungstanks.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Schadstoffabbaumethode, bei der ein Gasgemisch aus einem Gas, das einen durch Licht in Gegenwart von Chlor abbaubaren Schadstoff enthält, und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um den Schadstoff zu zersetzen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einbringen des chlorhaltigen Gases;
Mischen des schadstoffhaltigen Gases und des chlorhaltigen Gases, um das Gasgemisch zu bilden;
Bestrahlen des Gasgemisches, das in die Behandlungsregion des beutelförmigen Behandlungstanks, dessen Form und Fassungsvermögen variabel sind, eingebracht wurde, mit Licht, um den im Gasgemisch enthaltenen Schadstoff abzubauen;
Ableiten des behandelten Gases aus der Behandlungsregion.
Für den beutelförmigen Tank, dessen Form und Fassungsvermögen variabel sind und der in der oben erwähnten vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine Ziehharmonika-Faltenstruktur zu bevorzugen. Ferner sollte der beutelförmige Tank möglichst mit einem Gehäuse versehen sein. Die Vorrichtung zur Bestrahlung sollte dabei wünschenswerterweise innerhalb des Gehäuses außerhalb des beutelförmigen Behandlungstanks angeordnet sein.
Das zu behandelnde schadstoffhaltige Gas sollte vorzugsweise wenigstens eines der folgenden schadstoffhaltigen Gase sein: ein Abgas, ein schadstoffhaltiges Gas, das durch Desorption von Aktivkohle gewonnen wurde, oder ein schadstoffhaltiges Gas, das durch Belüftung schadstoffhaltigen Wassers gewonnen oder aus schadstoffhaltigem Boden abgesaugt wurde.
Gemäß der Methode zur Sanierung von schadstoffbelastetem Boden unter Verwendung der Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelastetem Boden, kann schadstoffbelasteter Boden ohne den Einsatz von Aktivkohle, der mit dem Problem der Sekundärverschmutzung behaftet ist, oder Mikroorganismen, deren Aktivität kontrolliert werden muss, effizient vor Ort behandelt werden. Auch ausgehobener Boden kann gereinigt werden.
Es ist möglich einen Tank zu verwenden, dessen Form und Fassungsvermögen variabel sind, wie den Behandlungstank der vorliegenden Erfindung. Ein solcher Tank besitzt die folgenden Vorteile:

1. er spart die Kosten für die Vorrichtung,
2. er vereinfacht die Installation der Vorrichtung und verbessert dessen Mobilität bzw. Entfernbarkeit aufgrund des geringen Gewichtes des Tanks,
3. er vereinfacht das Falten des Tankes aufgrund seiner Ziehharmonika-Faltenstruktur, und
4. der Tank kann aufgrund seiner Beutelform und seiner Ziehharmonika-Faltenstruktur in seiner Größe leicht den Erfordernissen der Abbaubedingungen angepasst werden, wobei die Reaktionszeit in Übereinstimmung mit der Situation optimiert werden kann.

Des weiteren kann der beutelförmige Behandlungstank im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, schadstoffbelastetes Abgas, das durch Desorption von Aktivkohle oder durch Belüftung schadstoffbelasteten Wassers gewonnen wurde sowie Gas, das aus schadstoffbelastetem Boden abgesaugt wurde, der Abbaubehandlung zu unterziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
2 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung chlorhaltigen Wassers, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung; und
4 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
5 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
6 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffbelasteten Gasen entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
7A und 7B sind schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffbelasteten Gasen entsprechend einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Der grundsätzliche Aufbau einer Ausgestaltung der Aufbauvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist unten erklärt.
[Abbaureaktion]
(Aufbau der Vorrichtung)
1 ist die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Sanierung von schadstoffbelasteten Böden entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. An einer Wand, die die Öffnung eines Schachtes 2 der Vorrichtung zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden 1 dieser Ausgestaltung umgibt, ist eine Vakuumpumpe 3 als Mittel zum Absaugen von Luft aus dem Schacht 2 vorgesehen. Die Vakuumpumpe 3 ist durch einen Lüfter 4 mit dem unteren Teil des Behandlungstanks 5 zum Abbau der Schadstoffe verbunden. Die Luft, die durch Absaugen aus dem Boden mit Hilfe der Vakuumpumpe 3 erhalten wurde, wird vom unteren Teil des Behandlungstanks 5 mit Hilfe des Lüfters in den Behandlungstank 5 befördert. Obwohl dieses Gas gewöhnlich Luft ist, die flüchtige Schadstoffe enthält, kann das Gas auch hauptsächlich aus Schadstoffen bestehen.
Der Behandlungstank 5 wird über eine Rohrleitung 7 von der Vorrichtung zur Erzeugung von chlorhaltigem Wasser 6 versorgt.
Die über den Lüfter 4 bereitgestellte schadstoffhaltige Luft wird erreicht den Behandlungstank über die Gasversorgungseingang 8. Die schadstoffhaltige Luft strömt in Blasen in das chlorhaltige Wasser hinein, und das Chlorgas sowie die Schadstoffe werden in die Gasphase des Behandlungstanks entlassen. Die Vorrichtung zur Lichtbestrahlung 9 bestrahlt eine Mischung aus Schadstoffen und Chlorgas zum Beispiel mit Schwarzlicht. Ein Schlauch 10 leitet die gereinigte Luft ab. Die gereinigte schadstoffhaltige Luft, die über den Schlauch 10 abgeleitet wurde, wird unverändert freigegeben, sofern die Schadstoffkonzentrationen die vorher festgelegte Schwelle nicht überschreiten, und kann einem Aktivkohleturm wie 19 zugeführt werden. Ein Schlauch 11 leitet das chlorhaltige Wasser ab, das zur Behandlung verwendet wurde. Der Schlauch 11 ist vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Material gefertigt, und die Einstrahlung von Licht zersetzt die im chlorhaltigen Wasser gelösten Schadstoffe.
Als Beispiel für eine Vorrichtung zur Extraktion unter Verwendung der Vakuumpumpe 3 kann ein bekannter Doppelvakuumextraktionsapparat verwendet werden. Eine horizontale Grube oder ähnliches kann außer dem Schacht verwendet werden. Neben der Bildung einer Grube oder ähnlichem zur Vakuumextraktion in schadstoffbelastetem Boden zur in-situ-Sanierung des Bodens, ist es auch möglich, den schadstoffbelasteten Boden auszuschachten, die Schadstoffe aus dem belasteten Bodenmaterial mit einem Rohr oder ähnlichem abzusaugen, die Schadstoffe abzubauen und das ausgeschachtete Bodenmaterial zu reinigen und zu sanieren, wie in den untenstehenden Beispielen aufgeführt.
In der Vorrichtung nach 1, ist die Vorrichtung zur Erzeugung der chlorhaltigen Luft eine, in der chlorhaltiges Wasser (Funktionswasser) im unteren Teil des Behandlungstanks gelagert wird und die eine Belüftungsvorrichtung beinhaltet, die Luft durch das chlorhaltige Wasser führt, wobei die durch das chlorhaltige Wasser geführte Luft Schadstoffe enthält und die Belüftungsvorrichtung außerdem zum Mischen der chlorhaltigen Luft und der Schadstoffe dient.
Obwohl das schadstoffhaltige Gas (Luft) in das chlorhaltige Wasser eingeführt wird, um in der in 1 gezeigten Apparatur chlorhaltige Luft zu erzeugen, ist es möglich, chlorhaltige Luft zu verwenden, die dadurch erhalten wird, dass Luft mit chlorhaltigem Wasser in Kontakt gebracht und die chlorhaltige Luft in einer abgeschlossenen Region mit schadstoffhaltiger Luft gemischt und diese Mischung in den Behandlungstank eingeführt wird, wo eine Bestrahlung mit Licht vorgenommen wird. Der Kontakt der Luft mit dem chlorhaltigen Wasser kann durch Belüften des chlorhaltigen Wassers oder durch Einleiten von Luft in eine Gasphase hergestellt werden, die in Kontakt mit der Wasseroberfläche steht.
In der Vorrichtung zur Erzeugung der chlorhaltigen Luft, in der Luft in einen Gasphasenteil eingeführt wird, wird das Wasser mit Hilfe einer Pumpe zu- und abgeleitet, um in dem abgeschlossenen Container den vorbestimmten Stand des chlorhaltigen Wassers aufrechtzuerhalten. Der Gasphasenteil im abgeschlossenen Behälter ist mit einer Luftzuführung und einem Auslaß versehen. Wenn Luft über den Einlaß einströmt, wird das chlorhaltige Gas im Gasphasenteil über den Auslaß aus dem Behälter gedrückt. Er kann auch so konfiguriert werden, dass die chlorhaltige Luft, die mit Hilfe des chlorhaltigen Wassers gewonnen wurde, zum Abbau verwendet wird. In dieser Einstellung kann das schadstoffhaltige Gas als Luft verwendet werden und dient auch zum Mischen der chlorhaltigen Luft mit dem schadstoffhaltigen Gas.
(Abbauprozess und abzubauende Substanz)
Das Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden der vorliegenden Erfindung wird im Detail beschrieben werden. In letzter Zeit ist die Verschmutzung mit abbauresistenten Schadstoffen, insbesondere mit chlororganischen Verbindungen wie Trichlorethylen, von Jahr zu Jahr ernster geworden, und die Etablierung einer effizienten und einfachen Behandlungsmethode ist gewünscht worden. Die Behandlungsmethode unter Verwendung der Vorrichtung zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden nach 1 der vorliegenden Erfindung ist effektiv in der Behandlung, insbesondere chlororganischer Verbindungen wie Thrichlorethylen (TCE), Tetrachlorethylen (PCE), 1,1,1-Trichlorethylen, cis-1,2-Dichlorethylen, trans-1,2-Dichlorethylen, Chlorethylen, 1,1,-Dichlorethylen, Dichlormethan und Trichlormethan.
(Bezüglich des chlorhaltigen Wassers oder Funktionswassers)
Das chlorhaltige Wasser, das in der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, hat einen pH-Wert von 1 bis 4, vorzugsweise zwischen 2 und 3, und die Konzentration des gelösten Chlors liegt zwischen 5 und 300 mg pro Liter, wünschenswerterweise zwischen 5 und 150 mg pro Liter, noch erstrebenswerter ist eine Konzentration zwischen 30 und 120 mg pro Liter. Wenn als Arbeitselektrode eine Platinelektrode und als Referenzelektrode eine Silberchloridelektrode benutzt wird, kann passenderweise ein Oxidations-Reduktionspotential im Bereich von nicht weniger als 800 mV und nicht mehr als 1500 mV verwendet werden. Genauer gesagt, ist es wünschenswert, dass die Konzentration des gelösten Chlors sich im oben angegebenen Bereich bewegt, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung der chlorhaltigen Luft das chlorhaltige Wasser (das ist das Funktionswasser) speichert, wobei am Boden des Behandlungstanks mit Hilfe der Vorrichtung zur Bereitstellung des schadstoffhaltigen Gases Luft durch das Wasser geleitet wird und wenn – wie in 1 gezeigt – die Vorrichtung zur Bereitstellung des schadstoffhaltigen Gases gleichzeitig zum Mischen des schadstoffhaltigen Gases mit der chlorhaltigen Luft dient.
Durch das Lösen eines Elektrolyten wie Natriumchlorid und Kaliumchlorid im Ausgangs-Wasser und Elektrolyse der resultierenden Lösung in einem Wasserbehälter, der mit einem Elektrodenpaar ausgestattet ist, kann das chlorhaltige Wasser mit den oben beschriebenen Eigenschaften auf der Seite der Anode erhalten werden.
Bezüglich der zu elektrolysierenden Lösung ist eine Elektrolytkonzentration von 20 bis 2000 mg, im Falle von Natriumchlorid als Elektrolyt vorzugsweise zwischen 200 und 1000 mg pro Liter anzustreben.
Wenn zwischen das Elektrodenpaar ein Diaphragma platziert wird, kann die Durchmischung des an der Anode entstehenden sauren Wassers mit dem an der Kathode entstehenden alkalischen Wasser verhindert werden. Passenderweise kann als Diaphragma beispielsweise ein Ionenaustauschdiaphragma oder ähnliches benutzt werden. Um solches Wasser zu erhalten, kann ein kommerziell erhältlicher Generator (Handelsname: zum Beispiel Oasys Bio Half) von Asahi Glass Engineering Co., Ldt. oder ein Generator (Handelsname: Modell FW-200) von Amano Corporation eingesetzt werden.
Diese wässrige Lösung wird „Elektrolytwasser", „Elektrolyse-Funktionswasser" oder „Funktionswasser" genannt und zur Entfernung von Bakterien eingesetzt.
Es ist auch möglich, eine chlorhaltige Lösung mit den oben genannten Eigenschaften, das ist das Funktionswasser, mit Hilfe von Hypochlorit-Reagentien wie Natriumhypochlorit zu bereiten. Die Lösung kann aus 0.0001 bis 0.1 molarer Salzsäure durch Zusatz von 0.005 bis 0.02 Mol pro Liter Natriumchlorid und 0.0001 bis 0.01 Mol pro Liter Natriumhypochlorit hergestellt werden.
Es ist auch möglich, Funktionswasser mit einer Konzentration an gelöstem Chlor von 2 bis 2000 mg pro Liter und einem pH-Wert von 4 aus Salzsäure und einem Hypochlorit zu gewinnen. Beispielsweise kann Funktionswasser aus 0.0001 bis 0.01 molarer Salzsäure durch Zusatz von 0.0001 bis 0.01 Mol pro Liter Natriumhypochlorit bereitet werden.
In den oben genannten Fällen können auch andere anorganische und organische Säuren anstelle von Salzsäure verwendet werden. Die anorganischen Säuren können zum Beispiel Fluss-, Schwefel-, Phosphor- oder Borsäure sein. Die organischen Säuren können zum Beispiel Ameisen-, Essig-, Malon-, Zitronen- oder Oxalsäure sein. Ferner kann das Funktionswasser aus N₃C₃O₃NaCl₂, das kommerziell als Pulver einer schwach sauren Elektrolytlösung, zum Beispiel als Kynohsan 21X (Handelsname, von Clean Chemical Co.) erhältlich ist, hergestellt werden.
Wasser mit einem pH-Wert von nicht unter 4 kann nicht nur durch Elektrolyse sondern auch durch Lösen verschiedener Reagenzien in unverarbeitetem Wasser erhalten werden. Salzsäure, Natriumchlorid und Natriumhypochlorit sind beispielsweise in den Konzentrationen von 0.001 bis 0.1 Mol pro Liter, 0.001 bis 0.1 Mol pro Liter bzw. 0.0001 bis 0.1 Mol pro Liter in Wasser enthalten, um das gewünschte chlorhaltige Wasser zu gewinnen.
Andererseits kann das gewünschte chlorhaltige Wasser mit einer Chlorkonzentration von 3000 mg pro Liter oder weniger und einem pH-Wert von nicht weniger als 4 auch durch alleinige Verwendung eines Hypochlorits, beispielsweise Natriumhypochlorit, in Konzentrationen von 0.0001 bis 0.1 Mol pro Liter erhalten werden.
Das obige ist eine Ausführung wie in 1 repräsentativ gezeigt, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung der chlorhaltigen Luft das chlorhaltige Wasser (das ist das Funktionswasser) speichert, wobei am Boden des Behandlungstanks mit Hilfe der Vorrichtung zur Bereitstellung des schadstoffhaltigen Gases Luft durch das Wasser geleitet wird und die Vorrichtung zur Bereitstellung des schadstoffhaltigen Gases gleichzeitig zum Mischen des schadstoffhaltigen Gases mit der chlorhaltigen Luft dient.
Wie später beschrieben, ist es in der Abbaureaktion der vorliegenden Erfindung wünschenswert, die Chlorkonzentration für den Abbauschritt auf einen Wert innerhalb eines bestimmten Bereiches einzustellen. Wenn ein solcher Bereich etabliert werden kann, ist es für die vorliegende Erfindung nicht nötig, die Chlorkonzentration auf einen wie oben exemplarisch dargestellten numerisch festgelegten Wert einzustellen.
Wenn zum Beispiel ein Gas, das keine Verunreinigung enthält, wie in 3 bezogen auf Beispiel 3 gezeigt, in chlorhaltiges Wasser eingeleitet wird und das resultierende chlorhaltige Gas mit einem verunreinigten Gas gemischt wird, so ist es wünschenswert, die Chlorkonzentration auf einen wie oben exemplarisch dargestellten numerisch festgelegten Wert einzustellen. Das liegt daran, dass das erzeugte Chlorgas mit der verunreinigten Luft in 3 gezeigten in der Art verdünnt wird.
Das Verdünnungsverhältnis hängt davon ab, in welchem Verhältnis die Mengen des erzeugten Chlorgases und der verunreinigten Luft dem Reaktionsgebiet zugeführt werden. Wenn beispielsweise die Menge der zugeführten verunreinigten Luft das Vierfache derjenigen des zugeführten chlorhaltigen Gases ist, so bedeutet dies, dass das Chlorgas im Volumenverhältnis 1:4 mit der verunreinigten Luft verdünnt wird. Es ist nötig, die Chlorkonzentration im resultierenden verdünnten Gas in einem bestimmten Bereich zu halten. In dieser Absicht ist es wünschenswert, die Konzentration an gelöstem Chlor in der Ausgestaltung nach 3 stärker zu erhöhen als in anderen Ausgestaltungen.
Bei der Bereitung solchen (chlorhaltigen) Funktionswassers, das eine höhere Konzentration von gelöstem Chlor enthält, ist es einfacher, es durch Reagenzienzugabe als durch Elektrolyse herzustellen. Die erstgenannte Methode kann Wasser mit einer 50mal höheren Konzentration an gelöstem Chlor liefern als durch Elektrolyse gewonnenes Wasser enthält. Obwohl zu diskutieren bleibt, ob chlorhaltiges Wasser mit einer solch hohen Konzentration an gelöstem Chlor ebenso „Funktionswasser" genannt werden kann wie chlorhaltiges Wasser, das nach dieser Spezifikation „Funktionswasser" genannt wird. Zur Herstellung solchen Funktionswassers, das höhere Konzentrationen an gelöstem Chlor enthält, ist es vorteilhafter, Salzsäure mit Natriumhypochloritlösung in einem Tank zur Herstellung von Chlor zu mischen, als die Reagenzien vorab zu mischen.
Leitungswasser, Flusswasser, Meerwasser etc. können zur Erzeugung von Funktionswasser verwendet werden. Diese Wässer haben normalerweise einen pH-Wert im Bereich zwischen 6 und 8 und eine maximale Chlorkonzentration von weniger als 1 mg pro Liter und besitzen aus diesem Grund natürlich nicht die Eigenschaft, chlororganische Verbindungen wie oben beschrieben abzubauen.
(Konzentration des Chlorgases und Einrichtung zur Erzeugung des Chlorgases)
Das für den Abbau nötige Chlorgas kann aus allen oben beschriebenen Chlorlösungen, das heißt Funktionswassern, gewonnen werden. Chlorhaltige Luft, die über das Durchführen von Luft durch chlorhaltiges Wasser zugänglich ist, kann ebenfalls zum Abbau der Verunreinigung verwendet werden, indem die resultierende Luft und das abzubauende Gas gemischt werden und das Gasgemisch mit Licht bestrahlt wird.
Zum Erhalten des Gasgemisches aus abzubauendem und chlorhaltigem Gas ist es auch möglich, das die Verunreinigung enthaltende Gas anstelle von Luft durch das Funktionswasser zu leiten. In diesem Fall kann ein chlorhaltiges Gas mit einer relativ hohen Chlorkonzentration erhalten werden.
Das Mischungsverhältnis zwischen dem abzubauenden und dem chlorhaltigen Gas sollte vorzugsweise so eingestellt werden, dass der Chlorgasgehalt nicht unter 5 und nicht über 1000 ppm liegt. Die Abbaueffizienz ist dann besonders hoch, wenn die Chlorgaskonzentration zwischen 20 und 500 ppm – besser noch zwischen 80 und 300 ppm – liegt, obwohl sie von der Konzentration des abzubauenden Gases abhängt.
Neben der Elektrolyse oder der Herstellung aus Reagenzien, wie oben erwähnt, kann ein Chlorzylinder, eine Patrone etc. zur Herstellung benutzt werden und liefert direkt ein solches Chlorgas mit der gewünschten Konzentration, wie oben erwähnt, in einer Weise der Verdünnung des im Zylinder enthaltenen Gases etc. Kurz gefasst, wird die Auswahl einer optimalen der Situation angepasste Methode aus denen, die in der Lage sind den oben erwähnten Chlorgaskonzentrationsbereich zu verwirklichen, zufrieden stellen.
(Einrichtung zur Belüftung des Funktionswassers)
Ein Rührwerk, das als Luft-Diffusor fungiert, kann verwendet werden, um das verunreinigte Gas und oder die Luft zur Belüftung durch das Funktionswasser zu führen. Obwohl jede herkömmliche Einrichtung zum Durchleiten von Gas durch eine Flüssigkeit als ein solcher Luft-Diffusor eingesetzt werden kann, ist es doch wünschenswert, dass diese Einrichtung zur Erzeugung von Blasen mit einer Oberfläche fähig ist, die ausreichend groß ist, um das in der Flüssigkeit enthaltene Chlor in die Blasen zu befördern.
Das Rührwerk ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das gegenüber den Inhaltsstoffen des Funktionswassers inert ist. Eine Platte aus poriger Keramik, gesintertem Glas, gesintertem rostfreiem Stahl SUS 316 oder ein Netz aus SUS 316-Draht; ein Einblasrohr bestehend aus Glas oder eine Röhre aus SUS 316 etc. können als Rührwerksmaterial verwendet werden.
(Hauptreaktionsgebiet für den Abbauschritt)
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird Luft durch Funktionswasser geleitet, um die zum Abbau benötigte chlorgashaltige Luft zu erzeugen. Der Teilbereich zum Durchleiten von Luft durch das Funktionswasser fungiert im Grunde als Teilbereich, der das zum Abbau benötigte Chlorgas zur Verfügung stellt. Eine Gasphasenreaktion in einem Tank, in dem eine Behandlung auf den Schritt zur Durchleitung von Luft durch das Funktionswasser folgt und die Abbaureaktion durchgeführt wird, ist ein Hauptstadium der Abbaureaktion. Dementsprechend beeinflusst, im Falle, dass die Chlorerzeugung und die Abbaureaktion in einem Schritt erfolgen, das Verhältnis zwischen Gasphasenanteil und Flüssigkeitsanteil die Abbaueffizienz. Das bedeutet, wenn das Volumen des Funktionswassers erhöht wird, wird der zulässige Chlorgehalt erhöht, während der Gasphasenanteil vermindert wird, so dass das Abbaureaktionsgebiet kleiner wird. Wenn das Volumen des Gasphasenanteils erhöht wird, wird das Abbaureaktionsgebiet größer und die Abbaureaktion schreitet schnell voran, während das zugeführte Chlor infolge der Abnahme des Flüssigkeitsanteils abnimmt.
Obwohl die Abbaureaktion von mehreren Faktoren wie der Belüftungsrate und der Zufuhrrate des Funktionswassers abhängt, sollte der Flüssigkeitsanteil im Behandlungstank – vorausgesetzt die Chlorerzeugung und die Abbaureaktion erfolgen im gleichen Gebiet (auch bezeichnet als „Behandlungsregion") – vorzugsweise 5 bis 30 % – noch besser 10 bis 20 % – betragen. Auch wenn die beiden Gebiete nicht identisch sind, sollte das Verhältnis des Fassungsvermögens des Tanks, in dem die chlorhaltige Luft erzeugt wird, zum Fassungsvermögen des Tanks, in dem die Abbaureaktion durchgeführt wird, vorzugsweise ungefähr zwischen 1:2 und 1:9 liegen.
Bezüglich der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Lichtbestrahlungseinrichtung liegt das Licht im Bereich von 300 und 500 nm – besser noch zwischen 350 und 450 nm. Betreffend die Lichtintensität, mit der die abzubauende Verunreinigung und das Chlorgas bestrahlt werden, erlaubt im Falle einer Lichtquelle mit dem Maximum bei einer Wellenlänge von etwa 360 nm die Intensität von mehreren μW/cm², ermittelt als Wert für den Wellenlängenbereich von 300 bis 400 nm, einen im wesentlichen ausreichenden Abbau, um fortzufahren.
Als oben genannte Lichtquelle können natürliches Licht wie Sonnenlicht oder künstliches Licht wie eine Quecksilberlampe, Schwarzlicht, eine Farbfluoreszenzlampe und eine kurzwelliges Licht von 500 nm Wellenlänge oder weniger emittierende Diode verwendet werden.
Obwohl das für die Behandlung benutzte chlorhaltige Wasser während der Ableitung, wie in 1 dargestellt, mit Licht bestrahlt werden kann, ist es zu bevorzugen, dass das Licht der oben genannten Wellenlänge und Intensität aus der oben erwähnten Lichtquelle in diesem Falle als Licht eingesetzt wird.
(Reaktionsbehandlungstank)
Obwohl als eine Einheit, die physikalisch die Behandlungsregion, in der die Abbaubehandlung durchgeführt wird, zur Verfügung stellt, jede Form zulässig ist, muss diese nicht die Eigenschaft besitzen, für Licht von weniger als 300 nm Wellenlänge durchlässig zu sein, da die Abbaureaktion in der vorliegenden Erfindung unter Licht von nicht weniger als 300 nm fortschreitet. Dementsprechend kann Glas, Plastik etc. als Material für die Einheit eingesetzt werden, was die Einsparung von Systemkosten erbringt.
Eine so große Auswahl an Materialien erhöht die Flexibilität bei der Wahl der Form des Reaktionstanks. So kann beispielsweise ein beutelförmiger Tank wie eine Lufttasche als Reaktionstank benutzt werden, wie unten in den Beispielen 6 und 7 detailliert beschrieben.
Jeder Beutel beliebiger Form kann als Reaktionstank gewählt werden, vorausgesetzt er ist durchlässig für Licht von 300 nm und mehr oder für 350 nm und mehr, das für den Abbau benötigt wird. Ein Beutel aus TEDLAR (Handelsname, von DuPont), der aus einem Polyvinylfluoridfilm besteht, und ein Beutel, der aus fluorhaltigem Kunstharz besteht, sind besonders geeignet, was die Absorptionseigenschaften des Gases und die Durchlässigkeit des Beutels für das Gas betrifft. Manche der Beutel aus fluorhaltigem Kunstharz lassen Licht von 300 nm oder weniger durch. Dementsprechend kann der beutelförmige Behandlungstank in der vorliegenden Erfindung für Reaktionen eingesetzt werden, bei denen Licht dieser Wellenlänge benötigt wird.
Der Einsatz eines beutelförmigen Tanks ermöglicht nicht nur, dass die Vorrichtung Kosten spart, sondern macht sie auch leichter, so dass es möglich ist, die Installation der Apparatur und ihre Mobilität im Hinblick auf den Bestimmungsort/die Austauschbarkeit zu erleichtern. Des Weiteren erleichtert die Ziehharmonika-Faltenstruktur des beutelförmigen Tanks das Falten des Tanks.
Zusätzlich kann die Größe des Tanks aufgrund seiner Ziehharmonika-Faltenstruktur und seiner Beutelform entsprechend den Anforderungen der Abbaubedingungen leicht geändert werden, wobei die Retentionszeit (Reaktionszeit) in Übereinstimmung mit der Situation optimiert werden kann.
Ferner kann der beutelförmige Behandlungstank im Hinblick auf die vorliegende Erfindung zu Abbaubehandlungen von verunreinigtem abgesaugten Gas aus einer chemischen Anlage etc., verunreinigtem Gas, das von benutzter Aktivkohle desorbiert wurde, und Gas, das aus der Belüftung von verunreinigtem Wasser gewonnen oder aus verunreinigtem Boden abgesaugt wurde, angewendet werden.
(Abbaureaktionsmechanismus)
Während die Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits herausgefunden haben, dass die Bestrahlung mit Licht in Gegenwart von Chlorgas den Abbauprozess von chlororganischen Verbindungen vorantreibt, sind viele Teile des Reaktionsmechanismus noch nicht geklärt. Indessen ist bekannt, dass Chlor bei Bestrahlung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge in Radikale zerfällt. Dementsprechend scheinen auch innerhalb des Abbaumechanismus der vorliegenden Erfindung durch Lichtbestrahlung Chlorradikale zu entstehen, die dann mit der Verunreinigung reagieren, wobei in der Verunreinigung chemische Bindungen gebrochen werden.
Obwohl Sauerstoff für die Reaktion der vorliegenden Erfindung unentbehrlich ist, reicht die normale Existenz von Sauerstoff in der Atmosphäre oder die Entstehung von Sauerstoffradikalen durch Zersetzung von Sauerstoff und Chor für die vorliegende Erfindung aus.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter beschrieben.
(Beispiel 1)
Eine Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belastetem Boden der vorliegenden Erfindung wird im Detail dargestellt.
Der Effekt der in 1 gezeigten Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belastetem Boden der vorliegenden Erfindung wurde an einem mit TCE und PCE verunreinigten Platz bestätigt. Der Boden wurde von mit TCE und PCE verunreinigtem Boden gemäß der bekannten Methode abgesaugt (eine Vakuumextraktionsmethode), die Initialkonzentration von TCE lag bei 700 bis 900 ppm, die von PCE bei 300 bis 700 ppm.
Die verunreinigte Luft wurde vom unteren Teil des Behandlungstankes her in einen Behandlungstank geblasen und mit Licht bestrahlt, um das gasförmig in der Luft vorliegende TCE und PCE abzubauen und zu entfernen.
Chlorhaltiges Wasser (elektrolysiertes saures Wasser) wurde von der Oasys Bio Half Apparatur (Asahi Glass Engineering Co., Ltd.) mit 5 ml/min in den Behandlungstank eingeleitet, und die verunreinigte Luft wurde mit 100 ml/min in das Wasser eingeströmt. Das chlorhaltige Wasser wurde mit 50 ml/min aus dem Behandlungstank abgelassen, um die Menge (das Volumen) immer bei 8 bis 12 % des Behandlungstanks zu halten. Für die Lichtbestrahlung im Behandlungstank wurde eine Schwarzlichtlampe (Toshiba, FL10BLB, 10 W) benutzt. Die Bestrahlungsenergie lag bei ungefähr 0.2 bis 0.6 μW/cm². Die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas wurden mit Hilfe eines mit einem FID-Detektor (Handelsname: GC-14B, Shimadzu) ausgerüsteten Gaschromatographen unter Verwendung einer Säule (DB-624 von J&W Corporation) bestimmt.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas nicht höher als 2 ppm lagen, was darauf hindeutet, dass TCE und PCE unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hochgradig abgebaut und entfernt werden konnten.
(Beispiel 2)
Der Effekt der Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belastetem Boden gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wurde an einem dem aus Beispiel 1 ähnlichen Feld bestätigt.
In diesem Beispiel wurde im Behandlungstank anstelle des elektrolysierten Wassers eine Lösung als chlorhaltiges Wasser verwendet, die Hypochlorit enthält (0.006 molare Salzsäure mit 0.01 Mol pro Liter Natriumchlorid und 0.002 Mol pro Liter Natriumhypochlorit, pH 2.3). Abgesehen davon wurden die Experimente in einer ähnlichen Weise durchgeführt wie in Beispiel 1.
Mit anderen Worten wurde in diesem Beispiel eine wie die in 2 gezeigte Vorrichtung zur Erzeugung des chlorhaltigen Wassers 6 benutzt. In der Abbildung wird aus einem Tank 23, der die hypochlorithaltige Lösung speichert, eine vorherbestimmte Menge der Lösung dem Mischtank 22 zugeführt. Aus einem Tank 23, der eine säurehaltige, in diesem Fall Salzsäure enthaltende Lösung speichert, wird eine vorherbestimmte Menge der Lösung dem Mischtank 22 zugeführt. Ausgangswasser wird über ein Vorratsrohr zum Mischtank 22 geführt, wo die hypochlorithaltige Lösung, die salzsäurehaltige Lösung und das Ausgangswasser zur Herstellung des „chlorhaltigen Wassers", d.h. des Funktionswassers, gemischt werden. Dieses Wasser wird über eine Leitung 25 abgelassen. Ziffer 26 kennzeichnet eine Rühreinheit.
Die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas wurden mit Hilfe eines mit einem FID-Detektor (Handelsname: GC-14B, Shimadzu) ausgerüsteten Gaschromatographen unter Verwendung einer Säule (DB-624 von J&W Corporation) bestimmt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas nicht höher als 2 ppm lagen, was darauf hindeutet, dass TCE und PCE unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hochgradig abgebaut und entfernt werden konnten.
(Beispiel 3)
Obwohl in den Beispielen 1 und 2 verunreinigte Luft in das chlorhaltige Wasser eingeführt wurde, um das chlorhaltige Gas mit den Verunreinigungen zu mischen, wurde in diesem Beispiel ein Gas in das chlorhaltige Wasser eingeführt, das keine Verunreinigungen enthielt, und das hergestellte Chlorgas wurde mit der die Verunreinigung enthaltenden Luft gemischt.
3 ist eine schematische Ansicht gemäß der vorliegenden Erfindung. In den verunreinigten Boden 18 wurde ein Schacht 2 gegraben. Eine Vakuumpumpe 3 zum Absaugen der Luft aus dem Schacht stand an einer die Schachtöffnung 2 umgebenden Wand der Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen verunreinigtem Boden 1 zur Verfügung. Zusätzlich war die Vakuumpumpe 3 über ein Gebläse 4 mit dem unteren Teil des Behandlungstanks 5 verbunden, um die Verunreinigungen abzubauen. Das heißt, die Verunreinigungen aus dem verunreinigten Boden 18 wurden mit der Vakuumpumpe 3 abgesaugt, und die die Verunreinigungen enthaltende Luft wurde über ein Gebläse 4 in den unteren Teil des Behandlungstanks 5 überführt.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung chlorhaltigen Wassers 6 versorgt den Chlorerzeugungstank 12 über eine Leitung 7 mit chlorhaltigem Wasser. Über ein Gebläse 13 wird vom unteren Teil des Chlorerzeugungstanks 12 her Luft in den Chlorerzeugungstank 12 geblasen. Über einen Luftzufuhranschluss 14, wird die über das Gebläse 13 zugeführte Luft in den Chlorerzeugungstank 12 geführt. Um chlorhaltige Luft in die Gasphase Chlorerzeugungstanks 12 zu bringen, wird Luft in Form von Blasen in das chlorhaltige Wasser geblasen. Das chlorhaltige Gas wird über eine Leitung 15 in den Behandlungstank 5 befördert. Die verunreinigte Luft erreicht mit Hilfe des Gebläses 4 über den Gaszufuhranschluss 8 den Behandlungstank und wird mit dem chlorhaltigen Gas gemischt. Die Mischung aus den Verunreinigungen und dem Chlorgas wird mit Hilfe der Lichtbestrahlungseinrichtung 9 mit Licht bestrahlt, wofür zum Beispiel eine Schwarzlichtlampe verwendet werden kann. Ziffer 10 bezeichnet einen Schlauch, der das gereinigte schadstoffhaltige Gas abführt. Ziffer 11 bezeichnet einen Schlauch, der das chlorhaltige Wasser, das für die Behandlung verwendet wurde, ableitet. Das Volumen des Chlorgaserzeugungstanks 12 betrug 20 % des Volumens des Behandlungstanks 5.
Für diese Vorrichtung werden die chlorhaltige Luft und das die Verunreinigungen enthaltende Gas im Behandlungsgebiet des Behandlungstanks gemischt, und die Gasmischungseinrichtung wird von Komponententeilen gebildet, die die Leitung 15 oder ähnliches zum Mischen Notwendiges enthalten.
Der Effekt wurde unter Verwendung der Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belastetem Boden, wie in 3 gezeigt, an einem dem aus Beispiel 1 ähnlichen Feld bestätigt. In diesem Beispiel wurde elektrolysiertes Wasser ähnlich dem in Beispiel 1 als chlorhaltiges Wasser zur Durchführung der Experimente in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 verwendet.
Die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas wurden mit Hilfe eines mit einem FID-Detektor (Handelsname: GC-14B, Shimadzu) ausgerüsteten Gaschromatographen unter Verwendung einer Säule (D6-624 von J&W Corporation) bestimmt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Konzentrationen von TCE und PCE im abgesaugten Gas nicht höher als 2 ppm lagen, was darauf hindeutet, dass TCE und PCE unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hochgradig abgebaut und entfernt werden konnten.
Obwohl das chlorhaltige Gas in der Konfiguration der vorliegenden Erfindung über eine Leitung 15 in den Behandlungstank 5 überführt wird, kann das chlorhaltige Gas zwischen der Pumpe 3 und dem Gebläse 4 zur Verfügung gestellt werden, um das Gasgemisch vom Gebläse 4 zum Behandlungstank 5 zu befördern.
(Beispiel 4)
Obwohl in den Beispielen 1 bis 3 die Verunreinigungen aus verunreinigtem Boden abgesaugt wurden, wird eine Leitung in das aus dem verunreinigten Boden ausgehobene verunreinigte Bodenmaterial platziert, um das verunreinigte Bodenmaterial zu reinigen.
In 4, in der Ziffer 17 das ausgehobene Bodenmaterial, Ziffer 16 eine Leitung und Ziffer 3 eine Pumpe bezeichnen, werden die Verunreinigungen aus dem verunreinigten Bodenmaterial abgesaugt, über eine Pumpe 3 in den Behandlungstank überführt und abgebaut.
Das mit chlororganischen Verbindungen oder ähnlichem verunreinigte Bodenmaterial 17 wurde unter Verwendung der in 4 gezeigten Vorrichtung gereinigt. Die Konzentrationen der verunreinigenden Komponenten des verunreinigten Bodens waren wie folgt:
Trichlorethylen: 11.3 mg/kg
Tetrachlorethylen: 8.1 mg/kg
Dichlormethan: 2.3 mg/kg
1,1,1-Trichlorethan: 8.3 mg/kg
Mit Ausnahme der Tatsache, dass ausgehobenes Bodenmaterial verwendet wurde, wurden die Experimente in einer Weise ähnlich der in Beispiel 3 durchgeführt, und die Konzentrationen der Verunreinigungen wurden unter Verwendung derselben Methode gemessen. Die Konzentrationen aller Verunreinigungen aus dem Absaugschlauch 10 lagen nicht über der Nachweisgrenze, und die Konzentrationen aller Verunreinigungen aus dem Bodenmaterial lagen nach der Behandlung nicht über 0.01 mg/kg, was bestätigt, dass das verunreinigte Bodenmaterial gereinigt und die aus dem verunreinigten Bodenmaterial freigesetzten Verunreinigungen abgebaut wurden.
(Beispiel 5)
In den Beispielen 1 bis 4 wurde als Einrichtung zur Lichtbestrahlung eine Lichtquelle von 300 bis 500 nm benutzt, in diesem Beispiel wurde zur Reinigung des verunreinigten Bodenmaterials eine Lichtquelle verwendet, die ein Maximum bei 254 nm besitzt (eine bakterizide Lampe). Die Experimente wurden unter Verwendung einer Vorrichtungskonfiguration ähnlich der in Beispiel 3 durchgeführt, abgesehen davon, dass anstelle einer Schwarzlichtlampe eine in ein Quarzrohr eingelassene bakterizide Lampe als Lichtbestrahlungseinheit im Behandlungstank eingesetzt und die Behandlung mit UV-Lichtbestrahlung durchgeführt wurde. Es wurden die Abbaufähigkeiten verglichen, die sich ergaben, wenn die chlorhaltige Luft entweder aus chlorhaltigem Wasser erzeugt wurde oder wenn kein Chlorgas hergestellt und das Bodenmaterial nur mit Luft gemischt wurde. Die Abbaufähigkeit war 2- bis 10-mal höher, wenn Chlorgas zugefügt wurde, selbst wenn die bakterizide Lampe verwendet wurde.
(Beispiel 6)
5 ist eine schematische Ansicht dieses Arbeitsbeispiels. In der Abbildung ist ein in den verunreinigten Boden 18 gebohrtes vertikales Loch 2 der Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden 1 vorgesehen, und in einem Gehäuse an der Öffnung des Loches ist eine Vakuumpumpe 3 platziert. Die Vakuumpumpe ist über ein Gebläse mit den Beuteln für die Reaktion 30 verbunden.
Die Bezugsziffer 27 in 5 bezeichnet einen Chlorzylinder als Einrichtung zur Erzeugung von Chlor, wobei der Chlorzylinder durch einen Chlorerzeugungstank 12 wie in 3 ersetzt werden kann. Chlorgas wurde in die Beutel 30 überführt, so dass der Beutelinhalt eine vorherbestimmte Chlorkonzentration hatte. Demzufolge wird die Verunreinigung mit Hilfe der Vakuumpumpe 3 aus dem verunreinigten Boden 18 abgesaugt und das resultierende, die Verunreinigung enthaltende Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine Lichtbestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen der Mischung aus der Verunreinigung und Chlorgas mit Licht, wofür zum Beispiel Schwarzlicht verwendet werden kann.
Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Leitung zum Abführen des aufgereinigten Gases.
Die Reaktionsgefäße können Beutel jeder Form sein, vorausgesetzt die folgenden Voraussetzungen sind erfüllt:

(1) das Gas darf das Gefäßmaterial nicht durchdringen können;
(2) das Material muss für Licht von 300 nm oder mehr oder 350 oder mehr durchlässig sein und
(3) das Gefäß muss stabil genug sein, um den Gasstrom und den Druck auszuhalten

Es ist wünschenswert, dass keine Absorption auftritt, aber das Auftreten einer leichten Absorption stellt kein Problem dar.
Das Absaugen von mit TCE; PCE und Dichlormethan verunreinigtem Boden (18) wurde in konventioneller Weise durchgeführt (Vakuumextraktionsmethode). Die initialen Konzentrationen von TCE, PCE und Dichlormethan im resultierenden abgesaugten Gas lagen bei 30 bis 50 ppm, 100 bis 150 ppm bzw. 30 bis 50 ppm. Dieses Gas wurde verwendet, um die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden, wie in 5 gezeigt, zu testen, wobei ein Chlorzylinder als Chlorquelle und TEDLAR-Beutel (hergestellt von G. L. Science Corp., Gesamtvolumen 3 m³) als Behandlungstank (die Reaktionsbeutel 30 in 5) benutzt wurden.
Die Reaktionsbeutel können gefaltet und gelagert werden, wenn sie nicht benutzt werden und haben eine gute Mobilität, so dass es möglich ist, sie leicht dort zu installieren, wo die Sanierung durchgeführt wird, wobei ein großer Unterschied zu aus Glas oder Metall gefertigten Strukturen besteht. Die Einstellung der Lichtbestrahlungseinrichtung und die Einrichtung eines Gaszugangs sind die einzigen Schritte nach der Installation. Auch die Demontage der Vorrichtung nach der Sanierung ist einfach.
Über den Chlorzylinder wurde so viel Chlor zur Verfügung gestellt, dass die Chlorkonzentration bezogen auf das Volumen bei 100 ppm lag. Das verunreinigte Gas wurde mit einer Rate zugeführt, die eine Retentionszeit von 1 Minute ergab. Die Bestrahlung der TEDLAR-Beutel mit Licht wurde von beiden Seiten der Beutel mit kommerziell erhältlichen Schwarzlichtlampen (FL 40 S BLB von Toshiba Corp.) wie schematisch in 5 gezeigt durchgeführt.
Die Konzentrationen von TCE, PCE und Dichlormethan in dem nach der Behandlung abgeleiteten Gas wurden mit einem Gaschromatographen gemessen, der mit einem FID-Detektor (GC-14B von Shimano Corp.; Säule: DB-624 von J&W Corp.) ausgestattet war. Die Konzentrationen von TCE, PCE und Dichlormethan konnten nicht detektiert werden, da sie unter der Nachweisgrenze des Chromatographen lagen, was bedeutet, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, TCE, PCE und Dichlormethan extrem abzubauen und zu entfernen.
6 zeigt eine Anordnung, in der die Vorrichtung zur Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden mit einem Gehäuse 28 abgedeckt wurde. Ein solcher Aufbau ist für eine Sanierung im Freien wünschenswert.
(Beispiel 7)
Die 7A und 7B zeigen eine Ausgestaltung, die die Bestandteile des in 6 gezeigten Aufbaus mit dem Gehäuse in die Behandlungseinrichtung integriert.
In der Ausgestaltung fungiert das Gehäuse 28 als Behandlungstank, in den über eine Leitung 29 das Gasgemisch aus der die Verunreinigung enthaltenden Luft und dem für den Abbau der Verunreinigung benötigten Chlorgas gelangt.
Der Behandlungstank besteht aus den Reaktionsbeuteln 30, der Lichtbestrahlungseinheit 9 und dem Gehäuse 28, wobei die Beutel 30 und die Lichtbestrahlungseinheit im Gehäuse untergebracht sind.
Das in die Reaktionsbeutel eingeführte Gasgemisch wird mit Hilfe der Lichtbestrahlungseinheit 9 mit Licht bestrahlt, zur Reinigung abgebaut und über das Ableitrohr 10 abgelassen.
Der Aufbau zur Durchführung der Abbaureaktion in Reaktionsbeuteln erlaubt die Vermeidung des Kontakts des Behandlungstanks und der Lichtbestrahlungseinrichtung mit dem Reaktionsgas, wobei die Vorrichtung ohne Beeinträchtigung durch die mit dem Abbau verbundene Erosion arbeiten kann.
Die für lange Zeit verwendeten Beutel können nach Ablauf ihrer Haltbarkeit durch neue ersetzt werden, während die anderen Teile erhalten werden.

Claims

Vorrichtung zur Sanierung mit Schadstoffen belasteter Böden, umfassend einen Behandlungstank (5), wobei eine durch Lichtbestrahlung in Gegenwart von Chlor zersetzbare Verunreinigung aus dem verunreinigten Boden (17, 18) als ein die Verunreinigung enthaltendes Gas extrahiert wird und ein Gasgemisch aus letzterem und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um die Verunreinigung abzubauen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Belüftungseinrichtung (2, 3, 16) zum Absaugen des die Verunreinigung enthaltenden Gases aus dem verunreinigten Boden, eine Einrichtung (5, 12, 27) zum Erzeugen des chlorhaltigen Gases, eine Mischeinrichtung (4, 8) zum Mischen des aus dem belüfteten Boden extrahierten, die Verunreinigung enthaltenden Gases mit dem chlorhaltigen Gas, das durch die Erzeugungseinrichtung für chlorhaltiges Gas erzeugt wurde, um das Gasgemisch zu bilden, ein Behandlungsgebiet, wo das Gasgemisch eingeführt wird, eine Lichtbestrahlungseinrichtung (4) zum Bestrahlen des Behandlungsgebietes mit Licht zum Abbau der im Gasgemisch enthaltenen Verunreinigung und eine Absaugeinrichtung (10) zum Absaugen von Abbau-behandeltem Gas aus dem Behandlungsgebiet des Behandlungstanks.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Belüftungseinrichtung ein in dem verunreinigten Boden vorgesehenes Loch (2) und eine Vakuumpumpe (3) zum Absaugen des die Verunreinigung enthaltenden Gases über das Loch aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Erzeugungseinrichtung für chlorhaltiges Gas einen Chlorzylinder (27) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erzeugungseinrichtung (12) für chlorhaltiges Gas eine solche ist, die chlorhaltiges Wasser, das chlorhaltige Luft durch Kontakt-Belüften mit Luft erzeugen vermag.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das die Verunreinigung enthaltende Gas, das von dem verunreinigten Boden abgesaugt wurde, direkt in die Erzeugungseinrichtung für chlorhaltiges Gas eingeleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Behandlungstank (30) die Form eines Beutels hat, dessen Gestalt und Fassungsvermögen variabel sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der beutelförmige Behandlungstank eine Ziehharmonika-Faltenstruktur hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der ein Gehäuse, das den beutelförmigen Behandlungstank (30) abdeckt, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Licht, mit dem das Gasgemisch bestrahlt wird, Licht eines Wellenlängenbereiches von 300 bis 500 nm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verunreinigung eine organische Chlorverbindung ist.
Verfahren vor Sanierung von mit Schadstoffen belasteten Böden, bei dem eine unter Lichtbestrahlung in Gegenwart von Chlor abbaubare Verunreinigung als ein diese enthaltendes Gas aus einem verunreinigten Boden abgesaugt wird und ein Gasgemisch von die Verunreinigung enthaltendem Gas und einem chlorhaltigen Gas mit Licht bestrahlt wird, um die Verunreinigung abzubauen, umfassend die Schritte: Absaugen des die Verunreinigung enthaltenden Gases aus dem verunreinigten Boden, Zuführen des chlorhaltigen Gases, Mischen des die Verunreinigung enthaltenden Gases mit dem chlorhaltigen Gas zum Erhalt des Gasgemisches, Bestrahlen des in ein Behandlungsgebiet eines Behandlungstanks eingeleiteten Gasgemisches mit Licht zum Abbau der darin enthaltenen Verunreinigung und Absaugen des Abbau-behandelten Gasgemisches aus dem Behandlungsgebiet.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Belüftungsschritt unter Einsatz eines Lochs, das im verunreinigten Boden vorgesehen ist, und einer Vakuumpumpe zum Absaugen des die Verunreinigung enthaltenden Gases durch das Loch ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt zum Zuführen des chlorhaltigen Gases unter Einsatz eines Chlorzylinders ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt zum Zuführen von chlorhaltigem Gas ein Schritt zum Erzeugen chlorhaltiger Luft mit Hilfe von chlorhaltigem Wasser ist, das die chlorhaltige Luft durch Kontakt-Belüften mit Luft zu erzeugen vermag.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt zum Erzeugen chlorhaltiger Luft einen Schritt zum Belüften des chlorhaltigen Wassers mit Luft aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt zum Erzeugen chlorhaltiger Luft erfolgt mit Hilfe von die Verunreinigung enthaltendem Gas, das aus dem verunreinigten Boden abgesaugt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem das Licht, mit dem das Gasgemisch bestrahlt wird, einen Wellenlängenbereich von 300 bis 500 nm aufweist.