JP2002096058A - 揮発性汚染物質の浄化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揮発性汚染物質が活性炭に吸着されることに
よって活性炭の交換が必要となる頻度を小さくし、活性
炭交換のための費用や作業工数を節約することができる
とともに、装置全体の省スペース化が可能な揮発性汚染
物質の浄化処理装置の提供。 【解決手段】 揮発性汚染物質を含有する汚染水にアル
カリ溶剤を添加して該汚染水のｐＨをアルカリに調整す
るｐＨ調整装置と、揮発性汚染物質を含有する汚染ガス
を真空吸引するガス吸引装置と、前記汚染ガス中の揮発
性汚染物質を分解せしめ、分解処理後の汚染ガスを、前
記ｐＨ調整装置によりｐＨ調整した汚染水と接触させ、
該汚染水中に含有する揮発性汚染物質を前記処理ガス中
に気化させるとともに分解処理後の汚染ガス中の酸性物
質を該汚染水中に溶解させ、除害する分解−曝気装置
と、前記分解−曝気装置から排出される気体が導入さ
れ、該気体中に含有する揮発性汚染物質を吸着させて除
去する活性炭槽とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機塩素化合物で
汚染された土壌における土壌間空隙や地下水に存在する
揮発性汚染物質を除去処理する浄化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下水や土壌中に存在する有機塩素化合
物などの汚染物質を含む土壌を修復する方法として、い
わゆる真空吸引−揚水曝気法が知られている。この方法
では有機塩素化合物などの揮発性汚染物質、例えばトリ
クロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−ジク
ロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，
２−トリクロロエタンなどを含んだ土壌中のガスや地下
水をポンプで吸引し、これらの揮発性汚染物質を活性炭
に吸着させて除去した後、処理済みの気体を放出する。
また、吸引したガスや地下水を曝気さぜた後の揮発性汚
染物質を含んだ気体を活性炭に吸着させずに、化学的に
分解処理する場合もある。しかしこの化学的分解処理方
法は、装置の大きさに制約がある場合や、修復規模が比
較的小さい場合には設備費を含めた浄化コストが高くな
ることが多いため、活性炭で吸着除去をする方式を採用
する場合が多い。活性炭を用いる方式では、使用した活
性炭は飽和状態近くになり次第、新品と交換することに
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら活性炭処
理を行う従来の装置では以下に示すような問題点があ
る。活性炭が飽和してしまう前に活性炭を新品と交換す
るには、交換する活性炭の費用に加えて、その作業のた
めの労務コストが掛り交換頻度が高くなればなるほど費
用がかさむ。また特に住宅地などの密集した市街地の中
では小型の修復装置により土壌や地下水の修復を行う必
要があるが、特に修復初期では活性炭への負荷が大き
く、かなりの頻度で活性炭を交換する必要が生じる。例
えば土壌吸引ガス中に含まれる揮発性汚染物質の濃度が
数百〜数千ｐｐｍに達するような状況で小型の修復装置
を用いた場合には、十数時間で活性炭の交換が必要とな
る。

【０００４】一方、活性炭の交換を省略する方法とし
て、土壌吸引および曝気処理より曝気させた後の揮発性
汚染物質に対して、気相中で分解処理を施す手法があ
る。汚染規模が大きな大工場跡地等の地下修復において
は、備え付ける活性炭槽も曝気槽も比較的大型なものを
使用できる場合が多く、また分解処理に切り替える場合
でも、その修復規模に見合ったサイズの分解処理装置を
設置することも可能である。例えば触媒燃焼式の処理装
置で設置面積が２〜３ｍ２以上必要な装置を汚染現場に
設置して、ガス化した揮発性汚染物質を対象に活性炭吸
着させる前に分解処理を施すような事例がある。しかし
クリーニング店や中小企業向けの小型の真空抽出−揚水
曝気塔に対して、これらの比較的大がかりな分解処理装
置に替えるのは、スペース的に見ても設置費用的にも無
理があり現実的ではない。

【０００５】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、揮発性汚染物質が活性
炭に吸着されることによって活性炭の交換が必要となる
頻度を小さくし、活性炭交換のための費用や作業工数を
節約することができるとともに、装置全体の省スペース
化が可能な揮発性汚染物質の浄化処理装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る揮発性汚染
物質の浄化処理装置は、揮発性汚染物質を含有する汚染
水にアルカリ溶剤を添加して該汚染水のｐＨをアルカリ
に調整するｐＨ調整装置と、揮発性汚染物質を含有する
汚染ガスを真空吸引するガス吸引装置と、前記汚染ガス
中の揮発性汚染物質を分解せしめ、分解処理後の汚染ガ
スを、該ｐＨ調整装置によりｐＨ調整した汚染水と接触
させ、該汚染水中に含有する揮発性汚染物質を前記処理
ガス中に気化させるとともに、汚染ガス中の酸性物質を
該汚染水中に溶解させ、除害する分解−曝気装置と、前
記分解−曝気装置から排出される気体が導入され、該気
体中に含有する揮発性汚染物質を吸着させて除去する活
性炭槽とを有することを特徴とするもので、前記分解−
曝気装置は、その下部より導入される汚染ガスに紫外線
を照射する紫外線照射装置を備えたり、また揮発性汚染
物質を含有する汚染水にアルカリ溶剤を添加してｐＨを
調整した当該汚染水にオゾンを導入するオゾン混合装置
と、該汚染水に紫外線を照射する紫外線照射装置を設け
たりするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る揮発性汚染物
質の浄化処理装置の一実施例を示す装置構成図、図２は
同じく他の実施例を示す装置構成図である。

【０００８】図１に示す揮発性汚染物質の浄化処理装置
は、土壌の間隙中及び地下水に、有機塩素化合物などの
揮発性汚染物質が存在する地盤１中に挿入して固定され
た多孔管２と、この多孔管２の内部に挿入され、該多孔
管２の底部近くまで設けられた揚水管３と、前記揚水管
３を通して地下水を地表面上に汲上げる揚水ポンプ４
と、汲上げた地下水を貯留する原水槽６、前記多孔管２
から土壌中の気体（汚染ガス）を送気管２１を介して真
空吸引する吸引ブロワー５とを有し、さらに吸引ブロワ
ー５で吸引した気体中に含まれる液体の飛沫を除去する
気液分離槽８と、この気液分離槽８に送気管２２を介し
て接続され、前記気液分離槽８を通った気体と、前記原
水槽６から曝気ポンプ７により汲上げられた地下水が送
水管２５を介して導入される分解−曝気装置９を備え、
送水管４３を介して分解−曝気処理後の処理水を系外に
排水する排水ポンプ４１と、前記分解−曝気装置９に送
気管２６、２７を介して接続される気液分離槽１１と、
この気液分離槽１１を通った気体が送気管２８を介して
導入される活性炭槽１２とを有している。

【０００９】上記装置における多孔管２は土壌中に掘削
された井戸穴１−１に挿入し、井戸の周壁との間に礫な
どを投入しつつ、井戸掘削時のケーシングを引き抜いて
固定されるものである。この多孔管２は例えば、径が１
００ｍｍから１５０ｍｍ程度のポリ塩化ビニル管からな
り、地下水面の上方から下端にかけて多数の開孔が設け
られている。そして前記揚水管３は、前記多孔管２の上
端付近から貫入され、多孔管２の下端付近に至るまで挿
入されており、この揚水管３の下流側には揚水ポンプ４
が取り付けられて地下水を地表面上に汲上げることが可
能になっている。

【００１０】吸引ブロワー５は、気体の搬送方向におけ
る分解−曝気装置９より下流側に設けられ、これより上
流側に減圧状態を形成して多孔管２内の気体を吸引する
ことができるものである。

【００１１】原水槽６は、汲上げられた地下水を一旦貯
留してｐＨを調整するためのものであり、ｐＨをアルカ
リに調整するｐＨ調整装置３０を備えている。原水槽６
中のｐＨをアルカリに調整することで後述する汚染ガス
の分解時に生成する酸性ガスを除害することが可能にな
る。ｐＨは汚染ガス分解時に生成する酸性ガスの濃度に
よって変化し、酸性ガスと接触した排水のｐＨが８．６
以下になるように制御することが望ましいが、酸性ガス
と接触後の排水のｐＨを調整する設備を追加させても問
題はない。

【００１２】前記ｐＨ調整装置３０はｐＨ検出器３０−
１と、ｐＨ制御器３０−２および薬剤槽３０−３で構成
され、ｐＨ検出器３０−１としては一般にｐＨ電極が使
用でき、この値によりｐＨ制御器３０−２が薬剤槽３０
−３中の薬剤の添加量を制御することとなる。前記薬剤
槽３０−３に充填する薬剤としては水酸化ナトリウム溶
液や水酸化カリウム溶液などを用いることができる。

【００１３】また分解−曝気装置９は、送気管２２との
接続口付近に当該送気管２２より導入される汚染ガスに
対し紫外線を照射する紫外線照射装置５１と、その上部
に多数の充填材１０と、排水ポンプ４１を制御する液面
センサー４２を備えている。

【００１４】紫外線照射装置５１は、紫外線透過性保護
管、紫外線照射ランプ、点灯装置で構成され、紫外線透
過性保護管は、ピーク波長が２５４±１０ｎｍ以下の紫
外線に対する透過性が高い材料からなり、例えば透明石
英管や透明テフロン（登録商標）などが用いられ、紫外
線照射ランプは、ピーク波長２５４±１０ｎｍ以下の波
長を照射する低圧水銀ランプや中圧水銀ランプが利用で
きる。これら紫外線の光化学作用により汚染ガス中の揮
発性汚染物質は分解除去され、またこの時に塩化水素な
どの酸性ガスが生成するが、前記したようにｐＨ調整さ
れた汚染水と接触することで中和され除外される。

【００１５】このように従来の曝気装置に分解機能と除
害機能を付加することで通常必要となる分解装置や除害
装置のスペースを省略することが可能となる。また活性
炭槽１２は、円筒状の槽内に粒状活性炭や活性炭素繊維
などを充填したものであり、処理される気体は送気管２
８を通って活性炭槽１２の下部から導入され、活性炭に
接触された後に上部から排出されるようになっている。

【００１６】上記図１に示す揮発性汚染物質の浄化処理
装置において、地盤１中に挿入して固定された多孔管２
内に挿入された揚水管３を通して揚水ポンプ４により汲
上げられた揮発性汚染物質を含有する地下水（汚染水）
は、一旦原水槽６に貯溜され、ここでｐＨ調整装置３０
によりアルカリに調整された後、曝気ポンプ７により送
水管２５を介して分解−曝気装置９へ導入され、充填材
１０を通過して分解−曝気処理されて当該分解−曝気装
置の下部に溜り、送水管４３を介して排水ポンプ４１に
より系外に排水される。一方、吸引ブロワー５で吸引さ
れた揮発性汚染物質を含有する気体（汚染ガス）は、送
気管２１を介して気液分離槽８に導入され、ここで該気
体中に含まれる液体の飛沫が除去されて送気管２２より
分解−曝気装置９へ導入される。分解−曝気装置９へ導
入された気体は、紫外線照射装置５１により紫外線が照
射されることにより、紫外線の光化学作用により汚染ガ
ス中の揮発性汚染物質が分解除去されると同時に、曝気
ポンプ７により該分解−曝気装置９へ導入されたｐＨ調
整された地下水と接触することにより、塩化水素などの
酸性ガスが中和され除外された後、吸引ブロワ５にて送
気管２６、２７を介して気液分離槽１１へ導入され、こ
こで該気体中に含まれる液体の飛沫が除去された後、送
気管２８より活性炭槽へ導入されて当該気体中に含有さ
れている揮発性汚染物質が活性炭に吸着除去されて系外
に放出される。

【００１７】つぎに、図２に示す本発明の他の実施例装
置について説明すると、この装置は前記図１に示す装置
に加え、揮発性汚染物質を含有する地下水（汚染水）に
オゾンガスを添加するオゾン混合装置５３と、オゾン混
合後の地下水に紫外線を照射する紫外線照射装置５６を
付設したものである。

【００１８】前記オゾン混合装置５３は、オゾンガス発
生装置５３−１と原料ガス生成装置５３−２および混合
器５３−３を備えているが、その混合方式は、本発明が
主に対象としている修復規模では、汚染水は毎時２ｍ３
以下の流量で分解−曝気装置９に導入され、このような
条件で効率よくオゾンガスを混合できる方式として、例
えばノズルから噴出させるエジェクター方式、渦流ポン
プを用いて被処理水中にオゾンを混合させるターボミキ
シング方式などが望ましい。

【００１９】前記オゾンガス発生装置５３−１は、原料
ガスを生成する原料ガス発生装置５３−２を備えてお
り、このオゾンガス発生装置５３−１は送気管５５を介
して混合器５３−３と接続されている。このオゾンガス
発生装置５３−１は、オゾンガス濃度２５ｇ／Ｎｍ３以
下の比較的低濃度のオゾンガスを発生する小型の装置を
使用することができ、消費電力が５００Ｗ以下程度の低
電力消費型のものが経済的に望ましい。この程度の小規
模のオゾン発生装置であっても、揚水規摸で毎時２ｍ３
以下のような小規模揚水の修復で活性炭吸着の捕助的な
機能として用いるには十分な能力が期待できる。なおオ
ゾンガス発生装置５３−１では酸素ガスを用いることが
望ましいが、酸素ボンベを使用すると交換などの保守に
関わる手間が加わるため、圧力スッチング吸着法（ＰＳ
Ａ）などにより酸素を生成させるものが望ましい。

【００２０】オゾン混合後の地下水に紫外線を照射する
紫外線照射装置５６としては、内部照射型と外部照射型
の２種類の方法を用いることができ、内部照射型は２重
構造をとり、最内部に紫外線ランプとその周りに透過性
保護管とさらにその周りに外壁があり、保護管と外壁の
間に被処理水が流れる構成となっている。一方、外部照
射型は紫外線ランプと内側に被処理水が流れる透過性保
護管があり、その周りに紫外線ランプが配置されてい
る。透過性保護管は紫外線透過性の高い材料からなり、
例えば石英、透明テフロン、パイレックス（登録商標）
などが用いられる。

【００２１】紫外線ランプは、ピーク波長が１８５±１
０ｎｍ、２５４±１０ｎｍまたは３６０±１０ｎｍの紫
外線を照射するものが利用できるが、オゾンのラジカル
化に有効に作用するとともに、設置コストが低くて消費
電力の少ない、２５４±１０ｎｍのピーク波長を持つ低
圧水銀ランプを用いるのが望ましい。このような構成を
することにより、設置費用や照射管の点灯に要する電力
は、他の種類の紫外線ランプ、例えば中圧水銀ランプに
比べてかなり低減することができる。

【００２２】上記図２に示す揮発性汚染物質の浄化処理
装置の場合は、地盤１中に挿入して固定された多孔管２
内に挿入された揚水管３を通して揚水ポンプ４により汲
上げられた揮発性汚染物質を含有する地下水（汚染水）
は、一旦原水槽６に貯溜され、ここでｐＨ調整装置３０
によりアルカリに調整された後、曝気ポンプ７により分
解−曝気装置９へ導入される前に、オゾン混合装置５３
の混合器５３−３によりｐＨ調整された地下水にオゾン
が添加され、さらに紫外線照射装置５６によりオゾン混
合後の地下水に紫外線が照射される。汚染水中の揮発性
汚染物質は、オゾンとＵＶの作用により生成したヒドロ
キシルラジカルにより分解除去され、また前記したよう
に原水槽中のｐＨをアルカリにすることで分解性能は向
上する。例えば、ｐＨ７からｐＨ８にすることで分解速
度は約１．１倍に増加し、またｐＨ６からｐＨ８にすれ
ば、約１．７倍に増加する。ただし、ｐＨを８以上にし
ても反応速度はほとんど変化しない。また紫外線照射装
置５６により紫外線が照射されることにより、汚染水中
の揮発性汚染物質が分解除去される。

【００２３】曝気ポンプ７により送気管２５を介して分
解−曝気装置９へ導入された地下水は、充填材１０を通
過して分解−曝気処理されて当該分解−曝気装置の下部
に溜り、送水管４３を介して排水ポンプ４１により系外
に排水される。一方、吸引ブロワー５で吸引された揮発
性汚染物質を含有する気体（汚染ガス）は、送気管２１
を介して気液分離槽８に導入され、ここで該気体中に含
まれる液体の飛沫が除去されて送気管２２より分解−曝
気装置９へ導入される。分解−曝気装置９へ導入された
気体は、紫外線照射装置５１により紫外線が照射される
ことにより、紫外線の光化学作用により汚染ガス中の揮
発性汚染物質が分解除去されると同時に、曝気ポンプ７
により該分解−曝気装置９へ導入されたｐＨ調整された
地下水と接触することにより、塩化水素などの酸性ガス
が中和され除外された後、吸引ブロワ５にて送気管２
６、２７を介して気液分離槽１１へ導入され、ここで該
気体中に含まれる液体の飛沫が除去された後、送気管２
８より活性炭槽へ導入されて当該気体中に含有されてい
る揮発性汚染物質が活性炭に吸着除去されて系外に放出
される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明装置によれ
ば、活性炭吸着される有機塩素化合物の量が早期に蓄積
されて活性炭交換寿命が短期間で終わってしまうのを抑
制することができ、その結果活性炭交換のための費用や
作業工数を節約することが可能であり、また小型修復装
置に見合った大きさの範囲内で設置が可能で、クリーニ
ング店周辺での地下汚染水修復向けとしての省スペース
性を維持できることや日頃のメインテナンスが容易であ
るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る揮発性汚染物質の浄化処理装置の
一実施例を概略的に示す装置構成図である。

【図２】同じく本発明の他の実施例を概略的に示す装置
構成図である。

【符号の説明】

１ 地盤 １−１ 井戸穴 ２ 多孔管 ３ 揚水管 ４ 揚水ポンプ ５ 吸引ブロワー ６ 原水槽 ７ 曝気ポンプ ８、１１ 気液分離槽 ９ 分解−曝気装置 １０ 充填材 １２ 活性炭槽 ２１、２２、２６、２７、２８ 送気管 ２５、４３ 送水管 ３０ ｐＨ調整装置 ３０−１ ｐＨ検出器 ３０−２ ｐＨ制御器 ３０−３ 薬剤槽 ４１ 排水ポンプ ４２ 液面センサー ５１、５６ 紫外線照射装置 ５３ オゾン混合装置 ５３−１ オゾンガス発生装置 ５３−２ 原料ガス生成装置 ５３−３ 混合器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 1/32 ４Ｄ０３７ 53/70 1/78 ４Ｄ０５０ 53/68 Ｂ０９Ｂ 5/00 Ｓ 53/77 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 1/20 １３４Ｅ 1/32 １３４Ｂ 1/78 (72)発明者 牛尾 亮三 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 2E191 BA15 BB00 BB01 BD11 BD17 4D002 AA19 AA21 AC10 BA02 BA04 BA09 CA01 CA07 DA41 DA70 EA02 4D004 AA41 AB06 AC07 CA35 CA36 CA43 CA47 CA50 CB05 CC01 4D011 AA15 AA16 AD03 4D020 AA10 BA30 BB03 CB08 CD01 CD03 4D037 AA05 AB14 BA18 BA23 BA24 CA01 CA12 4D050 AA02 AB19 BB02 BC09 CA07 CA13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揮発性汚染物質を含有する汚染水にアル
   カリ溶剤を添加して該汚染水のｐＨをアルカリに調整す
   るｐＨ調整装置と、揮発性汚染物質を含有する汚染ガス
   を真空吸引するガス吸引装置と、前記汚染ガス中の揮発
   性汚染物質を分解せしめ、分解処理後の汚染ガスを、前
   記ｐＨ調整装置によりｐＨ調整した汚染水と接触させ、
   該汚染水中に含有する揮発性汚染物質を前記処理ガス中
   に気化させるとともに分解処理後の汚染ガス中の酸性物
   質を該汚染水中に溶解させ、除害する分解−曝気装置
   と、前記分解−曝気装置から排出される気体が導入さ
   れ、該気体中に含有する揮発性汚染物質を吸着させて除
   去する活性炭槽とを有することを特徴とする揮発性汚染
   物質の浄化装置。
2. 【請求項２】 前記分解−曝気装置は、その下部より導
   入される汚染ガスに紫外線を照射する紫外線照射装置を
   備えていることを特徴とする請求項１記載の揮発性汚染
   物質の浄化処理装置。
3. 【請求項３】 揮発性汚染物質を含有する汚染水にアル
   カリ溶剤を添加してｐＨを調整した当該汚染水にオゾン
   を導入するオゾン混合装置と、該汚染水に紫外線を照射
   する紫外線照射装置を付設したことを特徴とする請求項
   １または２記載の揮発性汚染物質の浄化処理装置。