JP2002336842A - 揮発性汚染物質の浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揮発性汚染物質を吸着させる活性炭の負荷を
減少させ、さらに汚染水中の汚染物質の濃度や分解特性
に合わせて効率よく浄化が行える汚染物質の浄化装置を
提供する。 【解決手段】 汚染水中にオゾンガスを混合する気液混
合装置、および前記気液混合装置によりオゾンガスが導
入された汚染水に含まれる揮発性汚染物質の分解を促進
する紫外線照射装置で構成される化学処理ユニットと、
紫外線照射後の汚染水に該曝気用気体を接触させる曝気
装置、および該曝気装置から排出した曝気後ガス中の揮
発性汚染物質を除去するための活性炭吸着装置で構成さ
れる物理処理ユニットとを有し、それぞれのユニットが
分離可能で、かつ単独で浄化処理が可能である汚染物質
の浄化装置であり、汚染水中の汚染物質の濃度かつ分解
特性に合わせて該化学処理ユニットと該物理処理ユニッ
トを同時あるいは単独で使用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、有害な汚染物質で
汚染された地下水などの汚染水から汚染物質を除去する
浄化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地下水中の汚染が問題になってい
るが、その原因となる汚染物質としてはトリクロロエチ
レン、テトラクロロエチレン、１，２−ジクロロエタ
ン、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチ
レン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−ト
リクロロエタン、ジクロロメタン、パラジクロロベンゼ
ン、１，２−ジクロロプロパン、クロロホルム、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン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、四
塩化炭素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ホルムアル
デヒド等の揮発性有機化合物が挙げられる。前記した有
機塩素化合物などの揮発性汚染物質を含む土壌を修復す
る方法として、いわゆる揚水曝気法が知られている。こ
の揚水曝気法は、揮発性汚染物質を含んだ地下水をポン
プで揚水し、これに空気を効率よく接触させることで地
下水中の揮発性汚染物質を気相に移行させ、除去を行う
方法である。

【０００３】しかし、この方法は汚染物質を分解して無
害化する技術ではないので後処理が必要であり、活性炭
に吸着させる方法を用いるのが一般的である。曝気装置
を出た後の揮発性汚染物質を含んだ気体を化学的に分解
処理する場合もあるが、有毒な副生物や酸性ガスが発生
するためその処理装置などが必要となり、装置が大型化
し、設備費を含めた浄化コストが高くなることが多く、
活性炭で吸着除去をする方式を採用する場合が多い。し
かし、活性炭は破過する前に新品と交換する必要がある
が、交換する活性炭の費用に加えて、その作業のための
労務コストがかかり、交換頻度が高くなればなるほど費
用は多大になる。また、１０ｍｇ／ｌ以上の高濃度で汚
染されているサイトの浄化では、曝気装置の性能上２台
を直列に運転する必要があるが、騒音が大きく、汚染サ
イトが住宅地周辺などの場合は問題が大きい。

【０００４】一方、液相中で地下水中の揮発性汚染物質
を除去する方法としては促進酸化処理がある。これはオ
ゾン、過酸化水素、紫外線および酸化チタンなどの光触
媒を併用し、酸化力が強いヒドロキシルラジカルを生成
させて有害な汚染物質を分解除去する方法である。しか
し、促進酸化処理単独で除去処理を行う場合、滞留時間
の増加や、より高出力のオゾナイザーの必要性が生じる
ため装置の大型化や設備投資の負担が大きくなる。また
１，１，１−トリクロロエタン等の飽和アルカンなどは
トリクロロエチレン等の２重結合をもつアルケンより分
解が困難なため多くの処理時間が必要となり、さらに装
置を大型化する必要が生じる。

【０００５】通常、汚染された地下水などを揚水して地
上で処理を行う場合、地下水中の汚染物質の濃度は修復
初期では高い値を示すが、処理の経過とともに急激に低
下し、修復中期から後期にかけて低濃度の状態に移行す
るため、修復初期の濃度に対応した処理装置では修復中
期以降では能力が過剰となり、長期間大きな土地面積を
占用する結果となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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
発性汚染物質を吸着させる活性炭の負荷を減少させ、さ
らに汚染水中の汚染物質の濃度や分解特性に合わせて装
置の形態を変えることで、修復事業全般において効率よ
く浄化が行える汚染物質の浄化装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る汚染物質の
浄化装置は、汚染物質を含む汚染水中にオゾンガスを混
合する気液混合装置、および前記気液混合装置によりオ
ゾンガスが導入された汚染水に含まれる揮発性汚染物質
の分解を促進する紫外線照射装置で構成される化学処理
ユニットと、紫外線が照射された汚染水中に残存する揮
発性汚染物質を曝気用気体中に気化させるために該照射
後の汚染水に該曝気用気体を接触させる曝気装置、およ
び該曝気装置から排出した曝気後ガス中の揮発性汚染物
質を除去するための活性炭吸着装置で構成される物理処
理ユニットとを有し、それぞれのユニットが分離可能
で、かつ単独で浄化処理が可能であり、汚染水中の汚染
物質の濃度かつ分解特性に合わせて該化学処理ユニット
と物理処理ユニットを同時あるいは単独で使用すること
を特徴とするものである。

【０００８】本発明において、揮発性汚染物質は、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−ジクロロエチレン、１，２−ジク
ロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，
１，２−トリクロロエタン、ジクロロメタン、パラジク
ロロベンゼン、１，２−ジクロロプロパン、クロロホル
ム、べンゼン、トルエン、キシレントリクロロエチレ
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、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ホルムアルデヒドのうち少なくとも１つが例示でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る汚染物質の浄
化処理装置の一実施例を示す概略装置構成図、図２は同
じく他の実施例を示す概略装置構成図であり、１は多孔
管、２は揚水管、３は揚水ポンプ、４は原水槽、５は気
液混合装置、６は紫外線照射装置、７は曝気装置、８は
吸引ブロワー、９は接続部、１０は活性炭吸着装置（活
性炭槽）、１１、１２は送水管、１３、１４、１５、１
９は送気管、１６は紫外線透過性保護管、１７は原料ガ
ス発生装置、１８はオゾンガス発生装置、２１は充填
材、２４は紫外線ランプ、２５、３０は排水管である。

【００１０】すなわち、図１に示す浄化装置は、主に２
つのユニットで構成されている。１つは土壌の間隙中及
び地下水に、汚染物質が存在する地盤中に固定された多
孔管１の底部近くまで設けられた揚水管２と、この揚水
管２に送水管１１を介在して接続され、地下水を地表面
上に汲み上げる揚水ポンプ３と、揚水ポンプ３で汲み上
げられた地下水、すなわち汚染水を一旦貯留する原水槽
４、この原水槽４の汚染水にオゾンガス発生装置１８に
より生成させたオゾンガスを混合させる気液混合装置５
と、そのオゾンガスを混合させた汚染水に紫外線を照射
する紫外線照射装置６、紫外線照射後の汚染水が通る送
水管１２で構成される化学処理ユニットである。他の１
つは、前記紫外線が照射された汚染水が送水管１２を介
して導入される曝気装置７と、曝気装置内の気体を送気
管１３に通して吸引する吸引ブロワー８と、吸引した気
体が送気管１４を介して導入される活性炭吸着装置１０
で構成される物理処理ユニットである。これらのユニッ
トは接続部９で接合しており、この部分からそれぞれに
分離可能であり、それぞれ単独で使用することが可能と
なっている。

【００１１】前記多孔管１は、土壌中に掘削された井戸
穴に挿入し、井戸の周壁との間になどを投入しつつ、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１は、例えば径が１００ｍｍから１５０
ｍｍ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。

【００１２】前記揚水管２は前記多孔管１の上端付近か
ら貫入され、多孔管の下端付近に至るまで挿入されてお
り、この揚水管２の下流側には揚水ポンプ３が取り付け
られ、地下水を地表面上に汲み上げることが可能になっ
ている。

【００１３】前記オゾンガス発生装置１８は、原料ガス
を生成する原料ガス発生装置１７を備えており、このオ
ゾンガス発生装置１８は送気管１９を介して気液混合装
置と接続されている。このオゾンガス発生装置１８に要
求されるオゾン発生能力は汚染水中の汚染物質の濃度に
よって異なり、汚染濃度が数ｍｇ／ｌ以下であれば、３
０〜４０ｇ／Ｎｍ^３以下のオゾンガスを生成する装置で
十分であるが、汚染濃度が数十ｍｇ／ｌ以上存在する場
合は８０ｇ／Ｎｍ^３以上のオゾンガスを生成する装置に
する方が好ましい。なお、オゾンガス発生装置１８の原
料としては酸素ガスを用いるのが好ましいが、酸素ボン
ベを使用すると交換などの保守に手間がかかるため、圧
力スイッチング吸着法（ＰＳＡ）などにより酸素を生成
させるものが望ましい。

【００１４】前記気液混合装置５は、オゾンガスと汚染
水を効率よく混合するとともに、汚染水を曝気装置７ま
で送水する。オゾンガスの混合方式として、ノズルから
噴出させるエジェクター方式や、渦流ポンプを用いて汚
染水中にオゾンを混合させるターボミキシング方式が望
ましい。

【００１５】前記紫外線照射装置６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る。内部照
射型は２重構造をとり、最内部に紫外線ランプ２４、そ
の周りに透過性保護管１６、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造となって
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２４が配置されている。透過性保護管１６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（登録商標）等が用いられる。

【００１６】前記紫外線ランプ２４は、ピーク波長が１
８５±１０ｎｍ、２５４±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。

【００１７】前記吸引ブロワー８は、気体の搬送方向に
おける曝気装置７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、吸気管１５から空気が吸引さ
れ、曝気装置７内に導入される。

【００１８】前記活性炭槽１０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る。処理
される気体は送気管１４を通って活性炭吸着装置１０の
下部から導入され、活性炭に接触された後に排出され
る。

【００１９】図２に示す装置は、図１中の化学処理ユニ
ット単独で処理する場合の形態を示している。紫外線照
射装置６を通過した処理水が排水管３０を通して系外に
放出される以外は、図１と同様の形態を取る。通常、汚
染された地下水の浄化では、処理初期から処理中期にか
けて汚染水中の汚染濃度の減少幅は大きく、処理中期か
ら後期にかけて低濃度で推移する。したがって、低濃度
領域では前記化学処理ユニットあるいは前記物理処理ユ
ニットのみで浄化処理を行うことが可能となり、残りの
ユニットは別の汚染サイトの浄化に活用できるため装置
資源を効率よく使用することができる。

【００２０】上記図１および図２に示す装置において、
地盤中に挿入して固定された多孔管１内に挿入された陽
水管２を通して揚水ポンプ３によりくみ上げられた汚染
物質を含有する汚染水を、一旦原水槽４に貯蔵する。次
いで、原水槽４に貯留している汚染水、および原料ガス
生成装置１７を経てオゾンガス発生装置１８で発生した
オゾンガスを気液混合装置５に導入して混合する。続い
て、オゾンガスを混合された汚染水を気液混合ポンプ５
により紫外線照射装置６に導入する。この紫外線照射装
置６では、テトラクロロエチレン、ベンゼン等のヒドロ
キシルラジカルによる分解速度が速い揮発性有機物の半
分以上が酸化処理される。

【００２１】浄化処理初期の汚染水中の汚染濃度が高い
場合は、酸化処理した汚染水を曝気装置７に送り、汚染
水中に残存している揮発性有機化合物を充填材２１を通
過させて曝気処理し、処理後の汚染水は排水管２５を介
して系外に排出される。一方、曝気処理で生成した曝着
後ガスは、吸引ブロワー８により活性炭吸着装置１０に
導入され、活性炭に揮発性有機化合物が吸着除去されて
系外に放出される。

【００２２】浄化処理中期から後期の汚染水中の汚染濃
度が低い場合は、図２に示すごとく、酸化処理のみで汚
染水中の汚染物質の濃度を排水基準や環境基準以下にす
ることが可能であるため、紫外線照射装置６での酸化処
理後、排水管３０を介してそのまま汚染水を系外に放出
することができる。

【００２３】なお、前記の２通りの処理において、処理
後の汚染水を系外に排出する前に活性炭処理あるいは生
物活性炭処理を施しても問題がない。

【００２４】

【実施例】実施例１ 図１に示す浄化装置を用いて、テトラクロロエチレン濃
度５ｍｇ／ｌの地下水の浄化を行った。本実施例におけ
る試験条件を表１に、試験結果を表２に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例２ 図１に示す浄化装置を用いて、テトラクロロエチレン濃
度２０ｍｇ／ｌの地下水の浄化を行った。本実施例にお
ける試験条件を表３に、試験結果を表４に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】実施例３ 図２に示す浄化装置を用いて、テトラクロロエチレン濃
度０．５ｍｇ／ｌの地下水の浄化を行った。本実施例に
おける試験条件を表５に示す。本実施例では、処理後水
中のテトラクロロエチレン濃度は０．０８ｍｇ／ｌであ
った。

【００３１】

【表５】

【００３２】実施例４ 図１に示す浄化装置を用いて、ベンゼン濃度２ｍｇ／ｌ
の地下水の浄化を行った。本実施例における試験条件は
実施例１と同じであった。その結果、処理後水中のテト
ラクロロエチレン濃度は０．０３ｍｇ／ｌ、活性炭交換
頻度は０回であった。

【００３３】実施例５ 図１に示す浄化装置を用いて、トリクロロエチレン濃度
５ｍｇ／ｌと１，１，１−トリクロロエタン濃度１ｍｇ
／ｌの地下水の浄化を行った。本実施例における試験条
件は実施例１と同じであった。その結果、処理後水中の
トリクロロエチレン濃度は０．０２ｍｇ／ｌ、処理後水
の１，１，１−トリクロロエタン濃度は０．０５ｍｇ／
ｌ、活性炭交換頻度は０回であった。

【００３４】実施例６ 図２に示す浄化装置を用いて、トリクロロエチレン濃度
５ｍｇ／ｌと１，１，１−トリクロロエタン濃度１ｍｇ
／ｌの地下水の浄化を行った。本実施例における試験条
件はオゾンガス発生濃度が４０ｇ／Ｎｍ^３である以外は
実施例３と同じであった。その結果、処理後水中のトリ
クロロエチレン濃度：０．１ｍｇ／ｌ、処理後水の１，
１，１−トリクロロエタン濃度は１ｍｇ／ｌであった。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明装置によれ
ば、酸化処理した汚染水の曝気処理で生成した曝着後ガ
スを活性炭槽で処理するので、活性炭寿命が長くなり、
活性炭コストおよび活性炭交換工数を節減できる。ま
た、本発明装置は、化学処理ユニットと物理処理ユニッ
トを汚染水中の汚染物質の濃度かつ分解特性に合わせて
同時あるいは単独で使用することができるので、汚染水
中の汚染物質の濃度変化や分解特性に対応した浄化を行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略装置構成図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す概略装置構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 多孔管 ２ 揚水管 ３ 揚水ポンプ ４ 原水槽 ５ 気液混合装置 ６ 紫外線照射装置 ７ 曝気装置 ８ 吸引ブロワー ９ 接続部 １０ 活性炭吸着装置 １１、１２ 送水管 １２ 送水管 １３、１４、１５、１９ 送気管 １６ 紫外線透過性保護管 １７ 原料ガス生成装置 １８ オゾンガス発生装置 ２１ 充填材 ２４ 紫外線ランプ ２５、３０ 排水管

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/78 1/58 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１７Ａ １３４Ｅ 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） 4D002 AA21 AA32 AA33 AB03 AC10 BA04 CA07 DA41 EA01 EA02 EA05 FA01 HA01 4D011 AA15 AA16 AB04 AD03 4D037 AA01 AA11 AB11 AB14 AB16 BA18 BA23 BB05 CA12 4D038 AA02 AA08 AB08 AB09 AB14 BA04 BB03 BB06 BB14 BB16 4D050 AA02 AA12 AB12 AB14 AB19 BB02 BC09 BD03 BD06 CA03 CA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揮発性汚染物質を含む汚染水中にオゾン
   ガスを混合する気液混合装置、および前記気液混合装置
   によりオゾンガスが導入された汚染水に含まれる揮発性
   汚染物質の分解を促進する紫外線照射装置で構成される
   化学処理ユニットと、紫外線が照射された汚染水中に残
   存する揮発性汚染物質を曝気用気体中に気化させるため
   に該照射後の汚染水に該曝気用気体を接触させる曝気装
   置、および該曝気装置から排出した曝気後ガス中の揮発
   性汚染物質を除去するための活性炭吸着装置で構成され
   る物理処理ユニットとを有し、それぞれのユニットが分
   離可能で、かつ単独で浄化処理が可能であり、汚染水中
   の汚染物質の濃度かつ分解特性に合わせて該化学処理ユ
   ニットと物理処理ユニットを同時あるいは単独で使用す
   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】 揮発性汚染物質は、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−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチレ
   ン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリ
   クロロエタン、ジクロロメタン、パラジクロロベンゼ
   ン、１，２−ジクロロプロパン、クロロホルム、べンゼ
   ン、トルエン、キシレン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、四
   塩化炭素、べンゼン、トルエン、キシレン、ホルムアル
   デヒドのうち少なくとも１つである請求項１記載の揮発
   性汚染物質の浄化装置。