JP2004344866A - 揮発性有機化合物等の除去方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染水に含まれる揮発性有機化合物を気液分離し、オゾンとの気気接触により気相と液相を酸化して除去処理する、又活性炭等の消耗資材を皆無にし無人管理で稼動処理を行う。
【解決手段】気液分離とオゾンとの気気接触が同時に行える球形サイクロン１を用い、該球形サイクロンに取付けられた導入管１１からオゾンを導入し、送風ブロア４により該サイクロン内部に旋回流を高速で起す。球形ノズル５から球形サイクロン内に汚染水を噴射・霧化し、高速旋回流によって水滴は更に微細化される。微細水滴化が進むと揮発性有機化合物は分離される。この過程で気体も液体もオゾン酸化され、液体は浄化後境外へ排出され、気体は昇圧後汚染水槽１９へ送られ散気管等で溶解後、余剰気体は再び送風ブロア用空気原料として再利用される。この間不足気体は風量調節付ガラリ１６から補給され、臭気を放出することなく地下水等汚染水浄化が主たる目的の全自動処理装置が構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、地下水等水中の揮発性有機化合物等の除去方法とその装置に関する。
【０００２】
〔従来の技術〕
従来、地下水等水中の、揮発性有機化合物等の除去に関しては、優れた装置と方法がなく、曝気・活性炭吸着法では騒音が大きく、装置も過大で、使用済み活性炭の処理が必要であり、産業廃棄物の発生が問題になっていた。米国からは紫外線酸化装置等が導入されたが、紫外線は透明な空気や水には有効であるが、濁度・色度を持つ不透明な汚染水の浄化には不向きで処理が出来なかった。次に噴流を長方形の容器内で、２重構造のパイプの内側に、加圧した汚染水と外側から加圧された空気を同時に噴射し、微細水滴を得ようとしたが、気液接触や気液分離の効果は少ないようである。
【０００３】
曝気・活性炭吸着法、噴流式気液分離方式、或いは米国技術導入の紫外線ランプ酸化方式も、共に揮発性有機化合物等の含有量が数ＰＰｍ以下の処理に限られており、１０ＰＰｍ以上或は１００ＰＰｍの含有量になると、最終的には活性炭の吸着に頼っている為、活性炭の吸着力を超える濃度は対応出来ないことになり、汚染水に清水を送水して、絶対量が増えても所定の濃度以下にしなければ処理不能で、この状態を改善する方法が待たれていた。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
環境行政の中で軽視されていたか、全く無視されていた化学工場や、半導体工場、或はガソリンスタンド又はドライクリーニング工場等で、洗浄水に使用されたりした液体が地下に浸透し、地下水を汚染している。工場関係者は特に行政当局から指示や警告もなかったので、汚染された水とは判っていても気にせずに排水溝に流していたが、近年地下水の分析調査から揮発性有機化合物が混入されていたことが判り、初めて問題にされ、井戸水の汚染等から新聞紙上を賑わすことになった。
【０００５】
地下水等に揮発性有機化合物等が混入した時、混合汚染水になる為、汚染水を何らかの方法で分離しなければならない。本発明は発明者本人発明の球形サイクロンと、本人出願の球形ノズルを使用し、公知のオゾン発生器によるオゾンを用いることによって、汚染水を清浄水に戻し、揮発性有機化合物を、液相と気相の併用オゾン酸化方法で解決しようとするものである。光酸化触媒が持て囃されているが、酸化チタンに光が当ると微量のオゾンが発生する為の浄化方法で、低濃度処理の範囲で使用する以外に処理不能である。
【０００６】
オゾンは気相では１ｇ／ｃｃで５００ＰＰｍになるが、液相中では１ｇ／ｃｃで１ＰＰｍである。従って酸化を有効に行うためには気相が正しいが、気々接触の最善の方法が皆無に等しかったので、判ってはいても実現することが出来なかった。これを解決する手段に発明者本人発明の球形サイクロンが、気気接触・気液分離を１球で同時に行えることを発見し発明した。処理後の排気は残オゾンも有り、微量ながら揮発性有機化合物も残っている場合も想定して、汚染水中に気泡洗浄を行う方法を採用した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するものであり、請求項１記載の地下水揚水ポンプで汲み上げ、汚染水槽に一時貯える。汚染水は濁度も色度も有り、透明度は無い為、紫外線ランプ等で浄化するのは困難であり、時間と共に澱も沈殿する、この澱の沈殿防止を行う為、散気管等でオゾン含有気体を利用し、予め攪拌する。汚染水は噴射ポンプにより、汚染水揚水管を通して球形サイクロン内の効果的な球形ノズルにより、微細水滴を噴射する。
【０００８】
揮発性有機化合物は親水性ではないので、噴霧により微細水滴化されると汚染水から容易に剥離され、揮発性のある物質は気体と共に球形サイクロン内を旋回する。旋回流から球形サイクロンの中心下部の負圧状態で導出される約２秒間に、オゾナイザーから発生したオゾンとガスガス接触し、オゾン（Ｏ_３）は揮発性有機化合物に接触すると、酸素（Ｏ_２）と活性酸素（Ｏ）に分解される。活性酸素はオゾンの１０倍以上の酸化力を持つ為、接触物を容易に酸化する。通常オゾンの接触酸化時間は世界的な常識で、４〜５分から４〜５０分間の時間が掛かると云われているが、球形サイクロンは２秒間で接触酸化されていることが証明されている。
【０００９】
オゾンは生成時には湿度が多いと殆ど発生しないが、生成されたオゾンが酸化物と接触するときは、乾燥状態では条件が悪く湿度の多い時に酸化効力が著しく高いと云われている。汚染水を球形ノズルにより霧化し、微細水滴化する時、同時にオゾン接触させると揮発性有機化合物と分離された水滴も酸化されるので、単に曝気分離された水とは清浄度が違ってくる。比重差のある水は遠心分離効果により球形サイクロンの内壁を旋回しながら下方向に落下して行き、下部の回収口から処理水導出管によって放出される。オゾン酸化水になっていて浄化が進む為工業排水基準はクリアできる。
【００１０】
揮発性有機化合物等は汚染水中の含有量が決まっている訳ではないので、地下水によっては高濃度含有量の所もあり、装置もスペックに対応しなければならなくなる。従って酸化力の高い高濃度オゾンを使用する可能性が出てくるので、処理後の残オゾン対策も考慮に入れる必要がある。本発明では浄化後の処理水は境外放出するが、気体は密閉構造内で循環させ境外に全く放出しない策を講じることで有機化合物より発生する臭気問題を起さない装置になった。
【００１１】
上記の対策の為、地下水を揚水ポンプで汲み上げ汚染水槽に貯水し、汚染水槽底部に散気管やエジェクター或は渦流ポンプ等気体を液体に溶解させる方法を採る。球形サイクロン内で旋回流を作り、気液分離し、気気接触し、役目を終えた気体は排風管内を通って、汚染水槽に隣接するブロアこのブロアは水槽の底に気体を送り込むので、圧力の強いルーツブロアやケミカルブロアを使用し、散気管を使用しない時は、渦流ポンプ等、公知の技術で水中にガスを溶解する方法を採り、気体に含まれる残オゾン等を汚染水に溶かし、予め汚染水のオゾン酸化を行う。オゾン水に溶け込め切れなかった余剰気体は送風ブロア導入管により送風ブロアに接続される。
【００１２】
汚染水槽は角型でも球形でもよいが、散気管等でガス溶解させる為、送風ブロアへ送られる気体の減少が考えられる為、汚染水槽の上部送風ブロア導入管を取付け位置の対面に風量調節付ガラリ（大気取入れ口）を設け、送風ブロアの風量が不足しないよう調節する。汚染水槽内には波除け板を取付けその内側に水位を一定にする為の水位センサー或はボールタップ等を設け、噴射ポンプによって汲み上げられた水量が常に確保できるよう自動的に揚水ポンプを作動させ汚染水槽内の水位を一定にする手段が組み込まれている。
【００１３】
【発明の実施例の説明】
本発明の揮発性有機化合物等の除去方法とその装置の構成を図面参照して説明する。
【００１４】
図１ないし図２において球形サイクロン１は球形の上部真横に導入管１１を設け、導入管１１の延長戦上に送風ブロア４が取付けてある。導入管１１にはオゾナイザー２で発生したオゾンをテフロンチューブで延伸し、オゾン投入口３が接続されている。球形サイクロンの一部任意の個所に球形ノズル５を取付け汚染水を噴霧し、汚染水の気液分離を行う。球形ノズル５は汚染水揚水管６を通して噴射ポンプ７から汚染水槽に連結されている。噴射ノズル５で噴霧され、送風ブロア４で送られた１５ｍ／ｓｅｃの風速を持つ気体にオゾンも含まれており、汚染水の霧化と酸化が同時に進行する。球形サイクロン１内の気体の滞留時間は、２秒間で旋回が終わると遠心分離作用により内壁から落下していく水滴と負圧になって中心下部から上昇していく気体に分離され、気体は排風管１０内からルーツブロア等で再び圧力を掛けられ散気管１２によって汚染水槽１９内の汚染水に接触曝気し溶け込める物質、例えば残オゾン等は溶解され予備酸化が行われる。
【００１５】
汚染水槽１９内で溶解できなかった余剰気体は送風ブロア導入管２０で送風用気体として送風ブロア４に接続される。溶解した気体の分量やその他の原因で不足した気体は、風量調節付ガラリ１６で不足した気体を取入れて補う。汚染水槽１９の汚染水は地下水を揚水ポンプ１３で地下水揚水管１４を通して汲み上げる。バルブ１５は水量調節等に使用する。ボールタップ８は溢水防止と補給水の調節を行う。球形サイクロン１内で気液分離し、オゾンによって浄化された処理水は処理水導出管で導出し、処理水放出口から境外へ放出されるシステムを持つ揮発性有機化合物等の除去方法とその装置を提供する
【発明の効果】
以上の記述によって明らかなように、地下水等に含有した揮発性有機化合物等の除去を行う時、気液分離とオゾンとの気気接触を同時に行い水中の揮発性有機化合物を酸化分解し、行政の指導基準に沿った水質に改善する揮発性有機化合物の除去方法とその装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は本発明に基づく揮発性有機化合物除去方法と装置の構成を示す正面概略図である。
【図２】第２図は本発明に基づく揮発性有機化合物除去方法と装置の構成の内汚染水槽を方形にした構成を示す正面概略図である。
【図３】第３図は全炭化水素の除去処理データである。
【符号の説明】
１．球形サイクロン
２．オゾナイザー
３．オゾン投入口
４．送風ブロアー
５．球形ノズル
６．汚染水揚水管
７．噴射ポンプ
８．ボールタップ（溢水防止と補給水制御）
９．ルーツブロアー（ケミカルブロア又は渦流ポンプ等）
１０．排風管
１１．導入管
１２．散気管（エジェクター等）
１３．揚水ポンプ
１４．地下水揚水管
１５．バルブ
１６．風量調節付ガラリ（大気取入口）
１７．処理水導出管
１８．処理水放出口
１９．汚染水槽
２０．送風ブロアー導入管

Claims (5)

1. 揮発性有機化合物等を含有する汚染水を加圧して、球形サイクロン内任意の個所に１乃至複数個の球形ノズル（本出願人特願２０００−１１４３８３）を取り付け、該球形ノズルより、汚染水を噴霧し、霧化することで汚染水中の揮発性有機化合物等を水と分離させることを特徴とする揮発性有機化合物等の除去方法とその装置。
2. 請求項１の球形サイクロン内において、球形ノズルより、汚染水を霧化しながら、更に微細水滴にするため、球形の上部真横、接線方向に気体を導入し、該気体は旋回流となり、上部小径から下降し、直径の変化により、中央部で緩慢流になり再び下降し、急速旋回流になり負圧になった中心から上昇し、導出される。その間の旋回流風速により、汚染水は１μｍ以下にまで微細化され、揮発性有機化合物等は強制的に剥離し、比重差のある重い水滴は遠心分離により、球形サイクロンの内壁を伝わって回収されることによって汚染水が分離浄化されることを特徴とする揮発性有機化合物等の除去方法とその装置。
3. 請求項１及び２において、球形サイクロンの遠心力効果で、気水分離された気体は、揮発性有機化合物等を含んでいる為、オゾン発生器により、別途生成されたオゾンをテフロンチューブ等により、該球形サイクロン内に導入し、約２秒間程度の接触時間により、有害物質の酸化分解を行う、オゾンは生成時の湿度は禁物であるが、接触酸化時の湿度は高い程効果があると公知されており、気液分離と同時に気液接触酸化を行う、合理的な手法を取り入れたことを特徴とする揮発性有機化合物等の除去方法とその装置。
4. 請求項１・２・３において、球形サイクロンの遠心力効果で、気液分離と水滴の微細化及び気体に含まれている揮発性有機化合物のオゾン酸化を行った後、該気体は球形サイクロン内で負圧になり、中心上部に排出する。排出された気体はルーツブロアやケミカルブロア等で吸引加圧し、予め処理用地下水を、ポンプによって汲み上げて置いた汚染水槽内下部に取付けた、散気管や渦流ポンプ等により、気体中の残オゾンや微量の揮発生有機化合物を溶解攪拌し予め一次酸化させる。水槽内で溶け込め切れなかった余剰空気は、ブロアに接続されたパイプによって、再度球形サイクロンに送り込む、ブロアの送気風として循環使用し、汚染空気を外部に洩らさないことを特徴とする。又水槽内空気が少なくなる場合は、吸引パイプの反対側に可変するガラリ（大気吸入部）を持っている。汚染水は浄化し、工場廃水として放出するが、脱気した揮発性有機化合物と気体は、密閉構造の装置内でオゾン酸化し、循環中に浄化して、活性炭等の消耗する吸着剤を不要とし全自動処理を行うことを特徴とする、揮発性有機化合物等の除去方法とその装置。
5. 請求項１・２・３・４を包含する揮発性有機化合物等と発明の名称に記述したとおり、本発明は揮発性以外の有機化合物にも対応し、低濃度から高濃度の物質まで、オゾン濃度を上げたり、風力を調整すれば多岐に亙って、水中の有機化合物等の酸化還元分解を可能にした。又酸化還元ガスが境外に漏洩しない構造であり、総ゆる物質を対象にすることが出来る。ブロアとポンプとオゾナイザーの消費電力がランニングコストの総てであり、経済的な費用で汎用機として使用出来、一度設定すれば殆ど無人管理で運営できる揮発性有機化合物等の除去方法とその装置。

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