JP2007209914A - Cleaning system for volatile organic compound-contaminated soil and its cleaning method - Google Patents

Cleaning system for volatile organic compound-contaminated soil and its cleaning method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning system for volatile organic compound-contaminated soil capable of efficiently cleaning the contaminated soil containing the volatile organic compound in a short time. <P>SOLUTION: The cleaning system 1 is provided with an ultrasonic washing apparatus 3, a solid/liquid separation apparatus 4 and an ultrasonic decomposition apparatus 5. The ultrasonic washing apparatus 3 has a washing tank 31 for storing a mixture of the contaminated soil E1 containing VOC and washing water W1, and extracts the VOC from the contaminated soil E1 side to the washing water W1 side by irradiating the inside of the mixture with an ultrasonic wave 10 of 20 kHz to wash the contaminated soil E1. The solid/liquid separation apparatus 4 separates the soil particle contained in the washing water W1 discharged from the ultrasonic washing device 3 from the washing water W1. The ultrasonic decomposition apparatus 5 has a decomposition tank 51 for storing the washing water W1 separated in the solid/liquid separation apparatus 4, and decomposes the VOC by irradiating the inside of the washing water W1 with an ultrasonic wave 10 of 500 kHz to detoxify it. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を利用して汚染土壌中の揮発性有機化合物を無害化する揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム、及びその浄化方法に関するものである。   The present invention relates to a purification system for volatile organic compound-contaminated soil that detoxifies volatile organic compounds in contaminated soil using ultrasonic waves, and a purification method therefor.

従来、揮発性有機化合物(VOC)は、溶剤、接着剤、洗浄剤などに広く用いられてきた。しかし、これらVOCは毒性が高いものが多いことに加え、大気中の光化学スモッグや浮遊粒子状物質の原因になることが知られている。   Conventionally, volatile organic compounds (VOC) have been widely used in solvents, adhesives, cleaning agents, and the like. However, many of these VOCs are highly toxic, and are known to cause photochemical smog and suspended particulate matter in the atmosphere.

工場跡地の汚染土壌には、工場稼動時に排出されたVOCが蓄積・濃縮されており、地下水や大気を経由して健康被害を起こすことが懸念されている。そのため、平成15年2月に土壌汚染対策法、平成16年6月には大気汚染防止法の改正法令が施行され、VOCの排出基準などが強化されている。従って、工場跡地などの汚染土壌を無害化してVOCを含まない浄化土壌としてリサイクルすることが望まれている。   VOCs discharged during factory operation are accumulated and concentrated in the contaminated soil of the factory site, and there is concern about causing health damage via groundwater and air. For this reason, the Soil Contamination Countermeasures Law was enacted in February 2003, and the Air Pollution Control Law was revised in June 2004 to strengthen VOC emission standards. Therefore, it is desired to decontaminate contaminated soil such as factory ruins and recycle it as purified soil containing no VOC.

土壌中のVOC処理としては、大別して物理・化学的処理、熱処理、生物処理(バイオレメディエーション)などの浄化方法が知られている。物理・化学的処理には、紫外線や酸化剤などで分解する方法(酸化還元分解処理)、粒子による分級洗浄、高圧水や界面活性剤により分離する方法(土壌洗浄処理)、吸引井戸を設けて気体にして分離する方法(ガス吸引、曝気処理)などがある。熱処理には、200℃〜600℃で揮発分離する方法(熱脱着処理)、800℃〜1000℃で焼却する方法(熱分解処理)、1200℃以上の高温で溶融させる方法(溶融固化処理)などがある。生物処理には、汚染現場または地上プラントにおいてバクテリアで分解する方法がある。   As the VOC treatment in soil, purification methods such as physical / chemical treatment, heat treatment, biological treatment (bioremediation), etc. are known. For physical and chemical treatments, there is a method of decomposing with ultraviolet rays and oxidizing agents (oxidation-reduction decomposition treatment), classification washing with particles, separation with high-pressure water and surfactant (soil washing treatment), and a suction well. There are methods for separating into gas (gas suction, aeration treatment) and the like. For heat treatment, a method of volatile separation at 200 ° C. to 600 ° C. (thermal desorption treatment), a method of incineration at 800 ° C. to 1000 ° C. (thermal decomposition treatment), a method of melting at a high temperature of 1200 ° C. or more (melt solidification treatment), etc. There is. Biological treatment includes methods of degrading with bacteria at contaminated sites or above-ground plants.

図3には、従来技術の一例として、真空吸引法を利用した浄化システム91の概略構成を示している。この浄化システム91は、気液分離槽92、ブロワー93、活性炭槽94を備える。気液分離槽92は、汚染土壌に設けられた抽出井戸95に配管96を介して接続されており、ブロワー93を駆動することにより、抽出井戸95から土壌ガスと汚染地下水とを同時に吸引する。そして、気液分離槽92内で土壌ガスと水分とを分離し、分離した土壌ガスを配管97を通して活性炭槽94に送る。活性炭槽94には、活性炭からなるフィルター材98が設けられており、そのフィルター材98に土壌ガスを通過させる。これにより、土壌ガスに含まれるVOCが活性炭に吸着され、VOCを除去した浄化空気が装置外部に排気される。   FIG. 3 shows a schematic configuration of a purification system 91 using a vacuum suction method as an example of the prior art. The purification system 91 includes a gas / liquid separation tank 92, a blower 93, and an activated carbon tank 94. The gas-liquid separation tank 92 is connected to an extraction well 95 provided in the contaminated soil via a pipe 96, and sucks soil gas and contaminated groundwater from the extraction well 95 by driving the blower 93. Then, the soil gas and moisture are separated in the gas-liquid separation tank 92, and the separated soil gas is sent to the activated carbon tank 94 through the pipe 97. The activated carbon tank 94 is provided with a filter material 98 made of activated carbon, and allows the soil gas to pass through the filter material 98. As a result, the VOC contained in the soil gas is adsorbed by the activated carbon, and the purified air from which the VOC has been removed is exhausted outside the apparatus.

また、汚染土壌を浄化する技術は特許文献1〜3にも開示されている。具体的にいうと、特許文献1においては、VOCが混入した汚染土壌と水とを混合して得られた泥水を曝気処理し、土壌中からVOCを揮発させる土壌の浄化方法が開示されている。特許文献2においては、汚染土壌を加熱してVOCを含む気体を抽出し、そのVOCをオゾンで分解する浄化方法が開示されている。この方法では、紫外線の照射や過酸化水素の添加を併用することで酸化力が増し、VOCの分解効率が高められている。特許文献3においては、汚染空気を吸引するための井戸を土壌に設けて、真空ポンプを用いて汚染空気を吸引し、その汚染空気に含まれているVOCを活性炭からなる吸着装置で取り除くようにした浄化方法が提案されている。   Moreover, the technique which purifies contaminated soil is also disclosed by patent documents 1-3. More specifically, Patent Document 1 discloses a soil purification method in which mud water obtained by mixing contaminated soil mixed with VOC and water is aerated to volatilize VOC from the soil. . In patent document 2, the purification method which heats contaminated soil, extracts the gas containing VOC, and decomposes | disassembles the VOC with ozone is disclosed. In this method, combined use of ultraviolet irradiation and addition of hydrogen peroxide increases the oxidizing power and enhances the decomposition efficiency of VOC. In Patent Document 3, a well for sucking contaminated air is provided in soil, the contaminated air is sucked using a vacuum pump, and VOC contained in the contaminated air is removed by an adsorption device made of activated carbon. A purification method has been proposed.

さらに、近年では、超音波を利用して汚染土壌を洗浄する洗浄装置(例えば、特許文献4参照)や、水溶液に含まれるVOCなどを超音波により無害化する処理装置(例えば、特許文献5参照)が提案されている。   Furthermore, in recent years, a cleaning apparatus that cleans contaminated soil using ultrasonic waves (see, for example, Patent Document 4) and a processing apparatus that renders VOCs contained in an aqueous solution harmless by using ultrasonic waves (for example, see Patent Document 5). ) Has been proposed.

特許文献4に記載の浄化装置では、汚染土壌に水を供給して超音波洗浄を行い、さらに、その洗浄されたスラリー状の土壌を流通させながら超音波洗浄を行うことで、汚染土壌を浄化している。   In the purification apparatus described in Patent Document 4, water is supplied to the contaminated soil to perform ultrasonic cleaning, and further, ultrasonic cleaning is performed while circulating the washed slurry-like soil, thereby purifying the contaminated soil. is doing.

特許文献5に記載の処理装置では、VOCを含む水溶液に塩基性金属塩からなる触媒物質を添加して、比較的低い周波数(例えば、20kHz〜100kHz)の超音波を照射する。水溶液中に超音波を照射すると、キャビテーションと呼ばれる気泡が発生し、その圧縮、崩壊過程を経てホットスポットと呼ばれる数千度、数千気圧の反応場が局所的に形成される。そして、この極限反応場でVOCが熱分解されると考えられている。
特開2002−59151号公報 特開2004−321919号公報 特開2005−87809号公報 特開2005−81247号公報 特開2005−169389号公報
In the processing apparatus described in Patent Document 5, a catalytic material made of a basic metal salt is added to an aqueous solution containing VOC, and ultrasonic waves with a relatively low frequency (for example, 20 kHz to 100 kHz) are irradiated. When ultrasonic waves are irradiated in an aqueous solution, bubbles called cavitation are generated, and a reaction field of several thousand degrees and several thousand atmospheres called a hot spot is locally formed through compression and collapse processes. And it is thought that VOC is thermally decomposed in this extreme reaction field.
JP 2002-59151 A JP 2004-321919 A JP 2005-87809 A JP 2005-81247 A JP 2005-169389 A

ところで、特許文献1〜3に記載の浄化方法では、抽出したVOCを外部に漏れないように浄化システムを構成することが困難であり、大気汚染などが懸念されている。さらに、抽出したVOCを活性炭などに吸着させて処理する場合、その活性炭を廃棄するためにコストが嵩むといった問題も生じてしまう。また、熱処理による土壌の浄化方法を採用する場合では、設備が大型になり工場跡地などの現場で浄化処理をすることができないといった問題や、設備のランニングコストが高くなるといった問題が生じる。さらに、生物処理や吸引井戸を設けて気体にして分離する浄化方法では、処理時間が長くなるため、実用的ではない。具体的には、図3に示す従来の浄化システム91を用いて、例えば、100mの汚染土壌を環境基準値の50倍から環境基準値以下となるよう浄化する場合、2年以上の処理時間が必要になる。また、この浄化システム91を稼動させるためには、土壌に抽出井戸95を掘ったり、各処理槽92,94や配管96,97などを設置したりするための工期も必要になる。 By the way, in the purification method of patent documents 1-3, it is difficult to comprise a purification system so that the extracted VOC may not leak outside, and there are concerns about air pollution etc. Furthermore, when the extracted VOC is adsorbed on activated carbon or the like to be processed, there is a problem that the cost is increased because the activated carbon is discarded. Further, when the soil purification method by heat treatment is adopted, there are problems that the equipment becomes large and cannot be purified at the site such as a factory site, and that the running cost of the equipment becomes high. Furthermore, a biological treatment or a purification method in which a suction well is provided and separated into gas is not practical because the treatment time becomes long. Specifically, for example, when purifying 100 m 3 of contaminated soil from 50 times the environmental standard value to below the environmental standard value by using the conventional purification system 91 shown in FIG. Is required. In addition, in order to operate the purification system 91, a work period is required for digging the extraction well 95 in the soil and installing the treatment tanks 92 and 94, the pipes 96 and 97, and the like.

また、特許文献4に記載の浄化装置では、比較的低い周波数(20kHz〜40kHz)の超音波を照射しているので、汚染土壌を効率よく浄化することができる。しかし、洗浄水に含まれる有害物質は分解することができないため、その洗浄水の排水処理が別途必要になる。   Moreover, in the purification apparatus of patent document 4, since the ultrasonic wave of a comparatively low frequency (20kHz-40kHz) is irradiated, contaminated soil can be purified efficiently. However, since the harmful substances contained in the cleaning water cannot be decomposed, a separate drainage treatment for the cleaning water is required.

例えば、特許文献4の浄化装置と特許文献5の処理装置とで浄化システムを構成し、特許文献4の浄化装置で排出された洗浄水を特許文献5の処理装置で処理すれば、洗浄水に含まれる有害物質を分解することが可能となる。しかし、特許文献5の処理装置では、触媒物質を添加して有機化合物の分解処理を行っているため処理コストが嵩む。さらに、その浄化システムでは、構成が複雑となり大規模なシステムとなるため、設備コストが増大するといった問題も生じる。   For example, if a purification system is comprised by the purification apparatus of patent document 4, and the processing apparatus of patent document 5, and the washing water discharged | emitted by the purification apparatus of patent document 4 is processed with the treatment apparatus of patent document 5, it will become washing water. It is possible to decompose the harmful substances contained. However, in the processing apparatus of Patent Document 5, since the decomposition process of the organic compound is performed by adding a catalyst substance, the processing cost increases. Furthermore, the purification system has a complicated configuration and becomes a large-scale system, which causes a problem that the equipment cost increases.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚染土壌の浄化処理を効率よく短時間で行うことができる揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム、及びその浄化方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a volatile organic compound-contaminated soil purification system and a purification method thereof capable of efficiently and quickly purifying contaminated soil. There is to do.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物を入れる洗浄槽を有し、前記混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する超音波洗浄装置と、前記超音波洗浄装置から排出される洗浄水を入れる分解槽を有し、前記洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する超音波分解装置とを備えたことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システムをその要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 has a washing tank in which a mixture of contaminated soil containing volatile organic compounds and washing water is placed, and the mixture is irradiated with ultrasonic waves of less than 100 kHz. An ultrasonic cleaning device for extracting volatile organic compounds from the contaminated soil side to the cleaning water side by cleaning the contaminated soil, and a decomposition tank for storing the cleaning water discharged from the ultrasonic cleaning device, A volatile organic compound-contaminated soil purification system comprising an ultrasonic decomposition device that decomposes and detoxifies volatile organic compounds by irradiating ultrasonic waves of 100 kHz or higher into the washing water. The gist.

請求項1に記載の発明によれば、超音波洗浄装置の洗浄槽内において、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に比較的低い100kHz未満の超音波が照射されると、その超音波が混合物中の土壌粒子に作用し、その超音波の振動エネルギーによって汚染土壌が洗浄される。その際、汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物が洗浄水側に抽出される。一方、超音波分解装置の分解槽内において、比較的高い100kHz以上の超音波が洗浄水中に照射されると、その洗浄水中にキャビテーション(気泡)が発生して高温・高圧の反応場が形成される。ここで、揮発性有機化合物は、疎水性であるため、キャビテーション周辺(洗浄水と気泡との界面)に自発的に集まり、さらに揮発してキャビテーションの中に入り込む。その結果、高温・高圧の反応場の作用によって、揮発性有機化合物を熱分解して無害化することができる。従って、本発明の浄化システムでは、特殊な薬剤などの添加物を用いることなく、汚染土壌から抽出した揮発性有機化合物を無害化することができ、洗浄した土壌を再利用することができる。また、この浄化システムでは、汚染土壌の洗浄処理と揮発性有機化合物の分解処理とでそれぞれの処理に適した周波数の超音波を照射することができるので、短時間で効率よく土壌浄化処理を行うことができ、浄化システムのランニングコストを抑えることができる。   According to the first aspect of the present invention, when a relatively low ultrasonic wave of less than 100 kHz is irradiated into a mixture of contaminated soil containing volatile organic compounds and cleaning water in the cleaning tank of the ultrasonic cleaning apparatus. The ultrasonic waves act on the soil particles in the mixture, and the contaminated soil is washed by the vibrational energy of the ultrasonic waves. At that time, volatile organic compounds contained in the contaminated soil are extracted to the washing water side. On the other hand, when a relatively high ultrasonic wave of 100 kHz or higher is irradiated into the cleaning water in the decomposition tank of the ultrasonic decomposition apparatus, cavitation (bubbles) is generated in the cleaning water, and a high-temperature and high-pressure reaction field is formed. The Here, since the volatile organic compound is hydrophobic, it spontaneously gathers around the cavitation (interface between the washing water and the bubbles), and further volatilizes and enters the cavitation. As a result, the volatile organic compound can be thermally decomposed and rendered harmless by the action of a high-temperature and high-pressure reaction field. Therefore, in the purification system of the present invention, the volatile organic compound extracted from the contaminated soil can be detoxified without using an additive such as a special drug, and the washed soil can be reused. Moreover, in this purification system, it is possible to irradiate ultrasonic waves having a frequency suitable for each of the contaminated soil cleaning treatment and the volatile organic compound decomposition treatment, so that the soil purification treatment is efficiently performed in a short time. This can reduce the running cost of the purification system.

なお、本発明における揮発性有機化合物としては、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトンなどを挙げることができる。   In addition, as a volatile organic compound in this invention, trichloroethylene, tetrachloroethylene, benzene, toluene, xylene, acetone, etc. can be mentioned.

請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記超音波洗浄装置から超音波分解装置に洗浄水を供給する供給通路の途中に設けられ、前記洗浄水に含まれる土壌粒子と洗浄水とを分離する固液分離装置をさらに備えたことをその要旨とする。   Invention of Claim 2 is provided in the middle of the supply path which supplies cleaning water to the ultrasonic decomposition apparatus from the said ultrasonic cleaning apparatus in Claim 1, and the soil particle and cleaning water which are contained in the said cleaning water, The gist of the invention is that it further comprises a solid-liquid separation device for separating the liquid.

請求項2に記載の発明によれば、固液分離装置により、土壌粒子と洗浄水とを分離して、土壌粒子を取り除いた洗浄水を超音波分解装置の分解槽に導入することができる。従って、分解槽内の洗浄水中に超音波が効率よく伝播し、揮発性有機化合物の分解に有効なキャビテーションをより多く発生させることができる。従って、揮発性有機化合物を効率よく分解することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to separate the soil particles and the washing water by the solid-liquid separator and introduce the washing water from which the soil particles are removed into the decomposition tank of the ultrasonic decomposition apparatus. Accordingly, ultrasonic waves can be efficiently propagated into the cleaning water in the decomposition tank, and more cavitation effective for the decomposition of volatile organic compounds can be generated. Therefore, the volatile organic compound can be efficiently decomposed.

請求項3に記載の発明は、請求項2において、前記分解槽から排出された洗浄水及び前記固液分離装置で分離された洗浄水の少なくとも一方を前記洗浄槽に戻すための通路と、前記通路上に設けられた液体圧送手段とを備えたことをその要旨とする。   The invention according to claim 3 is the passage according to claim 2, wherein at least one of the wash water discharged from the decomposition tank and the wash water separated by the solid-liquid separator is returned to the wash tank, The gist of the invention is that it includes a liquid pumping means provided on the passage.

請求項3に記載の発明によれば、分解槽から排出された洗浄水を洗浄槽に戻すことにより、その洗浄水を再利用して新たな汚染土壌を洗浄できるため、浄化システムのランニングコストを低減することができる。また、固液分離装置で分離された洗浄水を洗浄槽に戻して再利用することにより、洗浄水中の揮発性有機化合物の濃度を高めることができる。よって、超音波の照射による揮発性有機化合物の分解を効率よく行うことができる。またこの場合、揮発性有機化合物の分解処理中に汚染土壌の洗浄処理を複数回行うことにより、システム全体の処理効率を向上させることができる。   According to the third aspect of the present invention, since the washing water discharged from the decomposition tank is returned to the washing tank, the washing water can be reused to wash new contaminated soil. Can be reduced. Moreover, the density | concentration of the volatile organic compound in washing water can be raised by returning the washing water isolate | separated with the solid-liquid separator to a washing tank, and reusing. Therefore, the volatile organic compound can be efficiently decomposed by ultrasonic irradiation. Further, in this case, the processing efficiency of the entire system can be improved by performing the cleaning process of the contaminated soil a plurality of times during the decomposition process of the volatile organic compound.

請求項4に記載の発明は、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する洗浄工程と、前記洗浄工程にて排出される洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する分解工程とを含むことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法をその要旨とする。   In the invention according to claim 4, the contaminated soil is washed from the contaminated soil side by irradiating the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and the washing water with ultrasonic waves of less than 100 kHz to wash the contaminated soil. A cleaning step for extracting a volatile organic compound, and a decomposition step for decomposing and detoxifying the volatile organic compound by irradiating the cleaning water discharged in the cleaning step with ultrasonic waves of 100 kHz or higher. The gist of the present invention is a purification method for soil contaminated with volatile organic compounds.

請求項4に記載の発明によれば、洗浄工程において、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に比較的低い100kHz未満の超音波が照射されると、その超音波が混合物中の土壌粒子に作用し、その超音波の振動エネルギーによって汚染土壌が洗浄される。その際、汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物が洗浄水側に抽出される。そして、分解工程において、洗浄水中に比較的高い100kHz以上の超音波が照射されると、その洗浄水中にキャビテーション(気泡)が発生して高温・高圧の反応場が形成される。ここで、揮発性有機化合物は、疎水性であるため、キャビテーション周辺(洗浄水と気泡との界面)に自発的に集まり、さらに揮発してキャビテーションの中に入り込む。その結果、高温・高圧の反応場の作用によって、揮発性有機化合物を熱分解して無害化することができる。従って、この浄化方法によれば、特殊な薬剤などの添加物を用いることなく、汚染土壌から抽出した揮発性有機化合物を無害化することができ、洗浄した土壌を再利用することができる。また、汚染土壌の洗浄処理と揮発性有機化合物の分解処理とでそれぞれの処理に適した周波数の超音波を照射することができるので、短時間で効率よく土壌浄化処理を行うことができ、浄化システムのランニングコストを抑えることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, when a relatively low ultrasonic wave of less than 100 kHz is irradiated into the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and the cleaning water in the cleaning process, the ultrasonic wave is mixed. It acts on the soil particles inside, and the contaminated soil is washed by the vibrational energy of the ultrasonic waves. At that time, volatile organic compounds contained in the contaminated soil are extracted to the washing water side. In the decomposition step, when relatively high ultrasonic waves of 100 kHz or higher are irradiated into the cleaning water, cavitation (bubbles) is generated in the cleaning water, and a high-temperature and high-pressure reaction field is formed. Here, since the volatile organic compound is hydrophobic, it spontaneously gathers around the cavitation (interface between the washing water and the bubbles), and further volatilizes and enters the cavitation. As a result, the volatile organic compound can be thermally decomposed and rendered harmless by the action of a high-temperature and high-pressure reaction field. Therefore, according to this purification method, the volatile organic compound extracted from the contaminated soil can be rendered harmless without using an additive such as a special drug, and the washed soil can be reused. In addition, because it is possible to irradiate ultrasonic waves with a frequency suitable for each treatment in the cleaning treatment of contaminated soil and the decomposition treatment of volatile organic compounds, the soil purification treatment can be performed efficiently in a short time. The running cost of the system can be reduced.

請求項5に記載の発明は、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する洗浄工程と、前記洗浄工程にて排出される前記洗浄水に含まれる土壌粒子と洗浄水とを分離する固液分離工程と、前記固液分離工程にて分離された洗浄水の少なくとも一部を前記洗浄工程にて再利用することにより、前記洗浄水に含まれる揮発性有機化合物の濃度を高める濃縮工程と、前記揮発性有機化合物が濃縮された洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する分解工程とを含むことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法をその要旨とする。   According to the fifth aspect of the present invention, the contaminated soil is washed from the contaminated soil side by irradiating the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and the wash water with ultrasonic waves of less than 100 kHz. Separated in the washing step for extracting the volatile organic compound, the solid-liquid separation step for separating the soil particles and the washing water contained in the washing water discharged in the washing step, and the solid-liquid separation step A concentration step for increasing the concentration of the volatile organic compound contained in the washing water by reusing at least a part of the washing water in the washing step, and 100 kHz or more in the washing water in which the volatile organic compound is concentrated The gist of the present invention is a purification method for volatile organic compound-contaminated soil, comprising a decomposition step of decomposing and detoxifying the volatile organic compound by irradiating the ultrasonic wave.

請求項5に記載の発明によれば、洗浄工程において、揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に比較的低い100kHz未満の超音波が照射されると、その超音波が混合物中の土壌粒子に作用し、その超音波の振動エネルギーによって汚染土壌が洗浄される。その際、汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物が洗浄水側に抽出される。そして、固液分離工程では、洗浄水に含まれる土壌粒子と洗浄水とが分離される。さらに、濃縮工程では、固液分離工程にて分離された洗浄水の少なくとも一部が洗浄工程にて再利用され、洗浄水に含まれる揮発性有機化合物の濃度が高められる。その後、分解工程において、揮発性有機化合物が濃縮された洗浄水中に比較的高い100kHz以上の超音波が照射されると、その洗浄水中にキャビテーション(気泡)が発生して高温・高圧の反応場が形成され、その反応場の作用によって揮発性有機化合物を確実に熱分解して無害化することができる。従って、この浄化方法によれば、特殊な薬剤などの添加物を用いることなく、汚染土壌から抽出した揮発性有機化合物を無害化することができ、洗浄した土壌を再利用することができる。また、汚染土壌の洗浄処理と揮発性有機化合物の分解処理とでそれぞれの処理に適した周波数の超音波を照射することができるので、短時間で効率よく土壌浄化処理を行うことができ、浄化システムのランニングコストを抑えることができる。またこの浄化方法では、揮発性有機化合物の分解工程の実施中に汚染土壌の洗浄工程を複数回行うことができるので、処理効率を向上させることができる。   According to the invention described in claim 5, in the cleaning step, when a relatively low ultrasonic wave of less than 100 kHz is irradiated into the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and the cleaning water, the ultrasonic wave is mixed. It acts on the soil particles inside, and the contaminated soil is washed by the vibrational energy of the ultrasonic waves. At that time, volatile organic compounds contained in the contaminated soil are extracted to the washing water side. And in a solid-liquid separation process, the soil particle and washing water which are contained in washing water are separated. Furthermore, in the concentration step, at least a part of the washing water separated in the solid-liquid separation step is reused in the washing step, and the concentration of the volatile organic compound contained in the washing water is increased. Thereafter, in the decomposition step, when relatively high ultrasonic waves of 100 kHz or higher are irradiated into the wash water enriched with volatile organic compounds, cavitation (bubbles) is generated in the wash water, and a high temperature / high pressure reaction field is formed. The volatile organic compound can be reliably decomposed and detoxified by the action of the reaction field. Therefore, according to this purification method, the volatile organic compound extracted from the contaminated soil can be rendered harmless without using an additive such as a special drug, and the washed soil can be reused. In addition, because it is possible to irradiate ultrasonic waves with a frequency suitable for each treatment in the cleaning treatment of contaminated soil and the decomposition treatment of volatile organic compounds, the soil purification treatment can be performed efficiently in a short time. The running cost of the system can be reduced. Moreover, in this purification method, since the contaminated soil washing process can be performed a plurality of times during the volatile organic compound decomposition process, the treatment efficiency can be improved.

以上詳述したように、請求項1〜5に記載の発明によると、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を効率よく短時間で浄化することができる。   As described in detail above, according to the first to fifth aspects of the present invention, contaminated soil containing a volatile organic compound can be purified efficiently and in a short time.

以下、本発明を揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システムに具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1はその汚染土壌の浄化システムを示す概略構成である。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a purification system for volatile organic compound-contaminated soil will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration showing the contaminated soil purification system.

図1に示されるように、本実施の形態の浄化システム1は、ホッパー2、超音波洗浄装置3、固液分離装置4、超音波分解装置5、排水槽6、及び制御装置7を備える。この汚染土壌浄化システム1は、工場跡地などの汚染現場において、トリクロロエチレン(TCE)などの揮発性有機化合物(VOC)を含む汚染土壌を浄化するとともに、その汚染土壌から抽出したVOCを分解して無害化するためのシステムである。なお、この浄化システム1は、例えばトラックなどの車両8に搭載可能な可搬式のシステムである。勿論、この浄化システム1は、特に搬送を目的としない固定式のシステムであってもよい。   As shown in FIG. 1, the purification system 1 of the present embodiment includes a hopper 2, an ultrasonic cleaning device 3, a solid-liquid separation device 4, an ultrasonic decomposition device 5, a drain tank 6, and a control device 7. This contaminated soil purification system 1 purifies contaminated soil containing a volatile organic compound (VOC) such as trichlorethylene (TCE) at a contaminated site such as a factory site, and decomposes VOC extracted from the contaminated soil to be harmless. It is a system to make it. The purification system 1 is a portable system that can be mounted on a vehicle 8 such as a truck. Of course, the purification system 1 may be a fixed system that is not particularly intended for conveyance.

具体的には、図示しない掘削機で掘削された汚染土壌E1がホッパー2に投入され、そのホッパー2で混合された後に超音波洗浄装置3に供給される。   Specifically, the contaminated soil E1 excavated by an unillustrated excavator is put into the hopper 2, mixed with the hopper 2, and then supplied to the ultrasonic cleaning device 3.

超音波洗浄装置3は、汚染土壌E1と洗浄水W1との混合物(泥水)を入れる洗浄槽31と、その洗浄槽31内の汚染土壌E1と洗浄水W1とを撹拌する撹拌機32と、洗浄槽31内の洗浄水W1に超音波を照射する超音波振動子33と、その超音波振動子33を駆動するための発振回路34とを備える。本実施の形態の洗浄槽31は、110リットルの容量を有し、1回の洗浄処理において、例えば、10kgの汚染土壌E1と100リットルの洗浄水W1が入れられる。そして、撹拌機32によって撹拌されることによって、洗浄水W1中に土壌粒子が分散される。なお、この超音波洗浄装置3の洗浄槽31に供給される洗浄水W1としては、水道水などの安価な水が用いられる。勿論、水道水以外の水(例えば雨水、海水など)を用いることも許容される。   The ultrasonic cleaning apparatus 3 includes a cleaning tank 31 into which a mixture (muddy water) of the contaminated soil E1 and the cleaning water W1, a stirrer 32 that stirs the contaminated soil E1 and the cleaning water W1 in the cleaning tank 31, and cleaning. An ultrasonic transducer 33 that irradiates the cleaning water W1 in the tank 31 with ultrasonic waves and an oscillation circuit 34 for driving the ultrasonic transducer 33 are provided. The washing tank 31 of the present embodiment has a capacity of 110 liters, and, for example, 10 kg of contaminated soil E1 and 100 liters of washing water W1 are placed in one washing process. And by stirring with the stirrer 32, soil particles are disperse | distributed in the washing water W1. In addition, as the cleaning water W1 supplied to the cleaning tank 31 of the ultrasonic cleaning apparatus 3, inexpensive water such as tap water is used. Of course, use of water other than tap water (for example, rainwater, seawater, etc.) is allowed.

超音波振動子33は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路34の発振信号に基づいて、低周波数(具体的には20kHz)の超音波10を自身の厚さ方向に出力する。本実施の形態の超音波洗浄装置3では、複数の超音波振動子33が洗浄槽31の底部に設けられており、各超音波振動子33から上方に向けて超音波10が照射される。このとき、その超音波10が洗浄水W1中の土壌粒子に作用し、その超音波10の振動エネルギーにより汚染土壌E1が超音波洗浄される。その際、汚染土壌E1側から洗浄水W1側にVOCが抽出される。   The ultrasonic transducer 33 is made of a plate-shaped piezoelectric ceramic, and outputs the ultrasonic wave 10 having a low frequency (specifically, 20 kHz) in the thickness direction of the ultrasonic transducer 33 based on the oscillation signal of the oscillation circuit 34. In the ultrasonic cleaning apparatus 3 of the present embodiment, a plurality of ultrasonic transducers 33 are provided at the bottom of the cleaning tank 31, and the ultrasonic waves 10 are irradiated upward from each ultrasonic transducer 33. At this time, the ultrasonic wave 10 acts on the soil particles in the washing water W1, and the contaminated soil E1 is ultrasonically cleaned by the vibration energy of the ultrasonic wave 10. At that time, VOC is extracted from the contaminated soil E1 side to the wash water W1 side.

固液分離装置4は、超音波洗浄装置3から超音波分解装置5に洗浄水W1を供給する供給通路としての供給用配管40の途中に設けられている。固液分離装置4は、円筒状の分離槽41と、その分離槽41内の中央部に設けられた濾過体42とを備える。また、超音波洗浄装置3と固液分離装置4とを接続する供給用配管40には供給ポンプ43が設けられている。そして、その供給ポンプ43が駆動されることにより、超音波洗浄装置3から固液分離装置4に洗浄水W1が圧送され、その固液分離装置4において、洗浄水W1が濾過体42を通過することにより、土壌粒子と洗浄水W1とが分離される。なお、固液分離装置4において分離された土壌E2は、図示しない乾燥機で水分が除去された後、排出口44から装置外部に排出されてVOCを含まない浄化土壌として再利用される。   The solid-liquid separation device 4 is provided in the middle of a supply pipe 40 as a supply passage for supplying the cleaning water W <b> 1 from the ultrasonic cleaning device 3 to the ultrasonic decomposition device 5. The solid-liquid separation device 4 includes a cylindrical separation tank 41 and a filter body 42 provided at the center of the separation tank 41. A supply pump 43 is provided in the supply pipe 40 that connects the ultrasonic cleaning device 3 and the solid-liquid separation device 4. When the supply pump 43 is driven, the cleaning water W1 is pumped from the ultrasonic cleaning device 3 to the solid-liquid separation device 4, and the cleaning water W1 passes through the filter body 42 in the solid-liquid separation device 4. Thus, the soil particles and the washing water W1 are separated. The soil E2 separated in the solid-liquid separation device 4 is drained from the discharge port 44 to the outside of the device after moisture is removed by a dryer (not shown) and reused as purified soil containing no VOC.

また、固液分離装置4と超音波分解装置5とを接続する供給用配管40の途中には、流路切替用バルブ46が設けられている。流路切替用バルブ46は、さらに循環用配管47を介して超音波洗浄装置3に接続されている。流路切替用バルブ46は、洗浄水W1の流路を超音波洗浄装置3側または超音波分解装置5側に切り替えるバルブであり、固液分離装置4から排出される洗浄水W1を超音波洗浄装置3と超音波分解装置5とのいずれか一方に供給する。   A flow path switching valve 46 is provided in the middle of the supply pipe 40 connecting the solid-liquid separator 4 and the ultrasonic decomposition apparatus 5. The flow path switching valve 46 is further connected to the ultrasonic cleaning device 3 via a circulation pipe 47. The flow path switching valve 46 is a valve for switching the flow path of the cleaning water W1 to the ultrasonic cleaning apparatus 3 side or the ultrasonic decomposition apparatus 5 side, and ultrasonically cleans the cleaning water W1 discharged from the solid-liquid separation apparatus 4. This is supplied to either the apparatus 3 or the ultrasonic decomposition apparatus 5.

具体的には、先ず、流路切替用バルブ46によって洗浄水W1の流路が超音波洗浄装置3側に切り替えられる。この場合、固液分離装置4で分離された洗浄水W1は超音波洗浄装置3に戻されて再利用される。つまり、ホッパー2から新たに供給された汚染土壌E1がその洗浄水W1によって再び洗浄され、その洗浄水W1中のVOC濃度が高められる。そして、予め設定された所定回数(例えば、20回)の洗浄処理が終了したときに、流路切替用バルブ46によって洗浄水W1の流路が超音波分解装置5側に切り替えられる。これにより、VOC濃度が高められた洗浄水W1が超音波分解装置5に供給される。   Specifically, first, the flow path of the cleaning water W1 is switched to the ultrasonic cleaning apparatus 3 side by the flow path switching valve 46. In this case, the cleaning water W1 separated by the solid-liquid separator 4 is returned to the ultrasonic cleaner 3 and reused. That is, the contaminated soil E1 newly supplied from the hopper 2 is washed again by the washing water W1, and the VOC concentration in the washing water W1 is increased. Then, when the predetermined number of preset cleaning operations (for example, 20 times) have been completed, the flow path of the cleaning water W1 is switched to the ultrasonic decomposing apparatus 5 side by the flow path switching valve 46. As a result, the cleaning water W <b> 1 having an increased VOC concentration is supplied to the ultrasonic decomposition apparatus 5.

超音波分解装置5は、固液分離装置4で分離された洗浄水W1を入れる分解槽51と、その分解槽51内の洗浄水W1に超音波10を照射する第1超音波振動子52及び第2超音波振動子53と、各超音波振動子52,53を駆動するための発振回路54とを備える。   The ultrasonic decomposition apparatus 5 includes a decomposition tank 51 into which the cleaning water W1 separated by the solid-liquid separation apparatus 4 is placed, a first ultrasonic vibrator 52 that irradiates the cleaning water W1 in the decomposition tank 51 with ultrasonic waves 10, and A second ultrasonic transducer 53 and an oscillation circuit 54 for driving the ultrasonic transducers 52 and 53 are provided.

分解槽51は、直方体をなす箱状に形成され、例えば、100リットルの容量を有する。そして、その分解槽51の底面外側には複数の第1超音波振動子52が設けられ、分解槽51の側面外側には複数の第2超音波振動子53が設けられている。各超音波振動子52,53は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路54の発振信号に基づいて、高周波数(具体的には500kHz)の超音波10を自身の厚さ方向に出力する。従って、第1超音波振動子52により、分解槽51内の洗浄水W1に向けて下方(第1の方向)から超音波10が照射される。また、第2超音波振動子53により、その超音波10に直交するように側方(第2の方向)から洗浄水W1に向けて超音波10が照射される。   The decomposition tank 51 is formed in a box shape that forms a rectangular parallelepiped, and has a capacity of 100 liters, for example. A plurality of first ultrasonic transducers 52 are provided outside the bottom surface of the decomposition tank 51, and a plurality of second ultrasonic transducers 53 are provided outside the side surface of the decomposition tank 51. Each of the ultrasonic vibrators 52 and 53 is made of a plate-shaped piezoelectric ceramic, and outputs the ultrasonic wave 10 having a high frequency (specifically, 500 kHz) in the thickness direction thereof based on the oscillation signal of the oscillation circuit 54. . Therefore, the ultrasonic wave 10 is irradiated from below (first direction) toward the cleaning water W <b> 1 in the decomposition tank 51 by the first ultrasonic vibrator 52. Further, the ultrasonic wave 10 is irradiated from the side (second direction) toward the cleaning water W <b> 1 by the second ultrasonic vibrator 53 so as to be orthogonal to the ultrasonic wave 10.

本実施の形態における分解槽51には、その槽内を仕切って上下に区画する仕切り板56が設けられている。ここでは、仕切り板56として、超音波10の波長の1/2の厚さを有する板材(例えば、アクリル樹脂プレート)を用いている。具体的にいうと、周波数500kHzの超音波10の波長は約3mmであるため、ここでは厚さ約1.5mmのアクリル樹脂プレートを用いている。なお、この程度の厚さのアクリル樹脂プレートは、仕切り板56に必要とされる所望の剛性、強度も備えている。従って、使用時に水圧が加わったとしても変形や破壊が起きにくいものとなっている。また、波長の1/2の厚さの仕切り板56を用いることにより、超音波10がその仕切り板56を透過して上方の領域に効率よく伝播される。   The decomposition tank 51 in the present embodiment is provided with a partition plate 56 that partitions the inside of the tank and divides it vertically. Here, a plate material (for example, an acrylic resin plate) having a thickness of ½ of the wavelength of the ultrasonic wave 10 is used as the partition plate 56. Specifically, since the wavelength of the ultrasonic wave 10 having a frequency of 500 kHz is about 3 mm, an acrylic resin plate having a thickness of about 1.5 mm is used here. The acrylic resin plate having such a thickness also has desired rigidity and strength required for the partition plate 56. Therefore, even if water pressure is applied during use, deformation and destruction are unlikely to occur. Further, by using the partition plate 56 having a thickness of ½ of the wavelength, the ultrasonic wave 10 is transmitted through the partition plate 56 and efficiently propagated to the upper region.

仕切り板56によって仕切られた分解槽51は、上側半分の領域が、超音波10による洗浄水W1の処理を最初に行う一次処理室57となっていて、下側半分の領域が、超音波10による洗浄水W1の処理をその次に行う二次処理室58となっている。また、分解槽51の底面に設けられた第1超音波振動子52を基準とすると、二次処理室58のほうが第1超音波振動子52から近い位置にあり、一次処理室57のほうが第1超音波振動子52から遠い位置にある。また、分解槽51の側面において第2超音波振動子53は、一次処理室57及び二次処理室58に対応する位置にそれぞれ設けられている。   In the decomposition tank 51 partitioned by the partition plate 56, the upper half area is a primary treatment chamber 57 in which the treatment of the cleaning water W <b> 1 by the ultrasonic wave 10 is first performed, and the lower half area is the ultrasonic wave 10. Is a secondary treatment chamber 58 in which the treatment of the cleaning water W1 is performed next. Further, when the first ultrasonic transducer 52 provided on the bottom surface of the decomposition tank 51 is used as a reference, the secondary processing chamber 58 is closer to the first ultrasonic transducer 52 and the primary processing chamber 57 is the first. 1 Located far from the ultrasonic transducer 52. Further, on the side surface of the decomposition tank 51, the second ultrasonic transducer 53 is provided at a position corresponding to the primary processing chamber 57 and the secondary processing chamber 58.

分解槽51の一次処理室57には、前記固液分離装置4から一次処理室57内に洗浄水W1を供給するための供給用配管40が接続されている。一方、分解槽51の二次処理室58には、二次処理室58内から洗浄水W1を排出するための排出用配管61が接続されている。そして、分解槽51の外部には、一次処理室57及び二次処理室58間を連通させる通路としての移送用配管62が配設されている。移送用配管62における一方の端部は一次処理室57の側面上部に接続され、他方の端部は二次処理室58の側面上部に接続されている。   Connected to the primary processing chamber 57 of the decomposition tank 51 is a supply pipe 40 for supplying the cleaning water W <b> 1 from the solid-liquid separator 4 into the primary processing chamber 57. On the other hand, a discharge pipe 61 for discharging the cleaning water W <b> 1 from the inside of the secondary processing chamber 58 is connected to the secondary processing chamber 58 of the decomposition tank 51. A transfer pipe 62 is provided outside the decomposition tank 51 as a passage for communicating between the primary processing chamber 57 and the secondary processing chamber 58. One end of the transfer pipe 62 is connected to the upper part of the side surface of the primary processing chamber 57, and the other end is connected to the upper part of the side surface of the secondary processing chamber 58.

供給用配管40の途中に設けられた流路切替用バルブ46の流路を超音波分解装置5側に切り替えると、洗浄水W1が供給用配管40を通してまず分解槽51の一次処理室57内に供給される。この一次処理室57において、下方及び側方から直交するよう超音波10が照射されることにより洗浄水W1中のVOCが分解される。次に、一次処理室57内の洗浄水W1は、移送用配管62を介して二次処理室58内に供給され、そこでも下方及び側方から直交するよう超音波10が照射されることにより洗浄水W1中のVOCが分解される。その後、二次処理室58内の洗浄水W1は、排出用配管61を通して分解槽51から排水槽6に排出される。   When the flow path of the flow path switching valve 46 provided in the middle of the supply pipe 40 is switched to the ultrasonic decomposition apparatus 5 side, the cleaning water W1 first enters the primary treatment chamber 57 through the supply pipe 40 into the decomposition tank 51. Supplied. In the primary processing chamber 57, the VOC in the cleaning water W1 is decomposed by irradiating the ultrasonic wave 10 so as to be orthogonal from below and from the side. Next, the cleaning water W1 in the primary processing chamber 57 is supplied into the secondary processing chamber 58 via the transfer pipe 62, and the ultrasonic waves 10 are also irradiated there from the lower side and the side. The VOC in the cleaning water W1 is decomposed. Thereafter, the cleaning water W <b> 1 in the secondary treatment chamber 58 is discharged from the decomposition tank 51 to the drain tank 6 through the discharge pipe 61.

さらに、本実施の形態では、分解槽51の上部に、一次処理室57の洗浄水W1を撹拌するための撹拌機65が設けられている。この撹拌機65は、分解槽51の上面に固定されるモータ66と、そのモータ66の回転軸に連結される撹拌部材(プロペラ)67とをから構成され、モータ66の駆動に伴い撹拌部材67が回転して洗浄水W1を撹拌する。撹拌機65の撹拌部材67は、分解槽51において第2超音波振動子53を設けた面に対向する面の近傍に配置されているため、第2超音波振動子53から離間した位置にある。従って、撹拌部材67が第2超音波振動子53と近接した位置にある場合とは異なり、撹拌部材67が超音波10の伝播を妨げるおそれがなく、よって一次処理室57内の洗浄水W1中に超音波10を均一に伝播させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, an agitator 65 for agitating the cleaning water W <b> 1 of the primary treatment chamber 57 is provided in the upper part of the decomposition tank 51. The stirrer 65 includes a motor 66 fixed to the upper surface of the decomposition tank 51 and a stirring member (propeller) 67 connected to the rotation shaft of the motor 66. Rotates and stirs the washing water W1. Since the stirring member 67 of the stirrer 65 is disposed in the vicinity of the surface facing the surface on which the second ultrasonic transducer 53 is provided in the decomposition tank 51, the stirring member 67 is located away from the second ultrasonic transducer 53. . Therefore, unlike the case where the stirring member 67 is in a position close to the second ultrasonic transducer 53, the stirring member 67 does not interfere with the propagation of the ultrasonic wave 10, and thus in the cleaning water W <b> 1 in the primary treatment chamber 57. The ultrasonic wave 10 can be propagated uniformly.

また、分解槽51の上部、すなわち一次処理室57内の洗浄水W1の上部には、空気層A1が存在している。   In addition, an air layer A1 exists above the decomposition tank 51, that is, above the cleaning water W1 in the primary treatment chamber 57.

排水槽6には、洗浄水W1を洗浄槽31に戻すための通路としての循環用配管68が接続されている。その循環用配管68の途中には液体圧送手段としてのポンプ69と流路切替用バルブ70とが設けられている。排水槽6に一旦蓄えられた洗浄水W1は、ポンプ69によって循環用配管68を通して圧送され、流路切替用バルブ70を介して、洗浄槽31に戻されて洗浄処理に再利用されたり、下水として下水道に排水されたりする。   A circulation pipe 68 as a passage for returning the cleaning water W1 to the cleaning tank 31 is connected to the drain tank 6. In the middle of the circulation pipe 68, a pump 69 as a liquid pressure feeding means and a flow path switching valve 70 are provided. The cleaning water W1 once stored in the drainage tank 6 is pumped through the circulation pipe 68 by the pump 69 and returned to the cleaning tank 31 through the flow path switching valve 70 to be reused for the cleaning process or the sewage Or drained into the sewer.

制御装置7は、CPU71、ROM72、RAM73、入出力ポート(図示略)などからなる周知のマイクロコンピュータにより構成され、超音波洗浄装置3(撹拌機32及び発振回路34)や超音波分解装置5(発振回路54及び撹拌機65)と電気的に接続されている。なお、図示しないが、制御装置7は、ポンプ43,69や流路切替用バルブ46,70にも接続されている。制御装置7を構成するROM72は制御プログラムを記憶しており、CPU71はRAM73を利用してその制御プログラムを実行する。その結果、制御装置7は各種の制御信号を超音波洗浄装置3や超音波分解装置5などに出力してシステム全体を統括的に制御する。   The control device 7 includes a well-known microcomputer including a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, an input / output port (not shown), and the like. The ultrasonic cleaning device 3 (the stirrer 32 and the oscillation circuit 34) and the ultrasonic decomposition device 5 ( The oscillation circuit 54 and the stirrer 65) are electrically connected. Although not shown, the control device 7 is also connected to the pumps 43 and 69 and the flow path switching valves 46 and 70. The ROM 72 constituting the control device 7 stores a control program, and the CPU 71 uses the RAM 73 to execute the control program. As a result, the control device 7 outputs various control signals to the ultrasonic cleaning device 3, the ultrasonic decomposition device 5, etc., and comprehensively controls the entire system.

ここで、本実施の形態における浄化システム1の動作について説明する。   Here, the operation of the purification system 1 in the present embodiment will be described.

作業者は、制御装置7の操作部(図示略)を操作して浄化システム1を稼動させ、超音波洗浄装置3の洗浄槽31に、所定量(例えば、100リットル)の洗浄水W1を入れるとともに、ホッパー2から所定量(例えば、10kg)の汚染土壌E1を入れる。その後、制御装置7は土壌浄化処理を開始する。   The operator operates the operation unit (not shown) of the control device 7 to operate the purification system 1 and puts a predetermined amount (for example, 100 liters) of cleaning water W1 into the cleaning tank 31 of the ultrasonic cleaning device 3. At the same time, a predetermined amount (for example, 10 kg) of contaminated soil E1 is put from the hopper 2. Then, the control apparatus 7 starts a soil purification process.

詳しくは、洗浄工程において、制御装置7は、撹拌機32に制御信号を出力することによりその撹拌機32を回転させる。これにより、汚染土壌E1と洗浄水W1との混合物が撹拌され、洗浄水W1中に土壌粒子が分散される。次いで、制御装置7は、発振回路54に制御信号を出力してその発振回路54から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて超音波振動子33が振動することにより、20kHzの超音波10が洗浄槽31の混合物(泥水)に所定時間(具体的には15分)照射される。これにより、その超音波10が混合物中の土壌粒子に作用し、その超音波10の振動エネルギーにより汚染土壌E1が洗浄される。その際、汚染土壌E1に含まれるVOCが洗浄水W1側に抽出される。ここで、例えば、洗浄槽31に入れた10kgの汚染土壌E1から洗浄水W1(100L)に150mgのトリクロロエチレン(TCE)が抽出される。この場合、洗浄水W1のTCE濃度は、環境基準値(0.03mg/L)の50倍(1.5mg/L)になる。   Specifically, in the cleaning process, the control device 7 rotates the stirrer 32 by outputting a control signal to the stirrer 32. Thereby, the mixture of the contaminated soil E1 and the washing water W1 is stirred, and the soil particles are dispersed in the washing water W1. Next, the control device 7 outputs a control signal to the oscillation circuit 54 and causes the oscillation circuit 54 to output an oscillation signal. As the ultrasonic transducer 33 vibrates based on this oscillation signal, the ultrasonic wave 10 of 20 kHz is irradiated to the mixture (muddy water) in the cleaning tank 31 for a predetermined time (specifically, 15 minutes). Thereby, the ultrasonic wave 10 acts on the soil particles in the mixture, and the contaminated soil E1 is washed by the vibration energy of the ultrasonic wave 10. At that time, VOC contained in the contaminated soil E1 is extracted to the washing water W1 side. Here, for example, 150 mg of trichlorethylene (TCE) is extracted from the 10 kg of contaminated soil E1 placed in the cleaning tank 31 into the cleaning water W1 (100 L). In this case, the TCE concentration of the cleaning water W1 is 50 times (1.5 mg / L) the environmental reference value (0.03 mg / L).

続く、固液分離工程において、制御装置7は、供給ポンプ43を駆動して超音波洗浄装置3の洗浄槽31から固液分離装置4の分離槽41に洗浄水W1を圧送する。固液分離装置4は、その洗浄水W1に含まれる土壌粒子と洗浄水W1とを分離し、分離された土壌E2を乾燥させた後、排出口44から装置外部に排出する。なおここで、制御装置7は、前記供給ポンプ43の駆動に先立ち流路切替用バルブ46の流路を超音波洗浄装置3側に切り替える。これにより、固液分離装置4で分離された洗浄水W1(100リットル)は、流路切替用バルブ46を介して再び超音波洗浄装置3に戻される。   In the subsequent solid-liquid separation step, the control device 7 drives the supply pump 43 to pump the cleaning water W1 from the cleaning tank 31 of the ultrasonic cleaning device 3 to the separation tank 41 of the solid-liquid separation device 4. The solid-liquid separation device 4 separates the soil particles contained in the washing water W1 and the washing water W1, and after drying the separated soil E2, discharges it from the discharge port 44 to the outside of the device. Here, the control device 7 switches the flow path of the flow path switching valve 46 to the ultrasonic cleaning apparatus 3 side before driving the supply pump 43. Accordingly, the cleaning water W1 (100 liters) separated by the solid-liquid separation device 4 is returned to the ultrasonic cleaning device 3 again through the flow path switching valve 46.

そして、超音波洗浄装置3では、ホッパー2から新たな汚染土壌E1が供給され、固液分離装置4から供給された洗浄水W1を用いてその汚染土壌E1の洗浄処理が行われる(濃縮工程)。すなわち、撹拌機32により汚染土壌E1と洗浄水W1が撹拌されるとともに、超音波振動子33から超音波が所定時間照射されて洗浄処理が行われる。さらに、洗浄処理の終了後、超音波洗浄装置3から固液分離装置4に洗浄水W1が圧送されて、固液分離装置4において土壌粒子と洗浄水W1とを分離する固液分離処理が行われる。   Then, in the ultrasonic cleaning device 3, new contaminated soil E1 is supplied from the hopper 2, and the cleaning processing of the contaminated soil E1 is performed using the cleaning water W1 supplied from the solid-liquid separation device 4 (concentration step). . That is, the contaminated soil E1 and the washing water W1 are stirred by the stirrer 32, and the ultrasonic vibrator 33 is irradiated with ultrasonic waves for a predetermined time to perform the cleaning process. Further, after the cleaning process is completed, the cleaning water W1 is pumped from the ultrasonic cleaning device 3 to the solid-liquid separation device 4, and the solid-liquid separation processing for separating the soil particles and the cleaning water W1 in the solid-liquid separation device 4 is performed. Is called.

本実施の形態では、上記のような洗浄処理と固液分離処理とが20回繰り返し実施されることで、洗浄水W1に含まれるVOC濃度が30mg/Lに高められる。   In the present embodiment, the VOC concentration contained in the cleaning water W1 is increased to 30 mg / L by repeatedly performing the cleaning process and the solid-liquid separation process as described above 20 times.

続く、分解工程において、制御装置7は、流路切替用バルブ46の流路を超音波分解装置5側に切り替えることにより、固液分離装置4の洗浄水W1を超音波分解装置5の分解槽51(一次処理室57)に供給する。またこのとき、制御装置7は、撹拌機65に制御信号を出力してその撹拌機65の撹拌部材67を回転させて一次処理室57の洗浄水W1を撹拌する。   In the subsequent decomposition step, the control device 7 switches the flow path of the flow path switching valve 46 to the ultrasonic decomposition apparatus 5 side so that the cleaning water W1 of the solid-liquid separation apparatus 4 is decomposed in the decomposition tank of the ultrasonic decomposition apparatus 5. 51 (primary processing chamber 57). At this time, the control device 7 outputs a control signal to the stirrer 65 and rotates the stirrer 67 of the stirrer 65 to stir the cleaning water W <b> 1 in the primary treatment chamber 57.

そして、制御装置7は、発振回路54に制御信号を出力してその発振回路54から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて第1超音波振動子52及び第2超音波振動子53が振動することにより、500kHzの超音波10が所定時間(具体的には5時間)照射される。   Then, the control device 7 outputs a control signal to the oscillation circuit 54 and causes the oscillation circuit 54 to output an oscillation signal. Based on the oscillation signal, the first ultrasonic transducer 52 and the second ultrasonic transducer 53 vibrate, and the ultrasonic wave 10 of 500 kHz is irradiated for a predetermined time (specifically, 5 hours).

ここで、第1超音波振動子52の発生した超音波10は、先ず第1超音波振動子52から近い位置にある二次処理室58内の洗浄水W1に伝達し、その洗浄水W1中を上方に進行する。その際にある程度音場が整えられる。二次処理室58内の洗浄水W1を通過した超音波10は、仕切り板56を通過した後、さらに第1超音波振動子52から遠い位置にある一次処理室57内の洗浄水W1に伝播する。つまり、二次処理室58内の洗浄水W1は、第1超音波振動子52の発生した超音波10を一次処理室57内の洗浄水W1に伝播させる媒体として作用する。一次処理室57内に伝播した超音波10は、洗浄水W1中をさらに上方向に進行し、最終的には洗浄水W1の液面(洗浄水W1と空気層A1との界面)で反射される。このため、液面近傍では定在波が発生する。   Here, the ultrasonic wave 10 generated by the first ultrasonic transducer 52 is first transmitted to the cleaning water W1 in the secondary treatment chamber 58 located at a position close to the first ultrasonic transducer 52, and in the cleaning water W1. Proceed upward. At that time, the sound field is adjusted to some extent. The ultrasonic wave 10 that has passed through the cleaning water W <b> 1 in the secondary processing chamber 58 propagates to the cleaning water W <b> 1 in the primary processing chamber 57 that is further away from the first ultrasonic transducer 52 after passing through the partition plate 56. To do. That is, the cleaning water W1 in the secondary processing chamber 58 acts as a medium for propagating the ultrasonic waves 10 generated by the first ultrasonic transducer 52 to the cleaning water W1 in the primary processing chamber 57. The ultrasonic wave 10 that has propagated into the primary processing chamber 57 travels further upward in the cleaning water W1, and is finally reflected by the surface of the cleaning water W1 (the interface between the cleaning water W1 and the air layer A1). The For this reason, a standing wave is generated near the liquid surface.

また、本実施の形態では、分解槽51の側面に設けられた第2超音波振動子53から一次処理室57内の洗浄水W1に向けて超音波10が照射される。従って、一次処理室57内の洗浄水W1には、下方及び側方から直交するよう超音波10が照射され、音場が多重化されることで定在波が増加する。その結果、ナノレベルからミクロンレベルのキャビテーションがより多く発生し、洗浄水W1中の広い範囲で高温・高圧の反応場が形成される。VOCは、疎水性、揮発性であるため、キャビテーション周辺(洗浄水W1と気泡との界面)に自発的に集まり、さらに揮発してキャビテーションの中に入り込む。その結果、高温・高圧の反応場の作用によってVOCが熱分解され無害化される。具体例を挙げると、例えば、VOCがトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンである場合には、塩素イオンと無害な炭化水素とが生成される。また、一次処理室57内の洗浄水W1は、キャビテーションの発生により脱気される。   In the present embodiment, the ultrasonic wave 10 is irradiated from the second ultrasonic vibrator 53 provided on the side surface of the decomposition tank 51 toward the cleaning water W <b> 1 in the primary treatment chamber 57. Accordingly, the cleaning water W1 in the primary treatment chamber 57 is irradiated with the ultrasonic wave 10 so as to be orthogonal from below and from the side, and the standing wave increases by multiplexing the sound field. As a result, more cavitation at the nano level to micron level is generated, and a high temperature / high pressure reaction field is formed in a wide range in the cleaning water W1. Since VOC is hydrophobic and volatile, it spontaneously gathers around the cavitation (interface between the cleaning water W1 and the bubbles), and further volatilizes and enters the cavitation. As a result, the VOC is thermally decomposed and rendered harmless by the action of the high-temperature and high-pressure reaction field. As a specific example, for example, when VOC is trichloroethylene or tetrachloroethylene, chlorine ions and harmless hydrocarbons are generated. Further, the cleaning water W1 in the primary treatment chamber 57 is degassed by the occurrence of cavitation.

この一次処理室57内の洗浄水W1は、続いて移送用配管62を通過して二次処理室58内に供給される。二次処理室58は一次処理室57の下方に位置しているため、とりわけポンプ等の圧送手段を用いなくても、洗浄水W1は重力の作用により移送用配管62を介して自然に流下する。従って、この構成によれば二次処理室58内への洗浄水W1の供給をスムーズに行うことができる。また、二次処理室58には脱気された洗浄水W1が供給されるため、第1超音波振動子52の発生した超音波10を一次処理室57内の洗浄水W1に効率よく伝播させることができる。   The cleaning water W <b> 1 in the primary processing chamber 57 subsequently passes through the transfer pipe 62 and is supplied into the secondary processing chamber 58. Since the secondary processing chamber 58 is located below the primary processing chamber 57, the cleaning water W1 naturally flows down through the transfer pipe 62 due to the action of gravity without using a pumping means such as a pump. . Therefore, according to this configuration, the cleaning water W1 can be smoothly supplied into the secondary processing chamber 58. Further, since the degassed cleaning water W1 is supplied to the secondary processing chamber 58, the ultrasonic wave 10 generated by the first ultrasonic transducer 52 is efficiently propagated to the cleaning water W1 in the primary processing chamber 57. be able to.

また、この二次処理室58内においても洗浄水W1には超音波10が作用する。具体的には、第1超音波振動子52の発生した超音波10と第2超音波振動子53の発生した超音波10とが直交するよう照射されることにより、二次処理室58内の洗浄水W1には音場が多重化される。この二次処理室58では一次処理室57ほど定在波が発生しないため、VOCの分解反応が起こるエリアも少ないと考えられる。しかし、二次処理室58内に洗浄水W1を通じることにより、洗浄水W1に残存するVOCが確実に分解され無害化される。   Also in the secondary treatment chamber 58, the ultrasonic wave 10 acts on the cleaning water W1. Specifically, the ultrasonic wave 10 generated by the first ultrasonic transducer 52 and the ultrasonic wave 10 generated by the second ultrasonic transducer 53 are irradiated so as to be orthogonal to each other in the secondary processing chamber 58. A sound field is multiplexed in the washing water W1. In this secondary processing chamber 58, standing waves are not generated as much as in the primary processing chamber 57, so that it is considered that there are few areas where the VOC decomposition reaction occurs. However, by passing the cleaning water W1 into the secondary treatment chamber 58, the VOC remaining in the cleaning water W1 is reliably decomposed and rendered harmless.

本実施の形態のように、分解槽51の下方及び側方から直交するように超音波10を照射して音場を多重化することにより、洗浄水W1に含まれるVOCが効率よく短時間で分解される。その結果、洗浄水W1のVOC濃度を環境基準値(0.03mg/L)以下に低減させることができる。   As in the present embodiment, the sound field is multiplexed by irradiating the ultrasonic wave 10 so as to be orthogonal to the lower side and the side of the decomposition tank 51, so that the VOC contained in the cleaning water W1 can be efficiently and in a short time. Disassembled. As a result, the VOC concentration of the cleaning water W1 can be reduced to an environmental reference value (0.03 mg / L) or less.

また、超音波分解装置5による分解処理の実施中には、超音波洗浄装置3による洗浄処理と固液分離装置4による固液分離処理とが併行して行われ、システム全体の処理効率が高める。   Further, during the execution of the decomposition process by the ultrasonic decomposition apparatus 5, the cleaning process by the ultrasonic cleaning apparatus 3 and the solid-liquid separation process by the solid-liquid separation apparatus 4 are performed in parallel to increase the processing efficiency of the entire system. .

因みに、汚染土壌E1の密度が1.5kg/Lである場合、浄化システム1において、1回の洗浄処理で処理される10kgの汚染土壌E1は6.7L程度となる。また、1日では、15分間の洗浄処理を96回、5時間の分解処理を4.8回行うことが可能である。従って、浄化システム1を連続的に稼動させた場合、100mの汚染土壌E1を160日程度で浄化することが可能となる。 Incidentally, when the density of the contaminated soil E1 is 1.5 kg / L, in the purification system 1, 10 kg of the contaminated soil E1 processed by one washing process is about 6.7L. Further, in one day, it is possible to perform the washing process for 15 minutes 96 times and the decomposition process for 5 hours 4.8 times. Therefore, when the purification system 1 is continuously operated, 100 m 3 of contaminated soil E1 can be purified in about 160 days.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施の形態の浄化システム1では、特殊な薬剤などの添加物を用いることなく、超音波10の照射のみで汚染土壌E1から抽出したVOCを無害化することができる。さらに、洗浄した汚染土壌を再利用することができることから、環境負荷を低減することができる。また、この浄化システムでは、土壌粒子の洗浄処理とVOCの分解処理とでそれぞれの処理に適した周波数の超音波10を照射することができるので、短時間で効率よく土壌浄化処理を行うことができる。具体的には、図3の従来の浄化システム91を用いる場合、100mの汚染土壌の浄化を行うためには2年程度の処理時間が必要となる。これに対して、本実施の形態の浄化システム1を用いる場合、処理時間を半年未満に短縮することができる。さらに、従来システムのような活性炭の廃棄処理も不要となる。従って、図3の従来システムと比較して、浄化システム1のランニングコストを1/5程度に低減することができる。 (1) In the purification system 1 of the present embodiment, the VOC extracted from the contaminated soil E1 can be rendered harmless only by irradiation with the ultrasonic wave 10 without using an additive such as a special drug. Furthermore, since the washed contaminated soil can be reused, the environmental load can be reduced. Moreover, in this purification system, since the ultrasonic wave 10 of the frequency suitable for each process can be irradiated by the soil particle cleaning process and the VOC decomposition process, the soil purification process can be efficiently performed in a short time. it can. Specifically, when the conventional purification system 91 of FIG. 3 is used, a processing time of about two years is required to purify 100 m 3 of contaminated soil. In contrast, when the purification system 1 of the present embodiment is used, the processing time can be shortened to less than half a year. Further, the disposal of activated carbon as in the conventional system is not necessary. Therefore, compared with the conventional system of FIG. 3, the running cost of the purification system 1 can be reduced to about 1/5.

(2)本実施の形態の浄化システム1では、廃棄物を出さずに汚染土壌E1を完全に無害化することができる。また、土壌浄化処理中にVOCが装置外部に漏れることがないクローズドシステムを構築することができ、VOCによる大気汚染の問題も生じることがない。   (2) In the purification system 1 of the present embodiment, the contaminated soil E1 can be completely detoxified without producing waste. Further, it is possible to construct a closed system in which VOC does not leak to the outside of the apparatus during the soil purification treatment, and there is no problem of air pollution due to VOC.

(3)本実施の形態の浄化システム1では、超音波10を利用して土壌浄化処理を効率よく行うことができることから、各装置3,5を小型化して車両8に搭載可能な可搬式システムを実現することができる。従って、浄化システム1を搭載した車両8を工場跡地などに移動させることにより、汚染土壌E1の原位置処理を行うことが可能となる。   (3) In the purification system 1 of the present embodiment, the soil purification process can be efficiently performed using the ultrasonic wave 10, so that each of the devices 3, 5 can be downsized and mounted on the vehicle 8. Can be realized. Therefore, the in-situ processing of the contaminated soil E1 can be performed by moving the vehicle 8 equipped with the purification system 1 to a factory site or the like.

(4)本実施の形態の浄化システム1では、固液分離装置4により洗浄水W1と土壌粒子とを分離して、土壌粒子を取り除いた洗浄水W1を超音波分解装置5の分解槽51に導入することができる。従って、超音波10が分解槽51内の洗浄水W1中に効率よく伝播してキャビテーションをより多く発生させることができ、VOCを確実に分解することができる。   (4) In the purification system 1 of the present embodiment, the washing water W1 and the soil particles are separated by the solid-liquid separation device 4, and the washing water W1 from which the soil particles have been removed is put into the decomposition tank 51 of the ultrasonic decomposition device 5. Can be introduced. Therefore, the ultrasonic wave 10 can efficiently propagate into the cleaning water W1 in the decomposition tank 51 to generate more cavitation, and the VOC can be reliably decomposed.

(5)本実施の形態の浄化システム1では、固液分離装置4で分離された洗浄水W1を洗浄槽31に戻して再利用することにより、洗浄水W1中のVOC濃度を高めることができる。これにより、超音波照射によるVOCの分解を効率よく行うことができる。また、VOCの分解処理と並行して汚染土壌E1の洗浄処理を複数回行うことができるので、システム全体の処理効率を向上させることができる。つまり、分解処理に要する時間は洗浄処理に要する時間よりも長いため、洗浄処理を1回のみ行い分解処理が終わるまで洗浄処理を行わないとすると、超音波洗浄装置3の稼動効率が低下してしまう。しかしながら、本実施形態の浄化システム1では、分解処理の実施中でも繰り返し洗浄処理が行われるため、超音波洗浄装置3の稼動効率が向上し、結果的にシステム全体の処理効率の向上につながる。   (5) In the purification system 1 of the present embodiment, the VOC concentration in the cleaning water W1 can be increased by returning the cleaning water W1 separated by the solid-liquid separator 4 to the cleaning tank 31 and reusing it. . Thereby, decomposition | disassembly of VOC by ultrasonic irradiation can be performed efficiently. In addition, since the contaminated soil E1 can be washed a plurality of times in parallel with the VOC decomposition treatment, the processing efficiency of the entire system can be improved. In other words, since the time required for the decomposition process is longer than the time required for the cleaning process, if the cleaning process is performed only once and the cleaning process is not performed until the decomposition process is completed, the operating efficiency of the ultrasonic cleaning device 3 decreases. End up. However, in the purification system 1 of the present embodiment, since the cleaning process is repeatedly performed even during the decomposition process, the operation efficiency of the ultrasonic cleaning apparatus 3 is improved, and as a result, the processing efficiency of the entire system is improved.

(6)本実施の形態の浄化システム1では、分解槽51から排水槽6に排出された洗浄水W1を洗浄槽31に戻して洗浄水W1を再利用することにより、浄化システム1のランニングコストを低減することができる。特に、工場跡地などにおいて洗浄水W1を十分に確保できない場合でも、洗浄水W1を再利用することにより、汚染土壌E1の浄化処理を連続して行うことが可能となる。   (6) In the purification system 1 according to the present embodiment, the cleaning water W1 discharged from the decomposition tank 51 to the drain tank 6 is returned to the cleaning tank 31, and the cleaning water W1 is reused. Can be reduced. In particular, even when the washing water W1 cannot be sufficiently secured in a factory site or the like, the contaminated soil E1 can be continuously purified by reusing the washing water W1.

(7)本実施の形態の超音波洗浄装置3では、超音波振動子33を洗浄槽31の底部の内面側ではなく外面側に設けているため、洗浄槽31の内面側における凹凸が少なくなり、洗浄水W1中に超音波10を均一に伝播させて土壌粒子を効率よく分散させることができる。   (7) In the ultrasonic cleaning apparatus 3 according to the present embodiment, since the ultrasonic transducer 33 is provided on the outer surface side rather than the inner surface side of the bottom of the cleaning bath 31, the unevenness on the inner surface side of the cleaning bath 31 is reduced. In addition, it is possible to uniformly disperse the soil particles by uniformly propagating the ultrasonic wave 10 in the washing water W1.

(8)本実施の形態の超音波分解装置5では、第1超音波振動子52及び第2超音波振動子53をいずれも分解槽51の内面側ではなく外面側に設けているため、分解槽51の内面側における凹凸が少なくなり、分解槽51内の洗浄水W1中に超音波10を均一に伝播させることができる。また、分解槽51内の洗浄水W1に向けて下方及び側方から直交するよう超音波10を照射することができ、超音波10の重ね合わせによる相乗効果を確実に得ることができる。具体的には、超音波10の単独照射ではキャビテーションが発生しなかった気泡核が、他の方向からの超音波照射によりキャビテーションの根源として利用される。従って、洗浄水W1中にキャビテーションをより多く発生させることができ、それらキャビテーションによって高温・高圧の反応場の領域が広くなるため、洗浄水W1に含まれるVOCを効率よく短時間で分解することができる。   (8) In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the present embodiment, the first ultrasonic transducer 52 and the second ultrasonic transducer 53 are both provided not on the inner surface side of the decomposition tank 51 but on the outer surface side. Concavities and convexities on the inner surface side of the tank 51 are reduced, and the ultrasonic wave 10 can be uniformly propagated in the cleaning water W <b> 1 in the decomposition tank 51. Moreover, the ultrasonic wave 10 can be irradiated toward the washing water W1 in the decomposition tank 51 so as to be orthogonal from below and from the side, and a synergistic effect due to the superposition of the ultrasonic waves 10 can be reliably obtained. Specifically, bubble nuclei in which cavitation was not generated by the single irradiation of the ultrasonic wave 10 are used as the root of cavitation by ultrasonic irradiation from other directions. Therefore, more cavitation can be generated in the washing water W1, and the region of the high-temperature and high-pressure reaction field is widened by the cavitation, so that the VOC contained in the washing water W1 can be efficiently decomposed in a short time. it can.

(9)本実施の形態の超音波分解装置5では、分解槽51の一次処理室57内の洗浄水W1が撹拌機65を用いて撹拌されるので、洗浄水W1に含まれるVOCが均一化されてVOCとキャビテーションとの反応頻度が高くなることに加え、VOCの反応に起因する有効なキャビテーションが増加する。よって、洗浄水W1に含まれるVOCを効率よく短時間で分解することができる。また、例えば、撹拌機65の代わりに一次処理室57内の洗浄水W1を循環させる循環ポンプを設けた場合でも、洗浄水W1に含まれるVOCを効率よく短時間で分解することができる。   (9) In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the present embodiment, since the cleaning water W1 in the primary treatment chamber 57 of the decomposition tank 51 is stirred using the stirrer 65, the VOC contained in the cleaning water W1 is uniformized. In addition to increasing the frequency of reaction between VOC and cavitation, effective cavitation due to the reaction of VOC increases. Therefore, VOC contained in cleaning water W1 can be decomposed efficiently and in a short time. For example, even when a circulation pump for circulating the cleaning water W1 in the primary processing chamber 57 is provided instead of the stirrer 65, the VOC contained in the cleaning water W1 can be efficiently decomposed in a short time.

(10)本実施の形態の超音波分解装置5では、分解槽51内の洗浄水W1に向けて下方及び側方から500kHzの超音波10を同時照射するよう構成したので、超音波10の多重化による相乗効果が増し、VOCの分解効率を高めることができる。また、第1超音波振動子52及び第2超音波振動子53の発振回路54を共通化することができ、装置コストも抑えることができる。   (10) Since the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the present embodiment is configured to simultaneously irradiate the 500 kHz ultrasonic waves 10 from below and from the side toward the cleaning water W1 in the decomposition tank 51, the multiplexing of the ultrasonic waves 10 is performed. The synergistic effect by the conversion can be increased, and the decomposition efficiency of VOC can be increased. Further, the oscillation circuit 54 of the first ultrasonic transducer 52 and the second ultrasonic transducer 53 can be shared, and the device cost can be suppressed.

(11)本実施の形態の超音波分解装置5では、分解槽51内を仕切って上下に区画する仕切り板56を設け、その下側の領域を二次処理室58として用い、その上側の領域を一次処理室57として用いている。そして、主に一次処理室57内において超音波照射によるVOCの分解反応を促進させるとともに、併せて二次処理室58内においても洗浄水W1に超音波10を照射することにより、残存するVOCを分解することができ、処理効率を向上させることができる。   (11) In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the present embodiment, the partition plate 56 that partitions the inside of the decomposition tank 51 and divides it vertically is used, and its lower region is used as the secondary processing chamber 58, and its upper region. Is used as the primary processing chamber 57. And while promoting the decomposition | disassembly reaction of VOC by ultrasonic irradiation mainly in the primary processing chamber 57, and also irradiating the ultrasonic wave 10 to the washing water W1 also in the secondary processing chamber 58, the remaining VOC is reduced. It can decompose | disassemble and can improve processing efficiency.

(12)本実施の形態の超音波分解装置5では、洗浄水W1が一次処理室57内での超音波処理により脱気された後に二次処理室58内に供給されるので、分解槽51の下方から照射される超音波10を一次処理室57内の洗浄水W1に効率よく伝播させることができる。   (12) In the ultrasonic decomposition apparatus 5 according to the present embodiment, the cleaning water W1 is degassed by ultrasonic treatment in the primary processing chamber 57 and then supplied into the secondary processing chamber 58. Therefore, the decomposition tank 51 The ultrasonic wave 10 irradiated from below can be efficiently propagated to the cleaning water W <b> 1 in the primary processing chamber 57.

(13)本実施の形態の超音波分解装置5では、一次処理室57及び二次処理室58を連通する移送用配管62が分解槽51の外部に設けられている。この場合、その移送用配管62を分解槽51の内部に設ける場合と比較して、配管62が超音波10の伝播に障害にならないため、反応効率の高い好適な音場を形成しやすくなる。   (13) In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the present embodiment, a transfer pipe 62 that communicates the primary processing chamber 57 and the secondary processing chamber 58 is provided outside the decomposition tank 51. In this case, as compared with the case where the transfer pipe 62 is provided inside the decomposition tank 51, the pipe 62 does not become an obstacle to the propagation of the ultrasonic wave 10, so that a suitable sound field with high reaction efficiency can be easily formed.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・上記実施の形態の浄化システム1では、超音波洗浄装置3と超音波分解装置5とを接続する供給用配管40の途中に、洗浄水W1と土壌粒子とを分離する固液分離装置4を備えるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、図2に示すように、固液分離装置4を省略した浄化システム81として具体化してもよい。すなわち、この浄化システム81では、超音波洗浄装置3と超音波分解装置5とが供給用配管40を介して接続されており、その供給用配管40の途中には供給ポンプ43が設けられている。また、超音波洗浄装置3の洗浄槽31内において供給用配管40の始端となる位置に、洗浄水W1を濾過するための濾過体82が設けられている。そして、供給ポンプ43を駆動することにより、洗浄槽31内の洗浄水W1が濾過体82を通して供給用配管40に流入する。その際、濾過体82で洗浄水W1中の土壌粒子が除去され、その洗浄水W1が供給用配管40を通して超音波分解装置5に供給される。このようにしても、土壌粒子を取り除いた洗浄水W1を超音波分解装置5の分解槽51に導入することができる。従って、分解槽51内の洗浄水W1中に超音波10が効率よく伝播してキャビテーションをより多く発生させることができ、VOCを確実に分解することができる。   In the purification system 1 of the above embodiment, the solid-liquid separation device 4 that separates the cleaning water W1 and the soil particles is provided in the middle of the supply pipe 40 that connects the ultrasonic cleaning device 3 and the ultrasonic decomposition device 5. Although provided, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 2, a purification system 81 in which the solid-liquid separation device 4 is omitted may be embodied. That is, in this purification system 81, the ultrasonic cleaning device 3 and the ultrasonic decomposition device 5 are connected via the supply pipe 40, and a supply pump 43 is provided in the supply pipe 40. . Further, a filter body 82 for filtering the cleaning water W <b> 1 is provided in the cleaning tank 31 of the ultrasonic cleaning device 3 at a position that is the starting end of the supply pipe 40. Then, by driving the supply pump 43, the cleaning water W <b> 1 in the cleaning tank 31 flows into the supply pipe 40 through the filter body 82. At this time, the soil particles in the washing water W1 are removed by the filter body 82, and the washing water W1 is supplied to the ultrasonic decomposition apparatus 5 through the supply pipe 40. Even in this way, the washing water W1 from which the soil particles have been removed can be introduced into the decomposition tank 51 of the ultrasonic decomposition apparatus 5. Therefore, the ultrasonic wave 10 can efficiently propagate in the cleaning water W1 in the decomposition tank 51 to generate more cavitation, and the VOC can be reliably decomposed.

さらに、超音波洗浄装置3の洗浄槽31には、底面の超音波振動子33に加えて、側面にも超音波振動子35が設けられている。従って、洗浄槽31内の泥水に向けて下方及び側方から直交するよう超音波10が照射され、音場が多重化されることで汚染土壌E1が効率よく洗浄される。   Further, in the cleaning tank 31 of the ultrasonic cleaning device 3, an ultrasonic transducer 35 is provided on the side surface in addition to the ultrasonic transducer 33 on the bottom surface. Therefore, the ultrasonic wave 10 is irradiated toward the muddy water in the washing tank 31 so as to be orthogonal from below and from the side, and the contaminated soil E1 is efficiently washed by multiplexing the sound field.

このように浄化システム81を構成しても、上記実施の形態と同様に、特殊な薬剤などの添加物を用いることなく、汚染土壌E1から抽出したVOCを無害化することができ、洗浄した汚染土壌を再利用することができる。また、この浄化システム81でも、土壌粒子の洗浄処理とVOCの分解処理とでそれぞれの処理に適した周波数の超音波10を照射することができるので、短時間で効率よく土壌浄化処理を行うことができる。   Even if the purification system 81 is configured in this manner, the VOC extracted from the contaminated soil E1 can be rendered harmless without using an additive such as a special drug as in the above embodiment, and the cleaned contamination The soil can be reused. Also in this purification system 81, since the ultrasonic wave 10 having a frequency suitable for each treatment can be irradiated in the soil particle washing treatment and the VOC decomposition treatment, the soil purification treatment can be efficiently performed in a short time. Can do.

・上記実施の形態の浄化システム1において、排水槽6を省略し、分解槽51から排出された洗浄水W1を洗浄槽31に戻すよう構成してもよい。勿論、分解槽51から排出された洗浄水W1を下水道に排水するよう構成してもよい。また、洗浄水W1を洗浄槽31に戻すための循環用配管47,68や流路切替用バルブ46,70を省略してもよい。   In the purification system 1 of the above embodiment, the drain tank 6 may be omitted and the cleaning water W1 discharged from the decomposition tank 51 may be returned to the cleaning tank 31. Of course, you may comprise so that the washing water W1 discharged | emitted from the decomposition tank 51 may be drained to a sewer. Further, the circulation pipes 47 and 68 and the flow path switching valves 46 and 70 for returning the cleaning water W1 to the cleaning tank 31 may be omitted.

・上記実施の形態の超音波分解装置5では、分解槽51の底面及び側面に第1及び第2超音波振動子52,53を設け、下方及び側方から直交するよう超音波10を照射するものであったが、この構成に限定されるものではない。具体的には、例えば、分解槽51の底部に、対向する第1及び第2の傾斜面(テーパ面)を形成し、その第1の傾斜面外側に第1超音波振動子52を設け、第2の傾斜面外側に第2超音波振動子53を設ける。このように構成しても、分解槽51内の洗浄水W1に向けて超音波10を複数方向から照射することができ、各超音波10の重ね合わせによる相乗効果を得ることができる。   In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the above embodiment, the first and second ultrasonic vibrators 52 and 53 are provided on the bottom and side surfaces of the decomposition tank 51, and the ultrasonic waves 10 are irradiated so as to be orthogonal from below and from the side. However, it is not limited to this configuration. Specifically, for example, first and second inclined surfaces (tapered surfaces) facing each other are formed at the bottom of the decomposition tank 51, and a first ultrasonic transducer 52 is provided outside the first inclined surface, A second ultrasonic transducer 53 is provided outside the second inclined surface. Even if comprised in this way, the ultrasonic wave 10 can be irradiated from several directions toward the washing water W1 in the decomposition tank 51, and the synergistic effect by superimposition of each ultrasonic wave 10 can be acquired.

・上記実施の形態の超音波分解装置5では、分解槽51を仕切り板56により一次処理室57及び二次処理室58に区画し、一次処理室57内及び二次処理室58内で洗浄水W1のVOCを分解するよう構成したが、これに限定されるものではない。例えば、仕切り板56より上側の領域のみをVOCを分解する処理室として利用してもよい。なおこの場合、仕切り板56より下側の領域には、超音波10の伝播効率を高めるために脱気した水を充填する。勿論。仕切り板56により2つの処理室57,58に区画する必要はなく、仕切り板56を設けない分解槽51としてもよい。   In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the above embodiment, the decomposition tank 51 is partitioned into the primary processing chamber 57 and the secondary processing chamber 58 by the partition plate 56, and the cleaning water is contained in the primary processing chamber 57 and the secondary processing chamber 58. Although configured to decompose the VOC of W1, the present invention is not limited to this. For example, you may utilize only the area | region above a partition plate 56 as a process chamber which decomposes | disassembles VOC. In this case, the area below the partition plate 56 is filled with degassed water in order to increase the propagation efficiency of the ultrasonic wave 10. Of course. It is not necessary to divide into two processing chambers 57 and 58 by the partition plate 56, and the decomposition tank 51 without the partition plate 56 may be used.

・上記実施の形態の超音波分解装置5では、水平に設けられた仕切り板56によって分解槽51内を上下に区画していたが、垂直に設けられた仕切り板56によって分解槽51内を左右に区画してもよい。   In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the above-described embodiment, the inside of the decomposition tank 51 is vertically divided by the partition plate 56 provided horizontally, but the inside of the decomposition tank 51 is left and right by the partition plate 56 provided vertically. You may partition into.

・上記実施の形態の超音波分解装置5では、第1及び第2超音波振動子52,53から500kHzの超音波10を照射する構成であったが、この周波数に限定するものではない。具体的には、例えば、400kHz〜500kHzの周波数域であれば、第1及び第2超音波振動子52,53から異なる周波数の超音波10を照射しても、十分な分解効率を得ることができる。また、200kHzや600kHzの周波数を照射する場合でも、400kHz〜500kHzの場合よりも分解効率は多少劣るが、単独照射の場合よりも相乗効果を得ることができる。従って、200kHz〜600kHzの周波数域の超音波10を第1及び第2超音波振動子52,53から照射するよう構成してもよい。   In the ultrasonic decomposition apparatus 5 of the above-described embodiment, the ultrasonic wave 10 of 500 kHz is emitted from the first and second ultrasonic vibrators 52 and 53, but is not limited to this frequency. Specifically, for example, in the frequency range of 400 kHz to 500 kHz, sufficient decomposition efficiency can be obtained even when the ultrasonic waves 10 having different frequencies are irradiated from the first and second ultrasonic transducers 52 and 53. it can. Further, even when the frequency of 200 kHz or 600 kHz is irradiated, the decomposition efficiency is somewhat inferior to that of 400 kHz to 500 kHz, but a synergistic effect can be obtained as compared with the case of single irradiation. Therefore, you may comprise so that the ultrasonic wave 10 of the frequency range of 200 kHz-600 kHz may be irradiated from the 1st and 2nd ultrasonic transducer | vibrator 52,53.

・上記実施の形態の超音波洗浄装置3では、超音波振動子33から20kHzの超音波10を照射するものであったが、この周波数に限定されるものではない。例えば、汚染土壌E1の粒子サイズに応じて、この超音波10の周波数は適宜変更することができる。ただし、超音波10の周波数は、高すぎると洗浄効率が低下するため、100kHz未満とするのが好ましい。   In the ultrasonic cleaning device 3 of the above embodiment, the ultrasonic vibrator 10 irradiates the ultrasonic wave 10 of 20 kHz, but is not limited to this frequency. For example, the frequency of the ultrasonic wave 10 can be appropriately changed according to the particle size of the contaminated soil E1. However, if the frequency of the ultrasonic wave 10 is too high, the cleaning efficiency is lowered.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

(1)請求項1乃至3のいずれか1項において、前記各装置が車両に搭載されることを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。   (1) The volatile organic compound-contaminated soil purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the devices is mounted on a vehicle.

(2)請求項1乃至3のいずれか1項において、前記分解装置は、前記洗浄水に向けて第1の方向から超音波を照射する第1超音波振動子と、前記第1の方向からの超音波に重なるようにその第1の方向とは異なる第2の方向から前記洗浄水に向けて超音波を照射する第2超音波振動子とを有することを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。   (2) In any one of claims 1 to 3, the decomposing apparatus includes a first ultrasonic transducer that irradiates ultrasonic waves from the first direction toward the cleaning water, and a first ultrasonic transducer. Volatile organic compound contamination characterized by having a second ultrasonic transducer for irradiating ultrasonic waves toward the cleaning water from a second direction different from the first direction so as to overlap the ultrasonic wave Soil purification system.

(3)請求項1乃至3のいずれか1項において、前記分解槽内を前記第1超音波振動子から遠い一次処理室と前記第1超音波振動子から近い二次処理室とに区画する仕切り部材と、一次処理室及び二次処理室を連通させる通路とを備え、前記一次処理室内には、超音波照射により分解されるべき被処理液体が最初に供給可能であり、前記二次処理室内には、前記一次処理室を通過した前記被処理液体が前記通路を介して供給可能であることを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。   (3) In any one of claims 1 to 3, the decomposition tank is partitioned into a primary processing chamber far from the first ultrasonic transducer and a secondary processing chamber close to the first ultrasonic transducer. A partition member and a passage communicating the primary processing chamber and the secondary processing chamber, wherein the liquid to be processed to be decomposed by ultrasonic irradiation can be first supplied to the primary processing chamber, and the secondary processing A volatile organic compound-contaminated soil purification system, wherein the liquid to be treated that has passed through the primary treatment chamber can be supplied into the room through the passage.

本発明を具体化した一実施の形態の汚染土壌の浄化システムを示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows the purification system of the contaminated soil of one Embodiment which actualized this invention. 別の実施形態の汚染土壌の浄化システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the purification system of the contaminated soil of another embodiment. 従来の汚染土壌の浄化システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the purification system of the conventional contaminated soil.

符号の説明Explanation of symbols

1…揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム
3…超音波洗浄装置
4…固液分離装置
5…超音波分解装置
10…超音波
31…洗浄槽
40…供給通路としての供給用配管
47,68…通路としての循環用配管
51…分解槽
69…液体圧送手段としてのポンプ
E1…汚染土壌
W1…洗浄水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Purification system of volatile organic compound contaminated soil 3 ... Ultrasonic cleaning apparatus 4 ... Solid-liquid separation apparatus 5 ... Ultrasonic decomposition apparatus 10 ... Ultrasonic 31 ... Cleaning tank 40 ... Supply piping 47, 68 as supply passage Piping for circulation as passage 51 ... Decomposition tank 69 ... Pump as liquid pumping means E1 ... Contaminated soil W1 ... Washing water

Claims (5)

揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物を入れる洗浄槽を有し、前記混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する超音波洗浄装置と、
前記超音波洗浄装置から排出される洗浄水を入れる分解槽を有し、前記洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する超音波分解装置と
を備えたことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。
A washing tank containing a mixture of contaminated soil containing volatile organic compounds and washing water, and washing the contaminated soil by irradiating ultrasonic waves of less than 100 kHz into the mixture, the washing water side from the contaminated soil side An ultrasonic cleaning device for extracting volatile organic compounds into
An ultrasonic decomposition apparatus that has a decomposition tank for storing cleaning water discharged from the ultrasonic cleaning apparatus, and decomposes and detoxifies volatile organic compounds by irradiating the cleaning water with ultrasonic waves of 100 kHz or higher; A volatile organic compound-contaminated soil purification system characterized by comprising:
前記超音波洗浄装置から超音波分解装置に洗浄水を供給する供給通路の途中に設けられ、前記洗浄水に含まれる土壌粒子と洗浄水とを分離する固液分離装置をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。   The apparatus further comprises a solid-liquid separation device that is provided in the middle of a supply passage that supplies cleaning water from the ultrasonic cleaning device to the ultrasonic decomposition device and separates soil particles and cleaning water contained in the cleaning water. The purification system for volatile organic compound-contaminated soil according to claim 1. 前記分解槽から排出された洗浄水及び前記固液分離装置で分離された洗浄水の少なくとも一方を前記洗浄槽に戻すための通路と、前記通路上に設けられた液体圧送手段とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の揮発性有機化合物汚染土壌の浄化システム。   A passage for returning at least one of the washing water discharged from the decomposition tank and the washing water separated by the solid-liquid separator to the washing tank, and a liquid pressure feeding means provided on the passage. The purification system for volatile organic compound-contaminated soil according to claim 2. 揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する洗浄工程と、
前記洗浄工程にて排出される洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する分解工程と
を含むことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法。
A washing process for extracting volatile organic compounds from the contaminated soil side to the washing water side by irradiating the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and washing water with ultrasonic waves of less than 100 kHz to wash the contaminated soil. When,
Volatile organic compound-contaminated soil comprising a decomposition step of decomposing and detoxifying the volatile organic compound by irradiating the cleaning water discharged in the cleaning step with ultrasonic waves of 100 kHz or higher. Purification method.
揮発性有機化合物を含む汚染土壌と洗浄水との混合物中に100kHz未満の超音波を照射して汚染土壌を洗浄することにより、汚染土壌側から洗浄水側に揮発性有機化合物を抽出する洗浄工程と、
前記洗浄工程にて排出される前記洗浄水に含まれる土壌粒子と洗浄水とを分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程にて分離された洗浄水の少なくとも一部を前記洗浄工程にて再利用することにより、前記洗浄水に含まれる揮発性有機化合物の濃度を高める濃縮工程と、
前記揮発性有機化合物が濃縮された洗浄水中に100kHz以上の超音波を照射することにより、揮発性有機化合物を分解して無害化する分解工程と
を含むことを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法。
A washing process for extracting volatile organic compounds from the contaminated soil side to the washing water side by irradiating the mixture of the contaminated soil containing the volatile organic compound and washing water with ultrasonic waves of less than 100 kHz to wash the contaminated soil. When,
A solid-liquid separation step for separating the soil particles and the washing water contained in the washing water discharged in the washing step;
A concentration step for increasing the concentration of the volatile organic compound contained in the washing water by reusing at least a part of the washing water separated in the solid-liquid separation step in the washing step;
A volatile organic compound-contaminated soil, comprising a decomposition step of decomposing and detoxifying the volatile organic compound by irradiating ultrasonic waves of 100 kHz or higher into the wash water in which the volatile organic compound is concentrated Purification method.
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