JP2008049305A - 揮発性有機塩素化合物分解システム及び揮発性有機塩素化合物の分解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多額なランニングコストを要せず、かつ、メンテナンスも容易な揮発性有機塩素化合物分解システムを提供する。
【解決手段】 ガスＧ１中の揮発性有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋに吸着させるとともに、この吸着手段Ｋに吸着されている揮発性有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋの再生用水蒸気Ｓ１中に移行させて、吸着手段Ｋを再生させる吸着装置１０を備えた揮発性有機塩素化合物分解システム１において、揮発性有機塩素化合物Ａを含んだ再生用水蒸気Ｓ１の凝縮水Ｌ１に酸化手段Ｂを加えて、凝縮水Ｌ１中の揮発性有機塩素化合物Ａを酸化分解する酸化分解装置３０と、酸化分解装置３０で加えられた余剰の酸化手段Ｂを、還元分解手段Ｃを用いて分解する余剰酸化手段分解装置５０とを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、人体に有害であり、環境汚染を引き起こすトリクロロエチレン、テトラクロロエチレンといった揮発性の有機塩素化合物を分解して無害化する揮発性有機塩素化合物分解システム及び揮発性有機塩素化合物の分解方法に関するものである。

トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、塩化ビニル、ジクロロエチレン類、ジクロロプロペン類といった、人体に有害な揮発性有機塩素化合物は、空気中に揮散したり水中に溶け込んで環境汚染を引き起こし、人体に悪影響を及ぼす。このため、このような揮発性有機塩素化合物を分解して無害化する装置も種々提案されている（例えば特許文献１）。図７はこの特許文献１に記載された揮発性有機塩素化合物の分解装置を示している。

この分解装置では、ＴＣＥ等を含むガスＧを活性炭吸着装置１００に通して、ＴＣＥ等を活性炭Ｋに吸着させた後、この装置１００に再生用水蒸気Ｓを流して、活性炭Ｋ側のＴＣＥ等を再生用水蒸気Ｓ側に移行させ、つぎに、この再生処理済水蒸気の凝縮水Ｌと次亜塩素酸溶液Ｍとを反応槽１０１で混和させ、この反応槽１０１中の気相部１０１ａや液相部１０１ｂに光照射手段１０２を用いて波長３００〜５００ｎｍの光Ｗを当て、反応槽１０１中のＴＣＥ等を分解して無害化している。この場合、反応槽１０１中の混和水Ｎをポンプ１０３で循環させつつ、この循環水に光照射手段１０２を用いて光Ｗを当てるとともに、この循環水を前記凝縮水Ｌと混和させた後、これを反応槽１０１内にミスト状に放出することにより、ＴＣＥ等の分解の促進が図られている。そして、ＴＣＥ等が分解された混和水Ｎは、中和装置１０４でｐＨ調整された後排出される。

特開２００２−１０６２

しかしながら、上記従来の光Ｗを使った分解装置では、光Ｗを発生させるのに、多量の電気を使用するため、多額のランニングコストが必要になるとともに、光照射手段１０２のランプ寿命が短く、ランプの交換といったメンテナンス作業も容易でないという問題があった。

この発明は、以上の点に鑑み、多額なランニングコストを要せず、かつ、メンテナンスも容易な揮発性有機塩素化合物分解システム及び揮発性有機塩素化合物の分解方法を提供することを目的とする。

この発明の請求項１記載の発明は、ガス中の揮発性有機塩素化合物を吸着手段に吸着させるとともに、この吸着手段に吸着された前記揮発性有機塩素化合物を前記吸着手段の再生用水蒸気中に移行させて、前記吸着手段を再生させる吸着装置を備えた揮発性有機塩素化合物分解システムにおいて、前記揮発性有機塩素化合物を含んだ前記再生用水蒸気の凝縮水に酸化手段を加えて、前記凝縮水中の前記揮発性有機塩素化合物を酸化分解する酸化分解装置と、前記酸化分解装置で加えられた余剰の前記酸化手段を、還元分解手段を用いて分解する余剰酸化手段分解装置とを有することを特徴とする。

この発明では、揮発性有機塩素化合物を含むガスは、吸着装置において、吸着手段に揮発性有機塩素化合物が吸着されて無害化されるとともに、吸着手段に吸着された揮発性有機塩素化合物は、吸着手段の再生時に、再生用水蒸気側に移行される。揮発性有機塩素化合物を含む再生用水蒸気の凝縮水は酸化分解装置に送られ、この酸化分解装置おいて、揮発性有機塩素化合物が酸化手段により酸化分解されて無害化される。また、揮発性有機塩素化合物が酸化分解された凝縮水は余剰酸化手段分解装置に送られ、余剰の酸化手段が還元分解手段により分解される。

この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記酸化手段が過マンガン酸塩であり、この過マンガン酸塩に対する前記還元分解手段が、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸塩、又は第一鉄の何れかであることを特徴とする。

この発明の請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記酸化手段が過硫酸塩であり、この過硫酸塩に対する還元分解手段が、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸塩、又は第一鉄の何れかであることを特徴とする。

この発明の請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記酸化手段がフェントン試薬であり、このフェントン試薬に対する還元分解手段が過マンガン酸カリウムであることを特徴とする。

この発明の請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記酸化手段がオゾンであり、このオゾンに対する還元分解手段が活性炭、活性炭と分解触媒とを組み合わせたもの、又は熱分解の何れかであることを特徴とする。

この発明の請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記揮発性有機塩素化合物の酸化分解反応によって生じる酸を中和する中和装置を備えていることを特徴とする。

この発明では、中和装置により、酸化手段と揮発性有機塩素化合物との酸化分解時に生じる酸が中和される。中和装置は、酸化分解により酸を生じなければ不要である。

この発明の請求項７記載の発明は、請求項２又は６記載の発明の場合において、前記揮発性有機塩素化合物と鉄分とを有する地下原水の前記鉄分を過酸化水素を用いて除去する除鉄装置と、前記鉄分が除去された前記地下原水を、空気と接触させて、この空気中に前記地下原水中の前記揮発性有機塩素化合物を揮散させるとともに、この揮発性有機塩素化合物を有する前記空気を前記吸着装置に送る曝気装置とを備え、かつ、前記除鉄装置の前記地下原水に前記酸化分解装置からの前記揮発性有機塩素化合物が分解された前記凝縮水をも加えて、前記過酸化水素を前記還元分解手段としても働かせることにより、この除鉄装置に前記余剰酸化手段分解装置の機能を持たせていることを特徴とする。

この発明では、揮発性有機塩素化合物及び鉄分を含む地下原水と、酸化分解装置において揮発性有機塩素化合物が酸化手段である過マンガン酸塩により酸化分解された凝縮水とが除鉄装置に送られ、この除鉄装置において、地下原水の除鉄と凝縮水中の余剰の過マンガン酸塩の分解とが、除鉄剤であるとともに還元分解手段である過酸化水素を用いて同時に行われる。この場合、分解処理で生じた二酸化マンガンは、沈殿除去された鉄分とともに、固形物として分離除去される。つぎに、鉄分が除去された地下原水と、余剰の酸化手段が分解された凝縮水との混合水が曝気装置に送られ、この曝気装置において、混合水中の揮発性有機塩素化合物が空気中に揮散されて、揮発性有機塩素化合物を含むガスが形成されるとともに、曝気後の処理水は放流可能となる。つづいて、揮発性有機塩素化合物を含むガスは吸着装置に送られ、この揮発性有機塩素化合物が吸着手段の再生用水蒸気側に移行される。

この発明の請求項８記載の発明は、ガス中の揮発性有機塩素化合物を吸着手段に吸着させるとともに、この吸着手段に吸着された前記揮発性有機塩素化合物を前記吸着手段の再生用水蒸気中に移行させて、前記吸着手段を再生させる吸着再生工程を備えた揮発性有機塩素化合物の分解方法において、前記揮発性有機塩素化合物を含んだ前記再生用水蒸気の凝縮水に酸化手段を加えて、前記凝縮水中の前記揮発性有機塩素化合物を酸化分解する酸化分解工程と、前記酸化分解工程で加えられた余剰の前記酸化手段を、還元分解手段を用いて分解する余剰酸化手段分解工程とを有することを特徴とする。

この発明の請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明の場合において、前記揮発性有機塩素化合物と鉄分とを有する地下原水の前記鉄分を過酸化水素を用いて除去する除鉄工程と、前記鉄分が除去された前記地下原水を、空気と接触させて、この空気中に前記地下原水中の前記揮発性有機塩素化合物を揮散させるとともに、この揮発性有機塩素化合物を有する前記空気を前記吸着再生工程に送る曝気工程とを備え、かつ、前記除鉄工程の前記地下原水に、前記酸化分解工程において前記揮発性有機塩素化合物が分解された前記凝縮水をも加え、前記酸化手段として加えられた過マンガン酸塩の余剰分を、前記還元分解手段ともなる前記過酸化水素を用いて分解することにより、前記除鉄工程に前記余剰酸化手段分解工程の機能を持たせていることを特徴とする。

この発明の請求項１乃至５の何れかに記載の発明によれば、システム中の装置は機械的なものばかりであるので、メンテナンスが容易であり、かつ、特に必要なユーティリティとしては、比較的安価な化学薬品のみであり、比較的高価な電気はポンプ用のモータ程度にしか使用しないので、ユーティリティコストの低減を図ることができる。

この発明の請求項６記載の発明によれば、酸化分解処理によって生じた酸を中和しているので、余剰の酸化手段を分解処理した後の処理水の放流も容易となる。

この発明の請求項７記載の発明によれば、除鉄装置が凝縮水中の余剰な酸化手段を分解する余剰酸化手段分解装置を兼ねているので、システムの簡単化や設備コストの低減化を図ることができる。この場合、余剰な酸化手段の分解処理時に発生する固形物（二酸化マンガン）も、除鉄装置に備わる固形物処理手段を使用して容易に処理することができる。また、この発明でも、システム中の装置は機械的なものばかりであるので、メンテナンスが容易であり、かつ、特に必要なユーティリティとしては、比較的安価な化学薬品のみであり、比較的高価な電気はポンプ用のモータ等にしか使用しないので、ユーティリティコストの低減を図ることができる。

この発明の請求項８記載の発明では、請求項１乃至５記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、この発明の請求項９記載の発明では、請求項７記載の発明と同様な効果を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１はこの発明の一実施の形態に係る揮発性有機塩素化合物分解システムの説明用フロー図である。なお、このフロー図は、システムの機能説明をするためのものであるので、例えばポンプのような機器は明示していない。

揮発性有機塩素化合物分解システム１は、図１で示されるように、空気中に有害な揮発性有機塩素化合物（以下省略して有機塩素化合物Ａという）を含んだ汚染ガスＧ１を吸着手段Ｋと接触させ、この吸着手段Ｋに有機塩素化合物Ａを吸着させて、汚染ガスＧ１を無害な処理ガスＧ２に変えるとともに、吸着手段Ｋ側の有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋの再生用水蒸気Ｓ１側に移行させた後、この再生処理済水蒸気Ｓ２の凝縮水Ｌ１に酸化手段Ｂを加えて、凝縮水Ｌ１中の有機塩素化合物Ａを酸化分解して、凝縮水Ｌ１を有機塩素化合物Ａが無害化された分解水Ｌ２とし、つぎに、この分解水Ｌ２中の余剰な酸化手段Ｂを還元分解手段Ｃで分解して、余剰な酸化手段Ｂの無害化を図るものである。なお、分解水Ｌ２が酸化分解反応の結果、酸性を示す場合には、分解水Ｌ２に中和剤Ｄを加えて、分解水Ｌ２の中和処理（ｐＨ調整）がなされる。

この揮発性有機塩素化合物分解システム１は、図１で示されるように、吸着装置１０と、コンデンサ２０と、酸化分解装置３０と、中和装置４０と、余剰酸化手段分解装置５０等とから構成されている。

吸着装置１０は、例えば活性炭のような吸着手段Ｋを内蔵しており、汚染ガスＧ１中の有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋに吸着させて、この汚染ガスＧ１を無害な処理ガスＧ２として大気放出させるとともに、吸着手段Ｋの再生に当たり、再生用水蒸気Ｓ１を使用して、吸着手段Ｋに吸着された有機塩素化合物Ａを再生用水蒸気Ｓ１側に移行させるものである。

ここで、汚染ガスＧ１は、空気中に、例えば、トリクロロエチレン（ＴＣＥ），テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、塩化ビニル、ジクロロエチレン類、ジクロロプロペン類といった有機塩素化合物Ａを、人体等に有害であると考えられる量以上含むガスを言う。なお、汚染ガスＧ１は、１種類の有機塩素化合物Ａのみでなく、２種類以上の有機塩素化合物Ａを含むものであってもよい。

コンデンサ２０は、再生用水蒸気Ｓ１中に有機塩素化合物Ａを含む再生処理済水蒸気Ｓ２を冷却して、凝縮水Ｌ１に変えるものである。この凝縮水Ｌ１中には、有機塩素化合物Ａが含まれている。

酸化分解装置３０は、集められた凝縮水Ｌ１中に酸化手段Ｂを加え、この酸化手段Ｂによって凝縮水Ｌ１中の有機塩素化合物Ａを酸化分解して、凝縮水Ｌ１を有機塩素化合物Ａが無害化された分解水Ｌ２にする酸化分解反応槽３１を有している。

酸化手段Ｂには、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄）のような過マンガン酸塩が用いられる。酸化手段Ｂは、有機塩素化合物Ａの酸化分解反応を充分に促進するため、必要量より過剰に酸化分解反応槽３１に供給されることが好ましいが、後述のように余剰の酸化手段Ｂを分解するとアルカリ（例えば、ＫＯＨ）が生成するため、酸化手段Ｂの大過剰の供給はさけることが好ましい。有機塩素化合物Ａは、酸化手段Ｂ（過マンガン酸塩）により酸化分解されて無害化されることは公知であるが、一例として、酸化手段Ｂが過マンガン酸カリウム、有機塩素化合物Ａがトリクロロエチレン（ＣＨＣｌ＝ＣＣｌ₂）の場合の酸化分解反応を示すと、
CHCl=CCl₂ + 2KMnO₄ → 2CO₂ + 2MnO₂ + 2KCl + HCl
となる。この場合、酸化分解反応によって塩酸（ＨＣｌ）が生じるため、有機塩素化合物Ａの酸化分解後の凝縮水Ｌ１は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの中和剤Ｄを用いて中和処理する必要がある。

ここで、過マンガン酸カリウムによるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の酸化分解反応等に関する実験結果について説明する。汚染地下水を例にとると（実施形態３の場合）、再生処理済水蒸気Ｓ２の凝縮水Ｌ１には、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）が５００ｍｇ／Ｌ程度の濃度で含まれている場合が多い。そこで、この濃度のＴＣＥ水溶液の９７．６ｍＬと５％の過マンガン酸カリウム水溶液２．４ｍＬとを密閉瓶に入れ、この密閉瓶を、２０度Ｃの恒温器内で、１５０ｒｐｍの速度で回転させて、ＴＣＥと過マンガン酸カリウムとを攪拌しつつ酸化分解反応の進み具合を調べた。図２はこの結果を示しているが、図から、５００ｍｇ／ＬあったＴＣＥも２時間で１ｍｇ／Ｌ以下に低下（酸化分解）していることが分かる。

また、上記実験でＴＣＥが酸化分解された実験液（分解水Ｌ２に相当）を、０．１ｍｏｌの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて中和滴定した。図３はこの結果を示しているが、図から、当初、実験液のｐＨは２．５まで低下しており、例えば処理水１ｍ³に対して水酸化ナトリウムを約１．８Ｋｇ加えることにより、この実験液の中和が可能になることが分かった。

中和装置４０は、分解水Ｌ２中に水酸化ナトリウムのような中和剤Ｄを加え、この中和剤Ｄによって、酸化分解装置３０の酸化分解反応において生じた酸を中和処理する中和槽４１を有している。なお、この中和装置４０は、酸化分解反応において酸を生じさせない場合には不要となる。

余剰酸化手段分解装置５０は、酸化分解装置３０の酸化分解反応槽３１に加えられた酸化手段Ｂのうち、酸化分解反応に寄与しなかった余剰の酸化手段Ｂを、還元分解手段Ｃにより還元分解して無害なものにする装置である。余剰酸化手段分解装置５０は、中和後（場合によっては、酸化分解反応後）の分解水Ｌ２中に還元分解手段Ｃを加え、この還元分解手段Ｃによって分解水Ｌ２中の余剰酸化手段Ｂを還元分解し、分解水Ｌ２を余剰な酸化手段Ｂのないものにする還元分解反応槽５１を有している。

酸化手段Ｂである過マンガン酸塩に対する還元分解手段Ｃには、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、第一鉄が考えられる。還元分解手段Ｃによる酸化手段Ｂの還元分解反応は、公知であり、その一例を、酸化手段Ｂが過マンガン酸カリウム、還元分解手段Ｃが過酸化水素の場合について示すと、下記のようになる。
2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 2KOH + 2H₂O + 3O₂

つぎに、この揮発性有機塩素化合物分解システム１の動作について説明する。
有機塩素化合物Ａを含む汚染ガスＧ１は、吸着装置１０に通され、吸着手段Ｋに有機塩素化合物Ａが吸着されて無害な処理ガスＧ２となり、大気放出される。この吸着装置１０では、吸着手段Ｋが有機塩素化合物Ａを充分に吸着し、その吸着効率が低下すると、吸着手段Ｋの再生がなされる。この再生は、再生用蒸気Ｓ１を吸着装置１０に通し、吸着手段Ｋ側の有機塩素化合物Ａを加熱分離させて、再生用水蒸気Ｓ１側に移行させることによりなされる。有機塩素化合物Ａを有する再生処理済水蒸気Ｓ２は、コンデンサ２０で冷却されて凝縮水Ｌ１に変えられるが、この場合、気化した有機塩素化合物Ａも液化される。

この凝縮水Ｌ１は、酸化分解装置３０の酸化分解反応槽３１に集められた後、これに酸化手段Ｂが加えられる。酸化分解反応槽３１中では、酸化手段Ｂによる有機塩素化合物Ａの酸化分解反応が生じ、有機塩素化合物Ａが無害な物質に酸化分解されるとともに、酸（例えば塩酸）も形成される。有機塩素化合物Ａが無害化された酸化分解反応槽３１中の分解水Ｌ２は、中和装置４０の中和槽４１に集められ、中和剤Ｄによって酸が中和された後、余剰酸化手段分解装置５０の還元分解反応槽５１に集められる。還元分解反応槽５１中では、余剰の酸化手段Ｂが還元手段Ｄによって還元分解され、無害な物質に変えられる。したがって、分解水Ｌ２から余剰の酸化手段Ｂが還元分解された処理水Ｌ３は、必要により、ｐＨ調整を行ったり、還元分解反応によって生じた固形物（例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂））を除去することにより、放流可能となる。

以上のように、この揮発性有機塩素化合物分解システム１では、汚染ガスＧ１中の有機塩素化合物Ａを吸着装置１０の再生処理済水蒸気Ｓ２中に移行させ、この再生処理済水蒸気Ｓ２の凝縮水Ｌ１に、酸化分解装置３０において酸化手段Ｂを加えて、この凝縮水Ｌ１を、有機塩素化合物Ａが無害な物質に酸化分解された分解水Ｌ２に変えるとともに、分解水Ｌ２中の余剰の酸化手段Ｂを、余剰酸化手段分解装置５０において還元分解手段Ｃを加えて、無害な物質に分解している。

したがって、この揮発性有機塩素化合物分解システム１では、有機塩素化合物Ａを有する汚染ガスＧ１を無害な処理ガスＧ２として大気放出できるとともに、凝縮水Ｌ１側に移行した有機塩素化合物Ａの無害化処理と過剰の酸化手段Ｂの無害化処理とにより、これらを含む分解水Ｌ２も容易に外部に放流することが可能になる。この場合、システム中の装置は機械的なものばかりであるので、メンテナンスも容易であり、かつ、特に必要なユーティリティとしては、比較的安価な化学薬品のみであり、比較的高価な電気はポンプ用のモータ程度にしか使用しないので、ユーティリティコストの低減も図ることができる。

また、この揮発性有機塩素化合物分解システム１では、中和装置４０を設けて、有機塩素化合物Ａの酸化分解によって生じた酸を中和しているので、分解水Ｌ２の放流も更に容易となる。

一方、揮発性有機塩素化合物分解システム１の上記効果は、ガスＧ１中の有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋに吸着させるとともに、この吸着手段Ｋに吸着された有機塩素化合物Ａを吸着手段Ｋの再生用水蒸気Ｓ１中に移行させて、吸着手段Ｋを再生する吸着再生工程を備えた有機塩素化合物Ａの分解方法において、有機塩素化合物Ａを含んだ再生用水蒸気Ｓ１の凝縮水Ｌ１に酸化手段Ｂを加えて、凝縮水Ｌ１中の有機塩素化合物Ａを分解する酸化分解工程と、酸化分解工程で加えられた余剰の酸化手段Ｂを、還元分解手段Ｃを用いて分解する還元分解工程を有する揮発性有機塩素化合物の分解方法によっても達成できる。

なお、図４で示されるように、酸化分解装置３０として、酸化手段Ｂを配管ラインに加圧注入又はエジェクター注入するライン注入ユニットを設けてもよい。このライン注入ユニットは、酸化分解反応槽３１に比べて、小型でかつ安価であり、吸着装置１０の再生頻度が比較的少ない場合とか、凝縮水Ｌ１中の有機塩素化合物Ａの濃度が比較的低い場合に好適である。

実施形態２．
つぎに、この発明の他の実施の形態に係る揮発性有機塩素化合物分解システム１について説明する。この実施形態では、過マンガン酸塩以外の酸化手段Ｂと、これらの酸化手段Ｂに対する還元分解手段Ｃについて説明する。

酸化手段Ｂには、過マンガン酸塩以外に、過硫酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₈）などの過硫酸塩、フェントン試薬、オゾン（Ｏ₃）が考えられる。これらの酸化手段Ｂも、有機塩素化合物Ａの酸化分解反応を充分に促進するために、必要量より過剰に酸化分解反応槽３１に供給される。そして、有機塩素化合物Ａは、これらの酸化手段Ｂにより酸化分解されて無害化される。

酸化手段Ｂが過硫酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₈）の場合で、例えば、有機塩素化合物Ａがトリクロロエチレン（ＣＨＣｌ＝ＣＣｌ₂）の場合の酸化分解反応は、
2CHCl=CCl₂ + 6Na₂S₂O₈ → 4CO₂ + 3Na₂SO₄ + 6NaCl + 9H₂SO₄
となる。この場合、酸化分解時に硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が生じるため、有機塩素化合物Ａが酸化分解されている分解水Ｌ２は、中和装置４０によって中和処理する必要がある。また、酸化手段Ｂが過硫酸塩の場合の還元分解手段Ｃには、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、第一鉄が考えられる。

フェントン試薬は、過酸化水素と第一鉄塩との混合物をいい、
Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe²⁺ + OH^- + ・OH
で示されるように、過酸化水素に鉄が触媒的に作用して、酸化力の強いヒドロキシラジカル（・OH）を発生させる。酸化手段がフェントン試薬の場合、ヒドロキシラジカル（・OH）の影響下、有機塩素化合物Ａは酸化分解される。酸化手段Ｂがフェントン試薬の場合の還元分解手段Ｃには、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムなどの過マンガン酸塩、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩が考えられる。

酸化手段Ｂがオゾンの場合におけるオゾンと有機塩素化合物Ａとの酸化分解反応の詳細については明確ではない。酸化手段Ｂがオゾンの場合には、酸化分解装置３０の酸化分解槽３１に加えられたオゾン（例えばオゾンを水に溶解させたオゾン水）のうち有機塩素化合物Ａの酸化分解後余剰となったものは、分解水Ｌ２中には留まらず、気体となるので、還元分解手段Ｃには、化学薬品ではなく、オゾンガスを吸着して分解する活性炭、活性炭と分解触媒との組合せ、オゾンガスを加熱して分解する熱分解が考えられる。

図５は、酸化手段Ｂがオゾンである場合の揮発性有機塩素化合物分解システム１’を示している。酸化分解装置３０でガスとして取り出されたオゾンは、余剰酸化手段分解装置５０に送られ、内部の還元分解手段Ｃ（活性炭、又は活性炭と分解触媒）によって還元分解される。酸化分解装置３０から排出された分解水Ｌ２は、オゾンを有していないので、中和装置４０で中和処理されて処理水Ｌ３に変えられた後放流可能となる。なお、還元分解手段Ｃが熱分解の場合、オゾンは余剰酸化手段分解装置５０で加熱されて分解される。

実施形態３．
つぎに、この発明の他の実施の形態に係る揮発性有機塩素化合物分解システム２について説明する。図６はこの揮発性有機塩素化合物分解システム２の説明用のフロー図を示している。

この揮発性有機塩素化合物分解システム２は、有機塩素化合物Ａが地下に浸透して蓄積し、土壌汚染や地下水汚染を生じさせた場合の環境浄化システムとして機能するものである。すなわち、揮発性有機塩素化合物分解システム２は、地下から汲み上げた地下原水Ｌ３中に広く存在する鉄分Ｈ（第一鉄イオン）を除去するとともに、土壌汚染等に起因して地下原水Ｌ３にｍｇ／Ｌ程度含まれる有機塩素化合物Ａを酸化分解して無害化するものである。

この、揮発性有機塩素化合物分解システム２は、図６で示されるように、揮発性有機塩素化合物分解システム１の吸着装置１０、コンデンサ２０、酸化分解装置３０、中和装置４０に、除鉄装置６０と、曝気装置７０とを加えたものである。除鉄装置６０には、地下原水Ｌ３とともに、中和装置４０で中和された分解水Ｌ２も送り込まれる。なお、揮発性有機塩素化合物分解システム２では、酸化手段Ｂとして過マンガン酸塩が使用されるとともに、還元分解手段Ｃとして過酸化水素が使用される。

除鉄装置６０は、地下原水Ｌ３中に除鉄剤Ｆである過酸化水素を加えて、例えば地下原水Ｌ３中に重炭酸第一鉄（Ｆｅ(ＨＣＯ₃)₂）の形で存在する鉄分Ｈ（第一鉄イオン）を、この過酸化水素によって水酸化第二鉄（Ｆｅ(ＯＨ)₃）に変えて沈殿させる除鉄反応槽６１と、除鉄反応槽６１中の固形物Ｊ（水酸化第二鉄）を分離除去する汚泥脱水機６２とを有している。

また、この除鉄装置６０は、中和装置５０から排出された分解水Ｌ２を除鉄反応槽６１に受け入れ、酸化分解装置３０で加えられた余剰の酸化手段Ｂ（過マンガン酸塩）を、還元分解手段Ｃともなる過酸化水素にて還元分解して無害化する余剰酸化手段分解装置５０の機能も有している。この場合、沈殿する二酸化マンガンは、汚泥脱水機７２により、水酸化第二鉄とともに固形物Ｊとして分離除去される。

曝気装置７０は、新たな有機塩素化合物Ａを有する除鉄後の地下原水Ｌ３に、有機塩素化合物Ａが酸化分解され、かつ、余剰の酸化手段Ｂが還元分解された分解水Ｌ２が混合された除鉄混合水Ｌ４を曝気して（空気と接触させ）、この除鉄混合水Ｌ４中の有機塩素化合物Ａを吸引空気Ｅ中に揮散させる曝気塔７１と、除鉄混合水Ｌ４から有機塩素化合物Ａが除かれた処理水Ｌ５を溜める処理水タンク７２と、有機塩素化合物Ａが吸引空気Ｅ中に揮散した汚染ガスＧ１を、吸着装置１０に送り込む吸引ブロワ７３とを有している。なお、曝気装置７０には、栗田工業（株）製の段塔式地下水浄化装置が利用できる。

つぎに、この揮発性有機塩素化合物分解システム２の動作について説明する。
地下から汲み上げた地下原水Ｌ３には、赤水の原因となる鉄分Ｈ（第一鉄イオン）が溶け込んでいるとともに、土壌汚染等によって有害な有機塩素化合物Ａが溶け込んでいる。この地下原水Ｌ３は、除鉄装置６０の除鉄反応槽６１に集められた後、これに除鉄剤Ｆである過酸化水素が加えられる。除鉄反応槽６１中では、除鉄剤Ｆによる鉄分の除鉄反応が生じ、鉄分Ｈは水酸化第二鉄に変えられて沈殿除去される。そして、この水酸化第二鉄は、汚泥脱水機７２により地下原水Ｌ３から分離され、固形物Ｊとして処理される。

また、中和装置４０で中和処理された、余剰の酸化手段Ｂ（過マンガン酸塩）を有する分解水Ｌ２は、除鉄装置６０の除鉄反応槽６１に地下原水Ｌ３とともに集められる。除鉄反応槽６１中では、分解水Ｌ２に還元分解手段Ｃともなる過酸化水素による還元分解反応が生じ、余剰の過マンガン酸塩が分解されて、一部が二酸化マンガンとして沈殿除去される。この二酸化マンガンは、汚泥脱水機７２により分解水Ｌ２（除鉄混合水Ｌ４）から水酸化第二鉄とともに分離され、固形物Ｊとして処理される。

余剰の酸化手段Ｂが還元分解された分解水Ｌ２と鉄分Ｈとが除去された地下原水Ｌ３とが混合された除鉄混合水Ｌ４は、曝気装置７０の曝気塔７１に送られる。除鉄混合水Ｌ４は、曝気塔７１内を下降しつつ流れて、吸引ブロワ７２によって吸引された吸引空気Ｅと接触し、有機塩素化合物Ａを吸引空気Ｅ側に揮散させる。除鉄混合水Ｌ４から有機塩素化合物Ａが除去された処理水Ｌ５は、曝気装置７０の処理水タンク７２にためられた後放流される。

有機塩素化合物Ａが吸引空気Ｅ側に揮散した汚染ガスＧ１は、吸着装置１０に送られ、実施形態１の揮発性有機塩素化合物分解システム１と同様に、吸着装置１０の吸着手段Ｋによって有機塩素化合物Ａが除かれて、処理ガスＧ２として大気放出されるとともに、吸着手段Ｋに吸着された汚染ガスＧ１中の有機塩素化合物Ａは、吸着装置１０の再生用水蒸気Ｓ１に側に移行される。再生用水蒸気Ｓ１中に有機塩素化合物Ａを含む再生処理済水蒸気Ｓ２は、コンデンサ２０で凝縮水Ｌ１に変えられ、この凝縮水Ｌ１は、酸化分解装置３０に送られて、有機塩素化合物Ａが酸化分解され、分解水Ｌ２に変えられる。そして、この分解水Ｌ２は、酸化分解時に発生した酸が中和装置４０で中和処理された後、除鉄装置６０に送られる。

以上のように、この揮発性有機塩素化合物分解システム２では、除鉄装置６０が分解水Ｌ２中の余剰な酸化手段Ｂを還元分解する還元分解装置５０を兼ねているので、システムの簡単化やシステムの設置コストの低減を図ることができるとともに、余剰な酸化手段Ｂの還元分解時に発生する固形物（二酸化マンガン）も、除鉄装置６０の汚泥脱水機７２を使用して容易に処理することができる。

また、この揮発性有機塩素化合物分解システム２では、地下原水Ｌ３中に含まれる有機塩素化合物Ａの分解処理みではなく、地下原水Ｌ３中の第一鉄も除くことができ、土壌汚染等によって生じた汚染地下水のクリーン化も図ることができる。

さらに、この揮発性有機塩素化合物分解システム２においても、システム中の装置は機械的なものばかりであるので、メンテナンスが容易であり、かつ、特に必要なユーティリティとしては、比較的安価な化学薬品のみであり、比較的高価な電気はポンプ用のモータ程度にしか使用しないので、ユーティリティコストの低減を図ることができる。

一方、揮発性有機塩素化合物分解システム２の上記効果は、実施形態１で示した吸着再生工程、酸化手段を過マンガン酸塩とした酸化分解工程、還元分解工程の他に、有機塩素化合物Ａと鉄分Ｈとを有する地下原水Ｌ３の鉄分Ｈを過酸化水素を用いて除去する除鉄工程と、鉄分Ｈが除去された地下原水Ｌ３を、空気Ｅと接触させて、この空気Ｅ中に地下原水Ｌ３中の有機塩素化合物Ａを揮散させるとともに、この有機塩素化合物Ａを有する空気Ｇ１を吸着再生工程に移行させる曝気工程とを備え、かつ、除鉄工程の地下原水Ｌ３に、酸化分解工程において有機塩素化合物Ａが分解された分解水Ｌ２をも加え、酸化手段Ｂとして加えられた過マンガン酸塩の余剰分を、還元分解手段Ｃともなる過酸化水素を用いて分解することにより、除鉄工程に余剰酸化手段分解工程の機能を持たせた揮発性有機塩素化合物の分解方法によっても達成できる。

この発明の実施形態１に係る揮発性有機塩素化合物分解装置の説明用フロー図である。 揮発性有機塩素化合物であるトリクロロエチレンを含む溶液に過マンガン酸カリウムを加えて、このトリクロロエチレンを酸化分解する状況を示す実験図である。 図３の実験で得られた、トリクロロエチレンが酸化分解された溶液（酸化分解反応により酸が形成されている）に、中和剤を少しずつ滴定していった場合のｐＨ値の変化を示す実験図である。 酸化分解装置が酸化手段を配管ラインに加圧注入するライン注入ユニットである場合の説明図である。 この発明の実施形態２に係る揮発性有機塩素化合物分解装置の酸化手段がオゾンである場合の説明用フロー図である。 この発明の実施形態３に係る揮発性有機塩素化合物分解装置の酸化手段がオゾンである場合の説明用フロー図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１，１’，２ 揮発性有機塩素化合物分解システム
１０ 吸着装置
３０ 酸化分解装置
４０ 中和装置
５０ 余剰酸化手段分解装置
６０ 除鉄装置
７０ 曝気装置
Ａ 有機塩素化合物（揮発性有機塩素化合物）
Ｂ 酸化手段
Ｃ 還元分解手段
Ｇ１ ガス（汚染ガス）
Ｋ 吸着手段
Ｌ１ 凝縮水
Ｌ３ 地下原水
Ｓ１ 再生用水蒸気

Claims (9)

1. ガス中の揮発性有機塩素化合物を吸着手段に吸着させるとともに、この吸着手段に吸着された前記揮発性有機塩素化合物を前記吸着手段の再生用水蒸気中に移行させて、前記吸着手段を再生させる吸着装置を備えた揮発性有機塩素化合物分解システムにおいて、
   前記揮発性有機塩素化合物を含んだ前記再生用水蒸気の凝縮水に酸化手段を加えて、前記凝縮水中の前記揮発性有機塩素化合物を酸化分解する酸化分解装置と、前記酸化分解装置で加えられた余剰の前記酸化手段を、還元分解手段を用いて分解する余剰酸化手段分解装置とを有することを特徴とする揮発性有機塩素化合物分解システム。
2. 前記酸化手段が過マンガン酸塩であり、この過マンガン酸塩に対する前記還元分解手段が、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸塩、又は第一鉄の何れかであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
3. 前記酸化手段が過硫酸塩であり、この過硫酸塩に対する前記還元分解手段が、過酸化水素、亜硫酸、チオ硫酸塩、又は第一鉄の何れかであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
4. 前記酸化手段がフェントン試薬であり、このフェントン試薬に対する前記還元分解手段が過マンガン酸カリウムであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
5. 前記酸化手段がオゾンであり、このオゾンに対する前記還元分解手段が活性炭、活性炭と分解触媒とを組み合わせたもの、又は熱分解の何れかであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
6. 前記揮発性有機塩素化合物の酸化分解反応によって生じる酸を中和する中和装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
7. 前記揮発性有機塩素化合物と鉄分とを有する地下原水の前記鉄分を過酸化水素を用いて除去する除鉄装置と、前記鉄分が除去された前記地下原水を、空気と接触させて、この空気中に前記地下原水中の前記揮発性有機塩素化合物を揮散させるとともに、この揮発性有機塩素化合物を有する前記空気を前記吸着装置に送る曝気装置とを備え、
   かつ、前記除鉄装置の前記地下原水に前記酸化分解装置からの前記揮発性有機塩素化合物が分解された前記凝縮水をも加えて、前記過酸化水素を前記還元分解手段としても働かせることにより、前記除鉄装置に前記余剰酸化手段分解装置の機能を持たせていることを特徴とする請求項２又は６記載の揮発性有機塩素化合物分解システム。
8. ガス中の揮発性有機塩素化合物を吸着手段に吸着させるとともに、この吸着手段に吸着された前記揮発性有機塩素化合物を前記吸着手段の再生用水蒸気中に移行させて、前記吸着手段を再生させる吸着再生工程を備えた揮発性有機塩素化合物の分解方法において、
   前記揮発性有機塩素化合物を含んだ前記再生用水蒸気の凝縮水に酸化手段を加えて、前記凝縮水中の前記揮発性有機塩素化合物を酸化分解する酸化分解工程と、前記酸化分解工程で加えられた余剰の前記酸化手段を、還元分解手段を用いて分解する余剰酸化手段分解工程とを有することを特徴とする揮発性有機塩素化合物の分解方法。
9. 前記揮発性有機塩素化合物と鉄分とを有する地下原水の前記鉄分を過酸化水素を用いて除去する除鉄工程と、前記鉄分が除去された前記地下原水を、空気と接触させて、この空気中に前記地下原水中の前記揮発性有機塩素化合物を揮散させるとともに、この揮発性有機塩素化合物を有する前記空気を前記吸着再生工程に送る曝気工程とを備え、
   かつ、前記除鉄工程の前記地下原水に、前記酸化分解工程において前記揮発性有機塩素化合物が分解された前記凝縮水をも加え、前記酸化手段として加えられた過マンガン酸塩の余剰分を、前記還元分解手段ともなる前記過酸化水素を用いて分解することにより、前記除鉄工程に前記余剰酸化手段分解工程の機能を持たせていることを特徴とする請求項８記載の揮発性有機塩素化合物の分解方法。

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