JP2014069162A - 汚染地下水の浄化処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】VOCによる汚染地下水を浄化処理するための合理的で有効適切な浄化処理システムを提供する。
【解決手段】処理対象の地下水を揚水井6から汲み上げて曝気槽3において曝気処理することによりVOCを除去する浄化処理設備1と、浄化処理設備に付設された熱回収設備を備える。熱回収設備は、地下水との熱交換により地中熱を熱回収して冷暖房等の熱源として利用するヒートポンプ11からなる。揚水井から汲み上げた地下水を、熱回収設備としてのヒートポンプ11において熱回収した後に曝気槽3に供給して効率的に浄化処理を行う経路と、曝気槽3により浄化処理した後にヒートポンプ11に供給して熱回収を行う経路のいずれか一方を選択可能に構成する。
【選択図】図1
【解決手段】処理対象の地下水を揚水井6から汲み上げて曝気槽3において曝気処理することによりVOCを除去する浄化処理設備1と、浄化処理設備に付設された熱回収設備を備える。熱回収設備は、地下水との熱交換により地中熱を熱回収して冷暖房等の熱源として利用するヒートポンプ11からなる。揚水井から汲み上げた地下水を、熱回収設備としてのヒートポンプ11において熱回収した後に曝気槽3に供給して効率的に浄化処理を行う経路と、曝気槽3により浄化処理した後にヒートポンプ11に供給して熱回収を行う経路のいずれか一方を選択可能に構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は汚染地下水の浄化技術に関わり、特にVOC(揮発性有機化合物)による汚染地下水を効率的に処理することが可能な浄化処理システムに関する。
周知のように、VOCにより汚染された地下水を浄化するための処理設備としては、たとえば特許文献1に示されるように汚染地下水を揚水井により汲み上げて処理する方法が一般的である。
図2はこの種の浄化処理設備1の概略構成を示すものである。これは、原水槽2、曝気槽3、活性炭処理塔4、放流水槽5を備えて、揚水井6から揚水ポンプ7により汲み上げた汚染地下水を原水槽2から曝気槽3に供給してそこで曝気処理を行うことによりVOCを揮散せしめ、揮散せしめたVOCを活性炭処理塔4において吸着するとともに、浄化した地下水を放流水槽5から下水等に放流することを基本とするものである。
図2はこの種の浄化処理設備1の概略構成を示すものである。これは、原水槽2、曝気槽3、活性炭処理塔4、放流水槽5を備えて、揚水井6から揚水ポンプ7により汲み上げた汚染地下水を原水槽2から曝気槽3に供給してそこで曝気処理を行うことによりVOCを揮散せしめ、揮散せしめたVOCを活性炭処理塔4において吸着するとともに、浄化した地下水を放流水槽5から下水等に放流することを基本とするものである。
この種の浄化処理設備1を設置し運営し維持管理するためには多大なランニングコストを必要とし、特に電力消費量はかなり大きなものとなるから、電力の安定供給について不安がある昨今では夏期においては稼働を停止せざるを得ないことも懸念される。
そのような事情から、この種の浄化処理設備を設置し運営するに当たっては十分な節電対策や省エネルギー化のための対策が必要とされ、それを可能とする合理的で有効適切な浄化処理システムの開発が望まれているのが実状である。
そのような事情から、この種の浄化処理設備を設置し運営するに当たっては十分な節電対策や省エネルギー化のための対策が必要とされ、それを可能とする合理的で有効適切な浄化処理システムの開発が望まれているのが実状である。
上記事情に鑑み、本発明はVOCにより汚染された地下水を浄化処理するための汚染地下水の浄化処理システムであって、処理対象の地下水を揚水井から汲み上げて曝気槽において曝気処理することによりVOCを除去する浄化処理設備と、前記浄化処理設備に付設された熱回収設備とを備え、前記熱回収設備は、地下水との熱交換により地中熱を熱回収して冷暖房等の熱源として利用するヒートポンプからなり、前記揚水井から汲み上げた地下水を、前記熱回収設備において熱回収した後に前記曝気槽に供給して浄化処理を行う経路と、前記曝気槽により浄化処理した後に前記熱回収設備に供給して熱回収を行う経路のいずれか一方を選択可能に構成してなることを特徴とする。
本発明によれば、VOCによる汚染地下水を浄化するための処理設備に対して、自然エネルギーとしての地中熱を有効利用するための熱回収設備としてのヒートポンプを付加したことにより、汚染地下水を支障なく処理し得ることはもとより、夏期においては従来よりも汚染地下水の水温が高くなるため効率的な浄化処理が可能となる。
特に、従来一般的な浄化処理設備においては何ら利用されることなく無駄に捨てられていた地下水の熱エネルギーを冷暖房等の熱源として有効利用することが可能となることから、冷暖房等の運転費を軽減することができ、温室効果ガスの削減および環境保全にも貢献し得るものである。
特に、従来一般的な浄化処理設備においては何ら利用されることなく無駄に捨てられていた地下水の熱エネルギーを冷暖房等の熱源として有効利用することが可能となることから、冷暖房等の運転費を軽減することができ、温室効果ガスの削減および環境保全にも貢献し得るものである。
図1は本発明の汚染地下水の浄化処理システム10の実施形態を示す概略構成図であって、(a)は夏期における運転状況を示す図、(b)は冬期における運転状況を示す図である。
本実施形態の浄化処理システム10は、基本的には図2に示した従来一般的な浄化処理設備1(すなわち、浄化処理するべき地下水を揚水井6から汲み上げて曝気槽3により曝気処理することでVOCを除去する構成の浄化処理設備1)の基本構成を踏襲して、それに熱回収設備としてのヒートポンプ11を付設したものである(従来と共通の構成要素については同一符号を付してある)。
本実施形態の浄化処理システム10は、基本的には図2に示した従来一般的な浄化処理設備1(すなわち、浄化処理するべき地下水を揚水井6から汲み上げて曝気槽3により曝気処理することでVOCを除去する構成の浄化処理設備1)の基本構成を踏襲して、それに熱回収設備としてのヒートポンプ11を付設したものである(従来と共通の構成要素については同一符号を付してある)。
本実施形態の浄化処理システム10は、処理対象の汚染地下水または処理後の浄化した地下水から熱回収を行って空調(冷暖房や給湯)等のための熱源として利用することにより、本浄化処理システム10の運営に当たって浄化の効率の向上と省エネルギー化を実現し得るものである。
周知のように、地下水の水温は年間を通じて大きく変化せず、大気温に比べて夏期においては冷たく、冬期においては温かいという熱的特性を有しているものである。
特に、地表面下10m程度よりも以深から揚水した地下水の水温は年間を通してたとえば本州などでは17℃程度と安定していることから、そのような地中熱を冷暖房や給湯等の熱源として利用することは従来より広く行われている。
特に、地表面下10m程度よりも以深から揚水した地下水の水温は年間を通してたとえば本州などでは17℃程度と安定していることから、そのような地中熱を冷暖房や給湯等の熱源として利用することは従来より広く行われている。
本発明の浄化処理システム10において処理するべき対象の汚染地下水も、通常の地下水と同様にそのような熱的特性を有していることには変わりがないことから、本発明の浄化処理システム10は汚染地下水を処理するのみならずその地中熱を年間を通じて有効に利用することを主眼とする。
すなわち、本実施形態の浄化処理システム10においては、図1に示すように従来の浄化処理設備1に対して熱回収設備としての水熱源型(水冷式)のヒートポンプ11を付設し、夏期においては(a)に示すように浄化処理設備1に供給するべき地下水(処理前地下水)をヒートポンプ11に供給してから浄化処理設備1に供給して処理するようにし、また冬期においては(b)に示すように浄化処理設備1により浄化した地下水(処理後地下水)をヒートポンプ11に供給してから放流するようにし、それにより年間を通じて地中熱をヒートポンプ11により回収して冷暖房等の熱源として利用するようにしている。
そして、そのために本実施形態の浄化処理システム10では、揚水井6から揚水ポンプ7により汲み上げた地下水を、ヒートポンプ11において熱回収した後に曝気槽3に供給して浄化処理を行う経路と、曝気槽3により浄化処理した後にヒートポンプ11に供給して熱回収を行う経路のいずれか一方を選択可能に構成している。
具体的には、揚水井6から汲み上げた地下水(処理前地下水)を浄化処理設備1に送水するための配管経路の途中に、処理前地下水をヒートポンプ11に対して供給してから浄化処理設備1に供給するための第1バイパス管12を接続している。
また、曝気槽3から放流水槽5に至る配管経路の途中に、放流するべき地下水(処理後地下水)を上記の第1バイパス管12を介してヒートポンプ11に対して供給してから放流水槽5に供給するための第2バイパス管13を設けている。
さらに、それら第1バイパス管12、第2バイパス管13の接続点の要所には、季節ごとに配管経路を切り換えるための3台の第1バルブ14と、4台の第2バルブ15を設けている。
具体的には、揚水井6から汲み上げた地下水(処理前地下水)を浄化処理設備1に送水するための配管経路の途中に、処理前地下水をヒートポンプ11に対して供給してから浄化処理設備1に供給するための第1バイパス管12を接続している。
また、曝気槽3から放流水槽5に至る配管経路の途中に、放流するべき地下水(処理後地下水)を上記の第1バイパス管12を介してヒートポンプ11に対して供給してから放流水槽5に供給するための第2バイパス管13を設けている。
さらに、それら第1バイパス管12、第2バイパス管13の接続点の要所には、季節ごとに配管経路を切り換えるための3台の第1バルブ14と、4台の第2バルブ15を設けている。
上記構成のもとに、本実施形態の浄化処理システム10では地下水に対する浄化処理を年間を通して効率的に行い得るとともに、それと同時に年間を通して地下水から効率的に熱回収を行って冷暖房等に有効に利用することが可能である。
すなわち、夏期においては図1(a)に示すように3台の第1バルブ14を開、4台の第2バルブ15を閉とすることにより、地下水は揚水井6からまず第1バイパス管12によりヒートポンプ11に供給されてから浄化処理設備1に供給されるようになっている。
この場合、大気温に比較して低温となっている地下水をヒートポンプ11において熱交換することにより熱回収を行う(具体的には、低温の地下水を放熱源として利用して、凝縮器において冷媒から地下水への放熱を行う)ことにより冷水ないし冷風が調製され、それを冷房等に有効に利用することができる。
それに伴い、地下水は水温が上昇して原水槽2を経て曝気槽3に供給されてそこで曝気されることになり、そのため地下水をそのままの水温で曝気する場合に比較してVOCの揮散が生じやすくなり、そのため処理効率を向上させることが可能である。
この場合、大気温に比較して低温となっている地下水をヒートポンプ11において熱交換することにより熱回収を行う(具体的には、低温の地下水を放熱源として利用して、凝縮器において冷媒から地下水への放熱を行う)ことにより冷水ないし冷風が調製され、それを冷房等に有効に利用することができる。
それに伴い、地下水は水温が上昇して原水槽2を経て曝気槽3に供給されてそこで曝気されることになり、そのため地下水をそのままの水温で曝気する場合に比較してVOCの揮散が生じやすくなり、そのため処理効率を向上させることが可能である。
また、冬期においては図1(b)に示すように4台の第2バルブ15を開、3台の第1バルブ14を閉とすることにより、揚水井6からの地下水を従来と同様にまず浄化処理設備1に供給し、原水槽2を経て曝気槽3において曝気処理を行う。これは、先にヒートポンプ11において熱交換を行う場合、地下水の水温が下がり、その結果、曝気槽3でのVOCの回収効率が低下することになるのを防ぐためである。
そして、曝気槽3において曝気処理がなされた後の地下水を第2バイパス管13および第1バイパス管12を通してヒートポンプ11に供給し、そこで熱交換により熱回収を行う(具体的には、地下水を採熱源として利用して、蒸発器において冷媒により地下水からの採熱を行う)ことにより温水ないし温風が調製され、それを暖房や給湯等に有効に利用することができる。
それに伴い、地下水は水温が低下するものの従来と同様に放流水槽5を経て下水等へ支障なく放流される。
そして、曝気槽3において曝気処理がなされた後の地下水を第2バイパス管13および第1バイパス管12を通してヒートポンプ11に供給し、そこで熱交換により熱回収を行う(具体的には、地下水を採熱源として利用して、蒸発器において冷媒により地下水からの採熱を行う)ことにより温水ないし温風が調製され、それを暖房や給湯等に有効に利用することができる。
それに伴い、地下水は水温が低下するものの従来と同様に放流水槽5を経て下水等へ支障なく放流される。
以上のように、本実施形態の浄化処理システム10によれば、VOCにより汚染された地下水を浄化処理するための従来一般的な浄化処理設備1に対して熱回収設備としてのヒートポンプ11を付設することにより、汚染地下水を支障なく処理し得ることはもとより、夏期においては従来よりも効率的な浄化処理が可能となるし、それに加えて地中熱を空調等の熱源として有効に利用し得て省エネルギーに十分に寄与し得るものである。
すなわち本発明は、地下水汚染対策として設置される従来一般的な浄化処理設備1に対して、自然エネルギーとしての地中熱を有効利用するための地下水利用システムを有機的に統合したことにより、従来一般的な浄化処理設備1においては何ら利用されることなく無駄に捨てられていた地下水の熱エネルギーを有効利用することを可能としたものであり、その結果として夏期における浄化処理効率を向上させることが可能となり、年間で見た時の冷暖房等の運転費を軽減することができ、温室効果ガスの削減および環境保全にも貢献し得るものである。
すなわち本発明は、地下水汚染対策として設置される従来一般的な浄化処理設備1に対して、自然エネルギーとしての地中熱を有効利用するための地下水利用システムを有機的に統合したことにより、従来一般的な浄化処理設備1においては何ら利用されることなく無駄に捨てられていた地下水の熱エネルギーを有効利用することを可能としたものであり、その結果として夏期における浄化処理効率を向上させることが可能となり、年間で見た時の冷暖房等の運転費を軽減することができ、温室効果ガスの削減および環境保全にも貢献し得るものである。
さらに換言すれば、本発明は地下水を揚水してその熱エネルギーを利用するための地中熱利用システムに対して、汚染地下水を浄化するための浄化処理設備1を組み合わせたシステムであるともいえる。
その観点からいえば、従来は地中熱水利用システムと汚染地下水浄化システムで地下水を汲み上げるための揚水井ないしボーリング孔を別個に設置するために多大のコストを要するものであったが、本発明の浄化処理システムでは汚染地下水を揚水するために設けられる揚水井6を地中熱水利用システムにも利用できるので、地中熱水利用システムと汚染地下水浄化システムを別個に設置する場合に比べて揚水井やボーリング孔の設置本数を削減することができ、大幅なコストダウンが可能であって極めて合理的であり有効なものである。
その観点からいえば、従来は地中熱水利用システムと汚染地下水浄化システムで地下水を汲み上げるための揚水井ないしボーリング孔を別個に設置するために多大のコストを要するものであったが、本発明の浄化処理システムでは汚染地下水を揚水するために設けられる揚水井6を地中熱水利用システムにも利用できるので、地中熱水利用システムと汚染地下水浄化システムを別個に設置する場合に比べて揚水井やボーリング孔の設置本数を削減することができ、大幅なコストダウンが可能であって極めて合理的であり有効なものである。
なお、本発明の浄化処理システム10において取り扱う汚染地下水には汚染物質であるVOCが含まれているのであるから、それが系外に不用意に拡散したり、人畜に対して不用意に接触してしまうことのないように十分に留意すべきである。
また、汚染地下水の水質によってヒートポンプ11の熱交換器に対してスケール等の問題が生じることが懸念される場合には、事前に十分な水質分析を行って必要な対策を講じれば良い。
また、汚染地下水の水質によってヒートポンプ11の熱交換器に対してスケール等の問題が生じることが懸念される場合には、事前に十分な水質分析を行って必要な対策を講じれば良い。
以上で本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の浄化処理システム全体の具体的な構成や具体的な運転パターン等の諸元、仕様については、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の設計的変更や応用が可能であることは当然であり、地下水の温度条件や処理水量その他の諸条件に応じて最適運転を行い得るように構成すれば良い。
1 浄化処理設備
2 原水槽
3 曝気槽
4 活性炭処理塔
5 放流水槽
6 揚水井
7 揚水ポンプ
10 浄化処理システム
11 ヒートポンプ(熱回収設備)
12 第1バイパス管
13 第2バイパス管
14 第1バルブ
15 第2バルブ
2 原水槽
3 曝気槽
4 活性炭処理塔
5 放流水槽
6 揚水井
7 揚水ポンプ
10 浄化処理システム
11 ヒートポンプ(熱回収設備)
12 第1バイパス管
13 第2バイパス管
14 第1バルブ
15 第2バルブ
Claims (1)
- VOCにより汚染された地下水を浄化処理するための汚染地下水の浄化処理システムであって、
処理対象の地下水を揚水井から汲み上げて曝気槽において曝気処理することによりVOCを除去する浄化処理設備と、前記浄化処理設備に付設された熱回収設備とを備え、
前記熱回収設備は、地下水との熱交換により地中熱を熱回収して冷暖房等の熱源として利用するヒートポンプからなり、
前記揚水井から汲み上げた地下水を、前記熱回収設備において熱回収した後に前記曝気槽に供給して浄化処理を行う経路と、前記曝気槽により浄化処理した後に前記熱回収設備に供給して熱回収を行う経路のいずれか一方を選択可能に構成してなることを特徴とする汚染地下水の浄化処理システム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2012219232A JP2014069162A (ja) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | 汚染地下水の浄化処理システム |
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JP2012219232A Pending JP2014069162A (ja) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | 汚染地下水の浄化処理システム |
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JP (1) | JP2014069162A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014205086A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-30 | 株式会社竹中工務店 | 汚染土壌の浄化設備、及び汚染土壌の浄化方法 |
JP2020062623A (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 | 水処理装置 |
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-
2012
- 2012-10-01 JP JP2012219232A patent/JP2014069162A/ja active Pending
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