JP3269914B2 - 有機塩素化合物汚染土壌の浄化処理設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械工業、電子工業、
クリーニング業などの各種の産業において、脱脂や洗浄
剤として使用した後のトリクロロエチレン、１，１，１
−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、四塩化炭
素、１，１，２−トリクロロエタン、１，２−ジクロロ
エタンや、それらの生物分解生成物である１−１ジクロ
ロエチレン、１，２−シス−ジクロロエチレン、１，２
−トランス−ジクロロエチレン、揮発性有機塩素ガスな
どの有機塩素化合物によって汚染された土壌を浄化する
有機塩素化合物汚染土壌の浄化処理設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような産業地域では、その敷地や
近辺の土壌が廃液中の有害物質である有機塩素化合物に
よって汚染され、その有機塩素化合物が、地下水位より
上部の不飽和帯を経て、それより下方の飽和帯に染み込
んでいき、地下水を汚染することになる。

【０００３】このような汚染土壌を浄化するために、従
来、汚染した土壌を掘り出して天日で乾燥したり熱を加
えるなどにより、含有されている有機塩素化合物を除去
するとか、あるいは、土壌中に水をかけたり水蒸気を注
入したりして、土壌中で固−液接触あるいは気−液接触
させて有機塩素化合物を脱離するとともに、その脱離し
た有機塩素化合物を水や水蒸気などとともに排出するな
どしていたが、手間の割に浄化効率が低い不都合があっ
た。

【０００４】そこで、上述のような不都合を解消するも
のとして、従来では、例えば、特開平５−７６６１８号
公報に開示されるように、有機塩素化合物による汚染の
可能性の有る土壌中に、多数の通気孔を分散して形成し
た多孔管を埋設するとともに、それらの多孔管に水封式
に構成した真空ポンプを接続して、土壌中の有機塩素化
合物を含有した汚染ガスを真空吸引により抽気し、更
に、抽気した汚染ガスを気液分離器で分離処理し、気液
分離後の汚染ガスを活性炭素材製吸着材を備えた溶剤回
収装置に供給し、有機塩素化合物を活性炭素材製吸着材
に吸着させ、それを熱脱着することにより有機塩素化合
物を回収し、地下水の汚染を防止するようにしたものが
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の場合に、土壌中から吸引した有機塩素化合物を含有し
た汚染ガスの水蒸気の含有量が高いときに、有機塩素化
合物を吸着せずに水蒸気を吸着してしまう問題があり、
また、熱脱着した有機塩素化合物を回収した後に、その
有機塩素化合物を別途無害化処理しなければならないな
ど、未だ改善の余地があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明の有機塩素化合物
汚染土壌の浄化処理設備は、構成的に簡単に、かつ、経
済的に、土壌中の有機塩素化合物を効率良く回収して無
害化処理できるようにすることを目的とし、そして、請
求項２に係る発明の有機塩素化合物汚染土壌の浄化処理
設備は、経済性をより一層向上できるようにすることを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の有
機塩素化合物汚染土壌の浄化処理設備は、上述のような
目的を達成するために、土壌中の有機塩素化合物および
水蒸気を含有した汚染ガスを真空吸引によって抽気する
非水封式真空ポンプと、その非水封式真空ポンプで吸引
される汚染ガスから水分を分離する気液分離器と、非水
封式真空ポンプで吸引された汚染ガスを加熱する加熱器
と、加熱後の汚染ガスを固体触媒と接触させて加熱分解
する反応槽と、その反応槽からの燃焼ガスを供給して塩
素または／および塩酸を無害化処理する無害化処理装置
とを備えて構成する。

【０００８】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染土壌の浄化処理設備は、上述のような目的を達成
するために、請求項１に係る発明の有機塩素化合物汚染
土壌の浄化処理設備における反応槽からの燃焼ガスによ
って、反応槽に供給する汚染ガスを予熱する熱交換器を
備えて構成する。

【０００９】

【作用】請求項１に係る発明の有機塩素化合物汚染土壌
の浄化処理設備の構成によれば、土壌中の有機塩素化合
物および水蒸気を含有した汚染ガスを非水封式真空ポン
プで真空吸引し、その吸引側で気液分離器で水分を分離
し、吐出側で断熱圧縮により気液分離後の汚染ガスの温
度を上昇させ、有機塩素化合物および水蒸気を含有した
汚染ガスを加熱器で加熱し、その汚染ガスを反応槽に供
給して水蒸気の存在下で加熱分解し、分解生成された塩
素または／および塩酸を無害化処理装置で無害化処理
し、有機塩素化合物による地下水の汚染を防止すること
ができる。

【００１０】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染土壌の浄化処理設備の構成によれば、反応槽から
取り出される加熱分解後の高温の燃焼ガスの熱エネルギ
ーを利用して、反応槽に供給する汚染ガスを予熱すると
ともに、無害化処理装置に供給される燃焼ガスの温度を
下げることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１２】図１は、有機塩素化合物汚染土壌の浄化処
理設備の実施例を示すフローシートであり、この図にお
いて、１は真空抽出井を示し、トリクロロエチレンなど
の有機塩素化合物によって汚染された、地下水域の飽和
帯Ｗよりも上方の不飽和帯である土壌Ｚ中に埋設されて
いる。

【００１３】前記真空抽出井１，１それぞれは、図２の
（ａ）の要部の側面図、および、図２の（ｂ）の要部の
横断面図それぞれに示すように、４本の鋼棒２…にワイ
ヤー３を螺旋状に巻き、土壌Ｚ中に埋設した部分におい
て、鋼棒２…とワイヤー３との間に形成される隙間から
有機塩素化合物および水蒸気を含んだ汚染ガスを吸引で
きるように構成されている。上記真空抽出井１の埋設
は、例えば、直径 200mmの掘削孔内に 150mmの真空抽出
井１を挿入するといったように、真空抽出井１の径より
も大きめに掘削した孔内に挿入して行う。このとき、土
壌Ｚの性状に応じ、土等の侵入を防止するために、真空
抽出井１の周囲に粗砂を詰めるとか、シュロやスクリー
ンを設けたりなどする。

【００１４】鋼棒２…の上端は、溶接によって鋼管４に
一体連接され、その鋼管４に、第１の開閉弁５を介装し
た第１の配管６と、それに接続された第２の開閉弁７を
介装した第２の配管８とを介して、気液分離器９が接続
されている。気液分離器９には、第３の配管１０を介し
て非水封式真空ポンプであるルーツブロワ式の真空ポン
プ１１が接続されている。非水封式真空ポンプとして
は、スクリュー式の真空ポンプなどを使用しても良い。

【００１５】上記構成により、土壌Ｚ中の有機塩素化合
物および水蒸気を含んだ汚染ガスを真空吸引によって抽
気するとともに、混入している水分を吸引側において気
液分離器９で分離できるようになっている。なお、分離
した水は容器中で空気を吹き込み、エアレーションによ
り水中の有機塩素を追い出したり、あるいは、加熱によ
り追い出し、有機塩素化合物を含まない水として放流す
ることが望ましい。

【００１６】そして、図３の真空圧力と吐出温度および
吐出量それぞれとの関係のグラフに示すように、前記真
空ポンプ１１により吸引して吐出するに伴い、その真空
圧力が上昇するほど吐出量は減少するものの、吐出側で
は断熱圧縮により気液分離後の汚染ガスの吐出温度を上
昇させることができる。例えば、真空ポンプ１１の入口
側での温度が17℃で−200mmHg の真空圧力で吸引したと
すれば、その吐出温度は80℃にまで上昇することにな
る。

【００１７】真空ポンプ１１には、第４の配管１２を介
して第１の熱交換器１３が接続されるとともに、その第
１の熱交換器１３に、第５の配管１４を介して、電気ヒ
ータ１５による第２の熱交換器１６で構成された加熱器
１７が接続され、更に、第２の熱交換器１６に、第６の
配管１８を介して、チタン−珪素系複合触媒より成る固
体触媒１９を充填した反応槽２０が接続されている。

【００１８】反応槽１９と前記第１の熱交換器１３とが
第７の配管２１を介して接続されるとともに、その第１
の熱交換器１３と無害化処理装置２２とが第８の配管２
３を介して接続されている。図示しないが、第６の配管
１８の反応槽２０からの燃焼排ガスの出口箇所に、そこ
での燃焼排ガスの温度を測定する温度センサが設けら
れ、その温度センサと電気ヒータ１５のコントローラと
が接続され、例えば、燃焼排ガスの出口温度が 350℃な
どの設定温度に維持されるように電気ヒータ１５をＯＮ
−ＯＦＦ制御するように構成されている。

【００１９】上記構成により、真空ポンプ１１により吸
引吐出されて温度が上昇した有機塩素化合物および水蒸
気を含有した汚染ガスを、第１の熱交換器１３によって
反応槽２０からの燃焼ガスにより予熱し、更に、第２の
熱交換器１６により電気ヒータ１５で加熱し、更に、反
応槽２０において、固体触媒１９との接触により水蒸気
の存在下で加熱分解し、そこで分解生成された塩素ガス
または／および塩酸を第１の熱交換器１３で冷却するこ
とにより、例えば、90〜 100℃の結露を生じない程度の
温度にして無害化処理装置２２に供給するようになって
いる。

【００２０】前記無害化処理装置２２では、石灰石が充
填されていて、その石灰石の層に塩素ガスまたは／およ
び塩酸を通すことにより塩を生成して吸収除去すること
により放流可能なｐＨ範囲とし、しかる後に放流する。

【００２１】前記真空ポンプ１１による吸引に伴う吐
出、第１の熱交換器１３での予熱、ならびに、第２の熱
交換器１６での加熱それぞれに伴い、図４の相対湿度と
温度との関係のグラフに示すように、有機塩素化合物お
よび水蒸気を含有した汚染ガスの相対湿度は減少するも
のの、絶対湿度としては変化が無く、反応槽２０におい
て、水蒸気の存在下で加熱分解できるのである。

【００２２】図１中における２４は真空度を測定する真
空計、２５は、吸引されるガス量を測定する流量計であ
り、真空計２４および流量計２５のいずれもが、第３の
開閉弁２６を介装した第９の配管２７を介して第１の配
管５に接続され、真空度および吸引ガス量それぞれを確
認できるようになっている。

【００２３】次に、実験結果について説明する。 （第１実験例）汚染土壌Ｚ内に、それぞれ直径 150mmで
長さが５ｍの２本の第１および第２の真空抽出井を埋設
し、真空ポンプで有機塩素化合物および水蒸気を含んだ
汚染ガスを吸引した。このとき、第１の真空抽出井での
吸引量は1.01m³/min、到達真空度は 738.5mmHg（−21.5
mmHg）、吸引した汚染ガス中のトリクロロエチレンの吸
引開始後から吸引終了時までの濃度は 290〜762ppmであ
り、一方、第２の真空抽出井での吸引量は1.00m³/min、
到達真空度は 728.3mmHg（−31.7mmHg）、吸引した汚染
ガス中のトリクロロエチレンの吸引開始後から吸引終了
時までの濃度は 650〜896ppmであった。また、吸引でき
る範囲（影響半径）は半径５ｍであった。

【００２４】上述のようにして吸引した有機塩素化合物
および水蒸気を含んだ汚染ガスを、25リットルのチタン
−珪素系複合触媒より成る固体触媒を充填した反応槽内
に、その出口温度が 350℃に維持されるように電気ヒー
タを制御しながら１時間当りの空間速度2000（50m³/H）
で、反応槽の入口でのトリクロロエチレンの濃度が 180
0ppmであった汚染ガスを処理したところ、出口でのトリ
クロロエチレンの濃度は1.8ppmまで減少し、トリクロロ
エチレンの分解率は99.9％と極めて高いものであった。

【００２５】（第２実験例）汚染土壌Ｚ内に、第１実験
例と同様にして第１および第２の真空抽出井を埋設し、
真空ポンプで有機塩素化合物および水蒸気を含んだ汚染
ガスを吸引した。このとき、第１の真空抽出井での吸引
量は1.02m³/min、到達真空度は 739.8mmHg（−20.2mmH
g）、吸引した汚染ガス中のトリクロロエチレンの吸引
開始後から吸引終了時までの濃度は 376〜468ppmであ
り、一方、第２の真空抽出井での吸引量は1.01m³/min、
到達真空度は 724.1mmHg（−35.9mmHg）、吸引した汚染
ガス中のトリクロロエチレンの吸引開始後から吸引終了
時までの濃度は 475〜1040ppm であった。また、吸引で
きる範囲（影響半径）は半径５ｍであった。

【００２６】この第２実験例において、前述第１実験例
と同様にして処理したところ、トリクロロエチレンの分
解率は99.9％と極めて高いものであった。

【００２７】上記実施例では、鋼管４に一体連接した鋼
棒２…にワイヤー３を螺旋状に巻くことにより真空抽出
井１を構成し、必要強度を確保しながら吸引のための開
口率を大きくできるようにしているが、例えば、鋼管に
通気孔を多数分散形成したりスリットを形成したりして
真空抽出井１を構成するものでも良い。

【００２８】反応槽２０内に使用する固体触媒として
は、チタン−珪素系複合触媒に限らず、例えば、チタン
−ジルコニウム系複合触媒とかチタン−珪素−ジルコニ
ウム系複合触媒などが使用できる。

【００２９】また、上記実施例では、無害化処理装置２
２において、石灰石と接触させて塩素または／および塩
酸を無害化処理しているが、石灰石の代わりにカキ殻を
用いるとか、あるいは、水酸化ナトリウム水溶液、水酸
化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、アンモニ
ア水溶液などの各種のアルカリ溶液と接触させて塩酸ヒ
ュームガス等を除去する際に用いられていた従来からの
公知の装置が採用できる。

【００３０】本発明を実施するに当り、例えば、飽和帯
に対して、予め揚水ポンプで地下水を汲み上げて地下水
位を下げておき、不飽和帯の範囲を拡大して実施するよ
うにしても良い。

【００３１】上記真空抽出井１の深さとしては、５ｍか
ら 100ｍ以上に及ぶものがあり、例えば、土壌Ｚ中での
汚染ガスの存在領域に応じ、汚染ガスが存在しない深さ
部分に対応する箇所はシートで覆って吸引しないように
するなどして、所定領域から汚染ガスを吸引できるよう
にして使用されるものである。

【００３２】上記加熱器１７としては、電気ヒータ１５
によるものに限らず、例えば、バーナで燃焼させた高温
ガスにより加熱するように構成するものでも良い。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に係る発明の有機塩素化合物汚
染土壌の浄化処理設備によれば、土壌中の有機塩素化合
物および水蒸気を含有した汚染ガスを、その吸引側で気
液分離器により水分を分離する状態で非水封式真空ポン
プで真空吸引するから、水封式真空ポンプの場合のよう
に、水封用の水を補給する構成が不用になるばかりか、
吸引した汚染ガスが水封用の水に加圧状態で接触して溶
けるために、その水封用の水中に溶解した有機塩素化合
物を除去するために曝気処理設備を設置するといった構
成を付加せずに済み、構成を簡単にできる。

【００３３】しかも、吐出側では、断熱圧縮により気液
分離後の汚染ガスの温度を上昇させることができるか
ら、後処理での加熱のための熱エネルギーを少なくで
き、加熱器を小型化できるとともに、電気ヒータであれ
ば電力消費量を、また、バーナなどであればその燃料使
用量をそれぞれ減少できて経済的である。

【００３４】更に、有機塩素化合物および水蒸気を含有
した汚染ガスを反応槽に供給して水蒸気の存在下で加熱
分解し、分解生成された塩素または／および塩酸を無害
化処理装置で無害化処理するから、土壌中から吸引した
水蒸気を分解反応に必要とされる水素源として利用で
き、別途水素源を補給するための構成を付加せずに済
み、全体として、構成的に簡単に、かつ、経済的に、土
壌中の有機塩素化合物を効率良く回収して無害化処理で
きるようになった。

【００３５】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染土壌の浄化処理設備によれば、反応槽からの高温
の燃焼ガスの熱エネルギーを利用して反応槽に供給する
汚染ガスを予熱するから、加熱器を一層小型化できると
ともに電力消費量または燃料使用量を一層減少でき、一
方、無害化処理装置に供給される燃焼ガスの温度を下げ
ることができて別途冷却装置を付加せずに済み、経済性
をより一層向上できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機塩素化合物汚染土壌の浄化処
理設備の実施例を示すフローシートである。

【図２】（ａ）は真空抽出井の要部の側面図、（ｂ）は
真空抽出井の横断面図である。

【図３】真空圧力と吐出温度および吐出量それぞれとの
相関を示すグラフである。

【図４】温度と相対湿度との相関を示すグラフである。

【符号の説明】

１…真空抽出井 ９…気液分離器 １１…非水封式真空ポンプとしてのルーツブロワ式真空
ポンプ １３…第１の熱交換器 １７…加熱器 １９…固体触媒 ２０…反応槽 ２２…無害化処理装置 Ｚ…土壌

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ０９Ｃ 1/08 (72)発明者 竹井 登 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オル ガノ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−76618（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−185252（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−301025（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/86 B09C 1/00 A62D 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土壌中の有機塩素化合物および水蒸気を
   含有した汚染ガスを真空吸引によって抽気する非水封式
   真空ポンプと、 前記非水封式真空ポンプで吸引される汚染ガスから水分
   を分離する気液分離器と、 前記非水封式真空ポンプで吸引された汚染ガスを加熱す
   る加熱器と、 加熱後の汚染ガスを固体触媒と接触させて加熱分解する
   反応槽と、 前記反応槽からの燃焼ガスを供給して塩素または／およ
   び塩酸を無害化処理する無害化処理装置とを備えたこと
   を特徴とする有機塩素化合物汚染土壌の浄化処理設備。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の反応槽からの燃焼ガス
   によって、前記反応槽に供給する汚染ガスを予熱する熱
   交換器を備えた有機塩素化合物汚染土壌の浄化処理設
   備。