JP3293181B2 - 揮発性有機ハロゲン化合物含有ガスの気相分解処理方法 - Google Patents

揮発性有機ハロゲン化合物含有ガスの気相分解処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は揮発性有機ハロゲン化合
物の気相分解処理に関するものである。さらに詳しくい
えば、本発明は、液中又は土壌中などに存在する揮発性
有機ハロゲン化合物を気相として取り出して還元剤と触
媒により還元し、その後還元生成物を生物処理により炭
酸ガスまで分解する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】揮発性有機ハロゲン化合物を含む用水、
排水の処理方法としては、例えば(1)曝気処理、
(2)吸着処理、(3)酸化分解処理、(4)生物処
理、(5)熱分解処理などが知られている。しかしなが
ら、これらの方法はいずれもなんらかの問題点を有し、
必ずしも満足しうるものではない。例えば(1)の方法
は地下水や土壌中に混入される有機ハロゲン化合物を単
に大気中に移行させるだけであり、環境問題の抜本的な
解決法にはならない。また(2)の方法は有機ハロゲン
化合物をトラップ・回収する方法であり、前記(1)の
方法と組み合わせて利用されることが多いが、この場
合、吸着剤(活性炭など)の吸着能が湿度の影響を受け
て大幅に低下するのを免れない。また、吸着処理方法で
は吸着剤の再生が必要であり、水蒸気再生などを行う場
合には、高濃度の有機ハロゲン化合物を含む再生排液が
再発生する。環境汚染の抜本的な解決を目的とする場合
には、前記(3)〜(5)のような無害化、分解処理が
必要である。このうち、有機ハロゲン化合物の分解処理
方法としては、(3)の酸化分解法が盛んに検討されて
おり、紫外線、オゾン、過酸化水素などを利用する方法
が数多く報告されている。また、(4)、(5)の分解
処理方法も報告されているが、あまり多くはない。前記
酸化分解処理方法や熱分解処理方法などにおいては、紫
外線やオゾンの発生、あるいは加熱などに要するエネル
ギー量が大きく、コスト高になるのを免れない上、分解
で発生したハロゲンが共存する有機物と再反応しやす
く、新たな有機ハロゲン化合物が発生する可能性もある
などの問題を有している。また、(4)の生物処理方法
は投入エネルギーは少ないものの、効率よく分解する微
生物がまだ見出されておらず、実用的な方法とはいえな
い。他方、還元分解法として鉄粉を利用する方法が報告
されているが、十分に満足しうるものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、排水若しく
は土壌中から曝気処理等によって気相中に移行させたガ
ス中の有機ハロゲン化合物を少ないエネルギー投与で効
率よく分解除去し、かつ、新たな有機ハロゲン化合物を
再発生することのない揮発性有機ハロゲン化合物含有ガ
ス処理方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、排水又は
土壌中に含まれる除去すべき有機ハロゲン化合物が揮発
性のものが多いことに着目して、これを曝気処理等によ
り一旦気相中に追い出してから該有機ハロゲン化合物を
気相触媒反応で還元すれば効率的に有機ハロゲン化合物
が無害の炭化水素と塩化水素に分解し、しかも発生した
塩化水素などのハロゲン化水素が存在する有機物と再反
応しないこと、および生成した炭化水素の生物分解が、
有機ハロゲン化合物に比べ著しく容易に行えることを確
認し、この知見に基づき本発明を完成した。
【0005】すなわち、本発明は、金属担持触媒の存在
下で、排水又は土壌中の揮発性有機ハロゲン化合物を気
相中に移行させて得た沸点150℃以下の揮発性有機ハ
ロゲン化合物を含有するガスを還元剤と接触反応させた
後、炭化水素分解能を有する生物と接触させることを特
徴とする揮発性有機ハロゲン化合物含有ガスの気相分解
処理方法を提供するものである。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
対象となる揮発性有機ハロゲン化合物含有ガスは、各種
製造工程の有機ハロゲン化合物含有排ガス又は揮発性有
機ハロゲン化合物を含有する排水及び土壌等から空気、
窒素ガス等による曝気操作処理等によって得られるガス
が例示される。排水等の液相からは、液中にガスや空気
等のガスを通気(曝気)することにより簡単に得られ
る。土壌等の場合は、土壌の中に複数のパイプを突き刺
し、ブロアで空気を引き込みそれをタンクに溜めること
により得られる。また、土壌等の固体の場合は含有する
揮発性有機ハロゲン化合物を水等で抽出して、液相に含
有させてから、曝気することもできる。
【0007】揮発性有機ハロゲン化合物含有ガス中の有
機ハロゲン化合物の濃度は、特に制限はないが、0.1
〜10,000volppm程度のものを使用することができ
る。また、本発明方法が適用できる揮発性有機ハロゲン
化合物は通常沸点が150℃以下、好ましくは80℃以
下の揮発性のものであり、このようなものとしては、例
えばトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トラ
ンス−1,2−ジクロロエチレン、シス−1,2−ジクロ
ロエチレン、四塩化炭素、クロロエタン、メチレンクロ
リド、クロロホルム、塩化ビニル、1,1−ジクロロエ
タン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパ
ン、ジクロロブロモエチレン、1,1,1−トリクロロエ
タン、ブロモジクロロメタン、クロロジブロモメタン、
ブロモホルムなどが挙げられる。
【0008】本発明方法において用いられる触媒は、金
属を担体に担持させたものであって、該金属としては、
例えばパラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、銅、
鉄、イリジウム、ニッケルなどが挙げられるが、これら
の中でパラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムなどの
貴金属が好ましく、特にパラジウムと白金が好適であ
る。このパラジウムとしては金属、酸化物、水酸化物な
どが用いられる。また、担体としては、例えば、アルミ
ナ、チタニア、活性炭、ジルコニア、ゼオライト、ガラ
ス、シリカ、イオン交換樹脂、プラスチックペレットな
どが挙げられるが、これらの中でアルミナ、ジルコニア
及びイオン交換樹脂が好適である。イオン交換樹脂とし
てはスチレン−ジビニルベンゼン共重合体を母体にした
弱塩基性アニオン交換樹脂が好ましい。前記金属の担持
量は担体に対して通常0.1〜10重量%程度である。
【0009】金属担持触媒の形状については特に制限は
なく、粉末状、粒状、ペレット状などいずれの形状のも
のも用いることができるが、粒状、ペレット状のものは
カラムなどに充填し、連続的に被処理ガスを通気すると
よい。粉末状のものでもカラムに充填して流動床状態で
運転することができる。本発明方法において用いられる
還元剤としては、水素ガスの他、例えば水素吸蔵合金等
の水素を発生するもの及び水の電気分解による水素が用
いられる。本発明方法においては、揮発性有機ハロゲン
化合物を金属担持触媒と還元剤とを用いて還元分解する
が、1例として揮発性有機ハロゲン化合物がトリクロロ
エチレンの場合には、次に示す反応式に従って分解が起
こるものと考えられる。 CHCl=CCl2+3H2→CH2=CH2+3HCl
【0010】すなわち、トリクロロエチレンは脱塩素化
されて、エチレンと塩化水素が生成する。塩化水素は安
定であって、再汚染源となることはない。なお、エチレ
ンの他にメタンやエタンの生成も認められる。本発明方
法においては、還元剤の添加量は通常揮発性有機ハロゲ
ン化合物のハロゲンと置換するに必要な量もしくはそれ
以上の範囲で選ばれる。本発明方法における揮発性有機
ハロゲン化合物含有水の処理方式としては、金属担持触
媒をカラムに充填し、これに被処理ガスと還元剤とを通
気する連続方式、あるいはバッチ方式のいずれも用いる
ことができるが、前者の連続方式が好ましい。この連続
方式の場合は被処理ガスの流速は空間速度で50〜50
0,000hr-1程度が好ましい。
【0011】還元処理で生成したエチレン等の炭化水素
を含むガスを処理するため、炭化水素分解能を有する生
物と接触させる。このような生物としては、活性汚泥等
が例示される。具体的な接触方法としては、上記生物を
固定した充填剤を充填したカラム方式、及び浮遊状の活
性汚泥処理法が挙げられる。前者の場合、ガスの流速は
空間速度で2.20〜5000hr-1程度とする。また
充填剤としては活性度、発泡スチロール等のプラスチッ
クス、ピート、ゼオライトなどが挙げられる。この充填
層には図に示すように時々散水する。一方、浮遊状で
は、いわゆる活性活性汚泥処理装置にガスを供給すれば
良い。
【0012】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。
【0013】実施例1 原水を図1の放散塔1に導入して、ブロアー4から空気
を吹き込み得られた曝気ガスを放散塔1の上部から取り
出し、水素と合流混合させて還元触媒を充填したカラム
2に導入して、有機ハロゲン化合物を還元し、その後生
物を担持した充填剤を充填したカラム3に導入し、還元
で生成した炭化水素を生物分解する装置を組みたてた。
トリクレン100mg/リットルを含む原水を90m3
HrでネットリングTS−1を充填した放散塔(1.7
mφ×7.5mH)に導き、下方から空気を標準状態換
算で3000m3/Hr通気して曝気した。処理水のト
リクレン濃度は2mg/リットル以下であり、放散塔出口
のガス中のトリクレン濃度は0.5vol ppmであった。
【0014】この放散塔出口ガスに水素ガスを90g/
Hrで加え0.5%白金−アルミナ触媒3mφ×3mL
のペレット1500kgが充填された触媒分解塔(1.2
mφ×1.5mH)に導いた。触媒分解塔の出口ガスに
は、トリクレンは検出されなかった。この触媒分解塔出
口ガスをそのまま下水を散布して菌を付着させたピート
を充填した1000mm中×7200mmH(充填高を36
00mmH)生物分解塔へSV3,000で導いた。生物分
解塔出口ガスには、エチレン、メタンなど炭化水素は検
出されなかった。図1に示す装置において触媒分解塔を
除き、水素ガスを添加しない他は同じ条件でトリクレン
の除去性を調べた。結果を下記に示す。なお分析はガス
クロマトグラフ装置で行った。
【0015】生物分解塔出口のトリクレン、エチレン、
メタンの濃度(Volume ppm) 実施例 比較例 トリクレン エチレン メタン トリクレン 10時間 ND ND ND 0.5 50時間 ND ND ND 0.6 100時間 ND ND ND 0.4 200時間 ND ND ND 0.5
【0016】
【発明の効果】本発明によると、気体状態の揮発性有機
ハロゲン化合物を特別な前処理を行うことなく、触媒と
生物層を通過させるだけで無害な炭酸ガスと処理可能な
無機酸(塩化水素などのハロゲン化水素)に分解できる
利点及び前処理によって生物分解し易い化合物になるた
め、飛躍的に処理効率を向上させる利点がある。また、
曝気や土壌抽気などによって地下水や土壌中から取り出
した揮発性有機ハロゲン化合物などの汚染物質をそのま
ま大気放散するのではなく省エネルギー的に無害化処理
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例2において用いた装置の概略図で
ある。
【符号の説明】
1 放散塔 2 触媒塔 3 生物処理カラム 4 ブロアー 5 H2発生器(H2ボンベ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01D 53/86 B01D 53/34 134E B09C 1/04 53/36 G C02F 1/20 B09B 5/00 S 1/58 (56)参考文献 特開 平4−135689(JP,A) 特開 昭63−99413(JP,A) 特開 平2−157018(JP,A) 特開 昭63−175620(JP,A) 実開 平3−119491(JP,U) 米国特許5013424(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07B 35/06 ZAB A62D 3/00 B01D 53/70 B01D 53/72 B01D 53/77 B01D 53/86 B09C 1/02 C02F 1/20 C02F 1/58 WPI(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属担持触媒の存在下で、排水又は土壌中
    の揮発性有機ハロゲン化合物を気相中に移行させて得た
    沸点150℃以下の揮発性有機ハロゲン化合物を含有す
    ガスを還元剤と接触反応させた後、炭化水素分解能を
    有する生物と接触させることを特徴とする揮発性有機ハ
    ロゲン化合物含有ガスの気相分解処理方法。
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