JP4043124B2 - Purification device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌や地下水などに溶解している有害物質を除去する浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、土壌吸引や循環揚水処理による汚染土壌の浄化方法や、汚染土壌地帯を掘削して汚染土壌を焼却したり加熱して、汚染物質を気化し回収する非原位置処理方法や、微生物を利用する汚染土壌の浄化方法などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、土壌吸引や循環揚水処理による浄化方法では、汚染物質の濃度がある程度低下すると処理効率が低下し、特に、循環揚水処理では、吸着材として使用した活性炭やイオン交換樹脂などを熱分解処理する必要があった。また、焼却熱分解方式では、イニシャルコストが高くなり、高濃度の汚染土壌のみにしか適用できず、外部エネルギー源を必要するためにランニングコストが高くなって、二次公害を引き起こす可能性があった。さらに、微生物を利用する浄化方法では、その微生物が作り出す新しい物質に対する安全性が解明されておらず、微生物に添加する栄養塩類や各種化合物が地下環境に及ぼす影響について不明であるなどの問題点があった。
【0004】
本発明の課題は、有害物質を効率的に除去することができる浄化装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
すなわち、請求項1の発明は、磁性体凝集剤と汚染水とを混合する攪拌器と、該攪拌器に前記磁性体凝集剤を所定量だけ供給するフィーダと、前記攪拌器内の混合水が流入し、この混合水を凝集ろ過する凝集反応ろ過器と、該凝集反応ろ過器を通過した処理水を貯留する貯留槽と、該貯留槽内の処理水を汚染土壌層に供給する第1のポンプと、前記汚染土壌層を通過した汚染水を前記攪拌器に供給する第2のポンプとを含み、前記凝集反応ろ過器は、入口側から出口側に向かって、発泡樹脂層、アンスラサイト層、セラミックス層、砂層及び支持砂利層を含み、磁性体凝集剤は、Fe2O3、Al2O3及びCaCO3の各微粉末とFe3O4又はNdの磁性体微粉末とを含むことを特徴とする浄化装置である。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載の浄化装置において、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に空気を供給するブロワを備え、前記第1のポンプは、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に、前記貯留槽内の前記処理水を供給して、この凝集反応ろ過器内をこの処理水によって洗浄することを特徴とする浄化装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る浄化装置の構成図であり、図2は、本発明の第1実施形態に係る浄化装置の凝集反応ろ過器の構成図である。
【0009】
浄化装置1は、土壌又は地下水に溶解している有害物質を除去する装置であり、図1に示すように、フィーダ10と、ミキサ11と、凝集反応ろ過器12と、貯留槽13と、ポンプ14,17と、ノズル15と、配管16,18,19, 21,22,23,26,27と、ブロワ20と、脱水槽24,25と、バルブV1〜V5とを備えている。
【0010】
磁性体凝集剤2は、Fe2 O3 (三酸化二鉄)、Al2 O3 及びCaCO3 の各微粉末を主とするものに、凝集剤中で磁性体として機能するFe3 O4 (四酸化三鉄)又はNd(ネオジウム)の磁性体微粉末を混合したものである。この磁性体凝集剤2は、凝集反応ろ過器12内の充填ろ材3にアパタイト的形態で附着した凝集汚泥を種汚泥として再凝集が期待できる。
【0011】
前記フィーダ10は、磁性体凝集剤2をミキサ11内に所定量だけ供給する装置であり、磁性体凝集剤2を収納するホッパ10aと、このホッパ10aの底部を開閉するバルブ10bとを備えている。また、前記ミキサ11は、磁性体凝集剤2と汚染処理水とを混合する攪拌サイクロンミキサであり、フィーダ10の下方に設けられている。
【0012】
前記凝集反応ろ過器12は、ミキサ11内の混合水が流入し、この混合水を凝集ろ過処理する装置である。この凝集反応ろ過器12は、図2に示すように、充填ろ材3と、ミキサ11内の混合水が流入する入口側ストレーナ12aと、充填ろ材3を通過した処理水が流入する出口側ストレーナ12bとを備えている。また、この充填ろ材3は、図2に示すように、混合水の流入する入口側(上部)から出口側(底部)に向かって順に、発泡樹脂層30、アンスラサイト層31、セラミックス層32、ろ過砂層33及び支持砂利層34からなる。
【0013】
図1に示す貯留槽13は、凝集反応ろ過器12を通過した処理水を貯留する水槽であり、ポンプ14は、この貯留槽13内の処理水を汲み上げて、ノズル15及び凝集反応ろ過器12の出口側ストレーナ12bに供給する装置である。また、ノズル15は、ポンプ14によって供給された処理水を加圧して、汚染土壌層に注入する装置であり、配管16は、処理水が流通する管路であり、ポンプ14とノズル15とを接続する。
【0014】
前記ポンプ17は、A層、B層及びC層を通過した汚染処理水(地下水)を循環処理するために、この汚染処理水を凝集反応ろ過器12に供給する装置であり、配管18は、汚染処理水が流通する管路であり、このポンプ17、ミキサ11及び凝集反応ろ過器12を接続する。また、配管19は、凝集反応ろ過器12を通過した処理水が流通する管路であり、この凝集反応ろ過器12の出口側ストレーナ12bと貯留槽13とを接続する。
【0015】
前記ブロワ20は、凝集反応ろ過器12の出口側ストレーナ12bに空気を送り込む装置であり、配管21は、空気が流通する管路である、このブロワ20と出口側ストレーナ12bとを接続する。また、配管22は、凝集反応ろ過器12内を洗浄するための処理水が通過する管路であり、配管16から分岐して、ポンプ14と出口側ストレーナ12bとを接続する。
【0016】
前記配管23は、入口側ストレーナ12aから排出された排水汚泥が通過する管路であり、入口側ストレーナ12aと脱水槽24,25とを接続し、脱水槽24,25は、この排水汚泥を自然減圧脱水によって脱水する装置である。また、配管26は、脱水槽24,25によって脱水処理された脱水ケーキを系外に排出する管路であり、配管27は、脱水槽24,25から排出された処理水が通過する管路であり、脱水槽24,25と貯留槽13とを接続する。
【0017】
前記バルブV1は、ミキサ11内の混合水を凝集反応ろ過器12内に供給するときに開放される流入弁であり、バルブV2は、この混合水をろ過した後の処理水を貯留槽13内に排出するときに開放される流出弁である。また、バルブV3は、貯留槽13内の処理水を凝集反応ろ過器12内に供給するときに開放される逆洗弁であり、バルブV4は、この処理水で洗浄した後の汚泥を排出する排水弁である。さらに、バルブV5は、凝集反応ろ過器12内に空気を供給するときに開放される空洗弁であり、バルブV6は、凝集反応ろ過器12内に空気を供給するときに開放される空洗弁である。
【0018】
次に、本発明の第1実施形態に係る浄化装置の動作を説明する。
ポンプ17によって汚染処理水が配管18を通じてミキサ11内に送られると、バルブ10bが開いて、ホッパ10aからミキサ11内に磁性体凝集剤が投入される。その結果、汚染地下水と磁性体凝集剤2とがミキサ11内で混和されて、フロック形成が促進される。そして、バルブV1が開放されて、ミキサ11内の混合水が入口側ストレーナ12aから凝集反応ろ過器12内に流入すると、凝集反応ろ過器12によってこの混合水が凝集ろ過処理される。
【0019】
凝集反応ろ過器12内に混合水が流入すると、この混合水がイオン結合反応ろ過処理されて、この混合水中に混和していた磁性体凝集剤2が再凝集(アパタイト作用)を起こす。そして、発泡樹脂層30、アンスラサイト層31及びセラミックス層32中の粒子の周りに、磁性体凝集剤2中のFe2 O3 を主成分とする再凝集フロック膜(磁性フロック膜)が形成される。このために、有機塩素化合物反応リアクタとなり、電気イオン的な吸着力によるイオン結合によって微粒子が吸着されて、有害物質がろ過処理されて除去されるとともに、バイオリアクタとなって生物反応ろ過処理される。その結果、有機塩素化合物(トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン)、重金属、TN及びTPなどが効率的に除去される。
【0020】
次に、バルブV2が開放されると、凝集反応ろ過器12によって処理された処理水が、配管19を通じて貯留槽13内に排出される。そして、この貯留槽13内の処理水は、ポンプ14によって配管16を通じてノズル15に供給されて、このノズル15によって浄化対象の土壌中に注入される。土壌中のA層、B層及びC層を通過した有害物質を含む汚染処理水は、ポンプ17によって配管18を通じてミキサ11内に供給される。
【0021】
有害物質を含む懸濁物質や余剰汚泥が充填ろ材3内に増大すると、この充填ろ材3が閉塞して、ろ過抵抗が増大する。この場合には、バルブV5が開放されて、出口側ストレーナ12bから配管21を通じてブロワ20が空気を噴出すると、気泡の上昇及び膨張によって充填ろ材3が緩む。その後に、バルブV3,V4が開放されて、貯留槽13内の処理水がポンプ14によって配管22を通じて出口側ストレーナ12bに供給されて、凝集反応ろ過器12内が洗浄される。洗浄により発生する汚泥などは、配管23を通じて脱水槽24,25に排出されて、脱水槽24,25によって自然減圧脱水により脱水される。そして、脱水ケーキは、配管26を通じて系外に排出されて安定処理され、脱水後の分離水(処理水)は、配管27を通じて貯留槽13内に排出された後に、ポンプ14によって土壌中に返送される。
【0022】
本発明の第1実施形態に係る浄化装置は、以下に記載する効果を有する。
(1) 本発明の第1実施形態では、発泡樹脂層30、アンスラサイト層31、セラミックス層32、砂層33及び支持砂利層34を含む充填ろ材3によって、磁性体凝集剤2と汚染処理水とからなる混合水を凝集ろ過している。その結果、有機塩素化合物だけではなく重金属類も、磁性体成分と凝集化合物を生成するために、土壌や地下水に溶解している有害物質を除去することができる。また、発泡樹脂層30、アンスラサイト層31及びセラミックス層32中の各粒子は、従来の活性炭よりも粒径が大きいために、凝集反応ろ過器12内の圧力上昇を抑えることができる。さらに、充填ろ材3によって補足された凝集フロック汚泥は、余剰汚泥として処理されるが、このときに脱水助剤として働く。
【0023】
(2) 本発明の第1実施形態では、磁性体凝集剤2がアパタイト作用を起こして、発泡樹脂層30、アンスラサイト層31及びセラミックス層32中の粒子の周りに、磁性体凝集剤2の磁性フロック膜を形成する。その結果、アパタイト膜が一定期間維持されるために、磁性体凝集剤2をミキサ11内に常時投入する必要がなくなり、例えば、1日又は2日に1回程度、間欠的に投入すれば足りるので、経済性を向上させることができる。また、凝集結合フロックは、大きくかつ硬いフロックを形成するために、逆洗回数を少なくすることができるとともに、汚泥を簡単に脱水処理することができる。
【0024】
(3) 本発明の第1実施形態では、凝集反応ろ過器12を通過した処理水を貯留槽13内に貯留し、ポンプ14によってこの処理水を汚染土壌層に供給するとともに、この汚染土壌層を通過した汚染処理水をポンプ17によってミキサ11内に供給している。このために、地下環境中(土壌中)に広がった有機塩素化合物などを、汚染土壌を掘削せずに現場で浄化することができるとともに、汚染地下水を循環処理することによって、汚染された土壌を浄化することができる。
【0025】
(4) 本発明の第1実施形態では、出口側ストレーナ12bから入口側ストレーナ12aに、ブロワ20が空気を供給した後に、ポンプ14が貯留槽13内の処理水を供給して、凝集反応ろ過器12内を洗浄している。このために、熱分解処理などによって充填ろ材3を再処理する必要がなくなって、浄化システムをコンパクトにすることができる。
【0026】
【実施例】
次に、本発明の第1実施形態に係る浄化装置による浄化結果を表1及び表2に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
表1は、磁性体凝集剤2の注入量を1日処理水量に対して500ppmに設定した場合に、有機塩素化合物(トリクロロエチレン)の濃度変化を示し、表2は、磁性体凝集剤2の注入量を1日処理水量に対して200ppmに設定した場合に、有機塩素化合物(トリクロロエチレン)の濃度変化を示す。表1に示すように、磁性体凝集剤2の注入量を1日処理水量に対して500ppmに設定した場合には、循環回数を増加することによって、従来のシステムでは効率よく十分に除去できなかった有機塩素化合物を90%除去することができた。また、表2に示すように、磁性体凝集剤2の注入量を1日処理水量に対して200ppmに設定した場合には、循環回数を増加することによって、有機塩素化合物を70%除去することができた。
【0030】
本発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であって、これらも本発明の範囲内である。例えば、本発明の実施形態では、汚染地下水を例に挙げて説明したが、地下水以外の汚染水についても本発明を適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁性体凝集剤がFe2 O3 、Al2 O3 及びCaCO3 の各微粉末とFe3 O4 又はNdの磁性体微粉末とを含むので、有機塩素化合物、重金属類、TN及びTPなどを効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る浄化装置の構成図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る浄化装置の凝集反応ろ過器の構成図である。
【符号の説明】
1 浄化装置
2 磁性体凝集剤
3 充填ろ材
10 フィーダ
11 ミキサ
12 凝集反応ろ過器
12a 入口側ストレーナ
12b 出口側ストレーナ
13 貯留槽
14,17 ポンプ
15 ノズル
20 ブロワ
30 発泡樹脂層
31 アンスラサイト層
32 セラミックス層
33 ろ過砂層
34 支持砂利層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a purification device that removes harmful substances dissolved in soil, groundwater, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, contaminated soil is purified by soil suction or circulating pumping, non-in situ treatment methods that excavate and heat contaminated soil by excavating the contaminated soil zone, and remove microorganisms. Methods for remediating contaminated soil to be used are known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the purification method using soil suction or circulating pumping treatment, the treatment efficiency decreases when the concentration of pollutants decreases to some extent. In particular, in the circulating pumping treatment, activated carbon or ion exchange resin used as an adsorbent is pyrolyzed. There was a need. Also, the incineration pyrolysis method has a high initial cost and can only be applied to highly contaminated soil, and requires an external energy source, which increases the running cost and may cause secondary pollution. It was. Furthermore, in the purification method using microorganisms, the safety of new substances produced by the microorganisms has not been elucidated, and the effects of nutrients and various compounds added to the microorganisms on the underground environment are unclear. there were.
[0004]
The subject of this invention is providing the purification apparatus which can remove a harmful substance efficiently.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by the following means.
That is, the invention of claim 1 includes a stirrer that mixes magnetic substance flocculant and contaminated water, a feeder that supplies the magnetic flocculant in a predetermined amount to the stirrer, and mixed water in the stirrer. A first agglomeration reaction filter for inflowing and filtering the mixed water; a storage tank for storing treated water that has passed through the agglomeration reaction filter; and a first tank for supplying treated water in the storage tank to the contaminated soil layer. A second pump for supplying contaminated water that has passed through the contaminated soil layer to the stirrer , the agglomeration reaction filter from the inlet side toward the outlet side, the foamed resin layer, the anthracite layer A ceramic layer, a sand layer, and a supporting gravel layer, and the magnetic flocculant contains fine powders of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 and CaCO 3 and fine magnetic powders of Fe 3 O 4 or Nd. It is the purification apparatus characterized by this.
[0007]
According to a second aspect of the invention, the purification device according to claim 1, comprising a blower for supplying air to the inlet side from the outlet side of the aggregation reaction strainer, the first pump is of the agglutination hemofilter The purification apparatus is characterized in that the treated water in the storage tank is supplied from the outlet side to the inlet side, and the inside of the agglomeration reaction filter is washed with the treated water.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a purification device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an agglomeration reaction filter of the purification device according to the first embodiment of the present invention.
[0009]
The purification device 1 is a device that removes harmful substances dissolved in soil or groundwater. As shown in FIG. 1, a
[0010]
The magnetic flocculant 2 is mainly composed of fine powders of Fe 2 O 3 (ferric trioxide), Al 2 O 3 and CaCO 3 , and Fe 3 O 4 (which functions as a magnetic substance in the flocculant). It is a mixture of fine magnetic powder of triiron tetroxide) or Nd (neodymium). This magnetic flocculant 2 can be expected to be re-agglomerated using the agglomerated sludge attached to the packed
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The valve V1 is an inflow valve that is opened when the mixed water in the mixer 11 is supplied into the
[0018]
Next, operation | movement of the purification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
When the contaminated treated water is sent into the mixer 11 through the
[0019]
When the mixed water flows into the
[0020]
Next, when the valve V <b> 2 is opened, the treated water treated by the
[0021]
When suspended substances and excess sludge containing harmful substances increase in the filled
[0022]
The purification device according to the first embodiment of the present invention has the effects described below.
(1) In the first embodiment of the present invention, the magnetic flocculant 2 and the contaminated treated water are separated by the filled
[0023]
(2) In the first embodiment of the present invention, the magnetic substance coagulant 2 causes an apatite action, and the magnetic substance coagulant 2 is formed around the particles in the foamed
[0024]
(3) In 1st Embodiment of this invention, while storing the treated water which passed the
[0025]
(4) In 1st Embodiment of this invention, after the
[0026]
【Example】
Next, Table 1 and Table 2 show the purification results by the purification apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
[Table 1]
[0028]
[Table 2]
[0029]
Table 1 shows the change in the concentration of the organic chlorine compound (trichloroethylene) when the injection amount of the magnetic substance flocculant 2 is set to 500 ppm with respect to the daily treated water amount. Table 2 shows the injection of the magnetic substance flocculant 2 When the amount is set to 200 ppm with respect to the daily treated water amount, the concentration change of the organic chlorine compound (trichloroethylene) is shown. As shown in Table 1, when the injection amount of the magnetic substance flocculant 2 is set to 500 ppm with respect to the daily treated water amount, the conventional system cannot be efficiently and sufficiently removed by increasing the number of circulations. 90% of the organic chlorinated compounds could be removed. Moreover, as shown in Table 2, when the injection amount of the magnetic substance flocculant 2 is set to 200 ppm with respect to the daily treatment water amount, 70% of the organic chlorine compounds are removed by increasing the number of circulations. I was able to.
[0030]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications or changes are possible, and these are also within the scope of the present invention. For example, in the embodiment of the present invention, the contaminated groundwater has been described as an example, but the present invention can also be applied to contaminated water other than the groundwater.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the magnetic flocculant contains each fine powder of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 and CaCO 3 and fine magnetic powder of Fe 3 O 4 or Nd. Organochlorine compounds, heavy metals, TN and TP can be efficiently removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a purification device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an agglomeration reaction filter of the purification device according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Purifier 2
Claims (2)
前記凝集反応ろ過器は、入口側から出口側に向かって、発泡樹脂層、アンスラサイト層、セラミックス層、砂層及び支持砂利層を含み、
磁性体凝集剤は、Fe2O3、Al2O3及びCaCO3の各微粉末とFe3O4又はNdの磁性体微粉末とを含むこと、
を特徴とする浄化装置。A stirrer that mixes the magnetic substance flocculant and contaminated water, a feeder that supplies the magnetic substance flocculant to the stirrer in a predetermined amount , and the mixed water in the stirrer flows in. A flocculating reaction filter, a storage tank for storing treated water that has passed through the flocculating reaction filter , a first pump that supplies the treated water in the storage tank to the contaminated soil layer, and passing through the contaminated soil layer A second pump for supplying the contaminated water to the agitator ,
The agglomeration reaction filter includes a foamed resin layer, an anthracite layer, a ceramic layer, a sand layer, and a supporting gravel layer from the inlet side toward the outlet side,
The magnetic flocculant contains each fine powder of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 and CaCO 3 and fine magnetic powder of Fe 3 O 4 or Nd,
Purification device characterized by.
前記第1のポンプは、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に、前記貯留槽内の前記処理水を供給して、この凝集反応ろ過器内をこの処理水によって洗浄すること、
を特徴とする浄化装置。The purification apparatus according to claim 1 , further comprising a blower for supplying air from an outlet side to an inlet side of the aggregation reaction filter,
The first pump supplies the treated water in the storage tank from the outlet side to the inlet side of the aggregation reaction filter, and the inside of the aggregation reaction filter is washed with the treated water.
Purification device characterized by.
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