JP4351589B2 - 揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理における排出ガスの浄化方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、地下水を、これに微量に溶解しているトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を除去するように浄化処理する場合において、この浄化処理の際に発生する排出ガスを浄化処理する方法と、その装置とに関するものである。

前記したように揮発性有機化合物を含む廃水の浄化処理の一つに、この廃水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで脱気することによって、前記揮発性有機化合物を廃水から分離するという方法がある。

また、先行技術としての特許文献１には、前記揮発性有機化合物を含む廃水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで沸騰・蒸発することによって、前記揮発性有機化合物を廃水から分離するという方法が記載されている。

そして、これらの浄化方法は、廃水中に溶解している揮発性有機化合物を、脱気に際して発生する気泡、又は沸騰・蒸発に際して発生する気体の気泡及び蒸気の気泡に同伴させることによって、この揮発性有機化合物の分離率を高い値に維持するものである。

ところで、前記各浄化処理において、廃水の脱気又は沸騰・蒸発を行う密閉容器からは、前記揮発性有機化合物のガスを含むガスが排出される。

そこで、前記特許文献１においては、前記密閉容器からの排出ガスを９００℃に加熱することによって、この排出ガス中の揮発性有機化合物を、塩化水素及び塩酸等に分解するようにしている。
前記熱分解したあとの排出ガスにおける塩化水素及び塩酸等が大きいときには、前記排出ガスを、スクラバー装置において、アルカリ溶液との直接接触にて中和することによって無公害化したのち大気中に放出するという構成にしている。
特開２００３−１６４８５６号公報

しかし、前記特許文献１のように、排出ガスを加熱分解したのち、アルカリ溶液との直接接触にて中和するという方法は、排出ガスにアルカリ溶液を接触するためのスクラバー装置に加えて、アルカリ溶液に対して、当該アルカリ溶液のＰＨ値を所定値にするようにアルカリを注入するためのコントロール装置が必要であるから、装置が複雑で大型化するのであり、しかも、前記アルカリ溶液を、定期的にブローするようにしなければならないから、別の廃水浄化処理装置が必要であるばかりか、ランニングコストが大幅に嵩むという問題があった。

本発明は、揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理に際して、その浄化処理における排出ガスを浄化する場合に、前記の問題を解消した排出ガスの浄化方法と、その装置とを提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の浄化方法は、第１に、請求項１に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで脱気又は沸騰・蒸発するようにした揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理において、
前記密閉容器からの排出ガスを、当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱し、次いで、この加熱した排出ガスを、前記密閉容器から排出される処理済の地下水の一部又は全部に直接接触する。」
ことを特徴としている。

また、本発明の浄化方法は、第２に、請求項２に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで脱気又は蒸発するようにした揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理において、
前記密閉容器からの排出ガスを、当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱し、次いで、この加熱した排出ガスを、前記密閉容器に供給される前記地下水の一部又は全部に直接接触する。」
ことを特徴としている。

次に、本発明の浄化装置は、第１に、請求項３に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解した状態で導入し、この地下水を減圧した状態で脱気又は蒸発するようにした密閉容器を備えて成る揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理装置において、
前記密閉容器からの排出ガスの排出経路中に、この排出ガスを当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱した排出ガスを前記密閉容器から排出される処理済の地下水の一部又は全部に直接接触する手段とを設ける。」
ことを特徴としている。

また、本発明の浄化装置は、第２に、請求項４に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解した状態で導入し、この地下水を減圧した状態で脱気又は蒸発するようにした密閉容器を備えて成る揮発性有性化合物を含む地下水の浄化処理装置において、
前記密閉容器からの排出ガスの排出経路中に、この排出ガスを当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱した排出ガスを前記密閉容器に供給される前記地下水の一部又は全部に直接接触する手段とを設ける。」
ことを特徴としている。

請求項１及び３に記載したように、前記密閉容器から排出される排出ガスを加熱して、この排出ガスにおける揮発性有機化合物を塩化水素及び塩酸等に分解し、次いで、この排出ガスを、前記密閉容器から排出される処理済の地下水の一部又は全部に直接接触することにより、前記排出ガスのうち揮発性有機化合物から分解した塩化水素及び塩酸等は、処理済の地下水に、当該処理済の地下水に溶解するように吸収されることになる。

つまり、前記排出ガスのうち揮発性有機化合物を分解した塩化水素及び塩酸等を、処理済の地下水によって、これに吸収・溶解するように分離することができ、前記先行技術のように、スクラバー装置においてアルカリ溶液と接触することを省略できるから、装置を大幅に簡単化できるとともに小型化できるのであり、しかも、ランニングコストを大幅に低減できる。

この場合において、揮発性有機化合物を分離した後の処理済の地下水は、これに塩化水素及び塩酸等が吸収・溶解することにより、そのＰＨ値が酸性側に小さくなる傾向を呈する。

しかし、一般的に言って、地下水に元々含まれている揮発性有機化合物は微量であり、従って、前記処理済の地下水に吸収・溶解される塩化水素及び塩酸等も極く微量であることにより、前記ＰＨ値はさほど大きく酸性側になることはないから、前記処理済水を、工業用水として別の用途に使用できるほか、河川等にそののまま放流することができる。

また、請求項２及び４に記載したように、前記密閉容器から排出される排出ガスを、９００℃以上の温度に加熱して、この排出ガスに含まれている揮発性有機化合物を塩化水素及び塩酸等に分解し、次いで、この排出ガスを、前記密閉容器に供給される地下水の一部又は全部に直接接触するようにした場合には、前記排出ガス中の分解した塩化水素及び塩酸等は、処理前の地下水によって、これに吸収・溶解するように分離することができるから、前記と同様に、装置を大幅に簡単化でき、小型化できるとともに、ランニングコストを大幅に低減できる。

しかも、このように、排出ガス中の塩化水素及び塩酸等を、処理前の地下水に吸収・溶解した場合には、前記地下水におけるＰＨ値が、前記塩化水素及び塩酸等の吸収・溶解にて酸性側になることにより、前記地下水に元々含まれていた炭酸ガスの溶解度が下がる。 そして、このようにして元々含まれていた炭酸ガスの溶解度が下がった地下水が、密閉容器内に入り減圧の状態で脱気又は蒸発するときに、減圧にまで急激に圧力降下することにより、この地下水に元々含まれていた炭酸ガスのうち溶解度が下がった分の炭酸ガスが気泡になる。
これにより、地下水を前記減圧の密閉容器内で脱気又は蒸発するときにおいて発生する炭酸ガスの気泡を、前記地下水に元々含まれていた炭酸ガスの溶解度を下げないようにした場合、つまり、排出ガス中の塩化水素及び塩酸等を処理前の地下水に吸収・溶解しない場合よりも、前記地下水に元々含まれていた炭酸ガスの溶解度を下げた分だけ多くすることができるから、この地下水からの揮発性有機化合物の分離率をより向上できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面について説明する。

図１は、第１の実施の形態を示す。

この第１の実施の形態は、地下水供給管路１０を介して送られて来る地下水、つまり、トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物の微量を含み温度が１５℃程度の地下水を、第１密閉容器１１、第２密閉容器１２、第３密閉容器１３、第４密閉容器１４及び第５密閉容器１５の五段階にわたって分離処理する場合であり、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内の各々には、後述する脱気及び蒸発を促進するためのラシヒリング等の充填物による充填層１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａが設けられている。

前記地下水供給管路１０から送られて来る地下水は、前記第１密閉容器１１内の上部にスプレーノズル１１ｂより下向きに噴出したのち、前記第１密閉容器１１の底部からポンプ１６にて汲み出し、この第１密閉容器１１から排出される地下水は、移送管路１７を介して前記第２密閉容器１２内の上部に設けたスプレーノズル１２ｂに送って下向きに噴出するように構成されている。

次いで、前記第２密閉容器１２の底部からポンプ１８にて汲み出した地下水は、移送管路１９を介して前記第３密閉容器１３内の上部に設けたスプレーノズル１３ｂに送って下向きに噴出するように構成されている。

次いで、前記第３密閉容器１３の底部からポンプ２０にて汲み出した地下水は、移送管路２１を介して前記第４密閉容器１４内の上部に設けたスプレーノズル１４ｂに送って下向きに噴出するように構成されている。

次いで、前記第４密閉容器１４の底部からポンプ２２にて汲み出した地下水は、移送管路２３を介して前記第５密閉容器１５内の上部に設けたスプレーノズル１５ｂに送って下向きに噴出するように構成されている。

そして、前記第５密閉容器１５の底部における処理済の地下水は、ポンプ２４にて汲み出され、処理済地下水排出管路２５を介して排出するように構成されている。

前記地下水供給管路１０及び前記各移送管路１７、１９、２１、２３には、地下水に対して空気等の気体を溶解するための気液混合器２６、２７、２８、２９、３０が各々設けられている。

前記地下水供給管路１０の途中のうち気液混合器２６より上流側の部位には、第１熱交換器３１が、前記第２密閉容器１２から第３密閉容器１３への移送管路１９の途中には、第２熱交換器３２が各々設けられている。

前記各段の密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内のうち充填物１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａより下側からのダクト３３を、前記第１熱交換器３１に接続することにより、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内のうち充填物１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａより下側におけるベーパーを、前記第１熱交換器３１に導入して、このベーパーにて前記地下水供給管路１０における地下水を加熱するように構成されている一方、この第１熱交換器３１に真空ポンプ３４を接続することにより、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内を大気圧より低い減圧の状態に保持するように構成されている。

前記真空ポンプ３４にて圧縮した排気を、前記第２熱交換器３２に供給して、前記第２密閉容器１２から前記第３密閉容器１３に送られる地下水を加熱するように構成されている。

また、前記第１密閉容器１１から第２密閉容器１２への移送管路１７の途中に、前記真空ポンプ３４における冷却用ジャケット３４ａを介挿することにより、前記真空ポンプ３４において発生する熱にて、前記第１密閉容器１１から第２密閉容器１２に送られる地下水を加熱するように構成されている。

図１において、符号３５は、内部にラシヒリング等の充填物を充填して成る充填層３５ａを設けて成る気液接触器を示す。

前記処理済地下水排出管路２５を流れる処理済の地下水の一部を、当該処理済地下水排出管路２５の途中に設けた流量調節弁２５ａの上流側において抽出し、前記気液接触器３５内の上部に管路３６を介して導入し、この気液接触器３５の底部に溜まる処理済の地下水を、ポンプ３７及び管路３８を介して、前記処理済地下水排出管路２５にて排出される処理済の地下水に、前記流量調節弁２５ａの下流側において戻すように構成する。

一方、前記第２熱交換器３２における不凝縮性ガスを、管路３９より排出ガスとして抽出し、この排出ガスを、加熱器４０において約９００℃の以上の温度に加熱処理し、次いで、前記気液接触器３５のうち充填物３５ａの下側に導入して、ここで、気液接触器３５内の充填物３５ａを流下する処理済の地下水と直接に接触したのち、放出管路４１から大気中に放出するように構成する。

この構成において、前記地下水供給管路１０から送られて来る地下水は、これに気液混合器２６において空気等の気体が溶解され、次いで、第１密閉容器１１内にノズル１１ｂから噴出することにより、脱気が行われるから、地下水中の揮発性有機化合物は気化して地下水から分離する。

この第１密閉容器１１内での脱気を終わった地下水は、真空ポンプ３４において発生する熱により、第２密閉容器１２内の飽和蒸気温度よりも高い温度に加熱され、且つ、気液混合器２７において空気等の気体が溶解され、次いで、第２密閉容器１２内にノズル１２ｂから噴出することにより、フラッシュ蒸発と、脱気とが行われるから、地下水中の揮発性有機化合物は気化して地下水から分離する。

この第２密閉容器１２内での脱気を終わった地下水は、第２熱交換器３２において、真空ポンプ３４で圧縮した排気を熱源として第３密閉容器１３内の飽和蒸気温度よりも高い温度に加熱され、且つ、気液混合器２８において空気等の気体が溶解され、次いで、第３密閉容器１３内にノズル１３ｂから噴出することにより、フラッシュ蒸発と、脱気とが行われるから、地下水中の揮発性有機化合物は気化して地下水から分離する。

この第３密閉容器１３内での脱気及びフラッシュ蒸発を終わった地下水は、気液混合器２９において空気等の気体が溶解され、次いで、第４密閉容器１４内にノズル１４ｂから噴出することにより、脱気が行われるから、地下水中の揮発性有機化合物は気化して地下水から分離する。

この第４密閉容器１４内での脱気を終わった地下水は、気液混合器３０において空気等の気体が溶解され、次いで、第５密閉容器１５内にノズル１５ｂから噴出することにより、脱気が行われるから、地下水中の揮発性有機化合物は気化して地下水から分離する。

そして、前記第５密閉容器１５内の底部には、揮発性有機化合物の分離を完了した処理済の地下水が溜まり、この処理済の地下水は、ポンプ２４にて汲み出され、処理済地下水排出管路２５を介して排出される。

一方、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内において発生した気体の総てはダクト３３を介して第１熱交換器３１に至り、ここで、処理目的の地下水の加熱に利用され、真空ポンプ３４にて圧縮され、次いで、第２熱交換器３２に至り、ここで、第３密閉容器１３内におけるフラッシュ蒸発の熱源に利用されるとともに、この気体中の水蒸気が凝縮水として除かれる。

従って、前記第２熱交換器３２からは、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内において気化した揮発性有機化合物及び空気等を含む不凝縮性ガスが、排出ガスとして排出されることになる。

そこで、この排出ガスを、加熱器４０に導いて約９００℃以上の温度に加熱することにすることにより、前記揮発性有機化合物を塩化水素及び塩酸等に分解したのち、前記気液接触器３５に導いて、ここで、前記処理済の地下水と直接接触する。

これにより、前記排出ガスにおいて揮発性有機化合物から分解した塩化水素及び塩酸等は、処理済の地下水に吸収・溶解するように分離されることになるから、前記気液接触器３５における放出管路４１から大気中に塩化水素及び塩酸等が放出されるのを確実に少なくできる。

一方、処理済の地下水には、前記揮発性有機化合物から分解した塩化水素及び塩酸等が吸収・溶解することにより、そのＰＨ値が酸性側になる高くなる傾向を呈するが、地下水に元々含まれている揮発性有機化合物は、一般的に言って微量であり、従って、前記処理済の地下水に吸収・溶解される塩化水素及び塩酸等も極く微量であるから、前記ＰＨ値はさほど大きく酸性側になることはない。

なお、前記第１の実施の形態においては、前記処理済水排出管路２５における流量調節弁２５ａを開くことにより、処理済の地下水の一部を、気液接触器３５に供給する場合であったが、これに限らず、前記流量調節弁２５ａを閉じることによって、処理済の地下水の全部を、気液接触器３５に供給するようにしても良い。

また、前記地下水供給管路１０から送られて来る地下水に、予め気体が多く溶解している場合においては、前記第１密閉容器１１に対する混合器２６を省略することができる。

次に、図２は、第２の実施の形態を示す。

この第２の実施の形態は、前記地下水供給管路１０より供給される地下水の一部を、当該地下水供給管路１０の途中に設けた流量調節弁１０ａの上流側において抽出し、前記気液接触器３５内の上部に管路４２を介して導入し、この気液接触器３５の底部に溜まる地下水を、ポンプ４３及び管路４４を介して、前記地下水供給管路１０より供給される地下水に、前記流量調節弁１０ａの下流側において戻すように構成したものであり、その他の構成は、前記第１の実施の形態と同様である。

この第２の実施の形態によると、前記第２熱交換器３２からの排出ガスにおいて揮発性有機化合物から分解した塩化水素及び塩酸等は、気液接触器３５において、処理前の地下水に吸収・溶解するように分離されることになるから、前記気液接触器３５における放出管路４１から大気中に塩化水素及び塩酸等が放出されるのを確実に少なくできる。

一方、処理前の地下水には、排出ガス中の塩化水素及び塩酸等が吸収・溶解されることにより、この地下水におけるＰＨ値が、前記塩化水素及び塩酸等を吸収・溶解しない場合よりも酸性側になって、前記地下水に元々含まれている炭酸ガスの溶解度が下がることになる。
そして、前記地下水に元々含まれている炭酸ガスのうち溶解度が下がった分の炭酸ガスは、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内において減圧の状態でにおいて脱気又はフラッシュ蒸発するときに、気泡になることになる。

これにより、前記各密閉容器１１、１２、１３、１４、１５内において脱気又はフラッシュ蒸発するときにおいて発生する気泡は、前記地下水に元々含まれている炭酸ガスのうち溶解度が下がった分の炭酸ガスだけ、前記地下水に元々含まれている炭酸ガスの溶解度が下がらない場合よりも多くなるから、前記各密閉容器における揮発性有機化合物の分離率をより向上することができる。

なお、この第２の実施の形態においても、前記地下水供給管路１０における流量調節弁１０ａを開くことにより、地下水の一部を、気液接触器３５に供給する場合であったが、これに限らず、前記流量調節弁１０ａを閉じることによって、地下水の全部を、気液接触器３５に供給するようにしても良いことはいうまでない。

本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。 本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。

１０ 地下水供給管路
１１、１２、１３、１３、１５ 密閉容器
２５ 処理済地下水排出管路
３１、３２ 熱交換器
３４ 真空ポンプ
３５ 気液接触器
３９ 排出ガス管路
４０ 加熱器
４１ 放出管路

Claims (4)

1. 揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで脱気又は蒸発するようにした揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理において、
   前記密閉容器からの排出ガスを、当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱し、次いで、この加熱した排出ガスを、前記密閉容器から排出される処理済の地下水の一部又は全部に直接接触することを特徴とする揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理における排出ガスの浄化方法。
2. 揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解して、予め減圧の状態に保持されている密閉容器内に供給して、ここで脱気又は蒸発するようにした揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理において、
   前記密閉容器からの排出ガスを、当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱し、次いで、この加熱した排出ガスを、前記密閉容器に供給される前記地下水の一部又は全部に直接接触することを特徴とする揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理における排出ガスの浄化方法。
3. 揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解した状態で導入し、この地下水を減圧した状態で脱気又は蒸発するようにした密開容器を備えて成る揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理装置において、
   前記密閉容器からの排出ガスの排出経路中に、この排出ガスを当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱した排出ガスを前記密閉容器から排出される処理済の地下水の一部又は全部に直接接触する手段とを設けることを特徴とする揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理における排出ガスの浄化装置。
4. 揮発性有機化合物を含む地下水を、そのまま、或いは、これに空気等の気体を溶解した状態で導入し、この地下水を減圧した状態で脱気又は蒸発するようにした密閉容器を備えて成る揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理装置において、
   前記密閉容器からの排出ガスの排出経路中に、この排出ガスを当該排出ガスにおける揮発性有機化合物を分解する温度に加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱した排出ガスを前記密閉容器に供給される前記地下水の一部又は全部に直接接触する手段とを設けることを特徴とする揮発性有機化合物を含む地下水の浄化処理における排出ガスの浄化装置。

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