JPH07308660A - 有機塩素化合物汚染地下水の浄化処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地下水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。 【構成】 有機塩素化合物を含有した汚染地下水を井戸
ポンプ２で汲み上げ、その汚染地下水を曝気処理槽６で
曝気処理して有機塩素化合物を地下水と気液分離し、有
機塩素化合物含有ガスを加熱器１９で加熱し、その有機
塩素化合物含有ガスを反応槽２２に供給し、固体触媒２
１と接触させて加熱分解し、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２４で無害化処理し、有
機塩素化合物により汚染した地下水を浄化する。

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地下水を浄化す
る有機塩素化合物汚染地下水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、地下水中に染
み込んでいき、地下水を汚染することになる。

【０００３】このような汚染地下水を浄化するものとし
て、従来、実開平５−２６１７９号公報に開示されるよ
うに、曝気処理槽に汚染地下水を供給して曝気処理し、
地下水から有機塩素化合物含有ガスを気液分離し、その
有機塩素化合物含有ガスを所定の温度にしてから活性炭
素繊維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繊維製吸着材に吸着させ、しかる後
に、活性炭素繊維製吸着材に過熱水蒸気を供給し、吸着
した有機塩素化合物を熱脱着して回収し、汚染した地下
水を浄化するようにしたものがあった。

【０００４】

【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、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。

【０００５】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
汚染地下水の浄化処理設備は、地下水中の有機塩素化合
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
合物汚染地下水の浄化処理設備は、構成を小型化すると
ともに経済性を向上できるようにすることを目的とし、
更に、請求項３に係る発明の有機塩素化合物汚染地下水
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の有
機塩素化合物汚染地下水の浄化処理設備は、上述のよう
な目的を達成するために、有機塩素化合物を含有した汚
染地下水を揚水する揚水装置と、汚染地下水を曝気処理
して有機塩素化合物を地下水から気液分離する曝気処理
槽と、地下水と分離された有機塩素化合物含有ガスを加
熱する加熱器と、加熱された有機塩素化合物含有ガスを
供給し、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。

【０００７】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水の浄化処理設備は、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
染地下水の浄化処理設備における曝気処理槽と加熱器と
の間に、曝気処理後の有機塩素化合物含有ガス中の有機
塩素化合物の濃度を高める濃縮装置を設けて構成する。

【０００８】また、請求項３に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水の浄化処理設備は、上述のような目的を達
成するために、請求項１または請求項２に係る発明の有
機塩素化合物汚染地下水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、反応槽に供給する有機塩素化
合物含有ガスを予熱する熱交換器を加熱器の前段に備え
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地下
水の浄化処理設備の構成によれば、有機塩素化合物を含
有した汚染地下水を揚水装置で汲み上げ、その汚染地下
水を曝気処理して有機塩素化合物を地下水と分離し、有
機塩素化合物含有ガスを加熱器で加熱し、その有機塩素
化合物含有ガスを反応槽に供給し、固体触媒と接触させ
て加熱分解し、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
り汚染した地下水を浄化することができる。

【００１０】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水の浄化処理設備の構成によれば、地下水と
分離された有機塩素化合物含有ガスの濃度を濃縮装置で
高くしてから反応槽に供給することができる。

【００１１】また、請求項３に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水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、反応槽に供給する有機塩素化合物含有
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。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、有機塩素化合物汚染地下水の浄化
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、地下水揚水のために掘削された井戸１内に、汚
染地下水を揚水する揚水装置としての井戸ポンプ２が投
入されている。揚水装置としては、地下水中に投入する
タイプに限らず、地上側に設置して配管を介して揚水す
るタイプのポンプを使用するなど各種のものが使用でき
る。

【００１４】井戸ポンプ２に、流量制御弁４が介装され
た給水管５を介して曝気処理槽６が接続されている。ま
た、井戸１内には液面計３が設置されており、当該液面
計３と流量制御弁４とが計装的に接続されており、井戸
１内の液面に応じて流量を調節し、井戸ポンプ２の空引
き運転を回避できるようになっている。なお、図示しな
いが給水管５には流量計が介装されており、給水管５内
の流量が監視できるようになっている。

【００１５】曝気処理槽６内には、ラシヒリング、テラ
レットパッキンなどの充填材７が充填され、その曝気処
理槽６の下部に、処理水の排水管８と給気用のブロワー
９とが接続され、汚染地下水を曝気処理して有機塩素化
合物を気体中に移行させ、地下水と気液分離するように
構成されている。曝気処理により有機塩素化合物が分離
された後の処理水は、冷却水、洗浄水などの工業用水と
か農業用水などに利用され、また、消毒殺菌して飲料水
などにも利用される。地盤沈下の虞が有るような箇所で
は、地下に戻す場合もある。

【００１６】曝気処理槽６の上部と、有機塩素化合物を
吸着する濃縮装置１０とが第１の配管１１を介して接続
されている。濃縮装置１０には、吸着した有機塩素化合
物を熱脱着するために高温の空気を供給する高温空気供
給管１２が接続され、また、有機塩素化合物を吸着除去
した後のガスを大気放出する排気管１３と、高温空気に
より熱脱着されて濃度が高くなった有機塩素化合物含有
ガスを排出する第２の配管１４が接続されている。

【００１７】濃縮装置１０は、ハニカム状の粒状活性炭
や活性炭素繊維などの活性炭素材シートを円筒状に成型
し、その円筒体１０ａを回転軸１０ｂに取り付けて駆動
回転させ、吸着域と脱着域とが形成されるように構成
し、円筒体１０ａを回転させながら、回転軸芯方向の一
方の一部から曝気処理後の有機塩素化合物含有ガスを供
給して有機塩素化合物を吸着除去した後のガスを大気放
出し、別の部分から加熱空気を供給して、吸着した有機
塩素化合物を熱脱着して取り出すようになっている。

【００１８】第２の配管１４に第１の熱交換器１５が接
続されるとともに、その第１の熱交換器１５に、第３の
配管１６を介して、電気ヒータ１７による第２の熱交換
器１８で構成された加熱器１９が接続され、更に、第２
の熱交換器１８に、第４の配管２０を介して、チタン−
珪素系複合触媒より成る固体触媒２１を充填した反応槽
２２が接続されている。

【００１９】反応槽２２と前記第１の熱交換器１５とが
第５の配管２３を介して接続されるとともに、その第１
の熱交換器１５と無害化処理装置２４とが第６の配管２
５を介して接続されている。図示しないが、第４の配管
２０の反応槽２２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１７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１７をＯＮ
−ＯＦＦ制御するように構成されている。

【００２０】上記構成により、揚水されてからの曝気処
理によって地下水から分離された有機塩素化合物含有ガ
スを濃縮装置１０により濃縮し、第１の熱交換器１５に
よって反応槽２２からの燃焼ガスにより予熱し、また、
第２の熱交換器１８により電気ヒータ１７で加熱し、更
に、反応槽２２において、固体触媒２１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１５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２４に供給するように
なっている。

【００２１】前記無害化処理装置２４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。

【００２２】前記曝気処理槽６から排出される曝気処理
後の有機塩素化合物含有ガス中には、曝気処理槽６に供
給される地下水の温度に対応した飽和湿度で水蒸気が含
有されており、第１の熱交換器１５での予熱、ならび
に、第２の熱交換器１８での加熱それぞれに伴い、有機
塩素化合物含有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２２において、水蒸気
の存在下で加熱分解できるのである。なお、図１では曝
気処理槽６と第１の熱交換器１５との間に濃縮装置１０
を介装し、曝気処理槽６から流出する有機塩素化合物含
有ガス中の有機塩素化合物の濃度を高めているが、当該
濃縮装置１０の設置を省略しても差し支えない。また、
加熱器１９の上流側に、反応槽２２の燃焼排ガスの熱を
利用する第１の熱交換器１５が設定されているが、これ
も省略することができる。

【００２３】次に、実験結果について説明する。 （第１実験例）汚染地下水が存在する箇所において井戸
を掘削し、地下水を揚水してから曝気処理し、地下水と
分離した有機塩素化合物含有ガスを、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 300℃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（ＳＶ、以下
同様）2000（50m³/H）で供給して処理した。この有機塩
素化合物含有ガスの反応槽の入口でのトリクロロエチレ
ンの濃度は633ppmであったが、出口でのトリクロロエチ
レンの濃度は 39.2ppmまで減少し、トリクロロエチレン
の分解率は93.8％であった。

【００２４】（第２実験例）１時間当りの空間速度を30
00（75m³/H）とした以外は、前述第１実験例と同様にし
て地下水を揚水して処理した。この有機塩素化合物含有
ガスの反応槽の入口でのトリクロロエチレンの濃度は50
3ppmであったが、出口でのトリクロロエチレンの濃度は
48.9ppmまで減少し、トリクロロエチレンの分解率は9
0.9％であった。

【００２５】（第３実験例）反応槽からの出口温度が 3
50℃に維持されるように電気ヒータを制御した以外は、
前述第１実験例と同様にして地下水を揚水して処理し
た。この有機塩素化合物含有ガスの反応槽の入口でのト
リクロロエチレンの濃度は416ppmであったが、出口での
トリクロロエチレンの濃度は0.3ppmまで減少し、トリク
ロロエチレンの分解率は99.9％であった。

【００２６】（第４実験例）反応槽からの出口温度が 3
50℃に維持されるように電気ヒータを制御するととも
に、１時間当りの空間速度を3000（75m³/H）とした以外
は、前述第１実験例と同様にして地下水を揚水して処理
した。この有機塩素化合物含有ガスの反応槽の入口での
トリクロロエチレンの濃度は441ppmであったが、出口で
のトリクロロエチレンの濃度は1.5ppmまで減少し、トリ
クロロエチレンの分解率は99.7％であった。

【００２７】以上の結果から、固体触媒と接触させて加
熱分解することにより、有機塩素化合物を有効に分解除
去できることが明らかであり、そのうえ、反応槽からの
出口温度を 300℃よりも 350℃にする方が、分解率を大
幅に向上できることが明らかであった。この出口温度と
しては、 250〜 400℃の範囲にするのが望ましく、より
好適な範囲は 320〜 380℃である。出口温度が低いと反
応が悪く、逆に、出口温度が高いと、装置を構成する材
料の腐食が進行しやすくなったり、温度上昇に伴う分解
率がそれ程改善されず熱的に不経済になるという不都合
があるからである。また、空間速度としては、3000より
も2000に、すなわち、遅くした方が分解率を高くできる
ことが明らかであった。この空間速度としては、1600〜
2400の範囲にするのが望ましく、より好適な範囲は1800
〜2200である。例えば、空間速度を1600以下とすれば分
解率は更に上昇するという利点があるが、逆に装置規模
が大きくなるとともに、ランニングコストも上昇すると
いう欠点があり、欠点が利点を凌駕してしまいあまり得
策とは言えない。

【００２８】反応槽２２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、この種の用途に
従来から用いられている公知の触媒を使用することがで
き、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も使用できる。

【００２９】また、上記実施例では、無害化処理装置２
４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】上記加熱器１９としては、電気ヒータ１７
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。

【００３１】前述濃縮装置１０としては、例えば、活性
炭素材によるガス吸着用エレメントをフィルターとして
取り付けた吸着塔を並列状態で設置し、その一方の吸着
塔で吸着させているときに、他方の吸着塔で吸着した有
機塩素化合物を脱着するように交互に切換えるように構
成したものなど、各種のものが採用できる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に係る発明の有機塩素化合物汚
染地下水の浄化処理設備によれば、有機塩素化合物を含
有した汚染地下水から有機塩素化合物含有ガスを気液分
離し、その有機塩素化合物含有ガスを固体触媒との接触
により加熱分解し、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、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。

【００３３】また、請求項２に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水の浄化処理設備によれば、地下水と分離さ
れた有機塩素化合物含有ガスの濃度を高くしてから反応
槽に供給するから、曝気処理後の有機塩素化合物含有ガ
スの容量に比べて反応槽に供給する有機塩素化合物含有
ガスの容量を減少でき、加熱器および反応槽のいずれを
も小型化できるとともに、加熱器として電気ヒータを使
用する場合には電力消費量を、バーナを使用する場合に
は燃料使用量をそれぞれ減少できて経済性を向上できる
ようになった。

【００３４】また、請求項３に係る発明の有機塩素化合
物汚染地下水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
る有機塩素化合物含有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地下水の浄化
処理設備の実施例を示すフローシートである。

【符号の説明】

２…揚水装置としての井戸ポンプ ６…曝気処理槽 １０…濃縮装置 １５…第１の熱交換器 １９…加熱器 ２１…固体触媒 ２２…反応槽 ２４…無害化処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機塩素化合物を含有した汚染地下水を
   揚水する揚水装置と、 汚染地下水を曝気処理して有機塩素化合物を地下水から
   気液分離する曝気処理槽と、 地下水と分離された有機塩素化合物含有ガスを加熱する
   加熱器と、 加熱された有機塩素化合物含有ガスを供給し、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地下水の浄化処理設
   備。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の曝気処理槽と加熱器と
   の間に、曝気処理後の有機塩素化合物含有ガス中の有機
   塩素化合物の濃度を高める濃縮装置を設けてある有機塩
   素化合物汚染地下水の浄化処理設備。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２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有機塩
   素化合物含有ガスを予熱する熱交換器を加熱器の前段に
   備えてある有機塩素化合物汚染地下水の浄化処理設備。