JPH08197046A - 水中の有機塩素化合物の分解処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有機塩素化合物を含む処理水を効率よく無害化
できる分解処理装置を提供する。 【構成】中央部に光触媒充填カラム３を有する合成石英
からなる処理管１の処理水の出口側近傍に、排気用の枝
管６を設け、更に枝管の根本に気液分離フィルター７を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水中の有機塩素化合物を
分解し、生体に有害な有機塩素化合物を含有しない水を
得る処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トリクロロエチレン、テトラクロロエチ
レン等の有機塩素化合物は、かつて金属部品の脱脂洗
浄、各種電気部品の洗浄などに大量に使用され、現在で
も一部はドライクリーニングに使用されている。これら
の取り扱いや廃液処理が以前は適切でなかったために、
現在これらによる土壌や地下水の汚染が大きな環境問題
となっている。これら有機塩素化合物の除去方法として
は紫外線を照射して分解する方法や、その際に光エネル
ギーの効率を高める目的で光触媒を利用する方法、水自
体を高温に加熱して蒸気とするとともにその熱で分解処
理しようとする熱分解法、プラズマを照射するプラズマ
分解法、微生物の餌として、生物的に処理しようとする
微生物分解法、水中から抽出するという方法によるエア
ストリッピング法（Ａｉｒ Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ），土
壌蒸気抽出法（Ｓｏｉｌ ＶａｐｏｒＥｘｔｒａｃｔｉ
ｏｎ）、活性炭吸着法など多数の方法が試みられてき
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの処
理技術にはそれぞれに根本的な欠点がある。紫外線を照
射して分解する方法は分解効率が低く、効率を上げるた
めに紫外線の照射される部分に光触媒を充填して用いた
り、予め処理する水に過酸化水素水を注入し、紫外線で
活性なヒドロキシラジカルを発生させて分解効率を上げ
る工夫や、又紫外線ランプの周囲を水が環流しながら落
下することにより光照射量を増加させる工夫（特開平４
−２７１８８９号公報）などが行われている。その結
果、地下水等に数１０〜数１００ｐｐｂ含まれているト
リクロロエチレン等の有機塩素化合物の濃度を数ｐｐｂ
以下にまで分解除去することが可能となっているが、こ
れらの方法では水中に溶解していた空気や、水の蒸気、
過酸化水素の分解による酸素等の気泡が処理中に発生
し、有機塩素化合物が気液平衡に基づいて水中から一部
が気相に抽出してしまい、水中濃度は下がるものの、そ
の一部は処理されないまま分解除去装置から排出される
という欠点がある。

【０００４】熱分解法では、水そのものを蒸気にし更に
高温にする必要があるので、これは相当な高エネルギー
を要し実用的でない。プラズマ分解法も同様である。微
生物分解法はしばしば利用されている方法ではあるが、
広いスペースや大型の設備を要するし、なんといっても
処理速度が遅い。エアストリッピング法や土壌蒸気抽出
法では水中からは有機塩素化合物を除去できるものの、
本来有機塩素化合物を分解出来る方法ではないので大気
汚染を招き、根本的な解決にはならない。活性炭吸着法
では有機塩素化合物を吸着した活性炭をいかに処理する
かがまた問題となる。

【０００５】本発明の目的は、以上のような種々の問題
を解決し、有機塩素化合物に汚染された水を、より高い
効率で無害化処理することの出来る水中の有機塩素化合
物の分解処理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の水中の有機塩素
化合物の分解処理装置は、有機塩素化合物を含む被処理
水を内部に通過させる石英製の処理管と、該処理管の内
部に設けられた光触媒充填カラムと、前記処理管の前記
被処理水の入り口側に設けられた過酸化水素水の注入口
と、前記処理管の周囲に設けられ紫外線を発光する水銀
ランプとを有する水中の有機塩素化合物の分解処理装置
において、前記処理管の前記被処理水の出口側近傍の上
面に排気用の石英製枝管を設けたことを特徴とするもの
である。

【０００７】

【作用】本発明の水中の有機塩素化合物の分解処理装置
は、基本的には紫外線と光触媒と過酸化水素を用いた紫
外線照射による分解法であるが、光触媒カラムの後に排
気用の枝管を設けたことによって従来の処理装置とは作
用上、以下の点で異なり高効率分解処理が可能となって
いる。

【０００８】水中に予め添加された過酸化水素はそれ自
身かなり活性な物質であるが、紫外線が照射されると分
解して極めて反応性の高いヒドロキシラジカルを生じ
る。このヒドロキシラジカルが水中の有機塩素化合物に
アタックして分解する。更に光触媒の作用で照射された
光が効率良く塩素化合物に吸収され、分解を促進する。
水銀ランプの周囲を多段で水を環流させることによりエ
ネルギーをより有効に利用することも実施されているが
（特開平４−２７１８８９号公報）、これだけでは分解
処理は完全ではない。すなわち、このような紫外線を照
射して分解する方法では、水中に溶解していた空気や水
の蒸気及び過酸化水素の分解による酸素等の気泡が処理
中に発生し、水中の有機塩素化合物が気液平衡に基づい
て水中から一部が気相に抽出されてしまい、分解されず
にそのまま処理装置外に出てしまうからである。

【０００９】本発明の分解処理装置ではこのような気体
を光触媒カラムに後置する枝管に集める構造となってい
る。この気体は過酸化水素から発生した酸素を主な成分
とし、水中に溶解していた空気や水蒸気と、これらの気
泡に伴って水中から抽出された有機塩素化合物を含んで
いる。ここに低圧水銀ランプからの２５４ｎｍを中心と
した紫外線が照射されるため、枝管中では有機塩素化合
物は酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、オゾンなどの
アタックを受けほぼ完全に分解する。ここで、枝管の根
本には気液分離フィルターを設けると気泡のみを効率良
く枝管に導くことができる。また、低圧水銀ランプは、
その形状をスパイラルとし、本体の処理管および枝管を
取り巻くように設置すると光の利用効率がより高まる。
更に、処理管および枝管共に合成石英製のパイプとすれ
ば、低圧水銀ランプから発光する２００ｎｍ以下のより
高エネルギーの紫外線も利用出来、分解効率は更に向上
する。

【００１０】

【実施例】次に本発明を図面を用いて説明する。図１は
本発明の水中の有機塩素化合物の分解装置の一実施例を
示す構成図である。以下機能と共に説明する。

【００１１】図１において合成石英製の処理管１に対
し、有機塩素化合物を含有する水は右方向から流入し、
左方へと流れて行く。処理管の水の流入口近くには過酸
化水素水注入口２が設けられており、ここから水中に過
酸化水素水が注入される。その下流側には半導体光触媒
の充填カラム３が設けられている。充填剤としての半導
体光触媒の代表的な物としては、酸化チタンＴｉＯ₂ ，
チタン酸バリウムＢａＴｉＯ₃ ，チタン酸ストロンチウ
ムＳｒＴｉＯ₃ などが使用される。そしてこの処理管の
周囲にはスパイラ状の低圧水銀ランプ４が設けられてお
り、２５４ｎｍを中心とした紫外線が上記カラム３に照
射されるように構成されている。処理管が合成石英製で
あるため、低圧水銀ランプから２００ｎｍ以下の高エネ
ルギーの紫外線も管壁を通過し、管内の水や光触媒に照
射される。既に注入されている過酸化水素分子は、この
カラム３中でその多くは分解して活性なヒドロキシラジ
カルが多数生じる。ヒドロキシラジカルは水中の有機塩
素化合物と反応してそれらを分解し、酢酸、蟻酸、塩
酸、炭酸、水等を生成する。これらのうち有機酸類は更
に分解され、最終的には炭酸と水となる。カラム中の半
導体光触媒はその際の反応性向上のための触媒として働
く。ここでの有機塩素化合物の分解効率は明確にはなっ
ていないが、１００％には達しないので本カラム通過後
の水中にはまだ未分解の有機塩素化合物が含まれてい
る。

【００１２】ところで、過酸化水素は分解するとヒドロ
キシラジカルばかりではなく、酸素も多量に発生する。
酸素の一部は水中に溶解するが多くは気泡となり、その
際に未分解の有機塩素化合物を水中から抽出してくる。
また、酸素よりも少量であるが、水中に溶解していた空
気や水蒸気も気泡となり、有機塩素化合物の水中からの
抽出を助ける。これらは気泡５となって処理管の上部に
溜まってくる。上記カラム３の下流側の処理管１の上側
には根本に気液分離フィルター７を備えた合成石英製の
枝管６が設けられている。この枝管６の付け根の左右の
処理管１には、枝管６の付け根方向に向かって上方に傾
斜が設けられているため、上記カラム３で発生した酸素
の気泡は水の流れと、その傾斜により枝管６の付け根に
集合してくる。ここでこの枝管６の付け根に設けられた
気液分離フィルター７によって未分解の有機塩素化合物
の蒸気を含んだ主成分を酸素とするガスは枝管６へと導
入される。枝管６中のガス体は低圧水銀ランプ４からの
紫外線の直射を受けるため、酸素ガス自身のラジカル反
応によって生成したオゾンや酸素ラジカル、水蒸気自身
や他との反応で生じたヒドロキシラジカル、有機塩素化
合物からの塩素ラジカル、有機塩素化合物のフラグメン
トラジカルなどが複雑に反応しあい、有機塩素化合物は
完全に分解される。

【００１３】以上の作用により枝管６の下を通過し、出
口８に達した水中の有機塩素化合物の濃度は、トリクロ
ロエチレンとテトラクロロエチレンに関しては本装置の
入り口から導入した濃度が通常の地下水中のこれらの濃
度である数〜数１０ｐｐｂよりも４〜５桁も高い濃度で
あっても、表１の通りかなりの低濃度となり、環境基準
を充分に満足するものであった。尚、１，１，１−トリ
クロロエタンや種々のトリハロメタン類の処理において
も、本装置は適用可能である。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、合成石英
からなる処理管の被処理水の出口側近傍に排気用の枝管
を設けている為、生体に有害な水中の有機塩素化合物を
従来の装置よりも効率良く、より完全に分解処理するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【符号の説明】 １ 処理管 ２ 過酸化水素水注入口 ３ 半導体光触媒充填カラム ４ 低圧水銀ランプ ５ 気泡 ６ 枝管 ７ 気液分離フィルター ８ 出口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機塩素化合物を含む被処理水を内部に
   通過させる石英製の処理管と、該処理管の内部に設けら
   れた光触媒充填カラムと、前記処理管の前記被処理水の
   入り口側に設けられた過酸化水素水の注入口と、前記処
   理管の周囲に設けられ紫外線を発光する水銀ランプとを
   有する水中の有機塩素化合物の分解処理装置において、
   前記処理管の前記被処理水の出口側近傍の上面に排気用
   の石英製枝管を設けたことを特徴とする水中の有機塩素
   化合物の分解処理装置。
2. 【請求項２】 枝管の根本に気液分離フィルターを設け
   た請求項１記載の水中の有機塩素化合物の分解処理装
   置。
3. 【請求項３】 処理管及び枝管は合成石英から形成され
   ている請求項１記載の水中の有機塩素化合物の分解処理
   装置。
4. 【請求項４】 水銀ランプはスパイラル状に形成され処
   理管がその中を通る構造である請求項１記載の水中の有
   機塩素化合物の分解処理装置。