JPS61501964A - 汚染地下水の浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染地下水の浄化方法及び装置 発明の技術分野 本発明は一般的には水処理装置に関し、特に既設の水道設備を利用して水質汚染 を低減させることができ低価格で提供できる水処理の方法に関する。

発明の背景 田舎において地方自治体が血供する水道設備がその価格面から利用することがで きない場合には、一般家庭やその他の建物に対して個別に水道設備が設けられる 。しかし、このように個別に水道設備を設ける場合には、ポンプ装置、貯水設備 、パイプ接続及び自動化のための制御装置と共に地下水に刺違する井戸を掘る必 要がある。

地下水に汚染が及ぶ以前は従来技術の水道設備によって一般家庭やその他の建物 で必要とされる良質で十分な量の水を必要な時にはいつでも井戸から汲み上げる ことができた。しかし、近年地下水の汚染が急速に進行し、地下水はそれを利用 する人の健康に適さなくなってきた。この問題を考慮して、地下水利用者の健康 を守るために、地方自治体や連邦政府は飲料水に関するガイドラインを設定した 。

このガイドラインによれば、水の中に含まれる汚染物質が許容最大量を越えると 、法律によってその水道設備を利用することは禁止され、地方自治体の水道設備 を利用するか、或いは新しい井戸を握って新しい水源をめなければならない〜 上記の２つのいずれの場合にもかなりの金額を必要とし、特に接続のために利用 できる地方自治体の水道設備がない場合にはなおさらのことである。新しく深い 井戸を掘る場合には、その作業は必ず危険を伴い、井戸掘りに要する費用を負担 しても新しい水脈が汚染されていないという確証はまったくない。

汚染水問題に対処するためにカーボン等のフィルタを取付けて汚染物質が水道設 備に入るのを防ぐ方法がある。カーボン等の物質が有する汚染物質を捕獲する能 力は予め定められているので、このようなフィルタの使用には限度がある。カー ボン等の物質の捕獲能力がなくなると、汚染物質がフィルタを通過して水道設備 に入ってくるが、これを防ぐためにはフィルタを取替えなければならない。この ようにフィルタを使用する場合にはフィルタのメンテナンスという問題が常に付 纏い、フィルタに信頼を置くことは出来ない。

発明の要約 本発明による汚染水の浄化のための方法とその装置は優れた性能を提供する一方 で、その装置を小形化し使用料金を低く押えるという考えに基づいて考え出され た。本発明の浄化装置は既設の水道設備のポンプ装置や貯水槽を利用し、これら にパツキンを施した従来技術の水処理用の塔が接続される。水が連続して流れる ために、本発明の浄化装置は低価格で一般家庭に設備するのに実用的且つ経済的 な寸法である。

汚染水の中に含まれる汚染物質、特に揮発性の有機物質の複合体を取除くために 、適宜のパツキンが水処理用の塔内に施される。アメリカ合衆国環境保護層の分 析方法６０１及び６０２によって夫々窓められた２９種の浄化可能のハロカーボ ン及び７種の浄化可能のアロマチツクスのような揮発性の化学有機体を減少させ るために、実施例ではパツキンを施した水処理用の塔に公知のエアレーション装 置が設けられる。アメリカ合衆国環境保護層によって認定された浄化可能のハロ カーボン及びアロマチツクスは次の表の通りであるが、これによって本発明の水 処理装置によって浄化される汚染物質を限定するものではない。

分析方法６０１　浄化可能のハロカーボンクロルメタン ブロムメタン ジブロムクロルメタン 塩化ビニール トリクロルフルオメタン １．１−ジクロルエタン １．１−ジクロルエタン ｔｒａｎｓ−２，２−ジクロルエテン クＤｏホルム １．２−ジクロルエタン １．１．１−トリクロルエタン 四塩化炭素 ブロムジクロルメタン １．２−ジクロルプロペン トリクロルエタン（ＴＣＥ） ジブロムクロルメタン １．１．１−トリクロルエタン ｃｉｓ−１，３−ジクロルプロペン ２−クロルエチルビニール　エーテル ブロモホルム １．１．２．２−テトラクロルエタン テトラクロルエテン（ＰＣＥ） クロルベンゼン １．３−ジクロルベンゼン １．２−クロルベンゼン １．４−ジクロルベンゼン 分析方法６０２　浄化可能のアロマチックスベンゼン クロルベンゼン １．２−ジクロルベンゼン １．３−ジクロルベンゼン １．４−ジクロルベンゼン エチルベンゼン トルエン アメリカ合衆国環境保護層は目下公共水道設備について上記の重要な揮発性汚染 物質のうちの１４種に対する基準レベルを優先して取締まろうとしている。

揮発性の汚染物質を連続してエアレータにより処理することによって汚染物質が 含まれている割合いの低い水を提供することができ、上記の汚染物質の含有率が 基準に合った水を提供することができる。

本発明による地下水の浄化方法を実行する場合には、その方法は経済的且つ有効 に既設の水使用場所において水処理を行なう方式のポンプの超過容量を採用して いる水使用場所における水処理に特に適している。水は既設の貯水槽から排出さ れ、揮発性の有機汚染物質を取り除くか或いはその含有量を減少させるために適 宜のエアレーション装置によって処理される。本発明の重要な特徴は汚染水の処 理が給水装置の一日の給水率を越える率で連続して行われるということである。

処理された水はすべて井戸に戻される。

井戸に戻された処理済みの水は未処理の水と混ざって、未処理の水を後の使用の ために改善する。

浄化された水を貯蔵するために既設の井戸やそれに隣接する水脈を利用すること によって浄化された水は汚染された水による浸蝕に対する緩衝体として作用し、 また別に貯水槽を設けずに井戸の水の質を高めることができることは注目に値す る。さらに、水使用場所に対する最大供給率よりも低い率で氷を連続して処理す ることによって、最大供給率での処理に要求される処理装置よりも小形の処理装 置を提供でき、これによって設備に対する負担が軽減される。

−日の給水率を越える一定の率で水を連続して処理することによって連続した複 数の処理用通路が提供され、これによって単一通路によるより低い処理効率の必 要条件を提供する。

本発明の目的は汚染された地下水の浄化のための改良された方法とその装置を提 供することである。

本発明のさらに目的とすることは連続した汚染水の処理能力を提供するために新 しいエアレーション装置と結合して既設の家庭用ポンプ及び貯水槽を利用した汚 染された地下水の浄化のための方法とその装置を提供することである。

本発明のさらに目的とすることは地下水に含まれる揮発性の有機汚染物質を取除 くための適宜のパツキンを有するエアレーション装置を装備する工程と、その− 日の使用能力を越える一定の率でエアレータにより水を連続して処理する工程と 、処理された水を後に使用するため井戸に戻す工程とからなる汚染地下水の浄化 の方法とその装置を提供することである。

本発明のざらに目的とすることは既設のポンプ装置にエアレーション装置を接続 することと、ポンプ装置の一日の給水率以上の凹の地下水を連続してエアレーシ ョン装置に送り込むことと、エアレージコン装置によって揮発性の汚染物質を取 除くこと及び処理された水を井戸に戻すことからなる汚染地下水の浄化の方法と その装置を提供することである。

本発明のさらに目的とすることは低価格にて配置することができ、能率的な設計 で故障の少ない汚染地下水の浄化の方法とその装置を提供することである。

添付した図面に従って実施例の記述と特許請求の範囲を読めば、その他の目的は 理解され、また本発明も十分に理解されるであろう。図面においては全体を通し て同一の部品には同一の符号が付されている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による浄化装置とパイプ接続を示す概略的正面図である。

第２図は水処理用の塔の変形例を示す第１図相当図である。

好適な実施例の説明 以下の説明において特殊な用語が使われているが、これらの用品は図面に示すた めに選択された本発明の特別な構造を説明するために用いられているのであって 、本発明の範囲を限定するために用いられているのではない。

第１図には本発明による地下水の浄化装Ｈ１０及び第２図にはその変形例として の地下水の浄化装置１２１０”が示されている。図示されているように、既設の ポンプ１４は既設の井戸１２から吸込管１８を介して水を汲み上げる。このポン プ１４は吐出し管２０を介して加圧された水を家庭用タンク１６に送出す。二叉 矢印５０及び矢印４８によって示されているように、タンク１６に給水し配水管 ２２に送られるために、水は吐出し管２０を通って矢Ｅ１１４６の方向に流れる 。ここまで説明された装置は要求に応じ−Ｃ断続的に作動するポンプ１４を含み 、この装置は従来技術の家庭用水道設備である。

既設の水Ｍ　ＨＱ　（Ｉｉがある場合には、井戸１２、ポンプ１４、貯水槽１６ 、ポンプ用の吸込及び吐出し管１８．２０を含む既設の水Ｍ設備をできるだけ利 用することが本発明の重要な特徴である。もちろん新たに水道設備を設ける場合 には、本発明を実行するため新しい井戸、ポンプ、吸込及び吐出し管は用意され なければならない。給水管５８はオンオフ弁２４を介して配水管２２に接続して いて、これによって水はエアレータ２８（第１図）或いはエアレータ２８′（第 ２図）を通って給水管２２の方に流れる。

図示されているように、給水管５８はエアレータ２８及び２８′の近傍に設けら れた従来技術の分配器或いはノズル３０にまで延びている。エアレータは従来技 術によるものであり、比較的小さな連続流水率を考慮して小形にされている。こ の実施例ではエアレータ２８及び２８−の寸法は高さが８フィート弱、直径が６ インチである。エアレータ２８及び２８−には液体のエアレーションのための適 宜のパツキン或いはフィルタ部材３４が充填されていて、このパツキン或いはフ ィルタ部材３４はカリフォルニア州フ？ウンテン・バレイな住所とするジ−ガー トライパックス（株）によって製造販売されている柱状パツキン、「ドライパッ クス（“丁ＲＩ−ＰＡＣＫＳ”　）Ｊ　、或いは多数の販売店によって製造販売 されているバラスト・サドルズ（Ｂａｌｌａｓｔ　５ａｄｄｌｅｓ）のような円 筒形のものでよい。パツキンは、当業省には知られているように、エアレータ２ ８及び２８′内で分離された揮発性の複合有機体の種類に適合すれば、マーケラ １−にて入手できるプラスデック或いは金属製の適宜の従来技術による構成のも のでよい。通常、パツキン部材３４は支持体３６によってエアレータ内で支持さ れる。必要ならば、従来技術のデミスタ３２をエア１ノータの頂上部に設けるこ とができる。水は７／ズル或いは分配器３０を通過した後、パツキン部材３４を 通って下方向に流れ、矢印５１及び５２によって示された方向に処理済み水用戻 し管４２を通ってエアレータの底部をから出てくる。エアレータによって分離さ れた揮発性の複合有機体は水の流れとは反対の方向に流れ、エアレータの頂上部 から大気に排出される。図示されているように、戻し管４２は既設の井戸１２へ の排出口まで伸びていて、これによってエアレータにより処理された水は井戸１ ２に戻される。処理済みの水の余剰分は井戸に戻されるが、この意味において井 戸は処理された水の貯蔵手段として使われる。このように使用されない５Ｉ！１ 理済みの水は井戸に戻され、井戸は貯水するために利用されるので、新たに処理 済み水を貯蔵するための設備に対する負担を必要としない。

上述したように、ポンプ１４には家庭で使用するのに必要な適宜の制御装置（図 示せず）が設けられていて、これによってポンプによって加圧された水は配水管 ２２を通って矢印５４の方向に流れ、またその流れの一部は追加処理をするため に矢印５３によって示されているようにエアレータ２８及び２８′の方に向けら れる。処理された水はすべて矢印５１及び５２によって示されているように戻し 管４２な介して井戸１２に戻される。必要ならば、井戸に至戻し管に従来技術の 空気抜き手段４４を設けてもよい。

第２図を参照して、パツキン３４でのエアレーションの過程を補うために空気取 入れ口６０が１７レータ２８−の底部近傍に設けられている。この空気取入れ口 ６０によって空気はエアレータを通ってその頂上部の空気扱き手段の方に流れ、 空気抜き手段によって矢印６２で示されているように空気が排出される。エアレ ータ２８−を通って上方に流れる空気はその流れが矢印５０で示された水の流れ とは反対になっていて、これらのことによって汚染水に含まれている揮発性の複 合有機体く図示せず）に対するエア１ノージヨンの機能が高められる。

試験　１ 本発明による水処理装置はニューシャーシー州カムデンにある水道設備に備えら れている。この地方の浅い水脈は略２００世帯によって利用され、揮発性のハロ ゲン化した有機物質によって広範囲にわたり汚染されていることが証明されてい る。

最初に水処理装置を設置した場所からのサンプルは１９８３年８月８日に採取さ れた。これらのサンプルの結果に基づいた水使用場所における水処理用のエアレ ーションのめて水道設備に組入れられた。１９８３年８月２６日に井戸の水が再 び採取された。第１図に示されたシステム配列にするための変更が１９８３年９ 月１１日までに行われた。

この水処理装置の設置によって得られた結果は次の表において数値で示されてい る。数字は１０億分の１単位を表わす。

化学物質　８月８日　８月２６日　９月１８日　塔内の（未処理）　流水中 １．１．１−トリクロル１０５　１８．３　８，５　２．０エタン １．１−ジクロル　２９　３　検出　検出エチレン　されず　されず テトラクロル　１．８　検出　検出　検出エチレン　されず　されず　されず 本発明による水処理装置は酸素が欠乏している水の性質を全体的に高めることが できる。空気を抜取る工程によって水の酸性度を低下させる溶解した二酸化炭素 が略完全に取除かれ、以前より自然な水素イオン濃度（ｐＨ）の水にすることが できる。また空気を抜取る工程によって嫌気性の地下水に共通して見られる鉄や 硫化物のような非有機性の化学物質も取除くことができる。

特定の実施例を参照して本発明が説明されてきたが、この開示は具体例としての みなされたものであって、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り細部における 多数の変更がなされてもよい。発明の範囲は先の明細書によって限定されるべき ものではなく、添付した特許請求の範囲によってのみ限定される。

補正書の写く翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） ｉ、ｍｉ出ｉ番Ｍ　ＰＣＴ／ＵＳ８５１００００１、発明の名称　汚染地下水の 浄化方法及び装置３、国際出願日　１９８５年　１月　２日４、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、ペンシルバニア１９０８３゜ハーバ−トン、デービー ロード２２ 氏　名　ヨー、トーマス　エル。

住　所　アメリカ合衆国、ペンシルバニア１９６１１゜リーディング、ローズ　 バージニア、ローｔ’　１４２３氏　名　キーリス、カール　エム。

５、代理人　〒４６０ 住所　名古屋市中区栄四丁目６番１５号　日産生命館補正された特許請求の範囲 １、地下水が汚染物質を含んでいる井戸から浄化された水を供給するための方法 が以下の工程からなること、井戸から該井戸の頂上部と水処理装置を通り井戸の 頂上部を通って井戸に至る流水路とを通って水を汲み上げる工程、 水が前記水処理装置を通過するとき、該水処理装置によって少な（とも汚染物質 の一部を前記流水路を流れる水から取り除く工程、 浄化された水を水処理装置から井戸の頂上部を通って井戸に戻す工程、しかして 井戸は戻された水の貯蔵手段としての役割を有し、戻された水は井戸内の水と混 ざって汚染された地下水による浸蝕に対して緩衝体として作用する、及び 井戸内の水の一部を水使用場所に供給する工程。

２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。

３、特許請求の範囲第１項に記載の方法において前記流水路を介して汲み上げる 工程は一定時間にわたって連続して行われるが、井戸内の水を水使用場所に給水 する工程は前記一定の時間の間に断続して行われること。

４、特許請求の範囲第３項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。

５、特許請求の範囲第３項に記載の方法において前記給水工程における水使用場 所への瞬間流水率は前記流水路における流水率を越えていること。

６、特許請求の範囲第１項に記載の方法において井戸内の水の一部を水使用場所 に供給する工程は前記流水路内の水の一部を水使用場所に供給するすることによ って行われ、前記流水路を介して水を汲み上げる工程と井戸内の水の一部を水使 用場所に供給する工程は同一のポンプによって行われること。

７、特許請求の範囲第６項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。

８、特許請求の範囲第７項に記載の方法において前記給水工程における水使用場 所への瞬間流水率は前記流水路における流水率を越えていること。

９、特許請求の範囲第１項に記載の方法において地下水に含まれている汚染物質 は揮発性の汚染物質であり、水処理装置はエアレータであり、少なくとも汚染物 質の一部を取り除く工程は前記エアレータによる曝気によって行われること。

１０、頂上部を有する井戸からなる家庭用給水装置において、改良された給水及 び浄化装置が以下の構成要素からなること、 水処理装置、 井戸から該井戸の頂上部及び水処理装置を通って水を流し、前記井戸の頂上部を 通って水を井戸に戻すための流水路を提供する手段、 前記流水路中に設けられ該流水路を介して水を汲み上げるためのポンプ装置、 前記流水路と水使用場所とを繋ぐ配水管、前記ポンプ装置は前記流水路から水使 用場所へ水を供給する作用をも有する。

１１、特許請求の範囲第１０項に記載の装置において水処理装置はエアレータで あること。

１２、井戸と該井戸から水を汲み上げるために井戸に接続され、井戸の頂上部を 通って延設された吸込管と、該吸込管を介して井戸から水を汲み上げて水使用場 所に供給するようになっているポンプ装置とからなる家庭用給水装置を改良する 方法は以下の工程からなること、水使用場所において要求があるときに揚水路か ら水使用場所へ水を供給し、同時に水を揚水路から水処理装置に供給する分岐管 を形成することによって入水側と出水側とを有する水処理装置の該入水側を揚水 路に接続する工程、及び 水処理装置から井戸の頂上部を通って井戸に水を戻すようになっている管を介し て前記水処理装置の出水側を接続する工程。

１３、特許請求の範囲第１２項の方法において水処理装置はエアレータであるこ と。

国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．地下水が汚染物質を含んでいる井戸から浄化された水を供給するための方法 が以下の工程からなること、井戸から該井戸の頂上部と水処理装置を通り井戸の 頂上部を通って井戸に至る流水路とを通って水を汲み上げる工程、 水が前記水処理装置を通過するとき、該水処理装置によって少なくとも汚染物質 の一部を前記流水路を流れる水から取り除く工程、 浄化された水を水処理装置から井戸の頂上部を通って井戸に戻す工程、しかして 井戸は戻された水の貯蔵手段としての役割を有し、戻された水は井戸内の水と混 ざって汚染された地下水による浸蝕に対して緩衝体として作用する、及び 井戸内の水の一部を水使用場所に供給する工程。
2. ２．特許請求の範囲第１項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。
3. ３．特許請求の範囲第１項に記載の方法において前記流水路を介して汲み上げる 工程は一定時間にわたって連続して行われるが、井戸内の水を水使用場所に給水 する工程は前記一定の時間の間に断続して行われること。
4. ４．特許請求の範囲第３項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 水率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。
5. ５．特許請求の範囲第４項に記載の方法において前記給水工程における水使用場 所への瞬間流水率は前記流水路における流水率を越えていること。
6. ６．特許請求の範囲第１項に記載の方法において井戸内の水の一部を水使用場所 に供給する工程は前記流水路内の水の一部を水使用場所に供給するすることによ って行われ、前記流水路を介して水を汲み上げる工程と井戸内の水の一部を水使 用場所に供給する工程は同一のポンプによって行われること。
7. ７．特許請求の範囲第６項に記載の方法において前記流水路における一日の流水 率は井戸から水使用場所への一日の給水率を越えていること。
8. ８．特許請求の範囲第７項に記載の方法において前記給水工程における水使用場 所への瞬間流水率は前記流水路における流水率を越えていること。
9. ９．特許請求の範囲第１項に記載の方法において地下水に含まれている汚染物質 は揮発性の汚染物質であり、水処理装置はエアレータであり、少なくとも汚染物 質の一部を取り除く工程は前記エアレータによる曝気によって行われること。
10. １０．頂上部を有する井戸からなる家庭用給水装置において、改良された給水及 び浄化装置が以下の構成要素からなること、 水処理装置、 井戸から該井戸の頂上部及び水処理装置を通って水を流し、前記井戸の頂上部を 通って水を井戸に戻すための流水路を提供する手段、 前記流水路中に設けられ該流水路を介して水を汲み上げるためのポンプ装置、及 び 前記流水路と水使用場所とを繋ぐ配水管、前記ポンプ装置は前記流水路から水使 用場所へ水を供給する作用をも有する。
11. １１．特許請求の範囲第１０項に記載の装置において水処理装置はエアレータで あること。
12. １２．井戸と該井戸から水を汲み上げるために井戸に接続され、井戸の頂上部を 通って延設された吸込管と、該吸込管を介して井戸から水を汲み上げて水使用場 所に供給するようになっているポンプ装置とからなる家庭用給水装置を改良する 方法は以下の工程からなること、水使用場所において要求があるときに揚水路か ら水使用場所へ水を供給し、同時に水を揚水路から水処理装置に供給する分岐管 を形成することによって入水側と出水側とを有する水処理装置の該入水側を揚水 路に接続する工程、水処理装置から井戸の頂上部を通って井戸に水を戻すように なっている管を介して前記水処理装置の出水側を接続する工程。
13. １３．特許請求の範囲第１２項の方法において水処理装置はエアレータであるこ と。