(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含有する原水中からその有機化合物を分離除去する揮発性有機化合物含有水の浄化装置であって、
前記原水を上から下へ流通させる一方、その原水中に含まれる揮発性有機化合物を除去するための媒体ガスを下から上へ流通させる処理塔本体と、
処理塔本体内に複数段に配置されており、処理塔本体内に導入された原水を各段に一時的に滞留させると共に、処理塔本体内に導入された媒体ガスを各段の滞留水中に気泡化させて下から上へ通過させるように、各段のそれぞれに多数の気液通過孔が設けられた複数の漏れ棚と
を備えることを特徴とする揮発性有機化合物含有水の浄化装置。
【請求項２】
前記処理塔本体は、原水をスプレーノズルにより噴霧状にして本体内に導入する構成である請求項１に記載の揮発性有機化合物含有水の浄化装置。
【請求項３】
前記媒体ガスは空気である請求項１に記載の揮発性有機化合物含有水の浄化装置。
【請求項４】
前記処理塔本体内を通過した媒体ガスを浄化するガス処理ユニットを備える請求項１に記載の揮発性有機化合物含有水の浄化装置。
【請求項５】
前記ガス処理ユニットは活性炭吸着塔を有する請求項４に記載の揮発性有機化合物含有水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の揮発性有機化合物により汚染された地下水等の浄化に使用される揮発性有機化合物含有水の浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
揮発性有機化合物、特にトリクロロエチレン、トリクロロエタン等の有機塩素系化合物は、電子部品や機械金属部品等の洗浄、クリーニング用洗剤、各種化学品の溶剤や原料等として工業的に広く使用されている。この有機塩素系化合物のなかには発ガン性のあるものや発ガン性の疑いのあるもの、オゾン層の破壊の原因となるものなどが多く含まれている。このため、この有機塩素系化合物による地下水等の汚染が大きな社会問題になっている。
【０００３】
揮発性有機化合物により汚染された地下水等の浄化方法としては、曝気処理と活性炭による吸着処理とを組み合わせた吸着法が一般的である。吸着法による浄化では、揮発性有機化合物を含む原水に空気が細かい気泡状態で注入される。原水中の揮発性有機化合物は、原水中の多数の気泡表面で、濃度の高い原水側から濃度の低い空気側へ移動する。これにより、原水中の揮発性有機化合物が除去される。即ち、原水が浄化される。
【０００４】
一方、揮発性有機化合物により汚染された空気（排ガス）は、活性炭による吸着処理で浄化された後、大気中へ放出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような吸着法による原水浄化では、一応、原水中の揮発性有機化合物が除去される。しかし、原水中の有機化合物濃度が高い場合は、複数の曝気装置を設置して、曝気処理を何段階も繰り返すことにより、浄化効率を高める必要がある。そのため、装置の設置面積が増大し、設置上の制約が非常に大きくなる。また、曝気装置の設置数の増大に伴い設置コストも増大する。
【０００６】
本発明の目的は、浄化効率が高く、しかも、設置面積及び設置コストの低減が可能な揮発性有機化合物含有水の浄化装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の揮発性有機化合物含有水の浄化装置は、揮発性有機化合物を含有する原水を上から下へ流通させる一方、その原水中に含まれる揮発性有機化合物を除去するための媒体ガスを下から上へ流通させる処理塔本体と、処理塔本体内に複数段に配置されており、処理塔本体内に導入された原水を各段に一時的に滞留させると共に、処理塔本体内に導入された媒体ガスを各段の滞留水中に気泡化させて下から上へ通過させるように、各段のそれぞれに多数の気液通過孔が設けられた複数の漏れ棚とを備えている。
【０００８】
本発明の揮発性有機化合物含有水の浄化装置では、処理塔本体内に複数段に配置された漏れ棚を、原水が上段側から下段側へ順番に通過する毎に段階的に曝気処理を受け、浄化度を高める。即ち、単一装置内で垂直方向の多段曝気処理を受けることにより、原水が高効率で浄化される。従って、高い浄化効率が得られ、しかも、設置面積の増大が回避される。また、設置コストも、独立した曝気装置を平面的に多段配置する場合に比べると安価となる。。
【０００９】
処理塔本体は、原水をスプレーノズルにより噴霧状にして本体内に導入する構成が好ましい。この構成により浄化効率が向上する。
【００１０】
前記媒体ガスは空気を使用することができる。
【００１１】
処理塔本体内を通過した媒体ガス、即ち原水中の揮発性有機化合物により汚染された排ガスは、活性炭吸着塔等を用いたガス処理ユニットにより浄化して大気中へ放出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る揮発性有機化合物含有水の浄化装置の概略構成図、図２は同分離除去装置に使用されている漏れ棚の拡大断面図である。
【００１３】
本実施形態に係る揮発性有機化合物含有水の浄化装置は、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の有機塩素系化合物に汚染された地下水、井戸水等の浄化処理に使用される。
【００１４】
この浄化装置は、図１に示すように、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の有機塩素系化合物を含む原水Ｗを、媒体ガスとしての空気Ｇにより浄化処理する漏れ棚ユニットＡと、その浄化処理に伴って汚染された空気Ｇ、即ち排ガスＧ′を浄化処理するガス処理ユニットＢとを備えている。
【００１５】
漏れ棚ユニットＡは、原水Ｗを空気Ｇと向流接触させて浄化処理する縦型の原水処理塔１０と、原水処理塔１０に原水Ｗを導入するためのポンプ２０と、原水処理塔１０に空気Ｇを導入するためのファン３０とを備えている。
【００１６】
原水処理塔１０は、円筒形状の処理塔本体１１と、処理塔本体１１の内部に複数段に水平配置された漏れ棚１２，１２・・とを備えている。処理塔本体１１内の上部には、原水Ｗを処理塔本体１１内に散布するスプレー１３が、最上段の漏れ棚１２の上方に位置して設けられている。一方、処理塔本体１１の下部には、空気Ｇを処理塔本体１１内に導入するためのヘッダ１４が、最下段の漏れ棚１２の下方に位置して設けられている。
【００１７】
スプレー１３により処理塔本体１１の上部内に導入された原水Ｗは、漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過しつつ処理塔本体１１内を上から下へ流通し、最下部から処理塔本体１１の外へ浄化処理水Ｗ′として排出される。一方、ヘッダ１４を介して処理塔本体１１の下部内に導入された空気Ｇは、原水Ｗとは逆に、漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過しつつ処理塔本体１１内を下から上へ流通し、最上部から処理塔本体１１の外へ排ガスＧ′として排出される。
【００１８】
漏れ棚１２，１２・・は、処理塔本体１１内に導入された原水Ｗをその上方に一時的に滞留させながら下方へ通過させる。また、処理塔本体１１内に導入された空気Ｇを、気泡状態にして原水Ｗの滞留層中に下方から注入して上方へ通過させる。この原水Ｗと空気Ｇの向流通過のために、各漏れ棚１２には、図２に示すように、多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・が、所定のピッチで分散して設けられている。各気液通過孔１２ａは、垂直方向の貫通孔であり、下から上に向かって内径が漸減するテーパ孔が、空気Ｇの気泡化を促進する効果が大きいとされている。
【００１９】
排ガスＧ′を浄化処理するガス処理ユニットＢは、気液分離器４０と、活性炭吸着塔５０と、ファン６０とを備えており、ファン６０の作動により、原水処理塔１０の最上部から排出される排ガスＧ′を、気液分離器４０及び活性炭吸着塔５０に順番に通過させて大気中へ放出する。気液分離器４０は、排ガスＧ′中の水分を除去する。活性炭吸着塔５０は、水分を除去された排ガスＧ′中の有機塩素系化合物を吸着除去する。
【００２０】
次に、本実施形態に係る揮発性有機化合物含有水の浄化装置の運転方法及び機能について説明する。
【００２１】
運転中は、ポンプ２０及びファン３０，６０が作動する。ポンプ２０が作動することにより、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の有機塩素系化合物により汚染された地下水等が井戸等から汲み上げられ、原水Ｗとして原水処理塔１０内に上部から導入される。原水処理塔１０内に上部から導入された原水Ｗは、原水処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過する。
【００２２】
一方、ファン３０，６０が作動することにより、媒体ガスとしての空気Ｇが原水処理塔１０内に下部から導入される。原水処理塔１０内に下部から導入された空気Ｇは、原水処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過する。
【００２３】
各段の漏れ棚１２では、その上に所定の層厚Ｔで原水Ｗが滞留する。滞留水は多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・を通って下方へ流出するが、流出量と等量の原水Ｗが上方から供給されるため、滞留水の層厚Ｔは一定に維持される。この滞留水中には、下方から多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・を通って空気Ｇが注入される。注入された空気Ｇは、滞留水中で細かな気泡になり、滞留水中の有機塩素系化合物は、この気泡中に移行する。有機塩素系化合物を放出した滞留水は、多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・から順次下方へ流出する。
【００２４】
原水処理塔１０内に導入された原水Ｗは、原水処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過することにより、有機塩素系化合物を空気Ｇ中へ移行させる形で段階的に減らし、最終的には有機塩素系化合物を殆ど含まない状態となって、原水処理塔１０の最下部から浄化処理水Ｗ′として放流される。
【００２５】
浄化処理水Ｗ′中の有機塩素系化合物濃度が放流許容値（規制値）まで低下しない場合は漏れ棚ユニットＡの出側に適数の別の漏れ棚ユニットを増設する。
【００２６】
一方、原水処理塔１０内に導入された空気Ｇは、原水処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過することにより、原水Ｗ中の有機塩素系化合物を段階的に吸着してその量を増やし、最終的には原水処理塔１０の最上部から排ガスＧ′としてガス処理ユニットＢへ送られる。
【００２７】
ガス処理ユニットＢでは、気液分離器４０により排ガスＧ′中の水分が除去され、活性炭吸着塔５０により排ガスＧ′中の有機塩素系化合物が吸着除去された後、その排ガスＧ′が大気中へ放出される。
【００２８】
本発明者らによる実験では、スプレーノズルを組み合わせた６段の漏れ棚構造により、トリクロロエチレン及びトリクロロエタンのいずれについても９２％以上の除去率が得られることが確認されている。内訳はスプレーノズルで７０％以上、漏れ棚１段につき約２０％の除去率となる。
【００２９】
スプレーノズル１３により噴霧される原水Ｗの水滴径は、原水Ｗ中の有機化合物の除去の点からは細かい方がよいが、極度に細かくしようとすると原水Ｗ中の混入物によるノズル詰まりによるトラブル発生や、ポンプ２０の吐出圧力を高くすることによるコスト増加が問題になるので、平均水滴径で０．３〜１ｍｍが好ましい。
【００３０】
漏れ棚１２，１２・・・の段数は、原水Ｗ中の有機化合物の除去率の点からは多いほうが良いが、多すぎると原水処理塔１０のコスト増大が問題になると共に、ファン３０の吐出圧力を高くする必要よりファン３０のコスト及び運転費用が高くなるため、５〜１０段が好ましい。
【００３１】
各漏れ棚１２における気液通過孔１２ａ，１２ａ・・は、原水Ｗ中の有機化合物の除去率の点からは個々の孔径Ｄを小さくして個数を多くするのが良いが、余りにも微細な場合は原水Ｗの流通性が悪化し、多すぎる場合は加工コストの増加が問題になる。この観点から、孔径Ｄについては３〜１０ｍｍが好ましく、個数については、棚面積に対する合計孔面積の比率で表して０．３〜０．６が好ましい。
【００３２】
また、気液通過孔１２ａ，１２ａ・・の孔径Ｄ及びピッチＰは、漏れ棚１２の上に滞留させる原水Ｗの層厚Ｔに影響を与えるので、所定の層厚Ｔが得られるように、吸着水Ｗの導入量に基づいて上記範囲内で選択される。吸着水Ｗの層厚Ｔとしては最下段で３０〜６０ｍｍが好ましい。この層厚Ｔが小さすぎると、原水Ｗ中の有機化合物の除去率が低下し、大きすぎる場合はファン３０，６０の動力が大きくなり、経済性が低下する。
【００３３】
また、原水処理塔１０内における、原水Ｗと媒体ガスである空気Ｇとの体積比は、原水Ｗ中の有機化合物の除去の点からは、空気Ｇの比率が高いほどよいが、空気Ｇの比率が高くなると、ガス処理ユニットＢ及びファン３０，６０のコスト増加が問題になるので、原水Ｗ１リットルに対する空気Ｇの体積で表して、０．１〜０．２ｍ2 が好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の揮発性有機化合物含有水の浄化装置は、複数段の漏れ棚による垂直方向の多段曝気処理により、原水を高効率で浄化できる。しかも、その浄化効率に比して設置面積が小さく、設置面積による制約が非常に小さい。また、設置コストも、その浄化効率に比して安価となる。従って、経済性に非常に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる揮発性有機化合物含有水の浄化装置の概略構成図である。
【図２】同浄化装置に使用されている漏れ棚の拡大断面図である。
【符号の説明】
Ａ  漏れ棚ユニット
Ｂ  ガス処理ユニット
１０  原水処理塔
１１  処理塔本体
１２  漏れ棚
１２ａ  気液通過孔
１３  スプレー
１４  ヘッダ
２０  ポンプ
３０  ファン
４０  気液分離器
５０  活性炭吸着塔
６０  ファン
【図１】
0003643979.tif 000002
【図２】
0003643979.tif 000003