(57)【要約】【課題】  低濃度で大量の揮発性有機塩素化合物を処理する場合においても、塩素の存在下に光を照射する分解方法によって効率的に処理を行う。【解決手段】  揮発性有機塩素化合物に対して吸着及び脱着可能な吸着剤を充填した吸着器に低濃度の揮発性有機塩素化合物を含有する大量の媒体を流通させることによって媒体中の揮発性有機塩素化合物を吸着器に回収し、次いで水蒸気を含有する気体を吸着器内の吸着剤に接触させることによって吸着器からＶＯＣを脱着・排出し、その脱着気体を冷却することによって揮発性有機塩素化合物と水を凝縮し、さらに凝縮液から再び気化させた少量かつ高濃度の揮発性有機塩素化合物を塩素の存在下に光を照射することで分解処理を行い、後段で分解副生成物を分解処理を行う。【選択図】  図１
2006130216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体中に含有される揮発性有機塩素化合物を塩素の存在下に光を照射することによって分解する揮発性有機塩素化合物の処理方法であって、
揮発性有機塩素化合物を吸着する吸着剤を充填した吸着器に揮発性有機塩素化合物を含有する媒体を流通させることによって媒体中の揮発性有機塩素化合物を吸着器に回収する回収工程と、
少なくとも水蒸気を含有する気体を吸着器内の吸着剤に接触させることによって、揮発性有機塩素化合物を回収した吸着器から揮発性有機塩素化合物を脱着させる脱着工程と、
前記脱着工程によって生成する揮発性有機塩素化合物と水蒸気を含有する気体を吸着器から排出し、次いで該気体を冷却することによって揮発性有機塩素化合物と水を含有する凝縮液を得る凝縮工程と、
前記凝縮液から揮発性有機塩素化合物を気化させる気化工程と、
前記工程によって発生した揮発性有機塩素化合物を含有する気体を塩素ガスと混合し、該混合気体に光を照射することによって該混合気体中の揮発性有機塩素化合物を分解する分解工程と、
前記揮発性有機塩素化合物分解工程において発生した揮発性有機塩素化合物の分解生成物を分解処理する分解生成物処理工程、を少なくとも有することを特徴とする揮発性有機塩素化合物処理方法。
【請求項２】
前記脱着工程、凝縮工程、気化工程、分解工程の各工程を同時かつ連続的に行うことを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項３】
前記脱着工程における、少なくとも水蒸気を含有する気体が水蒸気であることを特徴とする請求項1、２記載の方法。
【請求項４】
前記脱着工程における、少なくとも水蒸気を含有する気体が水蒸気と空気であることを特徴とする請求項1、２記載の方法。
【請求項５】
前記水蒸気が、吸着器外部の水の加熱によって生成した水蒸気であることを特徴とする請求項３、４記載の方法。
【請求項６】
前記水蒸気が、前記吸着器の加熱によって吸着器内に存在する水から生成した水蒸気であることを特徴とする請求項３、４記載の方法。
【請求項７】
前記吸着器内に存在する水が、前記吸着器内に外部から供給された水であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記空気が、外部から供給された空気であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項９】
前記気化工程において、前記凝縮液から揮発性有機塩素化合物を気化させる方法が前記凝縮液の曝気によることを特徴とする請求項1〜８記載の方法。
【請求項１０】
前記気化工程において、前記凝縮液から揮発性有機塩素化合物を気化させる方法が前記凝縮液の曝気及び加熱によることを特徴とする請求項1〜８記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱の方法が、前記脱着工程において使用された水蒸気を凝縮液に曝気することによることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記凝縮液の曝気において、曝気量を調整することによって気化させる揮発性有機塩素化合物量を制御することを特徴とする請求項９、１０記載の方法。
【請求項１３】
前記凝縮液の加熱において、加熱量を調整することによって気化させる揮発性有機塩素化合物量を制御することを特徴とする請求項１０、１１記載の方法。
【請求項１４】
前記気化工程において、前記気化工程において発生した揮発性有機塩素化合物を含有する気体の濃度を測定し、それに応じて気化させる揮発性有機塩素化合物量を制御することを特徴とする請求項１２、１３記載の方法。
【請求項１５】
前記気化工程を経た凝縮液を使用することによって、前記脱着工程における水蒸気を発生させることを特徴とする請求項１〜１４記載の方法。
【請求項１６】
前記脱着工程における前記少なくとも水蒸気を含有する気体が水蒸気と空気である方法において、前記凝縮工程において該水蒸気のみが凝縮され、凝縮されなかった該空気中の揮発性有機塩素化合物を、前記分解工程によって分解することを特徴とする請求項４〜１５記載の方法。
【請求項１７】
前記分解生成物処理工程において、前記分解工程後の気体をアルカリ溶液中に曝気することで、該気体中の分解生成物と塩素を該アルカリ溶液中に溶解させ、次いで該アルカリ溶液を加熱することで分解生成物を処理することを特徴とする請求項１〜１６記載の方法。
【請求項１８】
前記分解生成物処理工程において、前記分解工程後の気体から塩素を含有する気体と分解生成物を分離し、分離された該分解生成物を処理することを特徴とする請求項１〜１７記載の方法。
【請求項１９】
前記塩素を含有する気体と分解生成物の分離が、前記分解工程後の気体を冷却し、該気体の水蒸気中に含有される分解副生成物を該水蒸気とともに凝縮することによって行うことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記塩素を含有する気体と分解生成物の分離が、前記分解工程後の気体を酸性水溶液中に曝気し、該気体の水蒸気中に含有される分解生成物を該水蒸気とともに該酸性水溶液中に溶解することによって行うことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記分解工程後の気体から分離された塩素を含有する気体を前記揮発性有機塩素化合物気化工程における曝気ガスとして使用することを特徴とする請求項１８〜２０記載の方法。
【請求項２２】
前記分解生成物処理工程における分解生成物の処理が、該分解生成物を含む液体をアルカリ溶液に混合し、該混合液を加熱するアルカリ加熱によることを特徴とする請求項１〜２１記載の方法。
【請求項２３】
前記分解生成物処理工程における分解生成物の処理が、該分解生成物を含む液体に浸漬した電極から電圧を印加する電気分解によることを特徴とする請求項１〜２１記載の方法。
【請求項２４】
前記揮発性有機塩素化合物が含有される媒体が気体であることを特徴とする請求項１〜２３記載の方法。
【請求項２５】
前記気体が土壌の真空抽出によって発生する気体であることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記気体が地下水の曝気によって発生する気体であることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記気体が揮発性有機塩素化合物を含有する溶剤の使用によって発生する気体であることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２８】
前記揮発性有機塩素化合物が含有される媒体が液体であることを特徴とする請求項１〜２３記載の方法。
【請求項２９】
前記液体が地下水であることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記揮発性有機塩素化合物処理方法において、
少なくとも前記脱着工程、凝縮工程、気化工程、分解工程を実施するための手段を車両に搭載し、
揮発性有機塩素化合物を含有する媒体が存在する１つもしくは複数の汚染サイトに前記吸着器を１つもしくは複数設置し、該吸着器によって所定の時間揮発性有機塩素化合物回収工程を行った後、
該吸着器を設置した場所を該車両によって訪問もしくは巡回し、前記吸着器に回収された揮発性有機塩素化合物を該車両に搭載した各装置によって脱着及び分解処理することを特徴とする請求項１〜２９記載の方法。
【請求項３１】
媒体中に含有される揮発性有機塩素化合物を塩素の存在下に光を照射することによって分解する揮発性有機塩素化合物の処理装置であって、
揮発性有機塩素化合物を吸着する吸着剤を充填した吸着器に揮発性有機塩素化合物を含有する媒体を流通させることによって媒体中の揮発性有機塩素化合物を吸着器に回収する回収手段と、
少なくとも水蒸気を含有する気体を吸着器内の吸着剤に接触させることによって、揮発性有機塩素化合物を回収した吸着器から揮発性有機塩素化合物を脱着させる脱着手段と、
前記脱着工程によって生成する揮発性有機塩素化合物と水蒸気を含有する気体を吸着器から排出し、次いで該気体を冷却することによって揮発性有機塩素化合物と水を含有する凝縮液を得る凝縮手段と、
前記凝縮液から揮発性有機塩素化合物を気化させる気化手段と、
前記手段によって発生した揮発性有機塩素化合物を含有する気体を塩素ガスと混合し、該混合気体に光を照射することによって該混合気体中の揮発性有機塩素化合物を分解する分解手段と、
前記分解手段によって発生した揮発性有機塩素化合物の分解生成物を分解処理する分解生成物処理手段、
を具備したことを特徴とする揮発性有機塩素化合物処理装置。
【請求項３２】
前記脱着手段、凝縮手段、気化手段、分解手段の各手段を同時かつ連続的に行うことが可能であることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記吸着器において、揮発性有機塩素化合物による汚染サイトに該吸着器を設置し、該吸着器によって所定の時間揮発性有機塩素化合物の回収を行うことを特徴とする請求項３１、３２記載の装置。
【請求項３４】
前記揮発性有機塩素化合物処理装置において、
前記脱着手段、凝縮手段、気化手段、分解手段、分解生成物処理手段のそれぞれを可能とする装置が車両に搭載されていることを特徴とする請求項３１〜３３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機塩素化合物によって汚染された土壌や地下水、大気等の環境浄化や産業活動により発生する揮発性有機塩素化合物の分解処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
かつて産業活動において大量に使用された揮発性有機塩素化合物（例えば塩素化エチレン、塩素化メタン等。以下ＶＯＣと省略する）は土壌や地下水を汚染し、その浄化に多大な努力が強いられている一方、現在でもＶＯＣの使用は継続され、空気環境を汚染し続けている。
【０００３】
こうした環境中に存在するＶＯＣの効率的な分解処理方法として、汚染土壌や汚染地下水、汚染空気から抽出されたＶＯＣを含むガスを塩素ガスと混合し、該混合気体に光を照射する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、吸着剤に吸着させたＶＯＣを特許文献１と同様の分解機構によって分解処理をする方法が提案されている（特許文献２）。この方法は、まず活性炭等の吸着剤に処理ガス中のＶＯＣを吸着させ、次いで吸着剤に水蒸気を接触させて吸着剤からＶＯＣを脱着し、さらにその水蒸気を凝縮させた後、凝縮液と次亜塩素酸溶液と混合し、その混合溶液を曝気しながら光照射することで混合溶液中に存在したＶＯＣを分解するというものである。
【特許文献１】特開２００１−１３７６９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される、塩素をＶＯＣと混合し、それに光を照射する分解機構によってＶＯＣを分解する方法においては、被処理ガス中のＶＯＣ濃度が高いほどＶＯＣ量あたりに必要とされる塩素量は少なくなる。これは、ＶＯＣの分解によって脱離された塩素も投入する塩素と同様に分解に寄与すること、また反応がラジカル連鎖反応を利用したものであるため、反応場に存在する塩素濃度が高いほど反応効率が飛躍的に向上するためだと考えられている。逆に、処理ガス中のＶＯＣ濃度が低い場合には、ＶＯＣ量あたりに必要とされる塩素量は大幅に増大し、処理効率は極度に低下してしまう。
【０００６】
一般に土壌・地下水汚染では、汚染個所から地下に浸透した汚染物質は、地下水の影響で地中を拡散し、低濃度だが広範囲に汚染されている例が多い。そのため、このような汚染サイトからＶＯＣを抽出しようとした場合、低濃度だが大量の抽出ガスが発生することになり、これを光機能水で処理しようとした場合、処理コストが増大するという問題があった。また、この問題は大気汚染や産業活動において発生するＶＯＣ排ガスにおいても同様に解決すべきものとなっている。
【０００７】
特許文献２に記載されたシステムは、いったんＶＯＣガスを吸着剤に回収し、その後吸着剤からＶＯＣを脱着して高濃度にＶＯＣを含有する凝縮液を得、その凝縮液を分解処理に供することで、上記ＶＯＣ分解方法を低濃度かつ大量のＶＯＣガスの処理に適用することが可能である。
【０００８】
しかしながら上記ＶＯＣ分解方法においては、処理を行うＶＯＣ濃度に対応した濃度の塩素を混合する必要があるが、特許文献２の方法では、凝縮液に塩素発生源である次亜塩素酸溶液を混合した後に曝気を行っているため、凝縮液から気化したＶＯＣと塩素の濃度比が分解条件に適した比率に制御しにくいという点や、凝縮液からＶＯＣを気化させるために大量の曝気ガスを必要としてしまい、処理を施すＶＯＣガスとしてはそれほど高い濃度を得ることができない、といった問題があった。また、吸着剤からのＶＯＣの脱着が終了するまで分解処理を開始できないため、吸着剤からＶＯＣを脱着して再び吸着に使用できるまで（「再生」と呼ばれている）に長時間を要するという問題もあった。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑み、塩素の存在下に光を照射するＶＯＣ分解方法によって低濃度で大量のＶＯＣを処理する場合において、さらに効率的に処理を行うことを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意努力した結果、低濃度かつ大量のＶＯＣを吸着剤に回収した後、水蒸気を用いて吸着剤からＶＯＣを脱着し、その水蒸気の凝縮液から曝気によってＶＯＣを気化させ、そのＶＯＣガスに対して塩素を混合して光を照射することで、ＶＯＣの濃度に応じて混合する塩素濃度を制御できること、凝縮液を加熱しながら曝気することで高濃度のＶＯＣを分解処理に供せること、さらに脱着と水蒸気の凝縮、ＶＯＣの気化、ＶＯＣの分解を同時かつ連続的に行うことで、脱着と同時に分解処理を行えること、などを見出し、本発明をなすにいたった。
【００１１】
すなわち本発明は、媒体中に含有されるＶＯＣを塩素の存在下に光を照射することによって分解するＶＯＣの処理方法において、
ＶＯＣを吸着する吸着剤を充填した吸着器にＶＯＣを含有する媒体を流通させることによって媒体中のＶＯＣを吸着器に回収する回収工程と、
少なくとも水蒸気を含有する気体を吸着器内の吸着剤に接触させることによって、ＶＯＣを回収した吸着器からＶＯＣを脱着させる脱着工程と、
前記脱着工程によって生成するＶＯＣと水蒸気を含有する気体を吸着器から排出し、次いで該気体を冷却することによってＶＯＣと水を含有する凝縮液を得る凝縮工程と、
前記凝縮液からＶＯＣを気化させる気化工程と、
前記工程によって発生したＶＯＣを含有する気体を塩素ガスと混合し、該混合気体に光を照射することによって該混合気体中のＶＯＣを分解する分解工程と、
前記ＶＯＣ分解工程において発生したＶＯＣの分解生成物を分解処理する分解生成物処理工程、からなることを特徴とするＶＯＣ処理方法である。
【００１２】
また本発明は、前記気化工程において、前記凝縮液からＶＯＣを気化させる方法が前記凝縮液の曝気及び加熱によることを特徴とする分解処理方法である。
【００１３】
また本発明は、前記脱着工程、凝縮工程、気化工程、分解工程の各工程を同時かつ連続して行うことを特徴とする分解処理方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、塩素の存在下に光を照射することでＶＯＣを分解する処理方法において、低濃度かつ大量のＶＯＣを高濃度かつ少量のＶＯＣガスに変換し、かつそのＶＯＣガス濃度に応じて塩素を混合して分解処理に供することができるため、低濃度かつ大量のＶＯＣに対して短時間で少量の塩素を用いた効率的な分解処理が可能となる。また、脱着と同時に分解も平行して行うことができるため、吸着器の再生を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の代表的な実施形態について図を用いて説明する。
【００１６】
図１には水蒸気を用いて吸着器からＶＯＣを脱着し、そのＶＯＣを分解処理するシステムが示されている。
【００１７】
このシステムでは、ＶＯＣに対して吸着及び脱着可能な吸着剤１を充填した吸着器２、吸着器２にＶＯＣを含有する媒体を供給する手段３、吸着器２に水蒸気を供給する水蒸気供給装置４、脱着したＶＯＣを含む水蒸気を凝縮する凝縮器５、凝縮液２０を貯留する受器６、凝縮液を曝気する散気管７、塩素発生装置８、ＶＯＣガスと塩素の混合ガスに光を照射する反応槽９、反応槽への光照射装置１０、分解生成物処理槽１１、を少なくとも備えて構成されている。
【００１８】
このシステムによる処理は、例えば次のようにして行われる。
【００１９】
まず、吸着器２に配管１２及び１３を接続する。このとき配管１４、１５はまだ接続されていない。ＶＯＣを含有する媒体３をバルブ１６を開放した配管１２から吸着器２に導入する。媒体中のＶＯＣは吸着剤１に吸着され、ＶＯＣを除去された媒体はバルブ１７を開放した配管１３から外部に排出される。吸着剤１がＶＯＣによって破過される前にバルブ１６、１７を閉じ、ＶＯＣの吸着器２への回収を終了する。以上の工程を回収工程と呼ぶ。次に必要に応じて配管１２を吸着器２から切り離した後、配管１４、１５を接続した後、水蒸気供給装置４からバルブ１８を開放した配管１４を通じて吸着器２に水蒸気を供給し、吸着剤１に吸着されたＶＯＣを水蒸気によって脱着する。ＶＯＣを含んだ水蒸気はバルブ１９を開放した配管１５、受器６を通じて凝縮器５に導入され、水蒸気は凝縮器５によって冷却・液化されてＶＯＣを含有した凝縮液２０となり、凝縮器５に接続された受器６に貯留される。以上の工程を凝縮工程と呼ぶ。一定量凝縮液２０を貯留した後、ブロア２１を用いて散気管７から凝縮液２０に空気を曝気し、凝縮液中のＶＯＣを気化させる。ＶＯＣを含む曝気ガスは凝縮器５を通過して配管２２を流通する。以上の工程を気化工程と呼ぶ。次に塩素発生装置８から配管２３を通じて配管２２に塩素を供給し、配管２２を流通してきた曝気ガスと合流・混合させ、反応槽９に導入する。反応槽９に入ったＶＯＣと塩素の混合気体は光照射装置１０によって特定波長・特定強度の光を照射され、それによってＶＯＣが分解される。以上の工程を分解工程と呼ぶ。分解工程によって発生した分解生成物は配管２３を通じて分解生成物処理槽１１に導入され、そこで分解処理される。
【００２０】
なお、各工程は必ずしも前工程が完了した後に次の工程を開始する必要はなく、各工程を同時に平行して行うこともできる。
【００２１】
以上が基本的なシステムの例になるが、本発明では条件に応じてさらに各工程においていくつかの異なる方法を選択することができる。そこで次に各工程をさらに具体的に説明する。
【００２２】
＜回収工程＞
回収工程におけるＶＯＣを含有する媒体としては気体及び液体が可能であり、気体としては例えば汚染土壌中からの真空抽出ガス、汚染地下水の曝気ガス、ＶＯＣ汚染大気、ＶＯＣ含有排気ガス、ＶＯＣ作業環境の空気等が挙げられる。また、液体としては例えば汚染地下水、汚染河川・湖沼水、処分場浸出液、ＶＯＣ含有廃液等が挙げられる。
【００２３】
本発明において使用できる分解対象物としては、例えば塩素化エチレンが挙げられる。具体的にはエチレンの１〜４塩素置換体、即ちクロロエチレン、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）が挙げられる。更にジクロロエチレンとしては、例えば１，１−ジクロロエチレン（塩化ビニリデン）、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレンを挙げることができる。
【００２４】
吸着器に充填する吸着剤としては、ＶＯＣの吸着速度及び吸着容量において優れたものが好ましく、さらに加熱や減圧、共沸によって吸着したＶＯＣを容易に脱離するものが好ましい。
【００２５】
このような吸着剤の種類としては、活性炭、ゼオライト、シリカゲル等を選択することが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２６】
吸着剤のサイズ・形状としては、吸着剤を吸着器に充填し、この吸着器に媒体を流通させた場合に所望の流入速度が得られる程度の圧損の範囲内に収まるような粒径、形状を有することが好ましい。
【００２７】
吸着器の形状としてはどのようなものでも良いが、円筒状など、一端から供給した媒体がなるべく層流となって他端にまで送られる形状が好ましい。また、吸着器は必ずしも一つに限定されるものではなく、複数の吸着器を直列もしくは並列に連結することで、一つ一つの吸着器のサイズを小さくし、運搬や設置などのハンドリングを容易にすることも可能である。また、直列に連結した複数の吸着器に汚染媒体を流通しながら、一定時間ごとに上流側の吸着器から一つずつ順番に連結をはずしてＶＯＣの脱着を行い、脱着後の吸着器を最下流に連結する方法をとることもできる。これによって最もＶＯＣ吸着量の多い吸着器から効率よく脱着を行うことができる。
【００２８】
＜脱着工程＞
脱着工程においてＶＯＣを回収した吸着器からＶＯＣを脱着する方法としては、水蒸気供給装置を用いて吸着器外部から吸着器内に少なくとも水蒸気を含有する気体を導入する方法や、吸着器を加熱することによって吸着器内に存在する、もしくは外部から供給する水を水蒸気とする方法などを用いることができる。また、これらを組み合わせることもできる。上記の各方法は、ＶＯＣの種類、吸着剤の種類、吸着器のサイズ等のＶＯＣ回収条件に応じて適宜選択する。
【００２９】
水蒸気供給装置としては、例えば水の加熱によって水を水蒸気に相変化させるものを用いればよく、水蒸気発生器など市販されているものを用いても良い。このとき使用される水蒸気の温度としては、水蒸気発生温度以上であれば特に限定されず、例えば９０℃以上の水蒸気を用いることができる。また、吸着剤からのＶＯＣ脱離効率を上げたり、凝縮液の量を減らすために、１００℃以上の過熱水蒸気を用いることもできる。過熱水蒸気の温度としては、ＶＯＣの分解温度、吸着剤や吸着器、後段の凝縮器の材質、加熱コスト等の条件に応じて適宜選択することができるが、好ましくは１００〜２００℃の範囲内にて行う。
【００３０】
過熱水蒸気は、通常の水の加熱によって発生した水蒸気をさらに１００℃以上に加熱することによって生成することができる。水蒸気の加熱方法としては、電気抵抗加熱や、電磁誘導加熱など、通常用いられているいかなる方法を用いても良い。
【００３１】
脱着のための気体としては、水蒸気のみを用いることができるが、脱着効率を上げるために水蒸気と他の気体の混合気体を用いても良い。水蒸気と共に導入する気体としては、安価な空気が好適に選択できるが、その他に窒素など、不活性な気体を用いることもできる。他の気体を混合することで、水蒸気が冷却されて吸着器もしくは配管中で凝縮が起こってしまう場合には、水蒸気と混合する気体をあらかじめ加熱したり、水蒸気と混合した後に再度加熱しても良い。また、水蒸気を発生するための水の加熱容器に気体を導入し、水蒸気の発生と共に気体を加熱しても良い。
【００３２】
吸着器内への水蒸気やその他の気体の導入方法としては、連続的、もしくは間欠的に行うことができ、脱着されるＶＯＣ量に応じて導入する水蒸気等の量を調整することで、効率的に脱着を行うことが可能となる。
【００３３】
ここで、脱着のための気体として水蒸気と他の気体の混合気体を用いる場合には、凝縮工程において水蒸気以外の気体が凝縮されないため、脱着後の工程が前述のシステムと若干異なる。そこで脱着気体として水蒸気と他の気体の混合気体を用いる場合に関して、後段の分解工程まで含めて図２を用いて一例を示す。
【００３４】
まず、水蒸気供給装置４からバルブ１８を開放した配管１４に水蒸気を供給すると同時に、配管２５を通じて配管１４にブロア２４から空気を供給する。配管１４において、配管２５が合流する部分から加熱ヒーター２６が設置されており、水蒸気と空気の混合気体を加熱する。加熱された混合気体は吸着器２に導入され、吸着剤１に吸着されたＶＯＣを脱着して配管１５、受器６を通じて凝縮器５に導入される。混合気体中の水蒸気は凝縮器５によって冷却・液化されてＶＯＣを含有した凝縮液２０となり、凝縮器５に接続された受器６に貯留される。凝縮器５によって凝縮されなかった空気中にはＶＯＣが含まれており、凝縮器５を通過して配管２２を流通し、塩素発生装置８から供給された塩素と配管２２で合流・混合し、反応槽９に導入される。反応槽９に入った空気と塩素の混合気体は光照射装置１０によって光を照射され、空気中に含有されるＶＯＣが分解される。凝縮液２０中のＶＯＣは前述と同様に、散気管７から凝縮液２０に空気を曝気し、凝縮液中のＶＯＣを気化させ、塩素を混合した後、反応槽９において分解工程を行う。以上が脱着気体として水蒸気と他の気体の混合気体を用いる場合のシステムの一例である。
【００３５】
一方、吸着器の加熱によって脱着を行う方法は、吸着器内に設置された加熱装置、もしくは吸着器全体を加熱することによって吸着器内の水を水蒸気とし、吸着剤に吸着されたＶＯＣを脱着しながら体積の増加した水蒸気が吸着器外部に排出されることを利用したものである。吸着器内の水は、吸着剤や吸着器に吸着もしくは付着した水を利用したり、あるいはＶＯＣ回収後に吸着器に水を供給することによって導入することができる。水の供給の仕方としては、吸着器を加熱する前や加熱しながら１回もしくは複数回に分けて間欠的に、もしくは連続的に行うことができ、脱着されるＶＯＣ量に応じて水の供給方法や供給量を変えることで水蒸気の発生量を調整することができ、効率的に脱着を行うことが可能となる。
【００３６】
吸着器内、もしくは吸着器全体を加熱する温度としては、水が水蒸気に相変化する温度であれば特に限定されず、例えば９０℃以上の温度を使用することができる。
【００３７】
また、吸着剤からの脱着効率を上げるために、吸着器を１００℃以上に加熱し、発生する水蒸気を過熱水蒸気とすることもできる。このときの温度としては、ＶＯＣの分解温度、吸着剤や吸着器、後段の凝縮器の材質、加熱コスト等の条件に応じて適宜選択することができるが、好ましくは１００〜２００℃の範囲内にて行う。この方法における脱着では、吸着器内で発生させる水蒸気のみを用いても良いが、脱着効率を考慮して、吸着器内で発生させる水蒸気とは別に外部から新たに気体を供給しても良い。そのような気体としては、安価な空気が好適に選択できるが、その他に窒素など、不活性な気体を用いることもできる。また、外部からさらに水蒸気を供給しても良い。他の気体を吸着器に供給することで、吸着器内の水蒸気が冷却されてしまう場合には、吸着器の加熱温度を上げたり、吸着器に導入する気体の量を調整するなどして、外部から供給する気体を吸着器内で加熱しても良い。また、吸着器に供給する気体をあらかじめ加熱しても良い。
【００３８】
ここで、吸着器を加熱することで脱着を行う方法に関して、図３に例示して説明する。
【００３９】
まず、ＶＯＣの回収後、配管１２と１３を吸着器２から切り離し、代わって配管３１、１５を、場合によっては配管３４を接続する。次に吸着器２を覆うようにヒーター２７を設置し、ヒーター２７によって吸着器２の加熱を行う。加熱によってＶＯＣ回収時に吸着剤１に吸着された水が水蒸気となり、吸着剤１からＶＯＣを脱着する。ＶＯＣを脱着した水蒸気は吸着器２から排出され、配管１５及び受器６を通過して凝縮器５によって冷却され、受器６内に凝縮液２０として貯留される。吸着器２からの水蒸気の発生が見られなくなった時点でポンプ２８を用いて水の収容されたタンク２９からバルブ３０の開放された配管３１を通じて吸着器２に水を一定の速度で供給する。供給された水は吸着器２の中で水蒸気となり、吸着剤１からＶＯＣを脱着した後に同様に凝縮液２０として貯留される。
【００４０】
また、吸着器２に水を供給しながら、ブロア３２からバルブ３３を開放した配管３４から吸着器２に空気を供給することで脱着効率を上げることができる。吸着器２に供給された空気は吸着器２中で発生し、吸着剤１からＶＯＣを脱着した水蒸気を吸着器２の外部に運び、水蒸気は凝縮器５によって凝縮される。凝縮されなかった空気中にはＶＯＣが含まれており、凝縮器５を通過して配管２２を流通し、塩素発生装置８から配管２３を通じて供給された塩素と配管２２で合流・混合し、反応槽９に導入される。反応槽９に入った空気と塩素の混合気体は光照射装置１０によって光を照射され、空気中に含有されるＶＯＣが分解される。凝縮液２０中のＶＯＣは前述と同様に、散気管７から凝縮液２０に空気を曝気し、凝縮液中のＶＯＣを気化させ、塩素を混合した後、反応槽９において分解工程を行う。以上が吸着器を加熱する場合のシステムの一例である。
【００４１】
＜凝縮工程＞
凝縮工程における水蒸気の冷却方法としては、冷却によって生成する凝縮液の分離を可能とした冷媒に脱着気体を接触させ、生成する凝縮液を冷却後の気体と分離して別の容器に貯留することによって行う。例えば、脱着気体を流通する塔内に冷媒を内部に流通させる冷却管を配し、冷却管表面において凝縮したＶＯＣと水を塔下部に設置した受器に貯留することによって行う。また、これとは逆に蛇管や球入管等の冷却管を冷却塔の中に設置し、その管内に脱着気体を流通させることによって、管内に凝縮したＶＯＣと水を脱着気体の流通方向とは分離して管下部に設置した受器に貯留することによって行う。冷媒としては、水や不凍液を用いれば良く、冷却管や冷却塔にこれら冷媒を循環させることによって冷却を行う。冷媒の冷却方法としては、例えば冷媒を低温恒温水槽内を循環させる、冷却水循環器を使用する等によって行うことができる。冷却温度としては水蒸気の凝縮が可能な温度であれば良く、脱着気体の量・温度、冷却時間、冷却効率、冷却後の気体中のＶＯＣ濃度等によって任意に設定することができるが、例えば凝縮液が凍結しない、４℃〜１０℃程度を使用するのが好ましい。
【００４２】
脱着を行う気体として水蒸気のみを用いた場合には、凝縮が完全に行われる条件であれば冷却後の気体はほとんど後段に移行しないが、水蒸気と共に水蒸気以外の気体を脱着に使用し、かつ凝縮が行われない気体である場合には、冷却後に凝縮されない気体が後段に移行することになる。またこの時、凝縮の程度にも拠るが、凝縮されない気体中にＶＯＣが含まれることになる。凝縮液は液化したＶＯＣと水からなり、水蒸気以外に用いた気体成分が溶解している場合もある。ＶＯＣと水の量の割合によっては、ＶＯＣが水に完全に溶解した状態やＶＯＣが水から分離した状態で存在している。
【００４３】
＜気化工程＞
気化工程においてＶＯＣの気化量を調整することで凝縮液に蓄積されたＶＯＣを高濃度かつ少量のガス量で反応槽に移行させ、効率良くＶＯＣの分解を行うことができる。
【００４４】
ＶＯＣの気化方法としては、凝縮液を曝気することにより行うことができる。曝気に用いる気体としては、後段のＶＯＣ分解工程等において支障のないものであればどのようなものを用いても良いが、例えば空気を良好に用いることができる。曝気風量としては、曝気気体中のＶＯＣ濃度や曝気気体の風量として後段の分解工程におけるＶＯＣ分解反応にとって好適なものを設定する。
【００４５】
これら曝気気体は凝縮器を通って分解工程における反応槽に移行するため、曝気気体中に含まれる水蒸気を凝縮器によってある程度除去することができ、反応槽内への水蒸気の過度の流入によるＶＯＣ分解効率の低下を抑えることができる。
【００４６】
また凝縮液のＶＯＣを効率よく気化させるために、曝気と共に凝縮液を加熱しても良い。これによって曝気風量を抑えて曝気気体中のＶＯＣ濃度を上げることができる。このときの凝縮液の加熱温度は、気化させたいＶＯＣの濃度やＶＯＣの種類に応じて適宜設定すれば良いが、例えば３０〜９０℃などの温度に設定することができる。
【００４７】
また、気化開始時の凝縮液中のＶＯＣ濃度が高いときには加熱温度を低くし、ＶＯＣの気化工程が完了に近づき、凝縮液中のＶＯＣがわずかとなって曝気気体中のＶＯＣ濃度が極度に低下した場合には、これ以上の温度に加熱することでＶＯＣの気化を十分に行うことも有効な方法である。また高濃度のＶＯＣを気化させるために気化開始時から凝縮液を加熱しても良い。
【００４８】
凝縮液の加熱方法としては、凝縮液が貯留されている受器に加熱用ヒーターを設置する、受器内にヒーターを内蔵する方法などが挙げられる。気化工程と脱着工程を同時に行う場合には、脱着に使用された水蒸気を凝縮液に曝気させることで凝縮液を加熱するのも効率的な方法である。
【００４９】
また、曝気気体中のＶＯＣ濃度をモニタリングし、その濃度に応じて曝気量や凝縮液の温度を調整することで、気化させるＶＯＣ濃度を制御しても良い。ＶＯＣ濃度のモニタリング方法としては、連続式のガスクロマトグラフィーやＶＯＣセンサー、検知管など、気体中のＶＯＣ濃度の測定に使用される方法であれば、どのようなものを用いても良い。
【００５０】
また、本工程によってＶＯＣ気化処理をある程度行った凝縮液やＶＯＣから分離した凝縮液の水溶液部分を使用して脱着工程における水蒸気を発生させても良い。これによって脱着工程、凝縮工程において生成する凝縮液の量を減らすことができる。また、気化処理を行った凝縮液に含まれる些量のＶＯＣを気化させる必要がなくなるため、過度の曝気ガスの使用を抑えることができる。
【００５１】
図４、図５に上述の気化工程に関してその構成を例示する。
【００５２】
凝縮工程を終了して受器６に貯留した凝縮液２０にブロア２１を用いて散気管７から空気を曝気し、凝縮液中のＶＯＣを気化させる。ＶＯＣを含む曝気ガスは凝縮器５を通過して配管２２を流通し、分解工程に至る。凝縮液２０の曝気を続けるうちに、曝気ガス中のＶＯＣ濃度が減少していくため、受器６の周囲に設置したヒーター３５によって受器６を加熱する。加熱によって凝縮液２０から水蒸気が発生し、曝気ガスと共に凝縮器５を流通するが、その間に冷却され、水となって凝縮液２０に戻る。このとき、一部のＶＯＣは水蒸気と共に液化されるが、残りのＶＯＣはガス状のまま凝縮器５を通過して分解工程に至る。以上の操作を続けるうちに凝縮液２０に含まれるＶＯＣはほぼ完全に気化され、凝縮液２０中のＶＯＣ濃度が排水基準値以下になった時点で廃棄することが可能となる。
【００５３】
一方、凝縮液を水蒸気供給装置の原料水として使用するシステムに関して図４に示す。吸着器２からＶＯＣを脱着した後もしくは脱着中にバルブ３６を開放し、ポンプ３８を用いて配管３７から受器６に貯留された凝縮液２０を水蒸気供給装置４のタンク３９に移送する。タンク３９をヒーター４１によって加熱することで、凝縮液４０に含まれるＶＯＣは気化し、同様に凝縮液４０から発生した水蒸気とともに配管１４を流通して吸着器２に導入され、吸着器２に残存するＶＯＣの脱着に使用される。
【００５４】
また、同様に吸着器を加熱して脱着する場合の吸着器２に供給する原料水として凝縮液を使用するシステムに関して図５に示す。バルブ３６を開放し、ポンプ３８を用いて配管３７から受器６に貯留された凝縮液２０を吸着器２に供給する。供給された凝縮液はヒーター２７によって加熱され、凝縮液に含まれるＶＯＣは気化し、同様に凝縮液から発生した水蒸気は吸着器２に残存するＶＯＣの脱着に使用される。
【００５５】
以上が気化工程における別のシステムの一例である。
【００５６】
＜分解工程＞
次のＶＯＣ分解工程では、前段より送られるＶＯＣ含有気体に塩素を混合した後、光を照射することによって気体中のＶＯＣを分解する。
【００５７】
まず、前段より送られてくるＶＯＣ含有気体としては、前工程の凝縮液の曝気によるものと、ＶＯＣ脱着工程において、水蒸気以外の気体を脱着気体として使用した際に、凝縮工程を経て可能な範囲で水蒸気を除去した後の非凝縮気体である。
【００５８】
これらのＶＯＣ含有気体に反応槽の直前において塩素を混合する。塩素の混合方法は特に指定しないが、ＶＯＣ含有気体が流通する配管に塩素を供給する配管が合流する形とする、などの方法を用いればよい。
【００５９】
供給する塩素の発生源としては危険のない方法であれば特に限定しないが、例えば塩素ボンベを用いる方法、電解質溶液の電気分解による方法、次亜塩素酸水溶液を用いる方法、などを用いることができる。
【００６０】
電気分解による方法では、電解質溶液として、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの塩化物塩や塩酸など、塩素イオンを含有する水溶液を用いる。このときの電解質濃度としては、必要な塩素濃度に応じて適宜設定すればよいが、０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。またこのとき、塩素の発生効率を高めるため、水溶液のｐＨを酸性に、好ましくはｐＨ１〜４に調整しても良い。こうした水溶液に電極を浸漬し、電圧を印加することによって陽極において塩素が発生する。印加する電圧、電流としては、必要な塩素濃度に応じて適宜設定すればよいが、１〜１０Ｖ、１〜１０Ａ程度とすれば良い。また、このとき使用する電極材料としては、耐腐食性の高いチタンなどを使用すればよい。発生する塩素を効率よく反応槽に送り込むため、電気分解を行いながら水溶液を空気などで曝気しても良い。
【００６１】
次亜塩素酸水溶液を用いる方法では、次亜塩素酸水溶液を酸性に調整することによって行う。さらに発生する塩素を効率よく反応槽に送り込むため、水溶液を空気などで曝気しても良い。使用する次亜塩素酸として、次亜塩素酸塩、例えば次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等が使用できる。次亜塩素酸水溶液の濃度としては、適宜設定できるが、１〜２０％の範囲内とすればよく、調整するｐＨは１〜４が好ましい。ｐＨは無機酸または有機酸を加えることで調整すればよい。
【００６２】
ＶＯＣ含有気体への塩素の混合割合は、ＶＯＣ含有気体中のＶＯＣ濃度、及び反応槽内における混合気体の滞留時間によって決定されるが、例えば反応槽での混合気体の滞留時間が１分で、混合気体のＶＯＣ濃度が１００ｐｐｍ以上のときには、塩素濃度をＶＯＣ濃度の３０％程度に設定すればよい。
【００６３】
反応槽においてＶＯＣ含有気体と塩素を混合した気体に光を照射する方法としては、反応槽にＶＯＣ含有気体と塩素を混合した気体を流通させながら、反応槽の中、または外に設置した光源から反応槽内に光を照射することによって行われる。光照射手段として、例えば、ガラスを透過することのできる波長３００〜５００ｎｍの光、さらに波長３５０〜４５０ｎｍの光を使用することができる。光の強度は０．１ｍＷ／ｃｍ２以上の強度とすれば良い。
【００６４】
ＶＯＣの分解機構としては、塩素が光の照射によってラジカルを形成し、それがさらに多種のラジカル種を生成しながらＶＯＣに対して作用し、ＶＯＣからの塩素の脱離、及びＶＯＣの酸化がなされると考えられている。
【００６５】
本工程においては、反応槽や配管に対して塩素や光、さらにラジカル活性種の被曝がなされるため、それらに耐久性のある材質を選ぶことが好ましい。
【００６６】
以上が分解工程の説明になるが、前述した脱着工程から分解工程までの各工程を同時かつ連続的に行うことも可能であり、脱着工程の終了を待たずに分解工程を開始できるため、吸着剤の再生時間を大幅に短縮することができる。
【００６７】
＜分解生成物処理工程＞
次の分解生成物処理工程においては、前記ＶＯＣ分解工程において発生したＶＯＣの分解副生成物の分解処理を行う。
【００６８】
前記ＶＯＣ分解工程において発生する分解生成物としては、例えば、分解対象物が塩素化エチレンである場合、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、モノクロロ酢酸などのクロロ酢酸である。通常クロロ酢酸は、常温で液体であるため、前記ＶＯＣ分解工程において発生した分解生成物は分解処理後の気体中にミスト状で存在している。
【００６９】
分解処理方法としては、アルカリ加熱、電気分解などの方法を用いることができる。
【００７０】
アルカリ加熱は、分解生成物を投入したアルカリ溶液を加熱することによって行うことができる。このときのアルカリ溶液中の分解生成物の濃度としては、通常１，０００ｍｇ／Ｌから１００，０００ｍｇ／Ｌの範囲とすればよいが、分解効率の点で高濃度であることが好ましい。使用されるアルカリとしては水酸化ナトリウム等を用いればよく、溶液中の濃度としては分解生成物の濃度や反応時間に応じて適宜設定すればよいが、通常２％から２０％の範囲とすればよい。また、過硫酸塩等の酸化剤を添加しても良い。加熱温度は１００℃以下が好ましく、通常９５℃で行えばよい。
【００７１】
電気分解は、分解生成物を投入した水溶液に複数の電極を浸漬し、それらに電圧を印加することによって行うことができる。このときの水溶液中の分解生成物の濃度としては、通常１，０００ｍｇ／Ｌから１００，０００ｍｇ／Ｌの範囲とすればよいが、分解効率の点で高濃度であることが好ましい。また、水溶液に電解質を加えても良い。電気分解用の電極材料としては、金、銀、白金、ニッケル、鉄、銅、鉛及びそれらの合金、ステンレス等を用いることができる。電極間に印加する電圧や電流はとくに限定されないが、例えば１〜１０Ｖ、１〜１０Ａなどの範囲内で設定すればよい。
【００７２】
以上の方法によって分解生成物はほとんど完全分解して二酸化炭素と塩素イオンとなり、溶液中の有機物としては分解条件に応じてギ酸、酢酸、シュウ酸などの脱塩素された有機酸が微量に残留するのみとなる。
【００７３】
分解生成物処理槽に分解生成物を導入する方法としては、まず分解生成物のミストを含む分解工程後の処理気体を分解処理槽内の処理溶液中に直接曝気し、分解生成物を溶液中に溶解させる方法が挙げられる。このとき、分解生成物の処理方法がアルカリ加熱である場合には、処理溶液がアルカリ性であるため、処理気体の残留塩素を同時に除去することができ、曝気後の気体を直ちに大気放出することができる。ただしこの場合、アルカリ成分の消費に留意する必要がある。分解生成物の処理方法が電気分解である場合には、電気分解の効率を損ねない範囲で処理溶液をアルカリ性にすることで、処理気体の残留塩素を除去することができる。また逆に処理溶液を酸性にすることで、処理気体中の残留塩素を分離し、これを対象物質の分解工程に再利用することができる。
【００７４】
また、反応生成物処理槽の前段において、あらかじめ処理気体から分解生成物を分離してもよい。例えば、処理気体を分解生成物を捕集するための捕集液中に曝気して分解生成物を溶液中に溶解させた後、分解生成物捕集液を分解生成物処理用の反応溶液中に添加する方法が挙げられる。このときの捕集液は酸性、好ましくはｐＨ５以下、さらに好ましくはｐＨ３〜４とすることで、処理気体中の残留塩素を溶解することなく分解生成物のみを捕集できる。また過度に酸性に調整しないことで、分解生成物処理効率の低下を抑えることができる。さらに処理気体中の残留塩素と分解生成物を分離するための方法として、処理気体を冷却し、分解生成物のミストを含む水蒸気を凝結させる方法も可能である。
【００７５】
分解生成物を分離した処理気体中に残留塩素が多く含まれる場合には、その塩素を対象物質の分解工程に使用する塩素として再利用することができる。これによってＶＯＣ分解処理工程における塩素発生量を削減し、かつ残留塩素処理に必要なアルカリ消費量を低減することが可能となり、塩素発生及び残留塩素処理にかかるコストを抑制することができる。
【００７６】
残留塩素を循環させる経路としては、分解工程の処理気体量を多くしないために、凝縮液の気化工程や、分解工程の塩素発生槽に使用される曝気ガスとして利用することが好ましい。また、分解工程の塩素発生方法として、電気分解を用いた場合には、陰極から発生する水素が循環気体中に蓄積するため、残留塩素を循環させる場合の塩素発生方法としては、次亜塩素酸を用いた方法が好ましい。残留塩素の循環量としては、必ずしも全量を循環しなくても良く、一部のみを循環し、残りを廃棄しても良い。
【００７７】
上記の各分解生成物処理を経由して排出される処理ガス中に塩素が残留している場合には、処理ガスをアルカリ溶液中に曝気することにより、処理ガス中から残留塩素を除去し、最終的に大気放出することが可能となる。
【００７８】
以下に上述の分解生成物処理工程に関してその構成を例示する。
【００７９】
まず、分解工程後の処理済気体をアルカリ加熱槽に直接曝気して処理済気体中の分解生成物及び残留塩素をアルカリ溶液に溶解し、次いでアルカリ加熱処理を行う方法について図６に示す。反応槽９を通過した処理済気体は配管４２を通って散気管４３からアルカリ加熱槽１１内のアルカリ溶液４４中に曝気される。処理済気体中の分解生成物及び残留塩素はアルカリ溶液４４に溶解し、処理済気体はバルブ４８を開放した配管４９、凝縮器５０、配管５１を通じて排気される。また、反応槽９の中で生成し、分解生成物を含有した凝縮液も同時に配管４２を通ってアルカリ溶液４４に添加される。アルカリ溶液４４中に溶解した分解生成物が適当な濃度となった時点で前段の脱着工程における非凝集気体の導入や気化工程における曝気、分解工程における塩素発生を休止し、バルブ４５を閉鎖して配管４２からの気体の流入を停止した後、ヒーター４６によってアルカリ溶液４４を加熱し、溶解した分解生成物をアルカリ加熱処理する。アルカリ溶液４４からは水蒸気が発生するが、これは凝縮器５０で冷却され、液化した水は再びアルカリ加熱槽１１に戻る。数回のアルカリ加熱処理を経て分解効率の低下したアルカリ溶液４４は配管５２から排出される。
【００８０】
次に、分解工程後の処理済気体から分解生成物を分離し、それを処理するとともに、処理済気体中の残留塩素を前段に循環させる方法について図７に示す。反応槽９を通過した処理済気体は配管４２を通って散気管５３から気液分離槽５４内の酸性溶液５５中に曝気される。処理済気体中の分解生成物は酸性溶液５５に溶解し、残留塩素を含む処理済気体は配管５６を流通し、配管５７、５８へと分岐される。処理済気体の各配管への分配量は、バルブ６３、６４によって調整されている。配管５７を流通した処理済ガスは散気管５３から凝縮液の受器６に貯留された凝縮液２０に曝気され、凝縮液２０中のＶＯＣを気化させる曝気ガスとして利用される。また、配管５８を流通した処理済ガスは散気管５９から塩素発生装置８の次亜塩素酸塩溶液６０中に曝気され、塩素を配管２２に移送する気体として利用される。また、循環系の気体体積のバランスが崩れ、内圧が高まったときのために配管１１０から余剰の気体を外部に排出するように、バルブ１１１が適当に調整されており、排出された気体は散気管６５からアルカリスクラバー６６中のアルカリ溶液６７中に曝気され、気体中の塩素を除去した後に配管６８から外部に排出される。酸性溶液５５中に溶解した分解生成物が適当な濃度となった時点で、酸性溶液５５をポンプ６１を用いて配管６２から電気分解槽６９の水溶液７０に添加する。次いで２枚の電極７１に電源７２から電圧を印加し、分解生成物の電気分解を行う。電気分解時に発生する気体は配管７３を通って排気される。数回の電気分解処理を経て分解効率の低下した水溶液７０は配管１１３から排出される。
【００８１】
以上が分解生成物処理工程におけるシステムの一例である。
【００８２】
＜巡回型浄化方法及び車載型分解処理装置＞
本発明の処理方法を利用することにより、次のような巡回型ＶＯＣ分解処理システムを構築することが可能である。
【００８３】
まず、図８に示すように、ＶＯＣを含有する媒体の発生する汚染サイト７５に吸着器７６を設置し、汚染媒体７７を吸着器７６に流通して所定の時間ＶＯＣの回収を行う。一方、ＶＯＣの脱着、凝縮、気化、分解、分解生成物処理の各工程を実施可能とする装置を搭載した車両７８によって先の吸着器７６を設置したサイト７５を訪問し、そのサイト７５において吸着器７６に回収されたＶＯＣを車両７８に搭載した各装置によって脱着・分解処理する。処理の終了した吸着器は再びサイト７５に設置し、ＶＯＣの回収を再開する。この吸着器が所定の時間ＶＯＣを回収し、再び分解処理のために訪問する間、装置を搭載した車両７８は他の汚染サイト７９を訪れ、同様に汚染媒体８１を流通して回収処理を行った吸着器８０内のＶＯＣを処理していく。こうして各サイトを巡回し、ＶＯＣの処理を同時に進めていくというものである。
【００８４】
このシステムによって、車両に搭載した一台の脱着・分解処理装置を用いて複数のサイトを処理することが可能となり、装置コストを大幅に低減することができる。また、サイトにおいて処理を完結し、回収したＶＯＣをサイト以外に移動しないため、ＰＲＴＲの規制を適用せずに済む、といった効果を得ることができる。
【実施例】
【００８５】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００８６】
［実施例］
本実施例の装置を図９、１０に示す。
【００８７】
テトラクロロエチレンを主要なＶＯＣとして土壌が汚染されたサイトＡにおいて、井戸から一定の流量で揚水した汚染地下水を配管８１から曝気槽８２に流入し、排水管８３から曝気処理水を排出するようにした。貯留した地下水に散気管８５から空気を１ｍ３／ｍｉｎの割合で曝気し、発生した曝気ガスは吸着剤である活性炭８９（日本エンバイロケミカル社製；粒状白鷺Ｇ２Ｃ４／８）の充填された円柱状の吸着器（直径６０ｃｍ、高さ１５０ｃｍ）８７の下部に配管１４から導入し、上部配管８６から大気中に排出した。吸着器８７に導入された曝気ガス中のＶＯＣは活性炭８９に吸着され、ＶＯＣは吸着器８７内に回収された。この状態で３０日間回収を続けた。このときの曝気ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は約４ｐｐｍで、ＶＯＣ回収期間中、排出ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。
【００８８】
３０日間のＶＯＣ回収が完了する時点において、脱着・処理装置を搭載した車両をサイトＡまで移動させ、吸着器８７の設置場所近傍に停車させた。次に吸着器８７に接続された配管１４、８６をはずし、代わりに吸着器８７に配管１４、１５によって蒸気発生器４、受器６をそれぞれ接続した。さらに吸着器８７の周囲にヒーター１０１を巻きつけ、吸着器８７全体を断熱材１０２で覆ったのち、ヒーター１０１を１２０℃に加熱した。次いで蒸気発生器４の水を収容する容器３９をヒーター４１で１００℃に加熱し、発生する水蒸気を配管１４から吸着器８７に送り込んだ。このときの蒸気発生量は約５ｋｇ／ｈｒとした。
【００８９】
吸着器８７に水蒸気を送り込むとともに吸着器８７から配管１５を通じて受器６内にＶＯＣを含んだ水蒸気が流入し、さらに凝縮器５に移動した。水蒸気は冷却水循環器９１から４℃の冷却水を供給された凝縮器５によって液化され、凝縮液２０が受器６内に徐々に貯留された。
【００９０】
１時間後、貯留した凝縮液２０が５Ｌ程度となり、受器６の底部に水と分離したＶＯＣの蓄積が確認された時点で散気管７からブロア２１によって凝縮液２０中に１０Ｌ／ｍｉｎの風量で空気を曝気し、凝縮液２０中のＶＯＣの気化を開始した。
【００９１】
ＶＯＣと水蒸気を含んだ曝気ガスは凝縮器５を通り、その間に大部分の水蒸気を凝縮させた。ＶＯＣもある割合で水蒸気とともに凝縮したが、凝縮されなかったＶＯＣは曝気ガスとともに配管２２に至り、塩素発生器８から配管２３を通じて導入された塩素と混合された後、円筒形の反応槽９（直径２０ｃｍ、長さ１ｍ）に導入された。
【００９２】
塩素発生器８には３０％の塩酸水溶液が収容されており、設置された２枚のチタン製電極板に２．５Ｖの電圧をかけ、さらに散気管５９から０．５Ｌ／ｍｉｎの風量で空気を曝気することで、塩酸の電気分解によって発生した塩素ガスを配管２３を通じて配管２２に供給するようにした。
【００９３】
このときの配管２２内の混合ガスをサンプリング口９５から採取し、空気で希釈したのち検知管によってＶＯＣ濃度及び塩素濃度を測定したところ、混合ガス中のテトラクロロエチレンは約１５，０００ｐｐｍ、塩素は５，０００ｐｐｍであった。
【００９４】
反応槽９では内部に設置されたブラックライト１０（（株）東芝製ＦＬ１０ＢＬＢ、１０Ｗ、ピーク波長３６０ｎｍ）によって導入された混合ガスに近紫外光を照射し、混合ガス中のＶＯＣの分解を行った。
【００９５】
反応槽９を通過した処理済ガス中のＶＯＣ濃度及び塩素濃度をサンプリング口９６から検知管によって測定したところ、テトラクロロエチレンは０．１ｐｐｍ以下、塩素は４２００ｐｐｍであった。
【００９６】
処理済ガスは配管４２を通って散気管５３からアルカリ加熱槽１１に貯留されたアルカリ溶液（２０％水酸化ナトリウム水溶液）４４中に曝気され、ガス中の分解生成物及び残留塩素をアルカリ溶液４４に吸収させた後に配管４９、凝縮器５０、配管５１を通じて外部に排出した。
【００９７】
次に受器６内の凝縮液２０が約１０Ｌに達した時点で凝縮液２０のタンク３９への移送を開始した。配管３７の先端は凝縮液２０が約１０Ｌとなる時の液面に接するように受器６内に垂直に設置されており、凝縮液２０が１０Ｌを越えたときに液を吸引する。また、水と分離して曝気によって溶液中に浮遊する粒状のＶＯＣを凝縮液２０の水溶液とともに吸引した場合でも、配管３７の垂直部分を吸引する間に水より比重の重いＶＯＣのみが配管３７から受器６内に戻るように設定されている。タンク３９へ移送された凝縮液はヒーター４１で加熱されて水蒸気となり、吸着器８７の脱着に同様に使用された。また、凝縮液に含有されていたＶＯＣも加熱によって気化して水蒸気とともに吸着器８７に導入された。
【００９８】
以上の工程を連続で行い、経時的にサンプリング口９５から混合ガス中のＶＯＣ濃度を検知管によって測定し、ＶＯＣ濃度の約３０％の濃度となるように塩素発生器８から発生する塩素濃度を電極９２に印加する電圧を変えて調整した。混合ガス中のテトラクロロエチレン濃度は時間の経過とともに減少し、１６時間目に１ｐｐｍ以下となった。その時点で、水蒸気発生器４からの水蒸気の発生を停止し、配管１４を水蒸気発生器４から切り離し、代わりに温風機９７に接続した。次いで温風器９７から１２０℃の熱風を吸着器８７に送風し、活性炭８９を乾燥させた。このとき発生したＶＯＣを含む水蒸気は凝縮器５によって液化し、凝縮液２０として貯留された。この凝縮液２０も前述と同様に曝気によってＶＯＣを気化し、そのＶＯＣを反応槽９において分解した。再び混合ガス中のテトラクロロエチレン濃度が１ｐｐｍ以下となった時点で全ての運転を停止した。
【００９９】
受器６に残された凝縮液２０をサンプリングしてヘキサン抽出を行い、ＥＣＤガスクロマトグラフィーによってテトラクロロエチレン濃度を測定したところ、０．０１ｍｇ／Ｌ以下であったため、凝縮液２０を受器６から排出し、廃棄を行った。
【０１００】
また、バルブ４５を閉鎖した後、アルカリ加熱槽１１のヒーター４６によってアルカリ溶液４４を９５℃に加熱し、溶解した分解生成物をアルカリ加熱処理した。加熱によってアルカリ溶液４４から発生した水蒸気は冷却水循環器（図には不記載）から４℃の冷却水を供給された凝縮器５０によって液化し、槽内に再び戻した。２時間の加熱処理によって槽内の分解生成物（クロロ酢酸）は０．０５ｍｇ／Ｌ（検出限界）以下となり、代わりに数ｍｇ／Ｌのギ酸及びシュウ酸が生成した。処理後の水溶液はポリタンクに移し、通常のアルカリ廃液として最終処理を行った。
【０１０１】
以上で吸着器８７に回収されたＶＯＣの処理を終了したが、吸着器８７に回収されたＶＯＣ量とサンプリング口９５から測定した脱着ＶＯＣ量から吸着器からのＶＯＣ脱着率を計算したところ、およそ５４％となった。
【０１０２】
また、今回の処理で塩素の発生に使用された３０％濃度の塩酸溶液は５Ｌであった。
【０１０３】
次に、今回使用した吸着器８７を用いて、再び前述と同様の方法によりサイトＡにおいてＶＯＣの回収を開始した。サイトＡにおける３０日間のＶＯＣ回収の間、今回使用された脱着処理装置を搭載した車両をサイトＡと同じく吸着器へのＶＯＣ回収を行っているサイトＢに移動させ、ＶＯＣの回収期間を終了したと同時にサイトＡと同様に吸着器に回収したＶＯＣを脱着・分解処理した。吸着器の再生を終了し、再びサイトＢにおいてＶＯＣの回収を開始した後、さらに先の車両を同様にＶＯＣ回収を行っているサイトＣに移動させ、同様に吸着器に回収したＶＯＣを脱着・分解処理した。吸着器の再生を終了し、再びサイトＣにおいてＶＯＣの回収を開始した後、さらに同様に先の車両をサイトＡに移動させ、ＶＯＣ回収期間の終了と同時にサイトＡにおいてＶＯＣの脱着・分解処理を行った。
【０１０４】
サイトＡにおけるＶＯＣ回収期間中、曝気ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は約４ｐｐｍで排出ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。分解処理中、同様に経時的にサンプリング口９５から混合ガス中のテトラクロロエチレン濃度を検知管によって測定したところ、２９時間目に１ｐｐｍ以下となった。その後も前述と同様の処理を行い、吸着器８７に回収されたＶＯＣの処理を終了した。吸着器８７に回収されたＶＯＣ量とサンプリング口９５から測定した脱着ＶＯＣ量から吸着器からのＶＯＣ脱着率を計算したところ、およそ１０６％となり、前回脱着されなかったＶＯＣも含めて脱着されたことがわかった。
【０１０５】
また、今回の処理で塩素の発生に使用された３０％濃度の塩酸溶液は前回同様１０Ｌであった。
【０１０６】
さらに同じ吸着器８７を用いて、三たび前述と同様の方法によりサイトＡにおいてＶＯＣの回収を行った。サイトＡにおける３０日間のＶＯＣ回収の間、再びサイトＢ、Ｃにそれぞれ脱着処理装置を搭載した車両を移動させ、吸着器に回収したＶＯＣの脱着・分解処理を行った。そして再び車両をサイトＡに移動させ、ＶＯＣ回収期間の終了と同時にサイトＡにおいてＶＯＣの脱着・分解処理を行った。
【０１０７】
サイトＡにおけるＶＯＣ回収期間中、曝気ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は約４ｐｐｍで排出ガス中のテトラクロロエチレンの濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。分解処理中、同様に経時的にサンプリング口９５から混合ガス中のＶＯＣ濃度を検知管によって測定したところ、２８時間目に１ｐｐｍ以下となった。その後も前述と同様の処理を行い、吸着器８７に回収されたＶＯＣの処理を終了した。吸着器８７に回収されたＶＯＣ量とサンプリング口９５から測定した脱着ＶＯＣ量から吸着器からのＶＯＣ脱着率を計算したところ、およそ１０２％となり、今回回収されたＶＯＣ量はほぼ完全に脱着され、分解処理されることがわかった。
【０１０８】
また、今回の処理で塩素の発生に使用された３０％濃度の塩酸溶液は２回目と同様１０Ｌであった。
【０１０９】
以上より、本発明の方法によって、低濃度かつ大量のＶＯＣガスを高濃度かつ少量のＶＯＣガスに変換し、短時間で塩素使用量の少ない、効率的な分解処理を行えることがわかった。また、吸着器の再生も十分に行うことができ、繰り返し使用可能であることが確認された。さらに処理装置を車両に搭載することで、１つの処理装置によって複数の汚染サイトを巡回して浄化できることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図４】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図５】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図６】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図７】本発明の一実施態様にかかる分解処理装置の概略図である。
【図８】本発明の一実施態様にかかる車載型分解処理装置及び巡回型浄化方法の概略図である。
【図９】実施例１の分解処理装置の一部概略図である。
【図１０】実施例１の分解処理装置の一部概略図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  吸着剤
２、７６、８０、８７  吸着器
３  ＶＯＣ含有媒体供給手段
４  水蒸気供給装置
５、５０  凝縮器
６  受器
７、４３、５３、５９、６５、８５  散気管
８  塩素発生装置
９  反応槽
１０  ブラックライト
１１  アルカリ加熱槽
１２、１３、１４、１５、２２、２３、２５、３１、３４、３７、４２、４９、５１、５２、５６、５７、５８、６２、６８、７３、８１、８６、１１０、１１３  配管
１６、１７、１８、１９、３０、３３、３６、４５、４７、４８、６３、６４、１１１、１１２  バルブ
２０、４０  凝縮液
２１、２４、３２、９４  ブロア
２６、２７、３５、４１、４６、１０１  ヒーター
２８、３８、６１  ポンプ
２９、３９  タンク
４４、６７  アルカリ溶液
５４  気液分離槽
５５  酸性溶液
６０  次亜塩素酸塩溶液
６６  アルカリスクラバー
６９  電気分解槽
７０  水溶液
７１、９２  電極
７２、９３  電源
７５、７９  汚染サイト
７７、８１  汚染媒体
７８  車両
８２  曝気槽
８３  排水管
８９  活性炭
９１  冷却水循環器
９５、９６  サンプリング口
１０２  断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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