(57)【要約】【課題】処理プロセスにおいて使用するエネルギーを無駄なく使用し、また物質の廃棄を極力少なくする事により、プロセス全体として、省エネルギー化と高効率化を図った土壌や地下水等の浄化方法および装置を提供する。【解決手段】有機化合物等で汚染された土壌を掘削した後、この汚染土壌を加熱し、揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）を蒸発させて土壌を浄化するとともに汚染土壌ガスを発生し、この汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合し、かつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを塩化水素ガスを含むガスに分解する土壌の浄化方法であって、前記加熱，オゾンガス，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機の排熱を、前記土壌加熱用の熱源の少なくとも一部として利用する。【選択図】　　　　図１
2004105870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物等で汚染された土壌を掘削した後、この汚染土壌を加熱し、揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）を蒸発させて土壌を浄化するとともに汚染土壌ガスを発生し、この汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合し、かつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを塩化水素ガスを含むガスに分解する土壌の浄化方法であって、
前記加熱，オゾンガス，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機の排熱を、前記土壌加熱用の熱源の少なくとも一部として利用することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化方法において、前記紫外線照射後の塩化水素ガスを含むガスを水中に溶解させ、かつこの溶解水に鉄を添加して、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の浄化方法において、土壌の浄化に加えて、さらに汚染地下水の浄化を行なう浄化方法であって、ＶＯＣを含む汚染地下水にオゾンガスを曝気し、前記ＶＯＣの一部を分解しかつ残部を揮発させてオゾン・汚染物質混合ガスを発生し、このオゾン・汚染物質混合ガスと前記汚染土壌ガスとを混合し、かつ紫外線を照射してＶＯＣガスを塩化水素ガスを含むガスに分解することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項４】
請求項３に記載の浄化方法において、前記汚染地下水にオゾンガスを曝気する前に、前記汚染地下水を前記汚染土壌ガスにより熱交換器を介して加熱することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の浄化方法において、オゾンガスを曝気された後の地下水を、ｐＨ調整した後、排水することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項６】
請求項５に記載の浄化方法において、前記排水の少なくとも一部を、前記加熱された土壌の冷却水もしくは前記塩化水素ガスを含むガスを溶解させる水として利用することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の浄化方法において、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した際の前記塩化鉄を、土壌汚染物としての重金属固定剤として利用することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれかに記載の浄化方法において、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した際に発生する水素ガスを、前記発電機の燃料の少なくとも一部として利用することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の浄化方法において、前記土壌をガスタービンエンジン発電機やジーゼルエンジン発電機等の発電機の排ガスで加熱し、かつ前記発電機の排ガスと土壌とをロータリーキルン内で対向して流して前記加熱を行なうことを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の浄化方法において、前記ロータリーキルン内で加熱処理された浄化土壌を、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した後の排ガスにより冷却することを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
【請求項１１】
有機化合物等で汚染された土壌を掘削せずに地下水とともに浄化する方法において、少なくとも下記の工程を含むことを特徴とする土壌や地下水等の浄化方法。
１）発電機から発生する高温の排ガスを圧縮して、汚染地点付近の井戸から土壌内に吹き込みＶＯＣを蒸発させ、汚染土壌ガスを発生する工程。
２）汚染土壌ガスと地下水とを吸引ポンプにより吸出し気液分離し、分離された汚染ガスとオゾンガスとを混合し、かつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを分解する工程。
３）前記圧縮排ガスの吹き込みを停止後、微生物を含む冷却水を前記土壌汚染地点の周辺の井戸から土壌内に注入する工程。
【請求項１２】
掘削した汚染土壌を加熱する土壌加熱装置を有する土壌浄化装置と、オゾン発生器と、前記土壌加熱装置で発生したＶＯＣガスを含む汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合しかつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを分解するガス浄化装置と、前記土壌加熱装置，オゾンガス発生器，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機とを有し、前記発電機の排熱を、前記土壌加熱装置における土壌加熱用熱源の少なくとも一部として利用する構成を備えたことを特徴とする土壌の浄化装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の浄化装置において、土壌の浄化に加えて、さらに汚染地下水の浄化を行なう浄化装置であって、ＶＯＣを含む汚染地下水にオゾンガスを曝気し、前記ＶＯＣの一部を分解しかつ残部を揮発させてオゾン・汚染物質混合ガスを発生する地下水浄化装置を備え、さらに、前記オゾン・汚染物質混合ガスと前記土壌加熱装置で発生した汚染土壌ガスとを混合し、かつ紫外線を照射してＶＯＣガスを分解するガス浄化装置を備えたことを特徴とする土壌や地下水等の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機化合物特に揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）により汚染された土壌や地下水等の浄化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、後述する特許文献１に記載されたように、「有機化合物で汚染された汚染地盤構成物類を有機汚染物質溶出促進剤と接触させて有機汚染物質を溶出させるとともに、溶出した有機汚染物質を酸化剤と接触させて分解することを特徴とする汚染地盤構成物類の浄化方法」が知られている。
【０００３】
前記特許文献１にも記載されかつ周知のように、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロエタン、四塩化炭素等に代表される有機塩素化合物は、溶剤、洗浄剤、消炎剤等として広範な用途を有しており、特に近年では、これらの化合物がその製造、使用、貯蔵、輸送等の過程で、漏洩、飛散、事故等により、環境に放出されて土壌中に浸透し、環境を汚染していることが問題となっている。
【０００４】
土壌中に浸透したこれらの化合物は、高密度であり、高い揮発性を有しており、又水に僅かに溶解するため、複雑な挙動を示す。一部は土壌中の有機物や粘土鉱物に吸着されたり、又は土壌中の間隙にガス状で蓄積されたりするが、大部分は帯水層に到達して地下水により広範囲に移動、拡散する。これらの化合物がこのような水圏に存在することは、水圏の生態系に悪影響をもたらすだけでなく、地下水が飲料、灌溝又は工業用に利用されるとき、上記化合物の毒性により大きな障害が引き起こされる。従ってこのような化合物で汚染された土壌、地下水等は早急に浄化されねばならない。
【０００５】
前記特許文献１は、前記有機汚染物質を酸化剤と接触させて酸化分解する浄化方法を開示し、酸化処理に際して、酸化促進助剤を加えたり、紫外線を照射したり、オゾンをバブリングして酸化分解を促進することを記載している。
【０００６】
また、後述する特許文献２においても、類似の汚染水浄化装置が開示されており、下記装置を記載している。即ち、「揮発性汚染物質を含む汚染水を貯留する汚染水貯留装置と、該揮発性汚染物質を分解させるために、該汚染水貯留装置に貯留された汚染水中にオゾンガスを混合する混合装置と、該揮発性汚染物質の分解を促進するために、オゾンガスを混合された汚染水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、紫外線が照射された汚染水中に残存する揮発性汚染物質を曝気用気体中に気化させるために、該照射後汚染水に該曝気用気体を接触させる曝気装置と、該曝気装置から排出した曝気後ガス中の揮発性汚染物質を該曝気後ガスから除去するために、該曝気後ガス中揮発性汚染物質を吸着する活性炭吸着装置と、該曝気装置で処理した処理後水を貯留する処理後水貯留装置とを有する汚染水浄化装置。」が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３００５０６号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−１１４８４号公報（第１−５頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の土壌や地下水等の浄化方法においては、下記のような問題があった。
【０００９】
従来の土壌や地下水等の浄化方法においては、土壌の処理装置、地下水の処理装置、ガスの処理装置等の各装置が、それぞれ装置ごとに完結しており、前記各装置を駆動するための動力は、個別に外部から導入され、また個々の装置から排出される廃棄物もしくは排熱も、充分な再利用もしくは有効利用することなく処理されていた。
【００１０】
また、上記装置における複数の処理プロセスは、かならずしも互いに有機的に結合され、高効率化と省エネルギー化が充分図られてはおらず、上記観点から改良が望まれていた。
【００１１】
この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、処理プロセスにおいて使用するエネルギーを無駄なく使用し、また物質の廃棄を極力少なくする事により、プロセス全体として、省エネルギー化と高効率化を図った土壌や地下水等の浄化方法および装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明は、有機化合物等で汚染された土壌を掘削した後、この汚染土壌を加熱し、揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）を蒸発させて土壌を浄化するとともに汚染土壌ガスを発生し、この汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合し、かつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを塩化水素ガスを含むガスに分解する土壌の浄化方法であって、前記加熱，オゾンガス，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機の排熱を、前記土壌加熱用の熱源の少なくとも一部として利用する（請求項１の発明）。
【００１３】
上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし８の発明が好ましい。上記各発明の補足説明および作用等については、実施態様の発明を記載した後で総括的に述べる。即ち、請求項１に記載の浄化方法において、前記紫外線照射後の塩化水素ガスを含むガスを水中に溶解させ、かつこの溶解水に鉄を添加して、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去する（請求項２の発明）。
【００１４】
また前記請求項１または２に記載の浄化方法において、土壌の浄化に加えて、さらに汚染地下水の浄化を行なう浄化方法であって、ＶＯＣを含む汚染地下水にオゾンガスを曝気し、前記ＶＯＣの一部を分解しかつ残部を揮発させてオゾン・汚染物質混合ガスを発生し、このオゾン・汚染物質混合ガスと前記汚染土壌ガスとを混合し、かつ紫外線を照射してＶＯＣガスを塩化水素ガスを含むガスに分解する（請求項３の発明）。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の浄化方法において、前記汚染地下水にオゾンガスを曝気する前に、前記汚染地下水を前記汚染土壌ガスにより熱交換器を介して加熱する（請求項４の発明）。
【００１６】
また、前記請求項３または４に記載の浄化方法において、オゾンガスを曝気された後の地下水を、ｐＨ調整した後、排水する（請求項５の発明）。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の浄化方法において、前記排水の少なくとも一部を、前記加熱された土壌の冷却水もしくは前記塩化水素ガスを含むガスを溶解させる水として利用する（請求項６の発明）。
【００１８】
また、前記請求項２ないし６のいずれかに記載の浄化方法において、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した際の前記塩化鉄を、土壌汚染物としての重金属固定剤として利用する（請求項７の発明）。
【００１９】
さらに、前記請求項２ないし７のいずれかに記載の浄化方法において、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した際に発生する水素ガスを、前記発電機の燃料の少なくとも一部として利用する（請求項８の発明）。
【００２０】
（前記請求項１ないし８の発明の補足説明および作用）
本件発明は、前記課題を解決するため、まず、土壌、地下水の浄化のためのエネルギーを、熱電併給システムとしてまかなうことを基本とする。
【００２１】
土壌の浄化処理は、土壌を加熱し、汚染物質（ＶＯＣ）を蒸発させる方法で行なう。加熱のための熱源は、発電機の排熱を利用する。発電機の種類は問わないが、ガスタービンエンジン発電機が最適である。その理由は、燃料に、硫黄分の少ない都市ガスを使用する事ができること、排熱の温度が３００℃前後で土壌の加熱に好適な温度であること、燃料に多少の水素ガスを混合しても運転に影響が出ないこと等である。発電効率から言えば、燃料電池が良いが、現状では価格が高く、燃料の改質器が必要になるなど不利な点が多く、前記発電機が好適である。
【００２２】
ＶＯＣなど汚染物質の分解には、オゾンと紫外線を用いた促進酸化法により行なう。ＶＯＣ成分の多くは紫外線のみでも酸化分解されるが、ホスゲンなどの有害な２次副生成物が発生する事が多く、オゾンと複合処理する事で、ＶＯＣを効率よく完全分解する事が可能となる。通常、オゾン処理を組み込むと消費電力が大きくなり、ランニングコストが高騰するが、本件発明では熱電併給システムを組み込んでいるため、エネルギーの増大分を吸収する事ができる。
【００２３】
地下水の浄化処理は、曝気により、ＶＯＣを気相中に揮発させることにより行なう。曝気に用いる気体に、オゾンガスを用いる事で、曝気を始めた時点からＶＯＣの酸化が始まるため、工程に無駄が無くなる。
【００２４】
この段階で、一部のＶＯＣは酸化され、塩酸となって地下水中に残留する。塩酸の濃度は極僅かであるが、後述するように、鉄粉のフィルターを通過させ、塩酸を塩化鉄に変換する。この水の一部は、ｐＨ調整した後、土壌浄化装置から排出される高温の土壌の冷却と、ガス浄化装置から発生する塩化水素ガスをトラップするために使われる。トラップした水中の塩酸も塩化鉄に変換する。
【００２５】
上記塩化鉄は、土壌改良剤や、凝集剤としても使われる物質であるため、この排水によって冷却された土壌はそのままその土地で利用する事ができるし、余った地下水は下水道に放流することも可能である。
【００２６】
また、地下水を曝気する前に、土壌浄化装置から排出される高温の汚染土壌ガスにより、熱交換器を介して地下水が温められることにより、曝気の際、ＶＯＣが揮発しやすくなる。同時に、汚染土壌ガスは、後段のガス浄化装置で処理し易い温度に冷却される。
【００２７】
土壌浄化装置や地下水浄化装置から発生するＶＯＣガスは、気相中で処理する。ＶＯＣガスとオゾンガスが混合された状態で、紫外線を照射し、ＶＯＣガスを効率よく分解することができる。
【００２８】
このとき、各浄化装置から排出されたＶＯＣガスは、全て混合して処理する。地下水浄化装置から排出されるＶＯＣガスは、オゾンガスを含有している。また、土壌浄化装置からのＶＯＣガスは、比較的温度が高いため、処理すべきＶＯＣガス全体を温め、反応をより効率的に行なうことに貢献できる。
【００２９】
ガス浄化装置において、ＶＯＣガスはオゾンと紫外線、そして高い温度により非常に効率よく酸化分解され、水、二酸化炭素、塩化水素ガスに分解される。塩化水素ガスの水素源は、主に土壌浄化装置でＶＯＣガスと共に蒸発した水分から供給される。
【００３０】
塩化水素ガスは、その後段で水と接触する事により水溶し、塩酸となる。この水は循環使用されるため、水中の塩化水素濃度は次第に高くなる。そこで前述のようにこの塩酸に鉄を接触させ、塩化鉄として塩酸を除去することで中和する。
【００３１】
また、塩化鉄を生成する際に、水素ガスが発生する。この水素ガスは、発電機の燃料に添加され、有効利用される。
【００３２】
また、塩化水素を除去され、クリーンになった排気ガスは、最後に土壌浄化装置から排出される高温の土壌に吹き付けられ、土壌を冷却する事に使われる。このとき、排気ガス中に残留するオゾンガスが、土壌の熱により分解される。
【００３３】
次に、汚染土壌を加熱する際に、公知のロータリーキルンを使用する場合には、下記請求項９ないし１０の発明が好ましい。即ち、前記請求項１ないし８のいずれかに記載の浄化方法において、土壌をガスタービンエンジン発電機やジーゼルエンジン発電機等の発電機の排ガスで加熱し、かつ前記発電機の排ガスと土壌とをロータリーキルン内で対向して流して前記加熱を行なう（請求項９の発明）。
【００３４】
また、請求項９に記載の浄化方法において、前記ロータリーキルン内で加熱処理された浄化土壌を、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去した後の排ガスにより冷却する（請求項１０の発明）。
【００３５】
さらに、汚染土壌を掘削することなく現場処理する場合には、下記請求項１１の発明が好ましい。即ち、有機化合物等で汚染された土壌を掘削せずに地下水とともに浄化する方法において、少なくとも下記の工程を含むこととする。
１）発電機から発生する高温の排ガスを圧縮して、汚染地点付近の井戸から土壌内に吹き込みＶＯＣを蒸発させ、汚染土壌ガスを発生する工程。
２）汚染土壌ガスと地下水とを吸引ポンプにより吸出し気液分離し、分離された汚染ガスとオゾンガスとを混合し、かつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを分解する工程。
３）前記圧縮排ガスの吹き込みを停止後、微生物を含む冷却水を前記土壌汚染地点の周辺の井戸から土壌内に注入する工程。
【００３６】
次に、前述の浄化方法を実施するための装置としては、下記請求項１２ないし１３の発明が好ましい。即ち、掘削した汚染土壌を加熱する土壌加熱装置を有する土壌浄化装置と、オゾン発生器と、前記土壌加熱装置で発生したＶＯＣガスを含む汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合しかつ紫外線を照射して前記ＶＯＣガスを分解するガス浄化装置と、前記土壌加熱装置，オゾンガス発生器，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機とを有し、前記発電機の排熱を、前記土壌加熱装置における土壌加熱用熱源の少なくとも一部として利用する構成を備えたものとする（請求項１２の発明）。
【００３７】
また、前記請求項１２に記載の浄化装置において、土壌の浄化に加えて、さらに汚染地下水の浄化を行なう浄化装置であって、ＶＯＣを含む汚染地下水にオゾンガスを曝気し、前記ＶＯＣの一部を分解しかつ残部を揮発させてオゾン・汚染物質混合ガスを発生する地下水浄化装置を備え、さらに、前記オゾン・汚染物質混合ガスと前記土壌加熱装置で発生した汚染土壌ガスとを混合し、かつ紫外線を照射してＶＯＣガスを分解するガス浄化装置を備えたものとする（請求項１３の発明）。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【００３９】
図１は本発明の実施例に関わる土壌浄化装置の模式的構成を示す。図１に示す装置は、掘削した汚染土壌を加熱する土壌加熱装置１１を有する土壌浄化装置１と、オゾン発生器２と、前記土壌加熱装置１１で発生したＶＯＣガスを含む汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合しかつ紫外線を照射してＶＯＣガスを分解するガス浄化装置３と、前記土壌加熱装置，オゾンガス発生器，紫外線照射ならびにその他周辺機器が必要とする電力の少なくとも一部を供給する発電機４とを有し、この発電機の排熱（廃熱）を、土壌加熱装置１１における土壌加熱用熱源の少なくとも一部として利用する構成を備えたものである。
【００４０】
前記ガス浄化装置３は、汚染土壌ガスとオゾンガスとを混合するガス混合器３１と紫外線照射装置３２の他に、紫外線照射後の塩化水素ガスを含むガスを水中に溶解させる水接触装置３３と、この溶解水（塩酸）に鉄を添加して、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去する水処理装置３４を備える。
【００４１】
なお、本実施例において、汚染土壌は、土壌加熱装置１１により加熱されて浄化土壌となる。また、ガス混合器３１には、反応促進のため、オゾンガスのほかに加湿機２ａから水分が注入される。さらに、水接触装置３３において発生したガス中の残留オゾンガスは、オゾン分解触媒で無害化され浄化ガスとして大気中に放出される。また、水処理装置３４において発生した水素ガスは、発電機の燃料の一部として利用される。
【００４２】
次に、前記塩化水素ガスを塩化鉄として除去し水素ガスを発生する装置の実施例を図５に示す。図５は、鉄を鉄粉の形態で添加する装置を示す。塩化水素ガスを水に溶かした塩酸を、装置下部の塩酸注入部２１から注入する。この注入部は多孔性の物質で構成され、具体的には、セラミックス、ガラス等、一定の機械的強度と耐酸性を持つ材料である。この塩酸注入部２１は鉄粉層２２内に設けられており、注入された塩酸は、速やかに鉄粉と反応し、塩化鉄を合成し、水素ガス２５を排出する。
【００４３】
また、鉄粉は、塩化鉄として減少した分、鉄粉層の上部の鉄粉投入口２３から順次投入される。塩酸注入部２１は多孔性物質のため、目詰まりが懸念されるが、上記構成により、塩酸と反応し、粒子径が小さくなった鉄粉は、鉄粉層２２上部の比較的粒子径の大きな領域にトラップされる。そのため、塩酸注入部の内部からの目詰まりの発生が抑制される。塩化鉄溶液２４は、一部が引き抜かれて重金属固定剤等として有効利用され、一部が返送されて再生水として利用される。
【００４４】
次に、図２について述べる。図２は、本発明の異なる実施例に関わる土壌や地下水等の浄化装置の模式的構成を示す。図２において、図１に示した部材と同一機能部材には、同一番号を付して詳細説明を省略する。
【００４５】
図２に示す装置は、図１に示した土壌の浄化装置に加えて、さらに汚染地下水の浄化を行なう浄化装置であって、ＶＯＣを含む汚染地下水にオゾンガスを曝気し、前記ＶＯＣの一部を分解しかつ残部を揮発させてオゾン・汚染物質混合ガスを発生する地下水浄化装置５を備え、さらに、前記オゾン・汚染物質混合ガスと土壌加熱装置１１で発生した汚染土壌ガスとを混合し、かつ紫外線を照射してＶＯＣガスを分解するガス浄化装置３ａを備える。
【００４６】
前記地下水浄化装置５は、オゾン・汚染物質混合ガスを発生するためのオゾンガス散気装置５１の他に、汚染地下水にオゾンガスを曝気する前に、汚染地下水を汚染土壌ガスにより予備加熱する熱交換器５３と、オゾンガスを曝気された後の地下水を、ｐＨ調整した後排水する排水処理装置５２を備える。浄化地下水は、加熱された土壌の冷却水もしくは前記塩化水素ガスを含むガスを溶解させる水として利用する。
【００４７】
なお、図２の実施例において前記土壌浄化装置１は、塩化水素ガスを塩化鉄として除去した際の塩化鉄を、土壌汚染物としての重金属固定剤として利用する排土処理装置１２を備える。また、ガス浄化装置３ａは、残留オゾン熱分解装置３５を備える。
【００４８】
次に図３について述べる。図３は土壌浄化装置として、ロータリーキルンを採用した実施例を示す。発電機４の排ガスと、土壌がロータリーキルン６内で対向して流れるようにする。この実施例において、浄化土壌の１次冷却は、排気ガス中のオゾンを熱分解する事を主眼にしている。また、２次冷却に浄化後の地下水を使用しているが、地下水の浄化を行なわない場合や、何らかの理由により２次冷却に地下水を使用しない場合は、１次冷却の経路を長くし、排気ガスに熱を移動させる。高温になった排気ガスは、掘削直後の汚染土壌の予熱に利用する事により、総合熱効率を高めることができる。
【００４９】
次に、図４について述べる。図４は掘削なしで土壌や地下水を浄化する装置の実施例を示す。発電機４から発生する高温の排気ガスを圧縮機４ａで圧縮し、汚染地点の周辺の井戸から土壌内に吹き込む。高温であるため、土壌からＶＯＣガスは効率的に脱離する。吹込みと同時に、汚染地点の井戸から土壌ガスや地下水を吸引ポンプ７で吸い出し、気液分離機８でガス成分と液体に分離し、ガス／地下水浄化装置９により浄化する。そのため、周辺への汚染の拡散を抑えることが可能となる。
【００５０】
上記のような浄化により、汚染レベルが高い間は、効率的に土壌からＶＯＣガスを除去する事ができる。しかしながら、浄化処理が終盤に近づくと、除去効率が悪くなる。そこで浄化処理終盤には、図４の右側に示すように、排気ガスの吹き込み、吸出しを停止し、全ての井戸からＶＯＣ浄化用の微生物と、微生物の栄養分を含有した冷却水／微生物溶液２０を土壌中に流す。排気ガスにより高温になっていた土壌中のガスは、冷却されることにより体積が減り、土壌内が減圧されるため、冷却水は効率的に土壌全体に吸引され、広く拡散する。
【００５１】
また、浄化処理前に土壌内に存在していた微生物は、浄化処理前半の高温ガスの吹込みにより、大部分が熱殺菌されているため、土壌浄化用の微生物には生存競争の相手が少なく、効率的に土壌内で繁殖する事ができる。さらに、土壌の冷却過程で、微生物が効率的に繁殖する温度になるため、微生物処理の効率も従来技術に比べて非常に高くなる。
【００５２】
【発明の効果】
この発明によれば前述のように、土壌、地下水の浄化のためのエネルギーを、熱電併給システムとしてまかなうことを基本とし、さらにガス浄化装置において、ＶＯＣガスをオゾンと紫外線により効率よく酸化分解し、発生した塩化水素ガスを水中に溶解し、かつ鉄を添加して塩化鉄として除去し、この塩化鉄を重金属固定剤等に有効利用する。また、塩化鉄を生成する際に発生する水素ガスは、発電機の燃料に添加して有効利用する等々の方法を採用したことにより、下記に列挙するような種々の効果が得られる。即ち、
１）従来、ＶＯＣガスを浄化した後の塩酸水は、水酸化ナトリウム等の中和剤で中和処理する事が多かったが、本発明ではこれら中和剤の使用量を０とする事ができる。削減された中和剤の費用の代わりに鉄を購入する費用が発生するが、中和剤よりはるかに管理が容易となる。
２）鉄で中和された水は、従来の水酸化ナトリウムによる中和と異なり、食塩を含まず、土壌改良剤である塩化鉄を含有している。塩害の心配が無いため、土壌浄化装置で加熱された土壌を冷却する用途に使うことができる。
３）浄化済みの地下水による冷却により、土壌の冷却時間が短縮され、工期の短縮によるコスト削減が実現される。
４）また、下水道に放流する水量を減らすことができるため、下水道費用も削減できる。
５）本発明ではＶＯＣガスを酸化処理した後の塩化水素を原料に、塩化鉄を製造する。土壌が重金属類で汚染されている場合は、この塩化鉄を重金属固定剤として利用することができ、重金属固定剤の費用を削減することができる。また、重金属に汚染されていない場合は、凝集剤として外部に販売することも可能である。
６）塩化水素を含有する水と鉄を接触させた時に発生する水素ガスを発電機の燃料として再利用することができる。これは、従来、水と食塩しか生成しない水酸化ナトリウムによる中和処理ではなし得なかったことである。また、この水素ガスの利用は、エネルギーの回収に他ならないため、システム全体の熱効率が向上し、燃料費の節約を図る事ができる。
７）従来の技術では、装置の駆動と、熱源を別に求めているため、全体の熱効率は４０％を超えることはなく、非常に効率が悪い。本発明では、土壌からＶＯＣガスを揮発させるための熱源として、発電機の排熱を使用しているため、システム全体の熱効率が高い。前述の水素ガスとしてのエネルギー回収とあいまって、全体の熱効率は８０％を超える。
８）このような熱電併給システムを導入する事により、得られる電力には余裕がある。そのため、ＶＯＣの酸化処理において、従来はランニングコストの面から敬遠されてきたオゾンを使用することが可能になった。これにより、従来行なわれてきた紫外線のみによる酸化処理に比べて反応速度が向上し、また有害な副生成物を発生させずに、完全分解が効率的に行なえるようになった。
９）従来の技術として、過酸化水素と紫外線を組み合わせた方法もあるが、過酸化水素の費用が必要であった。本発明では、土壌の加熱処理に使う熱源となる発電による電力により、新たな費用を発生させること無く、より酸化力の強いオゾンを使用する事ができるため、より低コストになる。
【００５３】
上記のとおり、本発明によれば総じて、処理プロセスにおいて使用するエネルギーを無駄なく使用し、また物質の廃棄を極力少なくする事により、プロセス全体として、省エネルギー化と高効率化を図った土壌や地下水等の浄化方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の土壌浄化装置の模式的構成図
【図２】図１とは異なる本発明の実施例の土壌および地下水浄化装置の模式的構成図
【図３】ロータリーキルンを採用した実施例の模式的構成図
【図４】掘削なしで土壌や地下水を浄化する装置の実施例を示す模式的構成図
【図５】塩酸から塩化鉄と水素ガスを発生する装置の実施例の模式的構成図
【符号の説明】
１：土壌浄化装置、２：オゾン発生器、３，３ａ，３ｂ：ガス浄化装置、４：発電機、４ａ：圧縮機、５，５ａ：地下水浄化装置、６：ロータリーキルン、７：吸引ポンプ、８：気液分離機、９：ガス／地下水浄化装置、１１：土壌加熱装置、１２：排土処理装置、２０：冷却水／微生物溶液、２１：塩酸注入部、２２：鉄粉層、２３：鉄粉投入口、２４：塩化鉄溶液、２５：水素ガス、３１：ガス混合器、３２：紫外線照射装置、３３：水接触装置、３４：水処理装置、３５：残留オゾン熱分解装置、５１：オゾンガス散気装置、５２：排水処理装置、５３：熱交換器。
【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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