(57)【要約】【課題】揮発性有機化合物を含有する被処理対象物の処理において、オゾンガスを被処理対象物に直接吹き込み接触させる方法、あるいは被処理対象物質を気相中に分離した後にオゾンと接触させて分解除去を行う方法、さらには有機揮発性物質を吸着剤に吸着させた後にオゾンによる酸化分解処理を行なう方法は、オゾンの利用効率が低いため、オゾン発生器が大型化し、設備コストの増大と運転コストの増加が問題となっていた。【解決手段】被処理対象物から、揮発性有機化合物を分離して、吸着させ濃縮する工程と、オゾンガスを吸着させ濃縮する工程とを有し、揮発性有機化合物とオゾンのそれぞれの濃縮後に、濃縮された揮発性有機化合物と、濃縮されたオゾンとを接触させる処理方法とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンによる揮発性有機化合物処理方法において、
被処理液から揮発性有機化合物を分離し、分離した前記揮発性有機化合物を濃縮する有機物濃縮工程と、オゾンガスを濃縮するオゾン濃縮工程とを有し、前記有機物濃縮工程と前記オゾン濃縮工程とを別々に実施し、前記有機物濃縮工程により濃縮された前記揮発性有機化合物を、前記オゾン濃縮工程で濃縮された濃縮オゾンに接触させることを特徴とする揮発性有機化合物処理方法。
【請求項２】
前記有機物濃縮工程と前記オゾン濃縮工程とは、冷却操作によるものであり、濃縮された前記揮発性有機化合物を加温操作によって脱離させ、前記濃縮オゾンに接触させることを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物処理方法。
【請求項３】
前記有機物濃縮工程で濃縮した前記揮発性有機化合物は、前記脱離後に前記オゾン濃縮工程へ注入し、前記濃縮オゾンと接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の揮発性有機化合物処理方法。
【請求項４】
前記濃縮オゾンを、前記オゾン濃縮工程から脱離し、前記有機物濃縮工程へ注入し、濃縮した前記揮発性有機化合物と接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の揮発性有機化合物処理方法。
【請求項５】
オゾンによる揮発性有機化合物処理装置において、
被処理液から揮発性有機化合物を分離する有機物分離装置と、前記揮発性有機化合物を濃縮する有機物濃縮装置と、オゾンガスを濃縮するオゾン濃縮装置とを有し、
前記有機物分離装置で分離した前記揮発性有機化合物を前記有機物濃縮装置に導入する第一の導入手段と、前記第一の導入手段に対して前記有機物濃縮装置を介して排出する第一の排出手段と、前記オゾン濃縮装置へのオゾン注入手段と、前記オゾン濃縮装置からの排出をする第二の排出手段とを有して、
前記第一の排出手段からの排出物と前記オゾンガスとを接触する手段からなることを特徴とする揮発性有機化合物処理装置。
【請求項６】
前記有機物濃縮装置は、前記揮発性有機化合物の吸着と脱離とを行なう脱着手段を有し、前記オゾン濃縮装置は、前記オゾンガスを吸着する吸着手段を有することを特徴とする請求項５に記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項７】
前記脱着手段と前記吸着手段における吸着には冷却手段を設け、前記脱着手段における脱離には加温手段を設けることを特徴とする請求項６に記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項８】
前記第一の排出手段に第一の切換弁からなる第一の分岐手段を設け、前記第一の分岐手段の一方には第三の排出手段を設け、前記第一の分岐手段の他方を前記オゾン濃縮装置の前記オゾン注入手段と同一側に導入部を設けて前記導入部に接続することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項９】
前記第二の排出手段に第二の切換弁からなる第二の分岐手段を設け、前記第一の排出手段に第三の切換弁からなる第三の分岐手段を設け、前記第二の分岐手段の一方は前記第二の排出手段であって、前記第二の分岐手段の他方を前記第三の分岐手段の一方に接続し、前記第三の分岐手段の他方は前記有機物分離装置と前記第一の導入手段との間に位置することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項１０】
前記有機物濃縮装置および前記オゾン濃縮装置は、ゼオライトおよびシリカゲルのうち少なくともいずれか一方が充填されていることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項１１】
前記有機物濃縮装置は、活性炭、ゼオライトおよびシリカゲルのうち少なくともいずれか一方が充填されていることを特徴とする請求項８に記載の揮発性有機化合物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンを用いた揮発性有機化合物の酸化分解処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、特に土壌・地下水におけるトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物による汚染が深刻化しており、これら揮発性有機塩素化合物は難分解性であることから、オゾンの持つ強力な酸化力を利用した浄化装置が広く用いられている。
土壌・地下水中の例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンの処理において、オゾン処理を適用する場合には、大別して、以下の２通りの処理方式が用いられている。
【０００３】
第１は、汚染土壌や地下水にオゾンガスを直接吹き込み、接触させることで処理を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。
本構成は、図５に示すように、汚染土壌や地下水をオゾン接触反応槽１２に導入口１より流入させ、オゾン接触反応槽１２にオゾン発生器７から発生するオゾンガスを直接吹き込み、接触させることで処理が行なわれた処理水を排水口５より排出し、除去対象物質である揮発性有機塩素化合物等と反応後のオゾンガスが、活性炭や金属触媒を用いた排オゾン処理装置１１を通して系外に排出される。
第２は、汚染土壌や地下水を、熱処理あるいは曝気処理などを行うことで、揮発性である有機塩素化合物等を気相中に分離し、分離後の有機ハロゲン化合物をオゾンガスと接触させて分解除去を行う方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
構成例としては、図６に示すように、汚染土壌や地下水を有機物分解装置２に導入口１より流入させ、有機物分解装置２内で曝気装置３による曝気処理により揮発性の有機塩素化合物を気相中に分離し、分離後の処理水は排水口５より排出され、気相中の有機塩素化合物は、オゾン接触反応槽１２に送られてオゾン処理される。
また、汚染成分とオゾンとを吸着できる高シリカ吸着剤を充填した吸着反応塔を用い、対象ガスを流して吸着剤表面に汚染成分を吸着濃縮させ、次いでオゾンガスを流して、酸化分解する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５５６２号公報  （第３頁、第２−３図）
【特許文献２】
特開２０００−５５６３号公報  （第２−５頁、第２−３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来におけるオゾンガスを被処理対象に直接吹き込み接触させる方法、あるいは被処理対象物質を気相中に分離した後にオゾンと接触させて分解除去を行う方法を用いた揮発性有機塩素化合物の処理、さらには揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させた後に、オゾンによる酸化分解処理を行なう、従来の吸着工程と酸化工程とから構成される特許文献２に記載の方法は、いずれもオゾン利用効率を高めるための手段が開示されておらず、次の課題を有する。
先ず、最大濃度負荷を基準としたオゾン発生量により設計されるため、オゾン発生器が大型化し、設備コストの増大を招くという問題があった。
【０００７】
また、処理により土壌や地下水の浄化が進み、除去対象物質の濃度負荷が低下した場合には、必要なオゾン量が下がることから、装置が過大仕様となることで、効率的な運転が困難となり、運転コストの増加を招いていた。
この発明の目的は、上記課題を解決し、更には除去対象物質の濃度負荷変動が大きい場合においても、設備コストを抑えながら、オゾンの利用効率を高めることが可能な処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、オゾンによる揮発性有機化合物処理方法において、において、
被処理液から揮発性有機化合物を分離し、分離した前記揮発性有機化合物を濃縮する有機物濃縮工程と、オゾンガスを濃縮するオゾン濃縮工程とを有し、前記有機物濃縮工程と前記オゾン濃縮工程とを別々に実施し、前記有機物濃縮工程により濃縮された前記揮発性有機化合物を、前記オゾン濃縮工程で濃縮された濃縮オゾンに接触させることにする。
【０００９】
この際に、前記有機物濃縮工程と前記オゾン濃縮工程とは、冷却操作によるものであり、濃縮された前記揮発性有機化合物を加温操作によって脱離させ、前記濃縮オゾンに接触させることにする。
さらに、前記有機物濃縮工程で濃縮した前記揮発性有機化合物は、前記脱離後に前記オゾン濃縮工程へ注入し、前記濃縮オゾンと接触させることにする。
また、前記濃縮オゾンを、前記オゾン濃縮工程から脱離し、前記有機物濃縮工程へ注入し、濃縮した前記揮発性有機化合物と接触させることにする。
また、オゾンによる揮発性有機化合物処理装置において、
被処理液から揮発性有機化合物を分離する有機物分離装置と、前記揮発性有機化合物を濃縮する有機物濃縮装置と、オゾンガスを濃縮するオゾン濃縮装置とを有し、
前記有機物分離装置で分離した前記揮発性有機化合物を前記有機物濃縮装置に導入する第一の導入手段と、前記第一の導入手段に対して前記有機物濃縮装置を介して排出する第一の排出手段と、前記オゾン濃縮装置へのオゾン注入手段と、前記オゾン濃縮装置からの排出をする第二の排出手段とを有して、
前記第一の排出手段からの排出物と前記オゾンガスとを接触する手段からなることにする。
【００１０】
この際に、前記有機物濃縮装置は、前記揮発性有機化合物の吸着と脱離とを行なう脱着手段を有し、前記オゾン濃縮装置は、前記オゾンガスを吸着する吸着手段を有し、
前記脱着手段と前記吸着手段における吸着には冷却手段を設け、前記脱着手段における脱離には加温手段を設けることにする。
さらに、前記第一の排出手段に第一の切換弁からなる第一の分岐手段を設け、前記第一の分岐手段の一方には第三の排出手段を設け、前記第一の分岐手段の他方を前記オゾン濃縮装置の前記オゾン注入手段と同一側に導入部を設けて前記導入部に接続することにし、
前記有機物濃縮装置は、活性炭、ゼオライトおよびシリカゲルのうち少なくともいずれか一方を充填し、
前記オゾン濃縮装置は、ゼオライトおよびシリカゲルのうち少なくともいずれか一方を充填することにする。
【００１１】
また、前記第二の排出手段に第二の切換弁からなる第二の分岐手段を設け、前記第一の排出手段に第三の切換弁からなる第三の分岐手段を設け、前記第二の分岐手段の一方は前記第二の排出手段であって、前記第二の分岐手段の他方を前記第三の分岐手段の一方に接続し、前記第三の分岐手段の他方は前記有機物分離装置と前記第一の導入手段との間に位置することとし、
前記有機物濃縮装置および前記オゾン濃縮装置は、ゼオライトおよびシリカゲルのうち少なくともいずれか一方を充填することにする。
このように本発明による揮発性有機化合物処理装置によれば、除去対象物質濃度の負荷変動に対応し、効率的な揮発性有機化合物の分解除去を行うことができると同時に、オゾン利用効率を高めることが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置である。本実施例において、例えば揮発性有機化合物を含有した被処理水を処理する場合には、被処理水が導入口１を経由して、有機物分離装置２に導入され、有機物分離装置２において、曝気装置３から導入された気体を被処理水中に散気することで、揮発性有機化合物を分離し、分離した揮発性有機化合物は、活性炭やゼオライト、シリカゲル等の吸着能力を有する担体が充填された有機物濃縮装置４に送られる。この時、揮発性有機化合物が分離除去された処理水は、排水口５から排出され、また、有機物濃縮装置４を通過して吸着処理された後の清浄なガスは、切り替え弁Ｖ１を経由して、系外に排出される。この時、切り替え弁Ｖ１からＶ３への経路は、閉じられている。有機物濃縮装置４には、脱着装置６が備えられ、揮発性有機化合物が吸着され続けている濃縮時には、有機物濃縮装置４を常温以下に冷却することで、吸着効率を高めることができる。
【００１３】
一方、揮発性有機化合物の分離と吸着処理に平行して、オゾン発生器７から生成されたオゾンガスを、切り替え弁Ｖ３と介して、ゼオライトやシリカゲル等の吸着能力を有する担体が充填されたオゾン濃縮装置８に送ることで、オゾンを吸収し続けて濃縮を行う。このオゾン吸着工程においては、切り替え弁Ｖ２によりオゾン循環経路９側に開放することで、未吸収のオゾンガス再度オゾン濃縮装置８に供給でき、余剰オゾンが発生しないように運転を行うことができる。オゾン濃縮装置８は、オゾンの吸収効率を高めるために、脱着装置１０が具備されており、オゾン吸着時には冷却をする。冷却温度は、ゼロ℃程度まで下げることが好ましく、さらに好ましくは、−２０〜−５０℃とすることで吸着したオゾンの自己分解を抑制することが可能である。
【００１４】
有機物濃縮装置４とオゾン濃縮装置８は、上記の状態で一定時間運転が行なわれた後、オゾンの供給を停止し、切り替え弁Ｖ１および切り替え弁Ｖ３を切り替え操作することで、切り替え弁Ｖ１とＶ３間の経路を導通させると共に切り替え弁Ｖ１から系外に排出する経路を遮断する。
次いで、有機物濃縮装置４から、濃縮吸着されている揮発性有機化合物を脱離させるために、脱着装置６により有機物濃縮装置４を加温する。有機物濃縮装置４から脱離した揮発性有機化合物は、切り替え弁Ｖ１と切り替え弁Ｖ３との経路を通って、オゾン濃縮装置８に導入され、オゾン濃縮装置８に濃縮されているオゾンと接触する。この時、ゼオライト等に吸着された高濃度オゾンを、効率良く脱離させて揮発性有機化合物と反応性を高めるためには、脱着装置１０を加温することが好ましい。有機物濃縮装置４から脱離された揮発性有機化合物は、オゾン濃縮装置８内の高濃度オゾンと反応することで、きわめて効率的に分解がなされ、処理後のガスを系外に排出するように、切り替え弁Ｖ２は大気側に開放する。
【００１５】
このように図１記載の方式を用いることで、揮発性有機化合物はきわめて高濃度のオゾンガスと接触するため、効率的な分解を行うことができる。また、除去対象物質の濃度変動が大きい場合でも、運転サイクルを変更、あるいは、有機物濃縮装置４を複数本設けることで、負荷に応じた運転が可能となる。さらに、本方式では一定時間かけて必要となるオゾンガスを生成、貯留する方式であるので、オゾン発生器の容量を縮小できるといったメリットが挙げられ、設備コスト、運転コストの削減が可能である。
図２は、本発明の実施例に係る揮発性有機化合物の連続処理装置である。図２においては、有機物濃縮装置４とオゾン濃縮装置８を複数本備えることで、連続処理運転を可能としている。すなわち、有機物濃縮装置４−１と４−２とにより、吸着工程と脱離工程とを交互に行い、それに応じて、オゾン濃縮装置８−１と８−２とにより、オゾンガスの吸着濃縮する工程と、揮発性有機化合物との反応処理とを交互に行うように動作させるものである。図１で示した反応工程を、連続的に実施することが可能となる。
【００１６】
図３は本発明の別の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置である。図３に示した揮発性有機化合物処理装置と図１との相違点は、図１の実施例がオゾン濃縮装置８の内部で、揮発性有機化合物をオゾンと接触させて処理していたことに対し、図３に示す実施例では、濃縮された高濃度のオゾンを有機物濃縮装置４に送ることで、揮発性有機化合物が吸着濃縮された有機物濃縮装置４内での反応処理する構成を示す実施例である。
図３の構成においては、有機物濃縮装置４内に充填されている揮発性有機化合物の吸着能力を有する担体としては、ゼオライトやシリカゲル等を利用することができるが、図１の実施例の場合とは異なり、活性炭については、高濃度オゾンと接触すると燃焼する可能性があるため、使用は避けたほうが良い。
【００１７】
本実施例では、有機物濃縮装置４における揮発性有機化合物の吸着濃縮工程では、有機物分離装置２で分離された揮発性有機化合物は、切り替え弁Ｖ４を経由して有機物濃縮装置４に送られ、揮発性有機化合物は有機物濃縮装置４内に吸着され吸着処理後の清浄なガスは排出口４ｂから系外に排出される構成としている。また、オゾンガス吸着濃縮工程において、オゾン濃縮装置８に接続されている切り替え弁Ｖ２０は、オゾン循環経路９へと、切り替え弁Ｖ１への経路とに切り替えられるように配置されている。上記内容以外での揮発性有機化合物の吸着濃縮工程や、オゾンガス吸着濃縮工程については、図１で説明した通りであるので、説明は省略する。
【００１８】
有機物濃縮装置４とオゾン濃縮装置８は、上記の状態で一定時間運転が行なわれた後、オゾンの供給を停止し、切り替え弁Ｖ４および切り替え弁Ｖ２０を切り替え操作することで、切り替え弁Ｖ４とＶ２０間の経路を介して有機物濃縮装置４へ通じる経路を開き、有機物分離装置２への経路は遮断する。
次いで、オゾン濃縮装置８に濃縮されている高濃度オゾンは、脱着装置１０を冷却から加温に切り替えることにより、オゾン濃縮装置８内から脱離し、切り替え弁Ｖ２０からＶ４への経路を通り、有機物濃縮装置４内に送られることで、有機物濃縮装置４内に蓄積された揮発性有機化合物と反応し、きわめて効率的に分解がなされる。そして、オゾンによる揮発性有機化合物分解後の正常なガスは排出口４ｂから系外に排出される。また、オゾンと揮発性有機化合物とが接触して反応する工程では、脱着装置６により有機物濃縮装置４を加温し、オゾンと有機物との反応性を高めることが好ましい。
【００１９】
図４は本発明の別の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置である。本実施例では、揮発性有機化合物とオゾンを接触させ分解する工程において、脱着装置１０によりオゾン濃縮装置８を加温すると共に、水蒸気供給装置１３を備え、加湿をすることで、オゾンの分解を促進してＯＨラジカル生成効率を高め、オゾンと有機物の反応性を高める機能を有しているものである。
図４の実施例においては、図１の揮発性有機化合物処理装置に対する応用として示したが、特にこの構成に限定されるものではなく、図２や図３にも適用可能なことは、言うまでもない。
【００２０】
一般に、オゾンガスを用いたときの効率は、オゾン利用効率として（１）式で定義をされる。
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（１）式において、注入したオゾン量−排オゾン量は、オゾンが除去対象物質と反応して消費された量であり、オゾン消費量と呼ばれる。この、オゾン消費量は除去対象物質との反応量に依存するので、除去対象物質に対して、過小量のオゾンを供給した場合には、オゾンは速やかに消費される反面、十分な除去効率は得られず、逆に除去対象物質に対して、過大なオゾンを供給した場合には、除去対象物質は十分に分解されるが、オゾン利用効率は低下することになる。従って、これらのオゾン利用による水質浄化装置、気体浄化装置においては、十分な除去対象物質除去率を維持し、かつオゾン利用効率を高めるような運転制御を行うことが重要である。
【００２１】
【発明の効果】
この発明では、被処理対象物から、揮発性有機化合物を分離して、吸着させ濃縮する工程と、オゾンガスを吸着させ濃縮する工程とを有し、揮発性有機化合物とオゾンのそれぞれの濃縮後に、濃縮された揮発性有機化合物と、濃縮されたオゾンとを接触させることで、オゾン発生設備容量を縮小化でき、オゾン利用効率を高めることで、設備費の削減、および運転コストの低減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置構成図
【図２】本発明の実施例に係る揮発性有機化合物の連続処理装置構成図
【図３】本発明の別の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置構成図
【図４】本発明の別の実施例に係る揮発性有機化合物処理装置構成図
【図５】従来のオゾンガス直接吹き込み方式による揮発性有機化合物処理装置構成図
【図６】従来の揮発性有機塩素化合物気相中分離方式による処理装置構成図
【符号の説明】
１：      導入口
２：      有機物分離装置
３：      曝気装置
４：      有機物濃縮装置
５：      排水口
６：      脱着装置
７：      オゾン発生器
８：      オゾン濃縮装置
１０：      脱着装置
１３：      水蒸気供給装置
【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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