(57)【要約】【課題】紫外線照射装置内で汚染水からオゾンが気化分離することを防ぎ、ヒドロキシルラジカル等の活性ラジカルを効率よく生成させ、少ないオゾンガスでも汚染物質を効率良く分解できる汚染水の浄化方法を提供する。【解決手段】汚染水にオゾンを混合する気液混合工程と、その汚染水に紫外線を照射して汚染物質を分解する紫外線照射工程と、紫外線照射後の汚染水中に残存する気体や揮発性汚染物質を分離する気液分離工程とを備え、圧力調整バルブ７を紫外線照射装置８の下流に配置することにより、気液混合ポンプ５でオゾンを加圧下で汚染水に溶解させると共に、その加圧状態の汚染水に紫外線照射装置８で紫外線を照射し、その後の気液分離装置１０で圧力を開放する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染水にオゾンを混合する気液混合工程と、オゾンを混合した汚染水に紫外線を照射して汚染物質を分解する紫外線照射工程と、紫外線照射後の汚染水中に残存する気体や揮発性汚染物質を分離する気液分離工程とを備える汚染水の浄化方法であって、前記気液混合工程においてオゾンを加圧下で汚染水に溶解させ、その加圧状態の汚染水に紫外線照射工程で紫外線を照射した後、気液分離工程で圧力を開放することを特徴とする汚染水の処理方法。
【請求項２】
汚染水にオゾンを混合する気液混合ポンプと、オゾンを混合した汚染水に紫外線を照射して汚染物質を分解する紫外線照射装置と、紫外線照射後の汚染水中に残存する気体や揮発性汚染物質を分離する気液分離装置とを備える汚染水の浄化装置であって、前記紫外線照射装置と気液分離装置の間に圧力調整バルブが配置され、気液混合ポンプにおいてオゾンを加圧下で汚染水に溶解させた加圧状態が紫外線照射時に維持され、気液分離装置で圧力が開放されることを特徴とする汚染水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害な汚染物質で汚染された地下水などの汚染水から汚染物質を除去して浄化する方法及びその浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下水の汚染が問題になっているが、その原因となる主な汚染物質としては、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、ジクロロメタン、パラジクロロベンゼン、１，２−ジクロロプロパン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、四塩化炭素、キシレン、ホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物が挙げられる。
【０００３】
上記した有機塩素化合物などの揮発性汚染物質を含む土壌を修復する方法として、いわゆる揚水曝気法が一般に広く行われている。この揚水曝気法は、揮発性汚染物質を含んだ地下水をポンプで揚水し、これに空気を効率よく接触させて揮発性汚染物質を気相に移行させることにより、汚染された地下水を浄化して土壌に戻す方法である。
【０００４】
しかし、このような揚水曝気法は汚染物質を分解して無害化する技術ではないため、揮発性汚染物質を含む気相の後処理が必要である。この気相の後処理としては、一般的には気相中の汚染物質を活性炭に吸着させて除去する方法がとられているが、活性炭は破過する前に新品と交換する必要があるため、交換する活性炭の費用に加えて、その作業のための労務コストがかかり、交換頻度が高くなるほど費用が増大するという問題がある。
【０００５】
また、曝気装置を出た気体中に含まれる揮発性汚染物質を化学的に分解処理する場合もあるが、有毒な副生物や酸性ガスが発生するため、その処理装置などが更に必要になるという問題がある。しかも、このような化学的分解処理では全体として装置が大型化し、設備費を含めた浄化コストが高くなることが多いため、上記した活性炭で吸着除去する方式を採用する場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
汚染水中の揮発性汚染物質を水相中にて除去する方法として、促進酸化処理法がある。この促進酸化処理方法は、オゾン、過酸化水素、紫外線などを併用し、酸化力が強いヒドロキシルラジカルを生成させて、汚染水中の有害な汚染物質を分解除去する方法である。
【０００７】
従来の促進酸化処理法では、特にオゾンと紫外線を組み合わせた方法が良く知られている。その場合、汚染水へのオゾンの混合は、混合効率を高めるためエジョエクター等の気液混合ポンプを利用して加圧下で混合している。
【０００８】
しかし、従来の方法では、一旦汚染水に混合溶解されたオゾンは紫外線照射装置内で気化しガスとなって分離しやすいため、汚染水中の溶存オゾン濃度が低下してしまい、そのため汚染物質の分解効率が低下するという問題があった。これを防ぐためには、必要以上にオゾン注入率を高くする必要があり、オゾンガス発生装置の負荷が極めて大きくなるという不都合があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、紫外線照射装置内で汚染水からオゾンが気化して分離することを防ぎ、紫外線照射によりヒドロキシルラジカル等の活性ラジカルを効率よく生成させて、少ないオゾンガスでも汚染物質を効率良く分解できる汚染水の浄化方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する汚染水の浄化方法は、汚染水にオゾンを混合する気液混合工程と、オゾンを混合した汚染水に紫外線を照射して汚染物質を分解する紫外線照射工程と、紫外線照射後の汚染水中に残存する気体や揮発性汚染物質を分離する気液分離工程とを備える汚染水の浄化方法であって、前記気液混合工程においてオゾンを加圧下で汚染水に溶解させ、その加圧状態の汚染水に紫外線照射工程で紫外線を照射した後、気液分離工程で圧力を開放することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明が提供する汚染水の処理装置は、汚染水にオゾンを混合する気液混合ポンプと、オゾンを混合した汚染水に紫外線を照射して汚染物質を分解する紫外線照射装置と、紫外線照射後の汚染水中に残存する気体や揮発性汚染物質を分離する気液分離装置とを備える汚染水の浄化装置であって、前記紫外線照射装置と気液分離装置の間に圧力調整バルブが配置され、気液混合ポンプにおいてオゾンを加圧下で汚染水に溶解させた加圧状態が紫外線照射時に維持され、気液分離装置で圧力が開放されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
一般に、加圧下でオゾンを水に溶解させた後、その圧力を一部又は全て開放すると、水からオゾンが微細な気泡となって放出される。その際のオゾンガスの放出量は、オゾン溶解時の圧力とその後の開放時の圧力におけるオゾンの水への溶解度の差によって異なり、その差が大きいほど放出量も多くなる。
【００１３】
従来の方法では、汚染水へのオゾンの混合時にはエジョエクター等の気液混合ポンプを利用して加圧下で混合しているが、そのオゾンを混合溶解した汚染水が紫外線照射装置内で大気圧にさらされるため、オゾンが汚染水からガスとして分離しやすかった。
【００１４】
そこで、本発明方法においては、通常のごとく気液混合工程においてオゾンを加圧下で汚染水に溶解させた後、その加圧状態を維持したまま紫外線照射装置に汚染水を送り、汚染水に紫外線を照射する。その紫外線照射後、気液分離工程において汚染水の圧力を大気圧に開放する。そのため、紫外線照射装置内で溶存オゾンがガス化して放出されることがなくなり、汚染水中の溶存オゾン濃度を高い水準に維持することができるため、紫外線照射によって酸化力が強いヒドロキシルラジカル等を多量に生成させ、汚染水中の有害な汚染物質を効率良く分解除去することができる。
【００１５】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の汚染水の浄化方法に用いる浄化装置の一具体例を示す工程図である。この浄化装置は、土壌中の汚染された地下水、即ち汚染水を揚水するために、地盤中に固定された多孔管１の底部近くまで設けられた揚水管２と、この揚水管２に接続され、汚染水を地表面上に汲み上げる揚水ポンプ３と、揚水ポンプ３で汲み上げられた汚染水を一旦貯留する原水槽４を備えている。
【００１６】
原水槽４の汚染水は送水管を通してエジョエクター等の気液混合ポンプ５に導入され、オゾンガス発生装置６により生成させたオゾンガスが加圧混合される。その際の加圧調整は圧力調整バルブ７を用いて行うが、本発明においては圧力調整バルブ７を紫外線照射装置８よりも下流に設置することにより、気液混合ポンプ５で加えられた圧力が紫外線照射装置８でも維持される。
【００１７】
気液混合ポンプ５によりオゾンを汚染水に加圧混合する圧力は、オゾンの溶解度などから、一般的なオゾンガス発生装置でのオゾン濃度１００ｇ／Ｎｍ３程度の場合で、圧力計９のゲージ圧として０．１８ＭＰａ以上であれば良い。しかし、汚染水にオゾンを加圧混合する際の圧力をあまり高くすると、紫外線照射装置８の耐圧性を向上させる必要が生じたり、気液混合ポンプ５の動力を増加させたりする必要があるため、好ましくは０．２〜０．４ＭＰａとする。
【００１８】
紫外線照射装置８では、オゾンが混合され且つ加圧状態が維持されたままの汚染水に、紫外線ランプ８ａから紫外線を照射する。汚染水中には加圧混合されたオゾンが気化せずに残っていて、高い溶存オゾン濃度が維持されているため、紫外線照射によりヒドロキシルラジカル等の活性なラジカルが多量に生成され、汚染水中の汚染物質を効率良く分解除去することができる。
【００１９】
紫外線照射後の汚染水は、送水管を介して気液分離装置１０に導入される。気液分離装置１０は圧力調整バルブ７よりも更に下流にあるので、汚染水の圧力は気液分離装置１０で大気下に開放される。これにより、気液分離装置１０において、未溶解の気体や残存しているオゾン等が気相に移行する。
【００２０】
このように処理された処理水は、そのまま排水するか、吸着剤等で２次処理されて系外に排水される。また、気液分離装置１０からの排ガスは、そのまま又は吸着剤などで処理したうえで、大気に放出される。
【００２１】
尚、多孔管１は土壌中に掘削された井戸穴に挿入固定されるものであって、例えば直径１００〜１５０ｍｍ程度のポリ塩化ビニル管からなり、地下水面の上方から下端にかけて多数の開孔が設けられている。そして、揚水管２は多孔管１の上端付近から貫入され、多孔管１の下端付近に至るまで挿入されており、この揚水管２の下流側には揚水ポンプ３が取り付けられ、地下水を地表面上に汲み上げることが可能になっている。
【００２２】
オゾンガス発生装置６は、原料ガスを生成する原料ガス発生装置６ａを備えると共に、送気管を介して気液混合ポンプ５に接続されている。オゾンガス発生装置６に要求されるオゾン発生能力は、汚染水中の汚染物質濃度等によって異なるが、汚染濃度が数ｍｇ／ｌ以下であれば３０〜４０ｇ／Ｎｍ３以下で良いが、汚染濃度が数十ｍｇ／ｌ以上の場合は８０ｇ／Ｎｍ３以上のオゾンガスを生成する装置を用いることが好ましい。
【００２３】
また、オゾンガス発生装置６の原料ガスとしては酸素ガスを用いるのが好ましいが、酸素ボンベを使用すると交換などの保守に関わる手間が加わるため、圧力スイッチング吸着法（ＰＳＡ）などにより酸素を生成させ原料ガス発生装置６ａの使用が望ましい。
【００２４】
紫外線照射装置８は、紫外線ランプ８ａを備えると共に、気液混合ポンプ５でオゾンを処理水に混合するときの圧力に耐える構造であれば良い。紫外線ランプ８ａとしては、ピーク波長が１８５±１０ｎｍ、２５４±１０ｎｍの紫外線を照射するものが利用できるが、オゾンのラジカル化に有効に作用すると共に、設置コストが低くて消費電力の少ない、２５４±１０ｎｍのピーク波長を持つ低圧水銀ランプを用いるのが望ましい。
【００２５】
紫外線照射方法としては、内部照射型と外部照射型の２種類の方法を用いることができる。内部照射型は２重構造をとり、最内部に紫外線ランプ、その周りに透過性保護管、更にその外側に外壁を有し、保護管と外壁の間に汚染水が流れる構成となっている。一方、外部照射型は紫外線ランプの内側に被処理水が流れる透過性保護管があり、その周りに紫外線ランプが配置され、保護管の内側を汚染水が流れるようになっている。尚、透過性保護管は、紫外線透過性の高い材料からなり、例えば、石英、透明テフロン（登録商標）等が用いられる。
【００２６】
【実施例】
本発明例による試料１として、図１に示す浄化装置を使用し、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）濃度１０ｍｇ／ｌの汚染水の浄化試験を行った。図１の浄化装置では、圧力調整バルブ７が紫外線照射装置８と気液分離装置１０の間に設置されているため、汚染水の圧力は圧力調整バルブ７より下流の気液分離装置１０で開放される。尚、試験条件は下記の通りである。
【００２７】
試験条件
処理水量：１．２ｍ３／ｈ
オゾンガス発生濃度：１００ｇ／Ｎｍ３
オゾン注入率：１０ｍｇ／ｌ
圧力計のゲージ圧：０．２ＭＰａ
紫外線出力：１３Ｗ
【００２８】
また、比較例である試料２として、図２に示す浄化装置を使用し、上記と同じトリクロロエチレン濃度の汚染水の浄化試験を行った。ただし、図２の浄化装置では、従来と同様に圧力調整バルブ７が気液混合ポンプ５と紫外線照射装置８の間に設置されているため、汚染水の圧力は紫外線照射装置８で開放される。従って、圧力計９のゲージ圧力が０ＭＰａである点で上記試料１と異なる。
【００２９】
上記した条件で汚染水を処理した試料１と試料２について、それぞれ気液分離装置１０から回収した処理水中のトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の除去率を測定し、その結果を下記表１に示した。
【００３０】
【表１】
2004008980.tif 000003
【００３１】
この結果から分るように、気液混合ポンプでオゾンを汚染水に溶解するために印加した圧力を紫外線照射工程まで維持し、紫外線照射工程終了後の気液分離工程で大気に開放することにより、紫外線照射工程での溶存オゾン濃度の低下を抑制して多量のヒドロキシルラジカルを生成させることができ、汚染物質の除去効率を大幅に向上させることができた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、紫外線照射時までオゾンの気化による分離を防ぎ、オゾンと紫外線が効率よく反応することができるので、オゾンガス発生装置に過大な負荷をかけることなく、汚染水に混合したオゾンからヒドロキシルラジカル等の活性ラジカルを効率よく生成させ、高濃度の汚染物質であっても効率良く分解除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染水の浄化方法に用いる浄化装置の一具体例を示す工程図である。
【図２】従来の汚染水の浄化方法に用いる浄化装置を示す工程図である。
【符号の説明】
１　　　多孔管
２　　　揚水管
３　　　揚水ポンプ
４　　　原水槽
５　　　気液混合ポンプ
６　　　オゾンガス発生装置
７　　　圧力調整バルブ
８　　　紫外線照射装置
９　　　圧力計
１０　　　気液分離装置
【図１】
2004008980.tif 000004
【図２】
2004008980.tif 000005