(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含む廃水にガスを吸収させ，次いで，この廃水を，大気圧以下の減圧に保持した脱気容器内に，当該脱気容器内に設けた充填層の下部又はこれより低い部分より導入して充填層の上部又はこれより高い部分における水面から排出することによって適宜液深さに溜めるようにし，この溜めた廃水を，その水面下の水中のうち前記充填層の上面より低い部分において前記ガスの気泡が発生するように脱気・発泡することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
【請求項２】
前記請求項１の記載において，前記脱気容器から排出される廃水を，大気圧以下の減圧に保持した蒸発缶内に供給して適宜液深さに溜めたのちその水面から排出するようにし，この溜めた廃水を，その水面下の水中の部分において蒸気の気泡が発生するように沸騰・蒸発することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
【請求項３】
前記請求項２の記載において，前記蒸発缶から排出される廃水を，ストリッピング容器内に導いて，ここで，前記蒸発缶内で発生した蒸気と直接接触させることを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，地下水又は産業廃水等の廃水にトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等のような揮発性有機化合物を含んでいる場合に，この揮発性有機化合物を，廃水から効率良く分離する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，地下水又は産業廃水等の廃水の処理に際して，これに含まれているトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等のような揮発性有機化合物を，前記廃水から分離するには，この廃水に対して空気等の気体を多量に吹き込むというバブリング（曝気）を行い，廃水中における揮発性有機化合物を，この廃水に吹き込んだ気体中に揮発させることにより，廃水から分離するという方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，このバブリング方法においては，揮発性有機化合物からの分離率を高くすることのために，廃水に対して吹き込むバブリング気体の量を著しく多くしなければならず，多量の気体を取り扱うために，装置全体の大型化を避けることができないばかりか，空気を圧送するブロワーの大型化による騒音及び消費電力の増大を招来するという問題がある。
【０００４】
しかも，従来のバブリング方法においては，廃水から分離した揮発性有機化合物は，当該揮発性有機化合物を廃水から分離することのために吹き込んだ多量の気体によって希釈されることにより，前記廃水からの排出ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度は極めて低くなるから，この濃度が極めて低い揮発性有機化合物を分解処理することが極めて厄介になり，この排気ガスを分解処理することに大きな装置と多大のランニングコストとが必要であるという問題もあった。
【０００５】
そこで，本発明者達は，これらを改善するために，先の特許出願（特願２００１−９３９６２号）において，揮発性有機化合物を含む廃水を，減圧式蒸発缶内に，その底部より導入してこれより高い部位から排出するようにし，前記蒸発缶内における廃水を，当該廃水のうち水面からの液深さが深い部分より沸騰・蒸発することによって，揮発性有機化合物を廃水から分離する方法を提案した。
【０００６】
この沸騰・蒸発による分離方法においては，排気ガスを少なく，且つ，揮発性有機化合物の濃度を高くできるが，揮発性有機化合物の分離をより促進するには，廃水の蒸発量を多くしなければならず，蒸発量を多くするには，廃水の温度をより高くすることが必要で，ひいては，廃水に加える熱エネルギーが大幅に増加するのであった。
【０００７】
本発明は，これらの問題を解消した分離方法を提供することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「揮発性有機化合物を含む廃水にガスを吸収させ，次いで，この廃水を，大気圧以下の減圧に保持した脱気容器内に，当該脱気容器内に設けた充填層の下部又はこれより低い部分より導入して充填層の上部又はこれより高い部分における水面から排出することによって適宜液深さに溜めるようにし，この溜めた廃水を，その水面下の水中のうち前記充填層の上面より低い部分において前記ガスの気泡が発生するように脱気・発泡する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記脱気容器から排出される廃水を，大気圧以下の減圧に保持した蒸発缶内に供給して適宜液深さに溜めたのちその水面から排出するようにし，この溜めた廃水を，その水面下の水中の部分において蒸気の気泡が発生するように沸騰・蒸発する。」
ことを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項３は，
「前記請求項２の記載において，前記蒸発缶から排出される廃水を，ストリッピング容器内に導いて，ここで，前記蒸発缶内で発生した蒸気と直接接触させる。」
ことを特徴としている。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を，図面について説明する。
【００１３】
図１は第１の実施の形態を示す。
【００１４】
この図において，符号１は，ラシヒリング等の充填層２を内蔵したガス吸収容器を示し，このガス吸収容器１内のうち前記充填層２の上方に，ポンプ４を備えた廃水供給管路３にて送られて来るトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等のような揮発性有機化合物を含む廃水を散布する一方，前記ガス吸収容器１内のうち前記充填層２の下方に，コンプレッサー５にて圧縮された空気をガス供給管路６を介して吹き込むことにより，前記廃水に空気を吸収させる。
【００１５】
なお，この廃水に対する空気の吸収率は，圧力に比例するから，大気圧より高い圧力の状態で行うことが好ましい。
【００１６】
また，廃水に吸収するガスとしては，前記空気に限らず，有害性のない炭酸ガス，窒素ガス及び酸素ガス等の他のガスを使用しても良い。
【００１７】
このように，ガス吸収容器１において空気等のガスを吸収した廃水は，管路７を介して密閉型の脱気容器８内の底部に送られ，この脱気容器８内に適宜深さＨに溜められたのち，その水面から排水管路９を介して排出される。
【００１８】
このとき，前記脱気容器８内を，真空ポンプ１０等の真空発生源による吸引にて大気圧以下の減圧状態にすることにより，前記廃水に吸収されているガスの気泡が，当該廃水のうちその水面より下の部分，つまり水面下の水中の部分において発生するように脱気・発泡する。
【００１９】
このように，ガスを吸収した廃水を，減圧状態に保持した脱気容器８内において，当該廃水のうちその水面下の水中の部分において前記ガスの気泡が発生するように脱気・発泡することにより，トリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等のような揮発性有機化合物を廃水から高い率で確実に分離することができる。
【００２０】
その理由は，以下によるものと考えられる。
【００２１】
すなわち，廃水に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物は，廃水の脱気によって発生する気泡側に集まり，この気泡が破裂するときにおいて気相に移行（気化）して廃水から分離するのであるが，廃水の脱気が，この廃水に吸収されているガスの気泡が廃水の水面，又は水面の近傍においてのみ発生するような状態で行われているときには，この脱気・発泡によって発生する気泡が廃水に対して接触する時間がきわめて短く，従って，この気泡に集まるトリクロロエチレンが少ないので，前記揮発性有機化合物の廃水からの分離率は低い。
【００２２】
これに対し，前記廃水の脱気・発泡を，当該廃水のうちその水面下の水中の部分において廃水に吸収されているガスの気泡が発生するようにして行った場合には，この脱気・発泡による気泡は，前記廃水のうちその水面下の水中の部分にて発生し，この気泡が水面に向かって上昇する。その上昇の途中において，この気泡に，廃水中におけるトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が多く集まり，徐々に気泡内に気化して気泡が大きくなる。そして，前記気泡が，水面において破裂するとき，この気泡に集まっている揮発性有機化合物が気相へ移行（気化）して廃水から分離するから，廃水中の揮発性有機化合物を廃水から分離することを，高い分離率で行うことができる。
【００２３】
この場合において，前記脱気容器８内に，ラシヒリング等の充填材を投入した充填層１１を設け，廃水を，脱気容器８内のうち前記充填層１１の下部又はこれより低い部分に対して供給することによって適宜深さＨに溜め，この溜めた廃水における水面を，この充填層１１の上部又はこれより高い部位に設定し，前記脱気容器８内に溜めた廃水を，この水面から排水管路９を介して排出するように構成する一方，前記脱気・発泡を，前記廃水における水面下の水中のうち前記充填層１１の上面よりも低い部分において前記ガスの気泡が発生するようにして行うように構成する。
【００２４】
このように構成すると，廃水における水面下の水中のうち前記充填層１１の上面よりも低い部分での脱気・発泡で発生したのち水面に浮上するガスの気泡は，前記充填層１１のうち前記よりも上方に位置する部分を通過するときにおいて，気泡面積が増大し，且つ，急浮上することなく滞留することにより，当該気泡が水面に浮上するまでの時間が長くなり，従って，廃水との接触時間が長くなるから，このガスの気泡により多くの揮発性有機化合物を集めることができる。
【００２５】
一方，前記脱気容器８内の廃水における揮発性有機化合物の濃度は，水面下の水中の部分においてガスの気泡が発生するという脱気・発泡により水面において最も低くなるが，前記充填層１１を設けていない場合は，水面における揮発性有機化合物濃度の低い廃水は，前記水面下の水中の部分における気泡が水面に浮上することで発生する対流現象のために，水面下の水中の部分に混合されることになるから，前記排水管路９からは，揮発性有機化合物濃度が最も低い濃度の廃水を排出することができないことになる。
【００２６】
しかし，前記したように，脱気容器８内に充填層１１を設けた場合には，この充填層１１の存在によって，前記対流現象を抑制することができるから，前記排水管路９からは，廃水のうちその水面の部分における低濃度の廃水のみを排出することができる。
【００２７】
その結果，前記充填層１１の存在によって，揮発性有機化合物の分離率を大幅に向上できる。
【００２８】
一方，前記脱気容器６内を減圧状態に維持する真空ポンプ１０から排出される排出ガスは，ガス化した揮発性有機化合物を含んでいるので，この排出ガスを，活性炭によるガス浄化装置，紫外線によるガス浄化装置又は燃焼式のガス浄化装置等のガス浄化装置１２にて無害なガス等に分解したのち，大気中に放出する。
【００２９】
この場合，前記真空ポンプ８からの排出ガスは，その量が廃水に対して最初に吸収するガス量と略等しくて，従来のバブリングよりも遥かに少ないことに加えて，揮発性有機化合物の濃度も高いから，ガス浄化装置１２を，従来のように，濃度の低い排出ガスを多量に取り扱う場合よりも大幅に簡単化及び小型化できる。
【００３０】
次に，図２は，第２の実施の形態を示す。
【００３１】
この第２の実施の形態は，前記第１の実施の形態に，蒸発式の分離装置を併用した場合である。
【００３２】
この図において，符号１３は，減圧式の蒸発缶を示し，この蒸発缶１３内の底部に，前記脱気容器８における排水管路９から排出される廃水を移送管路１４を介して導入して，適宜高さＨ０だけ高い部位に設けた出口管路１５から排出することにより，蒸発缶１内に，その下部から供給して所定の液深さＨ０だけ常時蓄えたのち，その水面から出口管路１５を介して排出するように構成されている。
【００３３】
前記蒸発缶１３における出口管路１５から排出される廃水を，密閉型ストリッピング容器１６内のうちこれに設けたラシヒリング等の充填層１７の上面にノズル１８にて散布したのち，充填層１７の下方より出口管路１９を介して排出する一方，前記蒸発缶１３内で発生した蒸気を，蒸気ダクト２０を介して前記充填層１７の下方に導入することにより，ストリッピング容器１６内において，廃水と蒸発蒸気との直接的な気液接触を行う。
【００３４】
一方，前記脱気容器８から前記蒸発缶１３への廃水移送管路１４の途中には，間接熱交換型の給水加熱器２１が設けられ，この給水加熱器２１に，前記ストリッピング容器１６内における水蒸気をダクト２３を介して電動モータにて回転駆動されるブロワー等の圧縮機２２に吸引して圧縮したのちダクト２４を介して導入することにより，前記廃水移送管路１４を通って蒸発缶１３に送られる廃水を加熱（給水加熱）する。
【００３５】
この給水加熱器２１における凝縮水及び不凝縮性ガスを，管路２６を介して液封式の真空ポンプ２５にて吸引することにより，前記蒸発缶１３内及び前記ストリッピング容器１６内を大気圧以下の減圧に保持する。
【００３６】
この場合において，前記蒸発缶１３内における減圧度と，廃水が蒸発缶１３内に流入するときの温度とを適宜設定することによって，前記蒸発缶１３内に所定液深さＨ０に蓄えた廃水が，その水面下の水中の部分において蒸気の気泡が発生するように沸騰・蒸発を行うという構成にする。
【００３７】
このように，蒸発缶１３内における廃水を，その水面下の水中の部分において蒸気の気泡が発生するように沸騰・蒸発することにより，前記脱気容器８の場合と同様に，沸騰・蒸発にて発生する蒸気の気泡が水面に向かって上昇する途中において，この蒸気の気泡に，廃水中におけるトリクロロエチレンが多く集まり，徐々に気泡内に蒸発して気泡が大きくなり，そして，前記蒸気の気泡が，水面において破裂するとき，この蒸気の気泡に集まっているトリクロロエチレンが気相へ移行（気化）して廃水から分離するから，廃水中の揮発性有機化合物を，この蒸発缶１３においても，廃水から分離することができる。
【００３８】
この蒸発缶１３の内部にも，前記脱気容器８の場合と同様に，ラシヒリング等による充填層１３ａを設けて，前記廃水の沸騰・蒸発を，その水面下の水中のうち前記充填層１３ａの上面よりも低い部分で蒸気の気泡が発生するように行うという構成にすることにより，揮発性有機化合物の分離率の向上を図ることができる。
【００３９】
そして，前記蒸発缶１３における出口管路１５から排出される廃水は，ストリッピング容器１６内において，前記蒸発缶１３内で発生した蒸気と直接的な気液接触を行うことにより，この廃水中における揮発性有機化合物が蒸気側に移行するから，揮発性有機化合物の廃水からの分離率を更に向上することができ，分離処理の終わった廃水は，出口管路１９を介して排出され，別の用途の使用に供される。
【００４０】
本発明者達は，前記第２の実施の形態において，前記脱気容器８内における圧力を１４ｍｍＨｇの減圧にし，蒸発缶１３における圧力を２５ｍｍＨｇの減圧にして，且つ，蒸発缶１３における沸騰・蒸発の温度差を１５℃にした場合において，前記ガス吸収容器１に，揮発性有機化合物の濃度が８．２ｐｐｍの廃水を供給する実験を行った。
【００４１】
この実験において，前記脱気容器８からの出口の廃水における揮発性有機化合物の濃度は，２．８ｐｐｍに低下し，更に，前記蒸発缶１３からの出口の廃水における揮発性有機化合物の濃度は，０．０８ｐｐｍに低下することが認められた。
【００４２】
すなわち，前記廃水からの揮発性有機化合物の分離に，前記廃水に対するガス吸収及び減圧状態での脱気と，廃水の減圧状態での沸騰・蒸発とを併用することにより，廃水における揮発性有機化合物の濃度を，８．２ｐｐｍから０．０８ｐｐｍに低下することができたのである。
【００４３】
一方，前記蒸発缶１３における沸騰・蒸発による分離の前処理として前記ガス吸収及び減圧状態での脱気・発泡を適用しない場合においては，沸騰・蒸発に加える熱エネルギーが同じであるとき，廃水における揮発性有機化合物の濃度は，８．２ｐｐｍから０．２７ｐｐｍまでにしか下げることができなかった。
【００４４】
また，前記蒸発缶１３からの廃水を，ストリッピング容器１６内において，蒸発蒸気と直接的に接触することにより，揮発性有機化合物の濃度を略半分程度に下げることができるのであった。
【００４５】
一方，前記液封式の真空ポンプ２５から排出される凝縮水及び不凝縮性ガスを気液分離容器２７内に導入し，凝縮水を循環ポンプ２８にて汲み出し，次いで，前記廃水移送管路１４に設けた間接熱交換型の副給水加熱器２９に供給してこの副給水加熱器２９から前記液封式真空ポンプ２５の吸い込み側に戻すという循環を繰り返すように構成することにより，前記液封式真空ポンプ２５の箇所で加えた熱エネルギーを前記蒸発缶１３への廃水移送管路１４中に設けた副給水加熱器２９にて前記蒸発缶１３に供給される廃水の給水加熱に熱回収する。
【００４６】
また，前記気液分離容器２７内における余剰の凝縮水及び不凝縮性ガスを，次の気液分離容器３０内に導入し，この凝縮水を，超音波発信手段３２を備えた分解容器３１内に導入して，この分解容器３１内において前記超音波発信手段３２による超音波を照射することにより，凝縮水に含まれている揮発性有機化合物を分解処理したのち，管路３３より取り出すか，その一部を，管路３４を介して，前記脱気容器８内に供給される廃水に混合する。
【００４７】
前記気液分離容器３０内における不凝縮性ガス及び分解容器３１内からの排出ガスは，ガス化した揮発性有機化合物を含んでいるので，この排出ガスを，前記第１の実施の形態と同様に，活性炭によるガス浄化装置，紫外線によるガス浄化装置又は燃焼式のガス浄化装置等のガス浄化装置１２にて無害なガス等に分解したのち，大気中に放出する。
【００４８】
この場合においても，前記ガス浄化装置１２への排出ガスは，その量が廃水に対して最初に吸収するガス量と略等しくて，従来のバブリングよりも遥かに少ないことに加えて，揮発性有機化合物の濃度も高いから，ガス浄化装置１２を，従来のように，濃度の低いガスを多量に取り扱う場合よりも大幅に簡単化できる。
【００４９】
【発明の作用・効果】
このように，本発明における請求項１は，揮発性有機化合物を含む廃水に，空気等のガスを吸収させ，次いで，この廃水を，減圧に保持した脱気容器内において，その水面下の水中の部分においてガスの気泡が発生するように脱気・発泡することによって，前記揮発性有機化合物を廃水から分離するものであることにより，この分離に際して，多量の空気を吹き込むこと，及び，蒸発のための熱エネルギーを加えることを必要としないから，装置を大幅に小型化できるとともに，騒音及び消費電力の低減，ひいては，ランニングコストの低減を達成できるのであり，しかも，揮発性有機化合物を高い濃度の排気ガスとして廃水から分離できるから，この分離した揮発性有機化合物を分解することが，前記従来の場合よりも簡単にできるという効果を有する。
【００５０】
これに加えて，前記脱気容器内における揮発性有機化合物の分離を，充填層にて促進することができるから，前記の効果を一層に助長できる。
【００５１】
一方，本発明の請求項２は，廃水からの揮発性有機化合物の分離を，前記廃水に対するガス吸収及び減圧状態での脱気・発泡と，廃水の減圧状態での沸騰・蒸発との二段で行うものであることにより，処理済廃水における揮発性有機化合物の濃度を，排気ガスを多くすることなく，前記二段分離にて大幅に低減できるとともに，廃水の沸騰・蒸発のために加える熱エネルギーを，この沸騰・蒸発よりも前において廃水に対するガス吸収及び減圧状態での脱気・発泡にて揮発性有機化合物の分離を行う分だけ少なくすることができる効果を有する。
【００５２】
本発明の請求項３は，廃水からの揮発性有機化合物の分離を，前記廃水に対するガス吸収及び減圧状態での脱気・発泡と，廃水の減圧状態での沸騰・蒸発と，その後におけるストリッピング容器内での蒸気接触との三段で行うものであることにより，処理済廃水における揮発性有機化合物の濃度を，排気ガスを多くすることなく，前記三段分離にて大幅に低減できるとともに，廃水の沸騰・蒸発のために加える熱エネルギーを，この沸騰・蒸発よりも前において廃水に対するガス吸収及び減圧状態での脱気にて揮発性有機化合物の分離を行う分，及び前記沸騰・蒸発後において蒸気接触にて揮発性有機化合物の分離を行う分だけ大幅に少なくすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】  本発明の第２の実施の形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
１                        ガス吸収容器
３                        廃水供給管路
６                        ガス供給管路
８                        脱気容器
１０                      真空ポンプ
１１                      充填層
１２                      ガス浄化装置
１３                      蒸発缶
１６                      ストリッピング容器
１７                      充填層
２１                      給水加熱器
２２                      圧縮機
２５                      液封式真空ポンプ
【図１】
0003925778.tif 000002
【図２】
0003925778.tif 000003