(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体凝集剤と汚染水とを混合する攪拌器と、該攪拌器に前記磁性体凝集剤を所定量だけ供給するフィーダと、前記攪拌器内の混合水が流入し、この混合水を凝集ろ過する凝集反応ろ過器と、該凝集反応ろ過器を通過した処理水を貯留する貯留槽と、該貯留槽内の処理水を汚染土壌層に供給する第１のポンプと、前記汚染土壌層を通過した汚染水を前記攪拌器に供給する第２のポンプとを含み、
前記凝集反応ろ過器は、入口側から出口側に向かって、発泡樹脂層、アンスラサイト層、セラミックス層、砂層及び支持砂利層を含み、
磁性体凝集剤は、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びＣａＣＯ３の各微粉末とＦｅ３Ｏ４又はＮｄの磁性体微粉末とを含むこと、
を特徴とする浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化装置において、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に空気を供給するブロワを備え、
前記第１のポンプは、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に、前記貯留槽内の前記処理水を供給して、この凝集反応ろ過器内をこの処理水によって洗浄すること、
を特徴とする浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌や地下水などに溶解している有害物質を除去する浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、土壌吸引や循環揚水処理による汚染土壌の浄化方法や、汚染土壌地帯を掘削して汚染土壌を焼却したり加熱して、汚染物質を気化し回収する非原位置処理方法や、微生物を利用する汚染土壌の浄化方法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、土壌吸引や循環揚水処理による浄化方法では、汚染物質の濃度がある程度低下すると処理効率が低下し、特に、循環揚水処理では、吸着材として使用した活性炭やイオン交換樹脂などを熱分解処理する必要があった。また、焼却熱分解方式では、イニシャルコストが高くなり、高濃度の汚染土壌のみにしか適用できず、外部エネルギー源を必要するためにランニングコストが高くなって、二次公害を引き起こす可能性があった。さらに、微生物を利用する浄化方法では、その微生物が作り出す新しい物質に対する安全性が解明されておらず、微生物に添加する栄養塩類や各種化合物が地下環境に及ぼす影響について不明であるなどの問題点があった。
【０００４】
本発明の課題は、有害物質を効率的に除去することができる浄化装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
すなわち、請求項１の発明は、磁性体凝集剤と汚染水とを混合する攪拌器と、該攪拌器に前記磁性体凝集剤を所定量だけ供給するフィーダと、前記攪拌器内の混合水が流入し、この混合水を凝集ろ過する凝集反応ろ過器と、該凝集反応ろ過器を通過した処理水を貯留する貯留槽と、該貯留槽内の処理水を汚染土壌層に供給する第１のポンプと、前記汚染土壌層を通過した汚染水を前記攪拌器に供給する第２のポンプとを含み、前記凝集反応ろ過器は、入口側から出口側に向かって、発泡樹脂層、アンスラサイト層、セラミックス層、砂層及び支持砂利層を含み、磁性体凝集剤は、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びＣａＣＯ３の各微粉末とＦｅ３Ｏ４又はＮｄの磁性体微粉末とを含むことを特徴とする浄化装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の浄化装置において、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に空気を供給するブロワを備え、前記第１のポンプは、前記凝集反応ろ過器の出口側から入口側に、前記貯留槽内の前記処理水を供給して、この凝集反応ろ過器内をこの処理水によって洗浄することを特徴とする浄化装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る浄化装置の構成図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る浄化装置の凝集反応ろ過器の構成図である。
【０００９】
浄化装置１は、土壌又は地下水に溶解している有害物質を除去する装置であり、図１に示すように、フィーダ１０と、ミキサ１１と、凝集反応ろ過器１２と、貯留槽１３と、ポンプ１４，１７と、ノズル１５と、配管１６，１８，１９，  ２１，２２，２３，２６，２７と、ブロワ２０と、脱水槽２４，２５と、バルブＶ１〜Ｖ５とを備えている。
【００１０】
磁性体凝集剤２は、Ｆｅ２  Ｏ３  （三酸化二鉄）、Ａｌ２  Ｏ３  及びＣａＣＯ３  の各微粉末を主とするものに、凝集剤中で磁性体として機能するＦｅ３  Ｏ４  （四酸化三鉄）又はＮｄ（ネオジウム）の磁性体微粉末を混合したものである。この磁性体凝集剤２は、凝集反応ろ過器１２内の充填ろ材３にアパタイト的形態で附着した凝集汚泥を種汚泥として再凝集が期待できる。
【００１１】
前記フィーダ１０は、磁性体凝集剤２をミキサ１１内に所定量だけ供給する装置であり、磁性体凝集剤２を収納するホッパ１０ａと、このホッパ１０ａの底部を開閉するバルブ１０ｂとを備えている。また、前記ミキサ１１は、磁性体凝集剤２と汚染処理水とを混合する攪拌サイクロンミキサであり、フィーダ１０の下方に設けられている。
【００１２】
前記凝集反応ろ過器１２は、ミキサ１１内の混合水が流入し、この混合水を凝集ろ過処理する装置である。この凝集反応ろ過器１２は、図２に示すように、充填ろ材３と、ミキサ１１内の混合水が流入する入口側ストレーナ１２ａと、充填ろ材３を通過した処理水が流入する出口側ストレーナ１２ｂとを備えている。また、この充填ろ材３は、図２に示すように、混合水の流入する入口側（上部）から出口側（底部）に向かって順に、発泡樹脂層３０、アンスラサイト層３１、セラミックス層３２、ろ過砂層３３及び支持砂利層３４からなる。
【００１３】
図１に示す貯留槽１３は、凝集反応ろ過器１２を通過した処理水を貯留する水槽であり、ポンプ１４は、この貯留槽１３内の処理水を汲み上げて、ノズル１５及び凝集反応ろ過器１２の出口側ストレーナ１２ｂに供給する装置である。また、ノズル１５は、ポンプ１４によって供給された処理水を加圧して、汚染土壌層に注入する装置であり、配管１６は、処理水が流通する管路であり、ポンプ１４とノズル１５とを接続する。
【００１４】
前記ポンプ１７は、Ａ層、Ｂ層及びＣ層を通過した汚染処理水（地下水）を循環処理するために、この汚染処理水を凝集反応ろ過器１２に供給する装置であり、配管１８は、汚染処理水が流通する管路であり、このポンプ１７、ミキサ１１及び凝集反応ろ過器１２を接続する。また、配管１９は、凝集反応ろ過器１２を通過した処理水が流通する管路であり、この凝集反応ろ過器１２の出口側ストレーナ１２ｂと貯留槽１３とを接続する。
【００１５】
前記ブロワ２０は、凝集反応ろ過器１２の出口側ストレーナ１２ｂに空気を送り込む装置であり、配管２１は、空気が流通する管路である、このブロワ２０と出口側ストレーナ１２ｂとを接続する。また、配管２２は、凝集反応ろ過器１２内を洗浄するための処理水が通過する管路であり、配管１６から分岐して、ポンプ１４と出口側ストレーナ１２ｂとを接続する。
【００１６】
前記配管２３は、入口側ストレーナ１２ａから排出された排水汚泥が通過する管路であり、入口側ストレーナ１２ａと脱水槽２４，２５とを接続し、脱水槽２４，２５は、この排水汚泥を自然減圧脱水によって脱水する装置である。また、配管２６は、脱水槽２４，２５によって脱水処理された脱水ケーキを系外に排出する管路であり、配管２７は、脱水槽２４，２５から排出された処理水が通過する管路であり、脱水槽２４，２５と貯留槽１３とを接続する。
【００１７】
前記バルブＶ１は、ミキサ１１内の混合水を凝集反応ろ過器１２内に供給するときに開放される流入弁であり、バルブＶ２は、この混合水をろ過した後の処理水を貯留槽１３内に排出するときに開放される流出弁である。また、バルブＶ３は、貯留槽１３内の処理水を凝集反応ろ過器１２内に供給するときに開放される逆洗弁であり、バルブＶ４は、この処理水で洗浄した後の汚泥を排出する排水弁である。さらに、バルブＶ５は、凝集反応ろ過器１２内に空気を供給するときに開放される空洗弁であり、バルブＶ６は、凝集反応ろ過器１２内に空気を供給するときに開放される空洗弁である。
【００１８】
次に、本発明の第１実施形態に係る浄化装置の動作を説明する。
ポンプ１７によって汚染処理水が配管１８を通じてミキサ１１内に送られると、バルブ１０ｂが開いて、ホッパ１０ａからミキサ１１内に磁性体凝集剤が投入される。その結果、汚染地下水と磁性体凝集剤２とがミキサ１１内で混和されて、フロック形成が促進される。そして、バルブＶ１が開放されて、ミキサ１１内の混合水が入口側ストレーナ１２ａから凝集反応ろ過器１２内に流入すると、凝集反応ろ過器１２によってこの混合水が凝集ろ過処理される。
【００１９】
凝集反応ろ過器１２内に混合水が流入すると、この混合水がイオン結合反応ろ過処理されて、この混合水中に混和していた磁性体凝集剤２が再凝集（アパタイト作用）を起こす。そして、発泡樹脂層３０、アンスラサイト層３１及びセラミックス層３２中の粒子の周りに、磁性体凝集剤２中のＦｅ２  Ｏ３  を主成分とする再凝集フロック膜（磁性フロック膜）が形成される。このために、有機塩素化合物反応リアクタとなり、電気イオン的な吸着力によるイオン結合によって微粒子が吸着されて、有害物質がろ過処理されて除去されるとともに、バイオリアクタとなって生物反応ろ過処理される。その結果、有機塩素化合物（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン）、重金属、ＴＮ及びＴＰなどが効率的に除去される。
【００２０】
次に、バルブＶ２が開放されると、凝集反応ろ過器１２によって処理された処理水が、配管１９を通じて貯留槽１３内に排出される。そして、この貯留槽１３内の処理水は、ポンプ１４によって配管１６を通じてノズル１５に供給されて、このノズル１５によって浄化対象の土壌中に注入される。土壌中のＡ層、Ｂ層及びＣ層を通過した有害物質を含む汚染処理水は、ポンプ１７によって配管１８を通じてミキサ１１内に供給される。
【００２１】
有害物質を含む懸濁物質や余剰汚泥が充填ろ材３内に増大すると、この充填ろ材３が閉塞して、ろ過抵抗が増大する。この場合には、バルブＶ５が開放されて、出口側ストレーナ１２ｂから配管２１を通じてブロワ２０が空気を噴出すると、気泡の上昇及び膨張によって充填ろ材３が緩む。その後に、バルブＶ３，Ｖ４が開放されて、貯留槽１３内の処理水がポンプ１４によって配管２２を通じて出口側ストレーナ１２ｂに供給されて、凝集反応ろ過器１２内が洗浄される。洗浄により発生する汚泥などは、配管２３を通じて脱水槽２４，２５に排出されて、脱水槽２４，２５によって自然減圧脱水により脱水される。そして、脱水ケーキは、配管２６を通じて系外に排出されて安定処理され、脱水後の分離水（処理水）は、配管２７を通じて貯留槽１３内に排出された後に、ポンプ１４によって土壌中に返送される。
【００２２】
本発明の第１実施形態に係る浄化装置は、以下に記載する効果を有する。
（１）  本発明の第１実施形態では、発泡樹脂層３０、アンスラサイト層３１、セラミックス層３２、砂層３３及び支持砂利層３４を含む充填ろ材３によって、磁性体凝集剤２と汚染処理水とからなる混合水を凝集ろ過している。その結果、有機塩素化合物だけではなく重金属類も、磁性体成分と凝集化合物を生成するために、土壌や地下水に溶解している有害物質を除去することができる。また、発泡樹脂層３０、アンスラサイト層３１及びセラミックス層３２中の各粒子は、従来の活性炭よりも粒径が大きいために、凝集反応ろ過器１２内の圧力上昇を抑えることができる。さらに、充填ろ材３によって補足された凝集フロック汚泥は、余剰汚泥として処理されるが、このときに脱水助剤として働く。
【００２３】
（２）  本発明の第１実施形態では、磁性体凝集剤２がアパタイト作用を起こして、発泡樹脂層３０、アンスラサイト層３１及びセラミックス層３２中の粒子の周りに、磁性体凝集剤２の磁性フロック膜を形成する。その結果、アパタイト膜が一定期間維持されるために、磁性体凝集剤２をミキサ１１内に常時投入する必要がなくなり、例えば、１日又は２日に１回程度、間欠的に投入すれば足りるので、経済性を向上させることができる。また、凝集結合フロックは、大きくかつ硬いフロックを形成するために、逆洗回数を少なくすることができるとともに、汚泥を簡単に脱水処理することができる。
【００２４】
（３）  本発明の第１実施形態では、凝集反応ろ過器１２を通過した処理水を貯留槽１３内に貯留し、ポンプ１４によってこの処理水を汚染土壌層に供給するとともに、この汚染土壌層を通過した汚染処理水をポンプ１７によってミキサ１１内に供給している。このために、地下環境中（土壌中）に広がった有機塩素化合物などを、汚染土壌を掘削せずに現場で浄化することができるとともに、汚染地下水を循環処理することによって、汚染された土壌を浄化することができる。
【００２５】
（４）  本発明の第１実施形態では、出口側ストレーナ１２ｂから入口側ストレーナ１２ａに、ブロワ２０が空気を供給した後に、ポンプ１４が貯留槽１３内の処理水を供給して、凝集反応ろ過器１２内を洗浄している。このために、熱分解処理などによって充填ろ材３を再処理する必要がなくなって、浄化システムをコンパクトにすることができる。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の第１実施形態に係る浄化装置による浄化結果を表１及び表２に示す。
【００２７】
【表１】
0004043124.tif 000002
【００２８】
【表２】
0004043124.tif 000003
【００２９】
表１は、磁性体凝集剤２の注入量を１日処理水量に対して５００ｐｐｍに設定した場合に、有機塩素化合物（トリクロロエチレン）の濃度変化を示し、表２は、磁性体凝集剤２の注入量を１日処理水量に対して２００ｐｐｍに設定した場合に、有機塩素化合物（トリクロロエチレン）の濃度変化を示す。表１に示すように、磁性体凝集剤２の注入量を１日処理水量に対して５００ｐｐｍに設定した場合には、循環回数を増加することによって、従来のシステムでは効率よく十分に除去できなかった有機塩素化合物を９０％除去することができた。また、表２に示すように、磁性体凝集剤２の注入量を１日処理水量に対して２００ｐｐｍに設定した場合には、循環回数を増加することによって、有機塩素化合物を７０％除去することができた。
【００３０】
本発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であって、これらも本発明の範囲内である。例えば、本発明の実施形態では、汚染地下水を例に挙げて説明したが、地下水以外の汚染水についても本発明を適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁性体凝集剤がＦｅ２  Ｏ３  、Ａｌ２  Ｏ３  及びＣａＣＯ３  の各微粉末とＦｅ３  Ｏ４  又はＮｄの磁性体微粉末とを含むので、有機塩素化合物、重金属類、ＴＮ及びＴＰなどを効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る浄化装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る浄化装置の凝集反応ろ過器の構成図である。
【符号の説明】
１  浄化装置
２  磁性体凝集剤
３  充填ろ材
１０  フィーダ
１１  ミキサ
１２  凝集反応ろ過器
１２ａ  入口側ストレーナ
１２ｂ  出口側ストレーナ
１３  貯留槽
１４，１７  ポンプ
１５  ノズル
２０  ブロワ
３０  発泡樹脂層
３１  アンスラサイト層
３２  セラミックス層
３３  ろ過砂層
３４  支持砂利層
【図１】
0004043124.tif 000004
【図２】
0004043124.tif 000005