(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離用容器内に入れた処理水に対し、超音波発信振動部による超音波を照射して、処理水中の揮発性有機化合物を処理水より揮発し、この揮発した揮発性有機化合物を、前記分離用容器外に抽気して、当該揮発性有機化合物が溶解する不揮発性液体に接触し、次いで、この不揮発性液体を、分解用容器内でこれに超音波発信振動部による超音波の照射にてキャビテーションを発生したのち、前記分離用容器から抽気される揮発性有機化合物の溶解に戻すことを特徴とする処理水中の揮発性有機化合物を分離・分解処理する方法。
【請求項２】
分離用容器内に入れた処理水に対し、気体を吹き込むことに加えて、超音波発信振動部による超音波を照射して、処理水中の揮発性有機化合物を処理水より揮発し、この揮発した揮発性有機化合物を、前記処理水に吹き込んだ気体と一緒に前記分離用容器外に抽気して、当該揮発性有機化合物が溶解する不揮発性液体に接触し、次いで、この不揮発性液体を、分解用容器内でこれに超音波発信振動部による超音波の照射にてキャビテーションを発生したのち、前記分離用容器から抽気される揮発性有機化合物の溶解に戻す一方、前記分解用容器から排出される気体を、前記分離用容器内の処理水に対する気体の吹き込みに戻すことを特徴とする処理水中の揮発性有機化合物を分離・分解処理する方法。
【請求項３】
処理水を入れた分離用容器と、この分離用容器内の処理水に対して超音波を照射することによって前記処理水中の揮発性有機化合物を揮発する超音波発信振動部と、前記分離用容器の上部から抽気した揮発性有機化合物をこれを溶解する不揮発性液体に接触する気液混合手段と、この気液混合手段からの不揮発性液体を受け入れる分解用容器と、この分解用容器内の不揮発性液体を前記気液混合手段に戻す手段とを備え、更に、前記分解用容器に、当該分解用容器内の不揮発性液体に超音波の照射にてキャビテーションを発生する超音波発信振動部を設けたことを特徴とする処理水中の揮発性有機化合物を分離・分解処理する装置。
【請求項４】
処理水を入れる分離用容器と、この分離用容器内の処理水に対して気体を吹き込む手段及び超音波を照射することによって前記処理水中の揮発性有機化合物を揮発する超音波発信振動子部と、前記分離用容器の上部から前記処理水に吹き込んだ気体と一緒に抽気した揮発性有機化合物をこれを溶解する不揮発性液体に接触する気液混合手段と、この気液混合手段からの不揮発性液体を受け入れる分解用容器と、この分解用容器内の不揮発性液体を前記気液混合手段に戻す手段と、前記分解用容器から排気される気体を前記分離用容器内の処理水に対する気体の吹き込み手段に戻す手段と備え、更に、前記分解用容器に、当該分解用容器内の不揮発性液体に超音波の照射にてキャビテーションを発生する超音波発信振動部を設けたことを特徴とする処理水中の揮発性有機化合物を分離・分解処理する装置。
【請求項５】
前記請求項３又は４の記載において、前記不揮発性液体に対する冷却手段を設けたことを特徴とする処理水中の揮発性有機化合物を分離・分解処理する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水又は産業廃水等の処理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が含まれている場合に、この揮発性有機化合物を、処理水から分離したのち分解処理するための方法とその装置と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水処理に際して、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、前記処理水から分離したのち分解処理するには、この処理水に対して空気等の気体を吹き込むというバブリング（曝気）を行い、処理水中における揮発性有機化合物を、この処理水に吹き込んだ気体中に揮発させることにより、処理水から分離し、次いで、この揮発性有機化合物を含む気体を、紫外線の照射等による分解装置に導いて、前記揮発性有機化合物を分解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、揮発性有機化合物の処理水からの分離率を高くすることのために、処理水に対して吹き込むバブリング気体の量を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】
その上、バブリング方法は処理水からは多量の気体が排出されるにかかわらず、この排出気体に含まれる揮発性有機化合物は極く微量であるから、この多量の排気気体中の揮発性有機化合物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る。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解消した揮発性有機化合物の分離・分解処理方法とその装置とを提供することを技術的課題とするものである。
【０００６】
【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の方法は、
「分離用容器内に入れた処理水に対し、超音波発信振動部による超音波を照射して、処理水中の揮発性有機化合物を処理水より揮発し、この揮発した揮発性有機化合物を、前記分離用容器外に抽気して、当該揮発性有機化合物が溶解する不揮発性液体に接触し、次いで、この不揮発性液体を、分解用容器内でこれに超音波発信振動部による超音波の照射にてキャビテーションを発生したのち、前記分離用容器から抽気される揮発性有機化合物の溶解に戻すことを特徴とする。」
ものである。
【０００７】
また、請求項２の方法は、
「分離用容器内に入れた処理水に対し、気体を吹き込むことに加えて、超音波発信振動部による超音波を照射して、処理水中の揮発性有機化合物を処理水より揮発し、この揮発した揮発性有機化合物を、前記処理水に吹き込んだ気体と一緒に前記分離用容器外に抽気して、当該揮発性有機化合物が溶解する不揮発性液体に接触し、次いで、この不揮発性液体を、分解用容器内でこれに超音波発信振動部による超音波の照射にてキャビテーションを発生したのち、前記分離用容器から抽気される揮発性有機化合物の溶解に戻す一方、前記分解用容器から排出される気体を、前記分離用容器内の処理水に対する気体の吹き込みに戻すことを特徴とする。」
ものである。
【０００８】
【発明の作用・効果】
請求項１のように、分離用容器内に入れた処理水に対し、超音波発信振動部による超音波を照射することにより、処理水の液面に、処理水が激しくミスト状に霧化する現象、及び／又は、脱気現象等が発生して、処理水に含まれている沸点が水とは異なる揮発性有機化合物は、処理水からその上方の気相中に揮発することになる。
【０００９】
そして、この揮発した揮発性有機化合物を、前記分離用容器外に抽気して、これを、これが溶解する不揮発性液体に接触することにより、前記分離用容器からの揮発性有機化合物は、前記不揮発性液体に高い濃度に溶解することになる。
【００１０】
そこで、この不揮発性液体を分解用容器内に導き、この不揮発性液体に、分解用容器内で超音波発信振動部による超音波の照射にてキャビテーションを発生することにより、前記不揮発性液体に溶解している揮発性有機化合物は、前記キャビテーションにおいて発生した気泡が潰れ消滅するときの高温・高圧状態の反応場で分解処理される一方、このようにして揮発性有機化合物を分解処理した不揮発性液体は、前記分離用容器から抽気される揮発性有機化合物を溶解することに繰り返して使用されるのであり、これにより、処理水に含まれている揮発性有機化合物を処理水から分離したのち分解処理することを確実に行うことができるのである。
【００１１】
また、請求項２のように、前記分離用容器内において処理水中の揮発性有機化合物を、超音波の照射によって処理水から分離することに、前記分離用容器内の処理水に対して気体を吹き込むというバブリング方法に併用することにより、処理水からの揮発性有機溶剤の分離を、超音波の照射と気体のバブリングとで相乗的に行うことかできるから、この揮発性有機化合物の分離をバブリングのみで行う場合よりも、処理水に対して吹き込むバブリング用気体の量を、揮発性有機化合物の処理水からの分離率を高い値に保持した状態のともで、従来とは比較にならない程少なくすることができるのである。
【００１２】
従って、本発明の請求項１〜４の記載によると、処理水からの揮発性有機化合物の分離・分解処理に際して、空気等の気体を使用することを無くすることができるか、或いは、空気等の気体の使用量を大幅に少なくできることに加えて、処理水から分離した揮発性有機化合物の分解処理を、これを溶解した不揮発性液体に超音波の照射にてキャビテーションを発生することで高い効率で行うことができるから、装置全体の小型化、及び騒音の低減、並びに消費電力の低減を図ることができる効果を有する。
【００１３】
特に、請求項２のように、分離用容器内の処理水に対するバブリングに使用した気体を、再び、前記処理水に対するバブリングに繰り返して使用することにより、新規に使用する気体の使用量を節減できて、ランニングコストをより低減できると共に、大気中への気体の放出を少なくして、低公害を達成できるのである。
【００１４】
また、請求項５に記載したように、前記不揮発性液体に対する冷却手段を設けて、前記不揮発性液体の温度を下げることにより、この不揮発性液体への揮発性有機化合物の溶解度が高くなることに加えて、前記分解用容器内においてキャビテーションによる揮発性有機化合物の分解が促進されることから、分解用容器における揮発性有機化合物の分解処理の性能をより向上できて、前記した効果を更に助長できるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施の形態を示す。
【００１７】
この図において、符号１は、密閉型の分離用容器を示し、この分離用容器１内には、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処理水２が、処理水供給管路３から供給され、この処理水２の液面２ａは、当該液面２ａに対して設けた液面計４にて、前記分離用容器１からの排出ポンプ５付き排出管路６中に設けた排出弁７を開閉制御することにより、常時、略一定の高さを保つように構成されている。
【００１８】
前記分離用容器１の底面には、超音波発信振動部８が、当該超音波発信振動部８からの超音波を分離用容器１内における処理水２の液相から液面２ａに向かう方向に照射するように装着されている。
【００１９】
また、前記容器１内の底部には、バブリング用気体供給管路１０から送られて来る気体を、前記処理水２中に吹き込むためのノズル９が設けられている。なお、このバブリング用気体としては、空気を使用することができる他、アルゴン又は窒素等の不活性ガス及び酸素ガス等の活性ガスが使用できる。
【００２０】
この構成において、本発明者達は、前記容器１の内に、当初４ｐｐｍのトリクロロエチレンを含む処理水２の４０ｃｃを入れ、この処理水２に対して、２０ワットの超音波発信振動子６にて２．４ＭＨｚの超音波を照射し、各処理時間ごとにおけるトリクロロエチレン濃度を測定する実験を行った結果は、表１の通りであった。
【００２１】
【表１】
0004132549.tif 000002
【００２２】
また、本発明者達は、前記容器１の内に、当初１００ｐｐｍのトリクロロエチレンを含む処理水の２３５ｃｃを入れ、この処理水２に対して、ノズル９から窒素ガスを、従来のバブリング方法と略同様に毎分約１．５リットルの多量に吹き込む場合と、前記処理水２に対して２０ワットの超音波発信振動子８にて２．４ＭＨｚの高周波の超音波を照射する場合と、処理水２に対して窒素ガスを前記よりも少量の毎分０．２５リットルだけ吹き込みながら２０ワットの超音波発信振動子６にて２．４ＭＨｚの高周波の超音波を照射する場合との三つの場合について、適宜処理時間ごとにおけるトリクロロエチレンの残量（％）を測定する実験を行う結果は、表２の通りであった。
【００２３】
【表２】
0004132549.tif 000003
【００２４】
これらの表から明らかなように、処理水に対して超音波を照射することにより、この処理水に含まれているトリクロロエチレンを、確実に分離することができるのであり、特に、処理水に対してバブリングを行う場合に、これに超音波の照射を併用することにより、処理水に際して吹き込むバブリング用気体の量を、従来のバブリング方法のみによる場合の約１／６に少なくしても、トリクロロエチレンを、従来よりも高い率で確実に分離することができるのであった。
【００２５】
このように、容器１内における処理水２からその液面２ａより上方の気相中に揮発した揮発性有機化合物は、前記容器１の上部に接続した排気管路１１より水封式の吸引ポンプ１２にて分離用容器１外に抽気されて、密閉型の分解用容器１３内に送られる。
【００２６】
この分解用容器１３内には、トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が溶解する例えば水、又はエチレングリコール水溶液等の不揮発性液体１４が入れられ、この不揮発性液体１４は、分解用容器１３の底から循環ポンプ１５を備えた循環管路１６を介して前記水封式の吸引ポンプ１２に、その水封用の水として吸引されたのち、再び、前記分解用容器１３に戻る循環を行うように構成されている。
【００２７】
これにより、前記分離用容器１から排気管路１１を介して抽気される揮発性有機化合物は、前記水封式の吸引ポンプ１２において、この吸引ポンプ１２と前記分解用容器１３内との間を循環する不揮発性液体１４に接触して、これに溶解される。
【００２８】
なお、前記不揮発性液体とは、水を含み、その揮発性が水程度以下の化学的に安定な溶液、又は、水溶液を意味する。
【００２９】
このようにして、分離用容器１から抽気される揮発性有機化合物を溶解した不揮発性液体１４に、前記分解用容器１３内において、その底面に設けた超音波発信振動部１７から例えば２００ＫＨｚの周波数の超音波を照射することによりキャビテーションを発生する。
【００３０】
前記分解用容器１３内の不揮発性液体１４は、このキャビテーションにて、気泡が発生することと、この気泡が潰れ消滅することとを激しく繰り返すことにより、この不揮発性液体１４に溶解している揮発性有機化合物を、前記キャビテーションにおいて発生した気泡が潰れ消滅するときの高温・高圧状態の反応場で水、炭酸ガス及び塩酸等のような最終分解化合物に分解処理することができるのである。
【００３１】
前記分離用容器１内での処理水２からの揮発性有機化合物の分離に際して前記処理水２に吹き込んだバブリング用気体は、分離用容器１内で処理水から分離した揮発性有機化合物と一緒に吸引ポンプ１２にて前記分解用容器１３内に送られたのち、この分解用容器１３の上部に設けた気液分離部１３ａから排出されるのであるが、この分解用容器１３から排出される気体の一部又は全部を、ガス循環管路１８を介して前記バブリング用気体供給管路１０に送って、前記分離用容器１内にノズル９からの吹き込むバブリング用気体に再利用するように構成する。
【００３２】
これにより、気体を繰り返して使用することができるから、新規に使用する気体の使用量を節減できて、ランニングコストをより低減できると共に、大気中への気体の放出を少なくできる。
【００３３】
なお、前記ガス循環管路１８中には、紫外線による分解又は活性炭の吸着等による従来公知の揮発性有機化合物除去装置１９を設けて、ここで揮発性有機化合物を除去したのち、分解用容器１３から排出される気体の一部又は全部を、前記分用容器１内に吹き込むバブリング用気体に使用し、残りを大気中に放出するように構成しても良い。
【００３４】
また、前記分解用容器１３から吸引ポンプ１２への揮発性液体の循環管路１６中等に冷却器２０を設けて、前記不揮発性液体１４の温度を下げることにより、この不揮発性液体１４への揮発性有機化合物の溶解度が高くなることに加えて、前記分解用容器１３内においてキャビテーションによる揮発性有機化合物の分解が促進されるから、分解用容器１３における揮発性有機化合物の分解処理の性能をより向上することができる。
【００３５】
ところで、前記分離用容器１内へのバブリング用気体としては、空気を使用することができる他、アルゴンガス又は窒素ガス等の不活性ガス、及び酸素ガス等の活性ガスが使用できるが、窒素ガス及び窒素ガスを含む気体を使用する場合、水と窒素ガスとの反応により硝酸又は亜硝酸ができることになるから、この場合には、窒素ガスをこれを含む気体の使用を避けることが好ましい。
【００３６】
次に、図２は、第２の実施の形態を示す。
【００３７】
この第２の実施の形態は、分離用容器１から抽気される揮発性有機化合物と不揮発性液体との接触を、前記第１の実施の形態のように、分解用容器１３外の吸引ポンプ１２にて行うことに代えて、分解用容器１３内において行うように構成したものである。
【００３８】
すなわち、分解用容器１３内の上部に、ラシヒリングの充填層等の気液接触部２１を設け、前記分離用容器１から排気管路１１を介して排気ブロワー２２にて、場合によっては空気管２４から導入する若干量の大気空気と一緒に気体を抽気し、この気体を、前記気液接触部２１を下から上向きに通過する一方、前記分解用容器１３内の不揮発性液体１４を、前記気液接触部２１の上部にノズル２３より散布することにより、前記気液接触部２１において、分離用容器１から抽気される揮発性有機化合物を不揮発性液体に接触するように構成したものであり、気液接触部２１において気液が接触することにより、揮発性有機化合物を不揮発性液体に溶解することができると同時に、不揮発性液体の温度の上昇を防ぐことができる。
【００３９】
この場合において、前記空気管２４から若干量の大気空気を導入することにより、不揮発性液体の温度の上昇をより防ぐことができる。ここに導入する大気空気は、分離用容器１内に導入するように構成しても良い。
【００４０】
また、分離用容器１から抽気される揮発性有機化合物を不揮発性液体に接触するには、前記以外の形式の従来公知の気液接触手段を採用しても良いことはいうまでもない。
【００４１】
なお、前記した実施の形態は、前記分離用容器１における底面に、超音波発信振動部８を、当該超音波発信振動部８からの超音波を分離用容器１内における処理水２の液相から液面２ａに向かう方向に照射するように装着した場合であったが、本発明は、これに限らず、図３に示すように、分離用容器１内、超音波発信振動部８を、容器１内の処理水２中に浸漬するように挿入することにより、この超音波発信振動部８からの超音波を処理水２に対して直接的に照射するするように構成しても良いのである。
【００４２】
また、前記した実施の形態は、前記分解用容器１３の底面に、超音波発信振動部１７を装着することによって、不揮発性液体１４にキャビテーションを発生する場合であったが、これに代えて、図４に示すように、前記分解用容器１３内に超音波発信振動部１７を挿入することによって、不揮発性液体１４にキャビテーションを発生するように構成してもよいことは勿論である。
【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図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図３】分離用容器の変形例を示す図である。
【図４】分解用容器の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１                      分離用容器
２                      処理水
３                      処理水供給管路
９                      超音波発信振動部
１０                    バブリング用気体供給管路
１１                    排気管路
１２                    水封式の吸引ポンプ
１３                    分解用容器
１４                    不揮発性液体
１６                    循環管路
１７                    超音波発信振動部
１８                    ガス循環管路
１９                    揮発性有機化合物除去装置
２０                    冷却器
２１                    気液接触部
２２                    排気ブロワー
２３                    ノズル
【図１】
0004132549.tif 000004
【図２】
0004132549.tif 000005
【図３】
0004132549.tif 000006
【図４】
0004132549.tif 000007