(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を大気圧以下の減圧状態にして沸騰・蒸発する蒸発缶と，この蒸発缶内で発生した水蒸気に対する凝縮器と，この凝縮器からの排出ガスを９００℃以上の温度に加熱する加熱手段と，この加熱した排出ガスをアルカリ水溶液に直接的に接触する手段とを備え，前記蒸発缶を，その内部に充填層を設けて，当該蒸発缶内への前記廃水をこの充填層の下方に導入し，この充填層の上面よりも高い水面位置まで溜めたのち排出するように構成するとともに，この溜めた廃水をその水面からの液深さが前記充填層の上面よりも深い部分において沸騰・蒸発するように構成したことを特徴とする廃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２】
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るガス吸収容器と，このガス吸収容器からの廃水を大気圧以下の減圧状態で脱気する脱気容器と，この脱気容器からの排出ガスを９００℃以上の温度に加熱する加熱手段と，この加熱した排出ガスをアルカリ水溶液に直接的に接触する手段とを備え，前記脱気容器を，その内部に充填層を設けて，前記ガス吸収容器から当該脱気容器内への廃水をこの充填層の下方に導入し，この充填層の上面よりも高い水面位置まで溜めたのち排出するように構成するとともに，この溜めた廃水をその水面からの液深さが前記充填層の上面よりも深い部分において脱気するように構成したことを特徴とする廃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，廃水から分離したのち無害な状態に分解処理するための装置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，前記廃水から分離した
のち分解処理するには，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，廃水から分離し，次いで，この揮発性有機化合物を含む排出ガスをガス浄化装置に導くことにより，有害な揮発性有機化合物を活性炭に吸着させるか，揮発性有機化合物を紫外線の照射にて酸化分解するとか，或いは，高温加熱にて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，廃水に対して揮発性有機化合物を分離することのために吹き込んだ多量の空気が，揮発性有機化合物を含む排出ガスとして多量に排出されることに加えて，この排気ガスにおける揮発性有機化合物の濃度が極めて低いから，この排出ガスの浄化処理に際しては，多量の排出ガスを取り扱うことのために，その浄化装置が著しく大型化になるという問題がある。
【０００４】
これに加えて，前記した各浄化方法のうち活性炭に吸着させる方法は，吸着した後の活性炭の廃棄処分が厄介であるという問題があり，また，紫外線の照射にて酸化分解する方法は，ハロゲン化酢酸等が生成し，これを処理するための，エアーレーションタンクを含んだ生物処理装置等の新たな処理装置が必要となり，装置が複雑・高価になるという問題があり，更にまた，高温加熱する方法は，多量の排出ガスを均一に加熱することができず，加熱温度むらができるから，有害な二次生成物が発生するばかりか，安定して分解処理できず，しかも，排出ガスの加熱に多量の熱源を必要とし，ランニングコストが大幅に嵩むという問題がある。
【０００５】
本発明は，廃水に含まれている揮発性有機化合物を廃水から分離したのち分解処理することを，ランニングコストのアップ及び装置の大型化等を招来することなく，安定して確実にできるようにした装置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は，第１に，
「揮発性有機化合物を含む廃水を大気圧以下の減圧状態にして沸騰・蒸発する蒸発缶と，この蒸発缶内で発生した水蒸気に対する凝縮器と，この凝縮器からの排出ガスを９００℃以上の温度に加熱する加熱手段と，この加熱した排出ガスをアルカリ水溶液に直接的に接触する手段とを備え，前記蒸発缶を，その内部に充填層を設けて，当該蒸発缶内への前記廃水をこの充填層の下方に導入し，この充填層の上面よりも高い水面位置まで溜めたのち排出するように構成するとともに，この溜めた廃水をその水面からの液深さが前記充填層の上面よりも深い部分において沸騰・蒸発するように構成した。」
ことを特徴としている。
【０００７】
また，本発明は，第２に，
「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るガス吸収容器と，このガス吸収容器からの廃水を大気圧以下の減圧状態で脱気する脱気容器と，この脱気容器からの排出ガスを９００℃以上の温度に加熱する加熱手段と，この加熱した排出ガスをアルカリ水溶液に直接的に接触する手段とを備え，前記脱気容器を，その内部に充填層を設けて，前記ガス吸収容器から当該脱気容器内への廃水をこの充填層の下方に導入し，この充填層の上面よりも高い水面位置まで溜めたのち排出するように構成するとともに，この溜めた廃水をその水面からの液深さが前記充填層の上面よりも深い部分において脱気するように構成した。」
とを特徴としている。
【０００８】
【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。
【０００９】
図１は，第１の実施の形態を示す。
【００１０】
この図において，符号１は，廃水に含まれている揮発性有機化合物を廃水から分離するための蒸発式の分離装置を示し，この分離装置１は，内部にラシヒリング等による充填層２ａを内蔵した減圧式の蒸発缶２を備え，廃水供給管路３より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，前記蒸発缶２内のうち前記充填層２ａより下方の底部に導入し，前記充填層２ａの上面よりも高い適宜液深さＨ１に溜めたのち，排出口４から流出するように構成する。
【００１１】
前記廃水供給管路３の途中には，凝縮器を兼ねた間接熱交換式の給水加熱器５が設けられ，この給水加熱器５に，前記蒸発缶２内での沸騰・蒸発で発生した水蒸気及び不凝縮性のガスを，電動モータにて回転駆動されるブロワー等の圧縮機６に吸引して圧縮したのち導入することにより，前記廃水供給管路３を通って蒸発缶２に導入される廃水を加熱（給水加熱）する一方，この給水加熱器５における凝縮水及び不凝縮性のガスを，気液分離容器７に導いて，凝縮水と，不凝縮性のガスとに分離し，凝縮水を気液分離容器７の外に取り出す一方，不凝縮性のガスを，真空ポンプ８等の真空発生源にて吸引して，前記蒸発缶２内を大気圧以下の減圧に保持することにより，前記蒸発缶２内に溜めた廃水を，その水面からの液深さが前記充填層２ａの上面よりも深い部分において沸騰・蒸発するように構成する。
【００１２】
この蒸発缶２内での廃水の沸騰・蒸発により，この廃水の一部が水蒸気になると同時に，この廃水中に含まれている揮発性有機化合物は，廃水の沸騰・蒸発と同時に揮発し気体になって廃水から分離するから，前記蒸発缶２内には，水蒸気，及び前記揮発性有機化合物の気体と空気等とを含む不凝縮性のガスが発生する一方，この蒸発缶１内で揮発性有機化合物を分離したあとにおける処理済の廃水は，排出口４から排出される。
【００１３】
この場合，蒸発缶２内での廃水の沸騰・蒸発を，当該廃水の水面からの液深さが深い部分において行うように構成することにより，廃水中から揮発性有機化合物を蒸発にて分離するときにおける分離率を，廃水の沸騰・蒸発を廃水の水面のみにおいて行うように構成した場合に比べて，大幅に向上できる。これに加えて，蒸発缶２の内部に，ラシヒリング等による充填層２ａを設けて，この充填層２ａの上面よりも深い部分において沸騰・蒸発することにより，前記蒸発缶２内での更なる分離率のアップを図ることができる。
【００１４】
そして，前記蒸発缶２内における水蒸気及び不凝縮性のガスは，給水加熱器６において凝縮され，水蒸気は凝縮水として取り出される一方，不凝縮性のガスは真空ポンプ８にて吸引され，排出ガスとして排出される。
【００１５】
この真空ポンプ８からの排出ガスは，減圧状態の蒸発缶２内等の漏れて流入した空気と，廃水から分離した揮発性有機化合物の気化物の略合計であり，その量は，従来のバブリングによる分離方法よりも遥かに少ないとともに，当該排出ガスにおける揮発性有機化合物の濃度も遥かに高いから，この排出ガスを，後述するガス分解装置１０に導いて分解処理する。
【００１６】
このガス分解装置１０は，前記分離装置１からの排出ガスを，電熱ヒータ又は赤外線ランプ等にて９００℃以上の温度，好ましくは１１００℃以上の温度に加熱するための加熱手段１１と，この加熱手段１１にて加熱した排出ガスを，アルカリ水溶液と直接的に接触する気液接触手段１２とで構成されている。
【００１７】
前記気液接触手段１２は，本実施の形態の場合，ＰＨを約１１に調整したアルカリ水溶液を入れたタンク１２ａと，このタンク１２ａ内から循環ポンプ１２ｂにて汲み出したアルカリ水溶液で，前記加熱手段１１からの排出ガスを吸引・混合するエゼクター１２ｃと，ラシヒリング等の充填層１２ｅを内蔵し，且つ，大気へのガス排出口１２ｆを備えた気液接触塔１２ｄとによって構成されている。
【００１８】
前記分離装置１からの排出ガスを，加熱手段１１にて９００℃以上の温度，好ましくは１１００℃以上の温度に加熱することにより，この排出ガス中におけるトリクロロエチレン（Ｃｌ2 Ｃ＝ＣＨＣｌ）は，酸素の存在のともに，有害なホスゲン（ＣＯＣｌ2 ），塩化水素ガス（ＨＣｌ），塩素ガス（Ｃｌ2 ）及び炭酸ガス（ＣＯ2 ，ＣＯ）に熱分解する。
【００１９】
この場合において，前記分離装置１からの排出ガスの量は，従来のバブリングによる分離方法よりも遥かに少ないことにより，比較的簡単な加熱手段にて温度むらを少なくするように加熱できるから，この排出ガス中におけるトリクロロエチレンの殆ど総てを安定して熱分解できる。
【００２０】
このように加熱手段１１にて熱分解した排出ガスは，この後におけるエゼクター１２ｃにおけるアルカリ水溶液との直接的な接触により急冷されるとともに，前記熱分解した成分のうち塩化水素ガス（ＨＣｌ），塩素ガス（Ｃｌ2 ）は，アルカリ水溶液にて中和されることにより，この塩化水素ガス（ＨＣｌ），塩素ガス（Ｃｌ2 ）が有害なホスゲン（ＣＯＣｌ2 ）に化合することを防止できる。
【００２１】
一方，有害なホスゲン（ＣＯＣｌ2 ）は，エゼクター１２ｃにおけるアルカリ水溶液との直接的な接触及びその後における気液接触塔１２ｄでのアルカリ水溶液との直接的な接触により，アルカリ水溶液にて，
ＣＯＣｌ2 ＋Ｈ2 ０→ＣＯ2 ＋２ＨＣｌ
の反応により加水分解し，この加水分解にて発生する塩化水素ガス（ＨＣｌ）は，アルカリ水溶液にて中和されるというように分解されるから，ガス排出口１２ｆから大気中に放出される有害成分を大幅に低減することができる。
【００２２】
本発明者達の実験によると，加熱手段１１を通過した後においてエゼクター１２ｃでのＰＨ１１のアルカリ水溶液との直接的な接触により，ホスゲンの濃度を２０ｐｐｍから０．１ｐｐｍに，塩化水素の濃度を１０００ｐｐｍから２０〜３０ｐｐｍにまで下げることができるのであった。
【００２３】
なお，前記気液接触手段１２におけるエゼクター１２ｃの下流側には，気液接触塔１２ｄを設けることにより，前記した加水分解及び中和を更に促進するように構成されており，この気液接触塔１２ｄの内部には，水滴を捕捉しその大気中に飛散を防止するためのデミスター１２ｇが設けられている。
【００２４】
また，前記気液接触塔１２ｄにおける充填層１２ｅ，１２ｇを，活性炭による充填層１２ｅ，１２ｇにして，ホスゲンを活性炭に吸着しておいて，アルカリ水溶液にて加水分解するようにしても良い。
【００２５】
更にまた，前記気液接触手段１２におけるタンク１２ａのアルカリ水溶液は，常時，ＰＨが１１になるように調整されるとともに，前記蒸発缶２から排出される処理済廃水の一部を管路１２ｈにて導入し，余剰のアルカリ水溶液を管路１２ｉを介して前記蒸発缶２への廃水供給管路３に戻すことにより，アルカリ水溶液を更新することと，前記加熱手段１１において加えた熱を蒸発缶２での蒸発促進に回収することとを図るように構成されている。
【００２６】
次に，図２は，第２の実施の形態を示す。
【００２７】
この第２の実施の形態は，ガス吸収・脱気式の分離装置２０にした場合である。
【００２８】
すなわち，この分離装置２０は，ラシヒリング等の充填層２２を内蔵したガス吸収容器２１と，同じくラシヒリング等の充填層２３ａを内蔵した密閉型の脱気容器２３とを備え，前記ガス吸収容器２１内のうち前記充填層２２の上方に，廃水供給管路２４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２１内のうち前記充填層２２の下方に，コンプレッサー２５にて圧縮された空気をガス供給管路２６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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように，ガス吸収容器２１において空気等のガスを吸収した廃水は，管路２７を介して前記脱気容器２３内のうち前記充填層２３ａより下方の底部に送られ，この脱気容器２３内に前記充填層２３ａの上面よりも高い適宜液深さＨ２に溜められたのち，排水管路２８から排出される。
【００３２】
このとき，前記脱気容器２３内を，真空ポンプ２９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，この脱気容器２３内に溜めた廃水を，その水面からの液深さが前記充填層２３ａの上面よりも深い部分において脱気を行うように構成する。
【００３３】
この脱気容器２３内での廃水の脱気により，この廃水中に含まれている揮発性有機化合物は，廃水の脱気と同時に揮発し気体になって廃水から分離するから，この脱気容器２３における排水管路２８からは，揮発性有機化合物を分離したあとにおける処理済の廃水が排出される。
【００３４】
この場合，脱気容器２３内での廃水の脱気及び発泡を，当該廃水の水面からの液深さが深い部分において行うように構成することにより，廃水中から揮発性有機化合物を脱気によって分離するときにおける分離率を，廃水の脱気及び発泡を廃水の水面のみにおいて行うように構成した場合に比べて，大幅に向上できる。これに加えて，脱気容器２３の内部に，ラシヒリング等による充填層２３ａを設けて，この充填層２３ａの上面よりも深い部分において脱気及び発泡することで，前記脱気容器２３内での更なる分離率のアップを図ることができる。
【００３５】
そして，前記脱気容器２３内において廃水から脱気され，揮発性有機化合物をを含むガスは，真空ポンプ２９にて吸引され，排出ガスとして排出される。
【００３６】
この真空ポンプ２９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，前記した第１の実施の形態の場合と同様に構成したガス分解装置１０に供給することにより，ガス排出口１２ｆから大気中に放出される有害成分を大幅に低減することができる。
【００３７】
この場合においても，前記脱気容器２３から排出される処理済廃水の一部を管路１２ｈ′にて導入し，余剰のアルカリ水溶液を管路１２ｉ′を介して前記脱気容器２３への廃水管路２７に戻すことにより，アルカリ水溶液を更新することと，前記加熱手段１１において加えた熱を脱気容器２３での脱気・発泡の促進に回収することとを図るように構成されている。
【００３８】
また，本発明は，廃水からの揮発性有機化合物の分離を，前段階として図２に示すガス吸収・脱気による分離を行い，次いで，前記図１に示す蒸発による分離を行う場合にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００３９】
【発明の作用・効果】
このように，本発明は，廃水に含まれている揮発性有機化合物を，廃水の減圧状態における水面下での沸騰・蒸発，又は，廃水へのガス吸収とこれに続く減圧状態における水面下での脱気にて，少ない排出ガスで，且つ，揮発性有機化合物の濃度が高い状態で廃水から分離し，次いで，これを加熱したのちアルカリ水溶液と直接的な接触して分解処理するものであることにより，廃水からの分離及び分解処理を，従来のバブリングによる分離，及び多量の排出ガスに対する分解処理に比べて，低いランニングコストで，且つ，使用済み活性炭の廃棄処分の問題を招来することなく，安定して達成でき，しかも，装置を大幅に小型化できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における第１の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】  本発明における第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                        蒸発式分離装置
２                        蒸発缶
２ａ                      充填層
３                        廃水供給管路
４                        排出口
５                        凝縮器
６                        圧縮機
８                        真空ポンプ
１０                      ガス分解装置
１１                      加熱手段
１２                      気液接触手段
１２ａ                    アルカリ水溶液タンク
１２ｃ                    エゼクター
１２ｄ                    気液接触塔
２０                      ガス吸収・脱気式分離装置
２１                      ガス吸収容器
２３                      脱気容器
２３ａ                    充填層
２４                      廃水供給管路
２６                      ガス供給管路
２９                      真空ポンプ
【図１】
0003795796.tif 000002
【図２】
0003795796.tif 000003