JP2003047952A - 地下水浄化装置及び地下水浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 揮発性有機化合物の除去率が高く、小型に構成可能な地
下水浄化装置、並びに、かかる地下水浄化装置を用いた
地下水浄化方法を提供すること。 【課題】井戸ケーシング７の内周面に、上下方向に螺旋
状にのびるスパイラルガイド７ｂを設け、井戸ケーシン
グ７下部に設置された散気装置８により螺旋状に極微細
な気泡を発生させて、気泡を上記スパイラルガイド７ｂ
に案内させて上昇させ、地下水中の揮発性有機化合物を
気相中に移動させて地下水を浄化する。 【解決手段】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水浄化装置及
びこれを用いた地下水浄化方法に関し、特に、トリクロ
ロエチレン及びテトラクロロエチレン等の揮発性有機化
合物で汚染された地下水の浄化のために用いられるもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記地下水浄化装置として、地下
水揚水式浄化装置が知られている。該地下水揚水式浄化
装置では、井戸底に設置された水中型の揚水ポンプを用
いて地下水を地上へ揚水し、地上に設置された曝気塔を
用いて汚染地下水の曝気処理を行い、揮発性有機化合物
を気相中へ移行させて地下水を浄化している。

【０００３】また、他の地下浄化水装置として、気泡槽
方式浄化装置が知られている。この気泡槽方式浄化装置
は、地下水を導入するための井戸ケーシングと、井戸ケ
ーシング内下部に配設され地下水中に気泡を噴出する散
気装置とを備え、井戸ケーシング内に導入された地下水
中に散気装置により気泡空気を発生させて地下水を曝気
し、地下水中の揮発性有機化合物を気相中に移動させて
地下水を浄化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記地下水揚
水法では、汚染地下水を地上へ一旦揚水する必要がある
ので処理効率が悪く、また、低濃度の揮発性有機化合物
を含んだ地下水であってもその浄化に長時間を要すると
いった問題がある。

【０００５】また、上記従来の気泡槽方式地下水浄化装
置においては、井戸ケーシング内で曝気を行うので処理
効率は良いものの、散気装置からの気泡が、井戸ケーシ
ング内を地下水面まで略鉛直に上昇する短い距離におい
て地下水を曝気しているので曝気効率が悪く、揮発性有
機化合物の除去率に限界があった。そのため、地下水中
の揮発性有機化合物の濃度が高い場合には、別途、大規
模な曝気装置を設ける必要があり、地下水浄化装置全体
が大型化してしまうといった問題があった。

【０００６】そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、揮
発性有機化合物の除去率が高く、小型に構成可能な地下
水浄化装置、並びに、かかる地下水浄化装置を用いた地
下水浄化方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、地下水を導入するための井戸ケーシング
と、井戸ケーシング内下部に配設され地下水中に気泡を
噴出する散気装置とを備えた地下水浄化装置であって、
井戸ケーシングの少なくとも地下水面下に位置する部分
の内周面に、上下方向に螺旋状にのびるスパイラルガイ
ドを設け、上記井戸ケーシング内の地下水中に上記散気
装置により気泡を発生させて、気泡を上記スパイラルガ
イドに案内させて上昇させ、地下水中の揮発性有機化合
物を気相中に移動させて地下水を浄化することを特徴と
する。

【０００８】これによれば、散気装置からの気泡がスパ
イラルガイドに案内されて上昇するので、井戸ケーシン
グ内の気泡の移動距離が格段に長くなる。そのため、気
液接触を十分に行うことができるので曝気効率が上昇
し、揮発性有機化合物の除去率が高くなる。また、地下
水中の揮発性有機化合物の濃度が高い場合であっても、
大規模な曝気装置を設ける必要がなく、地下水浄化装置
を小型に構成することができる。

【０００９】また、上記散気装置は、圧搾空気を送るた
めのコンプレッサーに接続され気泡を噴出するための噴
出孔を有する噴出筒と、該噴出筒内に設けられ、噴出筒
の筒軸を回転軸とする中心翼車とを備え、コンプレッサ
ーから噴出筒に送られた圧搾空気により上記中心翼車が
回転し、該中心翼車の回転によって上記噴出孔から螺旋
状に極微細な気泡が噴出するのが好ましい。

【００１０】これによれば、散気装置から螺旋状に気泡
を噴出するので、井戸ケーシング内に気泡を容易に充満
させることができる。また、極微細な気泡が噴出される
ので、気泡が揮発性有機化合物を包み込んで地下水を浄
化する効率が上昇する。

【００１１】また、上記散気装置の噴出筒の筒軸を上記
井戸ケーシングの上下方向に対して所定の角度に傾斜さ
せて設置する傾斜設置手段と、上記散気装置を上記井戸
ケーシングの上下方向に対して垂直な面内で回転させる
ための回転駆動手段を備えるようにしても良い。これに
より、散気装置からの気泡を井戸ケーシング内に充満さ
せることがより容易となる。また、噴出筒の筒軸の傾斜
角度を調整することにより、地下水の量や地下水中の揮
発性有機化合物濃度等に応じて、地下水の曝気効率を調
整することができる。

【００１２】また、井戸ケーシング内から汲み上げた地
下水が流入する加圧浮上装置を備え、該加圧浮上装置に
よって、地下水中の狭雑物及び油分等の懸濁物質を除去
すると共に、該懸濁物質を除去後の処理水を溶存酸素濃
度が高いまま地下に戻すようにすれば、土壌微生物によ
るバイオレメデーション効果を促進することができる。

【００１３】また、井戸ケーシング内から排気した気体
が流入する光分解装置を備え、該光分解装置によって、
気相中に移動した揮発性有機化合物を、光触媒に吸着さ
せ紫外線を照射して分解するようにすれば、揮発性有機
化合物を活性炭で吸着する等の他の工程が不要になる
か、または、該他の工程での揮発性有機化合物の処理量
を少なくすることができる。

【００１４】また、本発明の地下水浄化方法は、これら
上記した地下水浄化装置を用いて地下水を浄化すること
を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１を参照して、１は地下水浄化
装置であり、該地下水浄化装置１は、曝気揚水井戸２
と、加圧浮上装置３と、放散塔４ａ、４ｂと、光分解装
置５と、処理水槽６とを有する。

【００１６】図２を参照して、曝気揚水井戸２は、地下
水を導入するための井戸ケーシング７と、井戸ケーシン
グ内下部に配設され地下水中に気泡を噴出する散気装置
であるスパイラルエアレーション８とを備える。

【００１７】上記井戸ケーシング７の中央部から下部に
亙る部分は巻線ストレーナ７ａで形成されており、該巻
線ストレーナ７ａを介して地下水が井戸ケーシング７内
に導入される。また、上記井戸ケーシング７の内周面に
は、上記スパイラルエアレーション８の気泡噴出孔付近
からケーシング上部にかけて、上下方向に螺旋状にのび
るスパイラルガイド７ｂが設けられている。該スパイラ
ルガイド７ｂは、井戸ケーシング７の内径を同じ外径を
有する板バネ部材を井戸ケーシング７の内周面に固着す
ることによって形成する。

【００１８】上記スパイラルエアレーション８は、図３
に示すように、圧搾空気を送るためのコンプレッサー
（図示しない）に接続される噴出筒８ａを有し、該噴出
筒８ａ先端に設けられた噴出孔８ｂから気泡を噴出する
ようになっている。噴出筒８ａ内には、噴出筒８ａの筒
軸を回転軸とする中心翼車（図示しない）が備えられ、
コンプレッサーから噴出筒８ａに送られた圧搾空気によ
り上記中心翼車を回転させ、該中心翼車の回転によって
上記噴出孔８ｂから螺旋状に極微細な気泡が噴出され
る。該スパイラルエアレーション８は、井戸ケーシング
７の上下方向に延びる仮想軸に対して垂直な面内で且つ
該仮想軸を中心とする同一円周上に均等な間隔を存して
８個設置されて１ユニットを構成する。本実施の形態で
は上下に２ユニットを設けることにより、計１６個のス
パイラルエアレーション８を設置している。また、スパ
イラルエアレーション８は、上記仮想軸を中心とする円
周に沿って傾斜させて設置することができ（傾斜設置手
段）、その傾き角度は自由に調整可能である。また、該
スパイラルエアレーション８は、噴出筒８ａに導入され
るコンプレッサーからの圧搾空気の一部を利用して、上
記仮想軸を中心軸として回転させることができるように
構成されている（回転駆動手段）。また、井戸ケーシン
グ７内の上端部にはガス吸引路９が設けられている。該
ガス吸引路９はガス移送管Ｌ１に接続されており、該ガ
ス移送管Ｌ１に設けられたファンＦの吸引力によって、
井戸ケーシング７内のガスは上記光分解装置５に移送さ
れる。

【００１９】上記井戸ケーシング７内には、略中央部に
揚水ポンプ１０が設置されている。該揚水ポンプ１０で
汲み上げられた地下水は、流入管Ｌ２を介して加圧浮上
装置３の円筒状の浮上槽３ａ内に流入する。加圧浮上装
置３は、浮上槽３ａ上部に、流入水の水面に浮上した狭
雑物及び油分等の懸濁物質を掻き取って除去するための
スクレーパー３ｂを有している。また、加圧浮上装置３
は、地下水に空気を加えて加圧溶解する為の気泡発生装
置１１を備えており、上記浮上槽３ａと該気泡発生装置
１１は、浮上槽３ａから気泡発生装置１１に対して地下
水を流出させるための流出管Ｌ３と、気泡発生装置１１
で空気を加圧溶解した地下水を浮上槽３ａに対して流入
させるための流入管Ｌ４とで接続されている。また、浮
上槽３ａの上部空間は上記ガス移送管Ｌ１に接続されて
おり、浮上槽３ａ内部のガスはファンＦの吸引力によっ
て上記光分解装置５に移送される。また、浮上槽３ａと
上記放散塔４ａの下部とは、狭雑物及び油分等の懸濁物
質が除去された地下水を浮上槽３ａから放散塔４ａに流
出するための流出管Ｌ５で接続されている。

【００２０】放散塔４ａは上向流式のものであって、内
部２箇所に充填材１２が設置されている。また、放散塔
４ａの上部は移流管Ｌ６によって上記放散塔４ｂの上部
と接続されている。また、放散塔４ａ及び放散塔４ｂの
上部空間は上記ガス移送管Ｌ１に接続されている。これ
により、放散塔４ａ、４ｂで地下水から分離されたガス
はファンＦの吸引力によって上記光分解装置５に移送さ
れる。放散塔４ｂは下向流式のものであって、内部に多
孔板１３及び接触材１４がそれぞれ設置されている。ま
た、放散塔４ａ、４ｂの下部には、空気導入管Ｌａから
空気が導入され、放散塔４ａ、４ｂ下部に設置されたデ
ィフューザー１５により曝気が行われる。放散塔４ｂ下
部からの処理水は、処理水管Ｌ７を介して上記処理水槽
６に送られる。処理水槽６は復水路Ｌ８を介し、地下水
路に繋がっている復水井戸１６と接続されている。

【００２１】上記光分解装置５は、光触媒を備え、各所
からガス移送管Ｌ１を介して移送されてきたガス内の揮
発性有機化合物を該光触媒に吸着させると共に紫外線を
照射して分解する分解部５ａと、活性炭を備え、汚染物
質を吸着して無害化し大気排出する吸着部５ｂとを備え
ている。

【００２２】続いて、以下に上記地下水浄化装置を用い
た地下水浄化方法について説明する。

【００２３】まず、前工程として、上記曝気揚水井戸２
を適切に設置する必要がある。具体的には、上記井戸ケ
ーシング７内の揚水ポンプ１０が地下水に完全に浸かる
ようにし、且つ、上記ガス吸引路９が地下水面よりも上
にくるように設置する。

【００２４】該設置後、上記井戸ケーシング７内の地下
水中に上記スパイラルエアレーション８により極微細な
気泡を発生させる。発生した気泡は、上記スパイラルガ
イド７ｂに案内されて螺旋状に上昇する。これにより、
一定時間後には、井戸ケーシング７内は、螺旋状に運動
する極微細な気泡で充満することとなる。該気泡は、地
下水中に含まれる揮発性有機化合物を液相から気相に移
動させて包み込み、井戸ケーシング７内の地下水面上に
引き上げる。

【００２５】地下水面上に引き上げられた汚染空気は、
上記ガス吸引路９からファンＦの作用により上記移送管
Ｌ１を介して光分解装置５に移送される。該光分解装置
５は、移送されてきた汚染空気内の揮発性有機化合物を
上記分解部５ａにおいて光触媒に吸着させ紫外線を照射
して分解し、上記吸着部５ｂにおいて汚染物質を活性炭
に吸着させて無害化し、大気排出する。

【００２６】また、上記揚水ポンプ１０は、井戸ケーシ
ング７内の地下水を汲み上げ、上記流入管Ｌ２を介して
上記加圧浮上装置３の浮上槽３ａに流入させる。該浮上
槽３ａ内の地下水は、上記流出管Ｌ３を介して上記気泡
発生装置１１に流出し、該気泡発生装置１１によって空
気が加圧溶解された後、上記流入管Ｌ４を介して浮上槽
３ａに戻される。該戻された地下水は浮上槽３ａにおい
て加圧状態から大気圧下に解放されるので、気体の溶解
度の関係により溶解できなくなった余剰の空気が大気中
に逃散しようとし、微細な気泡が発生する。該微細な気
泡は、地下水中の狭雑物及び油分等の懸濁物質のうち比
較的比重の軽いものを付着し、流入水の水面に浮上させ
る。また、地下水中の狭雑物及び油分等の懸濁物質のう
ち比較的比重の重いものは浮上槽３ａ底面に沈殿する。
加圧浮上装置３は、上記スクレーバー３ｂによって、流
入水の水面に浮上した懸濁物質を掻き取って除去すると
共に、流入水の水面と浮上槽３ａの底面との中間から地
下水を取りだし、流出管Ｌ５を介して上記放散塔４ａに
送る。また、浮上槽３ａの上部空間に滞留するガスは、
該上部空間に接続された上記ガス移送管Ｌ１を介してフ
ァンＦの吸引力により上記光分解装置５に移送され、上
記曝気揚水井戸２のガス吸引路９からのガスと同様に無
害化されて大気排出される。

【００２７】浮上槽３ａから流出管Ｌ５を介して放散塔
４ａ下部に送られてきた地下水は、放散塔４ａ上部に接
続された移流管Ｌ６から流出するまでの間に、上記空気
導入管Ｌａからの空気を放散塔４ａ下部に設置されたデ
ィフューザー１５で噴出することにより曝気し、地下水
中に残留している汚染物質を気相中に移行させる。ここ
で、放散塔４ａには上記加圧浮上装置３ａから飽和状態
に近い地下水が送られているため、該地下水から徐々に
微細気泡が発生し、気液の分離効率が高くなるようにな
っている。また、該放散塔４ａでは、途中２箇所に設置
された充填材１２が乱流をおこすことにより空気と地下
水との接触効率が高くなる。充填材１２を通過した地下
水は放散塔４ａ上部に接続された上記移流管Ｌ６を介し
て放散塔４ｂに送られる。放散塔４ｂでは、地下水を途
中に設置された多孔板１３及び接触材１４を通過させる
ことにより分散させて、水面までの落下間に効率よく汚
染物質を揮発させる。放散塔４ｂ下部には、放散塔４ａ
下部と同様にディフューザー１５が設置され、上記空気
導入管Ｌａからの空気により曝気を行い最終的な気液分
離を行う。放散塔４ａ、４ｂで気相中に移行した揮発性
有機化合物は、放散塔４ａ、４ｂの上部空間からガス移
行管Ｌ１を介してファンＦの吸引力により上記光分解装
置５に移送され、上記曝気揚水井戸２のガス吸引路９か
らのガスと同様に無害化されて大気排出される。

【００２８】放散塔４ｂ下部に貯まった処理水は、上記
処理水管Ｌ７を介して上記処理水槽６に送られる。該処
理水槽に送られた処理水は、上記復水路Ｌ８を介し、地
下水路に繋がっている復水井戸１６に還元される。ここ
で、復水井戸１６に還元される処理水は、上記加圧浮上
装置３の気泡発生装置１１によって空気が加圧溶解され
ており溶存酸素濃度が高いので、地下水脈に戻された後
の土壌微生物によるバイオレメデーション効果を促進す
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、散気装置からの気泡が
スパイラルガイドに案内されて上昇するので、井戸ケー
シング内の気泡の移動距離が格段に長くなる。そのた
め、気液接触を十分に行うことができるので曝気効率が
上昇し、揮発性有機化合物の除去率が高くなる。また、
地下水中の揮発性有機化合物の濃度が高い場合であって
も、大規模な曝気装置を設ける必要がなく、地下水浄化
装置を小型に構成することができる。また、散気装置と
して、上気螺旋状に極微細な気泡を噴出するものを用い
ることにより、井戸ケーシング内に気泡を容易に充満さ
せることができ、気泡が揮発性有機化合物を包み込んで
地下水を浄化する効率が上昇する。また、上記傾斜設置
手段及び回転駆動手段により、散気装置からの気泡を井
戸ケーシング内に充満させることがより容易となり、ま
た、噴出筒の筒軸の角度を調整することで、地下水の量
や地下水中の揮発性有機化合物濃度等に応じて、地下水
の曝気効率を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す図

【図２】本発明の井戸ケーシング及び散気装置を示す図

【図３】本発明の散気装置を示す図

【符号の説明】

１ 地下水浄化装置 ２ 曝気揚水井戸 ３ 加圧浮上装置 ５ 光分解装置 ８ スパイラルエアレーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜 康之 埼玉県北本市東間６−218−３ (72)発明者 東 幸道 埼玉県川越市笠幡5024−201 (72)発明者 東 知人 東京都練馬区北町７−７−30−201 Ｆターム(参考） 4D011 AA15 AB06 AB07 AC04 AD01 AD03 4D037 AA01 AB04 BA02 BA03 BA23 BB04 BB05 CA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下水を導入するための井戸ケーシング
   と、井戸ケーシング内下部に配設され地下水中に気泡を
   噴出する少なくとも１つの散気装置とを備えた地下水浄
   化装置であって、井戸ケーシングの少なくとも地下水面
   下に位置する部分の内周面に、上下方向に螺旋状にのび
   るスパイラルガイドを設け、上記井戸ケーシング内の地
   下水中に上記散気装置により気泡を発生させて、気泡を
   上記スパイラルガイドに案内させて上昇させ、地下水中
   の揮発性有機化合物を気相中に移動させて地下水を浄化
   することを特徴とする地下水浄化装置。
2. 【請求項２】 上記散気装置は、圧搾空気を送るための
   コンプレッサーに接続され気泡を噴出するための噴出孔
   を有する噴出筒と、該噴出筒内に設けられ、噴出筒の筒
   軸を回転軸とする中心翼車とを備え、コンプレッサーか
   ら噴出筒に送られた圧搾空気により上記中心翼車が回転
   し、該中心翼車の回転によって上記噴出孔から螺旋状に
   極微細な気泡が噴出することをを特徴とする請求項１に
   記載の地下水浄化装置。
3. 【請求項３】 上記散気装置の噴出筒の筒軸を上記井戸
   ケーシングの上下方向に対して所定の角度に傾斜させて
   設置する傾斜設置手段と、上記散気装置を上記井戸ケー
   シングの上下方向に対して垂直な面内で回転させるため
   の回転駆動手段を備えたことを特徴とする請求項２に記
   載の地下水浄化装置。
4. 【請求項４】 井戸ケーシング内から汲み上げた地下水
   が流入する加圧浮上装置を備え、該加圧浮上装置によっ
   て、地下水中の狭雑物及び油分等の懸濁物質を除去する
   と共に、該懸濁物質を除去後の処理水を溶存酸素濃度が
   高いまま地下に戻すことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の地下水浄化装置。
5. 【請求項５】 井戸ケーシング内から排気した気体が流
   入する光分解装置を備え、該光分解装置によって、気相
   中に移動した揮発性有機化合物を、光触媒に吸着させ紫
   外線を照射して分解することを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の地下水浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５の内いずれか１項に
   記載の地下水浄化装置を用いて地下水を浄化することを
   特徴とする地下水浄化方法。