JP4839912B2

JP4839912B2 - 汚染水の浄化方法

Info

Publication number: JP4839912B2
Application number: JP2006080298A
Authority: JP
Inventors: 圭一鈴木; 俊明坂元; 努濱崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP2007253056A

Description

本発明は、揮発性有機化合物を含有する地下水等の汚染水の浄化方法に関するものである。

地下水および工場廃水のトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物による汚染が課題となっているが、この汚染水の浄化方法として、揮発性有機化合物を気相に移行させて活性炭で吸着除去する方法、汚染水中の揮発性有機化合物などの汚染物質を水相中において除去する方法、紫外線酸化処理方法、その他各種の処理、浄化方法があるが、これらの内代表的なものとして下記の浄化方法が知られている。

揚水ポンプで汲み上げられた地下水は送水管を介して曝気装置に導入され、曝気された気体が吸引ブロワーによって、気液分離槽を通って活性炭槽に導入される。大気中の空気は空気乾燥器を介してオゾンガス発生装置に導入され、生成されたオゾンガスを含む気体が曝気装置に導入される。曝気装置では、地下水が噴霧される位置に、紫外線ランプとその周囲に保護管が設けられており、地下水は保護管の表面を流下する際に薄い液層となる。その際、地下水中にオゾンが吸収されるとともに、オゾンが紫外線によってラジカル化され、地下水中に含まれる揮発性汚染物質が酸化分解されるものである（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１２９５４０号公報

しかしながら、前記した特許文献１に記載されたものは、曝気装置、活性炭槽の他にオゾンガス発生装置、紫外線ランプと保護管、汚染地下水の噴霧装置の構成要素およびこれらの接続が必要となり、装置全体が複雑となるとともに多数の異なる構成要素の最適条件への維持管理にも工数を要する課題がある。また地下水が噴霧される位置に、紫外線ランプの保護管の表面に地下水を順次流下させ薄い液層として処理するため、汚染地下水の処理能力に限界がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので浄化装置の構成を簡素化するとともに揮発性有機化合物による汚染水の処理能力を向上させ、除去効率の優れた汚染水の浄化方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、曝気槽と、前記曝気槽を仕切壁により複数に分割した曝気室と、各々の曝気室に充填した充填材と、前記各々の曝気室への空気供給手段と、揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備え、各々の曝気室に汚染水を順次流動させて充填材により気液接触を促進させ、揮発性有機化合物を汚染水から前記各々の曝気室に供給した空気に移行させ後、吸着材に吸着させて除去し、前記各々の曝気室に対応させた前記吸着材を有する複数の吸着ユニットを備え、前記各々の曝気室からの揮発性有機化合物を前記各々の曝気室ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応して設けた前記吸着ユニットの前記吸着材に吸着させるようにしたことを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。

以上のように本発明の汚染水の浄化方法によれば、曝気室ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応させて吸着材の最大吸着能力を最適に設定することができ、また、浄化装置の構成を簡素化するとともに揮発性有機化合物による汚染水の処理能力を向上させ、除去効率の優れた汚染水の浄化方法とすることができる。

第１の発明は、曝気槽と、前記曝気槽を仕切壁により複数に分割した曝気室と、各々の曝気室に充填した充填材と、前記各々の曝気室への空気供給手段と、揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備え、各々の曝気室に汚染水を順次流動させて充填材により気液接触を促進させ、揮発性有機化合物を汚染水から前記各々の曝気室に供給した空気に移行させ後、吸着材に吸着させて除去し、前記各々の曝気室に対応させた前記吸着材を有する複数の吸着ユニットを備え、前記各々の曝気室からの揮発性有機化合物を前記各々の曝気室ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応して設けた前記吸着ユニットの前記吸着材に吸着させるようにしたことを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。

これによって、複数の曝気室ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応させて吸着材の最大吸着能力を最適に設定することができ、また吸着材を分割して吸着ユニットを小型化するとともに吸着材の交換を容易に行うことができる。また、曝気槽、吸着材以外の構成要素および維持管理工数を削減できるとともに、曝気槽を仕切壁により複数に分割した充填材を有する曝気室を、汚染水を順次流動させて揮発性有機化合物を汚染水から空気に確実に移行させることができる。したがって、浄化装置の構成を簡素化するとともに揮発性有機化合物による汚染水の処理能力を向上させ、除去効率の優れた汚染水の浄化方法とすることができる。

第２の記載の発明は、第１の発明において、各々の曝気室の下方部から噴出させる空気量を調節可能にしたことを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。

これによって、曝気室の各々に対して必要最小限でかつ最適条件に空気量を設定するこが可能となり、揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させることができる。また曝気による騒音を低下させることができるとともに、吸着ユニットの吸着材による揮発性有機化合物の吸着効率を向上させることができる。

第３の記載の発明は、第１または２の発明において、各々の曝気室の下方部から微細気泡を噴出させることを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。

これによって、気液接触をさらに促進させ、揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させることができる。

第４の記載の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、地中の帯水層から揚水した揮発性有機化合物を含有する地下水を、各々の曝気室を通過させた後、帯水層へ導入することを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。

これによって、帯水層に存在する地下水中の揮発性有機化合物の微生物分解を促進させることができる。

以下、本発明の実施例について図１、図２を参照しながら説明する。図１は参考例１の汚染水の浄化方法を実施するための装置の基本構成図、図２は実施例１の汚染水の浄化方法を実施するための装置の基本構成図である。

（参考例１）
図１において、地中１中の帯水層２に到達する揚水井戸３を設け、この揚水井戸３に揚水管４の一端を位置させている。揚水管４の経路に揚水する地下水の異物を除去するフイルター５、吸引させるポンプ６を設けて曝気槽７に揚水井戸３から揮発性有機化合物を含有する汚染水である地下水を供給する。

曝気槽７は仕切壁８、９、１０、１１、１２によって分割されており、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８を構成している。さらに前記複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々には充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４が充填されている。なお前記充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４は、気液接触を十分に促進させるものであれば良く特に限定はされないが、ラシヒリング、球状等の形状のものを曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に不規則に充填したものである。

また、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の下方部から、ブロア（空気供給手段）２５、供給管２６、小孔を有する散気管２７、２８、２９、３０、３１、３２、流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８を介して曝気用の空気を供給するように構成してある。なお揚水した地下水は揚水管４の多端に位置する多数の小孔を有する散水管３９から曝気室１３に供給するものである。

前記複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々の上部空間を覆うように集気板４０を設け、気液接触により地下水から移行した揮発性有機化合物を含有する空気（気相）を排気管４１、切替弁４２を介して活性炭等の吸着材４３を有する吸着ユニット４４および活性炭等の吸着材４５を有する吸着ユニット４６に供給する。切替弁４２により吸着ユニット４４、吸着ユニット４６のいずれか一方または両者に揮発性有機化合物を含有する空気を供給するものである。

曝気室１８を経た地下水を排水管４７から排出するが、切替弁４８により戻管４９を介して注入井戸５０に供給し、帯水層に戻す構成となっている。なお図中の矢印は地下水の流れを示す。

次に、前記基本構成の装置における動作を説明する。揚水井戸３から揮発性有機化合物を含有する汚染水である地下水を曝気槽７に供給するが、まず地下水は曝気槽７の曝気室１３に散水管３９から供給され下方に向けて流動する。曝気室１３の下部からは仕切壁８の下端と曝気槽７との間隙から曝気室１４に入り、上方に向けて流動する。曝気室１４から仕切壁９の上端を越えて曝気室１５に入り、上方に向けて流動する。以降、順次各仕切壁１０、１２の下端と曝気槽７との間隙、仕切壁１１の上端を越えて曝気室１５、１６、１７、１８へと地下水が流動する。このとき地下水は曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に充填した充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４の間隙を通過して流動する。

また、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の下方部から、ブロア（空気供給手段）２５、供給管２６、散気管２７、２８、２９、３０、３１、３２、流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８を介して供給した曝気用の空気は、充填した充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４の間隙を浮力により通過して上昇する。

曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８内で、流動する地下水と上昇する曝気用の空気との気液接触により、揮発性有機化合物を地下水から空気に移行させる。このとき充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４により、地下水は様々な方向に、かつ細流化して流動する。また充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４により、上昇する曝気用の空気も地下水中を上昇する過程で、気泡の合体を生じることがなく細かい気泡となる。さらに地下水および空気の偏流が防止される。これらの作用により地下水と曝気用の空気との気液接触を促進させ、揮発性有機化合物を地下水から空気に効率よく移行させることができる。

さらに、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々の上部空間を覆うように設けた集気板４０により、気液接触により地下水から移行した揮発性有機化合物を含有する空気（気相）を排気管４１、切替弁４２を介して活性炭等の吸着材４３、４５を有する吸着ユニット４４、吸着ユニット４６に供給する。吸着ユニット４４、吸着ユニット４６の活性炭等からなる吸着材４３、４５に揮発性有機化合物を吸着させて除去するものである。

切替弁４２により一定の吸着能力を有する吸着ユニット４４、４６のいずれか一方または両者に揮発性有機化合物を含有する空気を供給する。例えば、吸着ユニット４４のみに揮発性有機化合物を含有する空気を供給する場合は、他方の吸着ユニット４６を待機させた状態とし、吸着ユニット４４の吸着能力が一定以下になったとき、切替弁４２を動作させ吸着ユニット４６側に流路を切り替えて揮発性有機化合物を含有する空気を供給する。これによって、単一の吸着ユニットのみを備えた装置に比べ、吸着ユニットの交換または揮発性有機化合物の吸着材からの脱着作業にともなう浄化処理の稼動を停止させる必要がない。したがって浄化処理装置としての処理能力の向上を図ることができる。

単一で大型の吸着ユニットのみを備えて、交換期間をより長くする手段も考えられるが、吸着能力が徐々に低下し限界近くでの使用時間が長く、揮発性有機化合物の濃度変動等によって十分な除去が困難な場合を生じる。

また、切替弁４２により吸着ユニット４４、４６の両者に揮発性有機化合物を含有する空気を供給することを可能とすることによって、地下水中の揮発性有機化合物の濃度が一時的に高くなった場合等に、除去するために十分な吸着能力を確保することができる。なお吸着ユニット４４、４６の２ユニットの例で説明したが、これに限定されるものではなくさらに多くの吸着ユニットを備えてもよい。

また、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８を流動し、気液接触により揮発性有機化合物を除去した地下水は、曝気室１８の上部から排水管４７により排出するが、切替弁４８により戻管４９を介して注入井戸５０に供給し、帯水層２に戻すことを可能としてある。この場合には曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８で好気性化した地下水および繁殖した好気性微生物を帯水層２に供給することによって、帯水層２に存在する地下水中の揮発性有機化合物の微生物分解を促進させることができる。

なお、汚染水を地下水としたが、工場等からの汚染排水の浄化処理にも適用できるものでさらに地下水、工場等からの汚染排水を、貯留タンクを介して曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に供給してもよい。

また、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の下方部から、ブロア（空気供給手段）２５、供給管２６、散気管２７、２８、２９、３０、３１、３２、曝気用の供給空気量を調節する流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８を介して曝気用の空気を供給する。前記流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８を設けたことによって、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々に対して、必要最小限でかつ最適条件に空気量を設定するこが可能となり、曝気による騒音を低下させることができる。さらに吸着ユニット４４、吸着ユニット４６の活性炭等からなる吸着材４３、４５による揮発性有機化合物の吸着効率を向上させることができる。

また、地下水中の揮発性有機化合物の濃度または地下水の流動量が変動した場合にも、流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８により曝気用の供給空気量を調節し、揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させることができる。さらに曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々で曝気用の供給空気量を最適条件に調節することによって、揮発性有機化合物を、後段の曝気室１８を流動する地下水から空気に確実に移行させることができる。

なお、流量調節弁３３、３４、３５、３６、３７、３８による供給空気量の調節とブロア（空気供給手段）２５の回転数制御を併用させてもよく、この場合には、最適な供給空気量に対してさらにきめ細かい対応が可能となる。

また、一定容積の曝気槽７において、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の数または容積を仕切壁８、９、１０、１１、１２の枚数によって任意に設定することができる。さらに仕切壁８、９、１０、１１、１２の枚数を一定として位置を個別に変えることによって、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の各々を異なる容積（地下水の流動方向の幅）に設定できる。これらによって揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させるように最適条件の設定を行うことができる。仕切壁８、９、１０、１１、１２の枚数または位置を個別に変えることは、簡単な構造で実現することができる。

これらによって、従来のように複数の曝気塔または大きさの異なる曝気塔を用意する必要がなく、装置の簡素化および設備費用を削減することができる。さらに揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させることができる。

また、前記した構成においては、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の下方部に位置する小孔を有する散気管２７、２８、２９、３０、３１、３２から曝気用の空気を供給するようにしたが、空気を微細化し、その微細気泡（例えば１０〜４０μｍ程度）を曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に供給することによって、微細気泡全体の表面積の増大、気泡の地下水中での滞留時間が長くなり、気液接触をさらに促進させ、揮発性有機化合物を地下水から空気に確実に移行させることができる。微細気泡発生手段としては、二流体ノズル、気体分散器、気液攪拌器等を用いるものである。
以上のように、参考例１の汚染水の浄化方法によれば、曝気槽７と、前記曝気槽７を仕切壁８、９、１０、１１、１２により複数に分割した曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８と、各々の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に充填した充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４と、前記各々の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８へのブロア（空気供給手段）２５と、揮発性有機化合物を吸着する吸着材４３、４５を備え、各々の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に汚染水を順次流動させて充填材１９、２０、２１、２２、２３、２４により気液接触を促進させ、揮発性有機化合物を汚染水から前記各々の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に供給した空気に移行させ後、吸着材４３、４５に吸着させて除去することを特徴とする汚染水の浄化方法としたものである。
これによって、曝気槽、吸着材以外の構成要素および維持管理工数を削減できるとともに、曝気槽を仕切壁により複数に分割した充填材を有する曝気室を、汚染水を順次流動させて揮発性有機化合物を汚染水から空気に確実に移行させることができる。したがって、浄化装置の構成を簡素化するとともに揮発性有機化合物による汚染水の処理能力を向上させ、除去効率の優れた汚染水の浄化方法とすることができる。

（実施例１）
図２は実施例１の汚染水の浄化方法を実施するための装置の基本構成図である。図１と同一箇所は同一番号を付し、構成、動作の説明を省略する。図１と異なるところは、複数の曝気室に個別に対応させた複数の吸着ユニットを備え、各々の曝気室からの揮発性有機化合物を各々の曝気室に対応して設けた吸着ユニットの吸着材に吸着させるようにしたものである。

曝気槽７の仕切壁８、９、１０、１１、１２の上端を集気板４０まで延長し、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の上部空間を区画し、この区画した複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の上部の集気板４０に排気管５１、５２、５３、５４、５５、５６を接続し、これらから吸着ユニット６３、６４、６５、６６、６７、６８に気液接触により地下水から移行した揮発性有機化合物を含有する空気（気相）を供給し、吸着材５７、５８、５９、６０、６１、６２に吸着させて除去するものである。

空気に移行した揮発性有機化合物の濃度は、流動する地下水の上流側が最も高くなり、下流に流動するにつれて低下する。このため曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８の順に空気に移行した揮発性有機化合物の濃度が低下していくことになる。図１の構成においては、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８からの揮発性有機化合物を含有する空気（気相）を集合させ、吸着材４３または４５に吸着させているが、本実施例においては、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に個別に対応させた複数の吸着ユニット６３、６４、６５、６６、６７、６８を備えたことによって、曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応させて吸着材５７、５８、５９、６０、６１、６２の最大吸着能力を最適に設定することができ、また吸着材を分割して吸着ユニット小型化するとともに吸着材の交換を容易に行うことができる。

なお、複数の曝気室１３、１４、１５、１６、１７、１８に個別に対応させた複数の吸着ユニット６３、６４、６５、６６、６７、６８を備えるようにしたが、例えば隣り合う複数の曝気室に対応させた複数の吸着ユニットを備える構成としてもよい。

揮発性有害物質を含有する汚染水の浄化の用途に適用できる。

参考例１の汚染水の浄化方法を実施するための装置の基本構成図実施例１の汚染水の浄化方法を実施するための装置の基本構成図

符号の説明

１地中
２帯水層
３揚水井戸
４揚水管
５フイルター
６ポンプ
７曝気槽
８、９、１０、１１、１２仕切壁
１３、１４、１５、１６、１７、１８曝気室
１９、２０、２１、２２、２３、２４充填材
２５ブロア（空気供給手段）
２６供給管
２７、２８、２９、３０、３１、３２散気管
３３、３４、３５、３６、３７、３８流量調節弁
３９散水管
４０集気板
４１排気管
４２切替弁
４３吸着材
４４吸着ユニット
４５吸着材
４６吸着ユニット
４７排水管
４８切替弁
４９戻管
５０注入井戸
５１、５２、５３、５４、５５、５６排気管
５７、５８、５９、６０、６１、６２吸着材
６３、６４、６５、６６、６７、６８吸着ユニット

Claims

曝気槽と、前記曝気槽を仕切壁により複数に分割した曝気室と、各々の曝気室に充填した充填材と、前記各々の曝気室への空気供給手段と、揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備え、各々の曝気室に汚染水を順次流動させて充填材により気液接触を促進させ、揮発性有機化合物を汚染水から前記各々の曝気室に供給した空気に移行させ後、前記吸着材に吸着させて除去し、前記各々の曝気室に対応させた前記吸着材を有する複数の吸着ユニットを備え、前記各々の曝気室からの揮発性有機化合物を前記各々の曝気室ごとに空気に移行した揮発性有機化合物の異なる濃度に対応して設けた前記吸着ユニットの前記吸着材に吸着させるようにしたことを特徴とする汚染水の浄化方法。
各々の曝気室の下方部から噴出させる空気量を調節可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の汚染水の浄化方法。
各々の曝気室の下方部から微細気泡を噴出させることを特徴とする請求項１または２に記載の汚染水の浄化方法。
地中の帯水層から揚水した揮発性有機化合物を含有する地下水を、各々の曝気室を通過させた後、帯水層へ導入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚染水の浄化方法。