CN101112646B - 含有重金属的组成物的无害处理装置及无害处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含有重金属的组成物的无害处理装置及无害处理方法，其可提高反应效率，同时可实现装置的简约化和小型化，也可降低能源浪费。本发明提供的含有重金属的组成物的无害处理装置(1)，其特征在于，具备：反应管(10)；设置在反应管上，储存含有重金属的组成物的储存槽(13)；以偏析重金属的溶液为高压流体向反应管内喷射形成负压的负压形成机构；设置在反应管的比负压形成机构靠下游一侧，对高压流体与通过负压从储存槽被吸取入反应管内的含有重金属的组成物在反应管内混合的混合物加热的加热机构；以及设置在反应管的比加热机构靠下游一侧，相对上述加热了的混合物照射电磁波的电磁波照射机构。

Description

含有重金属的组成物的无害处理装置及无害处理方法

技术领域

本发明涉及含有重金属的组成物的无害处理装置及无害处理方法。

背景技术

一直以来，将含有重金属的组成物，例如城市垃圾等的灰烬做无害处理的装置是公知的。例如，城市垃圾等的灰烬与碱溶液混合，通过在保持预定的温度状态下照射电磁波而进行无害处理，可作为人工沸石有效利用，这也是公知的方法(例如，参照专利文献1——特开2001-048525号公报)。

这里，对于现有的灰烬的无害处理装置进行说明。图3是表示现有的灰烬的无害处理装置的构成的简化图。如图3所示，现有的灰烬的无害处理装置100，具备：对作为原料的灰烬添加碱溶液进行加热的加热机构101；将这些灰烬混合成泥浆状的混合机构102；将混合物搬运到照射容器内的搬运机构103；及电磁波照射机构104。

在图3所示的现有的灰烬无害处理装置100中，由于分为利用加热机构101的加热工序、利用混合机构102的混合工序和利用电磁波照射机构104的电磁波照射工序，所以因搬运机构103引起的搬运工序中的热损失而降低混合物的温度或者将组成物与碱溶液分离，或者将混合物凝固。另外，由于分为各工序，反应工序也变复杂，所以易降低反应效率。而且，因分为各工序，导致装置大型化、复杂化，另外，装置运转所需的能量也增大。

发明内容

因此，本发明的目的在于是提供一种含有重金属的组成物的无害处理装置及无害处理方法，其可提高反应效率，同时可实现装置的简约化和小型化，也可降低能源费。

为了解决上述问题，本发明的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备：反应管；设置在反应管上，储存含有重金属的组成物的储存槽；以偏析重金属的溶液为高压流体向反应管内喷射而形成负压的负压形成机构；设置在反应管的比负压形成机构靠下游一侧，对高压流体与通过负压从储存槽被吸取到反应管内的含有重金属的组成物在反应管内混合的混合物加热的加热机构；以及设置在反应管的比加热机构靠下游一侧，对已加热混合物照射电磁波的电磁波照射机构。

将已向反应管内作为高压流体喷射的偏析重金属的溶液即酸或碱溶液与已通过负压形成机构吸取的含有重金属的组成物在反应管内混合、搅拌，同时在反应管内流动。并且，由加热机构加热，然后通过电磁波照射机构照射电磁波进行无害处理。这样，根据本发明，通过将加热机构和电磁波照射机构顺次设置在反应管的比负压形成机构靠下游一侧处，在同一管内可连续进行含有重金属的组成物与酸或碱溶液的混合、搅拌和混合物的加热、照射电磁波，因此，在无害处理工序的过程中难于发生热损失，且提高反应效率，并可高效率地进行含有重金属的组成物的无害处理。另外，由于在同一管内连续进行各工序，所以可实现装置的简约化和小型化。

这里，上述负压形成机构最好是具备比反应管口径小、以酸或碱溶液为高压流体向反应管内喷射的喷射喷嘴和设置在反应管上、向从喷射喷嘴喷射的高压流体注入氟化物的氟化物注入机构。

通过向反应管内从比反应管口径更小的喷射喷嘴喷射酸或碱溶液的高压流体，在喷射喷嘴的下游一侧产生负压区域。通过产生该负压区域，将含有重金属的组成物从储存槽吸入反应管内。这里，通过向已利用喷射喷嘴向反应管内喷射的酸或碱溶液的高压流体中由氟化物注入机构注入氟化物，而防止已从喷射喷嘴喷射的高压流体发生气穴现象，在没有能量损失的状态下，酸或碱溶液的高压流体与已被吸取的含有重金属的组成物猛力碰击。由此，含有重金属的组成物被细细地破碎，同时与酸或碱溶液混合向下游一侧推压流去。这样，伴随通过细细破碎而使含有重金属的组成物的总表面积增加，在反应管内，不仅与酸或碱溶液的反应效率提高，而且在下一加温工序、电磁波照射工序中也提高反应效率。另外，在本发明中，通过使为防止高压流体发生气穴现象而注入的气体为氟化物，可促进已与酸或碱溶液接触的含有重金属的组成物的分解反应，并可进一步提高反应效率。

另外，具备将附着在通过电磁波照射机构照射电磁波的混合物上的未反应物，通过偏析重金属的溶液进行偏析的偏析机构为好。

通过具备上述构成，可清洗附着在已照射电磁波并已进行无害处理后的反应物的表面上的未反应物，并可提取不含有重金属的纯度高的反应物。

而且，具备将由电磁波照射机构照射电磁波的混合物固液分离的固液分离机构为好。另外，具备回收用固液分离机构分离了的液体成分并供给喷射喷嘴的供给机构为好。

通过具备上述构成，已被固液分离的反应物中，固体物可利用于混凝料、填土、回填材等上。另外，液体成分通过回收并利用供给机构供给喷射喷嘴或偏析机构，可在闭循环内反复使用酸或碱溶液，可做成废液排出很少的装置。

另外，上述加热机构最好是面状发热体。

作为加热机构通过使用面状发热体，通过配置面状发热体以包覆反应管，可直接又均匀地加热反应管内流动的混合物，可做成高能源效率的加热机构。

根据本发明，由于加热机构和电磁波照射机构顺次设置在比反应管内的负压形成机构靠下游一侧，所以可在同一管内连续进行含有重金属的组成物与酸或碱溶液的混合、搅拌和混合物的加热、电磁波照射。因此，可提高反应效率，实现装置简约化和小型化，也可做成降低能源费的含有重金属的组成物的无害处理装置。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的含有重金属的组成物的无害处理装置的整体构成的图。

图2是混合管的剖视图。

图3是表示现有的含有重金属的组成物的无害处理装置的构成的简化图。

图中：

1-无害处理装置；10-反应管；11-储存罐；12-高压泵；13-储存槽；14-连接管；20-混合管；21-喷射喷嘴；22-氟化气体导入管；23-吸取口；24-氟化气体罐；25-连接管；26-泵；30-面状发热体；31-加热管；32-管；40-电磁波照射装置；41-电磁波照射管；42-管；50-清洗装置；51-清洗管；52-偏析液导入口；53-管；54-泥浆槽；55-连接管；56-泵；60-脱水机；61-连接管；70-循环装置；71-过滤器；72-泵；73-分支管。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，采用附图详细地说明。图1是表示本发明实施方式的含有重金属的组成物的无害处理装置的整体构成的图。

如图1所示，本发明实施方式的含有重金属的组成物的无害处理装置(以下称“无害处理装置”。)1，具备：储存酸或碱溶液(以下称“偏析液”)的储存罐11；储存含有重金属的组成物(以下称“组成物”)的储存槽13；将利用后述的高压泵12而作为高压流体喷射的偏析液及利用由喷射出来的偏析液形成的负压而从储存槽13吸取的组成物混合、搅拌的混合管20；对已混合、搅拌的组成物与偏析液的混合物进行加热的面状发热体30；对已加热的混合物照射电磁波的电磁波照射装置40；作为将附着在通过电磁波照射装置40照射了电磁波的混合物上的未反应物利用偏析液进行偏析的偏析机构的清洗装置50；及通过电磁波照射装置40照射电磁波，将通过清洗装置50清洗了的混合物固液分离的脱水机60。

储存罐11是储存偏析液的公知的罐，内周面为避免被酸或碱腐蚀而实施表面涂层。储存罐11与混合管20通过连接管14连接，在连接管14上设置有高压泵12。作为该高压泵12，可使用柱塞泵等的现有公知的高压泵。

储存槽13是储存石灰或城市垃圾的灰烬、石棉等含有重金属的组成物的装置，可使用公知的储存槽。储存在该储存槽13中的组成物，使用预先采用粉碎机等细细地粉碎，除去了金属片等的异物的状态的物质最为理想。

图2是混合管20的剖视图。如图2所示，在混合管20上设置有：将储存在储存罐11内的偏析液向混合管20喷射的喷射喷嘴21；作为向从喷射喷嘴21喷射出来的高压的偏析液注入氟化气体的注入机构的氟化气体导入管22；及吸取储存在储存槽13内的组成物的吸取口23。

喷射喷嘴21是，比混合管20口径更小地形成，在直径比该喷射喷嘴21的口径更大的混合管20内，通过利用高压泵12作为高压流体喷射偏析液，而在混合管20内的喷射喷嘴21的下游一侧形成负压区域的部件。

氟化气体导入管22设置在比混合管20的喷射喷嘴21的前端更靠上流一侧。氟化气体导入管22通过连接管25而与氟化气体罐24连接，在连接管25上设置有调整储存在氟化气体罐24内的氟化气体向混合管20内的注入压的泵26。储存在氟化气体罐24内的氟化气体，在通过泵26调整了注入压的状态下由氟化气体导入管22导入混合管20内，并在喷射喷嘴21的外周回旋地向下游一侧流动，防止从喷射喷嘴21向混合管20内喷射的偏析液发生气穴现象。

面状发热体30，安装在通过管32连接在混合管20上的加热管31上，以使其覆盖该加热管31的外周面。作为面状发热体30，可使用现有公知的面状发热体，但最好使用具有PTC(Positive Temperature Coefficient)特性的面状发热体。由于PTC面状发热体表示均匀的温度分布，所以可通过使用PTC面状发热体，可均匀地加热加热管31内流动的混合物。利用面状发热体30的混合物加热时间，通过操作高压泵12的压力调整混合物流速，或者改变安装在加热管31上的面状发热体30的大小或个数调整加热区域进行调整。

电磁波照射装置40设置在通过管42连接在加热管31上的电磁波照射管41上。电磁波照射装置40，是向电磁波照射管41内流动的混合物照射300MHz～30GHz左右的电磁波的装置，且是由此促进混合物的水热发应，从而分解含有重金属的组成物进行无害处理的装置。

清洗装置50，由通过管53连接在电磁波照射管41上的清洗管51和设置在清洗管51上的偏析液导入口52构成。从偏析液导入口52，将作为清洗水的酸或碱的偏析液向清洗管51内喷射。该清洗装置50是，通过向利用电磁波照射装置40照射电磁波的混合物喷射偏析液，而偏析除去附着在混合物上的未反应物的装置。利用清洗装置50除去未反应物的混合物暂时储存在泥浆槽54内。储存在泥浆槽54内的混合物，通过设置在连接管55上的泵56向脱水机60运送。

脱水机60是将在清洗装置50除去了未反应物的混合物固液分离的设备，可使用离心分离机或真空脱水机等现有公知设备。脱水机60通过连接管61连接在循环装置70上。循环装置70，是回收由脱水机60分离的液体成分并向储存罐11和偏析液导入口52供给的装置。在循环装置70上，设置有楔型丝筛(无图示)等的过滤器71，由此除去含在液体成分中的小的固体成分。循环装置70、储存罐11和偏析液导入口52，通过分支管73分别连接，利用泵72分别供给。

在本实施方式中，混合管20、加热管31、电磁波照射管41、清洗管51和管32、42、53是作为反应管10而起作用的部件。

接着，关于本实施方式的组成物的无害处理的工序进行详细地说明。

通过向混合管20内从喷射喷嘴21将偏析液作为高压流体进行喷射，在喷射喷嘴21的下游一侧产生负压区域。通过产生该负压区域，将储存在储存槽13内的组成物从吸取口23吸入混合管20内。

这里，通过在利用喷射喷嘴21向混合管20内喷射了的偏析液内，从氟化气体导入管22在调整了压力的状态下注入氟化气体，而防止从喷射喷嘴21喷射出来的偏析液发生气穴现象，在没有能量损失的状态下，偏析液与被吸取了的组成物猛力碰击。由此，组成物被细细地击碎，同时与偏析液混合向下游一侧推压流去。这样，伴随因细碎组成物的总表面积增加，在混合管20内，与偏析液的反应效率提高。而且，通过向混合管20内注入氟化气体，由于组成物通过氟化气体也被细细地破碎混合，所以进一步促进了组成物的水热反应。

在混合偏析液与氟化气体的状态下，混合管20内推压流动的混合物，通过混合物彼此的粒子间的碰击而进一步被细碎，同时流入混合管20内，通过管32向设置有面状发热体30的加热管31流去。

并且，通过面状发热体30，混合物在促进水热反应的温度范围，具体地在30～180℃左右加热。并且，在加热的状态下，通过管42向设置了电磁波照射装置40的电磁波照射管41流去。到达电磁波照射管41的混合物，通过电磁波照射装置40照射电磁波，通过来自混合物粒子内部的发热进行水热反应，在短时间内将混合物无害处理。混合物，由于在上流侧混合管20内流动的过程中成为细碎的状态，所以伴随组成物总表面积的增加，在利用面状发热体30的加热工序和利用电磁波照射装置40的电磁波照射工序中，也显示很高的反应效率。

通过电磁波照射装置40照射电磁波的混合物，进一步向下游流去。此时，在混合物表面附着有未反应物，但在流向下游一侧之际，与通过氟化气体导入管22导入混合管20内的氟化气体进一步混合流去，由此，偏析未反应物，清洗混合物。另外，混合物，在设置于电磁波照射装置40下游一侧的清洗装置50中，通过来自偏析液导入口52的偏析液的喷射进一步被清洗。由此，附着在混合物表面上的未反应物大体完全除掉，成为不含有重金属的高纯度的反应物的状态。

这样，根据本实施方式，在作为由混合管20、加热管31、电磁波照射管41、清洗管51和管32、42、53构成的连续管的反应管10上，从上流侧开始依次设有形成负压的喷射喷嘴21、加热混合物的面状发热体30、向混合物照射电磁波的电磁波照射装置40，因此可在同一管内连续进行组成物与偏析液的混合与搅拌、混合物的加热及电磁波照射，可提高各工序的反应效率、实现无害处理装置1的简约化和小型化，也可实现降低能耗。

再者，在喷射喷嘴21的下游一侧易形成负压的同时，为了提高在混合管20内混合的混合物的运送力，在下游一侧比上流侧更向上方倾斜的状态下配置混合管20，或者在混合管20的下游一侧连接倒U字形的连接管为好。通过这种构成，随着在混合管20内偏析液与组成物进行混合，在混合管20下游一侧，由于混合物容易缓缓堵塞混合管20，所以容易在喷射喷嘴21下游一侧形成负压，同时利用从喷射喷嘴21喷射的偏析液的喷射压，可以强力的推压力由混合管20向下游一侧推压流动混合物。

未反应物大致完全除去的混合物，通过脱水机60进行固液分离。由于以脱水机60进行固液分离，固体物可利用于混凝料或填土、回填材等。另外，液体成分以循环装置70回收通过过滤器71除去细碎的固体成分后，可通过分支管73供给储存罐11和偏析液导入口52。由此，可将在本实施方式的无害处理装置1使用的偏析液在闭循环内循环反复使用，可抑制废液排出。再者，为了除去附着在混合物上的不纯物，在用脱水机60固液分离前，施加用水清洗混合物的工序为好。

再者，为了确保通过电磁波照射装置40照射电磁波了的混合物的充分的反应时间，也可以做成在电磁波照射装置40与清洗装置50之间，或者在比清洗装置50下游一侧设置搅拌混合物的搅拌机构或具备电磁波照射机构的养生装置的构成。

以本实施方式的无害处理装置1进行无害处理的组成物，可例举石灰或灰烬、石棉等，例如在以石灰或灰烬为组成物使用的场合，当偏析液使用碱溶液时，作为无害处理后的反应物可得到人工沸石。这种场合，在后序工序中，通过对得到的人工沸石进行具有各种功能性的处理，可得到功能性人工沸石。另外，在以石棉为组成物使用的场合，偏析液使用酸。

根据本发明，作为含有重金属的无害处理装置而有用。特别地，可实现装置的简约化和小型化，适宜作为降低能源费的含有重金属的无害处理装置和无害处理方法使用。

Claims (9)

1.一种含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备：

反应管；

设置在所述反应管上，储存含有重金属的组成物的储存槽；

以偏析所述重金属的溶液为高压流体向所述反应管内喷射形成负压的负压形成机构；

设置在所述反应管的比所述负压形成机构靠下游一侧，对所述高压流体与通过所述负压从所述储存槽被吸取入所述反应管内的含有所述重金属的组成物在所述反应管内混合的混合物加热的加热机构；以及

设置在所述反应管的比所述加热机构靠下游一侧，对所述已加热的混合物照射电磁波的电磁波照射机构，

所述负压形成机构是具备比所述反应管口径小、以酸或碱溶液为高压流体向所述反应管内喷射的喷射喷嘴和设置在所述反应管上、向从所述喷射喷嘴喷射的所述高压流体注入氟化物的氟化物注入机构的单元。

2.根据权利要求1所述的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备将附着在已通过所述电磁波照射机构照射电磁波的混合物上的未反应物，通过偏析所述重金属的溶液进行偏析的偏析机构。

3.根据权利要求1所述的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备将已通过所述电磁波照射机构照射电磁波的混合物固液分离的固液分离机构。

4.根据权利要求2所述的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备将已通过所述电磁波照射机构照射电磁波的混合物固液分离的固液分离机构。

5.根据权利要求3或4所述的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，具备回收用所述固液分离机构分离了的液体成分并供给所述喷射喷嘴或所述偏析机构的供给机构。

6.根据权利要求1所述的含有重金属的组成物的无害处理装置，其特征在于，所述加热机构是面状发热体。

7.一种含有重金属的组成物的无害处理方法，其特征在于，包括：

在连接在反应管上的储存槽内储存含有重金属的组成物的步骤；

为了形成负压而以偏析重金属的溶液为高压流体向反应管内喷射的步骤；

混合所述高压流体与通过所述负压从所述储存槽吸取到所述反应管内的含有重金属的组成物的步骤；

对所述已混合的混合物加热的步骤；以及

对所述已加热的混合物照射电磁波的步骤。

8.根据权利要求7所述的含有重金属的组成物的无害处理方法，其特征在于，还包括将附着在照射了所述电磁波的混合物上的未反应物，通过偏析重金属的溶液进行偏析的步骤。

9.根据权利要求7所述的含有重金属的组成物的无害处理方法，其特征在于，还包括将照射了所述电磁波的混合物固液分离的步骤。

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