JP2001149959A - 水熱反応処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＣＢ、特にコプラナＰＣＢ、及びダイオキ
シンのような有害物質を略１００％の高率で分解処理で
きるようにする。 【解決手段】 有害物質と水３とを含有する原料廃液２
を加圧及び加熱し、水熱反応器８により有害物質を分解
処理した処理廃液１０を取り出すようにしている水熱反
応処理方法において、水熱反応器８にて分解処理した処
理廃液１０を吸着塔１４，１５に通すことにより処理廃
液１０中に残存する有害物質を吸着剤１８に吸着させ、
その後吸着塔１４，１５に溶離液３４を供給して吸着剤
１８に吸着された有害物質を分離して混合液３８として
取り出し、続いて、混合液３８を分留塔４０に導いて溶
離液３４と有害物質４３とに分離し、分離した有害物質
４３を再び水熱反応器８に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣＢ、コプラナ
ＰＣＢ、ダイオキシン等のような毒性の強い有害物質を
含有する廃液を水熱反応処理することにより、無害廃液
として取り出せるようにした水熱反応処理方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＢ、特にコプラナＰＣＢ、及びダイ
オキシン等のような毒性の強い有害物質は、環境や生体
等に及ぼす悪影響が重大な問題となっており、このよう
な有害物質を高い分解率で分解処理して無害化する技術
を確立することが緊急の課題となっている。

【０００３】上記したような有害物質を含有する廃液を
処理する方法としては、水熱反応による分解処理が効果
的であるとして、盛んに研究されている。

【０００４】水熱反応による分解処理方法は、上記した
ような有害物質を含有する廃液を、水を含有させた状態
において、加圧、及び加熱し、亜臨界、又は超臨界で水
熱反応を行わせる方法であり、この方法によれば有害物
質をかなりの高率で分解して無害化することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な水熱反応処理によっても、ＰＣＢ、コプラナＰＣＢ、
ダイオキシンのような有害物質は１００％の効率で分解
処理することはできず、９９．数％といった分解率に留
まり、例えば０．数％は未処理のまま処理廃液として水
熱反応処理装置から取り出されている。

【０００６】しかし、特にＤＤＴの１０００倍以上もの
猛毒を持つと言われるダイオキシン、及びダイオキシン
と同等の毒性を持つと言われているコプラナＰＣＢで
は、僅かな量でも未処理のままで環境に排出されると、
重大な問題を引き起こす可能性があり、従って、上記し
たような有害物質は、できる限り１００％に近い分解率
で分解処理して無害化する必要があり、このような技術
の確立が急がれている。

【０００７】本発明は、このような課題を解決すべくな
したもので、ＰＣＢ、特にコプラナＰＣＢ、及びダイオ
キシンのような有害物質を、略１００％の高率で分解処
理できるようにした水熱反応処理方法及び装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、有害物質と水
とを含有する原料廃液を加圧及び加熱し、水熱反応器に
より有害物質を分解処理した処理廃液を取り出すように
している水熱反応処理方法において、水熱反応器にて分
解処理した処理廃液を吸着塔に通すことにより処理廃液
中に残存する有害物質を吸着剤に吸着させ、その後吸着
塔に溶離液を供給して吸着剤に吸着された有害物質を分
離して混合液として取り出し、続いて、混合液を分留塔
に導いて溶離液と有害物質とに分離し、分離した有害物
質を再び水熱反応器に供給することを特徴とする水熱反
応処理方法、に係るものである。

【０００９】上記手段において、有害物質はＰＣＢであ
っても、或いはダイオキシンであってもよい。

【００１０】また、本発明は、有害物質と水とを含有す
る原料廃液を加圧する加圧装置と、加圧された原料廃液
を所要の温度に加熱する加熱器と、高温・高圧の原料廃
液中の有害物質を分解処理して処理廃液を取り出すよう
にした水熱反応器とを備えた水熱反応処理装置におい
て、水熱反応器にて分解処理した処理廃液を導入し、処
理廃液中に残存する有害物質を吸着剤に吸着させて無害
廃液を流出させる吸着塔と、有害物質を吸着させた吸着
塔に溶離液を供給し、吸着剤に吸着した有害物質を分離
して混合液を取り出す溶離液給排流路と、吸着塔から取
り出した混合液を導入して溶離液と有害物質とに分離す
る分留塔と、分留塔で分離した有害物質を前記水熱反応
器に供給する返送流路と、からなる有害物質分離装置を
備えたことを特徴とする水熱反応処理装置、に係るもの
である。

【００１１】上記手段において、吸着塔は、処理廃液を
導入して有害物質を吸着剤に吸着させる操作と、吸着塔
に溶離液を供給して吸着剤に吸着した有害物質を分離し
て混合液を取り出す操作とを切替えて行えるように複数
個並列に備えられていてもよい。

【００１２】本発明によれば、有害物質分離装置によっ
て処理廃液から分離した有害物質を水熱反応処理装置に
導いて再び水熱反応処理して分解させるようにしている
ので、有害物質の分解率を従来に比して著しく高めるこ
とができ、よって廃液の安全性を大幅に向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明を実施する装置の形態の一
例を示すフローチャートである。図１中、Ａは水熱反応
処理装置であり、水熱反応処理装置Ａには原料廃液タン
ク１が備えられており、該原料廃液タンク１には、ＰＣ
Ｂ、コプラナＰＣＢ或いはダイオキシン等の有害物質を
含有する原料廃液２が貯留されている。また、原料廃液
２が水を含有していなかったり、或いは水の含有量が少
ない場合には、所定の割合になるように原料廃液タンク
１の原料廃液２に水３が供給されるようになっており、
回転羽根４により攪拌を行って、均一な原料廃液２を得
るようにしている。

【００１５】原料廃液タンク１には配管５を介して加圧
装置６が接続されており、原料廃液タンク１から取り出
した原料廃液２を所定の圧力に加圧するようにしてい
る。更に、加圧装置６にて加圧された原料廃液２は、下
流の予熱器７により予熱されて水熱反応器８に供給され
るようになっている。

【００１６】水熱反応器８の外側には加熱器９が設けら
れており、下部から水熱反応器８に導入した原料廃液２
を所定の温度に加熱するようになっている。この時、加
熱器９は水熱反応器８の外周に設けた場合を例示してい
るが、加熱器９は水熱反応器８の上流側に設けるように
してもよい。

【００１７】前記した加圧装置６による加圧圧力と、加
熱器９による加熱温度とを調節することにより、水熱反
応器８内では、亜臨界、又は超臨界の水熱反応が行わ
れ、これによって水熱反応器８に導入された原料廃液２
に含有される有害物質が分解される。

【００１８】また、水熱反応器８の上部からは有害物質
が分解処理された処理廃液１０が取り出されるようにな
っており、処理廃液１０は、前記予熱器７を通って原料
廃液２を予熱して熱の有効利用を図った後、冷却器１１
により冷却され、その後、減圧装置１２により大気圧近
くまで減圧されるようになっている。このとき、減圧装
置１２としては、例えばオリフィス等を用いることがで
きる。

【００１９】従来では、水熱反応処理装置Ａの減圧装置
１２から取り出された処理廃液１０は、必要に応じてｐ
Ｈ調製等の処理を行った後、装置Ａ外部に排出してい
る。

【００２０】しかし、上記水熱反応処理装置Ａによる処
理によっても、原料廃液２に含有されているＰＣＢ、コ
プラナＰＣＢ、ダイオキシンといった有害物質は１００
％の分解率で分解処理することはできず、そのために処
理廃液１０には僅かではあるが有害物質が残存してい
る。

【００２１】本発明では、このような処理廃液１０中の
有害物質をも完全に分解処理できるようにするために、
以下のような有害物質分離装置Ｂを備えている。

【００２２】有害物質分離装置Ｂは、減圧装置１２の下
流に給液管１３を介して接続した２台の吸着塔１４，１
５を備えており、減圧装置１２からの処理廃液１０を、
給液管１３に備えた切替弁１６，１７を介して吸着塔１
４，１５に交互に切替えて供給できるようにしている。
処理廃液１０は吸着塔１４，１５の上部に供給するよう
にしている。

【００２３】吸着塔１４，１５の内部には、吸着剤１８
が装入されており、吸着塔１４，１５に処理廃液１０を
通すことにより、処理廃液１０中の有害物質を吸着剤１
８で吸着するようにしている。吸着剤１８としては、イ
オン交換樹脂、例えばアンバーライト（ＸＡＤII）、活
性炭等を用いることができる。

【００２４】吸着塔１４，１５の下部には、夫々に切替
弁１９，２０を有し、吸着剤１８によって有害物質が吸
着除去された無害廃液２１を切替えて取り出すようにし
た排液管２２が接続されており、排液管２２はｐＨ調整
タンク２３に接続されている。ｐＨ調整タンク２３に
は、中和液タンク２４からの中和液２５（酸／アルカ
リ）が定量ポンプ２６を介して供給されるようになって
おり、ｐＨ調整タンク２３内の無害廃液２１のｐＨを計
測しているｐＨ計２７からの検出値に基づいて定量ポン
プ２６の駆動を制御することにより、無害廃液２１のｐ
Ｈを所定の値に調整すようにしている。２８はｐＨ調整
タンク２３に設けられた攪拌用の回転羽根、２９はｐＨ
調整されて自然への排出が可能になった廃液２１ａを貯
留する貯留タンクである。

【００２５】吸着塔１４，１５の上部には、夫々に切替
弁３０，３１を備えた溶離液給排流路３２の供給管３２
ａが接続されており、該供給管３２ａには溶離液タンク
３３からの溶離液３４が送液ポンプ３５によって供給さ
れるようになっている。溶離液３４としては、ヘキサ
ン、その他のベンゼン系液体（クロルベンゼン、フェノ
ール）等を用いることができる。

【００２６】また、前記排液管２２における吸着塔１４
と切替弁１９との間、及び吸着塔１５と切替弁２０との
間には、夫々に切替弁３６，３７を備えた溶離液給排流
路３２の回収管３２ｂが接続されており、吸着塔１４，
１５の吸着剤１８に溶離液３４を通して溶離を行った後
の混合液３８を溶離液タンク３３に戻すようにしてい
る。

【００２７】これにより、吸着塔１４，１５のうち、有
害物質の吸着を行った側、例えば吸着塔１４を例にとっ
て説明すると、溶離液タンク３３の溶離液３４を、送液
ポンプ３５により供給管３２ａの切替弁３０を介して吸
着塔１４に供給して、吸着剤１８に吸着された有害物質
を溶離させ、その混合液３８を溶離液タンク３３に排出
できるようにしている。このように、溶離液タンク３３
の溶離液３４を吸着塔１４に循環させる操作を所定時間
行うことにより、吸着剤１８に吸着された有害物質をす
べて溶離液タンク３３に排出するようにしている。

【００２８】前記溶離液給排流路３２の送液ポンプ３５
出口には、開閉弁３９を介して分留塔４０が接続されて
いる。分留塔４０には加熱器４１が備えられており、送
液ポンプ３５を介して導入される溶離液３４と有害物質
との混合液３８を加熱することにより、溶離液と有害物
質とを分離するようにしている。分留塔４０の上部から
は蒸気が導出され、この蒸気は冷却器４２による冷却に
より液化され溶離液３４となって溶離液タンク３３に戻
され、また僅かに分留される有害物質４３は有害物質タ
ンク４４に取り出されるようになっている。

【００２９】有害物質タンク４４に溜められた有害物質
４３は、ポンプ４５を備えた返送流路４６、或いはその
他の運搬手段によって前記水熱反応処理装置Ａの原料廃
液タンク１に戻され、再度水熱反応処理を行うようにし
ている。また前記分留塔４０からは、有害物質４３の他
に、僅かではあるがベンゼン系液体（例えばクロールベ
ンゼン、フェノール等を含む）等の廃液４７が同時に取
り出されるので、これらの廃液４７もタンク４８に貯留
しておき、この廃液４７が前記有害物質４３とは異なる
有害な物質を含んでいる場合には、この廃液４７も前記
原料廃液タンク１に戻して分解処理を行わせるようにし
ている。４９は溶離液タンク３３に新たな溶離液３４を
供給するための溶離液容器である。

【００３０】図１の有害物質分離装置Ｂでは、溶離液タ
ンク３３及び送液ポンプ３５を夫々１台ずつ備えた場合
を例示したが、吸着塔１４，１５に対応するように溶離
液タンク３３と送液ポンプ３５とを２台ずつ設けるよう
にし、これによって、一方の溶離液タンク３３からの混
合液３８を分留塔４０に導入して分留し、この時蒸気と
して取り出されて冷却器４２により液化された溶離液３
４を他方の溶離液タンク３３に戻すようにしてもよい。
このようにすると、吸着塔１４，１５に溶離液３４を循
環させて有害物質を溶離させる溶離工程、及び分留塔４
０による分留工程の時間を短縮して効率的な作業を行う
ことができる。

【００３１】以下に、上記形態例の作用を説明する。

【００３２】水熱反応処理装置Ａの原料廃液タンク１に
は、ＰＣＢ、コプラナＰＣＢ或いはダイオキシン等の有
害物質を含有する原料廃液２が貯留されており、また必
要に応じて水３が供給されて回転羽根４により均一に攪
拌されている。原料廃液タンク１の原料廃液２は、配管
５により取り出されて加圧装置６により所定圧力に加圧
され、更に、予熱器７により予熱された後、水熱反応器
８に供給される。

【００３３】水熱反応器８に導入された原料廃液２は、
加熱器９により所定温度に加熱される。このように、加
圧及び加熱された原料廃液２は、水熱反応器８内を流動
する間に、亜臨界、又は超臨界による水熱反応が行わ
れ、含有されている有害物質が分解される。

【００３４】有害物質が分解処理された処理廃液１０
は、水熱反応器８の上部から取り出され、予熱器７を通
って原料廃液２を予熱した後、冷却器１１により冷却さ
れ、減圧装置１２により大気圧近くまで減圧される。

【００３５】しかし、このように水熱反応処理装置Ａに
よる水位熱反応によって原料廃液２の処理を行っても、
処理廃液１０には分解されなかった有害物質が僅かでは
あるが残存している。

【００３６】このために、上記した水熱反応処理装置Ａ
からの処理廃液１０を、残存する有害物質をも完全に分
解処理できるようにするために、有害物質分離装置Ｂに
供給して以下のような処理を行う。

【００３７】減圧装置１２から導出される処理廃液１０
は、切替弁１６，１７を備えた給液管１３により、２台
の吸着塔１４，１５に交互に切替えて供給することによ
り有害物質の吸着を行う。

【００３８】先ず、吸着塔１４に処理廃液１０を導入し
て有害物質の吸着を行う場合について説明する。

【００３９】減圧装置１２からの処理廃液１０を、切替
弁１６を介して吸着塔１４に供給する。すると、処理廃
液１０中の有害物質は、イオン交換樹脂、例えばアンバ
ーライト（ＸＡＤII）、活性炭等からなる吸着剤１８を
通る間に、吸着剤１８によって吸着される。

【００４０】吸着剤１８に有害物質が吸着除去されて無
害化された無害廃液２１は、切替弁１９及び排液管２２
からｐＨ調整タンク２３に取り出され、ｐＨの調整が行
われ、完全に無害化された廃液２１ａとなって貯留タン
ク２９に取り出される。

【００４１】吸着塔１４への処理廃液１０の供給を所定
時間行った後、切替弁１６，１９を閉、切替弁１７，２
０を開として、今度は吸着塔１５に処理廃液１０を供給
して吸着を行わせる。

【００４２】前記有害物質の吸着を行った後の吸着塔１
４には、溶離液タンク３３のヘキサン、その他のベンゼ
ン系液体（クロルベンゼン、フェノール）等からなる溶
離液３４を、送液ポンプ３５により切替弁３０及び供給
管３２ａを介して供給する。すると、溶離液３４は、吸
着塔１４の吸着剤１８に吸着された有害物質を溶離さ
せ、混合液３８となって切替弁３６、回収管３２ｂを介
し溶離液タンク３３に排出される。溶離液タンク３３の
溶離液３４を吸着塔１４に循環させる操作を所定時間行
うと、吸着剤１８に吸着された有害物質をすべて溶離液
タンク３３に排出することができる。

【００４３】次に、切替弁３０，３１を閉とした状態に
おいて開閉弁３９を開とし、送液ポンプ３５の作動によ
り、前記溶離液タンク３３の混合液３８を分留塔４０に
供給する。分留塔４０に供給された混合液３８は、加熱
器４１によって加熱され、これにより、溶離液と有害物
質とに分離される。分留塔４０の上部から導出される蒸
気は冷却器４２により液化されて溶離液３４となって溶
離液タンク３３に戻され、また僅かに分留される有害物
質４３は有害物質タンク４４に取り出される。このよう
に溶離液タンク３３の混合液３８を分留塔４０に循環さ
せる操作を所定時間行うことにより、溶離液タンク３３
内の有害物質をすべて分留塔４０に供給して分留により
取り出すことができる。

【００４４】吸着塔１５による吸着操作が終了した後
は、上記吸着塔１４の場合と全く同様の手法を用いて、
吸着塔１５に溶離液３４を循環させることにより吸着剤
１８に吸着された有害物質を溶離させて取り出し、その
混合液３８を分留塔４０に導いて有害物質４３の分離を
行う。

【００４５】有害物質タンク４４に溜められた有害物質
４３は、ポンプ４５により返送流路４６を介して水熱反
応処理装置Ａの原料廃液タンク１に戻す。これにより、
有害物質分離装置Ｂで分離された有害物質４３は、水熱
反応処理装置Ａによって再度水熱反応処理されることに
なる。

【００４６】このように、有害物質分離装置Ｂによって
処理廃液１０から分離した有害物質４３を、水熱反応処
理装置Ａに導いて再び水熱反応処理して分解させるよう
にしているので、有害物質の分解率を、９９．９９％或
いはそれ以上まで高めることができ、廃液２１ａの安全
性を大幅に向上させることができる。

【００４７】また前記分留塔４０から取り出される僅か
な量のその他の廃液４７も、前記原料廃液タンク１に戻
して分解処理することができる。

【００４８】一方、バッチ作業ができるように２台備え
た吸着塔１４，１５に対応するように、溶離液タンク３
３と送液ポンプ３５とを２台ずつ設けるようにして、一
方の溶離液タンク３３からの混合液３８を分留塔４０に
導入し、この時蒸気として取り出されて冷却器４２によ
り液化された溶離液３４を他方の溶離液タンク３３に戻
すようにすれば、吸着塔１４，１５に溶離液３４を循環
させて有害物質を溶離させる溶離工程、及び混合液３８
を分留塔４０に送って分留する分留工程の夫々の時間を
短縮して、効率的な作業を行うことができる。

【００４９】尚、本発明は上記形態例にのみ限定される
ものではなく、吸着塔を２台備えて吸着操作をバッチ式
に切替えて行うようにした場合について例示したが、１
台の吸着塔によっても実施できること、その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
こと、等は勿論である。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、有害物質分離装置によ
って処理廃液から分離した有害物質を水熱反応処理装置
に導いて再び水熱反応処理して分解させるようにしてい
るので、有害物質の分解率を従来に比して著しく高める
ことができ、よって廃液の安全性を大幅に向上できると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する水熱反応処理装置の形態例を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 原料廃液 ３ 水 ６ 加圧装置 ８ 水熱反応器 ９ 加熱器 １０ 処理廃液 １４，１５ 吸着塔 １８ 吸着剤 ２１ 無害廃液 ３２ 溶離液給排流路 ３４ 溶離液 ３８ 混合液 ４０ 分留塔 ４３ 有害物質 ４６ 返送流路 Ａ 水熱反応処理装置 Ｂ 有害物質分離装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有害物質と水とを含有する原料廃液を加
   圧及び加熱し、水熱反応器により有害物質を分解処理し
   た処理廃液を取り出すようにしている水熱反応処理方法
   において、水熱反応器にて分解処理した処理廃液を吸着
   塔に通すことにより処理廃液中に残存する有害物質を吸
   着剤に吸着させ、その後吸着塔に溶離液を供給して吸着
   剤に吸着された有害物質を分離して混合液として取り出
   し、続いて、混合液を分留塔に導いて溶離液と有害物質
   とに分離し、分離した有害物質を再び水熱反応器に供給
   することを特徴とする水熱反応処理方法。
2. 【請求項２】 有害物質がＰＣＢ及びコプラナＰＣＢで
   あることを特徴とする請求項１記載の水熱反応処理方
   法。
3. 【請求項３】 有害物質がダイオキシンであることを特
   徴とする請求項１記載の水熱反応処理方法。
4. 【請求項４】 有害物質と水とを含有する原料廃液を加
   圧する加圧装置と、加圧された原料廃液を所要の温度に
   加熱する加熱器と、高温・高圧の原料廃液中の有害物質
   を分解処理して処理廃液を取り出すようにした水熱反応
   器とを備えた水熱反応処理装置において、 水熱反応器にて分解処理した処理廃液を導入し、処理廃
   液中に残存する有害物質を吸着剤に吸着させて無害廃液
   を流出させる吸着塔と、 有害物質を吸着させた吸着塔に溶離液を供給し、吸着剤
   に吸着した有害物質を分離して混合液を取り出す溶離液
   給排流路と、 吸着塔から取り出した混合液を導入して溶離液と有害物
   質とに分離する分留塔と、 分留塔で分離した有害物質を前記水熱反応器に供給する
   返送流路と、からなる有害物質分離装置を備えたことを
   特徴とする水熱反応処理装置。
5. 【請求項５】 吸着塔が、処理廃液を導入して有害物質
   を吸着剤に吸着させる操作と、吸着塔に溶離液を供給し
   て吸着剤に吸着した有害物質を分離して混合液を取り出
   す操作とを切替えて行えるように複数個並列に備えられ
   ていることを特徴とする請求項４記載の水熱反応処理装
   置。