JP2001300522A - 難分解性有機物の分解方法 - Google Patents

難分解性有機物の分解方法

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JP2001300522A
JP2001300522A JP2000123395A JP2000123395A JP2001300522A JP 2001300522 A JP2001300522 A JP 2001300522A JP 2000123395 A JP2000123395 A JP 2000123395A JP 2000123395 A JP2000123395 A JP 2000123395A JP 2001300522 A JP2001300522 A JP 2001300522A
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dissolved oxygen
ultrasonic wave
treated
hardly decomposable
reaction tank
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Yasuo Horii
安雄 堀井
Yasushi Terao
康 寺尾
Hirokazu Minami
南  宏和
Koichi Nakagawa
浩一 中河
Yasuhiro Yoshizaki
耕大 吉崎
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水、汚泥、スラリーに含まれたダイオキシン
類、農薬等の難分解性有機物を、常温、常圧の下で、少
ないエネルギーによって、特殊薬品の使用や副生成物を
伴うことなく分解する。 【解決手段】 溶存酸素調整槽1において溶存酸素濃度
を所定値に調整した処理対象物2を反応槽10へ導き、
反応槽10において超音波発信体13から処理対象物2
へ、処理対象物2の固相に振動抽出作用を及ぼし、液相
に分解作用を及ぼす超音波を照射するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、難分解性有機物の
分解方法に関し、一般廃棄物や産業廃棄物等の最終処分
場における浸出水、下水、し尿等の水、汚泥、スラリー
に含まれた難分解性有機物を分解する技術に係るもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、難分解性有機物を分解する方法と
しては、例えば固形物中のダイオキシン類を、1200
度以上の高温度条件下において溶融する溶融処理法や、
370度以上、22MPa以上の高温度、高圧力条件下
において処理する超臨界処理法が確認されている。ある
いは、処理対象物に水素供与体、アルカリ、溶媒を添加
した後に、窒素雰囲気下で、350度程度に加熱処理す
るアルカリ触媒分解法が確認されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した構成
においては高温度、高圧力の条件下を維持するための消
費エネルギーが多く、ランニングコストが高くなり、溶
媒を使用して固相中のダイオキシン類を液相中に移行さ
せる場合には、ダイオキシン類以外の有害物質や生態毒
性物質等の副生成物が発生する恐れがあり、埋立浸出
水、下水、し尿等の水、汚泥、スラリーに含まれた難分
解性有機物を分解する場合に、上記した方法の適用は困
難である。
【0004】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、水、汚泥、スラリーに含まれたダイオキシン類、農
薬等の難分解性有機物を、常温、常圧の下で、少ないエ
ネルギーによって、特殊薬品の使用や副生成物を伴うこ
となく分解することができる難分解性有機物の分解方法
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の難分解性有機物の分解方法は、溶存酸素濃
度を所定値に調整した処理対象物を反応槽へ導き、反応
槽において超音波発信体から処理対象物へ、処理対象物
中の固相に振動抽出作用を及ぼし、液相に分解作用を及
ぼす超音波を照射するものである。
【0006】上記した構成により、処理対象物中にはダ
イオキシン類等の難分解性有機物が土壌等の固相の表面
に吸着し、あるいは内部に取り込まれた状態にある。処
理対象物の固相に作用する超音波は、その振動エネルギ
ーによって難分解性有機物を固相から液相に移行させる
振動抽出作用を及ぼす。
【0007】一方、処理対象物の液相に作用する超音波
によって、キャビテーションバブルの空洞(キャビティ
ー)を生成する。このキャビティーが崩壊する際に、断
熱圧縮によって数百気圧、数千度の特異な状態が得られ
ると同時に、水素ラジカル、酸素ラジカル、ヒドロキシ
ラジカル、窒素ラジカル等のラジカルが発生する。
【0008】液相に移行した難分解性有機物のうち、比
較的親水性で不飽和結合を多く含む物質は、発生したラ
ジカルと反応することによって分解する。比較的疎水性
で蒸気圧が低い有機化合物(例えばトリクロロエチレン
等)はキャビティー内に取り込まれ、高温度、高圧力下
において分解される。
【0009】生成したラジカルは、共存する有機化合物
と反応して有機ラジカルを生成する。生成した有機ラジ
カルは酸素とすばやく結合し、過酸化ラジカルを生成す
る。過酸化ラジカルは水と反応して水酸化ラジカルを生
成するため、超音波によって生成したラジカル以上のラ
ジカル反応が生じる。
【0010】したがって、ラジカル反応が主である難分
解性有機物の処理のためには、処理対象物を高い溶存酸
素濃度(DO)に維持することが効果的である。このた
め、処理対象物を難分解性有機物の分解に適した所定の
溶存酸素濃度に調整することにより、分解速度が高ま
る。この溶存酸素濃度の適値は難分解性有機物の種類に
よって異なり、概ね8mg/L以上である。
【0011】振動抽出作用および分解作用を及ぼす超音
波は、周波数が1kHzから1MHzの範囲のものであ
り、処理対象物の物性、例えば難分解性有機物の種類や
組成、汚泥や土壌の性状によって異なり、あるいは反応
槽の形状によって異なるので、経験則として予め求め
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1において、溶存酸素調整槽1に
流入する処理対象物2は、汚染された土壌、汚泥、スラ
リーなどであり、ダイオキシン類や農薬等の難分解性有
機物を含んでいる。
【0013】溶存酸素調整槽1には、処理対象物2を供
給するポンプ3を有した供給系4と、溶存酸素濃度を調
整するための空気を供給する空気供給系5とを接続して
おり、空気供給系5にはブロア6aおよび散気管6bを
設けている。
【0014】槽内の処理対象物2の溶存酸素濃度を測定
する溶存酸素濃度制御装置7は、センサー8で測定した
溶存酸素濃度に基づいてブロア6aの駆動を制御し、空
気供給系5を通して散気管6bから散気する曝気空気量
を適宜に調整することにより、槽内の処理対象物2の溶
存酸素濃度(DO)を予め設定する所定濃度に調整す
る。この所定濃度は処理対象物2の物性によって異な
り、経験則として予め求めるが、概ね8mg/L以上で
ある。
【0015】空気供給量の制御は、インバータによって
ブロア6aの回転数を制御するか、もしくは複数台のブ
ロア6aを設けておき、運転するブロア6aの台数を制
御することによって行なう。
【0016】接続管9を通して溶存酸素調整槽1に接続
した下流側の反応槽10には、処理物を排出する排出系
11を接続するとともに、内部に処理対象物2を攪拌す
る攪拌機12と超音波発信体13を設置している。超音
波発信体(ホーン)13は、導波管14を通して超音波
発振器15に接続しており、超音波発振器15は処理対
象物2の固相に振動抽出作用を及ぼし、液相に分解作用
を及ぼす超音波振動を発振するものである。超音波発信
体13は電圧を受けて発振するセラミック等の振動子を
使用することもできる。
【0017】超音波発信体13から発信する超音波は、
1kHzから1MHzの範囲の中から選定する。振動抽
出作用と分解作用を及ぼす超音波の周波数は、処理対象
物2の物性、例えば難分解性有機物の種類や組成、汚泥
や土壌の性状によって異なり、あるいは反応槽10の形
状によって異なるので、経験則として予め求める。
【0018】以下、上記した構成における作用を説明す
る。ポンプ3を駆動して供給系4から溶存酸素調整槽1
へ土壌・汚泥等の処理対象物2を供給し、ブロア6aを
駆動して空気供給系5から空気を供給し、散気管6bか
ら散気する空気によって処理対象物2を曝気する。
【0019】溶存酸素濃度制御装置7はセンサー8によ
って槽内の処理対象物2の溶存酸素濃度を測定し、測定
した溶存酸素濃度(DO)に基づいてブロア6aの駆動
を制御し、空気供給系5を通して散気管6bから散気す
る曝気空気量を適宜に調整することにより、槽内の処理
対象物2の溶存酸素濃度(DO)を予め設定する所定濃
度である8mg/L以上に調整する。
【0020】溶存酸素濃度を調整した処理対象物2は接
続管9を通して反応槽10に供給し、所定量の処理対象
物2を反応槽10に貯留する。反応槽10では処理対象
物2を攪拌機12で攪拌しながら、超音波発振器15で
発振する超音波を導波管14を通して超音波発信体13
から処理対象物2へ照射する。
【0021】処理対象物2に含まれたダイオキシン類等
の難分解性有機物は、土壌等の固相の表面に吸着し、あ
るいは内部に取り込まれた状態にある。超音波発信体1
3から照射した超音波は処理対象物2の固相および液相
に作用し、固相に作用する超音波はその振動エネルギー
によって難分解性有機物を固相から液相に移行させる振
動抽出作用を及ぼす。
【0022】一方、処理対象物2の液相に作用する超音
波は、液相にキャビテーションバブルの空洞(キャビテ
ィー)を生成する。このキャビティーが崩壊する際に、
断熱圧縮によって数百気圧、数千度の特異な状態が得ら
れると同時に、ラジカルが発生する。液相に移行した難
分解性有機物のうち、比較的親水性で不飽和結合を多く
含む物質は、発生したラジカルと反応することによって
分解する。比較的疎水性で蒸気圧が低い有機化合物(例
えばトリクロロエチレン等)はキャビティー内に取り込
まれ、高温度、高圧力下において分解される。
【0023】ところで、生成したラジカルは、共存する
有機化合物と反応して有機ラジカルを生成する。生成し
た有機ラジカルは酸素とすばやく結合し、過酸化ラジカ
ルを生成する。過酸化ラジカルは水と反応して水酸化ラ
ジカルを生成するため、超音波によって生成したラジカ
ル以上のラジカル反応が生じる。
【0024】このため、超音波の照射を行なう前に、処
理対象物2を溶存酸素調整槽1で難分解性有機物の分解
に適した所定の溶存酸素濃度に調整することにより、難
分解性有機物の分解効率を高めることができる。
【0025】振動抽出作用および分解作用を及ぼす超音
波は、周波数が1kHzから1MHzの範囲のものであ
り、処理対象物の物性、例えば難分解性有機物の種類や
組成、汚泥や土壌の性状によって異なり、あるいは反応
槽の形状によって異なるので、経験則として予め求め
る。
【0026】超音波の照射は、振動抽出作用の超音波と
分解作用の超音波とを含む広い帯域の超音波として照射
しても良いし、双方の超音波を所定時間毎に交互に照射
しても良いし、双方の超音波を各々別途の超音波発信体
から照射しても良い。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、超音
波の振動抽出作用によって難分解性有機物を固相から液
相に移行させ、分解作用によって液相に移行した難分解
性有機物をラジカルと反応させて分解し、あるいはキャ
ビティー内に取り込んで高温度、高圧力下において分解
することができ、超音波の照射を行なう前に、処理対象
物の溶存酸素濃度を難分解性有機物の分解に適した所定
の値に調整することにより、難分解性有機物の分解効率
を高めることができる。したがって、水、汚泥、スラリ
ーに含まれたダイオキシン類、農薬等の難分解性有機物
を、常温、常圧の下で、少ないエネルギーによって、特
殊薬品の使用や副生成物を伴うことなく分解することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における分解装置の模式図で
ある。
【符号の説明】
1 溶存酸素調整槽 2 処理対象物 3 ポンプ 4 供給系 5 空気供給系 6a ブロア 6b 散気管 7 溶存酸素濃度制御装置 8 センサー 9 接続管 10 反応槽 11 排出系 12 攪拌機 13 超音波発信体 14 導波管 15 超音波発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07B 35/06 C07B 35/06 4H006 37/06 37/06 C07C 19/01 C07C 19/01 23/02 23/02 // A62D 3/00 ZAB A62D 3/00 ZAB C07D 319/24 C07D 319/24 (72)発明者 南 宏和 大阪府大阪市浪速区敷津東1丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 中河 浩一 大阪府大阪市浪速区敷津東1丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 吉崎 耕大 大阪府大阪市浪速区敷津東1丁目2番47号 株式会社クボタ内 Fターム(参考) 2E191 BA11 BA12 BB00 BC01 BD00 BD11 4D037 AA11 AA12 AB14 AB18 BA11 BA26 BB04 CA12 4D050 AA12 AA15 AA16 AB19 BB01 BC09 4D059 AA01 AA03 AA18 BC01 BH01 BJ06 BK22 DA47 EA09 EB09 4G075 AA15 AA35 AA37 AA61 BA05 BB03 BD13 BD27 BD30 CA23 CA57 DA01 EC11 ED02 ED08 ED15 4H006 AA05 AC13 AC26 BA91 BC10 BC11 BE30 BE60 EA02 EA10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶存酸素濃度を所定値に調整した処理対
    象物を反応槽へ導き、反応槽において超音波発信体から
    処理対象物へ、処理対象物中の固相に振動抽出作用を及
    ぼし、液相に分解作用を及ぼす超音波を照射することを
    特徴とする難分解性有機物の分解方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101205131B1 (ko) 2010-06-28 2012-11-26 현대제철 주식회사 폐수 응집 처리 장치

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