JP2003236551A

JP2003236551A - 有機ハロゲン化合物の分解方法、及び分解装置。

Info

Publication number: JP2003236551A
Application number: JP2002043946A
Authority: JP
Inventors: Taro Komai; 太郎駒井; Akira Uchiho; 顕内保; Kuniyuki Takahashi; 邦幸高橋
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-26
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP3969114B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液体中の有機ハロゲン化合物の分解を従来よ
りも飛躍的に向上させる。【解決手段】有機ハロゲン化合物を含む液体を超音波
処理または水中や空気中で高速水噴流処理をしたのち、
電気分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物焼却施設から
排出される灰や、埋立地浸出水や産業廃水等の汚水、ま
た湖沼や海域の底土等に含まれる有機ハロゲン化合物を
処理する分解方法および分解装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ハロゲン化合物を分解する方法とし
て、加熱処理、生物処理、電気分解処理、超音波処理、
高速水噴流処理等様々な方法が既に提案されている。電
気分解処理を用いる技術では、例えば灰を水と混合し、
有機ハロゲン化合物を水溶液中に酸抽出し、上記水溶液
を電気分解することで有機ハロゲン化合物を分解できる
とし、１立のダイオキシン類含有水を電気分解（７Ｖ×
８Ａ×１５分間）すると、６８．３％のダイオキシン分
解率が得られたとしている。また、一方超音波処理を単
独で行う技術によれば、有機塩素化合物含有土壌を有機
溶媒と混合し、２０〜１００ｋＨｚ程度の周波数をかけ
ることにより土壌中のダイオキシン類を分解・除去でき
るとしている。高速水噴流処理を単独で行うと、水環境
系の汚染に対して、高速水の噴流によるキャビティショ
ンによって、広い水域に低濃度で拡散している有害物質
を処理することができるとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各処理には次のような問題点がある。先ず、加熱処理は
光熱を要するためプラントコストが高くなり、環境負荷
が多く、また生物処理は処理時間が長く、電気分解処理
は固体に付着している有機ハロゲン化合物を酸を用いて
溶液中に移行させるのであるが、この方法は飛灰のよう
なアルカリ性の固体には有効であっても、そうでない固
体には有効でなく、その上、酸を用いるので取り扱い
上、危険が伴い、又、超音波処理は、特に固体に付着し
ている物質に対しては充分な処理効果が得られず、水噴
流処理はキャビテーション発生率が超音波によるキャビ
テーション発生率の１／１００ほどで、高濃度の汚染に
対しては十分な分解効果が得られない。このように加熱
処理、生物処理、電気分解処理、超音波処理、高速水噴
流処理を各々単独で行う従来の方法には問題点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の有機ハ
ロゲン化合物の分解方法は、有機ハロゲン化合物を含む
液体を超音波処理または水中や空気中で高速水噴流処理
をしたのち、電気分解することを特徴とする。この場
合、電気分解したのち固液分離することが好ましい。そ
して、超音波処理または高速水噴流処理は液体にキャビ
テーションを発生させるものであることが好ましい。更
に、液体には予め界面活性剤を添加しておくことが好ま
しい。又、有機ハロゲン化合物の分解装置として、有機
ハロゲン化合物を含む液体を超音波処理する超音波発生
装置と、超音波処理後の液体を電気分解する電解装置と
を有することを特徴とする。この場合、超音波発生装置
と電解装置を１つの処理槽内に設けることが好ましい。
又、有機ハロゲン化合物の分解装置として、有機ハロゲ
ン化合物を含む液体を高速水噴流処理する高速水噴流ノ
ズルと、高速水噴流処理された液体を電気分解する電解
装置とを有すること特徴とする。この場合も、高速水噴
流ノズルと電解装置を１つの処理槽内に設けることが好
ましい。そして、上記各有機ハロゲン化合物の分解装置
は、電解装置が電気分解した液体を固液分離する固液分
離装置を有することが、より好ましい。

【０００５】更に、前処理として、分級処理、破砕処理
を行うのが好ましい。分級処理の目的は、粗大な固形物
は超音波や噴流処理は受けにくいので排除し、均一に処
理できる細かい固形物だけを処理対象とするためであ
る。つまり、有機ハロゲン化合物は粗大固形物より微細
固形物に多く付着しているので、微細固形物を処理すれ
ば効率的だからである。粉砕処理は、処理系内の固形物
が均一に超音波処理や高速水噴流処理を受けやすくする
メリットがある。又、超音波処理、高速水噴流処理の振
動エネルギーや衝撃流によって、固形物に含有（吸着）
されている有機物は固形物から水側に移行する。水側に
移行させることによって酸化分解反応が起こり易くな
る。また、これらの処理で固形物を更に微細化すること
により、表面積が大きくなり、以後の分解反応が起き易
くなる。これらの処理では、上述のように有機物を水側
に移行させればよく、キャビテーションを発生させるこ
とを条件としないが、キャビテーションを発生させる方
が好ましい。それは、ラジカル生成により有機物を分解
できるからである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の分解方法は、前述したよ
うに、有機ハロゲン化合物を含む被処理対象媒体に対し
て電気分解処理と超音波処理あるいは高速水噴流処理を
併用することにより有機ハロゲン化合物を効率的に分解
処理することができる。被処理対象媒体の中の固体の径
が比較的大きいものについては、まず電気分解処理、超
音波処理、高速水噴流処理を行う前工程での分級処理に
よって、比較的大きい固体をおよそ１００μｍ以下にな
るようにする。又、超音波処理において、被処理対象媒
体に超音波を照射すると、超音波の振動エネルギーによ
って被処理対象媒体に含まれる固体の表面や内部に取り
込まれた有機ハロゲン化合物等が液状分に移行するた
め、その後の電気分解処理において効率よく分解するこ
とができる。超音波処理において、被処理媒体が水を含
むため、超音波を被処理媒体に照射すると、超音波の振
動エネルギーによって被処理媒体に含まれている固体の
表面や、内部に取り込まれた有機ハロゲン化合物等が液
状分に移行するため、その後の電気分解処理で効率よく
分解することができる。又、超音波処理において、超音
波を溶液に照射すると、溶解している気体に作用してキ
ャビテーションバブルの発生・拡散・膨張・圧壊が生
じ、その際に数千度、数百気圧の反応場が形成される。
このときその近くにある固体に付着している有機ハロゲ
ン化合物は解離して微細化され、液状分に移行して分散
する。更に、キャビテーションの周囲の水、溶存酸素、
窒素等はキャビテーションにより、水素原子、酸素ラジ
カル、ヒドロキシラジカル、窒素ラジカル等を発生す
る。更に、発生したラジカルによって過酸化水素、亜硝
酸、硝酸などの酸化性化合物が発生する。これらの各ラ
ジカル及び各酸化性化合物は有機ハロゲン化合物と反応
して分解する。

【０００７】超音波処理において、超音波周波数は２０
〜２０００ｋＨｚ、好ましくは２０〜２００ｋＨｚ程度
であることが好ましい。それは、２０〜２００ｋＨｚで
はキャビテーションが発生し易いからである。また周波
数は１種類でなければならないというわけではなく、必
要に応じて複数の超音波を同時に照射することにより、
処理効率が向上する。超音波処理において、必要に応じ
て前述したように処理後に界面活性剤を添加しておく
と、被処理対象物質が固体からより効率よく解離するた
め、処理効率が向上する。

【０００８】高速水噴流処理によって、被処理対象媒体
中の固体は細かく破砕される。具体的には第一の処理方
法は、被処理対象媒体をノズル内に通し、固体がノズル
内の高圧によって潰れることにより物理的に固体を破砕
する方法である。第二の処理方法は、被処理対象媒体を
水噴流噴出口の近傍に供給し、水噴流により発生したキ
ャビテーションの崩壊圧により物理的に固体を破砕する
方法である。第三の処理方法は、被処理対象媒体をノズ
ル内に通し、固体がノズル内の高圧によって潰れること
により物理的に固体を破砕し、そのまま被処理対象媒体
を水噴流噴出口から噴出し、水噴流により発生したキャ
ビテーションの崩壊圧により物理的に固体をさらに微細
に破砕する方法である。上記の第一、第二、第三の処理
方法はどれを用いてもよい。上記の第一、第三の処理方
法について、被処理対象媒体をノズル内に通すと、ノズ
ル内はポンプで高圧に維持されているため、ノズル内の
固体は高圧により物理的に破砕される。これにより固体
の表面積が大きくなり、固体に付着している有機ハロゲ
ン化合物がヒドロキシラジカルと接触する確率が高くな
る。このため、その後工程の電気分解処理において有機
ハロゲン化合物を効率よく分解することができる。上記
の第二、第三の処理方法について、高速水噴流処理にお
いて水噴流を所定の形状の噴出口から水中に噴出する
と、溶解している気体に作用してキャビテーションバブ
ルの発生・拡散・膨張・圧壊が生じ、その際、瞬間的に
数千度、数百気圧の反応場が形成される。このとき近傍
に存在する固体は衝撃波によって物理的に細かく破砕さ
れる。これにより固体の表面積が大きくなり、固体に付
着している有機ハロゲン化合物がヒドロキシラジカルと
接触する確率が高くなる。さらに固体に付着している有
機ハロゲン化合物の一部はキャビテーション効果で解離
して微細化され、液状分に移行し、分散することによっ
ても有機ハロゲン化合物がヒドロキシラジカルと接触す
る確率が高くなる。このためその後工程での電気分解処
理において有機ハロゲン化合物を効率よく分解すること
ができる。

【０００９】高速水噴流処理において、キャビテーショ
ンは有機ハロゲン化合物を分解する効果がある。キャビ
テーションの周囲の水、溶存酸素、窒素等はキャビテー
ションにより、水素原子、酸素ラジカル、ヒドロキシラ
ジカル、窒素ラジカル等を発生する。さらに発生したラ
ジカルによって過酸化水素、亜硝酸、硝酸などの酸化性
化合物が発生する。これらの各ラジカル及び各酸化性化
合物は有機ハロゲン化合物を分解する。このため全体と
して有機ハロゲン化合物の分解効率が向上する。高速水
噴流処理において、必要に応じて被処理対象媒体に界面
活性剤を添加しておくと有機ハロゲン化合物が固体から
より効率よく解離するため分散効率が向上する。高速水
噴流処理では、水噴流を装置内で循環させて再利用する
ことができる。高速水噴流処理装置において、処理槽や
キャビテーション発生用のノズルの材質は耐食性、耐圧
性であるステンレス鋼、ステンレス合金、または炭素鋼
等が望ましく、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４等があ
げられる。キャビテーション発生用ノズルの形状は特に
限定はされないが、水噴流の周りのキャビテーションの
発達を助長させるホーンノズルが好ましい。高速水噴流
処理において、被処理対象媒体をノズルに通さない場合
は、水噴流の軸方向に対して水噴流から発生する衝撃圧
の分布における第１ピーク、第２ピークの位置に被処理
対象媒体を供給することで、キャビテーションによるよ
り大きな分解効果が得られる。また、このとき第２ピー
クの位置の方が第１ピークの位置よりキャビテーション
が十分発達しているので、第２ピークの位置に供給する
ほうが分解効果はより大きい。

【００１０】電気分解処理では、陽極にオゾン、ヒドロ
キシラジカルが生成する。また被処理対象媒体が金属イ
オンを含有している場合は、前記オゾンは金属イオン、
例えば鉄イオン（II）や銅イオン（Ｉ）などと反応し、
ヒドロキシラジカルを生成する。生成したヒドロキシラ
ジカルによって有機ハロゲン化合物が分解する。電気分
解処理において、ヒドロキシラジカル等の活性成分を発
生させるため、陽極の電位を２．０Ｖ以上、好ましくは
２．３Ｖ以上に制御することでヒドロキシラジカル等の
活性成分の発生を促進することができる。電気分解処理
で用いる電極は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、
鉄、ニッケル、銅、銀、白金、金等で製造された金属電
極、炭素電極、ダイヤモンド電極から選ばれた少なくと
も１つの電極である。電気分解処理において、処理液の
ｐＨは特に限定されないが、ｐＨ５〜８に制御するのが
望ましい。電気分解処理では、処理液中に重金属が含有
されている場合は、陰極の表面に重金属を折出させて、
回収することができる。電気分解処理において、被処理
対象媒体が重金属を含有している場合、重金属を除去す
るときは第２電解部を設ける。重金属を折出することが
必要であれば、陰極の電位を、折出させたい重金属の標
準電極電位よりも低く制御する（例えば−０．１Ｖ以
下、好ましくは−０．９Ｖ以下）ことにより、電気分解
処理により重金属を陰極表面に折出させることができ
る。電気分解処理において、重金属が折出した電極は別
途洗浄するなどして折出物を取り除き、再利用すること
ができる。電気分解処理において、必要に応じて一定時
間毎に電極への印加極性を反転させることにより、電極
に硬度成分が折出するのを防止することができる。被処
理対象媒体中に多量の塩素イオンが含まれる場合（例え
ば海水を多量に含む場合）、電導度が高くなるため電気
分解処理の処理効率が向上する上、電気分解処理によっ
て次亜塩素酸が生成され、これにより被処理対象媒体中
の有機物が分解するため、全体としての処理効率が向上
する。さらに次亜塩素酸により被処理対象媒体が殺菌さ
れる。

【００１１】電気分解処理、超音波処理、高速水噴流処
理において、処理槽内の温度は０℃以上という他は特に
限定されないが、５〜５０℃程度に制御することが望ま
しい。このように温度、圧力については特に限定され
ず、穏和な条件下で処理を行うことができるが、必要に
応じて加熱、加圧することによって処理効率を向上させ
ることができる。被処理対象媒体の液固比（固体の重量
を１としたときの液体の重量）は２より小さいと粘性が
大きくなり、ノズルが閉塞したり、攪拌が困難になるの
で、好ましくは３以上であることが望ましい。したがっ
て液固比の比較的低いものについては電気分解処理、超
音波処理、高速水噴流処理を行う前段で、水を加えるこ
とにより処理効率が向上する。陰極に重金属が折出する
ことを阻害しないために、超音波照射部や水噴流噴出部
と陰極は十分離れていることが望ましい。必要に応じて
処理槽の内部に攪拌装置を設け、被処理対象媒体を内部
に供給した後、これを混合攪拌することで、処理効率が
向上する。

【００１２】電気分解処理、超音波処理、高速水噴流処
理は連続式でも、バッチ式でもよく、また超音波処理で
の超音波照射は連続でも、間欠でもよい。重金属とは、
水銀、カドミウム、鉛、砒素、クロム、セレン等をい
う。界面活性剤は特に限定されないが、例えば直鎖アル
キルベンゼンスルホン酸ナトリウム等があげられる。

【００１３】電気分解処理、超音波処理、高速水噴流処
理の前工程で必要に応じて被処理対象媒体に酸化チタン
等の光触媒を添加しておくと、処理工程で紫外線等の光
を照射することによりラジカルの生成が促進され、処理
効率が向上する。電気分解処理、超音波処理、高速水噴
流処理の前工程で必要に応じて被処理対象媒体に過酸化
水素等の酸化剤を添加しておくと、処理工程で紫外線等
の光を照射することによりラジカルの生成が促進され、
処理効率が向上する。電気分解処理、超音波処理、高速
水噴流処理の前工程または後工程で必要に応じて被処理
対象媒体に紫外線等を照射することによりラジカルの生
成が促進され、処理効率が向上する。電気分解処理、超
音波処理、高速水噴流処理の前工程において、事前に被
処理対象媒体に酸素及び／またはオゾンを溶解させてお
くか、キャビテーション発生領域に酸素及び／またはオ
ゾンを含有する微細気泡状の気体を供給することによ
り、酸化作用、キャビテーションの気泡核の供給量が強
化され、キャビテーションの威力が格段に高まるため分
解効率が向上する。

【００１４】請求項１に記載の固体とは、一般廃棄物及
び／又は産業廃棄物の焼却設備や、焼却灰、焼却飛灰の
溶融設備、もしくは熱分解ガス化溶融設備で発生した排
ガスに含まれる灰、生汚泥、濃縮汚泥、脱水汚泥等の汚
泥、海域、港湾、河川、湖沼等の水底に堆積しているヘ
ドロ（底質）、またはそれを浚渫した浚渫泥土や、土
壌、有機ハロゲン化合物を吸着した使用済み吸着材、例
えば活性炭のことである。

【００１５】請求項１に記載の有機ハロゲン化合物と
は、ダイオキシン類、ＰＣＢ、ＤＤＴなどの有機塩素化
合物をはじめ、これらの化合物中の塩素原子を他のハロ
ゲン原子で置換した有機化合物などをいう。またここで
いうダイオキシン類とはポリクロロジベンゾフランの１
３５異性体、ポリクロロジベンゾパラジオキシンの７５
異性体、１９９７年にＷＨＯが報告したコプラナーＰＣ
Ｂの１２異性体のことである。またここでいうＰＣＢと
はポリクロロビフェニクルの２０９異性体のことであ
る。

【００１６】以下、図面を参照して本発明の有機ハロゲ
ン化合物の分解装置の好適な実施例を説明する。但し、
この実施例に記載されている装置の形状や配置、また実
施の条件等は、特に記載のない限り本発明の技術的範囲
を限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎな
いことを了解されたい。図１，２の実施例は、電気分解
処理と超音波処理を併用する処理方法と、電気分解処理
と高速水噴流処理を併用する処理方法を用いて、海域の
ダイオキシン類汚染底質を無害化処理するものである。

【００１７】図１は電気分解処理と超音波処理を併用し
た処理装置の主要部分を示す。ダイオキシン類汚染底質
を海水ごと浚渫し、径の大きい固形物は予め分級処理と
破砕処理を行ったものを被処理対象媒体１とした。被処
理媒体１の５００ｍ立を第一電解処理槽４に投入し、界
面活性剤（ＡＢＳ）２を添加した。固液分離した液相分
を循環させた分１５を注入して液固比１０に調整した。
図１の装置はポンプ１６によって、固液分離した液相分
の一部１５が循環するような仕組みになっている。すな
わち超音波処理、第一電解処理、第二電解処理、固液分
離（膜分離）処理を連続して行える。ただし固液分離に
よる固相分１３や、重金属が折出した電極１０，１１は
その都度、処理を停止して除去、交換した。

【００１８】超音波発生装置３Ａを作動させて周波数２
４ｋＨｚの超音波を被処理対象媒体１に連続的に照射
し、界面活性剤２の作用も補助して被処理対象媒体中の
固体に付着しているダイオキシン類を液状分に移行させ
た。第一電解部５〜７において、電圧＋２．５Ｖで通電
し、ダイオキシン類の分解を図った。続いて被処理対象
媒体を第二電解処理槽８に移し、第二電解部９におい
て、電圧−０．５Ｖで通電し、重金属を陰極１０に折出
させ、電極１０、１１は定期的に交換した。通電は１２
０分行った。無害化された被処理対象媒体を固液分離装
置１２により固液分離し、液相分の一部１５はポンプ１
６により処理工程に戻し、液相分の残り１４は連続的に
排出した。また固相分１３は定期的に除去した。なお本
実施例ではｐＨ調整、温度制御は行わなかった。超音波
発生装置３Ａはヒイルシャー社製で２４ｋＨｚ、２００
Ｗ（１００Ｖ−２Ａ）の連続照射方式の装置である。チ
ップは直径１４ｃｍ、出力１００ｗ／ｃｍ²のものを用
いて実施した。

【００１９】図２は電気分解処理と高速水噴流処理を併
用した処理装置の主要部分を示す。ダイオキシン類汚染
底質を海水ごと浚渫し、径の大きい固形物は予め分級処
理と破砕処理を行い、固液分離した液相分を循環させた
分１５を混合して液固比１０に調製したものを被処理対
象媒体１とした。被処理対象媒体１の５００ｍ立に界面
活性剤を添加し、高速水流噴流処理用のキャビテーショ
ン発生ノズル３Ｂに注入した。図２の装置は液相分循環
用ポンプ１６によって、固液分離した液相部分の一部１
５が循環するような仕組みになっている。すなわち高速
水噴流処理、第一電解処理、第二電解処理、固液分離処
理を連続して行える。ただし固液分離による固相分１３
や重金属が折出した電極１０、１１はその都度、処理を
停止して除去、交換した。

【００２０】水噴流用ポンプ１７によって被処理対象媒
体１をキャビテーション発生用ノズル３から第一電解処
理層に高圧で噴出することにより被処理対象媒体１中の
固体を細かく破砕した。また界面活性剤２の作用も補助
して被処理対象媒体１中の固体に付着しているダイオキ
シン類を液状分に移行させた。第一電解部５において、
電圧＋２．５Ｖで通電し、ダイオキシン類の分解を図っ
た。続いて被処理対象媒体は第二電解処理槽８に移し、
第二電解部９において、電圧−０．５Ｖで通電し、重金
属を陰極１０に折出させ、電極１０，１１は定期的に交
換した。通電は１２０分行った。無害化された被処理対
象媒体を固液分離装置１２により固液分離し、液相分の
一部１５は液相分循環用ポンプ１６により処理工程に戻
し、液相分の残り１４は連続的に排出した。また固相分
１３は定期的に除去した。なお本実施例ではｐＨ調製、
温度制御は行わなかった。

【００２１】水噴流噴出装置はＡＳＴＭ規格のものを用
いた。またノズル３Ｂは図５に示すようなホーンノズル
を用いた。電解処理槽２３、ノズル３Ｂの材質は共にス
テンレス鋼ＳＵＳ３０４を用いた。プランジャポンプ１
０はジェットポンプＡＪＰ−３０４５Ｎ（最大吐き出し
圧力２０ＭＰａ、最大吐き出し容量４．５立／ｍｉｎ）
を用いた。

【００２２】上記２つの装置の処理効果を、従来の電気
分解処理、超音波処理、高速水噴流処理を単独で行った
効果と対比して以下の表１に示す。本発明の上記２つの
装置によれば、従来の処理に比べてダイオキシン類、Ｐ
ＣＢが低減されていて、特に懸濁性のダイオキシン類、
ＰＣＢが共に大幅に低減されている。また界面活性剤を
用いるとさらに低減されている。

【００２３】

【表１】

【００２４】本発明による電気分解処理と超音波処理を
併用した装置、及び電気分解処理と高速水噴流処理を併
用した装置を用いて、スクラバー排水中のダイオキシン
類を無害化処理する実施例について述べる。

【００２５】図３は本発明の電気分解処理と超音波処理
を併用した処理装置の主要部分を示す。スクラバー排水
を被処理対象媒体１とし、これを３０立とって電解処理
槽２３に注入した。図３の装置は超音波処理、電解処
理、固液分離処理を連続して行える。但し、固液分離に
よる固相分はその都度処理を停止して除去、交換した。
超音波発生装置２２Ａを作動させて周波数２４ｋＨｚの
超音波を被処理対象媒体２１に連続的に照射し、被処理
対象媒体２１中の固体に付着しているダイオキシン類を
液状分に移行させた。電解部２４において、電圧＋２．
５Ｖで通電し、ダイオキシン類の分解を図った。通電は
６０分行った。無害化された被処理対象媒体を固液分離
装置２７で固液分離し、液相分の２９は連続的に排出
し、また固相分２８は定期的に除去した。なお本実施例
ではｐＨ調製、温度制御は行わなかった。超音波発生装
置２２はヒイルシャー社製で２４ｋＨｚ、２００Ｗ（１
００Ｖ−２Ａ）の連続照射方式の装置である。チップは
直径１４ｃｍ、出力１００ｗ／ｃｍ²のものを用いて実
施した。

【００２６】図４は本発明の電気分解処理と高速水噴流
処理を併用した処理装置の主要部分を示す。スクラバー
排水を被処理対象媒体２１とし、これを３０立とってキ
ャビテーション発生用ノズル２２Ｂに注入した。図４の
装置は高速水噴流処理、電解処理、固液分離処理を連続
して行える。但し固液分離による固相分２８はその都度
処理を停止して除去、交換した。水噴流用ポンプ１７に
よって被処理対象媒体２１をキャビテーション発生用ノ
ズル２２Ｂから電解処理槽２３に高圧で噴出することに
より被処理対象媒体２１中の固体を細かく破砕した。電
解部２４において、電圧＋２．５Ｖで通電し、ダイオキ
シン類の分解を図った。通電は６０分行った。無害化さ
れた被処理対象媒体を固液分離装置２７により固液分離
し、液相分２９は連続的に排出し、また固相分２８は定
期的に除去した。なお、本実施例でもｐＨ調製、温度制
御は行わなかった。水噴流噴出装置はＡＳＴＭ規格のも
のを用いた。また、キャビテーション発生用ノズル２２
Ｂは図５に示すようなホーンノズルを用いた。電解処理
槽２３、ノズル２２Ｂの材質は共にステンレス鋼ＳＵＳ
３０４を用いた。水噴流用プランジャポンプ３０は、ジ
ェットポンプＡＪＰ−３０４５Ｎ（最大吐き出し圧力２
０ＭＰａ、最大吐き出し容量４．５立／ｍｉｎ）を用い
た。

【００２７】上記２つの装置の処理効果を、従来の単独
で行った電気分解処理、超音波処理、高速水噴流処理の
処理効果と対比して以下の表２に示す。本発明の処理で
は、従来に比べてダイオキシン類が低減されている。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明の電気分解処理と超音波処理を併
用する処理方法については、被処理有機ハロゲン化合物
が固体に付着している有機ハロゲン化合物である場合、
超音波処理において、超音波振動、超音波キャビテーシ
ョンの崩壊圧により固体の表面および内部から有機ハロ
ゲン化合物を解離、分散させることにより、電気分解処
理による有機ハロゲン化合物の分解率が飛躍的に向上す
る。また超音波処理において、水に作用して水素原子と
ヒドロキシラジカルを生成すること、キャビテーション
効果により水素原子、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカ
ル、窒素ラジカル等が生成すること、これらが反応して
酸性化合物を生成することによって、各ラジカルや各酸
性化合物の作用で有機ハロゲン化合物を分解する。そし
てさらに電気分解処理において陽極でオゾン、ヒドロキ
シラジカルが発生し、さらに対象媒体中に重金属が含ま
れている場合はオゾンが溶液中の金属イオンと反応して
ヒドロキシラジカルを生成するため、ヒドロキシラジカ
ルの作用で有機ハロゲン化合物を分解する。このように
電気分解による分解以外にも有機ハロゲン化合物を分解
することができるため全体として分解率は飛躍的に向上
する。

【００３０】一方、本発明の電気分解処理と水噴流キャ
ビテーション処理を併用する処理方法については、被処
理有機ハロゲン化合物が固体に付着している有機ハロゲ
ン化合物である場合、高速水噴流処理については被処理
対象媒体をノズル内に通し、加えて／または被処理対象
媒体を水噴流噴出口の近傍に供給すると、前者はノズル
内の水流の高圧によって、後者はキャビテーションの崩
壊圧によって、夫々固体を物理的に破砕することがで
き、これにより固体の表面積が大きくなり、固体に付着
している有機ハロゲン化合物がヒドロキシラジカルと接
触する確率が高くなる。このためその後工程の電気分解
処理における有機ハロゲン化合物の分解率が飛躍的に向
上する。

【００３１】また高速水噴流において、キャビテーショ
ン効果により水素原子、酸素ラジカル、ヒドロキシラジ
カル、窒素ラジカル等が生成すること、これらが反応し
て酸性化合物を生成することによって、各ラジカルや各
酸性化合物の作用で有機ハロゲン化合物を分解する。そ
してさらに電気分解処理において陽極でオゾン、ヒドロ
キシラジカルが発生し、さらに対象媒体中に重金属が含
まれている場合はオゾンが溶液中の金属イオンと反応し
てヒドロキシラジカルを生成するため、ヒドロキシラジ
カルの作用で有機ハロゲン化合物を分解する。このよう
に電気分解による分解以外にも有機ハロゲン化合物を分
解することができるため全体として分解率は飛躍的に向
上する。

【００３２】このように電気分解処理や超音波処理や水
噴流キャビテーション処理を単独で行うよりも併用して
行う方が、処理効率が飛躍的に向上する。

【００３３】本発明の処理いおいて、温度については特
に指定されないので、高温を要する加熱処理に比べ、穏
和な条件下で処理を行うことができる。本発明の処理に
おいて、被処理対象媒体などの条件により異なるが、電
気分解処理の通電時間はおよそ６０〜１２０分であり、
一般に処理時間が長い生物処理に比べ短時間で処理を行
うことができる。

【００３４】被処理対象媒体中に多量の塩素イオンが含
まれる場合(例えば海水を多量に含む場合）、電導度が
高くなるため電気分解処理の処理効率が向上する上、電
気分解処理によって次亜塩素酸が生成され、被処理対象
媒体中の有機物を分解するため、全体としての処理効率
が向上する。また次亜塩素酸によって被処理対象媒体が
殺菌されるため、処理後の残渣は、必要に応じて凝集剤
による安定化処理や、セメントによる固化処理などを施
すことによって建設資材として再利用したり、または埋
め立て処理あるいは水域に埋め戻す処理をするなど、開
放系に戻すことができる。

【００３５】超音波処理を行う際、被処理対象媒体に界
面活性剤を加えることにより、有機ハロゲン化合物の分
解効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気分解処理および超音波処理による
有機ハロゲン化合物分解処理装置の一実施例の主要部分
の説明図である。

【図２】本発明の電気分解処理および高速水噴流処理に
よる有機ハロゲン化合物分解処理装置の一実施例の主要
部分の説明図である。

【図３】本発明の電気分解処理および超音波処理による
有機ハロゲン化合物分解処理装置の他の実施例の主要部
分の説明図である。

【図４】本発明の電気分解処理および高速水噴流処理に
よる有機ハロゲン化合物分解処理装置の他の実施例の主
要部分の説明図である。

【図５】本発明の図２、図４の有機ハロゲン化合物分解
処理装置で使用したキャビテーション発生用ノズルの断
面図である。

【符号の説明】

１被処理対象媒体２界面活性剤３Ａ超音波発生装置３Ｂキャビテーション発生用ノズル４第一電解処理槽５第一電解部６第一電解部陰極７第一電解部陽極８第二電解処理槽９第二電解部１０第二電解部陰極１１第二電解部陽極１２固液分離装置１３固液分離後の固相分１４固液分離後の液相分の排出する分１５固液分離後の液相分の循環させる分１６液相分循環用ポンプ１７水噴流用ポンプ２１被処理対象媒体２２Ａ超音波発生装置２２Ｂキャビテーション発生用ノズル２３電解処理槽２４電解部２５電解部の陰極２６電解部の陽極２７固液分離装置２８固液分離後の固相分２９固液分離後の液相分３０水噴流用ポンプ３１キャビテーション発生ノズルのスロート部入口３２スロート部入口径（＝φ６ｍｍ）３３スロート部入口長さ（＝２３．５ｍｍ）３４スロート部入口角度（＝２０°）３５スロート部３６スロート部径（＝φ１ｍｍ）３７スロート部長さ（＝４ｍｍ）３９スロート部出口４０スロート部出口径（＝φ１６ｍｍ）４１スロート部出口長さ（＝φ１２ｍｍ）４２スロート部出口角度（＝６０°）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月２日（２００２．４．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の分解方法は、前述したよ
うに、有機ハロゲン化合物を含む被処理対象媒体に対し
て電気分解処理と超音波処理あるいは高速水噴流処理を
併用することにより有機ハロゲン化合物を効率的に分解
処理することができ、特に、被処理対象媒体中の固体に
吸着したり付着している有機ハロゲン化合物の分解に有
効である。被処理対象媒体の中の固体の径が比較的大き
いものについては、まず電気分解処理、超音波処理、高
速水噴流処理を行う前工程での分級処理によって、比較
的大きい固体をおよそ１００μｍ以下になるようにす
る。又、超音波処理において、被処理対象媒体に超音波
を照射すると、超音波の振動エネルギーによって被処理
対象媒体に含まれる固体の表面や内部に取り込まれた有
機ハロゲン化合物等が液状分に移行するため、その後の
電気分解処理において効率よく分解することができる。
超音波処理において、被処理媒体が水を含むため、超音
波を被処理媒体に照射すると、超音波の振動エネルギー
によって被処理媒体に含まれている固体の表面に吸着し
たり付着し、若しくは内部に取り込まれた有機ハロゲン
化合物等が液状分に移行するため、その後の電気分解処
理で効率よく分解することができる。又、超音波処理に
おいて、超音波を溶液に照射すると、溶解している気体
に作用してキャビテーションバブルの発生・拡散・膨張
・圧壊が生じ、その際に数千度、数百気圧の反応場が形
成される。このときその近くにある固体に付着している
有機ハロゲン化合物は解離して微細化され、液状分に移
行して分散する。更に、キャビテーションの周囲の水、
溶存酸素、窒素等はキャビテーションにより、水素原
子、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、窒素ラジカル
等を発生する。更に、発生したラジカルによって過酸化
水素、亜硝酸、硝酸などの酸化性化合物が発生する。こ
れらの各ラジカル及び各酸化性化合物は有機ハロゲン化
合物と反応して分解する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】本発明は、固体に吸着したり付着している
有機ハロゲン化合物の分解に有効で、固体としては、例
えば一般廃棄物及び／又は産業廃棄物の焼却設備や、焼
却灰、焼却飛灰の溶融設備、もしくは熱分解ガス化溶融
設備で発生した排ガスに含まれる灰、生汚泥、濃縮汚
泥、脱水汚泥等の汚泥、海域、港湾、河川、湖沼等の水
底に堆積しているヘドロ（底質）、またはそれを浚渫し
た浚渫泥土や、土壌、有機ハロゲン化合物を吸着した使
用済み吸着材、例えば活性炭などを例示することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０７Ｃ 25/18 Ｃ０７Ｃ 25/18 25/20 25/20 Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｃ０７Ｄ 319/24 (72)発明者高橋邦幸東京都新宿区西新宿三丁目４番７号栗田工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AB14 BA26 CA04 4D061 DA08 DB19 DC09 EA02 EB05 EB27 EB28 EB30 EB31 EB39 ED20 FA20 GC01 4H006 AA05 AC13 AC26 BA91

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機ハロゲン化合物を含む液体を超音波
処理または水中や空気中で高速水噴流処理をしたのち、
電気分解することを特徴とする有機ハロゲン化合物の分
解方法。
【請求項２】請求項１に記載の有機ハロゲン化合物の
分解方法において、電気分解したのち固液分離すること
を特徴とする有機ハロゲン化合物の分解方法。
【請求項３】請求項１と２のどれか１項に記載の有機
ハロゲン化合物の分解方法において、超音波処理または
高速水噴流処理は液体にキャビテーションを発生させる
ことを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解方法。
【請求項４】請求項１から３のどれか１項に記載の有
機ハロゲン化合物の分解方法において、液体には予め界
面活性剤が添加されていることを特徴とする有機ハロゲ
ン化合物の分解方法。
【請求項５】有機ハロゲン化合物を含む液体を超音波
処理する超音波発生装置と、超音波処理後の液体を電気
分解する電解装置とを有することを特徴とする有機ハロ
ゲン化合物の分解装置。
【請求項６】請求項５に記載の有機ハロゲン化合物の
分解装置において、超音波発生装置と電解装置を１つの
処理槽内に設けたことを特徴とする有機ハロゲン化合物
の分解装置。
【請求項７】有機ハロゲン化合物を含む液体を高速水
噴流処理する高速水噴流ノズルと、高速水噴流処理され
た液体を電気分解する電解装置とを有すること特徴とす
る有機ハロゲン化合物の分解装置。
【請求項８】請求項７に記載の有機ハロゲン化合物の
分解装置において、高速水噴流ノズルと電解装置を１つ
の処理槽内に設けたことを特徴とする有機ハロゲン化合
物の分解装置。
【請求項９】請求項５と７のどれか１項に記載の有機
ハロゲン化合物の分解装置において、電解装置が電気分
解した液体を固液分離する固液分離装置を有することを
特徴とする有機ハロゲン化合物の分解装置。