JP2006055738A - 汚染物質の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ハロゲン化合物に汚染された被処理物から有機ハロゲン化合物を除去するに際し、汚染物質の無害化処理を確実に行いつつ、しかも該汚染物質の処理コスト低減を図ること。
【解決手段】 有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質を還元雰囲気中で加熱する還元加熱工程を備えた汚染物質の処理方法であって、空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離し、該高濃度窒素を前記還元加熱工程に供給するとともに、高濃度酸素を前記還元加熱工程に用いられる燃焼装置の燃焼用として使用することを特徴とする汚染物質の処理方法による。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質の処理方法および処理装置に関する。

従来、ダイオキシンやポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）類などの有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質の処理方法としては、該汚染物質を還元雰囲気下で加熱するとともに、そこから排出させた不活性ガス等の排ガスを油洗浄式ガス洗浄設備にて処理する方法が知られている（特許文献１）。
特開２００３−２２５６４３号公報

斯かる従来技術によれば、汚染物質中に含まれる有機ハロゲン化合物は、還元雰囲気下における加熱によって分解又は蒸発され、ガス排出口から排出される排ガスとともに油洗浄式ガス洗浄装置へと送られ、そこで排ガスと分離された後、無害化処理されることとなる。

しかしながら、上記のような従来技術においては、還元雰囲気下における加熱等をはじめとして、多くの燃料や電力を消費するものであるため、汚染物質の処理コスト低減するという観点から、該消費エネルギーの低減が要望されている。

そこで本発明は、有機ハロゲン化合物に汚染された被処理物から有機ハロゲン化合物を除去するに際し、汚染物質の無害化処理を確実に行いつつ、しかも該汚染物質の処理コスト低減を図ることを一の課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質を還元雰囲気中で加熱する還元加熱工程を備えた汚染物質の処理方法であって、空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離し、該高濃度窒素を前記還元加熱工程に供給するとともに、高濃度酸素を前記還元加熱工程に用いられる燃焼装置の燃焼用として使用することを特徴とする汚染物質の処理方法を提供する。

また、本発明は、有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質を還元雰囲気中で加熱するための還元加熱炉と、該還元加熱炉に燃焼ガスを供給するための燃焼装置と、空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離して高濃度窒素を前記還元加熱炉に供給する窒素発生装置とを備えてなり、該窒素発生装置によって分離された高濃度酸素が、前記燃焼装置の燃焼用として供給されるように構成されたことを特徴とする汚染物質の処理装置を提供する。

本発明に係る汚染物質の処理方法および処理装置によれば、高濃度窒素を発生させる際に副生する高濃度酸素を燃焼装置の燃焼用として使用することにより、消費燃料および消費電力量を低減させ、汚染物質の処理コストを低減し得るという効果を奏する。

以下、本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る汚染物質の処理装置の一実施形態を示した概略フロー図である。図１に示すように、本実施形態の汚染物質の処理装置１は、汚染物質Ａの流れ方向上流側から順に、該汚染物質Ａを還元雰囲気中で加熱する還元加熱炉２と、該還元加熱炉２から排出された汚染物質を冷却する冷却器３とを備えている。
また、本実施形態の処理装置１は、前記還元加熱炉２を加熱するための加熱ガスを供給する燃焼装置４と、還元加熱炉２内に還元雰囲気としての高濃度窒素を供給する窒素発生装置５とを備えている。

前記還元加熱炉２は、処理対象である汚染物質Ａを、還元雰囲気中で加熱しうる構成のものであれば特に限定されない。該還元加熱炉２としては、例えば、円筒状の加熱装置本体と、該加熱装置本体内部に配された回転軸および該回転軸に取り付けられたパドル翼と、該加熱装置本体の外側を覆うように形成されたジャケットとを備え、加熱装置本体には不活性ガスが供給され、ジャケットには高温の間接加熱ガスが供給されるように構成されたものを使用することができる。また、加熱装置本体が回転する構成としてもよい。
本実施形態では、前記不活性ガスとして窒素ガスが供給されており、これによって還元加熱炉２内は、酸素濃度が３％以下、好ましくは酸素濃度が１％以下であるような還元雰囲気となるよう構成されている。
汚染物質Ａを該還元加熱炉２において還元雰囲気中で加熱することにより、該汚染物質Ａ中に含まれるＰＣＢ類等の有機ハロゲン化合物を、分解あるいは蒸発させることによって除去することができる。

該還元加熱炉２の炉内温度は、２００〜７００℃とすることが好ましく、４００〜６００℃とすることがより好ましい。炉内温度が２００℃よりも低温であれば、汚染物質Ａ中に含まれる有機ハロゲン化合物が除去されずに残存するおそれがあり、７００℃よりも高温であれば、除去効率が変わらずに加熱に要するエネルギーが無駄になるおそれがある。
また、該還元加熱炉２における汚染物質Ａの滞留時間は、通常２０〜１８０分とし、好ましくは、３０〜１２０分とする。

前記窒素発生装置５としては、膜分離方式のものやＰＳＡ方式のものを使用することができるが、本実施形態においては、ＰＳＡ方式の窒素発生装置が採用されている。ＰＳＡ方式の窒素発生装置は、空気を高圧下で吸着材に接触させることにより、空気中の酸素を該吸着材に吸着させ、吸着材に吸着されにくい窒素を高濃度で得るものである。ＰＳＡ方式の窒素発生装置を採用することにより、９９．９９％の高純度窒素を発生させることができる。また、ＰＳＡ方式の窒素発生装置では、吸着処理後に減圧することによって吸着した気体（主に酸素）を吸着材から分離離脱させ、副生成物として濃度が３０〜３５％の高濃度酸素を発生させることができる。尚、前記ＰＳＡ方式の窒素発生装置においては、吸着材の充填された吸着塔を、２又は３塔以上配し、上述のような高圧下での吸着と減圧下での分離離脱とをそれぞれの塔で切り替えながら行なうことにより、高濃度の窒素ガスおよび酸素ガスを連続して得ることができる。
そして、本実施形態の処理装置１では、該窒素発生装置５にて副生した高濃度酸素Ｃが前記燃焼装置４に供給され、燃焼用空気として使用されるように構成されている。

前記冷却器３は、還元加熱炉２から排出される高温の汚染物質Ａを、１００℃以下、好ましくは４０℃以下にまで冷却しうるものであれば、その具体的な構成については特に限定されない。該冷却器３としては、例えば、キルン型の冷却器を好適に使用することができる。
該冷却器３における汚染物質Ａの冷却は、酸素濃度が３％以下の雰囲気下で行うことが好ましく、さらには、酸素濃度１％以下の雰囲気下で行うことがより好ましく、不活性ガス雰囲気下で行うことが最も好ましい。このように、酸素濃度の低い雰囲気下で１００℃以下まで急冷することにより、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物の再合成を有効に防止することができる。

さらに、本実施形態に係る処理装置１には、前記還元加熱炉２から排出された排ガスＤ中に含まれるダストを除去するための集塵装置１１と、該排ガスＤ中に含まれる有機ハロゲン化合物を除去するための油洗浄式ガス洗浄装置１２と、さらに、該油洗浄式ガス洗浄装置１２から排出された排ガスＤ中に含まれる極微量のダストを除去するための活性炭吸着塔１８とが備えられている。集塵装置１１としては特に限定されないが、排ガスを高温に維持しつつ集塵することのできる、いわゆる高温バグフィルターを採用することにより、ダストのみを捕集することができる。

油洗浄式ガス洗浄装置１２は、排ガスＤと炭化水素油とを気液接触させて排ガスＤ中の有機ハロゲン化合物を炭化水素油中に分散又は溶解させることにより、前記還元加熱処理手段２から排出された排ガスＤを洗浄するものである。油洗浄式ガス洗浄装置に利用する炭化水素油としては特に限定されないが、排ガス中の有機ハロゲン化合物よりも沸点の低い油（例えば、炭素数８〜１５、好ましくは炭素数１０〜１２の炭化水素油等）を利用するのが好ましく、特に、有機ハロゲン化合物を溶解させやすく、低価格であることからノルマルパラフィンが好ましい。

該油洗浄式ガス洗浄装置１２には、その下部から回収された油と水とを分離する油水分離装置１３と、分離された油にナトリウム分散体を添加して有機ハロゲン化合物を分解する有機ハロゲン化合物分解装置１４と、油中に残存するナトリウム分散体を水で中和処理する中和装置１５と、中和処理後の油から廃アルカリ成分と清浄な油とに分離する分離装置１６とが備えられており、清浄な油は前記油洗浄式ガス洗浄装置１２に返送されるように構成されている。
また、前記油水分離装置１３にて分離された水は、活性炭吸着装置１７を経ることによって清浄な排水として放出されるように構成されている。
油水分離装置１３としては、例えば、静置分離装置や、減圧蒸留装置を利用することができ、油中から水分を除去することで前記ナトリウム分散体が無駄に消費されるのを防止することができる。
また、前述のように、油洗浄式ガス洗浄装置の洗浄油として有機ハロゲン化合物よりも沸点の低い油を使用した場合には、油水分離装置の後段にさらに減圧蒸留装置を設け、洗浄油の少なくとも一部を減圧蒸留によって除去し、洗浄油中の有機ハロゲン化合物の濃度を上げることができる。このようにすれば、効率良く有機ハロゲン化合物と金属ナトリウムとを反応させ、金属ナトリウムによる処理時間を短縮することができる。また、アルカリ金属処理工程で処理すべき油量を減らすことができる。

斯かる構成の処理装置１によれば、窒素発生装置５で副生された高濃度酸素Ｃが燃焼装置４に供給されることにより、通常の空気と比べて少量のガス流量で燃料の燃焼に必要な酸素が補われることとなる。よって、還元加熱炉２から排出される燃焼排ガスＥのガス流量が減少し、燃焼排ガスＥによって持ち出される熱量が減少することとなり、加熱装置４において要する燃料を削減することが可能となる。

また、加熱装置４に供給するガス流量や、排出される燃焼排ガス流量が減少すれば、これらを供給および排出するためのファンの消費電力をも削減することが可能となる。

より具体的には、窒素発生装置５で発生した酸素濃度３５％の高濃度酸素を使用した場合、排ガス量は約１６％削減され、これによって燃料消費量は約５％、電力使用量は約１０％削減することができるものと考えられる。

このように、本実施形態の汚染物質の処理装置１およびこれを用いた処理方法によれば、有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質の処理工程を省略するものではないので汚染物質の無害化処理を確実に行うことができ、しかも燃料消費量および電力使用量を削減することにより、その処理コストを大幅に低減することが可能となる。

尚、本実施形態の汚染物質の処理装置では、窒素発生装置としてＰＳＡ方式のものを使用したが、窒素使用量が少ない場合には、膜分離方式の窒素発生装置を使用することもできる。

本発明に係る汚染物質の処理装置の一実施形態を示した概略フロー図。

符号の説明

１ 汚染物質の処理装置
２ 還元加熱炉
３ 冷却器
Ａ 汚染物質
Ｂ 高濃度窒素
Ｃ 高濃度酸素
Ｄ 排ガス
Ｅ 燃焼排ガス

Claims (4)

1. 有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質を還元雰囲気中で加熱する還元加熱工程を備えた汚染物質の処理方法であって、
   空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離し、高濃度窒素を前記還元加熱工程に供給するとともに、高濃度酸素を前記還元加熱工程に用いられる燃焼装置の燃焼用として使用することを特徴とする汚染物質の処理方法。
2. ＰＳＡ方式のガス分離装置により、空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離することを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
3. 有機ハロゲン化合物に汚染された汚染物質を還元雰囲気中で加熱するための還元加熱炉と、該還元加熱炉に燃焼ガスを供給するための燃焼装置と、空気を高濃度窒素と高濃度酸素とに分離して高濃度窒素を前記還元加熱炉に供給する窒素発生装置とを備えてなり、該窒素発生装置によって分離された高濃度酸素が、前記燃焼装置の燃焼用として供給されるように構成されたことを特徴とする汚染物質の処理装置。
4. 前記窒素発生装置が、ＰＳＡ方式の窒素発生装置であることを特徴とする請求項３記載の汚染物質の処理装置。

Images