JP2006101979A - ポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＣＢやＰＣＢによって汚染された電気機器等のＰＣＢ汚染工業用品を無害化するばかりでなく、ＰＣＢによって汚染されている工場跡地や河川に残留する汚泥等も無害化する。
【解決手段】ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）を高温下で熱分解してＰＣＢを無害化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）を高温化で熱分解して無害化するポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法に関するものである。

ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）は、ビフェニールの塩素化物の総称であり、塩素数が１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０の混合物である。ＰＣＢは、化学的に安定であり、耐熱性および電気絶縁性に優れるため、電気機器の絶縁油、熱媒体、潤滑油、複写紙のインキ原料など、広く工業用品に使用されている。

しかし、ＰＣＢは、人体に有害で、かつ、自然界での分解が困難な環境汚染物質であることが判明したため、既に、その生産が中止されている。一方、既に回収され、保管されている電気機器や熱媒体などの工業用品は、早期の無害化処理が望まれている。

ＰＣＢを無害化する無害化処理技術については、これまでに数多くの研究や、開発が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
特開平２−２３２０７３公報（第３−４頁、第１図） 特開平９−７９５５８公報（第２−３頁、図１）

ところで、昨今では、ＰＣＢによる汚染が拡大し、工場跡地や河川の汚泥などがＰＣＢによって汚染されていることが判明したことから、ＰＣＢやＰＣＢによって汚染された電気機器などの工業用品（以下、ＰＣＢ汚染工業用品という。）の無害化のみならず、ＰＣＢによって汚染された工場跡地や河川に残留する汚泥などの無害化が強く要望されている。

しかしながら、従来の発明は、ＰＣＢやＰＣＢによって汚染された電気機器などのＰＣＢ汚染工業用品を無害化することができたとしても、ＰＣＢによって汚染された工場跡地や大量の水を含有している河川に残留する汚泥などを無害化することが難しかった。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、ＰＣＢやＰＣＢによって汚染された電気機器などのＰＣＢ汚染工業用品を無害化するばかりでなく、ＰＣＢによって汚染されている工場跡地や河川に残留する汚泥なども無害化することができる汎用性に富むポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するため、次のように構成されている。

請求項１に記載の発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法は、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）を高温下で熱分解してＰＣＢを無害化するポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法である。

請求項２に記載の発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法は、ＰＣＢ汚染物を真空下で加熱してＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを蒸発させ、このＰＣＢ汚染物を除染するとともに、該ＰＣＢをオイルに吸収させて回収した回収ＰＣＢを対象にした請求項１記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法である。

請求項３に記載の発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法は、ＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを高温下で熱分解して無害化するとともに、ＰＣＢ汚染物のうち高温溶融物質を溶融させ、固化させることを特徴とする請求項１記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法である。

請求項４に記載の発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法は、請求項２及び請求項３に記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法を同時に実施することを特徴とするポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法である。

上記のように、請求項１に記載の発明は、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）を高温下で熱分解してＰＣＢを無害化するため、ＰＣＢやＰＣＢによって汚染された電気機器などのＰＣＢ汚染工業用品を無害化できるばかりでなく、ＰＣＢによって汚染されている工場跡地や河川に残留する汚泥なども容易に無害化することができる。

請求項２に記載の発明は、ＰＣＢ汚染物を真空下で加熱してＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを蒸発させ、該ＰＣＢをオイルに吸収させて回収した回収ＰＣＢを対象にしたので、ＰＣＢによって汚染された電気機器などのＰＣＢ汚染工業用品ばかりでなく、ＰＣＢによって汚染されている工場跡地や河川に残留する汚泥などからもＰＣＢを容易に回収することができる。

また、ＰＣＢを回収する過程で電気機器を構成している鉄や銅などの有価金属を回収することができるので、回収金属の有効利用が可能となる。また、本発明によれば、被処理物の裁断が不要であることから、ＰＣＢの飛散などによる２次汚染を回避することができ、安全性が極めて高い。更に、低エネルギーで処理することができることから、環境にも優しいＰＣＢ処理方法と言える。

請求項３に記載の発明は、ＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを高温下で熱分解して無害化するとともに、ＰＣＢ汚染物のうち高温溶融物質を溶融させ、固化させるので、ＰＣＢによって汚染された電気機器などのＰＣＢ汚染工業用品ばかりでなく、ＰＣＢによって汚染されている工場跡地や河川に残留する汚泥なども無害化することができる。更に、上記のように、高温溶融物質を溶融させ、固化させるので、被処理物の減容化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２及び請求項３に記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法を同時に実施するので、ＰＣＢ汚染物を真空下で加熱してＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを蒸発させ、該ＰＣＢをオイルに吸収させて回収する工程と、ＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを高温下で熱分解して無害化すると共に、ＰＣＢ汚染物のうち高温溶融物質を溶融させ、固化する工程とを同時に平行して行うことができ、ＰＣＢに汚染されたあらゆる被処理物を効率的に処理することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法の工程を示すフロー図である。図１において、符号Ａは、真空加熱分離工程であり、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）によって汚染された中・大型変圧器や鋼製ドラム缶等の中・大型無機固形物、あるいは水分が５０％以上の高含水汚泥などを処理するようになっている。

他方、符号Ｂは、ガス化溶融還元熱分解工程であり、ＰＣＢで汚染された小型変圧器や小型容器等の小型無機固形物、感圧複写紙やウエス等の熱分解性小型固形物、水分が５０％未満の低含水汚泥、保護具や活性炭等の２次汚染物、それと真空加熱分離工程Ａで回収した回収ＰＣＢや木酢液などを処理するようになっている。

ここで、真空加熱分離工程Ａで処理する被処理物と、ガス化溶融還元熱分解工程Ｂで 処理する被処理物とは、予め、図示しない分別工程で分別されている。
（１）真空加熱分離設備
次に、真空加熱分離設備について説明する。

真空加熱分離工程Ａの真空加熱分離設備Ａ’は、真空加熱分離法（ＶＴＲ法）を適用した設備であり、図１に示すように、真空加熱室２０、オイルシャワー塔２１、真空コンデンサー２２、真空ポンプ２３および活性炭フィルター装置２４を備えている。

更に詳しく説明すると、真空加熱室２０は、図２に示すように、ヒーター２６を備え、ＰＣＢで汚染された被処理物を密閉・真空下で加熱することにより（例えば、０．１〜１０ｋＰａ、２００〜６００℃。）、被処理物に含有されているＰＣＢを蒸発するようになっている。

被処理物に含有されていたＰＣＢは、沸点に達して真空下で蒸発し、オイルシャワー塔２１、真空コンデンサー２２側に吸引され、オイルシャワー塔２１に散布するシャワー油によって吸収され、オイルシャワー塔２１の下部に回収される。

蒸発物を確実に回収するため、真空コンデンサー２２、真空ポンプ２３の後段には、常圧コンデンサー２５が設置されている。更に、大気に放出する前の気体は、活性炭フィルター装置２４を通過するシステムになっており、環境に対する系全体の安全性の確保に万全を期している。

（２）ガス化溶融還元熱分解設備
次に、ガス化溶融還元熱分解設備について説明する。

ガス化溶融還元熱分解工程Ｂのガス化溶融還元熱分解設備Ｂ’は、図１に示すように、ガス化溶融還元熱分解炉３０、急冷減温塔３１、乾式除塵設備（バグフィルター）３２、湿式有害ガス除去設備（塩酸回収塔）３３を備えている。

更に詳しく説明すると、ガス化溶融還元熱分解炉３０は、図４に示すように、内面を耐火レンガで被覆した竪型炉であり、上部に排ガス口３４を備え、下部に排滓口３５を備えている。

ガス化溶融還元熱分解炉３０は、胴部３６のほぼ中央に被処理物投入部３７を設けている。この被処理物投入部３７は、被処理物導入口４８を備えた管体４７内にピストン３８を備えると共に、被処理物導入口４８の前方にシャッター３９を備え、被処理物を詰めた容器５２を分解炉３０内に間欠的に投入できるようになっている。

被処理物投入部３７としては、ピストン式のほか、例えば、図５に示すように、被処理物導入口４８を挟んで、その前後に２つの開閉バルブ４９及び５０を設けた２段開閉バルブ式でも支障がない。但し、この例の場合は、管体４７を傾斜させることが望ましい。

ガス化溶融還元熱分解炉３０は、炉内に酸素ｍを吹き込むための上吹ランス４０および横吹ランス４１を備えている。コークスは、被処理物と同一の投入口から炉内に投入する。

上吹ランス４０は、ガス化溶融還元熱分解炉３０の天蓋部分を貫通し、その先端部４０ａは、既に説明した被処理物投入部３７とほぼ同じ高さに到達している。他方、横吹ランス４１は、被処理物投入部３７と炉底（図示せず）のほぼ中間に位置し、炉芯に向けて放射状に設けられている。この横吹ランス４１は、複数本（図では、４本）設けられている。

ガス化溶融還元熱分解炉３０は、横吹ランス４１の軸線（図示せず）がクロスする箇所を溶融帯Ｄ、この溶融帯Ｄと被処理物投入部３７を含む水平面（図示せず）との中間部分を熱分解帯Ｅ、被処理物投入部３７を含む水平面（図示せず）よりも上方の空間をフリーボードＦとしている。

急冷減温塔３１は、図３に示すように、水噴射ノズル４２を上下２段に配し、ガス化溶融還元熱分解炉３０から流入した排ガスｂを水ｃによって２００℃以下、すなわち、１１０〜２００℃に急冷するようになっている。

湿式有害ガス除去設備（塩酸回収塔）３３は、塔内に設けたノズル４３からカセイソーダ（ＮａＯＨ）ｄを散布することにより、排ガスの塩化水素（ＨＣｌ）を回収するようになっている。

湿式有害ガス除去設備（塩酸回収塔）３３の後段には、燃焼放散設備（グランドフレアー）４４を設け、残存一酸化炭素（ＣＯ）を完全燃焼し、無害なクリーンガスｇとして大気中に放出するようになっている。

既に説明した排滓口３５には、酸素を吹き込む下吹ランス４５を設けている。

（３）被処理物の無害化処理
次に、真空加熱分離設備Ａ’およびガス化溶融還元熱分解設備Ｂ’の作用について説明する。

なお、一例として、真空加熱分離設備Ａ’によって水分が５０％以上の高含水汚泥（以下、高含水汚泥という。）を処理し、ガス化溶融還元熱分解設備Ｂ’によってＰＣＢで汚染された小型変圧器、感圧複写紙、保護具や活性炭等の２次汚染物、それと真空加熱分離工程Ａで回収した回収ＰＣＢや木酢液などのＰＣＢ汚染物を処理する場合について説明する。

上記高ＰＣＢ汚泥は、予め、所定の大きさ（例えば、約８０ｃｍ角）の蓋付容器に収納し、ＰＣＢで汚染された小型変圧器、感圧複写紙、保護具や活性炭等の２次汚染物、真空加熱分離工程Ａで回収した回収ＰＣＢや木酢液などのＰＣＢ汚染物は、所定の大きさ（例えば、直径５〜２８０ｍｍ、長さ５〜５００ｍｍ、就中、直径１０〜１４０ｍｍ、長さ１０〜２５０ｍｍ）の円筒状の金属製容器に充填して置く。

図２に示すように、高ＰＣＢ汚泥を納めた容器５０を真空加熱炉２０内に格納した後、密閉・真空下で加熱すると（例えば、０．１〜１０ｋＰａ、２００〜６００℃）、高ＰＣＢ汚泥に含有されていたＰＣＢは、沸点に達して真空下で蒸発し、オイルシャワー塔２１、真空コンデンサー２２側に吸引される。

オイルシャワー塔２１に流入したＰＣＢの蒸気は、ノズル２８から散布したシャワー油ｈに吸収、回収される。オイルシャワー塔２１で処理された排気ｉは、真空コンデンサー２２側に吸引され、冷却されることによって未凝縮物があった場合もここで凝縮し、回収タンク２７に回収される。

真空ポンプ２３の後段には、常圧コンデンサー２５が設置されており、真空コンデンサー２２と同様の処理が行われる。常圧コンデンサー２５を通過した残存ガスｉは、活性炭フィルター装置２４を経由して大気中に放出される。また、活性炭フィルター装置２４や常圧コンデンサー２５を通す前にガス化溶融還元熱分解炉３０に導入して処理する場合もある。

処理時間の経過後、真空加熱炉２０の運転を停止し、炉内が常温に戻ったところでＰＣＢが蒸発して無害化された汚泥を容器５０ごと炉外に取り出す。

オイルシャワー塔２１で回収された回収ＰＣＢ（ｐ）は、分解処理するため、ガス化溶融還元熱分解設備Ｂ’のガス化溶融還元熱分解炉３０に供給する。

他方、ＰＣＢで汚染された小型変圧器、感圧複写紙、保護具や活性炭等の２次汚染物、真空加熱分離工程Ａで回収した回収ＰＣＢや木酢液などのＰＣＢ汚染物を充填した容器５２は、図４に示すように、ピストン式の被処理物投入部３７からガス化溶融還元熱分解炉３０内に投入される。

ガス化溶融還元熱分解炉３０に投入された容器５２は、炉３０内で溶融し、充填物が露出する。感圧複写紙、保護具や活性炭等の２次汚染物、真空加熱分離工程Ａで回収した回収ＰＣＢや木酢液などは、先ず、高温（１０００〜１２００℃）の熱分解帯Ｅで熱分解し、ガス化される。

ガス化されなかった熱分解残さおよび小型変圧器などの不燃分は、炉下部に充填層（図示せず）を形成しながら降下し、横吹ランス４１からの酸素吹き込みにより、更に高温化（１５００〜２０００℃）している溶融帯Ｄで残さが更に熱分解し、不燃分は、溶融される。

熱分解帯Ｅおよび溶融帯Ｄで発生したガスは、炉上部の高温（約１２００℃）のフリーボードＦで上吹ランス４０から供給される酸素ｍによりガス改良されるとともに、ＰＣＢおよびダイオキシン類が分解される。

ガス化溶融還元熱分解炉３０内の反応は、次のように行われる。

ここで、（１）式中、
ｍ＝０，１，２，３，４，５
ｎ＝０，１，２，３，４，５
である。
Ｃ ＋ Ｏ₂ → ＣＯ₂ ・・・ （２）
ＣＯ₂ ＋ Ｃ → ２ＣＯ ・・・ （３）
Ｈ₂ Ｏ ＋ Ｃ → Ｈ₂ ＋ ＣＯ ・・・ (４）
ＣＯ ＋ １／２Ｏ₂ → ＣＯ₂ ・・・ (５）
Ｈ₂ ＋ １／２Ｏ₂ → Ｈ₂ Ｏ ・・・ （６）
Ｈ₂ ＋ ２ＣＬ → ２ＨＣＬ ・・・ （７）
ＣＯ ＋ Ｈ₂ Ｏ ←→ ＣＯ₂ ＋Ｈ₂ ・・・ （８）

ＰＣＢの分解による塩化水素（ＨＣｌ）を含んだ１０００℃以上のガス化溶融還元熱分解炉３０の排ガスｂは、後段の急冷減温塔３１でミストスプレー方式により２００℃以下に急冷される。

この処理により、ダイオキシン類の再合成が徹底的に抑制され、排ガス中にもダスト中にもダイオキシン類がほとんど含まれないため、後段の乾式除塵設備（バグフィルター）３２においてダイオキシン類に対する特別な除去処理（活性炭吸収など）をする必要がない。

排ガスｂ中の塩酸（ＨＣｌ）は、塩酸回収塔３３にてカセイソーダ水ｄなどを用いて回収する。有害ガス成分（ＨＣｌ）を除去された排ガスｂは、グランドフレアー４４で残存ＣＯを完全燃焼し、無害なクリーンガスｇとして大気中に放出される。なお、処理済みの排ガスは、施設内の助燃ガスとして利用可能である。

溶融スラグｒは、ガス化溶融還元熱分解炉３０の排滓口３５から容器５３に排出される。

本発明に係るポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法を実施するための全体フロー図である。 真空加熱分離設備の概略構成図である。 溶融還元熱分解設備の概略構成図である。 溶融還元熱分解炉の一部断面を含む斜視図である。 被処理物投入部の他の例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 真空加熱分離工程
Ｂ ガス化溶融還元熱分解工程

Claims (4)

1. ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）を高温下で熱分解してＰＣＢを無害化するポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法。
2. ＰＣＢ汚染物を真空下で加熱してＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを蒸発させ、このＰＣＢ汚染物を除染するとともに、該ＰＣＢをオイルに吸収させて回収した回収ＰＣＢを対象にした請求項１記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法。
3. ＰＣＢ汚染物に含まれるＰＣＢを高温下で熱分解して無害化するとともに、ＰＣＢ汚染物のうち高温溶融物質を溶融させ、固化させることを特徴とする請求項１記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法。
4. 請求項２及び請求項３に記載のポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法を同時に実施することを特徴とするポリ塩化ビフェニルの無害化処理方法。
   

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