JP2008206801A

JP2008206801A - Ｐｃｂの分解処理装置

Info

Publication number: JP2008206801A
Application number: JP2007047386A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kokubu; 關嗣國分; Masamitsu Iwasaki; 昌光岩崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: JP5480463B2

Abstract

【課題】気化したＰＣＢの加熱時間を確保する。
【解決手段】液体２中に含まれるＰＣＢを加熱分解するＰＣＢの分解処理装置であって、ＰＣＢを加熱分解する加熱流体１６を発生させる加熱手段１９と、加熱流体１６中に液体２を供給する供給手段７と、加熱流体１６中に配置され、液体のままのＰＣＢを気化させる気化手段３と、加熱流体１６中の気化手段３よりも下流側に配置され、加熱流体１６を一時的に滞留させる滞留手段５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）を加熱して分解するＰＣＢの分解処理装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、高炉などの加熱装置を利用して液体に含まれるＰＣＢを加熱分解する分解処理装置に関する。

液状のＰＣＢは優れた電気絶縁特性を有するため過去において電気絶縁体として広く利用されていた。しかし、ＰＣＢは使用後廃棄されても分解せず、大気・水・土壌などを汚染し、食品を介して人体に入り、人体でも分解されにくく排泄も遅いため蓄積してしまう。そこで、現存するＰＣＢを無害化するための処理が望まれている。

ＰＣＢの分解処理装置として、例えば特開２００２−２０４８３６号公報に開示されたものがある。この分解処理装置は、例えば図６に示すように、高炉１０１内の加熱雰囲気１０２中に供給手段１０３と滞留手段１０４を配置し、供給手段１０３から加熱雰囲気１０２中に供給した液状ＰＣＢ１０５を滞留手段１０４によって一時的に滞留させることでＰＣＢ１０５を分解するのに十分な加熱時間を確保している。

滞留手段１０４は供給手段１０３の下方に複数設けられており、液状ＰＣＢ１０５は各滞留手段１０４を上から下へと順番に滴下する。滞留手段１０４の間には案内手段１０６が設けられており、滞留手段１０４を通過する際、中央に片寄った液状ＰＣＢ１０５を分散させながら滴下させている。

特開２００２−２０４８３６号

しかしながら、上述の分解処理装置はＰＣＢ１０５が液状であることを想定した構成であり、供給手段１０３の下方に滞留手段１０４が配置されている。高炉１０１内にはコークス１０７の燃焼による上昇気流が生じており、加熱によって気化したＰＣＢは上昇気流に乗って上昇してしまう。このため、気化したＰＣＢを加熱雰囲気１０２中に滞留させておくのが困難な場合があり、気化したＰＣＢの加熱時間を十分に確保したいとの要請がある。

本発明は、気化したＰＣＢの加熱時間を確保するのが容易なＰＣＢの分解処理装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明は、液体中に含まれるＰＣＢを加熱分解するＰＣＢの分解処理装置において、ＰＣＢを加熱分解する加熱流体を発生させる加熱手段と、加熱流体中に液体を噴霧する供給手段と、加熱流体中に配置され、噴霧され液体のままのＰＣＢを気化させる気化手段と、加熱流体中の気化手段よりも下流側に配置され、加熱流体を一時的に滞留させる滞留手段とを備えるものである。

したがって、加熱流体中に供給手段からＰＣＢを含む液体が噴霧されると、液体が気化して加熱流体に乗って流れる。このとき、噴霧された液体がすぐには気化されずに液体のままであったとしても、気化手段との接触によって完全に気化される。気化したガスが流れる方向には滞留手段が設けられており、気化したガスは加熱流体と一緒に滞留手段によって一時的に滞留させられる。このため、気化したガスと加熱流体との接触時間、および気化したガスと加熱流体によって加熱されて高温になっている滞留手段との接触時間が長くなる。

また、請求項２記載のＰＣＢの分解処理装置は、滞留手段が複数段設けられている。したがって、気化したガスと加熱流体との流れは一段目の滞留手段によって一時的に滞留させられた後、これを通り抜けても次の滞留手段によって再度、一時的に滞留させられる。このように、気化したガスと加熱流体との流れは複数回にわたり一時滞留させられる。

また、請求項３記載のＰＣＢの分解処理装置は、滞留手段は加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では孔の位置がずれているものである。したがって、気化したガスと加熱流体の流れは一時滞留させられた後、孔を通って滞留手段を通り抜ける。連続する段では孔の位置がずれているので、滞留手段を通り抜けた流れはそのまま真っ直ぐ進んで次の滞留手段に当たり、そのまま当該滞留手段を通り抜けることはない。よって、当該滞留手段においても流れが一時的に滞留される。

また、請求項４記載のＰＣＢの分解処理装置は、滞留手段は加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では孔の流路面積が異なるものである。したがって、気化したガスと加熱流体の流れは一時滞留させられた後、孔を通って滞留手段を通り抜ける。連続する段では孔の流路面積が異なっているので、滞留手段を通り抜けた流れがそのまま真っ直ぐ進んで次の滞留手段の孔をそのまま通り抜けることはなく、乱流を生じさせる。よって、当該滞留手段においても流れが一時的に滞留される。

また、請求項５記載のＰＣＢの分解処理装置は、液体は重金属を含むものであり、気化手段は液体中に含まれる重金属を燃焼させるものであると共に複数段設けられているものである。液体中に重金属が含まれている場合、その重金属は液状ＰＣＢのようには気化せず、気化ガスとは分離される。分離された重金属は気化手段によって燃焼される。気化手段は複数段設けられているので、供給された液体中に含まれる重金属がたとえ１段目の気化手段によって完全には燃焼されずに通り抜けたとしても、後に続く気化手段によって完全に燃焼される。

ここで、気化手段は集積成形セラミックス多孔体であることが好ましい。この場合には、気化手段の大きさやＰＣＢの処理量に応じた空隙率の気化手段を任意に成形することができる。ここで、本明細書中で集積成形セラミックス多孔体とは、ノズルから押し出されたセラミックス質の線を集積させ、その線間に生ずる空孔をもって多孔体としたものである。

また、気化手段は糸状のセラミックを円形状に旋回させて集積させたセラミックヌードル（例えば、商品名アクトサーミック、株式会社神戸製鋼所製）であることが好ましい。セラミックヌードルは、多数のコイルばねを重ねたような形状をしており、高い熱衝撃性を有している。また、セラミックヌードルは同じ材質から成るハニカム成形体に比べて熱衝撃性能を高めることができる。

気化手段をセラミックヌードルにした場合、糸径や旋回径や集積パターンの違いにより異なる空隙率の気化手段を得ることができる。例えば糸径を１．０、１．５、２．０ｍｍ等のいずれかに変更すると共に、集積パターンを変更することにより、空隙率を４０〜８０％で調整することができる。よって、ＰＣＢを含む液体の処理量に応じた空隙率の気化手段を任意に成形することができる。

また、気化手段は糸状のセラミックを格子状に集積させたものが好ましい。この場合も、糸径や線間隔や格子の重なり角度など集積パターンの違いにより異なる空隙率の気化手段を得ることができる。よって、液体の処理量に応じた空隙率の気化手段を選択することができる。

ここで、集積成形セラミックス多孔体としては、ムライト製、あるいはアルミナ製にすることができる。ムライトおよびアルミナの融点は１８００℃以上であると共に軟化温度は１４５０℃を超えているので、ここでの加熱流体中での耐熱性を有することができる。ムライトは組成式３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２で表され、組成比はＡｌ_２Ｏ_３：７６．６ｗｔ％、２ＳｉＯ_２：２３．１ｗｔ％である。

また、気化手段をポーラス状の材質から成るブロック体にしたり、あるいはポーラス状の材質から成るハニカム構造体であるようにしても良い。これらの場合も、ＰＣＢを含む液体と加熱空気との接触面積を増やすことができるので、ＰＣＢを含む液体を効率良く加熱して気化させることができる。

また、請求項６記載のＰＣＢの分解処理装置は、加熱流体は下から上に向けて流れるものであり、滞留手段は気化手段よりも上方に配置され、気化手段は供給手段の上方及び下方に配置されているものである。したがって、ＰＣＢを含む液体が供給手段から加熱流体中に噴霧されると、液体が気化して加熱流体に乗って上昇する。このとき、噴霧された液体がすぐには気化されずにそのまま液体の状態でしばらく残ったとしても、供給手段の上方又は下方に配置された気化手段によって気化される。気化手段の上には滞留手段が設けられており、気化したガスは加熱流体と一緒に滞留手段によって一時的に滞留させられる。熱い空気は上昇するので、この上昇力に逆らわずに流れを作ることができる。また、噴霧された液体中に含まれる重金属は液状ＰＣＢのようには気化せず、気化ガスとは分離される。分離された重金属は気化手段によって燃焼される。

また、請求項７記載のＰＣＢの分解処理装置は、加熱手段は高炉の燃焼部であると共に、供給手段、気化手段、滞留手段は高炉内に設置されるものである。これによれば、高炉の熱エネルギをＰＣＢの加熱分解に直接利用することができるので、損失する熱エネルギが少なく分解効率を高めることができる。また、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするための加熱温度として好ましい１０００〜１４５０℃にＰＣＢを加熱することができる。

また、請求項８記載のＰＣＢの分解処理装置のように液体を加熱する温度は１０００〜１４５０℃であると共に、液体及び気化させたガスを加熱する時間は１．０〜３．５秒であるようにすることが好ましい。この範囲であれば、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にすることが可能になる。ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするためには、加熱温度が例えば１４５０℃であれば加熱時間は１．０秒で良く、また加熱時間が例えば３．５秒であれば加熱温度は１０００℃で良い。

また、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするための加熱温度としては、好ましくは１０００〜１４５０℃であるが、より好ましくは１２００〜１４００℃である。１０００℃未満の加熱温度で分解率を９９．９９９９％以上にするためには加熱時間を例えば３．５秒を超える程度に長くしなければならず、ＰＣＢの経路が長くなって分解処理装置が大型化してしまい好ましくない。また、１４５０℃を超えた加熱温度では、セラミックス製の気化手段が変形する虞があるので好ましくない。

さらに、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするための加熱時間としては、好ましくは１．０〜３．５秒であるが、より好ましくは２．０〜３．５秒である。１．０秒未満の加熱時間で分解率を９９．９９９９％以上にするためには加熱温度を１４５０℃を超える程度に高くしなければならず好ましくない。また、３．５秒を超えた加熱時間では、ＰＣＢの経路が長くなって分解処理装置が大型化してしまい好ましくない。

請求項１記載のＰＣＢの分解処理装置では、ＰＣＢを加熱分解する加熱流体を発生させる加熱手段と、加熱流体中に液体を供給する供給手段と、加熱流体中に配置され、噴霧され液体のままのＰＣＢを気化させる気化手段と、加熱流体中の気化手段よりも下流側に配置され、加熱流体を一時的に滞留させる滞留手段とを備えているので、気化したＰＣＢと加熱流体との接触時間、及び気化したＰＣＢと高温の滞留手段との接触時間を長くすることができ、ＰＣＢの分解に必要な加熱時間を十分に確保することができる。このため、ＰＣＢの分解率を高めることができる。

また、請求項２記載のＰＣＢの分解処理装置では、滞留手段が複数段設けられているので、気化したガスの一時的な滞留を複数回にわたって行うことができ、気化したＰＣＢの加熱時間をより一層長く確保することができる。このため、ＰＣＢの分解反応をより一層促進することができ、ＰＣＢの分解率をより一層高めることができる。

また、請求項３記載のＰＣＢの分解処理装置では、滞留手段は加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では孔の位置がずれているので、気化したガスと加熱流体の流れが複数段の滞留手段をそのまま真っ直ぐに通り抜けてしまうことがなく、各段毎に確実に流れを一時滞留させることができる。

また、請求項４記載のＰＣＢの分解処理装置では、滞留手段は加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では孔の流路面積が異なっているので、気化したガスと加熱流体の流れが滞留手段を通り抜けた時に乱流を発生させてそのまま真っ直ぐに通り抜けてしまうことがなく、各段毎に確実に流れを一時滞留させることができる。

また、請求項５記載のＰＣＢの分解処理装置では、液体は重金属を含むものであり、気化手段は液体中に含まれる重金属を燃焼させるものであると共に複数段設けられているので、液体中に含まれる重金属を完全に燃焼させることができる。また、供給手段から供給された液体の気化をより一層確実なものにすることができる。

ここで、気化手段を集積成形セラミックス多孔体にした場合には、気化手段の大きさやＰＣＢを含む液体の処理量に応じた空隙率の気化手段を任意に成形することができる。

また、気化手段をセラミックヌードルにした場合には、糸径や旋回径や集積パターンの違いにより異なる空隙率の気化手段を得ることができる。よって、ＰＣＢを含む液体の処理量に応じた空隙率の気化手段を任意に成形することができる。

また、気化手段を糸状のセラミックを格子状に集積させたものにした場合には、糸径や線間隔や格子の重なり角度など集積パターンの違いにより異なる空隙率の気化手段を得ることができる。よって、ＰＣＢを含む液体の処理量に応じた空隙率の気化手段を選択することができる。

ここで、集積成形セラミックス多孔体としては、ムライト製、あるいはアルミナ製にすることができる。ムライトおよびアルミナの融点は１８００℃以上であると共に軟化温度は１４５０℃を超えているので、ここでの加熱流体中での耐熱性を有することができる。

また、気化手段をポーラス状の材質から成るブロック体にし、あるいはポーラス状の材質から成るハニカム構造体にした場合には、ＰＣＢを含む液体と加熱空気との接触面積を増やすことができ、ＰＣＢを含む液体を効率良く加熱して気化させることができる。

また、請求項６記載のＰＣＢの分解処理装置では、加熱流体は下から上に向けて流れるものであり、滞留手段は気化手段よりも上方に配置され、気化手段は供給手段よりも下方に配置されているので、熱い空気の上昇力を利用して加熱流体の流れを作ることができる。

また、請求項７記載のＰＣＢの分解処理装置では、加熱手段は高炉の燃焼部であると共に、供給手段、気化手段、滞留手段は高炉内に設置されているので、高炉の熱エネルギをＰＣＢの加熱分解に直接利用することができ、損失する熱エネルギが少なく分解効率を高めることができる。また、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするための加熱温度として好ましい１０００〜１４５０℃にＰＣＢを加熱することができる。

また、請求項８記載のＰＣＢの分解処理装置では、液体を加熱する温度は１０００〜１４５０℃であると共に、液体及び気化させたガスを加熱する時間は１．０〜３．５秒であるので、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にすることが可能になる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２に、本発明のＰＣＢの分解処理装置の実施形態の一例を示す。ＰＣＢの分解処理装置（以下、単に分解処理装置という）は、液体２中に含まれるＰＣＢを加熱分解するものであり、ＰＣＢを加熱分解する加熱流体１６を発生させる加熱手段１９と、加熱流体１６中に液体２を噴霧する供給手段７と、加熱流体１６中に配置され、噴霧され液体のままのＰＣＢを気化させる気化手段３と、加熱流体１６中の気化手段３よりも下流側に配置され、加熱流体１６を一時的に滞留させる滞留手段５とを備えるものである。本実施形態では、加熱流体１６は下から上に向けて高速で流れるものであり、滞留手段５は気化手段３よりも上方に配置され、気化手段３は供給手段７の上方及び下方に配置されている。

供給手段７は、例えば液体２を噴霧する高圧ノズルである。本実施形態では、例えば廃炉となった高炉８を利用して分解処理装置を構成しており、供給手段７としての高圧ノズル（以下、高圧ノズル７という）は高炉８の内壁面１７の例えば４個所に周方向に等間隔で設けられている。各高圧ノズル７は、高炉８の外壁面に取り付けられた環状管２０に炉壁を貫通して接続されている。環状管２０の供給ポート２０ａには、タンク２１内に貯められている液体２が高圧ポンプ２２によって加圧され供給される。高圧ポンプ２２と供給ポート２０ａの間には逆止弁２３が設けられており、液体２の逆流が防止されている。各高圧ノズル７には複数の噴射口が設けられており、高圧ポンプ２２から環状管２０内に供給された高圧の液体２が各噴射口から高炉８内に霧状に噴射される。高圧ノズル７から噴霧される液体２の霧滴は、噴霧された後速やかに気化する大きさになっている。即ち、液体２中のＰＣＢが速やかに気化する大きさの霧滴として噴霧できる口径の噴射口を有する高圧ノズル７を使用する。霧滴の大きさは液体２の粘性、圧力、流量等に応じて変化するので、例えば噴射口の口径を変えた噴霧実験等を行って噴射口の口径を決定し適切な高圧ノズル７を選択する。なお、噴射口の口径が小さすぎると目詰まりを起こす可能性が高まるので、注意が必要である。本実施形態では、噴射口の口径は例えば直径０．５ｍｍ程度である。液体２は、例えば絶縁油等の液状のＰＣＢであり、重金属等を含んでいる。

気化手段３は例えば円盤状とされている。気化手段３は加熱流体１６との接触だけでは速やかに気化しなかった液体２が接触するものであり、接触によって流体２を完全に気化させると共に、液体２中に含まれている重金属等の気化しない成分を燃焼させて酸化物とし、気化手段３に一時的に滞留させるか又は炉底に落下させて堆積させる。気化手段３は例えば複数段設けられている。本実施形態では、気化手段３は例えば供給手段７の下方に２段、上方に１段設けられている。ただし、気化手段３の段数は下方２段、上方１段に限るものではない。また、供給手段７の上方の段の気化手段３を省略しても良い。気化手段３の段数を多くすることで、液体２をより確実に気化させることが可能になると共に、重金属等の燃焼をより確実なものにすることができる。一方、気化手段３の段数を少なくした場合には、加熱流体１６の流れの圧力損失を減少させることができる。

気化手段３は、例えば集積成形セラミックス多孔体により形成されている。この集積成形セラミックス多孔体は例えばムライト製であり、ここでは糸状のセラミックを円形状に旋回させて集積させたいわゆるセラミックヌードルを使用している。このため、糸径や旋回径や集積パターンの違いにより異なる空隙率の気化手段３を得ることができる。よって、液体２の処理量に応じた空隙率の気化手段３を任意に成形することができる。

滞留手段５は例えば加熱流体１６を通過させる孔５ａを複数有する板部材である。本実施形態では、滞留手段５は例えば円盤状とされている。滞留手段５は例えば複数段設けられている。本実施形態では、滞留手段５は例えば５段設けられている。加熱流体１６は高速で下から上に向けて流れるものであり、滞留手段５は下に配置されたものから順に１段目、２段目、…、５段目となっている。ただし、滞留手段５の段数は５段に限るものではなく、２段、３段、４段、６段以上でも良く、又は１段でも良い。滞留手段５の段数を多くすることで、気化手段３によって気化されたガスが一時的に滞留する回数を増やすことができ、当該気化ガスが炉内に留まっている時間、即ちＰＣＢを加熱分解するための加熱時間を長くすることができる。一方、滞留手段５の段数を少なくした場合には、加熱流体１６の流れの圧力損失を減少させることができる。滞留手段５は、連続する段では孔５ａの位置がずれている。したがって、一の滞留手段５を通り抜けると次の滞留手段５に衝突し、流れが乱されて一時的な滞留をより確実に生じさせることができる。なお、本実施形態では、１段置きに滞留手段５の孔５ａの位置を変えており、１段目と３段目と５段目の滞留手段５、２段目と４段目の滞留手段５では孔５ａの位置が揃っている。

滞留手段５は、例えばセラミックス製の板材である。セラミックスとしては、例えばムライトが使用されている。滞留手段５は、供給手段７よりも上方に配置されている。滞留手段５を供給手段７よりも上方に配置することで、滞留手段５の段数の増加が容易になる。

滞留手段５の厚さは、上流側のものよりも下流側のものの方が薄い又は上流側のものと下流側のものとが同じになっている。本実施形態では、滞留手段５の厚さは、例えば１段目が３０ｃｍ、２段目が２５ｃｍ、３段目，４段目，５段目が２０ｃｍとなっている。即ち、１段目よりも２段目の方が、２段目よりも３段目の方がそれぞれ薄くなっており、３段目と４段目、４段目と５段目の厚さはそれぞれ同じになっている。このようにすることで、加熱流体１６が各段の滞留手段５の間で滞留する時間を稼ぐことができ、ＰＣＢの分解に必要な時間の確保が容易になる。ただし、上流側のものよりも下流側のものの方を薄くする段の位置、および上流側のものと下流側のものとが同じ厚さになる段の位置は上述の位置に限るものではなく、別の位置でも良い。また、全ての段の滞留手段５について上流側のものよりも下流側のものの方を薄くしても良く、全ての段の滞留手段５について上流側のものと下流側のものとを同じ厚さにしても良い。

滞留手段５に設けられた孔５ａの流路面積は、上流側のものよりも下流側のものの方が狭い又は上流側のものと下流側のものとが同じになっている。本実施形態では、流路面積の形状が円形となる孔５ａが設けられており、孔５ａの直径を、例えば１段目が２．５ｃｍ、２段目が２．０ｃｍ、３段目，４段目，５段目が１．５ｃｍとしている。即ち、孔５ａの流路面積は、１段目よりも２段目の方が、２段目よりも３段目の方がそれぞれ狭くなっており、３段目と４段目、４段目と５段目はそれぞれ同じになっている。このようにすることで、加熱流体１６が各段の滞留手段５の間で滞留する時間を稼ぐことができ、ＰＣＢの分解に必要な時間の確保が容易になる。ただし、上流側のものよりも下流側のものの方を狭くする段の位置、および上流側のものと下流側のものとが同じ流路面積になる段の位置は上述の位置に限るものではなく、別の位置でも良い。また、全ての段の滞留手段５について上流側のものよりも下流側のものの方を狭くしても良く、全ての段の滞留手段５について上流側のものと下流側のものとを同じ流路面積にしても良い。

滞留手段５の各段の間隔は、上流側のものよりも下流側のものの方が大きい又は上流側のものと下流側のものとが同じになっている。このようにすることで、加熱流体１６が各段の滞留手段５の間で滞留する時間を稼ぐことができ、ＰＣＢの分解に必要な時間の確保が容易になる。ただし、上流側のものよりも下流側のものの方を間隔を大きくする段の位置、および上流側のものと下流側のものとが同じ間隔になる段の位置は上述の位置に限るものではなく、別の位置でも良い。また、全ての段の滞留手段５について上流側のものよりも下流側のものの方を間隔を大きくしても良く、全ての段の滞留手段５について上流側のものと下流側のものとを同じ間隔にしても良い。

本実施形態の分解処理装置１では、加熱手段１９は高炉８に設けられたバーナである。バーナは高炉８の下部に設置されており、例えば天然ガスを燃料にして加熱流体１６としての燃焼ガスを発生させる。また、供給手段７、気化手段３、滞留手段５は高炉８内に設置されている。この高炉８は、筒状で上側に炉口部を有する炉部１０と、炉部１０の下部に形成された炉床部１１とを備えたものとしている。加熱流体１６は炉部１０を上方に流れて図示しない上部の炉口部から排出される。炉部１０の上部は漸次細くなっており、熱が逃げることを防止している。

炉部１０の耐火耐熱材から成る内壁面１７には、供給手段７、気化手段３、滞留手段５を上下に間隔を空けて水平に支持するブロック１８が形成されている。各ブロック１８の表面は炉部１０の内壁面１７と同等の耐熱性を有するものとしている。また、供給手段７は炉部１０の炉壁を貫通すると共に、先端部はブロック１８に支持されている。

気化手段３を支持するブロック１８は、内壁面１７の周方向に沿って円環状に設けられている。このため、加熱流体１６が気化手段３の内部を通過するようになるので、気化手段３を効率良く加熱することができる。また、場合によっては、ブロック１８を内壁面１７の周方向に沿って複数に分離して設けても良く、この場合は、加熱流体１６が気化手段３の縁とブロック１８同士の間の空間を通過するようになるので、この空間が上下の段では位置がずれるようにし、加熱流体１６がそのまま真っ直ぐ通り抜けないようにして滞留時間を稼ぐようにすることが好ましい。

また、滞留手段５を支持するブロック１８は、内壁面１７の周方向に沿って円環状に設けられている。このため、加熱流体１６が滞留手段５に設けられた孔５ａを通過するようになるので、加熱流体１６の流れをより確実に一時滞留させることができると共に、滞留手段５を効率良く加熱することができる。

また、特に図示していないが、液体２又は液体２の気化ガスに含まれるＰＣＢの分解を促進するために液体２又は液体２の気化ガスに酸素もしくは空気を与える手段を、羽口１３とは別個に設けても良い。例えば、１段目の滞留手段５の下方近傍の炉壁を貫通する口を形成して、この口から酸素もしくは空気を供給するようにする。

液体２又は液体２の気化ガスに含まれるＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするためには、加熱温度が例えば１４５０℃であれば加熱時間は１．０秒で良く、また加熱時間が例えば３．５秒であれば加熱温度は１０００℃で良い。本実施形態では高炉８の熱を利用しているので、ＰＣＢの分解率を９９．９９９９％以上にするための加熱温度として好ましい１０００〜１４５０℃にＰＣＢを加熱することができる。

上述した分解処理装置１により液体２に含まれるＰＣＢを分解する手順を以下に説明する。

先ず、加熱手段１９であるバーナを燃焼させる。このときの燃焼ガス即ち加熱流体１６により、気化手段３および滞留手段５を加熱しておく。そして、気化手段３および滞留手段５が例えば１０００〜１４５０℃まで加熱されたら供給手段７から処理対象の液体２を噴霧する。高圧ポンプ２２によって液体２は連続的に噴霧される。噴霧された液体２は加熱流体１６又は気化手段３によって気化され、加熱流体１６と一緒に上昇して１段目の滞留手段５に衝突した後、孔５ａを通って１段目の滞留手段５を通り抜ける。即ち、気化したガスと加熱流体１６の流れは１段目の滞留手段５によって乱され、一時的に滞留させられた後、１段目の滞留手段５を通り抜けて上昇する。

１段目の滞留手段５を通り抜けた気化ガスと加熱流体１６の流れは２段目の滞留手段５に衝突し、２段目の滞留手段５によっても一時的に滞留させられる。その後、孔５ａを通ることで２段目の滞留手段５も通り抜けて上昇する。同様に、気化ガスと加熱流体１６の流れは３段目、４段目、５段目の滞留手段５によってもそれぞれ一時的に滞留させられながら上昇する。

このように、気化ガスと加熱流体１６の流れは各段の滞留手段５によって一時的に滞留させられるので、気化したＰＣＢは図示しない炉口部から後段の設備へと流出する前に加熱分解される。各段の滞留手段５によってそれぞれ一時的に滞留させられることで、気化したＰＣＢは炉内で１．０〜３．５秒間滞留される。即ち、ＰＣＢの加熱分解に必要な１．０〜３．５秒間の加熱時間を確保することができる。このため、ＰＣＢを９９．９９９９％以上の高い割合で分解することができる。

供給手段７から噴霧された液体２は主に加熱流体１６との接触によって加熱されて速やかに気化される。このとき、噴霧された液体２がすぐには気化されずに液体状態のままであったとしても、気化手段３との接触によって気化される。気化手段３は集積成形セラミック多孔体により形成されているので、気化手段３と加熱流体１６と液体２との接触面積を大きくすることができ、液体２を効率良く加熱することができる。

一方、供給手段７から供給された液体２に含まれる成分のうち、重金属等の気化しない成分は、噴霧後主に落下し、供給手段７の下方の気化手段３によって燃焼されて酸化物となり、気化手段３に一時的に滞留するか、炉底に落下し堆積する。このとき、たとえ１段目の気化手段３では燃焼しきれずに重金属等が落下したとしても、その下の２段目の気化手段３によって完全に燃焼される。

また、気化されたガスは加熱流体１６および滞留手段５との接触によって加熱されＰＣＢが分解される。滞留手段５は気化されたガスと加熱流体１６の流れを乱し一時的に滞留させると共に孔５ａを通り抜けるようにしているので、効率良く気化ガスを加熱することができる。

本実施形態では、滞留手段５の孔５ａの位置は連続する段ではずれているので、気化ガスと加熱流体１６の流れがそのままストレートに各段の滞留手段５を通り抜けることが無く、一時的な滞留を確実に生じさせることができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では気化手段３は集積成形セラミックス多孔体としているが、これには限られずポーラス状の材質から成るブロック体やハニカム構造体としても良い。これらの場合も液体２と気化手段３との接触面積を大きくできるので、気化手段３の熱を液体２に効率良く伝えることができ、液体２の気化を促進することができると共に、重金属の燃焼を促進することができる。

また、本実施形態では５段の滞留手段５を備えているが、段数はこれに限られずＰＣＢを高率で分解できる加熱時間を確保することができれば良く、例えば滞留手段５の面積等によっても変わってくる。

同様に、本実施形態では供給手段７の下に２段、上に１段の気化手段３を備えているが、段数はこれに限られず、液体状態のままのＰＣＢを良好に気化させることができると共に、重金属を完全に燃焼させることができれば良く、例えば気化手段３の面積等によっても変わってくる。

さらに、本実施形態では気化手段３を各々ブロック１８により支持しているが、これには限られず例えば隣接する複数の気化手段３をカートリッジとして一体化して、これを最下段のブロック１８のみで支持するようにしても良い。この場合、炉部１０の側部に炉部１０の内外を連通したり閉塞したりすることが可能な出入部を形成しておき、該出入部からカートリッジを出し入れすることが好ましい。

同様に、本実施形態では滞留手段５を各々ブロック１８により支持しているが、これには限られず例えば隣接する複数の滞留手段５をカートリッジとして一体化して、これを最下段のブロック１８のみで支持するようにしても良い。この場合、炉部１０の側部に炉部１０の内外を連通したり閉塞したりすることが可能な出入部を形成しておき、該出入部からカートリッジを出し入れすることが好ましい。

そして、本実施形態では気化手段３および滞留手段５をいずれもムライト製としているが、これには限られずアルミナ製あるいはコージェライト製としても良い。コージェライトは組成式２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２・２ＭｇＯで表され、組成比はＡｌ_２Ｏ_３：３４．３ｗｔ％、ＳｉＯ_２：５１．０ｗｔ％、ＭｇＯ：１３．２ｗｔ％である。また、炉内の温度での使用に耐えることが可能な材料であれば、ムライト、アルミナ、コージェライト以外の材料を使用して気化手段３および滞留手段５を製造しても良い。また、全ての気化手段３および滞留手段５を同一材料から成るものとしているが、気化手段３と滞留手段５とで材料を異ならせても良い。例えば、加熱流体１６の温度の高い上流側の気化手段３はムライトやアルミナのような融点の高い材料、加熱流体１６の温度が上流側よりも低い下流側の滞留手段５はコージェライトのような融点の比較的低い材料を使用しても良い。特にコージェライトの融点は１４５０℃であるが軟化する温度はそれより低いため、下流側に配置される滞留手段５に用いることが好ましい。また、気化手段３の全てを同じ材料にせずに材料を異ならせても良く、滞留手段５の全てを同じ材料にせずに材料を異ならせても良い。

さらに、上流側と下流側とで気化手段３の多孔質体の空隙度を異ならせても良い。例えば上流側は空隙度を高くして加熱流体１６を通過させ易くし、下流側は空隙度を低くして液体２の加熱効率を高めるようにする。

また、滞留手段５が気化ガスと加熱流体１６の流れを通過させる貫通孔を有する例えばセラミックス製の多孔板であるようにしても良い。この場合には、貫通孔を予め有しているので、わざわざ孔５ａを機械加工等によって設ける必要がなくなる。

また、上述した実施形態では気化手段３および滞留手段５は水平に設置した円盤状の平板としているが、これには限られない。

また、上述した各実施形態では、気化手段３および滞留手段５の形状は円盤形としているが、これには限られず矩形の板状や多角形の板状あるいは筒状若しくは中実の棒形状であっても良い。気化手段３および滞留手段５の形状が例えば長方形の板状である場合は、高炉８の炉部１０が通常は円筒形状であることから気化手段３および滞留手段５の周縁と内壁面１７との間に弓形の隙間が形成される。そして、この隙間を通って加熱流体１６が上方に流れるので、気化手段３および滞留手段５に加熱流体１６が十分に供給される。よって、ＰＣＢに対して熱および酸素が十分に与えられるので、ＰＣＢの分解反応を促進することができる。さらに、気化手段３および滞留手段５が例えば棒形状である場合は、傾斜方向に沿って例えば数本を並列に配列させるようにする。なお、加熱流体１６が各気化手段３および各滞留手段５を通り抜ける空間は、上下の段で位置がずれるようにし、加熱流体１６がそのまま真っ直ぐ通り抜けないようにして滞留時間を稼ぐようにすることが好ましい。

さらに、上述した各実施形態では、気化手段３及び滞留手段５を高炉８に設置しているが、これには限られず１０００〜１４５０℃程度に加熱できる焼却炉等の加熱装置の全般に設置することができる。

また、上述した各実施形態では、加熱流体１６は上下方向に流れるものであったが、これには限られない。例えば斜めに流れるもの、水平に流れるものでも良い。

また、上述した各実施形態では、気化手段３は糸状のセラミックを円形状に旋回させて集積させたセラミックヌードルであったが、必ずしもセラミックヌードルに限るものではなく、例えば糸状のセラミックを格子状に集積させたものでも良い。

また、上述の説明では、加熱手段１９としてのバーナの燃料として例えば天然ガスを使用していたが、使用できる燃料は天然ガスに限るものではなく、例えば重油、廃油、再生油等を使用することもできる。また、燃料として、例えば古タイヤ等の可燃性の廃棄物を燃料として使用しても良い。さらに、燃料として、コークスを使用しても良い。この場合の例を図４に示す。この高炉８は、炉床部１１の上側に形成されて燃焼用空気１２を送り込む羽口１３と、炉部１０の下部にコークス１４を供給する供給筒１５を備えている。また、加熱手段１９は高炉８の燃焼部である。そして、供給筒１５から供給されたコークス１４が炉部１０の炉床上に堆積されて羽口１３から吹き込まれる空気１２により燃焼され、加熱流体１６としての燃焼ガスを生じさせる。なお、炉床部１１と羽口１３と供給筒１５との構成は、既知の高炉のものと同様であるので詳細な説明を省略する。

また、上述の説明では、供給手段７として４つの高圧ノズルを使用していたが、高圧ノズル７の数は４つに限るものではなく、４つ以外の複数又は１つでも良い。

また、上述の説明では、供給手段７として、高炉８の内壁面１７に取り付けるタイプの高圧ノズルを使用していたが、必ずしもこのタイプの高圧ノズルに限るものではない。

また、上述の説明では、供給手段７から連続的に液体２を噴霧していたが、間欠的に噴霧するようにしても良い。この場合、例えば図３に示すように、図２の逆止弁２３の代わりに切換弁２４を設けて流路を切り換えることで液体２を供給手段７に間欠的に供給することができる。なお、図３の例では逆止弁２３を省略しているが、切換弁２４と供給ポート２０ａとの間に逆止弁２３を設けても良い。

また、上述の説明では、滞留手段５の孔５ａの位置を連続する段でずらしていたが、例えば、連続する段で孔５ａの流路面積が異なっている場合等には、孔５ａの位置を揃えても良い。即ち、連続する段では滞留手段５の孔５ａの流路面積を異なるようにしても良く、この場合には、連続する段で滞留手段５の孔５ａの位置を揃えても、ずらしても良い。

また、図５に示すように、補助用の加熱手段２５を設けても良い。補助加熱手段２５は、例えばバーナであり、例えば１段目の滞留手段５と２段目の滞留手段５の間に設けられている。ただし、補助加熱手段２５の設置位置はここに限るものではない。例えば、他の段の滞留手段５の間に設置しても良い。また、補助加熱手段２５の設置数は、例えば２台でも良く、３台以上でも良く、あるいは１台でも良い。補助加熱手段２５を設けることで、加熱流体１６及び気化ガスを再加熱することができる。

本発明のＰＣＢの分解処理装置の実施形態の一例を示す断面図である。図１のII−II線に沿う断面図である。供給手段７に液体を供給する油圧回路の他の例を示す図である。本発明のＰＣＢの分解処理装置の実施形態の他の例を示す断面図である。本発明のＰＣＢの分解処理装置の実施形態の更に他の例を示す断面図である。従来のＰＣＢの分解処理装置を示す断面図である。

符号の説明

２液体
３気化手段
５滞留手段
５ａ加熱流体を通過させる孔
７供給手段
８高炉
１６加熱流体
１９加熱手段

Claims

液体中に含まれるＰＣＢを加熱分解するＰＣＢの分解処理装置において、前記ＰＣＢを加熱分解する加熱流体を発生させる加熱手段と、前記加熱流体中に前記液体を噴霧する供給手段と、前記加熱流体中に配置され、噴霧され液体のままの前記ＰＣＢを気化させる気化手段と、前記加熱流体中の前記気化手段よりも下流側に配置され、前記加熱流体を一時的に滞留させる滞留手段とを備えることを特徴とするＰＣＢの分解処理装置。
前記滞留手段は複数段設けられていることを特徴とする請求項１記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記滞留手段は前記加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では前記孔の位置がずれていることを特徴とする請求項２記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記滞留手段は前記加熱流体を通過させる孔を複数有する板部材であり、連続する段では前記孔の流路面積が異なることを特徴とする請求項２又は３記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記液体は重金属を含むものであり、前記気化手段は前記液体中に含まれる重金属を燃焼させるものであると共に複数段設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記加熱流体は下から上に向けて流れるものであり、前記滞留手段は前記気化手段よりも上方に配置され、前記気化手段は前記供給手段の上方及び下方に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記加熱手段は高炉の燃焼部であると共に、前記供給手段、前記気化手段、前記滞留手段は前記高炉内に設置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のＰＣＢの分解処理装置。
前記液体を加熱する温度は１０００〜１４５０℃であると共に、前記液体及び気化させたガスを加熱する時間は１．０〜３．５秒であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のＰＣＢの分解処理装置。