JP2008253613A

JP2008253613A - ポリ塩化ビフェニル又はダイオキシン類を処理する作業エリアの雰囲気浄化方法及び浄化システム

Info

Publication number: JP2008253613A
Application number: JP2007100694A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Nakajo; 克彦中条; Sueo Ando; 末雄安藤; Tsuneo Hijikata; 常夫土方; Yasuharu Igarashi; 安治五十嵐
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】光触媒を利用して作業エリアのポリ塩化ビフェニルなどの有機化合物を含有する空気を効率的に無害化する空気浄化システムを提供する。
【解決手段】作業エリアのＰＣＢ等を含む空気を吸引して放電型光触媒装置に通過させる。放電型光触媒装置を通過した空気はさらに二酸化マンガン触媒に通して放電で生じたオゾンを分解するとともに処理空気中に残存する有機成分をさらに酸化分解させる。その後、処理空気は酸性ガスを除去する吸着手段に通してＰＣＢの分解により生じた酸性ガスを除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという。）又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化方法及び浄化システムに係わり、さらに詳しくは、ＰＣＢ又はダイオキシン類の汚染物質処理プラントのＰＣＢ又はダイオキシン類の作業エリアにおいて、処理作業の際に放出された微量のPCB又はダイオキシン類及び汚染物質から発生する悪臭成分を分解、除去して作業エリア内の気体を清浄化する方法及びシステムに関する。

従来から、ＰＣＢ油、ＰＣＢ汚染機器、ダイオキシン汚染土壌などのＰＣＢおよびダイオキシン類の汚染物質処理プラントにおいては、対象物に応じて、抜油、解体、洗浄、真空加熱等の各種の無害化、低害化のための処理作業が行われている。また、これらの処理作業に際して空気中に放出される微量のＰＣＢ、ダイオキシン類あるいは悪臭成分を環境中に放出させないために、作業エリアを負圧管理され排気は活性炭を通過させて大気中に放出させるようにしている。

しかし、この方法では、活性炭の負荷の大部分が悪臭成分の原因でもある有機溶剤であって、ＰＣＢやダイオキシン類はごく微量であるにも係わらず、処理後の活性炭はＰＣＢやダイオキシン類の汚染物となるため、使用後の活性炭について再度ＰＣＢやダイオキシン類汚染物質としての処理が必要となるという問題があった。

室内の悪臭を除去する方法として、室内空気を光触媒装置で処理して脱臭する方法は知られているが（特許文献１）、ＰＣＢやダイオキシン類は非常に安定な物質であり、まして作業エリア内の気体中のＰＣＢやダイオキシン類は非常に希薄であり、しかも、通常、ＰＣＢ等よりもはるかに高濃度の洗浄溶剤蒸気と共存しているため、いまだ、ＰＣＢ等の処理プラントにおける作業エリア内の気体に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を直接処理する方法は試みられていない。
特開２００３−３１０７３１号公報

本発明者らは、上述した問題を解決すべく研究をすすめ、光触媒装置に洗浄溶剤蒸気と極く微量のＰＣＢ等を含有する空気を光触媒装置に通過させたところ、洗浄溶剤蒸気が高い濃度で存在するにも拘わらず、ＰＣＢやダイオキシン類が選択的に高い効率分解されるとの知見を得た。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、光触媒装置を利用してＰＣＢ等を処理する作業エリア内の気体中に極く微量存在するＰＣＢ等を直接分解する作業エリアの雰囲気浄化方法と空気浄化システムを提供することを目的とする。

本発明のＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリア（以下、単に「作業エリア」という。）の雰囲気浄化方法は、ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリア内の気体を吸引手段により吸引し、吸気中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を吸気通路に配置された光触媒装置により分解処理することを特徴とする。

本発明の対象となる作業エリアは、ＰＣＢに汚染された変圧器やコンデンサなどの電気機器を無害化、低害化する処理プラントにおいて、これらの電機機器に対して、抜油、解体、洗浄、真空加熱などの処理作業を行う領域である。通常、このような作業エリアは、負圧管理された密閉空間で構成されている。しかし、移動が困難な大型の変圧器などの場合には、仮建屋でこれらの処理作業が行われることがあり、また汚染土壌の処理作業の場合には、現地に仮テントを張ってこの仮テント内で処理作業が行われることがある。本発明の対象となる作業エリアには、このような仮建屋や仮テントも含まれる。

このような作業エリア内の空気中には、規制物質のＰＣＢ、ダイオキシン類および悪臭成分が数pg/m³〜数 mg/m³の範囲で存在しており、局所的にはＰＣＢおよびダイオキシン類がこれ以上に高濃度化している箇所も存在する。本発明における処理対称のＰＣＢは、ビフェニルに塩素原子が数個付加した化合物の総称であり、塩素の置換数、置換位置により複数の異性体が存在する。また、ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾ−p−ダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ）及びポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦｓ）の総称である。なお、本発明によれば、作業エリアのＰＣＢ又はダイオキシン類を分解無害化する過程において、悪臭成分も同時に分解されて無臭化する。本発明により無臭化されるな悪臭成分としてはアンモニア、アセトアルデヒド、酢酸エチル、硫化水素、メルカプタン、アミン、トルエン、スチレン、キシレン、ベンゼンなどに代表される窒素化合物、硫黄化合物、酢酸化合物、有機ハロゲン化合物、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などが例示される。

本発明に使用される吸引手段としては、たとえば吸気側と排気側に伸縮可能な空気ダクトを接続した吸引ファンが用いることができる。吸気側の空気ダクトは、作業エリア内の任意の場所に開口させる。必要に応じて、枝管を介して作業エリアの複数箇所で空気を吸引するようにしてもよい。また、排気側の空気ダクトは大気中に開口させてもよいし、作業エリアに開口させて作業エリア内の空気を本発明の処理システムを介して循環させるように構成してもよい。吸引ファンの形状・性能は特に限定されないが、吸引風量を制御可能なインバーター方式を用いることが好ましい。

本発明に使用する光触媒装置は、空気ダクトによる吸引通路の任意の位置に配置される。本発明に使用される光触媒装置としては、たとえば放電型光触媒装置と紫外線ランプ型光触媒装置が挙げられるが、このうち放電型光触媒装置が好適している。光触媒装置に使用される光触媒としては、二酸化チタンが適しているが、励起光の照射により伝導電子と正孔とを生じさせることができる物質であれば、二酸化チタン以外の化合物であってもよい。二酸化チタンはアナターゼ型であることが好ましいが、ルチル型のような結晶形であってもよい。光触媒の形態は、適度なサイズに造粒されたものでもよいし、多孔質金属、活性炭等の各種担体に光触媒を担持させたものであってもよい。また、担体の形状は特に限定されず、球状、板状、不定状など任意の形状のものを採用することができ、サイズも数mmから数cmのものまで採用可能である。なお、二酸化チタンは、活性炭、シリカ、アルミナ等の吸着剤と混合してＰＣＢ等に対する吸着機能と光分解機能とを持たせることも可能である。

放電型光触媒装置を用いる場合の放電電極の形状・材質は特に限定されないが、放電型光触媒装置では光触媒は放電によって発生する紫外線により励起するため、プレート電極板を使用して光触媒体を挟むような構成とすることが望ましい。放電型光触媒装置では、放電によって発する紫外線に励起された光触媒の酸化作用の他に、放電による直接的な分解作用が期待でき、これらの相乗効果によりＰＣＢ等の分解が一層推進される。放電電極と光触媒は、一組のモジュール構造とすることが望ましく、モジュール構造とすることで、対象とする被処理ガス量、被処理ガス種、被処理ガス濃度などに応じて設置モジュール数を設定することにより、効率的な放電型光触媒部を構築することが可能となる。

なお、放電型光触媒装置を使用する場合には、放電作用で発生した人体に有害なオゾンを環境に放出させないために、その後段に二酸化マンガン触媒装置を配置してオゾンを酸素に分解することが望ましい。二酸化マンガン触媒は、人体に有害なオゾンガスを無害化するのみならず、オゾンと二酸化マンガン触媒の促進酸化反応により、有機化合物の分解をより一層促進させる作用をする。二酸化マンガン触媒の形状は特に限定されないが、処理ガスとの接触面積の増大および圧力損失の低下の観点から、ハニカム状の担体に二酸化マンガンを焼結させたものを空気流がハニカムの中空部を通過するように配置したものが適している。二酸化マンガンの担体の材料は、特に限定されるものではないが、担体の強度・耐久性・処理ガスとの接触面積の観点から多孔質セラミックが適している。

光触媒装置の後段の吸気通路には、光触媒装置での分解作用で生じた分解ガスを吸着するための吸着手段を配置することが望ましい。

さらに、本発明の作業エリアの浄化システムでは、次のような原因で吸気通路の空気流中にハロゲンガスなどの酸性ガスが発生するので、処理装置と吸気ファンの間の吸気通路に、酸性ガス等の吸着装置を配置して、吸気ファンの前でこれらの酸性ガスを吸着除去することが望ましい。

(1)作業エリア内の気体のハロゲン濃度が比較的高濃度の場合の吸気に由来する酸性ガス、(2)光触媒装置（放電型光触媒装置の場合にはさらに二酸化マンガン触媒装置）による酸化反応による分解生成物であるハロゲン化水素等の酸性ガス、(3)処理ガスの含水率が高い場合に起こる空気中の窒素の酸化反応による硝酸ガス。

このような吸着装置に用いる酸性ガス吸収体としては、一般に使用されているナトリウム系化合物、カルシウム系化合物が挙げられる。具体的には、NaHCO₃およびNa₂CO₃、Na₂CO₃・10H₂Oなどのナトリウム系化合物やCaO、CaCO₃およびCa(OH)₂などのカルシウム系化合物が例示されるが、本発明にはカルシウム系吸収剤が好ましい。酸性ガス吸収体の形状は特に限定されず、適度なサイズに造粒された吸収剤のみからなっていてもよいし、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やＰＰＦＥやナイロン等の合成樹脂からなるろ布、多孔質金属、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質セラミック等の各種担体に吸収剤を担持させてもよい。

このように、光触媒装置（放電型光触媒装置の場合には光触媒装置と二酸化マンガン触媒装置）、酸性ガス吸収体により構成された処理装置により、被処理ガス中の有機化合物を効果的に分解・無害化することが可能となる。

本発明によれば、ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリア内の雰囲気中に放出される微量のＰＣＢ又はダイオキシン類を容易に分解、除去して作業環境を浄化することができ、その際、活性炭を使用した浄化システムのように二次的にＰＣＢ又はダイオキシン類の汚染物質を生成することがない。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の排ガス処理フローの一例を示す図である。
同図において、符号１は、ＰＣＢに汚染された変圧器やコンデンサなどの電気機器類を無害化処理するプロセスにおいて、これらの電気機器類に、抜油、解体、洗浄、真空加熱などの無害化のための処理操作を施す負圧管理された密閉空間からなる作業エリアである。ＰＣＢ、ダイオキシン類あるいは悪臭成分などの規制物質は、これらの処理操作を通じて発生し、作業エリア内の雰囲気にはＰＣＢ、ダイオキシン類および悪臭成分が数pg/m³〜数 mg/m³の範囲で存在している。

この作業エリア１には、作業エリア１内の汚染された気体を浄化して大気に放出する第１の空気浄化システム２と、作業エリア１内の汚染された気体を浄化して再び作業エリア１内に還流させる第２の浄化システム３が設けられている。

第１の浄化システム２は、吸引ダクト４を介して直列に接続された放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６、活性炭槽７及びこの活性炭槽７の後段に配置されて、作業エリア１から吸引した気体を吸引ダクト４を介して各処理システムに導く図示を省略した吸引ファンから構成されている。第１の浄化システムでは、作業エリア１から吸引されたＰＣＢ又はダイオキシン類や悪臭成分を含む気体は、放電型光触媒装置５において放電による直接の分解作用、放電による紫外線で励起された光触媒による酸化作用により分解され、さらに二酸化マンガン触媒装置６においてオゾンが分解する際発生する酸素ラジカルによる分解作用によりさらにＰＣＢ又はダイオキシン類等の分解が行われる。そして、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の分解により生じたハロゲン化水素などの酸性ガスは、活性炭槽７により吸着され、無害、無臭化された気体は、吸気ファンの排気口から放出される。

また、第２の浄化システム３は、吸引ダクト４を介して直列に接続された放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６と、この二酸化マンガン触媒装置６の後段に配置されて、作業エリア１から吸引した空気を吸引ダクト４を介して、各処理システムに導くとともに、処理された空気を再び作業エリア１に還流させる図示を省略した吸引ファンから構成されている。このシステムでは、放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６をユニット化して複数を並列的に設置することもできる。

第２の浄化システム３では、放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６で処理された気体はダクトを介して再び作業エリア１中に還流される。

第２の浄化システムは、小型化できるので、処理気体流量、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の濃度に応じて、モジュール数を調整することが可能である。また、被処理気体の流入口および処理気体排出口を処理対象となる室内エリアの任意箇所に設置できるから、作業エリアの汚染濃度分布に応じた効率的な処理が可能となる。

図２は、作業エリア１内に設置できるように、全体をユニット化した本発明の空気浄化システムである。同図において、図１と同一の処理装置には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。なお、このシステムでは、共通のダクト９内に、入口から順に、放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６、酸性ガスを吸着するケミカルフィルタ１０、除塵フィルタ１１、吸気ファン8が一体的に設置されている。なお、符号５ａは放電型光触媒装置５を構成するハニカム状の担体に二酸化チタンを担持させた光触媒、５ｂは光触媒５ａを挟んで配置された１組のハニカム電極、５ｃはハニカム電極５ｂに放電電圧を供給する高圧電源である。

この浄化システムは、作業エリア１内に設置して使用される。

この浄化システムでは、吸気ファン８を駆動させると作業エリア内の気体が、ダクト９の吸気口９ａから吸引され、放電型光触媒装置５、二酸化マンガン触媒装置６で分解処理され、分解生成物の酸性ガスは、ケミカルフィルタ１０で吸着除去される。そして、ＰＣＢ又はダイオキシン類、悪臭成分等の除去された処理気体は、ダクト９の排気口５ａから作業エリア１内に放出される。

この浄化システムは、小型化できるので、処理気体流量、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の濃度に応じて、使用個数を調整することが可能である。また、被処理空気の流入口および処理空気排出口を処理対象となる室内エリアの任意箇所に設置できるから、作業エリアの汚染濃度分布に応じた効率的な処理が可能となる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
ＰＣＢ取り扱い施設に設備されている空気雰囲気のＰＣＢ汚染機器解体グローブボックスに図１の第２の空気浄化システム３を１個接続し、グローブボックス内の空気を放電型光触媒へ供給するための経路（入口）と放電型光触媒からの吐出口（出口）のそれぞれから採取した空気中のＰＣＢ濃度およびダイオキシン類濃度を測定した。ダイオキシン類濃度の測定は、厚生省「廃棄物処理におけるダイオキシン類濃度標準測定マニュアル」（平成９年２月）に準じて行った。

なお、放電型光触媒装置に使用した放電型光触媒モジュールは70 mm×30 mm×5 mmの寸法形状の光触媒担持セラミック２枚および75 mm×35 mm×0.1 mmの寸法形状のもの３枚から構成されおり、二酸化マンガン触媒体はハニカム項構造のセラミック担体（64mm×44 mm × 30mm）に二酸化マンガンを焼結させたものを用いた。放電電極への印加電圧は６０００Ｖ、２０ｋＨｚのパルス電圧を印加している。この装置に対してPCB 2〜2.5μg/m³、ダイオキシン類0.015pg-TEQ/m³を含む被処理ガスを、15 m³ / hの流量で１時間通流させた。その結果、ＰＣＢでは７８％の除去率、ダイオキシン類については85％といずれについても高い除去率が得られた。

（実施例２）
（実施例１）に示した実験体系を用いて、被処理ガス中のＰＣＢ濃度を2.4 μg/m³ 〜 0.41 mg/m³まで変化させたときのＰＣＢ分解率（除去率）を測定した。その結果を図３に示す。

図３から明らかなように、放電型光触媒装置は上記濃度範囲のＰＣＢに対して、高い分解率が得られることが判明した。

（実施例３）
実施例１に示した実験体系を用いて、被処理ガス（ＰＣＢ濃度：0.08 〜0.1 μg/m³）中にＰＣＢ汚染容器の洗浄溶剤であるパラフィン系炭化水素（主成分：デカン、沸点：１７２℃、）を250μg/m³の濃度で被処理ガスに導入し、流通時間を７時間とした時のＰＣＢ分解率の結果を図6に示した。図5から明らかなように、放電型光触媒装置はＰＣＢに対して3桁以上の高濃度の洗浄溶剤が共存する系に対して、高い分解率が得られることが判明した。

（実施例４）
ＰＣＢ汚染機器解体グローブボックスに図１の第１の空気浄化システムを接続し、放電型光触媒装置による処理ガスをＰＣＢ汚染機器解体グローブボックスへ流出させて被処理ガスを循環処理したグローブボックス中のＰＣＢ濃度を測定した。解体グローブボックスの容積は10 m³および30 m³で、グローブボックス内のＰＣＢ濃度は1.9〜2.1μg/m³であった。分解試験は連続的に６時間行った。時間経過に伴うグローブボックス内のＰＣＢ濃度の減少状況を図５に示す。

本発明の一実施態様を示すブロック図。本発明のほかの実施携帯を示すブロック図である。本発明による被処理空気中のＰＣＢ類の濃度とＰＣＢ類の除去率との関係を示すグラフ。被処理空気におけるＰＣＢの分解率と洗浄溶剤の分解率を示すグラフ。被処理空気における処理時間とＰＣＢ類の分解率との関係を示すグラフ。

符号の説明

１……作業エリア、２……第１の空気浄化システム、３……第２の空気浄化システム、４……吸引ダクト、５……放電型光触媒装置、５ａ……光触媒、５ｂ……ハニカム電極、５ｃ……高圧電源、６……二酸化マンガン触媒装置、７……活性炭槽、８……吸引ファン、９……ダクト、１０……ケミカルフィルタ、１１……除塵フィルタ、１２……吸気ファン。

Claims

ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという。）又はダイオキシン類を処理する作業エリア内の気体を吸引手段により吸引し、吸引気体中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を吸引通路に配置された光触媒装置により分解処理することを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの雰囲気気体浄化方法。
ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリア内の気体を吸引手段により吸引し、吸引気体中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を吸気通路に配置された光触媒装置により分解処理し、処理ガス中の酸性ガスを前記光触媒装置の後段の吸気通路に配置した吸着手段に吸着させることを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの雰囲気気体浄化方法。
ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリア内の気体を吸引手段により吸引し、吸引気体中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を吸気通路に配置された放電型光触媒装置により分解処理し、分解ガスを前記吸気通路の前記放電型光触媒装置の後段に配置した二酸化マンガン触媒装置及び吸着手段を通過させて、前記光触媒装置で発生したオゾンガスを前記二酸化マンガン触媒装置で分解処理するとともに処理ガス中の酸性ガスを前記吸着手段に吸着させることを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの雰囲気気体浄化方法。
前記吸引手段の排気を前記作業エリアに放出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの雰囲気気体浄化方法。
ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアに吸引口を開口させて前記作業エリア内の気体を吸引する吸引手段と、
前記吸引手段の吸気通路に配置された吸引気体中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を分解する光触媒装置と
を具備することを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化システム。
ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアに吸引口を開口させて前記作業エリア内の気体を吸引する吸引手段と、
前記吸引手段の吸気通路に配置された吸引気体中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を分解処理する光触媒装置と、
前記吸気通路の前記光触媒装置の後段に配置された酸性ガスを吸着する吸着手段と
を具備することを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化システム。
ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアに吸引口を開口させた吸引手段と、
前記吸引手段の吸気通路に配置された前記空気中に含まれるＰＣＢ又はダイオキシン類を分解する放電型光触媒装置と、
前記吸気通路の前記光触媒装置の後段に配置された前記光触媒で発生するオゾンガスを分解処理する二酸化マンガン触媒装置と
前記吸気通路の前記二酸化マンガン触媒装置の後段に配置された酸性ガスを吸着する吸着手段と
を具備することを特徴とするＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化システム。
前記吸引手段の排気口が前記ＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアに開口していることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化システム。
前記作業エリアが負圧環境とされていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のＰＣＢ又はダイオキシン類を処理する作業エリアの浄化システム。