JP2014050825A - 非鉄・金属類以外のpcb汚染物質の処理装置 - Google Patents

非鉄・金属類以外のpcb汚染物質の処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】炭化物に残存するPCBを分離・除去することができる非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置を提供する。
【解決手段】非鉄・金属類以外のPCB汚染物(例えば紙、木)11を真空加熱状態で炭化処理する真空加熱処理装置12と、前記真空加熱処理装置12で真空加熱処理後のPCB汚染物である炭化物13をアルカリ溶剤15で洗浄するアルカリ洗浄装置16と、アルカリ洗浄後のPCB汚染処理物14A1を洗浄水17で洗浄する水洗浄装置18と、洗浄後のPCB汚染処理物14A2を脱水処理する脱水装置19と、脱水処理後のPCB汚染処理物14A3を乾燥するPCB汚染処理物を乾燥する乾燥装置20と、乾燥後のPCB汚染処理物14A4中の含有PCBの有無を判定する溶出判定装置21とを具備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置に関する。
PCBは、従来からトランスやコンデンサなどの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるが、その毒性が強いことにより、PCBを処理する必要がある。このため、PCBを無害化処理する種々の分解方法が提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。
ここで、PCB無害化装置はPCBのみを処理するものであるが、一方のPCBを抜き出したPCB汚染容器等は有機溶剤や界面活性剤等の洗浄液により洗浄処理が施されて、容器の無害化を図っている(特許文献5)。
また、蛍光灯安定器、トランス、コンデンサ等の紙素子のPCB除去を行うために、アルコール洗浄剤として、イソプロピルアルコール(以下「IPA」ともいう。)を用い、除去されたPCBを含むIPAは水熱分解処理装置でPCBを分解することを先に提案した(特許文献6)。
特開平11−253795号公報 特開平11−253796号公報 特開2000−126588号公報 特開2003−285041号公報 特開2002−248455号公報 特開2005−21830号公報
しかしながら、従来でのPCBに汚染された絶縁紙、木、布類、汚泥の無害化処理においては、真空加熱処理装置で加熱によりPCBを分離した場合、真空加熱処理装置で炭化され炭化物となったものでも、PCBの保持力が非常に強く、通常の洗浄では卒業判定で不合格となる、という問題がある。
また、溶剤洗浄として、例えばイソプロピルアルコール、炭化水素等の有機洗浄溶剤を用いる場合には、当該有機溶剤にPCBを溶解保持する結果、卒業判定で不合格となる、という問題がある。
そこで、真空加熱処理装置でPCBを分離処理した場合において、有機溶剤等による洗浄溶剤を用いることなく、炭化物に残存するPCBを分離・除去する技術の確立が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、PCB汚染物である紙素子等の非鉄・金属類以外のPCB汚染物質を真空加熱処理装置でPCBを分離処理した際、炭化物に残存するPCBを分離・除去することができる非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、非鉄・金属類以外のPCB汚染物を真空加熱状態で炭化処理する真空加熱処理装置と、真空加熱処理後の炭化したPCB汚染物をアルカリ溶剤で洗浄するアルカリ洗浄装置と、アルカリ洗浄後のPCB汚染処理物を洗浄水で洗浄する水洗浄装置と、洗浄後のPCB汚染処理物を脱水処理する脱水装置と、脱水処理後のPCB汚染処理物を乾燥するPCB汚染処理物を乾燥する乾燥装置と、乾燥後のPCB汚染処理物中の含有PCBの有無を判定する溶出判定装置とを具備することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置にある。
第2の発明は、第1の発明において、前記真空加熱処理装置の後流側に設けられ、PCB汚染炭化処理物を粉砕する粉砕装置を有することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置にある。
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記アルカリ洗浄装置からの廃液を水熱分解処理装置に供給して、廃液中のPCBを分解処理することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置にある。
第4の発明は、第2の発明において、前記粉砕装置で粉砕された3mm以下の粉砕物をスラリー化処理するスラリー化装置と、スラリー化処理したスラリーを水熱分解処理装置に供給して、スラリー中のPCBを分解処理することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置にある。
本発明によれば、アルカリ洗浄装置を設け、アルカリ溶剤を用いてアルカリ洗浄することで、真空加熱処理後の炭化物中に残存するPCBを除去することができる。
図1は、実施例1に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置の概略図である。 図2は、実施例2に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置の概略図である。 図3は、水熱分解処理装置の一例を示す概略図である。 図4は、実施例3に係る脱水装置の概略図である。 図5は、実施例4に係る他の脱水装置の概略図である。 図6は、実施例5に係る他の脱水装置の概略図である。 図7は、実施例6に係る他の脱水装置の概略図である。 図8は、洗浄液の比較試験の試験結果を示す図である。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
本発明による実施例に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置について、図面を参照して説明する。図1は、実施例1に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置の概略図である。
図1に示すように、本実施例に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置10Aは、非鉄・金属類以外のPCB汚染物(例えば紙、木)11を真空加熱状態で炭化処理する真空加熱処理装置12と、前記真空加熱処理装置12で真空加熱処理後のPCB汚染物である炭化物13をアルカリ溶剤15で洗浄するアルカリ洗浄装置16と、アルカリ洗浄後のPCB汚染処理物14A1を洗浄水17で洗浄する水洗浄装置18と、洗浄後のPCB汚染処理物14A2を脱水処理する脱水装置19と、脱水処理後のPCB汚染処理物14A3を乾燥するPCB汚染処理物を乾燥する乾燥装置20と、乾燥後のPCB汚染処理物14A4中の含有PCBの有無を判定する溶出判定装置21とを具備する。
本実施例では、アルカリ洗浄装置16において、アルカリ溶剤15を用いてアルカリ洗浄することで、炭化物13中に残存するPCBを除去することができる。
アルカリ洗浄装置16で洗浄後のPCB汚染処理物14A1は、洗浄水17を用いて水洗浄装置18で洗浄することでアルカリ剤を除去している。
この水洗浄装置18で洗浄されたPCB汚染処理物14A2は、水分が多量に残留しているので、脱水装置19を用いて水分を分離するようにしている。
この脱水装置19については、実施例3以降で詳述する。
脱水されたPCB汚染処理物14A3は、その後乾燥装置20で乾燥される。
また、この乾燥装置20は、例えば防爆乾燥機やマイクロ波乾燥機等により、乾燥を行うようにしている。この乾燥の際、極微量残留するPCBの蒸発を促進させるようにしている。
この乾燥装置20での気相組成として、N2ガス、CO2ガスのいずれか一方又は両方を用いて乾燥するのが好ましい。
ここで、窒素ガスは、不活性を維持する効果があり、CO2ガスは、PCBの溶解効果がある。
よって、両者の混合ガスとすることで、乾燥装置内を不活性雰囲気とすると共に、PCBの更なる洗浄効果が発揮され、好ましい。
乾燥装置20で所定の乾燥が終了した乾燥PCB汚染処理物14A4は、PCBが残留しているか否かの判定を行う溶出判定装置21で判定がなされる。
この溶出判定装置21では、乾燥PCB汚染処理物14A4を判定槽に浸漬等し、判定液中に残留したPCBを溶解させ、判定液中のPCBの濃度を分析手段により測定することで、間接的に残留量を測定するものである。
ここで、判定液としては、例えばヘキサン、イソプロピルアルコール又はイソプロピルアルコールと水との混合物、トリクロロエタン、パラフィン系炭化水素を例示することができる。
この溶出判定装置21において、処理の基準以下にPCBが除去されると判定されたものは、合格品22Aとなる。この合格品22Aは、排出まで別途保管庫で保管される場合、従来のような洗浄溶剤としてイソプロピルアルコールを用いることがないので、保管状態での作業環境が悪化することがなく、ハンドリング性も容易となる。
不合格品22Bについては、水洗浄装置18で洗浄するか、極微量のPCBが残存するような場合には、脱水装置19で水分除去と共に、PCBの残存量の低減を図るようにしてもよい。
これは、残存する水分中に、PCBが残留しており、脱水装置19での脱水することで、PCBの濃度が基準以下となる場合もあるからである。
なお、大幅に基準を上回る場合には、アルカリ洗浄装置16の前段側に戻し、再度アルカリ洗浄処理を行うようにしてもよい。
よって、従来では、真空加熱処理装置12で炭化した炭化物13中に残存するPCBを例えばイソプロピルアルコール、炭化水素等の溶剤で処理する場合、該有機洗浄溶剤等中にPCBを溶解保持する結果、卒業判定で不合格となる、という問題があった。
これに対し、本実施例では、アルカリ洗浄装置16を設け、炭化物13をアルカリ溶剤15を用いてアルカリ洗浄することで、炭化物13中に残存するPCBを除去することができる。
この結果、従来のような有機溶剤等による洗浄溶剤を用いることなく、炭化物13に残存するPCBを分離・除去することが可能となる。
これは、真空加熱処理装置12での炭化処理において、例えば木や紙等のPCB汚染物が元来保有している木酢液成分は、真空加熱処理の際に、固体化(微粉)して、PCBを含んだまま炭化物13中に残存している。
この残存する木酢液成分は、アルカリ溶剤15を用いることで中和反応する際、溶解反応し易く、しかも液状化して炭化物13内部から排出される。よって、炭化物13の繊維質の細孔部内においても木酢液成分を洗浄除去することが可能となる。
ここで、アルカリ洗浄装置16で用いるアルカリ溶剤15は、例えば水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(重曹)等を用いる。その濃度としては、例えば5〜20%程度とするのが好ましい。
洗浄後の木酢液を含むアルカリ溶剤の洗浄廃液は、別途水熱分解処理装置に送られ、ここで、洗浄廃液中のPCBは水熱分解処理される(この点については後述する)。
実施例2に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置について、図面を参照して説明する。図2は、実施例2に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置の概略図である。なお、実施例1の構成部材と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図1に示すように、本実施例に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置10Bは、実施例1に係る非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置10Aにおいて、さらに、真空加熱処理装置12の後流側に粉砕装置50を設け炭化物13の粉砕処理をしている。そして、本実施例では粉砕物を篩い分けして、3mm以上の大きな破砕物51Aと、3mm以下の細かな粉砕物51Bとに分けている。
篩い分けした3mm以上の大きな破砕物51Aは、アルカリ溶剤15を用いてアルカリ洗浄処理装置16でアルカリ洗浄して、PCB汚染処理物14A1としている。
ここで、粉砕装置13で粉砕した3mm以下の細かな粉砕物51Bについては、図2に示すように、スラリー化処理装置52でスラリー53を形成し、その後水熱分解処理装置120に供給してスラリー53中のPCBを分解処理するようにしている。
また、アルカリ洗浄装置16から排出される洗浄廃液54も水熱分解処理装置120に供給し、洗浄廃液54中のPCBを分解処理するようにしている。
粉砕処理することで、炭化物が細かなものとなり、炭化物中のPCBの除去が容易となる。
粉砕した状態で、アルカリ処理しても良いが、本実施例では、篩い分けすることで、3mm以下の細かな粉砕物51Bについては、水熱分解処理装置120に供給して、一度に大量の処理をすることとして、処理の効率化を図っている。
図3は水熱分解処理装置の一例を示す概略図である。
図3に示すように、本実施例に係る水熱分解処理装置120は、PCBを含むスラリー52又は洗浄廃液54等の被処理物120a、油120b、水酸化ナトリウム(NaOH)120c、純水120d及び酸素(O2)120eを投入する筒形状の一次反応塔101と、配管を巻いた構成の二次反応塔107と、冷却器108および反応器の減圧弁109を備えている。また、減圧弁109の下流には、排水(H2O,NaCl)114と排気ガス(CO2 )112とに分離する気液分離装置110が配置されている。ここで、上記二次反応器107は必要に応じて省略することもできる。なお、図中、符号121a〜121、118は供給ライン、122は混合器、113は煙突、115は放出タンクを各々図示する。
上記装置において、加圧ポンプ105a〜105dによる加圧により一次反応塔101内は、例えば26MPaまで昇圧される。また、熱交換器106は、H2Oを300℃程度に予熱する。また、一次反応塔101内には酸素が噴出しており、内部の反応熱により350℃〜400℃まで(好適には370℃まで)昇温する。この段階までに、反応塔101の内部では酸化分解反応を起こし、被処理物120aに含まれたPCBはCO2およびH2Oに分解されている。つぎに、冷却器108では、二次反応塔107からの流体を100℃程度までに冷却すると共に後段の減圧弁109にて大気圧まで減圧する。そして、気液分離器110によりCO2および水蒸気と処理液とが分離され、CO2および水蒸気は、活性炭層111を通過して環境中に排出される。
本実施例では、スラリー化処理する基準として粉砕装置53である例えばウルトラファインミルを用いて粉砕した場合、3mmとしている。なお、これはスラリー化処理した後のスラリー53を水熱分解処理装置120へ送る搬送手段(例えばポンプ等)において、3mm以下のスラリー状態とするのが搬送条件等においてり好ましいものとなるからである。
粉砕物の最大径は、特に限定されるものではないが、例えば10〜15mmである。これ以上のものは、再度粉砕装置50で粉砕処理して粉砕物としている。
[試験例]
PCB汚染物である紙を真空加処理装置12で真空加熱処理してPCBを除去し、炭化物13とし、その後粉砕装置50で粉砕して、3mm以上のPCBが残存する粉砕物51Aを得た。
この粉砕物50g採取し、洗浄液A(IPA)、洗浄液B(NS100(商品名、JX日鉱日石エネルギー社製:デカンを主成分とする溶剤)で洗浄した後IPAで連続して洗浄する)、アルカリ溶剤(10%NaOH)の各500cc溶液を用いて、各々洗浄処理を行った。
その後、水洗浄装置18で洗浄した後、脱水装置19で脱水処理し、乾燥装置20で乾燥した後、溶出判定装置21で判定した。
図8は、洗浄液の比較試験の試験結果を示す図である。
図8に示す結果のように、洗浄液A及び洗浄液Bでは、溶出試験PCB濃度が10μg/L以上で不合格であった。
これに対し、アルカリ溶剤(10%NaOH)を用いたものは、PCBが除去され3μg/L以下であり、卒業判定基準を満たしており、処理は良好であった。これに対し、洗浄液A、BはPCBが残留しており、卒業判定基準を満たすことができなかった。
実施例に係る脱水装置について、図面を参照して説明する。図4は、実施例3に係る脱水装置の概略図である。
図4に示すように、本実施例に係る脱水装置19Aは、一対の対向するローラ23、23を有し、PCB汚染処理物14A2から水分を搾り取るローラ部24と、前記ローラ部24で搾られるPCB汚染処理物14A2に洗浄水17を噴霧する噴霧手段25と、ローラ部24で搾られたPCB汚染処理物14A3を受け取る受け皿26と、搾り取られた廃液27を回収する回収部28とを具備するものである。
なお、符号30はPCB汚染処理物14A2を搬送する搬送手段である。
PCB汚染処理物14A2は、水分を多量に含んでいるので、一対のローラ23、23からなるローラ部24を通過させて、水分を搾り取るようにしている。
この際、水供給部29から洗浄水17を噴霧しつつ、脱水処理を行うようにしている。
ローラ部24を通過したPCB汚染処理物14A3は、受け皿26で受け取られる。この際、受け皿26の底面にメッシュ状の網26aを設置することで、廃液27は回収部28で回収できる。
また、ローラ23、23は、その表面に溝23aを有することが、脱水機能を発揮する点で好ましい。
また、ローラ部24は、傾斜を持った形で図示しない固定枠で固定し、搾られた洗浄水がローラの一端部へ流れ落ちるようにするようにしている。
これにより、搾り取った廃液27の回収部28への捕集が容易となる。
水分が搾り出されたPCB汚染処理物14A3は、乾燥後に卒業判定の工程へと運ばれる。
一方、搾り出された廃液27は、PCBを含有しているので、例えば図3に示すような水熱分解装置120等に搬送されて、ここで水熱分解処理される(以下、同様)。
本発明による実施例に係る脱水装置について、図面を参照して説明する。図5は、実施例4に係る脱水装置の概略図である。
図5に示すように、本実施例に係る脱水装置19Bは、ピストン部31を備えた押圧部32によりPCB汚染処理物14Aから洗浄水を圧縮しつつ搾り取る底部がメッシュ部33aの圧搾機33と、メッシュ部33aより搾り取られた廃液25を回収する回収部34とを具備する。
本実施例では、細かく裁断されたPCB汚染処理物14A2が圧搾機33の押圧部32の押圧により、水分がPCB汚染処理物14A2から搾り取られる。
この際、押圧部32のピストン31内に洗浄水17を供給しつつ、押圧することで、さらに洗浄効果を発揮するようにしてもよい。
圧搾機33の底面は、メッシュ部33a以外に、廃液27を排出するためにパンチングメタル等としてもよい。
押圧する際に、PCB汚染処理物14A2を圧搾機33内部に投入し、水分を多く含んだ状態としておき、さらにピストン32aから洗浄水17を供給して、上部から押圧部31で押圧する。この圧縮している際においても、洗浄水17を供給することで搾られた水分が再吸収されることを防止し、洗い流すことができる。
水分が搾り出されたPCB汚染処理物14A3は、乾燥後に卒業判定の工程へと運ばれる。
一方、搾り出された廃液27は回収部28で回収され、PCBを含有しているので、水熱分解装置に搬送されて、ここで水熱分解処理される。
本発明による実施例に係る脱水装置について、図面を参照して説明する。図6は、実施例5に係る脱水装置の概略図である。
図6に示すように、本実施例に係る脱水装置19Cは、PCB汚染処理物14A2を一端から他端に搬送する無端ベルト41と、前記無端ベルト41の裏面側より、水分を吸引手段により吸引し、水分を回収する水分回収部34と、無端ベルト上で搬送途中のPCB汚染処理物14Aに、洗浄水17を噴霧する噴霧手段25と、PCB汚染処理物14A3を受け取る受け皿26とを具備する。
PCB汚染処理物14A2が、紙や汚泥等の固体スラリー物である場合、搬送ベルトの裏面側より、吸引ポンプP等の吸引手段で吸引することで、スラリーの水分を吸引するようにしている。
この際、水供給部29からの洗浄水17を噴霧手段25で搬送ベルトの上面側から供給することで、固体スラリー物中の水分が吸引ろ過され、紙の内部の毛細孔に含浸している水分やPCBを引き出すことが可能となる。
水分が搾り出されたPCB汚染処理物14A3は、乾燥後に卒業判定の工程へと運ばれる。
一方、搾り出された廃液27は、PCBを含有しているので、回収部28で回収され、水熱分解装置に搬送されて、ここで水熱分解処理される。
本発明による実施例に係る脱水装置について、図面を参照して説明する。図7は、実施例6に係る脱水装置の概略図である。
図7に示すように、本実施例に係る脱水装置19Dは、PCB汚染処理物14A2を内部の遠心分離槽35に投入して、遠心分離する遠心分離装置36と、遠心分離槽35内に、洗浄水17を供給する水供給部29と、遠心分離された廃液27を回収する回収部28とを具備する。
PCB汚染処理物(図示せず)を遠心分離槽35内に入れ洗浄水17を噴霧する。その後に、遠心脱水操作を行い、水分を分離除去する。遠心脱水時のG値は、例えば2〜5G程度として、回転させるのが好ましい。
洗浄水17の噴霧と遠心脱水の操作とを交互に2〜5回程度繰り返すことで、脱水を完了させる。
また、遠心分離槽35の内部を、加温手段で加温させ、事前に加温した洗浄水17を噴霧し、例えば40〜60℃での操作を行うことで、離脱性を向上させるようにしてもよい。
水分が搾り出されたPCB汚染処理物14A3は、乾燥後に卒業判定の工程へと運ばれる。
一方、搾り出された廃液27は、PCBを含有しているので、回収部28で回収され、水熱分解装置に搬送されて、ここで水熱分解処理される。
10A、10B 非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置
11 非鉄・金属類以外のPCB汚染物
12 真空加熱処理装置
13 炭化物
14A1〜14A4 PCB汚染処理物
15 アルカリ溶剤
16 アルカリ洗浄装置
17 洗浄水
18 洗浄装置
19、19A〜19D 脱水装置
20 乾燥装置
21 溶出判定装置

Claims (4)

  1. 非鉄・金属類以外のPCB汚染物を真空加熱状態で炭化処理する真空加熱処理装置と、
    真空加熱処理後のPCB汚染物をアルカリ溶剤で洗浄するアルカリ洗浄装置と、
    アルカリ洗浄後のPCB汚染処理物を洗浄水で洗浄する水洗浄装置と、
    洗浄後のPCB汚染処理物を脱水処理する脱水装置と、
    脱水処理後のPCB汚染処理物を乾燥するPCB汚染処理物を乾燥する乾燥装置と、
    乾燥後のPCB汚染処理物中の含有PCBの有無を判定する溶出判定装置とを具備することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置。
  2. 請求項1において、
    前記真空加熱処理装置の後流側に設けられ、真空加熱処理後のPCB汚染物を粉砕する粉砕装置を有することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置。
  3. 請求項1又は2において、
    前記アルカリ洗浄装置からの洗浄廃液を水熱分解処理装置に供給して、廃液中のPCBを分解処理することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置。
  4. 請求項2において、
    前記粉砕装置で粉砕された所定寸法以下の細かい粉砕物をスラリー化処理するスラリー化装置と、
    スラリー化処理したスラリーを水熱分解処理装置に供給して、スラリー中のPCBを分解処理することを特徴とする非鉄・金属類以外のPCB汚染物質の処理装置。
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