JP3579360B2 - 変圧器等のpcb含有絶縁油の全量無害化処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器等のPCB含有絶縁油の全量無害化処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
PCBはどんなに微量であっても破壊されず存在し、地球自転作用で両極に集まり河川、海域の汚染はもとより、特に動物脂肪体内に蓄積となるトナカイやアザラシ、オットセイ等、又小魚から中型、大型魚、そして最後は人間へと食物連鎖により体内へ蓄積されることになり、大きな影響を与える。
【0003】
ちなみに、2000年1月29日付朝日新聞にあっては、「日本人のダイオキシン類摂取量の約6割を占めるコプラナーPCBの発生源として、約30年前に使用が禁止されたPCB(ポリ塩化ビフェニール)が大きな割合を占め、最近も減っていないことが、横浜国立大学の益永茂樹教授(環境化学)らの研究で分った。PCBはずさんな管理による紛失や漏出が指摘されているが、しらずに焼却してダイオキシン類の発生源となる警戒の必要性が出てきた。
【0004】
毒性が強いコプラナーPCBは、ごみ焼却で生成されるほか、工業製品絶縁材として使われたPCBに含まれ、発生源はこの2つが大半を占めるとみられる。
【0005】
一時も早く上記の保管されているPCBの無害化処理の完遂が求められているところであり、2000年6月には東京都知事の都内の保管中のものの処理宣言もなされているが解決方法が確定していない状態である。
【0006】
すなわち、日本国では環境庁の環境保険部環境安全課に於いて、「PCB混入機器等処理推進調査検討委員会」京都大学名誉教授平岡正勝委員がリーダーとしてPCB処理基準等検討作業部会とPCB処理方策基準等検討作業部会を組織して推進しているが、平成12年中間報告書に於いてPCB混入機器(トランス・変圧器)部材の処理基準値0.5ppm以下の安全な処理方法が確定していない現状が指摘されている。
【0007】
一方、1993年(平成5年)に公表された平成4年度の厚生省の調査結果によると、(財)電気絶縁物処理協会の台帳に基づいた調査で、高圧トランス、コンデンサの7%が、また昭和61年度の厚生省の保管実態調査で保管が確認された感圧複写紙重量の4%が、それぞれ不明・紛失とされている。企業では、廃業、倒産あるいは担当者の異動の際の情報伝達の不足による紛失や不適正処分のおそれがあり、また、保管施設の劣化、地震や事故に伴う漏洩等によりPCBが環境中へ放散されるおそれも拭いきれない。
【0008】
仮に今後も廃PCB等の厳重な保管を継続していくとすると、環境への漏出を最小に押さえるために細心の注意が必要であり、このための人件責、施設保管整備責、維持補修責等は大きな負担となり、しかも半永久的に負担しなければならない。これは社会全体にとっても無視できないコストである。しかも、現在使用中のPCBも保管量の倍相当量にのぼるため、これらも次々保管していく必要が生じてくるので、保管維持が中小企業等にとってさらに困難になってくると予想される。また、30年間も未解決状態であり今後の見通しが不鮮明なまま保管をしていくことは、我々の世代に製造・利用したものの後始末を後世代にまで押しつけることとなり、世代間での責任の転嫁になることも厳粛に考えなければならない。
【0009】
また、平成4年に廃PCB、PCBを含む廃油及びPCB汚染物が廃棄物処理法に基づく特別管理産業廃棄物に指定された、これらの規制・指導の結果、トランス等からPCB含有油を抜き取った後の容器等の処理については、高温焼却、又は溶剤洗浄が規定されていたが、現段階では高温焼却施設の設置が周辺環境の問題で設置地区住民との合意を得ることが社会的に難しい状況にあること、また、洗浄を行っても使用済の洗浄溶剤が廃PCB等となり、現在これを完全に処理(高温焼却)するための施設が地域住民の反対で出来ていない等などから、PCB汚染容器等の処理は行われておらず、これらを保有する事業者が各々保管してきているのが現状である。この解決出来ない根幹原因はトランス・コンデンサ等の内部電極部であり、PCB含有油の鉄芯についての処理が極めて困難なためである。
【0010】
つまり、現状では、それらはいずれも大気中での細片化、冷却しての破砕、プレス変形等の、作業者にとってPCB飛散のおそれある危険な作業とその後のガス化PCBの凝縮、蒸留搭による抽出、蒸留装置による抽出とPCB気化工程を有し、PCBガスの逸散の危険で人の健康や環境周辺への影響が懸念される状況下にある。
【0011】
叙上の処理の困難性に鑑み作業環境を汚染したり、作業者が直接把持したり接触することなく、安全に有害物質を洗浄し、除去することを可能とした提案が特開2000−61410号になされている。
【0012】
すなわち図4に示す如く、物品1を容器2に収納して洗浄槽3内に設置する。超臨界二酸化炭素4と助溶剤5を洗浄槽3に供給して物品1に接触させることにより物品1を洗浄する。これにより物品1に含有しているPCBを除去する。物品1が密閉度の高いものについては、装置6によって粉砕または破壊し、内部に超臨界二酸化炭素4が浸入し易くする。洗浄後、洗浄槽3から排出される超臨界二酸化炭素4中に含まれているPCBの濃度を検出部7において検出し、洗浄状態を監視する。また、この超臨界二酸化炭素4は分離器8に導かれて臨界点以下に冷却、減圧されることにより通常の二酸化炭素に戻り、PCBと分離される。このPCBは配管9を通って有害物処理施設に搬送される、としたものである。なお、図中10は超臨界流体循環用圧縮装置、11は減圧弁、12は有害物質取出口を夫々示す。
【0013】
しかして、洗浄に際して有害物質を含有する物品を容器に収納して洗浄槽内に設置するようにしたので、作業者が物品を直接把持したり接触することがなく、安全に処理することができる。また、除去された有害物質を洗浄槽外部の外気に接触させないで回収するようにしているので、環境を汚染したりすることもない。
【0014】
また、洗浄槽内で物品を物理的に破壊するようにしているので、内部に閉じ込められている有害物質が飛散して作業者に付着したり、環境を汚染したりすることがなく、安全に処理することができ、特に密閉度の高いトランス、安定器等の電気部品の洗浄に適用して好適である、としている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
叙上図4に示される手段にあっては、トランス等を洗浄槽2内にて破壊、粉砕、洗浄すると共にこれから除去された有害物質を洗浄槽外部の外気に接触させないので、既述のPCB飛散のおそれとPCBガスの逸散の危険を防いでいる点は高く評価されるものではあるが、耐圧容器の洗浄槽2(これだけでも大変)内に破壊装置である装置14を配備しなければならないという、過大な設備上の負担(超臨界流体中に浸される機器は機材の劣化、潤滑油の溶出に対応しなければならない)がある。
【0016】
本発明は叙上の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、超臨界流体の閉塞循環システム内にて全ての処理をせんとする非現実的な理想にとらわれることなく、各処理工程を現実的に達成し得る範囲内で実現し、かつ、有効に活用して叙上の理想と同等の効果を得ることのできる変圧器等のPCB含有絶縁油の全量無害化処理方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の変圧器等のPCB含有絶縁油の全量無害化処理方法は、外気と完全に遮断した密封室内に設けた水槽において、PCB含有絶縁油抜き取り後のトランス・変圧器当該水槽内に予め配備の破砕機械でもって所定サイズにまで水中破砕した後、当該破砕片を超音波洗浄と加熱対流付加によって洗浄すると共に銅や鉄片金属・碍子とチップ状木・紙・繊維とを浮遊選別し、オーバーフローの油分表層皮膜水を分離フィルターを介して油分を回収し、水は再利用に供するとした水槽処理の第1程と、上記工程で得られた洗浄された銅や鉄片金属・碍子は再資源化に付すと共にPCBを未だ含浸のチップ状木・紙・繊維を、縦型に構成した超臨界流体循環管路の一方の縦路下部に該管路の適宜部位に配設の充填口より充填の超臨界流体CO2を加熱して低密度化する外部接触機器よりなる、リボイラー並びにその上位に更なる加熱で密度勾配を高めるための外部接触機器よりなる超加熱器を配し、他方の縦路途中にメッシュ体よりなる試料充填容器並びにその上位に流体を冷却して高密度化する外部接触機器よりなる冷却器を配し、さらに該管路下部に管路下部の高密度化を促進させるため外部接触機器よりなる超冷却器を配して、該リボイラー並びに超加熱器の加熱と上記他方の縦路における冷却器並びに底部における超冷却器によって生じる、密度差を駆動力として溶媒CO2を上記の超臨界流体循環管路内部で自動的に循環させ、当該循環による同一溶媒の繰り返しの対試料接触にて完全な抽出をなし上記管路の適宜部位より取り出す超臨界流体CO2を溶媒とする抽出システムにて抽出処理して微量含浸絶縁油を回収し、木・紙・繊維は再資源化に付する第2工程と、前記第1、第2工程で回収の油分を合わせて、前記第2工程における超臨界流体循環路に酸化剤と共に投入し、超臨界水酸化反応の繰り返しにて、水・二酸化炭素・塩酸に分解処理し、当該水は前記水槽に、二酸化炭素は前記抽出システムに夫々リサイクルする第3工程とから成るとしたものである。
【0018】
【作用】
水中破砕は機器の対水影響を配慮しなければならないが、この問題は容易にクリアーできる事項であり、困難性はない。
【0019】
水槽自体もさしたる負担ではなく、しかして、破砕、洗浄処理が通常の屋内施設をもってなし得る。現実的である。
【0020】
耐圧の超臨界流体装置が受け持つ処理物は、チップ化された紙・木並びに回収PCB油のみであり、なんら大型化を強いられることはない。
【0021】
ここに、現実的、実用的な処理方法が提供される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明方法の概略を図1に示す。
【0023】
図中13は例えば二重構造家屋の外気と完全に遮断された密封室内に設けられた水槽を示し、PCB含有絶縁油抜き取り後のトランス・変圧器を破砕するための破砕機14(2段構えの破砕とするのが好ましい)とこれに連なる軽・重物選別路としての網状コンベアベルト15(金属等の重量破砕体は網目から下位のコンベアベルト16上に落下)、さらに、当該ベルト15、16に連なる槽外取り出し用の傾斜水路17が収められている。
【0024】
叙上ベルト15、水路17に対しては活性溶剤添加の超音波洗浄装置と上昇対流形成用の加熱(PCBガス化に至らない低温)装置とが付設される(図示省略)。
【0025】
しかして、破砕物はベルト15、16、水路17通過中に洗浄されると共に重量差選別で分けられる(銅や鉄片金属・碍子18は沈降して、チップ状木・紙・繊維19は上昇浮遊して)。
【0026】
さらに、槽13上縁のオーバーフロー部20ではメッシュ板21を介して油水のみが導引され、油分離器22を介して、水と油に分けられる。
【0027】
当該油分離器22は前記銅等18、チップ状木等19回収部18a、19aにも設置される。該回収部18aにて回収の銅等18は再資源化に供される。
【0028】
油分離器22からのPCB含有油24は油タンク23に、水25はポンプ26を介して槽13に再投入される。
【0029】
ここに、水中破砕と外気と完全に遮断され屋内での作業であることによる完全にPCBの飛散とPCBガスの逸散とPCBガスの逸散とを防止した、超臨界流体の閉塞循環システム系外の洗浄システムを実現した。
【0030】
前記の回収されたチップ状木等19は超臨界流体抽出システム27に投入される。
【0031】
当該抽出システム27は図2に詳示される。
【0032】
本システム27は特許第3079157号の高性能抽出システムで、CO2を溶媒として完全なる上記絶縁油抽出をなすとしたものである。
【0033】
図中28は縦型に構成の超臨界流体循環高圧管路29を収容の小型のキャビネットを示し、主要機器は当該キャビネット28内に設置される。先ず、一方の縦路29aの下部には外部接触機器のリボイラー30、その上位に同じく外部接触機器の超加熱器31が配され、それぞれの加熱体30a、31aは温度制御器32、33に接続されている。
【0034】
また、該リボイラー30、超加熱器31には熱電対34、35が取り付けられている。管路29の上部にはシステム圧力を検出するための電気センサー36が配置され、計測器37によりモニターされ、また、近くに配置の破裂板38によって安全運転圧力の管理がなされるものとなっている。
【0035】
他方の縦路29b途中には高温高圧に耐えるステンレススチール等で作製のメッシュ体よりなる試料充填容器39(抽出カラム)が配される。当該抽出カラムには熱電対40が配される。当該抽出カラムの上位には冷却ユニット41に連絡の外部接触機器よりなる冷却器42が配される。さらに、該リボイラー30の手前に位置する管路29の下部には冷却ユニット43に連絡の外部接触機器よりなる超冷却器44が配される。
【0036】
管路29の下部にサンプリング用のバルブ45、46を有した分析管47が配されている。図示例では抽出カラムの下位に溶媒充填口48が設けられ、下流には熱電対49が配されている。叙上システムはコンピューター50により既述の諸計器からの温度、圧力データを用いて、加熱、冷却制御することで、管路29に計算上の流量を与えることができる。当該コンピューター50は、キーボード、モニター、指示デバイスを持つことが望ましい、なぜなら入力データの表示及び抽出の進捗状況が把握されるからである。
【0037】
このシステムにCO2を溶媒とし、フロック等の絶縁油含浸物を試料充填容器39に収めるとした。
【0038】
しかして、溶媒CO2の自動的な循環による同一溶媒の繰り返しの対試料(フロック)接触にて究極の絶縁油の抽出をなし遂げる。
【0039】
ここにCO2を溶媒としたのは、下記の理由による。
【0040】
すなわち、溶媒の特性は分子の熱運動とどのような分子間力が作用しているかで決まる。分子間に働く引力はクローン力、電荷移動力、水素結合力、及びvan der Waals力に分類される。さらに、van der Waals力は電子の運動による瞬間的な電荷分布の偏りに基づく分散力、及び分子内での電子の偏在に基づく永久双極子間に働く配向力と永久双極子とそれによって引き起こされた誘起双極子間に働く誘起力に分けられる。CO2は分散力のみが重要な無極性物質であり、309.2Kと室温近辺に臨界温度を有する常温常圧で気体で、液体あるいは高密度に圧縮した超臨界状態では無極性あるいは弱極性の親油性物質を溶解するが、極性の大きな物質はほとんど溶解しない。
【0041】
しかして、抽出対象のPCB含有絶縁油には、無害でもあるCO2を溶媒とするのが最適なためである。
【0042】
該サンプリング用のバルブ46から減圧抽出にて絶縁油51を取り出すことで抽出工程が完了する。
【0043】
同一溶媒の繰り返しの再生作用は究極の完全な抽出を達成する。
【0044】
経時サンプリングにて抽出度合のチェックは万全である。
【0045】
該油51は油タンク52に集められ、PCB油を抽出除去されたチップ状木等19′は再資源化に供される。
【0046】
該油タンク52には前記の油タンク23からのものも当部のトランス・変圧器から抜き取りの油も集められていて、超臨界水酸化反応システム53に投入される。
【0047】
当該システム53は図3に詳示される。
【0048】
これは前記の抽出システム27と同じ超臨界流体循環高圧管路29を用いており、図2と同一構成部については同一符号を付す。
【0049】
前述の油タンク52は管路54を介して超臨界水酸化システム53に接続しており、55は該管路34途中でオイルに合流する過酸化水素等の酸化剤のタンク、56は該システム53手前に配した該オイルと水溶媒とを圧送するポンプである。
【0050】
管路29の所定部位に取り出し口57が設けられており、チェック並びに取り出しがなされる。
【0051】
本発明における超臨界水酸化反応は、ワンウェイではなく循環路中でなされるので、超臨界水の接触チャンスは非常に高く完全反応が期し得る。
【0052】
該取り出し口57での経時チェックは完全処理を確実に達成する。
【0053】
超臨界高温高圧状態では常温常庄の10〜100倍もの水分子がイオンに解離している。
【0054】
従って、水自体に酸触媒、アルカリ触媒効果が付与されることになり、塩素含有 有機物はアルカリ状態で脱塩素されることから、高温高圧水自体のアルカリ触媒効果により、ダイオキシン類の塩素が脱塩素され、過酸化水素等を加え短時間で反応させ有機塩素化合物は完全に分解され、PCB含有油は水・二酸化炭素・塩酸に周知の如く分解される。
【0055】
図1において、叙上水25は水槽13に再利用され、二酸化炭素58は該抽出システム27に供される。
【0056】
塩酸は酸として利用される。結局、系外に一切害物を出すことがない。
【0057】
【発明の効果】
以上の如く本発明方法は構成されるので、PCB分離、完全無害化処理において絶対的な信頼性を有する超臨界流体での処理を何ら無理な設計負担を強いることなく、PCB分離阻止とPCBガスの逸散阻止とを達成しつつ実現しており、当該分野において極めて有意義である。さらに、処理生成物の全てを完全に利用し尽くしていて、害を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の概要説明図である。
【図2】本発明の抽出システムの詳示図である。
【図3】本発明の超臨界水酸化システムの詳示図である。
【図4】従来の方法の説明図である。
【符号の説明】
1 ; 物品
2 ; 容器
3 ; 洗浄槽
4 ; 二酸化炭素
5 ; 助溶剤
6 ; 装置
7 ; 検出部
8 ; 分離器
9 ; 配管
10 ; 超臨界流体循環用圧縮装置
11 ; 減圧弁
12 ; 有害物質取出口
13 ; 水槽
14 ; 破砕機
15、16 ; コンベアベルト
17 ; 傾斜水路
18 ; 銅・鉄片金属・碍子
18a、19a ; 回収部
19 ; チップ状木・紙・繊維
20 ; オーバーフロー部
21 ; メッシュ板
22 ; 油分離器
23 ; 油タンク
24 ; PCB含有油
25 ; 水
26 ; ポンプ
27 ; 超臨界流体抽出システム
28 ; キャビネット
29 ; 超臨界流体循環高圧管路
29a、29b ; 縦路
30 ; リボイラー
30a、31a ; 加熱体
31 ; 超加熱器
32、33 ; 温度制御器
34、35 ; 熱電対
36 ; 電気センサー
37 ;計測器
38 ; 破裂板
39 ; 試料充填容器
40 ; 熱電対
41 ; 冷却ユニット
42 ; 冷却器
43 ; 冷却ユニット
44 ; 超冷却器
45、46 ; バルブ
47 ; 分析管
48 ; 充填口
49 ; 熱電対
50 ; コンピューター
51 ; 絶縁油
52 ; 油タンク
53 ; 超臨界水酸化反応システム
54 ; 管路
55 ; タンク
56 ; ポンプ
57 ; 取出し口
58 ; 二酸化炭素
Claims (1)
- 外気と完全に遮断した密封室内に設けた水槽において、PCB含有絶縁油抜き取り後のトランス・変圧器を当該水槽内に予め配備の破砕機械でもって所定サイズにまで水中破砕した後、当該破砕片を超音波洗浄と加熱対流付加によって洗浄すると共に銅や鉄片金属・碍子とチップ状木・紙・繊維とを浮遊選別し、オーバーフローの油分表層皮膜水を分離フィルターを介して油分を回収し、水は再利用に供するとした水槽処理の第1程と、上記工程で得られた洗浄された銅や鉄片金属・碍子は再資源化に付すと共にPCBを未だ含浸のチップ状木・紙・繊維を、縦型に構成した超臨界流体循環管路の一方の縦路下部に該管路の適宜部位に配設の充填口より充填の超臨界流体CO2を加熱して低密度化する外部接触機器よりなる、リボイラー並びにその上位に更なる加熱で密度勾配を高めるための外部接触機器よりなる超加熱器を配し、他方の縦路途中にメッシュ体よりなる試料充填容器並びにその上位に流体を冷却して高密度化する外部接触機器よりなる冷却器を配し、さらに該管路下部に管路下部の高密度化を促進させるため外部接触機器よりなる超冷却器を配して、該リボイラー並びに超加熱器の加熱と上記他方の縦路における冷却器並びに底部における超冷却器によって生じる、密度差を駆動力として溶媒CO2を上記の超臨界流体循環管路内部で自動的に循環させ、当該循環による同一溶媒の繰り返しの対試料接触にて完全な抽出をなし上記管路の適宜部位より取り出す超臨界流体CO2を溶媒とする抽出システムにて抽出処理して微量含浸絶縁油を回収し、木・紙・繊維は再資源化に付する第2工程と、前記第1、第2工程で回収の油分を合わせて、前記第2工程における超臨界流体循環路に酸化剤と共に投入し、超臨界水酸化反応の繰り返しにて、水・二酸化炭素・塩酸に分解処理し、当該水は前記水槽に、二酸化炭素は前記抽出システムに夫々リサイクルする第3工程とから成るとしたことを特徴とする変圧器等のPCB含有絶縁油全量無害化処理方法。
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