JP3621955B2 - 焼却灰あるいは汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解、除去する方法及びシステム - Google Patents
焼却灰あるいは汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解、除去する方法及びシステム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機塩素化合物やダイオキシン類を含む焼却灰及びダイオキシン類に汚染された土壌にゼオライトを混合・加熱し、その後、直接電磁波照射することにより分解除去する方法とそのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機塩素化合物、ダイオキシン類を含む焼却灰や汚染された土壌を浄化処理する方法は高温燃焼により熱分解する方法（例えば、特許出願公開平３−１４７７２６、特願平１０−１１８６７６号参照）。また、白金等の金属触媒を利用し酸化分解する方法（例えば、特許出願公開平３−１４７７２６、特願平１０−１１８６７６号参照）がある。更にオゾン等の酸化剤の利用する方法等もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌を発生する事業所で容易に有機塩素化合物やダイオキシン類が分解除去できて、更に、従来の有機塩素化合物やダイオキシン類分解除去方法より安価で、ダイオキシン類、や有機塩素化合物を完全に分解除去処理、無害化する技術の確立が要望されている。
【０００４】
本発明の目的は廃棄物等の焼却過程から排出されるダイオキシン類を含む焼却灰（焼却により発生するダイオキシン類は全量の８０％が焼却灰に含有されている）及びダイオキシン類や有機塩素化合物などに汚染された土壌を浄化処理する方法の確立を図ることにある。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
本発明は有機塩素化合物やダイオキシン類を含む焼却灰または、これらに汚染された土壌にアルカリ及びゼオライトを混合・加熱しさらに、電磁波を直接照射することによりこれらの有機塩素化合物やダイオキシン類を容易で、短時間にかつ経済的に分解除去、無害化する方法とそのシステムに関するものである。
【０００６】
上記の発明は有機塩素化合物やダイオキシン類の分解除去方法はこの物質が含まれる焼却灰及び汚染された土壌にアルカリ濃度１〜９５％の水酸化ナトリウム水溶液及びゼオライトを焼却灰や汚染された土壌の濃度量に比例させ混合し、この混合物を２５〜２５０℃に加熱し、その後に電磁波（発信周波数＝３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）を直接照射することにより焼却灰及び汚染された土壌中のダイオキン類を数分間の極短時間に分解除去する方法である。
【０００７】
上述のダイオキシン分解処理技術を更に効率良く行うために、電磁波を照射する前に、あらかじめ前項の焼却灰及び汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を吸着、固定化するゼオライト混合組成物を添加し、これらの物質を吸着させ、この混合物を加熱後、電磁波を直接照射し有機塩素化合物やダイオキシン類の分解反応を促進させる働きを付加した方法を発明した。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施態様を図面により説明する。
図１は本発明に係わる焼却灰及び汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解除去する方法の一実施例を示すプロセスフローシートである。
このプロセスフローシートは以下の各独立した装置、機器及び制御装置により構成されている。
１の原料受け槽は有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌を入れ、定量供給機で２の混合・加熱機でゼオライトと約０．５〜１時間程度、混合・加熱（常温〜２５０℃に加温）する。その際、触媒となるゼオライト（アルミノ珪酸鉱物）は分解除去物質の含有成分の量に応じて、添加量を調整する。
２の操作で加熱された混合物は４の電磁波直接照射反応装置で分解反応をおこなう。
操作条件：反応圧力＝０．１〜１．０Ｍパスカル、反応温度＝常温〜２５０℃、照射反応時間＝１〜２０分間、ゼオライト混合濃度＝１％〜３０％のもとで電磁波の直接照射による有機塩素化合物、ダイオキシン類の熱アルカリ分解反応を行う。
４の電磁波直接照射熱アルカリ分解反応を終えた原料は洗浄後、５の脱水機により脱水分離する。
さらに、６の乾燥工程を経て処理されたものとして搬出する。
ここで、５の脱水機により脱水分離の際に排出する脱水ロ液は未反応なアルカリ成分、溶出したシリカなど有価物質が含まれているので、アルカリ混合・工程に返送しアルカリ溶液として再生する、排水のクローズドシステムを採用している。
【０００８】
図２は焼却灰及び汚染土壌とアルカリ及びゼオライトの混合・加熱装置の図である。この装置は以下の構成機器、制御機器により構成されている。
ここで用いる混合・加熱器は２軸のパドル（攪拌羽很）及び本体ジャケットの伝熱により熱を外部より供給する。このため、伝熱面に粉体が付着すると伝熱特性が著しく低下するのでお互いの軸に取り付けられたパドル（羽根）及びジャケットの伝熱表面を常に掻き取るようにパドルの形状を掻き取り型にしている。
サーマルシャフト（パドル軸）は中空にしてその中を加熱媒体が通る構造になっている。このため、耐熱ベアリング、耐熱グリースを使用した。
さらにサーマルシャフト（パドル軸）はロータリージョイント（回転継ぎ手）を使用することにより連続的に加熱媒体の供給・排出が出来る構造にした。
【０００９】
図３は電磁波を直接、焼却灰及び汚染された土壌とゼオライトの混合・加熱物に、直接電磁波を照射する電磁波直接照射反応装置の図である。主な構成機器は電磁波を発生する電磁波発振機、電磁波を制御するアイソレータ、電磁波を直接原料に照射するための接続導波管、マイクロ波オーブン、原料を送るスクリュー、装置の加熱を防ぐスタラファン、振動装置より成り立っている。
【００１０】
以上、図１、図２、図３に示す焼却灰及び汚染土壌の有機塩素化合物やダイオキシン類の分解、除去処理操作条件は以下のとおりである。
焼却灰及び汚染された土壌に濃度１〜９５％の水酸化ナトリウム水溶液を混合（混合量は０．１〜５０ｗｔ％である。）し、この混合物に電磁波（発信周波数＝３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）を直接照射することにより焼却灰及び汚染された土壌中のダイオキン類や有機塩素化合物は電磁波の持つエネルギーによってこの分子は極短時間に激しい分子振動を起し、局所的に高温を発生させアルカリによる有機塩素化合物やダイオキシン類を酸化分解除去する。
この分解反応で照射時間数秒〜数分で完全に有機塩素化合物やダイオキシン類を容易に分解することが出来る。
【００１１】
実施例（この実施例によって本発明が何ら規定されるものではない）
上記の分解反応を効果的に行うために、ダイオキシン類を吸着する目的でゼオライトを混合する。
また、ゼオライトの添加はダイオキン類や有機塩素化合物の分解反応を促進する触媒となる（ゼオライト混合比は重量比で０．１〜３０％）。この混合物を加熱（常温〜２５０℃）した後に直接、電磁波（実施例では周波数２．４５０ＭＨｚ電磁波）を照射し、分解する方法を実証した。
【００１２】
実施効果の例（この実施例によって本発明が何ら規定されるものではない）
【発明の効果】
【００１３】
以上の記載から明らかなように、この発明に係わるアルカリ電磁波反応分解処理装置により有機塩素化合物、ダイオキシン類等の分解・除去処理を効果的に行うことが出来た。
（以下にその１例を示す。）
【００１４】
「技術的効果」
（分解効果）
熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような技術的優位性を持っている。
【００１５】
熱アルカリ（１５０℃）のみでは原試料（焼却飛灰）中のダイオキシンは５０％程度の分解率であるが。熱アルカリと電磁波による分解法、ゼオライトを添加し熱アルカリ・電磁波分解法で処理する、それぞれの方法は下表の様な結果となった。
ゼオライトを添加混合する熱アルカリ電磁波により焼却飛灰中のダイオキシンを完全に分解処理し無害化することが出来る。
【００１６】
「経済的効果」（本発明による）
熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような経済的優位性を持っている。
【００１７】
「環境面での効果」
＝ダイオキシン削減効果＝
熱アルカリ（１５０℃）法のみでは原試料（焼却飛灰）中のダイオキシンは５０％程度、分解処理することが出来る。熱アルカリと電磁波による分解法ゼオライトを添加し熱アルカリと電磁波分解法で処理した試料は【００１５】の表に示す様な分析結果になった。
ゼオライトを添加混合する熱アルカリ電磁波法により焼却灰中のダイオキシンは完全に分解処理することが出来る。
＝環境削減効果＝
本発明の熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような環境汚染物質の削減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼却灰及び汚染土壌の有機塩素化合物やダイオキシン類、分解除去処理プロセスフローシート
【図２】焼却灰あるいは汚染土壌とアルカリ液の混合・加熱装置の図である。
【図３】有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌にアルカリを混合し加熱後、直接、電磁波を照射する方法での電磁波直接照射反応装置の図である。
【符号の説明】
１ 原料受槽
２ 混合・加熱装置
３ アルカリ貯槽
４ 電磁波直接照射反応装置
５ 脱水機
６ 乾燥機
７ 処理焼却灰受槽
８ 脱離液排水再生処理装置
９ モニタシステムリング
１０ 原料投入口
１１ アルカリ注入口
１２ 加熱物排出口
１３ 攪拌翼（スチーム加熱）
１４ 回転軸（２軸、スチーム加熱）
１５ 変速機（インバーター制御）
１６ スチームジャケット
１７ マイクロ波発振機
１８ アイソレータ
１９ 接続導波管
２０ マイクロ波オーブン
２１ スクリュー
２２ スタラファン
２３ 振動装置
２４ 非加熱物投入部（原料投入口）
２５ トラフ
２６ 断熱構造
２７ 架台
２８ 非加熱物払出口（処理物出口）
２９ 非加熱物受け
【発明の属する技術分野】
本発明は有機塩素化合物やダイオキシン類を含む焼却灰及びダイオキシン類に汚染された土壌にゼオライトを混合・加熱し、その後、直接電磁波照射することにより分解除去する方法とそのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機塩素化合物、ダイオキシン類を含む焼却灰や汚染された土壌を浄化処理する方法は高温燃焼により熱分解する方法（例えば、特許出願公開平３−１４７７２６、特願平１０−１１８６７６号参照）。また、白金等の金属触媒を利用し酸化分解する方法（例えば、特許出願公開平３−１４７７２６、特願平１０−１１８６７６号参照）がある。更にオゾン等の酸化剤の利用する方法等もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌を発生する事業所で容易に有機塩素化合物やダイオキシン類が分解除去できて、更に、従来の有機塩素化合物やダイオキシン類分解除去方法より安価で、ダイオキシン類、や有機塩素化合物を完全に分解除去処理、無害化する技術の確立が要望されている。
【０００４】
本発明の目的は廃棄物等の焼却過程から排出されるダイオキシン類を含む焼却灰（焼却により発生するダイオキシン類は全量の８０％が焼却灰に含有されている）及びダイオキシン類や有機塩素化合物などに汚染された土壌を浄化処理する方法の確立を図ることにある。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
本発明は有機塩素化合物やダイオキシン類を含む焼却灰または、これらに汚染された土壌にアルカリ及びゼオライトを混合・加熱しさらに、電磁波を直接照射することによりこれらの有機塩素化合物やダイオキシン類を容易で、短時間にかつ経済的に分解除去、無害化する方法とそのシステムに関するものである。
【０００６】
上記の発明は有機塩素化合物やダイオキシン類の分解除去方法はこの物質が含まれる焼却灰及び汚染された土壌にアルカリ濃度１〜９５％の水酸化ナトリウム水溶液及びゼオライトを焼却灰や汚染された土壌の濃度量に比例させ混合し、この混合物を２５〜２５０℃に加熱し、その後に電磁波（発信周波数＝３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）を直接照射することにより焼却灰及び汚染された土壌中のダイオキン類を数分間の極短時間に分解除去する方法である。
【０００７】
上述のダイオキシン分解処理技術を更に効率良く行うために、電磁波を照射する前に、あらかじめ前項の焼却灰及び汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を吸着、固定化するゼオライト混合組成物を添加し、これらの物質を吸着させ、この混合物を加熱後、電磁波を直接照射し有機塩素化合物やダイオキシン類の分解反応を促進させる働きを付加した方法を発明した。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施態様を図面により説明する。
図１は本発明に係わる焼却灰及び汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解除去する方法の一実施例を示すプロセスフローシートである。
このプロセスフローシートは以下の各独立した装置、機器及び制御装置により構成されている。
１の原料受け槽は有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌を入れ、定量供給機で２の混合・加熱機でゼオライトと約０．５〜１時間程度、混合・加熱（常温〜２５０℃に加温）する。その際、触媒となるゼオライト（アルミノ珪酸鉱物）は分解除去物質の含有成分の量に応じて、添加量を調整する。
２の操作で加熱された混合物は４の電磁波直接照射反応装置で分解反応をおこなう。
操作条件：反応圧力＝０．１〜１．０Ｍパスカル、反応温度＝常温〜２５０℃、照射反応時間＝１〜２０分間、ゼオライト混合濃度＝１％〜３０％のもとで電磁波の直接照射による有機塩素化合物、ダイオキシン類の熱アルカリ分解反応を行う。
４の電磁波直接照射熱アルカリ分解反応を終えた原料は洗浄後、５の脱水機により脱水分離する。
さらに、６の乾燥工程を経て処理されたものとして搬出する。
ここで、５の脱水機により脱水分離の際に排出する脱水ロ液は未反応なアルカリ成分、溶出したシリカなど有価物質が含まれているので、アルカリ混合・工程に返送しアルカリ溶液として再生する、排水のクローズドシステムを採用している。
【０００８】
図２は焼却灰及び汚染土壌とアルカリ及びゼオライトの混合・加熱装置の図である。この装置は以下の構成機器、制御機器により構成されている。
ここで用いる混合・加熱器は２軸のパドル（攪拌羽很）及び本体ジャケットの伝熱により熱を外部より供給する。このため、伝熱面に粉体が付着すると伝熱特性が著しく低下するのでお互いの軸に取り付けられたパドル（羽根）及びジャケットの伝熱表面を常に掻き取るようにパドルの形状を掻き取り型にしている。
サーマルシャフト（パドル軸）は中空にしてその中を加熱媒体が通る構造になっている。このため、耐熱ベアリング、耐熱グリースを使用した。
さらにサーマルシャフト（パドル軸）はロータリージョイント（回転継ぎ手）を使用することにより連続的に加熱媒体の供給・排出が出来る構造にした。
【０００９】
図３は電磁波を直接、焼却灰及び汚染された土壌とゼオライトの混合・加熱物に、直接電磁波を照射する電磁波直接照射反応装置の図である。主な構成機器は電磁波を発生する電磁波発振機、電磁波を制御するアイソレータ、電磁波を直接原料に照射するための接続導波管、マイクロ波オーブン、原料を送るスクリュー、装置の加熱を防ぐスタラファン、振動装置より成り立っている。
【００１０】
以上、図１、図２、図３に示す焼却灰及び汚染土壌の有機塩素化合物やダイオキシン類の分解、除去処理操作条件は以下のとおりである。
焼却灰及び汚染された土壌に濃度１〜９５％の水酸化ナトリウム水溶液を混合（混合量は０．１〜５０ｗｔ％である。）し、この混合物に電磁波（発信周波数＝３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）を直接照射することにより焼却灰及び汚染された土壌中のダイオキン類や有機塩素化合物は電磁波の持つエネルギーによってこの分子は極短時間に激しい分子振動を起し、局所的に高温を発生させアルカリによる有機塩素化合物やダイオキシン類を酸化分解除去する。
この分解反応で照射時間数秒〜数分で完全に有機塩素化合物やダイオキシン類を容易に分解することが出来る。
【００１１】
実施例（この実施例によって本発明が何ら規定されるものではない）
上記の分解反応を効果的に行うために、ダイオキシン類を吸着する目的でゼオライトを混合する。
また、ゼオライトの添加はダイオキン類や有機塩素化合物の分解反応を促進する触媒となる（ゼオライト混合比は重量比で０．１〜３０％）。この混合物を加熱（常温〜２５０℃）した後に直接、電磁波（実施例では周波数２．４５０ＭＨｚ電磁波）を照射し、分解する方法を実証した。
【００１２】
実施効果の例（この実施例によって本発明が何ら規定されるものではない）
【００１３】
以上の記載から明らかなように、この発明に係わるアルカリ電磁波反応分解処理装置により有機塩素化合物、ダイオキシン類等の分解・除去処理を効果的に行うことが出来た。
（以下にその１例を示す。）
【００１４】
「技術的効果」
（分解効果）
熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような技術的優位性を持っている。
熱アルカリ（１５０℃）のみでは原試料（焼却飛灰）中のダイオキシンは５０％程度の分解率であるが。熱アルカリと電磁波による分解法、ゼオライトを添加し熱アルカリ・電磁波分解法で処理する、それぞれの方法は下表の様な結果となった。
【００１６】
「経済的効果」（本発明による）
熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような経済的優位性を持っている。
「環境面での効果」
＝ダイオキシン削減効果＝
熱アルカリ（１５０℃）法のみでは原試料（焼却飛灰）中のダイオキシンは５０％程度、分解処理することが出来る。熱アルカリと電磁波による分解法ゼオライトを添加し熱アルカリと電磁波分解法で処理した試料は【００１５】の表に示す様な分析結果になった。
ゼオライトを添加混合する熱アルカリ電磁波法により焼却灰中のダイオキシンは完全に分解処理することが出来る。
＝環境削減効果＝
本発明の熱アルカリ電磁波分解法は他方法に比較し下表のような環境汚染物質の削減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼却灰及び汚染土壌の有機塩素化合物やダイオキシン類、分解除去処理プロセスフローシート
【図２】焼却灰あるいは汚染土壌とアルカリ液の混合・加熱装置の図である。
【図３】有機塩素化合物やダイオキシン類に汚染された焼却灰あるいは土壌にアルカリを混合し加熱後、直接、電磁波を照射する方法での電磁波直接照射反応装置の図である。
【符号の説明】
１ 原料受槽
２ 混合・加熱装置
３ アルカリ貯槽
４ 電磁波直接照射反応装置
５ 脱水機
６ 乾燥機
７ 処理焼却灰受槽
８ 脱離液排水再生処理装置
９ モニタシステムリング
１０ 原料投入口
１１ アルカリ注入口
１２ 加熱物排出口
１３ 攪拌翼（スチーム加熱）
１４ 回転軸（２軸、スチーム加熱）
１５ 変速機（インバーター制御）
１６ スチームジャケット
１７ マイクロ波発振機
１８ アイソレータ
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２０ マイクロ波オーブン
２１ スクリュー
２２ スタラファン
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２４ 非加熱物投入部（原料投入口）
２５ トラフ
２６ 断熱構造
２７ 架台
２８ 非加熱物払出口（処理物出口）
２９ 非加熱物受け
Claims (2)
- 焼却灰あるいは汚染土壌とアルカリとゼオライトとの混合物を加熱後、直接マイクロ波を照射し、焼却灰あるいは汚染土壌中の有機塩素化合物等やダイオキシン類を分解、除去する方法。
- 焼却灰あるいは汚染土壌とゼオライトとを混合し、得られる混合物を加熱する混合・加熱機２と、加熱された混合物に直接マイクロ波を照射する電磁波直接照射反応装置４とを備えた焼却灰あるいは汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解、除去するシステム
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