JP3664716B2 - 環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難分解性の環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置に関し、特にはＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール），ダイオキシン等の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、過熱蒸気を利用して該活性炭からガス成分として分離するガス化方法と装置、及び分離したガス成分としての環境汚染物質を過熱蒸気を利用して分解する方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣＢはビフェニールの水素が塩素に置換されたものの総称であり、わが国では１９５４年から生産が開始されて、その優れた電気的特性，不燃性，化学的安定性を利用して各種のコンデンサ，変圧器の絶縁油，蛍光灯等の安定器，柱上トランス，熱媒体，潤滑油，感圧紙等に使用されている。このＰＣＢは難分解性であるとともに環境残留性が高く、水への溶解度が低い一方で脂溶性が高いため脂肪組織に蓄積されやすく、半揮発性で大気を経由して移動する揮散移動性があり、発ガン性及び免疫系への影響等の毒性が確認されている。
【０００３】
このＰＣＢを巡る問題については、非特許文献１にその概要がまとめられている。例えば、従来から知られている液状のＰＣＢの処理方法として、１１００℃以上の高温で熱分解する方法、化学反応によりＰＣＢ中の塩素を水素に置換してＰＣＢではない物質に分解する脱塩素化法、高温高圧水によりＰＣＢを分解する水熱酸化分解法、還元雰囲気の高温溶融金属（Ｎｉ−Ｃｕ）中に酸素とＰＣＢを入れて高温溶融金属の持つ炭素を脱離させる触媒作用によって一酸化炭素，二酸化炭素及び塩酸に分解する還元熱化学分解法、ＰＣＢとアルカリ剤を混合して紫外線照射により脱塩素化を行い、触媒あるいはＰＣＢ分解菌により分解する光分解法（ＵＶ触媒法）等がある。
【０００４】
更に固形状ＰＣＢの処理方法として、前記した高温での熱分解法、高温高圧水によりＰＣＢが含浸・付着した有機物毎分解する水熱酸化分解法、汚染物を加熱して分解したＰＣＢを還元状態で熱的／化学的に分解する還元熱化学分解法、ＰＣＢ汚染物を真空状態で加熱してＰＣＢを分離する真空加熱分離法、有機溶剤を用いて洗浄する溶剤洗浄法等がある。
【０００５】
一方、本願出願人は先に特許文献１により、溶媒を加熱して溶媒蒸気を発生させ、該溶媒蒸気を更に所定の温度に加熱して溶媒過熱蒸気とし、該溶媒過熱蒸気を所定の温度に加熱された常圧（もしくは微負圧）の反応装置内に連続して供給し、この溶媒過熱蒸気の雰囲気中の反応装置内に被分解処理物を供給して所定の反応時間経過させて通過させることにより、被分解処理物を分解処理するようにした環境汚染物質の分解処理方法と装置を提案した。かかる分解処理方法によれば、フロンガス等の環境汚染物質が溶媒とともに蒸気となってから過熱されて常圧（もしくは微負圧）で温度のみが上昇した過熱蒸気となり、反応装置内を所定の反応時間かけて通過する際に分解処理され、過熱蒸気は冷却液化して排出される。これらの反応は全て反応装置の中でのクローズドシステムであるので二次汚染は生じないという作用が得られる。
【０００６】
固形成分を含む環境汚染物質の場合は、上記反応装置内を移送装置により移送して分解処理し、分解処理後に残留する固体成分は反応装置から排出する。反応時間と温度を任意に設定することにより、分解の程度をコントロールすることができ、処理時には１秒以下から数十秒程度の短時間で１００％の分解率が得られ、処理温度を任意に選ぶことで分解開始に必要な活性化エネルギーを供給できるとともに被分解物質によって溶媒蒸気を任意に選択できるので、分解速度、分解率等が安定しており、ほとんどの有機化合物を分解することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２１９６８９号
【非特許文献１】
ＰＣＢ問題をめぐる動向について（トピックス環境事業団法改正の概要），http://www.jema-net.or.jp/Japanese/jyuden/pcb62.htm
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液状もしくは固形状ＰＣＢの各種処理方法は、何れも高い処理費を要するので、コスト面での難点がある外、上記従来の方法は被分解処理物を燃焼することが基本手段となっているため、一旦分解しても冷却時にＰＣＢが再合成されることがあるという課題がある。また、液状として含有されている１〜３％程度のＰＣＢの処理法は実績があるが、固形状ＰＣＢの処理方法に関しては実績がほとんどないのが実情である。
【０００９】
更に前記高温焼却法は残渣中に発生するダイオキシン等に対する対策が問題であり、その他の処理方法においても被分解処理物によって反応過程を変えることは困難であるとともに専用の装置を必要とするため、ランニングコスト及びイニシャルコストが高い上、汎用性がないという欠点を有している。
【００１０】
そこで本発明はＰＣＢ，ダイオキシン等の難分解性の環境汚染物質の分解を行うシステムにおける上記問題点を解消して、ＰＣＢ等の環境汚染物質を活性炭に吸着させて効率的に除去し、該活性炭に付着したＰＣＢ等の環境汚染物質を過熱蒸気を利用して該活性炭からガス成分として分離し、更にガス成分を過熱蒸気を利用して分解するＰＣＢ等の環境汚染物質のガス化・分解方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離する環境汚染物質のガス化方法及びＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段とを備えてなる環境汚染物質のガス化装置を提供する。また、固液分離手段として蒸気圧縮型脱水器を用いた構成を提供する。
【００１２】
更に、ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離し、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行う環境汚染物質の分解処理方法、及びＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段と、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行う分解手段とを備えてなる環境汚染物質の分解処理装置を提供する。
【００１３】
かかる環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置によれば、ＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離することができ、更に得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行うことができる。従って難分解性であるとともに水への溶解度が低くて環境残留性が高いＰＣＢ等の環境汚染物質を効率的に分解除去することができるガス化・分解方法及びその装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明にかかる環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置の具体的な実施形態をＰＣＢのガス化・分解を例として説明する。図１は本発明を適用したＰＣＢ汚染物質処理フローチャート図であり、ＰＣＢ汚染物質が［▲１▼含水率の高い場合］［▲２▼含水率の低い場合］［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］に分けて説明する。
【００１５】
［▲１▼含水率の高い場合］及び［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］
ステップ１に示したように、被分解処理物が例えば含水率の高いＰＣＢ汚染土である場合には、先ずステップ２で固液分離手段によりＰＣＢ汚染土の固液分離処理を行い、ステップ３で液体成分を得るとともにステップ４で固体成分を得る。液体成分はステップ５で活性炭に吸着してＰＣＢを除去し、ステップ６で清浄化した液体として放流する。ステップ５でＰＣＢを吸着した活性炭は吸着量が飽和状態に達すると、ステップ２４に示すＰＣＢ吸着活性炭として処理する。このステップ２４に示すＰＣＢ吸着活性炭に過熱蒸気８を供給することにより、ＰＣＢ吸着活性炭からガス成分としてＰＣＢを分離させ、ステップ１１の分解装置に供給されて過熱蒸気８によって分解処理される。そして、ＰＣＢの除去された活性炭は再利用が可能である。
【００１６】
更に、ステップ１１で分解の終了したガス成分はステップ１２で冷却することによりステップ１３でガス成分を得るとともにステップ１４で液体成分を得る。ステップ１３で得たガス成分はステップ１５で再度の活性炭による吸着処理を行ってからステップ１６で安全なガスとして排気処理を行い、ステップ１４で得た液体成分はステップ１７で再度の活性炭による吸着処理を行ってＰＣＢを除去し、ステップ１８で清浄化した液体として放流する。尚、ステップ１５とステップ１７の活性炭による吸着処理は、系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として行うものであって、分解そのものはステップ１１で完了している。そのため、被分解処理物の性状に応じてステップ１５とステップ１７は省略することもできる。
【００１７】
一方、ステップ４で得た固体成分はステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気８を供給することにより、ステップ９でガス成分を得るとともにステップ１０で残渣成分を得る。このステップ９で得たガス成分はステップ１１で過熱蒸気８による分解処理を行う。以降はＰＣＢ吸着活性炭から分離・分解したガス成分と同様にステップ１２からステップ１８までの工程を経て処理される。
【００１８】
［▲２▼含水率の低い場合］
ステップ１９に示したように被分解処理物が例えば含水率の低いＰＣＢ汚染土である場合には、ステップ２の固液分離処理は省略して直ちにステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気８を供給して以下同様に処理して安全なガスの排気処理とＰＣＢの除去された残渣の処理を行う。
【００１９】
［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］
ステップ２０に示したように被分解処理物が例えばＰＣＢ入りオイルである場合には、ステップ１９と同様に固液分離処理は省略してステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気によりガス化して上記と同様に処理する。
【００２０】
［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］
ステップ２１に示したように被分解処理物が例えば固体に付着したＰＣＢである場合は、５００℃程度の加熱によって残渣が残る場合と残渣が残らずガス化可能な場合とに分けて処理をする。先ず、ステップ２２に示す５００℃程度の加熱によって残渣が残りガス化困難な固体成分はステップ７のガス化装置に送り込んで過熱蒸気８を供給して処理し、ガス化した成分はステップ１１の分解装置で過熱蒸気８による分解処理を行ってから前記した通りに処理して安全なガスの排気処理と清浄化した液体の放流を行う。一方、ステップ２３に示す５００℃程度の加熱によって残渣が残らずガス化が可能な固体成分は直接ステップ１１の分解装置に供給して過熱蒸気８による分解処理を行ってから前記した通りの処理を行う。
【００２１】
図２は前記した図１のＰＣＢ汚染物質処理フローチャートにおける［▲１▼含水率の高い場合］及び［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］を実施するための実施例を示すシステム図であり、主要な構成要素は以下の通りである。２５は蒸気圧縮型脱水器、２６はボイラ、２７は液タンク、２８はガス化装置、２９は残渣タンク、３０，３１は活性炭塔、３２は加熱器、３３は分解装置、３４は冷却器、３５は活性炭塔、３６は中和洗浄塔である。
【００２２】
かかるシステム図の動作態様を説明する。先ずスラリーポンプを用いて被分解処理物としてのＰＣＢ汚染土４０を蒸気圧縮型脱水器２５内に投入するとともに溶媒としての水４１をボイラ２６で加熱して蒸気圧縮型脱水器２５内に投入し、真空ポンプ４２を稼働しながら撹拌器４３によりＰＣＢ汚染土４０と溶媒としての水４１とを十分に混合する。そしてバルブ４４を開いて液体成分を液タンク２７に流下させ、濃縮されたスラッジ状の固体成分はバルブ４５及びスラリーポンプ４６を用いてガス化装置２８内に投入される。
【００２３】
液タンク２７内に貯留された液体成分はポンプ４７の稼働によってバルブ４８，４９を介して活性炭が充填された活性炭塔３０，３１内に送り込まれ、活性炭に吸着されて除去される。このとき、後述の過熱蒸気を供給するためのバルブ５１，５２は閉じておく。活性炭塔３０，３１を通過して無害化された液体成分はバルブ５３，５４を通過して放流端５５から放流される。
【００２４】
活性炭塔３０，３１に収納した活性炭の吸着能力が飽和状態になると、バルブ４８，４９を閉じて、液体成分の供給を停止し、環境汚染物質から吸着したＰＣＢを分離する工程を行う。先ず、活性炭塔３０，３１をヒータ３０ａ，３１ａにより予め４００℃〜５００℃に加熱しておき、同時に図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０をバルブ５１，５２を介して両活性炭塔３０，３１内に供給する。
【００２５】
過熱蒸気発生装置とは、ヒータを働かせて２００℃〜３００℃に加熱した蒸気発生装置で水，メタノール等の溶媒が蒸発して１００℃以上の混合蒸気が発生し、この混合蒸気が発生する際に比体積が大きくなるため圧力が生じて数ｋｇ／ｃｍ２の圧力となり、この蒸気圧によって過熱蒸気発生装置内に配置されたスパイラル状の配管に混合蒸気が移送されて生成される。この過熱蒸気発生装置はヒータにより被分解処理物を分解処理するために必要な過熱蒸気とするための所定温度に加熱される。分解処理するために必要な過熱蒸気の温度は被分解処理物によって異なるため、それぞれの被分解処理物に応じて設定する。活性炭に吸着したＰＣＢを分離するためには、４００℃〜６００℃程度の過熱蒸気が適当である。
【００２６】
過熱蒸気５０で活性炭塔３０，３１から分離されたＰＣＢを含むガス成分はバルブ５６，５７を介して加熱器３２に送り込まれる。加熱器３２には空気５８と約５００℃に加熱された蒸気５９が供給されており、ＰＣＢを含むガス成分と混合加熱されて分解装置３３に送り込まれる。
【００２７】
分解装置３３は予め図外のヒータの駆動によって過熱蒸気５０の温度を維持するように加熱されて保持されている。即ち、分解装置３３は過熱蒸気発生装置と略同じ温度に加熱しておくことが適当である。分解装置３３内をＰＣＢを含むガス成分が通過する間に過熱蒸気によって所定の反応時間保持され、ＰＣＢが分解処理されて無害化され、次段の冷却器３４内に送り込まれる。
【００２８】
分解装置３３内は加圧されておらず、排出口側を開放した略常圧としている。つまり排出口にブロア等を設置し配管内の圧力は微負圧となっている。従って分解装置３３は従来の高圧の水熱反応装置と異なって微負圧のもとで環境汚染物質を分解処理することができる。
【００２９】
冷却器３４は冷却水の入口３４ａから冷却水を供給して同出口３４ｂから流出させることにより、分解装置３３と連通する配管内で分解処理された被分解処理物のガスが冷却されて液化する。冷却装置内の温度は分解物のガスを液化できる温度であればよい。このように液化することにより副生成物の発生が防止され、ガス状のまま放出して大気中に飛散することによる２次汚染の心配がない。排液は再度活性炭塔３５により残留ＰＣＢを含む成分が吸着されて中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分だけがブロア６０を経て大気中に放散される。前記したように活性炭塔３５は系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として設置されたものであって、被分解処理物に応じて該活性炭塔３５は省略することもできる。
【００３０】
次に蒸気圧縮型脱水器２５により固液分離された固体成分の処理方法を説明すると、前記したようにＰＣＢを含む固体成分はバルブ４５及びスラリーポンプ４６を介してガス化装置２８内に投入される。このガス化装置２８はヒータ６１，６２により予め４００℃〜５００℃に加熱してあり、図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０が供給されている。そしてガス化装置２８内に配置したスクリュー６３がスクリュー駆動モータ６４によって回転駆動されることにより固体成分が移送される間に過熱蒸気５０によって固体成分に付着しているＰＣＢがガス成分として分離され、蒸気流としてバルブ６５を介して前記加熱器３２に送り込まれ、以降は上記した動作態様に基づいて分解処理される。ガス化装置２８内に残留する固体成分はバルブ６６を介して残渣タンク２９内に貯留されて無害物として廃棄処理される。
【００３１】
図３は前記した図１のＰＣＢ汚染物質処理フローチャートにおける［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］及び［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］を実施するための実施例を示すシステム図であり、基本的な構成は図２のシステム図とほぼ同一であるため、同一の符号を付して表示してある。図３において、７０はＰＣＢが吸着した固体を収納したバッチ式タンクである。
【００３２】
ＰＣＢ入りオイル７１は、過熱蒸気５０とともに予め４００℃〜６００℃に加熱されたガス化装置２８内に流入し、スクリュー駆動モータ６４で駆動されるスクリュー６３によって移送される間に過熱蒸気５０によってＰＣＢがガス成分となり、蒸気流としてバルブ６５を介して加熱器３２に送り込まれ、上記した動作態様に基づいて加熱器３２と分解装置３３により分解処理され、分解装置３３と連通する配管内で分解処理された被分解処理物のガスが冷却器３４で冷却されて液化され、排液中のＰＣＢを含む成分が活性炭塔３０，３１により吸着されてバルブ５３，５４を介して中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ガス化装置２８内に残留する固体成分はバルブ６６を介して残渣タンク２９内に貯留されて無害物として廃棄処理される。前記したように活性炭塔３５は系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として設置されたものであって、被分解処理物に応じて該活性炭塔３５は省略することもできる。
【００３３】
バッチ式タンク７０はヒータ７０ａによって予め４００℃〜６００℃に加熱されており、過熱蒸気５０を供給することにより固体に付着しているＰＣＢがガス成分となり、蒸気流としてバルブ７２を介して加熱器３２に送り込まれ、上記した動作態様に基づいて分解処理される。
【００３４】
活性炭塔３０，３１に収納した活性炭の吸着能力が飽和状態になると、バルブ４８，４９を閉じて、液体成分の供給を停止し、環境汚染物質から吸着したＰＣＢを分離する工程を行う。先ず、活性炭塔３０，３１をヒータ３０ａ，３１ａにより予め４００℃〜５００℃に加熱しておき、同時に図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０をバルブ５１，５２を介して両活性炭塔３０，３１内に供給する。
【００３５】
過熱蒸気５０で活性炭塔３０，３１から分離されたＰＣＢを含むガス成分はバルブ５６，５７，６７を介して加熱器３２に送り込まれる。加熱器３２には空気５８と約５００℃に加熱された蒸気５９が供給されており、ＰＣＢを含むガス成分と混合加熱されて分解装置３３に送り込まれる。
【００３６】
ここで過熱蒸気５０を生成する際の溶媒について説明すると、溶媒としては、水，メタノール，過酸化水素が利用可能である。水の場合には加水分解を主体として反応が進行し、溶媒がメタノールの場合には、約３００℃でメタノール自身が熱分解して
ＣＨ３ＯＨ → Ｈ２Ｏ＋Ｈ２＋Ｃ
となるため、Ｈ２による還元反応分解とＨ２Ｏによる加水分解が同時に進行し、加水分解だけでは分解できないか反応速度がきわめて遅い被分解処理物に適用して有効である。尚、分解時間を十分に取らないと副生成物として有機物ができることがある。
【００３７】
溶媒が過酸化水素の場合には、熱により容易に分解して
２Ｈ２Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
となるから、加水分解と酸化反応が同時に進行する。更に水蒸気雰囲気中での酸化は湿式燃焼と称され、有機物の炭素と反応してＣＯ２となり、これは発熱反応であるため、連鎖的に分解反応が進行する。
【００３８】
図４は本発明を適用した際のＰＣＢを含んだ汚泥の処理データを示しており、ステップ８０で用意したＰＣＢ汚泥（含水率８１％，土１９ｋｇ，水８１ｋｇ，土比重１．１４，容積９７．７Ｌ，ＰＣＢ５００ｐｐｍ＝５０ｇ）をステップ８１で蒸気圧縮型脱水器で固液分離したところ、ステップ８２の脱水液中の含水率は９９．９９％（水６６．７ｋｇ，土４ｇ，ＰＣＢ３．１４８ｐｐｍ＝０．２１ｇ）であり、ステップ８３の脱水汚泥性状として含水率は４２．９５％（土１８．９９６ｋｇ，水１４．３ｋｇ，ＰＣＢ１４９３．４４１ｐｐｍ＝４９．７９ｇ）であった。
【００３９】
次にステップ８４で脱水液通過後の活性炭の性状を見たところ、活性炭１０００ｇ（土４ｇ，水４３．５ｇ，ＰＣＢ２００．４７７ｐｐｍ＝０．２１ｇ）であり、ステップ８５で活性炭通過後の液の状態をみると、土はなし，水６６．６５６５ｋｇ，ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っている。従って活性炭の吸着力によってＰＣＢが効率よく除去されていることが分かる。
【００４０】
ステップ８６のガス化装置を利用して脱水汚泥をガス化処理し、ステップ８７でガス化後の残渣の性状を見たところ、含水率は１０．３１％（土２．６０８５ｋｇ（強熱減量４７．８３％），水０．３ｋｇ，ＰＣＢ０．０００７ｍｇ／ｌ）で基準値である０．００３ｍｇ／ｌを下回っていることが判明した。また、ガス化装置で得たガス成分をステップ８８で酸素雰囲気下６００℃の過熱蒸気を用いた分解装置で分解処理した後の吸着後の活性炭の性状をステップ８９でみたところ、活性炭４０００ｇ（土１１．３ｇ，水２７１．５ｇ，ＰＣＢ０．６３ｐｐｍ＝０．００２７ｇ）であり、分解率は９９．９９４％であることが判明した。ステップ９０で排ガス洗浄水の性状をみたところ、ガス洗浄水２０ｋｇ（凝縮水１．７ｋｇ）であり、ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っている。洗浄後のガス成分は前記したようにブロア６０を経て安全な排気ガスとして大気中に放散される。
【００４１】
図５は本発明を適用した際のＰＣＢ入りオイルの分解処理データを示しており、ステップ９１で用意したＰＣＢで汚染された絶縁オイル４９５ｇ（ＰＣＢ５ｇ＝１％）をステップ９２で１ｋｇ／ｈの流量でヒーターにより５５０℃に加熱されたガス化装置２８に入れ、ステップ９３で１０００℃に加熱された分解装置３３内に６００℃の空気を１５０Ｎｌ／ｍｉｎの流量で添加しながら６００℃の過熱蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で添加して分解処理し、ステップ９４で冷却器３４で冷却した後、ステップ９５で得られた活性炭の性状をみたところ、活性炭１０００ｇ（水３６ｇ，ＰＣＢ０．１１５ｐｐｍ＝０．０００１２ｇ）であり、分解率は９９．９９８％であることが判明した。活性炭吸着後のガス成分は中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ステップ９６で洗浄液の性状をみたところ、ガス洗浄液２０ｋｇ，凝縮液１ｋｇで、ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っていることが判明した。なお、このデータは図３に示す加熱器３２の工程を省略し、ガス化されたＰＣＢで汚染された絶縁オイルを直接分解装置３３に供給したものであるが、その前工程として加熱器３２に供給して事前に加熱してもよいことはもとよりである。
【００４２】
図６はＰＣＢを吸着した活性炭の洗浄処理データを示しており、ステップ１００で洗浄用蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で６００℃に加熱された加熱器６８に入れ、ステップ１０１でＰＣＢを吸着した活性炭をヒーターにより６００℃に加熱し、ステップ１０２で１０００℃に加熱された分解装置３３内に６００℃の空気を１５０Ｎｌ／ｍｉｎの流量で添加しながら６００℃の過熱蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で添加して分解処理し、ステップ１０３で冷却器３４で冷却した後、ステップ１０４で得られた活性炭の性状をみたところ、ＰＣＢを吸着した当初の活性炭５００ｇ（土２ｇ，水２１．７５ｇ，ＰＣＢ２００．４ｐｐｍ＝０．１０５ｇ）のものが、活性炭５００ｇ（土２ｇ，水１６．８ｇ，ＰＣＢは＜０．０００５ｍｇ／ｌ）となっており、活性炭からＰＣＢが除去されていることが分かる。活性炭から分離されたＰＣＢを含むガス成分は過熱蒸気によって分解装置３３で分解され、分解されたガス成分は中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ステップ１０５で洗浄液の性状をみたところ、ガス洗浄水２０ｋｇ，凝縮水１ｋｇ，ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っており、分解率は９９．９９％以上であることが判明した。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば環境汚染物質であるＰＣＢ，ダイオキシン等の被分解処理物から環境汚染物質を活性炭を使用して効率的に吸着・除去することができる。そして、活性炭に吸着したＰＣＢ或いは固体成分に付着したＰＣＢは過熱蒸気を使用してガス化することができ、更に過熱蒸気により分解可能となる。特に液状として含有されている１〜３％程度のＰＣＢの分解処理のみならず、固形状ＰＣＢの処理方法に関しても大きな効果が得られる。
【００４４】
前記したように従来の高温焼却法は、残渣中に発生するダイオキシン等に対する対策が問題であり、その他の処理方法においても被分解処理物によって反応過程を変えることは困難であるとともに専用の装置を必要とするのに対して、本発明は従来の液状もしくは固形状ＰＣＢの各種処理方法と較べて処理費は低廉であり、ランニングコスト及びイニシャルコストが低くてコスト面で有利であるとともに被分解処理物を燃焼しないことにより分解したＰＣＢが再合成される等の問題は生じることがない。
【００４５】
更に本発明によれば、低圧で工程が進行するため所定の高温に耐えられる材質であれば構成部材の材質は任意に選択することができる上、機械的な強度及び引張応力とか熱応力に耐えるための設計は要求されず、汎用性が広いという効果がある。
【００４６】
従って本発明によれば、難分解性であるとともに水への溶解度が低くて残留性が高い環境汚染物質であるダイオキシン，ＰＣＢ等の環境汚染物質を効率的に分解除去することができるガス化・分解方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＰＣＢ汚染物質処理フローチャート図。
【図２】汚染物質処理フローチャートを実施するための実施例を示すシステム図。
【図３】ＰＣＢ入りオイル及び固体に付着したＰＣＢのガス化と分解処理を示すシステム図。
【図４】本発明を適用した際のＰＣＢを含んだ汚泥の処理データを示す説明図。
【図５】本発明を適用した際のＰＣＢ入りオイルの分解処理データを示す説明図。
【図６】ＰＣＢを吸着した活性炭の洗浄処理データを示す説明図。
【符号の説明】
２５…蒸気圧縮型脱水器
２６…ボイラ
２７…液タンク
２８…ガス化装置
２９…残渣タンク
３０，３１，３５…活性炭塔
３２…加熱器
３３…分解装置
３４…冷却器
３６…中和洗浄塔
４０…ＰＣＢ汚染土
４２…真空ポンプ
４６…スラリーポンプ
５０…過熱蒸気
６０…ブロア
７０…バッチ式タンク
７１…ＰＣＢ入りオイル
整理番号 Ｐ３５８７
【発明の属する技術分野】
本発明は難分解性の環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置に関し、特にはＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール），ダイオキシン等の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、過熱蒸気を利用して該活性炭からガス成分として分離するガス化方法と装置、及び分離したガス成分としての環境汚染物質を過熱蒸気を利用して分解する方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣＢはビフェニールの水素が塩素に置換されたものの総称であり、わが国では１９５４年から生産が開始されて、その優れた電気的特性，不燃性，化学的安定性を利用して各種のコンデンサ，変圧器の絶縁油，蛍光灯等の安定器，柱上トランス，熱媒体，潤滑油，感圧紙等に使用されている。このＰＣＢは難分解性であるとともに環境残留性が高く、水への溶解度が低い一方で脂溶性が高いため脂肪組織に蓄積されやすく、半揮発性で大気を経由して移動する揮散移動性があり、発ガン性及び免疫系への影響等の毒性が確認されている。
【０００３】
このＰＣＢを巡る問題については、非特許文献１にその概要がまとめられている。例えば、従来から知られている液状のＰＣＢの処理方法として、１１００℃以上の高温で熱分解する方法、化学反応によりＰＣＢ中の塩素を水素に置換してＰＣＢではない物質に分解する脱塩素化法、高温高圧水によりＰＣＢを分解する水熱酸化分解法、還元雰囲気の高温溶融金属（Ｎｉ−Ｃｕ）中に酸素とＰＣＢを入れて高温溶融金属の持つ炭素を脱離させる触媒作用によって一酸化炭素，二酸化炭素及び塩酸に分解する還元熱化学分解法、ＰＣＢとアルカリ剤を混合して紫外線照射により脱塩素化を行い、触媒あるいはＰＣＢ分解菌により分解する光分解法（ＵＶ触媒法）等がある。
【０００４】
更に固形状ＰＣＢの処理方法として、前記した高温での熱分解法、高温高圧水によりＰＣＢが含浸・付着した有機物毎分解する水熱酸化分解法、汚染物を加熱して分解したＰＣＢを還元状態で熱的／化学的に分解する還元熱化学分解法、ＰＣＢ汚染物を真空状態で加熱してＰＣＢを分離する真空加熱分離法、有機溶剤を用いて洗浄する溶剤洗浄法等がある。
【０００５】
一方、本願出願人は先に特許文献１により、溶媒を加熱して溶媒蒸気を発生させ、該溶媒蒸気を更に所定の温度に加熱して溶媒過熱蒸気とし、該溶媒過熱蒸気を所定の温度に加熱された常圧（もしくは微負圧）の反応装置内に連続して供給し、この溶媒過熱蒸気の雰囲気中の反応装置内に被分解処理物を供給して所定の反応時間経過させて通過させることにより、被分解処理物を分解処理するようにした環境汚染物質の分解処理方法と装置を提案した。かかる分解処理方法によれば、フロンガス等の環境汚染物質が溶媒とともに蒸気となってから過熱されて常圧（もしくは微負圧）で温度のみが上昇した過熱蒸気となり、反応装置内を所定の反応時間かけて通過する際に分解処理され、過熱蒸気は冷却液化して排出される。これらの反応は全て反応装置の中でのクローズドシステムであるので二次汚染は生じないという作用が得られる。
【０００６】
固形成分を含む環境汚染物質の場合は、上記反応装置内を移送装置により移送して分解処理し、分解処理後に残留する固体成分は反応装置から排出する。反応時間と温度を任意に設定することにより、分解の程度をコントロールすることができ、処理時には１秒以下から数十秒程度の短時間で１００％の分解率が得られ、処理温度を任意に選ぶことで分解開始に必要な活性化エネルギーを供給できるとともに被分解物質によって溶媒蒸気を任意に選択できるので、分解速度、分解率等が安定しており、ほとんどの有機化合物を分解することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２１９６８９号
【非特許文献１】
ＰＣＢ問題をめぐる動向について（トピックス環境事業団法改正の概要），http://www.jema-net.or.jp/Japanese/jyuden/pcb62.htm
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液状もしくは固形状ＰＣＢの各種処理方法は、何れも高い処理費を要するので、コスト面での難点がある外、上記従来の方法は被分解処理物を燃焼することが基本手段となっているため、一旦分解しても冷却時にＰＣＢが再合成されることがあるという課題がある。また、液状として含有されている１〜３％程度のＰＣＢの処理法は実績があるが、固形状ＰＣＢの処理方法に関しては実績がほとんどないのが実情である。
【０００９】
更に前記高温焼却法は残渣中に発生するダイオキシン等に対する対策が問題であり、その他の処理方法においても被分解処理物によって反応過程を変えることは困難であるとともに専用の装置を必要とするため、ランニングコスト及びイニシャルコストが高い上、汎用性がないという欠点を有している。
【００１０】
そこで本発明はＰＣＢ，ダイオキシン等の難分解性の環境汚染物質の分解を行うシステムにおける上記問題点を解消して、ＰＣＢ等の環境汚染物質を活性炭に吸着させて効率的に除去し、該活性炭に付着したＰＣＢ等の環境汚染物質を過熱蒸気を利用して該活性炭からガス成分として分離し、更にガス成分を過熱蒸気を利用して分解するＰＣＢ等の環境汚染物質のガス化・分解方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離する環境汚染物質のガス化方法及びＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段とを備えてなる環境汚染物質のガス化装置を提供する。また、固液分離手段として蒸気圧縮型脱水器を用いた構成を提供する。
【００１２】
更に、ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離し、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行う環境汚染物質の分解処理方法、及びＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段と、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行う分解手段とを備えてなる環境汚染物質の分解処理装置を提供する。
【００１３】
かかる環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置によれば、ＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離することができ、更に得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行うことができる。従って難分解性であるとともに水への溶解度が低くて環境残留性が高いＰＣＢ等の環境汚染物質を効率的に分解除去することができるガス化・分解方法及びその装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明にかかる環境汚染物質のガス化方法及びその装置並びにその分解処理方法及びその装置の具体的な実施形態をＰＣＢのガス化・分解を例として説明する。図１は本発明を適用したＰＣＢ汚染物質処理フローチャート図であり、ＰＣＢ汚染物質が［▲１▼含水率の高い場合］［▲２▼含水率の低い場合］［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］に分けて説明する。
【００１５】
［▲１▼含水率の高い場合］及び［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］
ステップ１に示したように、被分解処理物が例えば含水率の高いＰＣＢ汚染土である場合には、先ずステップ２で固液分離手段によりＰＣＢ汚染土の固液分離処理を行い、ステップ３で液体成分を得るとともにステップ４で固体成分を得る。液体成分はステップ５で活性炭に吸着してＰＣＢを除去し、ステップ６で清浄化した液体として放流する。ステップ５でＰＣＢを吸着した活性炭は吸着量が飽和状態に達すると、ステップ２４に示すＰＣＢ吸着活性炭として処理する。このステップ２４に示すＰＣＢ吸着活性炭に過熱蒸気８を供給することにより、ＰＣＢ吸着活性炭からガス成分としてＰＣＢを分離させ、ステップ１１の分解装置に供給されて過熱蒸気８によって分解処理される。そして、ＰＣＢの除去された活性炭は再利用が可能である。
【００１６】
更に、ステップ１１で分解の終了したガス成分はステップ１２で冷却することによりステップ１３でガス成分を得るとともにステップ１４で液体成分を得る。ステップ１３で得たガス成分はステップ１５で再度の活性炭による吸着処理を行ってからステップ１６で安全なガスとして排気処理を行い、ステップ１４で得た液体成分はステップ１７で再度の活性炭による吸着処理を行ってＰＣＢを除去し、ステップ１８で清浄化した液体として放流する。尚、ステップ１５とステップ１７の活性炭による吸着処理は、系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として行うものであって、分解そのものはステップ１１で完了している。そのため、被分解処理物の性状に応じてステップ１５とステップ１７は省略することもできる。
【００１７】
一方、ステップ４で得た固体成分はステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気８を供給することにより、ステップ９でガス成分を得るとともにステップ１０で残渣成分を得る。このステップ９で得たガス成分はステップ１１で過熱蒸気８による分解処理を行う。以降はＰＣＢ吸着活性炭から分離・分解したガス成分と同様にステップ１２からステップ１８までの工程を経て処理される。
【００１８】
［▲２▼含水率の低い場合］
ステップ１９に示したように被分解処理物が例えば含水率の低いＰＣＢ汚染土である場合には、ステップ２の固液分離処理は省略して直ちにステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気８を供給して以下同様に処理して安全なガスの排気処理とＰＣＢの除去された残渣の処理を行う。
【００１９】
［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］
ステップ２０に示したように被分解処理物が例えばＰＣＢ入りオイルである場合には、ステップ１９と同様に固液分離処理は省略してステップ７のガス化装置に送り込み、過熱蒸気によりガス化して上記と同様に処理する。
【００２０】
［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］
ステップ２１に示したように被分解処理物が例えば固体に付着したＰＣＢである場合は、５００℃程度の加熱によって残渣が残る場合と残渣が残らずガス化可能な場合とに分けて処理をする。先ず、ステップ２２に示す５００℃程度の加熱によって残渣が残りガス化困難な固体成分はステップ７のガス化装置に送り込んで過熱蒸気８を供給して処理し、ガス化した成分はステップ１１の分解装置で過熱蒸気８による分解処理を行ってから前記した通りに処理して安全なガスの排気処理と清浄化した液体の放流を行う。一方、ステップ２３に示す５００℃程度の加熱によって残渣が残らずガス化が可能な固体成分は直接ステップ１１の分解装置に供給して過熱蒸気８による分解処理を行ってから前記した通りの処理を行う。
【００２１】
図２は前記した図１のＰＣＢ汚染物質処理フローチャートにおける［▲１▼含水率の高い場合］及び［▲５▼ＰＣＢ吸着活性炭の処理］を実施するための実施例を示すシステム図であり、主要な構成要素は以下の通りである。２５は蒸気圧縮型脱水器、２６はボイラ、２７は液タンク、２８はガス化装置、２９は残渣タンク、３０，３１は活性炭塔、３２は加熱器、３３は分解装置、３４は冷却器、３５は活性炭塔、３６は中和洗浄塔である。
【００２２】
かかるシステム図の動作態様を説明する。先ずスラリーポンプを用いて被分解処理物としてのＰＣＢ汚染土４０を蒸気圧縮型脱水器２５内に投入するとともに溶媒としての水４１をボイラ２６で加熱して蒸気圧縮型脱水器２５内に投入し、真空ポンプ４２を稼働しながら撹拌器４３によりＰＣＢ汚染土４０と溶媒としての水４１とを十分に混合する。そしてバルブ４４を開いて液体成分を液タンク２７に流下させ、濃縮されたスラッジ状の固体成分はバルブ４５及びスラリーポンプ４６を用いてガス化装置２８内に投入される。
【００２３】
液タンク２７内に貯留された液体成分はポンプ４７の稼働によってバルブ４８，４９を介して活性炭が充填された活性炭塔３０，３１内に送り込まれ、活性炭に吸着されて除去される。このとき、後述の過熱蒸気を供給するためのバルブ５１，５２は閉じておく。活性炭塔３０，３１を通過して無害化された液体成分はバルブ５３，５４を通過して放流端５５から放流される。
【００２４】
活性炭塔３０，３１に収納した活性炭の吸着能力が飽和状態になると、バルブ４８，４９を閉じて、液体成分の供給を停止し、環境汚染物質から吸着したＰＣＢを分離する工程を行う。先ず、活性炭塔３０，３１をヒータ３０ａ，３１ａにより予め４００℃〜５００℃に加熱しておき、同時に図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０をバルブ５１，５２を介して両活性炭塔３０，３１内に供給する。
【００２５】
過熱蒸気発生装置とは、ヒータを働かせて２００℃〜３００℃に加熱した蒸気発生装置で水，メタノール等の溶媒が蒸発して１００℃以上の混合蒸気が発生し、この混合蒸気が発生する際に比体積が大きくなるため圧力が生じて数ｋｇ／ｃｍ２の圧力となり、この蒸気圧によって過熱蒸気発生装置内に配置されたスパイラル状の配管に混合蒸気が移送されて生成される。この過熱蒸気発生装置はヒータにより被分解処理物を分解処理するために必要な過熱蒸気とするための所定温度に加熱される。分解処理するために必要な過熱蒸気の温度は被分解処理物によって異なるため、それぞれの被分解処理物に応じて設定する。活性炭に吸着したＰＣＢを分離するためには、４００℃〜６００℃程度の過熱蒸気が適当である。
【００２６】
過熱蒸気５０で活性炭塔３０，３１から分離されたＰＣＢを含むガス成分はバルブ５６，５７を介して加熱器３２に送り込まれる。加熱器３２には空気５８と約５００℃に加熱された蒸気５９が供給されており、ＰＣＢを含むガス成分と混合加熱されて分解装置３３に送り込まれる。
【００２７】
分解装置３３は予め図外のヒータの駆動によって過熱蒸気５０の温度を維持するように加熱されて保持されている。即ち、分解装置３３は過熱蒸気発生装置と略同じ温度に加熱しておくことが適当である。分解装置３３内をＰＣＢを含むガス成分が通過する間に過熱蒸気によって所定の反応時間保持され、ＰＣＢが分解処理されて無害化され、次段の冷却器３４内に送り込まれる。
【００２８】
分解装置３３内は加圧されておらず、排出口側を開放した略常圧としている。つまり排出口にブロア等を設置し配管内の圧力は微負圧となっている。従って分解装置３３は従来の高圧の水熱反応装置と異なって微負圧のもとで環境汚染物質を分解処理することができる。
【００２９】
冷却器３４は冷却水の入口３４ａから冷却水を供給して同出口３４ｂから流出させることにより、分解装置３３と連通する配管内で分解処理された被分解処理物のガスが冷却されて液化する。冷却装置内の温度は分解物のガスを液化できる温度であればよい。このように液化することにより副生成物の発生が防止され、ガス状のまま放出して大気中に飛散することによる２次汚染の心配がない。排液は再度活性炭塔３５により残留ＰＣＢを含む成分が吸着されて中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分だけがブロア６０を経て大気中に放散される。前記したように活性炭塔３５は系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として設置されたものであって、被分解処理物に応じて該活性炭塔３５は省略することもできる。
【００３０】
次に蒸気圧縮型脱水器２５により固液分離された固体成分の処理方法を説明すると、前記したようにＰＣＢを含む固体成分はバルブ４５及びスラリーポンプ４６を介してガス化装置２８内に投入される。このガス化装置２８はヒータ６１，６２により予め４００℃〜５００℃に加熱してあり、図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０が供給されている。そしてガス化装置２８内に配置したスクリュー６３がスクリュー駆動モータ６４によって回転駆動されることにより固体成分が移送される間に過熱蒸気５０によって固体成分に付着しているＰＣＢがガス成分として分離され、蒸気流としてバルブ６５を介して前記加熱器３２に送り込まれ、以降は上記した動作態様に基づいて分解処理される。ガス化装置２８内に残留する固体成分はバルブ６６を介して残渣タンク２９内に貯留されて無害物として廃棄処理される。
【００３１】
図３は前記した図１のＰＣＢ汚染物質処理フローチャートにおける［▲３▼ＰＣＢ入りオイルの場合］及び［▲４▼固体に付着したＰＣＢの処理］を実施するための実施例を示すシステム図であり、基本的な構成は図２のシステム図とほぼ同一であるため、同一の符号を付して表示してある。図３において、７０はＰＣＢが吸着した固体を収納したバッチ式タンクである。
【００３２】
ＰＣＢ入りオイル７１は、過熱蒸気５０とともに予め４００℃〜６００℃に加熱されたガス化装置２８内に流入し、スクリュー駆動モータ６４で駆動されるスクリュー６３によって移送される間に過熱蒸気５０によってＰＣＢがガス成分となり、蒸気流としてバルブ６５を介して加熱器３２に送り込まれ、上記した動作態様に基づいて加熱器３２と分解装置３３により分解処理され、分解装置３３と連通する配管内で分解処理された被分解処理物のガスが冷却器３４で冷却されて液化され、排液中のＰＣＢを含む成分が活性炭塔３０，３１により吸着されてバルブ５３，５４を介して中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ガス化装置２８内に残留する固体成分はバルブ６６を介して残渣タンク２９内に貯留されて無害物として廃棄処理される。前記したように活性炭塔３５は系内でＰＣＢを完全に除去するためにフューエルセーフ手段として設置されたものであって、被分解処理物に応じて該活性炭塔３５は省略することもできる。
【００３３】
バッチ式タンク７０はヒータ７０ａによって予め４００℃〜６００℃に加熱されており、過熱蒸気５０を供給することにより固体に付着しているＰＣＢがガス成分となり、蒸気流としてバルブ７２を介して加熱器３２に送り込まれ、上記した動作態様に基づいて分解処理される。
【００３４】
活性炭塔３０，３１に収納した活性炭の吸着能力が飽和状態になると、バルブ４８，４９を閉じて、液体成分の供給を停止し、環境汚染物質から吸着したＰＣＢを分離する工程を行う。先ず、活性炭塔３０，３１をヒータ３０ａ，３１ａにより予め４００℃〜５００℃に加熱しておき、同時に図外の過熱蒸気発生装置で得られた過熱蒸気５０をバルブ５１，５２を介して両活性炭塔３０，３１内に供給する。
【００３５】
過熱蒸気５０で活性炭塔３０，３１から分離されたＰＣＢを含むガス成分はバルブ５６，５７，６７を介して加熱器３２に送り込まれる。加熱器３２には空気５８と約５００℃に加熱された蒸気５９が供給されており、ＰＣＢを含むガス成分と混合加熱されて分解装置３３に送り込まれる。
【００３６】
ここで過熱蒸気５０を生成する際の溶媒について説明すると、溶媒としては、水，メタノール，過酸化水素が利用可能である。水の場合には加水分解を主体として反応が進行し、溶媒がメタノールの場合には、約３００℃でメタノール自身が熱分解して
ＣＨ３ＯＨ → Ｈ２Ｏ＋Ｈ２＋Ｃ
となるため、Ｈ２による還元反応分解とＨ２Ｏによる加水分解が同時に進行し、加水分解だけでは分解できないか反応速度がきわめて遅い被分解処理物に適用して有効である。尚、分解時間を十分に取らないと副生成物として有機物ができることがある。
【００３７】
溶媒が過酸化水素の場合には、熱により容易に分解して
２Ｈ２Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
となるから、加水分解と酸化反応が同時に進行する。更に水蒸気雰囲気中での酸化は湿式燃焼と称され、有機物の炭素と反応してＣＯ２となり、これは発熱反応であるため、連鎖的に分解反応が進行する。
【００３８】
図４は本発明を適用した際のＰＣＢを含んだ汚泥の処理データを示しており、ステップ８０で用意したＰＣＢ汚泥（含水率８１％，土１９ｋｇ，水８１ｋｇ，土比重１．１４，容積９７．７Ｌ，ＰＣＢ５００ｐｐｍ＝５０ｇ）をステップ８１で蒸気圧縮型脱水器で固液分離したところ、ステップ８２の脱水液中の含水率は９９．９９％（水６６．７ｋｇ，土４ｇ，ＰＣＢ３．１４８ｐｐｍ＝０．２１ｇ）であり、ステップ８３の脱水汚泥性状として含水率は４２．９５％（土１８．９９６ｋｇ，水１４．３ｋｇ，ＰＣＢ１４９３．４４１ｐｐｍ＝４９．７９ｇ）であった。
【００３９】
次にステップ８４で脱水液通過後の活性炭の性状を見たところ、活性炭１０００ｇ（土４ｇ，水４３．５ｇ，ＰＣＢ２００．４７７ｐｐｍ＝０．２１ｇ）であり、ステップ８５で活性炭通過後の液の状態をみると、土はなし，水６６．６５６５ｋｇ，ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っている。従って活性炭の吸着力によってＰＣＢが効率よく除去されていることが分かる。
【００４０】
ステップ８６のガス化装置を利用して脱水汚泥をガス化処理し、ステップ８７でガス化後の残渣の性状を見たところ、含水率は１０．３１％（土２．６０８５ｋｇ（強熱減量４７．８３％），水０．３ｋｇ，ＰＣＢ０．０００７ｍｇ／ｌ）で基準値である０．００３ｍｇ／ｌを下回っていることが判明した。また、ガス化装置で得たガス成分をステップ８８で酸素雰囲気下６００℃の過熱蒸気を用いた分解装置で分解処理した後の吸着後の活性炭の性状をステップ８９でみたところ、活性炭４０００ｇ（土１１．３ｇ，水２７１．５ｇ，ＰＣＢ０．６３ｐｐｍ＝０．００２７ｇ）であり、分解率は９９．９９４％であることが判明した。ステップ９０で排ガス洗浄水の性状をみたところ、ガス洗浄水２０ｋｇ（凝縮水１．７ｋｇ）であり、ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っている。洗浄後のガス成分は前記したようにブロア６０を経て安全な排気ガスとして大気中に放散される。
【００４１】
図５は本発明を適用した際のＰＣＢ入りオイルの分解処理データを示しており、ステップ９１で用意したＰＣＢで汚染された絶縁オイル４９５ｇ（ＰＣＢ５ｇ＝１％）をステップ９２で１ｋｇ／ｈの流量でヒーターにより５５０℃に加熱されたガス化装置２８に入れ、ステップ９３で１０００℃に加熱された分解装置３３内に６００℃の空気を１５０Ｎｌ／ｍｉｎの流量で添加しながら６００℃の過熱蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で添加して分解処理し、ステップ９４で冷却器３４で冷却した後、ステップ９５で得られた活性炭の性状をみたところ、活性炭１０００ｇ（水３６ｇ，ＰＣＢ０．１１５ｐｐｍ＝０．０００１２ｇ）であり、分解率は９９．９９８％であることが判明した。活性炭吸着後のガス成分は中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ステップ９６で洗浄液の性状をみたところ、ガス洗浄液２０ｋｇ，凝縮液１ｋｇで、ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っていることが判明した。なお、このデータは図３に示す加熱器３２の工程を省略し、ガス化されたＰＣＢで汚染された絶縁オイルを直接分解装置３３に供給したものであるが、その前工程として加熱器３２に供給して事前に加熱してもよいことはもとよりである。
【００４２】
図６はＰＣＢを吸着した活性炭の洗浄処理データを示しており、ステップ１００で洗浄用蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で６００℃に加熱された加熱器６８に入れ、ステップ１０１でＰＣＢを吸着した活性炭をヒーターにより６００℃に加熱し、ステップ１０２で１０００℃に加熱された分解装置３３内に６００℃の空気を１５０Ｎｌ／ｍｉｎの流量で添加しながら６００℃の過熱蒸気を１ｋｇ／ｈの流量で添加して分解処理し、ステップ１０３で冷却器３４で冷却した後、ステップ１０４で得られた活性炭の性状をみたところ、ＰＣＢを吸着した当初の活性炭５００ｇ（土２ｇ，水２１．７５ｇ，ＰＣＢ２００．４ｐｐｍ＝０．１０５ｇ）のものが、活性炭５００ｇ（土２ｇ，水１６．８ｇ，ＰＣＢは＜０．０００５ｍｇ／ｌ）となっており、活性炭からＰＣＢが除去されていることが分かる。活性炭から分離されたＰＣＢを含むガス成分は過熱蒸気によって分解装置３３で分解され、分解されたガス成分は中和洗浄塔３６に送り込まれ、安全なガス成分がブロア６０を経て大気中に放散される。ステップ１０５で洗浄液の性状をみたところ、ガス洗浄水２０ｋｇ，凝縮水１ｋｇ，ＰＣＢは０．０００５ｍｇ／ｌを下回っており、分解率は９９．９９％以上であることが判明した。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば環境汚染物質であるＰＣＢ，ダイオキシン等の被分解処理物から環境汚染物質を活性炭を使用して効率的に吸着・除去することができる。そして、活性炭に吸着したＰＣＢ或いは固体成分に付着したＰＣＢは過熱蒸気を使用してガス化することができ、更に過熱蒸気により分解可能となる。特に液状として含有されている１〜３％程度のＰＣＢの分解処理のみならず、固形状ＰＣＢの処理方法に関しても大きな効果が得られる。
【００４４】
前記したように従来の高温焼却法は、残渣中に発生するダイオキシン等に対する対策が問題であり、その他の処理方法においても被分解処理物によって反応過程を変えることは困難であるとともに専用の装置を必要とするのに対して、本発明は従来の液状もしくは固形状ＰＣＢの各種処理方法と較べて処理費は低廉であり、ランニングコスト及びイニシャルコストが低くてコスト面で有利であるとともに被分解処理物を燃焼しないことにより分解したＰＣＢが再合成される等の問題は生じることがない。
【００４５】
更に本発明によれば、低圧で工程が進行するため所定の高温に耐えられる材質であれば構成部材の材質は任意に選択することができる上、機械的な強度及び引張応力とか熱応力に耐えるための設計は要求されず、汎用性が広いという効果がある。
【００４６】
従って本発明によれば、難分解性であるとともに水への溶解度が低くて残留性が高い環境汚染物質であるダイオキシン，ＰＣＢ等の環境汚染物質を効率的に分解除去することができるガス化・分解方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＰＣＢ汚染物質処理フローチャート図。
【図２】汚染物質処理フローチャートを実施するための実施例を示すシステム図。
【図３】ＰＣＢ入りオイル及び固体に付着したＰＣＢのガス化と分解処理を示すシステム図。
【図４】本発明を適用した際のＰＣＢを含んだ汚泥の処理データを示す説明図。
【図５】本発明を適用した際のＰＣＢ入りオイルの分解処理データを示す説明図。
【図６】ＰＣＢを吸着した活性炭の洗浄処理データを示す説明図。
【符号の説明】
２５…蒸気圧縮型脱水器
２６…ボイラ
２７…液タンク
２８…ガス化装置
２９…残渣タンク
３０，３１，３５…活性炭塔
３２…加熱器
３３…分解装置
３４…冷却器
３６…中和洗浄塔
４０…ＰＣＢ汚染土
４２…真空ポンプ
４６…スラリーポンプ
５０…過熱蒸気
６０…ブロア
７０…バッチ式タンク
７１…ＰＣＢ入りオイル
整理番号 Ｐ３５８７
Claims (5)
- ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離することを特徴とする環境汚染物質のガス化方法。
- ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段とを備えてなることを特徴とする環境汚染物質のガス化装置。
- 固液分離手段として蒸気圧縮型脱水器を用いた請求項２に記載の環境汚染物質のガス化装置。
- ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を固液分離手段により液体成分と固体成分に分離し、液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させ、該活性炭から過熱蒸気を使用してガス成分として分離し、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行うことを特徴とする環境汚染物質の分解処理方法。
- ＰＣＢその他の環境汚染物質に汚染された含水率の高い被分解処理物を液体成分と固体成分に分離する固液分離手段と、得られた液体成分に含まれるＰＣＢその他の環境汚染物質を活性炭に吸着させる吸着手段と、該活性炭からＰＣＢその他の環境汚染物質を過熱蒸気を使用してガス成分として分離する分離手段と、得られたガス成分を過熱蒸気による分解処理を行う分解手段とを備えてなることを特徴とする環境汚染物質の分解処理装置。
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