JP4432086B2 - 車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水プラズマを利用してＰＣＢ、硫酸ピッチ、低レベル放射性産業廃棄物などを瞬時にガス化する車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置に係り、特に、移動が困難な有害物をその保存場所で処理することができる車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置に関する。

水プラズマを利用して廃棄物を処理する装置として、特許文献１に記載のシステムが提案されている。すなわち、プラズマ安定化媒体として水を用いて、アーク放電により発生される水プラズマジェット気流中に直接焼却灰を供給し、焼却灰を減容すると共に焼却灰自体の成形体を得る焼却灰減容と成形化システムである。

また、特許文献２に、有害物質を瞬時にガス状態に分解する有害物質分解装置が記載されている。この分解装置では、有害物質を含んだ被処理物を高速で供給する供給手段と、供給された前記被処理物を１０００℃以上、２００００℃以下の高周波誘導プラズマにより瞬時に原子あるいはガス状態まで分解させる高周波誘導プラズマ装置と、この高周波誘導プラズマ装置に直結され、分解により生成されたガスをプラズマ熱流からの流出直後に１００℃以下に急速冷却して前記有害物質の再結合阻止状態下で無害化成分の固化、ならびに排出を行わせる冷却手段および回収装置とを備えたものである。
特許第３４０８７７９号公報 特開２０００−２８８５１０号公報

ところが、特許文献１及び特許文献２のシステムや分解装置を使用する場合、処理する廃棄物を、処理システムや分解装置が設置されている施設まで移動する必要がある。ところが、ＰＣＢ、硫酸ピッチなどの廃棄物は、廃棄物の移動や処理施設が極めて制限されているため、実際の廃棄物処理を効率的に行うことができなかった。

そこで、当発明者は、処理装置を廃棄物の保管場所まで移動し、その場で処理できるシステムを構築することで、極めて効率の良い処理が可能になることに想到した。ところが、水プラズマの発生装置を車載用に構成するには、水プラズマ発生装置のコンパクト化及び水プラズマの発生に伴う騒音処理、あるいはガス化した後の処理など、極めて多くの課題に直面することになった。本発明は、係る課題を解決することで、移動が困難な有害物をその保存場所で処理することができる車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置の提供を目的とするものである。

本発明の第１の手段は、アーク放電により発生される水プラズマのジェット気流中に直接有害廃棄物Ｑを投入し該有害物をガス化せしめる水プラズマ有害物処理装置において、トラックＰの荷台上に、水プラズマ発生装置１０を備えたプラズマ処理用ユニット１００と、発電機４３を備えた発電・機械用ユニット２００と、有害廃棄物Ｑを収容する処理材タンク４４を設置した作業エリア３００とを各別に配置し、前記プラズマ処理用ユニット１００は、水プラズマ発生装置１０と、有害物をガス化した廃棄物を処理する排気処理装置２０と、これら水プラズマ発生装置１０及び排気処理装置２０に使用する処理用水を収容する水槽３０とを防音性の箱状ユニット内に備え、前記発電・機械用ユニット２００は、有害廃棄物Ｑを水プラズマ発生装置に送るエアータンク４１とコンプレッサー４２及び、発電機４３とを独立した箱状ユニット内に備えたものである。

第２の手段は、前記プラズマ処理用ユニット１００の排気処理装置２０において、有害物が分解された酸性ガスに、強アルカリ性水を噴射して中和せしめるシャワー装置２１を設置したものである。

第３の手段において、前記発電・機械用ユニット２００の箱状ユニットは、ボティーの側面が開口するウィングボティーを使用する。

第４の手段において、前記プラズマ処理用ユニット１００の箱状ユニットは、鉛を含有したゴム材４４とグラスウールの吸音材４５とで防音処理されている。

第５の手段において、前記作業エリア３００は、前記荷台の最後尾に配設された平ボディー上に設置され、クレーン又はフォークリフトで処理材タンク４４内に廃棄物収納ドラム缶を移動可能に設ける。

第６の手段は、前記発電・機械用ユニット２００に、エンジンの出力を利用して発電せしめる交流発電機４３Ａと直流発電機４３Ｂとを配置したことを課題解消のための手段とする。

本発明の請求項１により、水プラズマ発生装置１０を備えたプラズマ処理用ユニット１００と、発電機４３を備えた発電・機械用ユニット２００と、有害廃棄物Ｑを収容する作業エリア３００とを各別に配置することで、水プラズマ発生装置１０を極めてコンパクトに設置することができた。この結果、水プラズマ発生装置１０を運搬して作動することが可能になり、移動が困難な有害物をその保管場所で処理することができる。

また、各ユニットを構成したことで、トラックＰの荷台上で、有害廃棄物Ｑの処理作業を効率よく行うことができる。この結果、トラックＰが移動できる場所であればどのような場所でもその保管場所の近くで有害廃棄物Ｑを処理することができる。

請求項２によると、ガス化した酸性ガスに、強アルカリ性水を噴射して中和せしめるシャワー装置２１を設置しているので、水プラズマにより処理した後のガスを、より安全な排気ガスに変えることができる。

請求項３では、発電・機械用ユニット２００の箱状ユニットとして、ボティーの側面が開口するウィングボティーを使用したことから、発電・機械用ユニット２００に配置している各種機器の操作や整備などを極めて効率良く行うことができる。

請求項４により、前記プラズマ処理用ユニット１００の箱状ユニットが、鉛を含有したゴム材４４とグラスウールの吸音材４５とで防音処理されているので、廃棄物処理作業時に生じるジェットエンジンの如き騒音を低減することができる。この結果、保管場所がどこにあっても騒音による不都合を解消している。

請求項５によると、前記作業エリア３００は、前記荷台の最後尾に配設された平ボディー上に設置され、廃棄物収納ドラム缶類をクレーン又はフォークリフトで処理材タンク４４内に移動可能に設けているので、移動先での廃棄物移動は、保管場所からこの処理材タンク４４内に移動するだけでよい。しかも、処理材タンク４４は、荷台の最後尾に配設されているので、保管場所からの移動作業も頗る容易である。

請求項６では、発電・機械用ユニット２００の交流発電機４３Ａと直流発電機４３Ｂは、エンジンの出力を利用して発電せしめるものであるから、トラックＰに搭載した状態で水プラズマ発生装置１０に必要な発電が可能になる。したがって、電源設備のない保管場所においても有害廃棄物Ｑを処理することができるものである。

このように本発明によると、水プラズマ発生装置のコンパクト化と共に、水プラズマの発生に伴う騒音処理やガス化した後の処理などの課題を解決し、移動が困難な有害物をその保存場所で処理することができるなどといった産業上有益な効果を奏するものである。

本発明の最良の形態は、トラックＰの荷台上に、水プラズマ発生装置１０を備えたプラズマ処理用ユニット１００と、発電機４３を備えた発電・機械用ユニット２００と、有害廃棄物Ｑを収容する処理材タンク４４を設置した作業エリア３００とを各別に配置する。プラズマ処理用ユニット１００には、水プラズマ発生装置１０と、有害物をガス化した廃棄物を処理する排気処理装置２０と、これら水プラズマ発生装置１０及び排気処理装置２０に使用する処理用水を収容する水槽３０とを備える。この排気処理装置２０において、ガス化した酸性ガスに、強アルカリ性水を噴射して中和せしめるシャワー装置２１を設置する。また、プラズマ処理用ユニット１００の箱状ユニットは、鉛を含有したゴム材４５とグラスウールの吸音材４６とで防音加工されている。発電・機械用ユニット２００には、有害廃棄物Ｑを水プラズマ発生装置に送るエアータンク４１とコンプレッサー４２及び、発電機４３とを独立した箱状ユニット内に備える。この箱状ユニットは、ボティーの片側が開口するウィングボティーを使用する。前記作業エリア３００は、前記荷台の最後尾に配設された平ボディー上に設置され、クレーン又はフォークリフトで処理材タンク４４内に廃棄物収納ドラム缶を移動可能に設けることで、当初の目的を達成するものである。

本発明処理装置の基本構成は、トラックＰの荷台上に載置されたプラズマ処理用ユニット１００と、発電・機械用ユニット２００と、作業エリア３００とからなるものである
（図１参照）。

プラズマ処理用ユニット１００には、水プラズマ発生装置１０と、有害物をガス化した廃棄物を処理する排気処理装置２０と、これら水プラズマ発生装置１０及び排気処理装置２０に使用する処理用水を収容する水槽３０とを備えている（図２参照）。

水プラズマ発生装置１０は、アーク放電により発生される水プラズマのジェット気流中に直接有害廃棄物Ｑを投入し該有害物をガス化せしめる装置である（図４参照）。図示例の水プラズマ発生装置１０は、フレーム１１上に設置されたプラズマガン１２と、プラズマガン１２の先端に配されたプラズマチャンバー１３と、高圧ポンプ１４、真空ポンプ１５にて構成されている（図２、図３参照）。

プラズマガン１２は、カーボン陰極１２Ａを本体の軸心に配設している（図４参照）。このプラズマガン１２の先端には、冷却水入口１３Ａと冷却水出口１３Ｂとを形成したプラズマチャンバー１３を備えている。更に、鉄製円板状の陽極１２Ｂと、プラズマジェット１２Ｃに有害廃棄物Ｑを供給する処理材投入口１２Ｄとから構成されている。この構成において、プラズマチャンバー１３内に冷却水入口１３Ａから供給された高圧水は、カーボン陰極１２Ａからプラズマチャンバー１３の中心出口に至る水流を形成し、この水流の中心軸に配置したカーボン陰極１２Ａと、中心軸に円周を接する陽極１２Ｂとの間に直流アークを発生させると、その渦流内径の表面より水蒸気が発生し、この直流アークの熱で解離・電離が行われて高エネルギーのプラズマジェット１２Ｃが発生する。このようにして得られたプラズマジェット１２Ｃは約２５０００〜３００００℃に達し、高温、超高速の流体となり、この流体内に投入された有害廃棄物Ｑの有害物質は、分子レベルで分解されて無害なガスと化すものである。

排気処理装置２０では、ガス化した酸性ガスに、強アルカリ性水を噴射して中和せしめるシャワー装置２１を設置している（図４参照）。このシャワー装置２１は、プラズマジェット１２Ｃの溶射体として設けた略筒体状のウォーターブース２２の内部に設置されており、ウォーターブース２２の下部には水を張った水槽２３を配し、この水槽２３からウォーターブース２２の内部にシャワー装置２１で散水するものである。すると、ガス化した分子は、この箱筒体２２の内部を通過する際に、散水された強アルカリ性水により中和され、排気ファン２４にて外に排出されるものである。

また、プラズマ処理用ユニット１００の箱状ユニットは、鉛を含有したゴム材４５とグラスウールの吸音材４６とで防音加工されている。図示例では、箱状ユニット全体をゴム材４５で被覆し、排気チャンバー２５内部を吸音材４６で覆っている（図２参照）。

発電・機械用ユニット２００は、有害廃棄物Ｑを水プラズマ発生装置に送るエアータンク４１やコンプレッサー４２、発電機４３などを独立した箱状ユニット内に備えている。この箱状ユニットとして、特にボティーの側面が開口するウィングボティーを使用することで、作業性の向上を図っている（図２参照）。

発電機４３として、交流発電機４３Ａと直流発電機４３Ｂとを設置している。そして、一方の交流発電機４３Ａは、水プラズマ発生装置に送水するコンプレッサー４２を作動せしめ、他方の直流発電機４３Ｂは、プラズマガン１２に給電する電源となっている。また、これら二つの発電機４３は、トラックＰのエンジンを利用して発電するＴＰＯ装置４０を設けている。すなわち、エンジンの出力を利用して、プロペラシャフト４７を介し各発電機４３を発電せしめるものである（図５参照）。このとき、交流発電機４３Ａは60kvA、160A、直流発電機４３Ｂは220kvA、500Aの出力が得られる。

作業エリア３００に、有害廃棄物Ｑを収容する処理材タンク４４を設置する。この作業エリア３００は、前記荷台の最後尾に設けられた平ボディー上に設置されている。そして、廃棄物を収納したドラム缶類を、クレーン又はフォークリフトで処理材タンク４４内に移動可能に設けたものである。この処理材タンク４４は、特に加圧用タンクを使用している。そして、廃棄物収納ドラム缶に孔を開けた状態でこの処理材タンク４４内に収納した後、処理材タンク４４を密封し、これを加圧することで、ドラム缶内の廃棄物は全て排出されるものである。また、有害廃棄物Ｑとしては、ＰＣＢ、硫酸ピッチ、アスベスト、フロン、ハロン、タイヤ、各種ゴミ等を、液状あるいは粒状にして処理するものである。

尚、本発明における図示例の各構成は、本発明の一実施例に過ぎず、各ユニットの構成や各種装置の形状や構造等の設計変更、材質の転換及び使用態様の変更など、本発明の要旨を変更しない範囲において自由に変更することができるものである。

本発明の一実施例を示す側面図である。 本発明の一実施例を示す側断面図である。 本発明の一実施例を示す平断面図である。 本発明の水プラズマ発生装置と排気処理装置を示す縦断面図である。 本発明装置を示すブロック図である。

符号の説明

Ｐ トラック
Ｑ 有害廃棄物
１０ 水プラズマ発生装置
１１ フレーム
１２ プラズマガン
１２Ａ カーボン陰極
１２Ｂ 陽極
１２Ｃ プラズマジェット
１２Ｄ 処理材投入口
１３ プラズマチャンバー
１３Ａ 冷却水入口
１３Ｂ 冷却水出口
１４ 高圧ポンプ
１５ 真空ポンプ
２０ 排気処理装置
２１ シャワー装置
２２ ウォーターブース
２３ 水槽
２４ 排気ファン
２５ 排気チャンバー
３０ 作業エリア
３１ 処理材タンク
４０ ＴＰＯ装置
４１ エアータンク
４２ コンプレッサー
４３ 発電機
４３Ａ 交流発電機
４３Ｂ 直流発電機
４４ 処理材タンク
４５ ゴム材
４６ 吸音材
４７ プロペラシャフト
４８ トランスミッション
４９ 純水器
５０ 水
５１ 燃料
５２ エンジン
５３ 安定器
１００ プラズマ処理用ユニット
２００ 発電、機械用ユニット
３００ 作業エリア

Claims (6)

1. アーク放電により発生される水プラズマのジェット気流中に直接有害廃棄物を投入し該有害物をガス化せしめる水プラズマ有害物処理装置において、トラックの荷台上に、水プラズマ発生装置を備えたプラズマ処理用ユニットと、発電機を備えた発電・機械用ユニットと、有害廃棄物を収容する処理材タンクを設置した作業エリアとを各別に配置し、前記プラズマ処理用ユニットは、水プラズマ発生装置と、有害物をガス化した廃棄物を処理する排気処理装置と、これら水プラズマ発生装置及び排気処理装置に使用する処理用水を収容する水槽とを防音性の箱状ユニット内に備え、前記発電・機械用ユニットは、有害廃棄物を水プラズマ発生装置に送るエアータンクとコンプレッサー及び、発電機とを独立した箱状ユニット内に備えたことを特徴とする車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。
2. 前記プラズマ処理用ユニットの排気処理装置において、有害物が分解された酸性ガスに、強アルカリ性水を噴射して中和せしめるシャワー装置を設置した請求項１記載の車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。
3. 前記発電・機械用ユニットの箱状ユニットは、ボティーの側面が開口するウィングボティーを使用した請求項１記載の車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。
4. 前記プラズマ処理用ユニットの箱状ユニットは、鉛を含有したゴム材とグラスウールの吸音材とで防音処理された請求項１記載の車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。
5. 前記作業エリアは、前記荷台の最後尾に配設された平ボディー上に設置され、クレーン又はフォークリフトで処理材タンク内に廃棄物収納ドラム缶を移動可能に設けた請求項１記載の車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。
6. 前記発電・機械用ユニットに、エンジンの出力を利用して発電せしめる交流発電機と直流発電機とを配置した請求項１又は３記載の車載式水プラズマ有害廃棄物処理装置。

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