JP4696378B2 - 金属を含む有機化合物廃液の処理装置とその処理方法 - Google Patents
金属を含む有機化合物廃液の処理装置とその処理方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属加工、あるいは金属配管、金属容器等の洗浄工程で生じる金属微粒子あるいは有機金属を含む有機化合物廃液の処理装置と処理方法に係わり、特に有害金属や放射性核種などを含む有機化合物廃液の濃縮減容処理装置と処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属加工工程、あるいは金属配管、金属容器等の洗浄工程で生じる金属微粒子あるいは有機金属を含む有機化合物廃液、特に原子力発電所等で生じる有害金属、放射性核種などを含む有機化合物廃液、例えば、金属微粉末やアルコラート類を含んだアルコール類、金属微粉末や有機金属類を含んだ有機溶剤類等の有機化合物廃液は、容易に廃棄処分にすることができず、通常、貯蔵施設に保管されている。しかしながら貯蔵施設までの輸送や、貯蔵施設での保管には多大な費用を要するので、これらの金属を含む有機化合物廃液の減容・無害化手段の確立が急務の課題となっている。
従来、この種の有機化合物廃液の減容方法としては、蒸発させて分離する方法、あるいは吸着材に吸着させて分離する方法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸発させて分離する方法の場合、発生する有機性ガスを完全に無害化することは困難で、安全上の問題が大きいという難点がある。また吸着材などによって分離する方法の場合には、有害物を含む二次廃棄物が新たに生成され、別途この二次廃棄物を処理が必要となるので、本質的な問題の解決にはならない。
【０００４】
本発明は、この技術の現状を考慮してなされたもので、上記のごとき課題を解決して、金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理することのできる処理方法、ならびに処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の参考例においては、
（１）金属を含む有機化合物廃液の処理方法として、金属を含む有機化合物廃液を反応ガスのプラズマと反応させて有機成分を分解させるとともに、含有金属を残さとして分離除去する処理方法を用いることとし、特に、上記の反応ガスとして、空気または酸素を用いることとする。
【０００６】
本発明によれば、金属を含む有機化合物廃液の処理装置を、
（２）請求項１に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であるものとする。さらに請求項２に記載のごとく、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であるものとする。
【０００７】
（３）さらに、請求項３に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であるこの請求項３の構成においても、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることが好ましい。
【０００８】
（４）あるいは、請求項５に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記の有機化合物廃液供給手段が、有機化合物廃液に含まれる金属を予め分離させるための化学的処理手段および／あるいは物理的処理手段を備えてなるものとする。ここで、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であること、反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であること、が好ましい。
（４）あるいは、請求項１２に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、プラズマ反応容器を減圧排気する排気手段が水封式ポンプを備えてなり、真空封止用の水を化学調整して循環使用し、排気系へ散逸する有害物質を循環水に捕捉し、循環水から有害物質を分離回収することとする。ここでも、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であること、反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であること、が好ましい。
【０００９】
（５）また、請求項１８に記載のごとく、請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置を用い、有機化合物廃液に含まれる、ナトリウムを含有したアルコラートからアルコールを取り除き、酸化ナトリウムを回収することとする。
【００１０】
上記の（１）のごとき処理方法を用いることとし、有機化合物廃液を空気または酸素からなる反応ガスのプラズマと反応させれば、例えば有機化合物がエチルアルコールである場合には、次式のごとき反応が生じて、エチルアルコールは二酸化炭素と水に分解される。
【００１１】
【化１】
C2H5OH ＋ 3O2 → 2CO2 ＋ 3H2O
また、例えば有機化合物が揮発性有機金属のアルコラートである場合には、次式のごとき反応が生じて、二酸化炭素と水、および酸化ナトリウムとなり、有害金属は金属酸化物となるので、水洗いにより容易に回収できる。
【００１２】
【化２】
2C2H5ONa ＋ 6O2 → 4CO2 ＋ 5H2O ＋ Na2O
上記の請求項１、２のごとく処理装置を構成すれば、上記の（１）のごとき処理方法による金属を含む有機化合物廃液の処理が可能となる。すなわち、プラズマ反応処理手段内に供給された有機化合物廃液は、例えば酸素プラズマと反応して二酸化炭素や水となり、無害化されて排出される。また、有機金属としてプラズマ反応処理手段内に供給された微量金属類は金属酸化物に変換される。生成された生成物は排気手段により、プラズマ反応処理手段外に排出される。
【００１３】
特に、上記の請求項７、８のごとくとすれば、一般に誘導結合プラズマと呼ばれるプラズマを発生させて、金属を含む有機化合物廃液の処理を行うことができる。なお、このとき、反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように上記の反応ガスの導入部を構成し、かつ有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように上記の有機化合物廃液の導入部を構成すれば、有機化合物廃液のガスは、通常プラズマからの熱保護のために水冷されている絶縁管の管壁より隔たって通過し、かつ、絶縁管の中心軸に対象に形成される誘導プラズマに偏心することなく導入されるので、高い反応効率が得られ、かつ、プラズマの安定性が維持される。
【００１４】
また、上記の請求項１のごとくとすれば、一般に容量結合プラズマと呼ばれるプラズマを発生させて、金属を含む有機化合物廃液の処理を行うことができる。この方式では、上記の請求項７，８の方式と同様に、プラズマ反応容器内に電極を設置する必要がないので、プラズマ反応容器内の雰囲気を酸化性あるいは還元性等自由に選定できる。
【００１５】
また、上記の請求項１０のごとく、プラズマ反応容器内に電極を配置して、プラズマを発生させることも可能である。この場合の利点は、プラズマ反応容器を全て金属で構成することができること、また、プラズマ用電源として安価な直流電源あるいは商用周波数程度の交流電源が利用できることにある。
【００１６】
また、上記の請求項１７のごとくとすれば、廃液中に含まれる金属微粒子や有機金属として存在する金属類が予め効果的に分離された有機化合物廃液がプラズマ反応容器内に供給されるので、プラズマ反応容器内に持ちこまれる金属類が低減し、金属酸化物に変換される量も低減されるので処理が容易となる。
【００１７】
また、プラズマ反応容器内において反応生成物として形成された二酸化炭素と水は真空ポンプによってプラズマ反応容器の外部へと排出されるが、このとき、上記の請求項１１のごとく真空ポンプとして水封ポンプを用いることとし、真空封止用の水を循環して使用すれば、特別の洗浄手段を用いることなく、有機化合物廃液処理後に残る金属残さを循環水に捕捉して回収することができる。
【００１８】
また、請求項１８に記載の方法を採用すれば、有機化合物が揮発性有機金属のアルコラートである場合には、二酸化炭素と水、および酸化ナトリウムとなり、有害金属は金属酸化物となるので、水洗いにより容易に回収できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例を揚げて説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第１の実施例の構成図である。図に見られるごとく、本実施例の処理装置は、基本的に有機化合物廃液供給手段１と反応ガス供給手段２とプラズマ反応処理手段３と排気手段４と排ガス洗浄手段５、ならびにこれらの各手段の運転を管理・制御する図示しない運転制御手段から構成されている。
【００２０】
このうち、プラズマ反応処理手段３は、電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂよりなる円筒状の電気絶縁管の一端に反応ガスの導入部３４と有機性液体廃液の導入部３５を配して構成されたプラズマ反応容器３６と、電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた高周波誘導コイル３２と、この高周波誘導コイル３２に高周波電流を通電する高周波電源３３から構成されている。電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂはいずれも電気絶縁性と耐熱性を兼ね備えた石英によって形成されており、電気絶縁内管３１ａの内径はφ36 mm である。また、電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂの隙間には冷却するための冷却水が流されている。上記の反応ガスの導入部３４は、反応ガスを絶縁管の周方向に導入するノズルと絶縁管の径方向に導入するノズルを備えている。また、上記の有機化合物廃液の導入部３５は、有機化合物廃液を絶縁管の軸方向に導入するよう構成されており、プラズマ８０の熱から保護するために図示しない冷媒によって冷却されている。高周波誘導コイル３２は、通常、3 〜 10 ターン巻装して構成されるが、本実施例においては 5ターン巻装して構成した。また、高周波電源３３の出力周波数は13.56 MHz、定格出力は 3 kW である。
【００２１】
図２は、本実施例に用いた有機化合物廃液供給手段１の構成図である。図において、１１は、有機化合物廃液を貯留するための廃液タンク、１２は、廃液タンク１１の内部に設置された廃液加熱用のヒーター、１３は、ヒーター１２を加熱するためのヒーター電源である。また、１４は、廃液タンク１１で生じた廃液蒸気を加熱してプラズマ反応処理手段３へと移送する加熱配管である。したがって、本構成においては、ヒーター１２の加熱により廃液タンク１１で生じた廃液蒸気が、加熱配管１４で加熱され、凝縮することなく連続的にプラズマ反応処理手段３へ供給される。
【００２２】
図３は、本実施例に用いた排気手段４と排ガス洗浄手段５の構成図である。図において、４１は排気ポンプ、５１は水シャワー装置、５２はシャワー水循環装置である。プラズマ反応処理手段３のプラズマ反応容器３６は排気ポンプ４１によって排気されて減圧状態に保持される。また、排気ポンプ４１によって排気された排ガスは水シャワー装置５１に導かれ、排ガス中に含まれる微量の金属物質はこの水シャワーに捕捉され、その後、金属物質は回収のための化学調整を行なうことにより除去される。
【００２３】
本構成における金属を含む有機化合物廃液の処理は以下のごとく行われる。まず、反応ガス供給手段２より反応ガス、例えば酸素あるいは空気を反応ガスの導入部３４より電気絶縁管の一端に導入し、排気ポンプ４１によって排気して減圧状態に保持し、高周波電源３３の出力電圧を高周波誘導コイル３２に印可する。電気絶縁管の内部に導入された反応ガスは、高周波誘導コイルにより形成される電界により電離し、プラズマ８０が形成される。このようにプラズマ８０が形成されている状態において、図２に示した有機化合物廃液供給手段１のヒーター１２を加熱させて生じた有機化合物廃液の蒸気を加熱配管１４を介して輸送し、有機化合物廃液の導入部３５より電気絶縁管の内部へと導入する。導入された有機化合物廃液の蒸気は、プラズマ８０により加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気になる。有機化合物廃液中に含まれていた微量の金属は、二酸化炭素および水蒸気とともに排気ポンプ４１を通して水シャワー装置５１に導かれ、シャワー水に捕捉された後、金属物質は回収のための化学調整を行なうことにより除去される。
【００２４】
本構成の処理装置において、エチルアルコールを有機化合物とする金属微粒子を含む廃液を、酸素を反応ガスとして用いて処理した結果によれば、エチルアルコールの供給量を 7.6 g/min、酸素供給量を 11.4l/min 、高周波電力を 1 kW 、プラズマ反応容器の圧力を 26.6 kPa として処理したときのアルコールの分解率は 99 ％以上に達し、装置外に排出されるガスは二酸化炭素と水（水蒸気）のみであった。
【００２５】
＜第２の実施例＞
図４は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第２の実施例のプラズマ反応処理手段の構成図である。
本構成のプラズマ反応処理手段は、図に見られるように、反応ガスの導入部３４と有機化合物廃液の導入部３５を備え、開口部に電気絶縁性窓３７を備えた金属製のプラズマ反応容器３６Ａと、電気絶縁性窓３７に対向して配置された電極３８と、高周波電源３３Ａにより構成されている。
【００２６】
本構成においては、反応ガスの導入部３４よりプラズマ反応容器３６Ａの内部へ反応ガス、例えば空気あるいは酸素を導入し、図示しない排気手段によって減圧排気し、高周波電源３３Ａにより電極３８とプラズマ反応容器３６Ａとの間に高周波電圧を印加することによって、プラズマ反応容器３６Ａの内部に容量結合プラズマ８０が発生する。したがって、この状態において、図示しない有機化合物廃液供給手段から供給された有機化合物廃液、例えばアルコール廃液を導入部３５を介してプラズマ反応容器３６Ａの内部に導入すれば、有機化合物廃液はプラズマ８０によって加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気に分解されることとなる。
【００２７】
＜第３の実施例＞
図５は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第３の実施例のプラズマ反応処理手段の構成図である。
本構成のプラズマ反応処理手段は、図に見られるように、反応ガスの導入部３４と有機化合物廃液の導入部３５を備えた金属製のプラズマ反応容器３６Ｂと、このプラズマ反応容器３６Ｂの内部に対向して配置された電極３８Ａと、電源３３Ｂにより構成されている。
【００２８】
本構成においては、プラズマ反応容器３６Ｂの内部へ反応ガスを導入し、図示しない排気手段によって減圧排気し、電源３３Ｂにより電極３８Ａとプラズマ反応容器３６Ｂとの間に直流あるいは交流電圧を印加することによって、プラズマ８０が発生する。したがって、この状態において、有機化合物廃液、例えばアルコール廃液を導入部３５を介してプラズマ反応容器３６Ａの内部に導入すれば、有機化合物廃液はプラズマ８０によって加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気に分解されることとなる。
【００２９】
なお、上記の第１〜第３の実施例に用いられているプラズマ反応処理手段は、いずれも、排気配管を含めてすべて冷却されており、また、一般の焼却炉などと異なり、装置自体は室温で運転可能であるので安全性が極めて高い。
＜第４の実施例＞
図６は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第４の実施例の有機化合物廃液供給手段の構成図である。本図において、１１Ａは有機化合物廃液を貯えた廃液タンク、１５は廃液輸送ポンプであり、プラズマ反応処理手段３の有機化合物廃液の導入部に組み込まれているのは加熱用のヒーター３９である。
【００３０】
本構成では、廃液タンク１１Ａに貯えられた有機化合物廃液を廃液輸送ポンプ１５によって吸引し、液相の状態でプラズマ反応処理手段３へと送り、ヒーター３９によって加熱して気相（蒸気）とし、この有機化合物廃液の蒸気をプラズマにより加熱して処理を行うものである。
＜第５の実施例＞
図７は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第５の実施例の有機化合物廃液供給手段の構成図である。本図において、１１Ｂは有機化合物廃液を貯えた廃液タンクである。廃液タンク１１Ｂの内部には上部と下部を区画するフィルター１６が組み込まれており、廃液タンク１１Ｂの下部には薬液注入用の図示しない供給口が、また底部にはドレインが備えられている。また、１５は、有機化合物廃液をプラズマ反応処理手段３へと供給する廃液輸送ポンプである。
【００３１】
本構成では、廃液タンク１１Ｂの下部において薬液処理によって有機化合物廃液に含まれる金属等の微粒子が化学的に分離処理され、フィルター１６による物理的分離処理を経て廃液タンク１１Ｂの上部に達した有機化合物廃液が、廃液輸送ポンプ１５によってプラズマ反応処理手段３へと送られることとなる。したがって、プラズマ反応処理手段３へ持ちこまれる金属等の微粒子は本質的に微量に押さえられる。
【００３２】
＜第６の実施例＞
図８は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第６の実施例の排気手段と排ガス洗浄手段の構成図である。本図において、４２は、プラズマ反応処理手段３のプラズマ反応容器を減圧排気するための排気装置として用いられる水封ポンプ、５３は、水封ポンプ４２の真空封止用の水を化学調整して循環使用するための水循環装置である。
本構成では、特別の洗浄手段を用いることなく、有機化合物廃液処理後に残る金属残さを循環水に補足して回収することができる。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように、本発明においては、
（１）金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理することが可能となった。
【００３６】
（２）また、金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理する処理装置が得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第１の実施例の構成図
【図２】第１の実施例に用いた有機化合物廃液供給手段の構成図
【図３】第１の実施例に用いた排気手段と排ガス洗浄手段の構成図
【図４】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第２の実施例のプラ ズマ反応処理手段の構成図
【図５】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第３の実施例のプラ ズマ反応処理手段の構成図
【図６】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第４の実施例の有機 化合物廃液供給手段の構成図
【図７】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第５の実施例の有機 化合物廃液供給手段の構成図
【図８】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第６の実施例の排気 手段と排ガス洗浄手段の構成図
【符号の説明】
１ 有機化合物廃液供給手段
２ 反応ガス供給手段
３ プラズマ反応処理手段
４ 排気手段
５ 排ガス洗浄手段
１１，１１Ａ，１１Ｂ 廃液タンク
１２ ヒーター
１３ ヒーター電源
１４ 加熱配管
１５ 廃液輸送ポンプ
１６ フィルター
３１ａ 電気絶縁内管
３１ｂ 電気絶縁外管
３２ 高周波誘導コイル
３３，３３Ａ 高周波電源
３３Ｂ 電源
３４ 導入部（反応ガス）
３５ 導入部（有機化合物廃液）
３６，３６Ａ，３６Ｂ プラズマ反応容器
３７ 電気絶縁性窓
３８，３８Ａ 電極
３９ ヒーター
４１ 排気ポンプ
４２ 水封ポンプ
５１ 水シャワー装置
５２ シャワー水循環装置
５３ 水循環装置
８０ プラズマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属加工、あるいは金属配管、金属容器等の洗浄工程で生じる金属微粒子あるいは有機金属を含む有機化合物廃液の処理装置と処理方法に係わり、特に有害金属や放射性核種などを含む有機化合物廃液の濃縮減容処理装置と処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属加工工程、あるいは金属配管、金属容器等の洗浄工程で生じる金属微粒子あるいは有機金属を含む有機化合物廃液、特に原子力発電所等で生じる有害金属、放射性核種などを含む有機化合物廃液、例えば、金属微粉末やアルコラート類を含んだアルコール類、金属微粉末や有機金属類を含んだ有機溶剤類等の有機化合物廃液は、容易に廃棄処分にすることができず、通常、貯蔵施設に保管されている。しかしながら貯蔵施設までの輸送や、貯蔵施設での保管には多大な費用を要するので、これらの金属を含む有機化合物廃液の減容・無害化手段の確立が急務の課題となっている。
従来、この種の有機化合物廃液の減容方法としては、蒸発させて分離する方法、あるいは吸着材に吸着させて分離する方法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸発させて分離する方法の場合、発生する有機性ガスを完全に無害化することは困難で、安全上の問題が大きいという難点がある。また吸着材などによって分離する方法の場合には、有害物を含む二次廃棄物が新たに生成され、別途この二次廃棄物を処理が必要となるので、本質的な問題の解決にはならない。
【０００４】
本発明は、この技術の現状を考慮してなされたもので、上記のごとき課題を解決して、金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理することのできる処理方法、ならびに処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の参考例においては、
（１）金属を含む有機化合物廃液の処理方法として、金属を含む有機化合物廃液を反応ガスのプラズマと反応させて有機成分を分解させるとともに、含有金属を残さとして分離除去する処理方法を用いることとし、特に、上記の反応ガスとして、空気または酸素を用いることとする。
【０００６】
本発明によれば、金属を含む有機化合物廃液の処理装置を、
（２）請求項１に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であるものとする。さらに請求項２に記載のごとく、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であるものとする。
【０００７】
（３）さらに、請求項３に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であるこの請求項３の構成においても、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることが好ましい。
【０００８】
（４）あるいは、請求項５に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記の有機化合物廃液供給手段が、有機化合物廃液に含まれる金属を予め分離させるための化学的処理手段および／あるいは物理的処理手段を備えてなるものとする。ここで、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であること、反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であること、が好ましい。
（４）あるいは、請求項１２に記載のごとく、金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、プラズマ反応容器を減圧排気する排気手段が水封式ポンプを備えてなり、真空封止用の水を化学調整して循環使用し、排気系へ散逸する有害物質を循環水に捕捉し、循環水から有害物質を分離回収することとする。ここでも、反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であること、反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であること、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であること、が好ましい。
【０００９】
（５）また、請求項１８に記載のごとく、請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置を用い、有機化合物廃液に含まれる、ナトリウムを含有したアルコラートからアルコールを取り除き、酸化ナトリウムを回収することとする。
【００１０】
上記の（１）のごとき処理方法を用いることとし、有機化合物廃液を空気または酸素からなる反応ガスのプラズマと反応させれば、例えば有機化合物がエチルアルコールである場合には、次式のごとき反応が生じて、エチルアルコールは二酸化炭素と水に分解される。
【００１１】
【化１】
C2H5OH ＋ 3O2 → 2CO2 ＋ 3H2O
また、例えば有機化合物が揮発性有機金属のアルコラートである場合には、次式のごとき反応が生じて、二酸化炭素と水、および酸化ナトリウムとなり、有害金属は金属酸化物となるので、水洗いにより容易に回収できる。
【００１２】
【化２】
2C2H5ONa ＋ 6O2 → 4CO2 ＋ 5H2O ＋ Na2O
上記の請求項１、２のごとく処理装置を構成すれば、上記の（１）のごとき処理方法による金属を含む有機化合物廃液の処理が可能となる。すなわち、プラズマ反応処理手段内に供給された有機化合物廃液は、例えば酸素プラズマと反応して二酸化炭素や水となり、無害化されて排出される。また、有機金属としてプラズマ反応処理手段内に供給された微量金属類は金属酸化物に変換される。生成された生成物は排気手段により、プラズマ反応処理手段外に排出される。
【００１３】
特に、上記の請求項７、８のごとくとすれば、一般に誘導結合プラズマと呼ばれるプラズマを発生させて、金属を含む有機化合物廃液の処理を行うことができる。なお、このとき、反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように上記の反応ガスの導入部を構成し、かつ有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように上記の有機化合物廃液の導入部を構成すれば、有機化合物廃液のガスは、通常プラズマからの熱保護のために水冷されている絶縁管の管壁より隔たって通過し、かつ、絶縁管の中心軸に対象に形成される誘導プラズマに偏心することなく導入されるので、高い反応効率が得られ、かつ、プラズマの安定性が維持される。
【００１４】
また、上記の請求項１のごとくとすれば、一般に容量結合プラズマと呼ばれるプラズマを発生させて、金属を含む有機化合物廃液の処理を行うことができる。この方式では、上記の請求項７，８の方式と同様に、プラズマ反応容器内に電極を設置する必要がないので、プラズマ反応容器内の雰囲気を酸化性あるいは還元性等自由に選定できる。
【００１５】
また、上記の請求項１０のごとく、プラズマ反応容器内に電極を配置して、プラズマを発生させることも可能である。この場合の利点は、プラズマ反応容器を全て金属で構成することができること、また、プラズマ用電源として安価な直流電源あるいは商用周波数程度の交流電源が利用できることにある。
【００１６】
また、上記の請求項１７のごとくとすれば、廃液中に含まれる金属微粒子や有機金属として存在する金属類が予め効果的に分離された有機化合物廃液がプラズマ反応容器内に供給されるので、プラズマ反応容器内に持ちこまれる金属類が低減し、金属酸化物に変換される量も低減されるので処理が容易となる。
【００１７】
また、プラズマ反応容器内において反応生成物として形成された二酸化炭素と水は真空ポンプによってプラズマ反応容器の外部へと排出されるが、このとき、上記の請求項１１のごとく真空ポンプとして水封ポンプを用いることとし、真空封止用の水を循環して使用すれば、特別の洗浄手段を用いることなく、有機化合物廃液処理後に残る金属残さを循環水に捕捉して回収することができる。
【００１８】
また、請求項１８に記載の方法を採用すれば、有機化合物が揮発性有機金属のアルコラートである場合には、二酸化炭素と水、および酸化ナトリウムとなり、有害金属は金属酸化物となるので、水洗いにより容易に回収できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例を揚げて説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第１の実施例の構成図である。図に見られるごとく、本実施例の処理装置は、基本的に有機化合物廃液供給手段１と反応ガス供給手段２とプラズマ反応処理手段３と排気手段４と排ガス洗浄手段５、ならびにこれらの各手段の運転を管理・制御する図示しない運転制御手段から構成されている。
【００２０】
このうち、プラズマ反応処理手段３は、電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂよりなる円筒状の電気絶縁管の一端に反応ガスの導入部３４と有機性液体廃液の導入部３５を配して構成されたプラズマ反応容器３６と、電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた高周波誘導コイル３２と、この高周波誘導コイル３２に高周波電流を通電する高周波電源３３から構成されている。電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂはいずれも電気絶縁性と耐熱性を兼ね備えた石英によって形成されており、電気絶縁内管３１ａの内径はφ36 mm である。また、電気絶縁内管３１ａと電気絶縁外管３１ｂの隙間には冷却するための冷却水が流されている。上記の反応ガスの導入部３４は、反応ガスを絶縁管の周方向に導入するノズルと絶縁管の径方向に導入するノズルを備えている。また、上記の有機化合物廃液の導入部３５は、有機化合物廃液を絶縁管の軸方向に導入するよう構成されており、プラズマ８０の熱から保護するために図示しない冷媒によって冷却されている。高周波誘導コイル３２は、通常、3 〜 10 ターン巻装して構成されるが、本実施例においては 5ターン巻装して構成した。また、高周波電源３３の出力周波数は13.56 MHz、定格出力は 3 kW である。
【００２１】
図２は、本実施例に用いた有機化合物廃液供給手段１の構成図である。図において、１１は、有機化合物廃液を貯留するための廃液タンク、１２は、廃液タンク１１の内部に設置された廃液加熱用のヒーター、１３は、ヒーター１２を加熱するためのヒーター電源である。また、１４は、廃液タンク１１で生じた廃液蒸気を加熱してプラズマ反応処理手段３へと移送する加熱配管である。したがって、本構成においては、ヒーター１２の加熱により廃液タンク１１で生じた廃液蒸気が、加熱配管１４で加熱され、凝縮することなく連続的にプラズマ反応処理手段３へ供給される。
【００２２】
図３は、本実施例に用いた排気手段４と排ガス洗浄手段５の構成図である。図において、４１は排気ポンプ、５１は水シャワー装置、５２はシャワー水循環装置である。プラズマ反応処理手段３のプラズマ反応容器３６は排気ポンプ４１によって排気されて減圧状態に保持される。また、排気ポンプ４１によって排気された排ガスは水シャワー装置５１に導かれ、排ガス中に含まれる微量の金属物質はこの水シャワーに捕捉され、その後、金属物質は回収のための化学調整を行なうことにより除去される。
【００２３】
本構成における金属を含む有機化合物廃液の処理は以下のごとく行われる。まず、反応ガス供給手段２より反応ガス、例えば酸素あるいは空気を反応ガスの導入部３４より電気絶縁管の一端に導入し、排気ポンプ４１によって排気して減圧状態に保持し、高周波電源３３の出力電圧を高周波誘導コイル３２に印可する。電気絶縁管の内部に導入された反応ガスは、高周波誘導コイルにより形成される電界により電離し、プラズマ８０が形成される。このようにプラズマ８０が形成されている状態において、図２に示した有機化合物廃液供給手段１のヒーター１２を加熱させて生じた有機化合物廃液の蒸気を加熱配管１４を介して輸送し、有機化合物廃液の導入部３５より電気絶縁管の内部へと導入する。導入された有機化合物廃液の蒸気は、プラズマ８０により加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気になる。有機化合物廃液中に含まれていた微量の金属は、二酸化炭素および水蒸気とともに排気ポンプ４１を通して水シャワー装置５１に導かれ、シャワー水に捕捉された後、金属物質は回収のための化学調整を行なうことにより除去される。
【００２４】
本構成の処理装置において、エチルアルコールを有機化合物とする金属微粒子を含む廃液を、酸素を反応ガスとして用いて処理した結果によれば、エチルアルコールの供給量を 7.6 g/min、酸素供給量を 11.4l/min 、高周波電力を 1 kW 、プラズマ反応容器の圧力を 26.6 kPa として処理したときのアルコールの分解率は 99 ％以上に達し、装置外に排出されるガスは二酸化炭素と水（水蒸気）のみであった。
【００２５】
＜第２の実施例＞
図４は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第２の実施例のプラズマ反応処理手段の構成図である。
本構成のプラズマ反応処理手段は、図に見られるように、反応ガスの導入部３４と有機化合物廃液の導入部３５を備え、開口部に電気絶縁性窓３７を備えた金属製のプラズマ反応容器３６Ａと、電気絶縁性窓３７に対向して配置された電極３８と、高周波電源３３Ａにより構成されている。
【００２６】
本構成においては、反応ガスの導入部３４よりプラズマ反応容器３６Ａの内部へ反応ガス、例えば空気あるいは酸素を導入し、図示しない排気手段によって減圧排気し、高周波電源３３Ａにより電極３８とプラズマ反応容器３６Ａとの間に高周波電圧を印加することによって、プラズマ反応容器３６Ａの内部に容量結合プラズマ８０が発生する。したがって、この状態において、図示しない有機化合物廃液供給手段から供給された有機化合物廃液、例えばアルコール廃液を導入部３５を介してプラズマ反応容器３６Ａの内部に導入すれば、有機化合物廃液はプラズマ８０によって加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気に分解されることとなる。
【００２７】
＜第３の実施例＞
図５は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第３の実施例のプラズマ反応処理手段の構成図である。
本構成のプラズマ反応処理手段は、図に見られるように、反応ガスの導入部３４と有機化合物廃液の導入部３５を備えた金属製のプラズマ反応容器３６Ｂと、このプラズマ反応容器３６Ｂの内部に対向して配置された電極３８Ａと、電源３３Ｂにより構成されている。
【００２８】
本構成においては、プラズマ反応容器３６Ｂの内部へ反応ガスを導入し、図示しない排気手段によって減圧排気し、電源３３Ｂにより電極３８Ａとプラズマ反応容器３６Ｂとの間に直流あるいは交流電圧を印加することによって、プラズマ８０が発生する。したがって、この状態において、有機化合物廃液、例えばアルコール廃液を導入部３５を介してプラズマ反応容器３６Ａの内部に導入すれば、有機化合物廃液はプラズマ８０によって加熱され、瞬時に熱分解し、酸素と反応を起こして二酸化炭素と水蒸気に分解されることとなる。
【００２９】
なお、上記の第１〜第３の実施例に用いられているプラズマ反応処理手段は、いずれも、排気配管を含めてすべて冷却されており、また、一般の焼却炉などと異なり、装置自体は室温で運転可能であるので安全性が極めて高い。
＜第４の実施例＞
図６は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第４の実施例の有機化合物廃液供給手段の構成図である。本図において、１１Ａは有機化合物廃液を貯えた廃液タンク、１５は廃液輸送ポンプであり、プラズマ反応処理手段３の有機化合物廃液の導入部に組み込まれているのは加熱用のヒーター３９である。
【００３０】
本構成では、廃液タンク１１Ａに貯えられた有機化合物廃液を廃液輸送ポンプ１５によって吸引し、液相の状態でプラズマ反応処理手段３へと送り、ヒーター３９によって加熱して気相（蒸気）とし、この有機化合物廃液の蒸気をプラズマにより加熱して処理を行うものである。
＜第５の実施例＞
図７は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第５の実施例の有機化合物廃液供給手段の構成図である。本図において、１１Ｂは有機化合物廃液を貯えた廃液タンクである。廃液タンク１１Ｂの内部には上部と下部を区画するフィルター１６が組み込まれており、廃液タンク１１Ｂの下部には薬液注入用の図示しない供給口が、また底部にはドレインが備えられている。また、１５は、有機化合物廃液をプラズマ反応処理手段３へと供給する廃液輸送ポンプである。
【００３１】
本構成では、廃液タンク１１Ｂの下部において薬液処理によって有機化合物廃液に含まれる金属等の微粒子が化学的に分離処理され、フィルター１６による物理的分離処理を経て廃液タンク１１Ｂの上部に達した有機化合物廃液が、廃液輸送ポンプ１５によってプラズマ反応処理手段３へと送られることとなる。したがって、プラズマ反応処理手段３へ持ちこまれる金属等の微粒子は本質的に微量に押さえられる。
【００３２】
＜第６の実施例＞
図８は、本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第６の実施例の排気手段と排ガス洗浄手段の構成図である。本図において、４２は、プラズマ反応処理手段３のプラズマ反応容器を減圧排気するための排気装置として用いられる水封ポンプ、５３は、水封ポンプ４２の真空封止用の水を化学調整して循環使用するための水循環装置である。
本構成では、特別の洗浄手段を用いることなく、有機化合物廃液処理後に残る金属残さを循環水に補足して回収することができる。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように、本発明においては、
（１）金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理することが可能となった。
【００３６】
（２）また、金属性微粒子あるいは有害金属等を含む有機化合物廃液を、実用的な処理速度で、安全かつ安定に、さらには連続的に、減容処理する処理装置が得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第１の実施例の構成図
【図２】第１の実施例に用いた有機化合物廃液供給手段の構成図
【図３】第１の実施例に用いた排気手段と排ガス洗浄手段の構成図
【図４】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第２の実施例のプラ ズマ反応処理手段の構成図
【図５】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第３の実施例のプラ ズマ反応処理手段の構成図
【図６】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第４の実施例の有機 化合物廃液供給手段の構成図
【図７】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第５の実施例の有機 化合物廃液供給手段の構成図
【図８】本発明の金属を含む有機化合物廃液の処理装置の第６の実施例の排気 手段と排ガス洗浄手段の構成図
【符号の説明】
１ 有機化合物廃液供給手段
２ 反応ガス供給手段
３ プラズマ反応処理手段
４ 排気手段
５ 排ガス洗浄手段
１１，１１Ａ，１１Ｂ 廃液タンク
１２ ヒーター
１３ ヒーター電源
１４ 加熱配管
１５ 廃液輸送ポンプ
１６ フィルター
３１ａ 電気絶縁内管
３１ｂ 電気絶縁外管
３２ 高周波誘導コイル
３３，３３Ａ 高周波電源
３３Ｂ 電源
３４ 導入部（反応ガス）
３５ 導入部（有機化合物廃液）
３６，３６Ａ，３６Ｂ プラズマ反応容器
３７ 電気絶縁性窓
３８，３８Ａ 電極
３９ ヒーター
４１ 排気ポンプ
４２ 水封ポンプ
５１ 水シャワー装置
５２ シャワー水循環装置
５３ 水循環装置
８０ プラズマ
Claims (18)
- 金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であることを特徴とする金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることを特徴とする請求項１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であることを特徴とする金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることを特徴とする請求項３に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、前記の有機化合物廃液供給手段が、有機化合物廃液に含まれる金属を予め分離させるための化学的処理手段および／あるいは物理的処理手段を備えてなることを特徴とする金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることを特徴とする請求項５に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であることを特徴とする請求項５に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていることを特徴とする請求項５に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であることを特徴とする請求項５に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であることを特徴とする請求項５に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 金属を含む有機化合物廃液を貯槽から定量供給する有機化合物廃液供給手段と、有機化合物廃液と反応させる反応ガスを定量供給する反応ガス供給手段と、有機化合物廃液供給手段により供給された有機化合物廃液を反応ガス供給手段により供給された反応ガスのプラズマと反応させて分解処理するプラズマ反応処理手段と、プラズマ反応処理手段を構成するプラズマ反応容器を減圧排気する排気手段と、排気手段により排気される排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段と、前記の各種構成手段の運転を管理・制御する運転制御手段とを備えてなる金属を含む有機化合物廃液の処理装置であって、プラズマ反応容器を減圧排気する排気手段が水封式ポンプを備えてなり、真空封止用の水を化学調整して循環使用し、排気系へ散逸する有害物質を循環水に捕捉し、循環水から有害物質を分離回収することを特徴とする金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給される前記反応ガスが、空気または酸素であることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた円筒状の電気絶縁管と、該電気絶縁管の外側に同軸に巻かれた誘導コイルを備えてなり、該誘導コイルに高周波電流を通電して電気絶縁管の内部に誘導結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスとを反応させる手段であることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 反応ガス供給手段により供給された反応ガスが円筒状の電気絶縁管の内壁に沿って周方向に流入するように前記の反応ガスの導入部が構成され、かつ有機化合物廃液供給手段より供給された有機化合物廃液が円筒状の電気絶縁管の中心軸上に沿って流れるように前記の有機化合物廃液の導入部が構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備えた電気絶縁性のプラズマ反応容器と、対向する電極とを用いて構成され、対向する電極に高周波電圧を印加して電気絶縁性のプラズマ反応容器の内部に容量結合プラズマを発生し、有機化合物廃液と反応ガスを反応させる手段であることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記のプラズマ反応処理手段が、有機化合物廃液と反応ガスの導入部を備え、かつ対向電極を内蔵したプラズマ反応容器を用いて構成され、対向電極に直流あるいは交流電圧を印加してプラズマ反応容器の内部にプラズマを発生し、有機化合物廃液と反応性ガスを反応させる手段であることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 前記の有機化合物廃液供給手段が、有機化合物廃液に含まれる金属を予め分離させるための化学的処理手段および／あるいは物理的処理手段を備えてなることを特徴とする請求項１１に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置。
- 請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の金属を含む有機化合物廃液の処理装置を用い、有機化合物廃液に含まれる、ナトリウムを含有したアルコラートからアルコールを取り除き、酸化ナトリウムを回収することを特徴とする金属を含む有機化合物廃液の処理方法。
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