JP4734649B2 - Decomposition processing apparatus and decomposition processing method of hardly decomposable organic compound - Google Patents
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Description
本発明は、汚染物を加熱し、汚染物中の難分解性有機化合物を分解処理する難分解性有機化合物の分解処理装置および分解処理方法に関する。 The present invention relates to a decomposition processing apparatus and a decomposition processing method for a hardly decomposable organic compound that heats a contaminant and decomposes the hardly decomposable organic compound in the contaminant.
毒性が強く、難分解性を有する有機化合物にダイオキシン類があり、このダイオキシン類は環境汚染物質として問題となっている。ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン(PCDD)、ポリ塩化ジベンゾフラン(PCDF)を総称したもので、除草剤の分解によって生成し、また、ごみ焼却の灰、製紙の汚泥、自動車の排ガス等に含まれている。 Dioxins are organic compounds that are highly toxic and hardly decomposable, and these dioxins are problematic as environmental pollutants. Dioxins are a general term for polychlorinated dibenzoparadoxine (PCDD) and polychlorinated dibenzofuran (PCDF), which are produced by the decomposition of herbicides, and are also included in waste incineration ash, paper sludge, automobile exhaust gas, etc. It is.
このダイオキシン類の大気中の濃度を低減させるために、ダイオキシン類を処理する方法や装置が数多く提案されている。この中で、ダイオキシン類に限らず、フロン類の濃度も効果的に低減させることができる方法として、過熱蒸気反応法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。 In order to reduce the concentration of dioxins in the atmosphere, many methods and apparatuses for treating dioxins have been proposed. Among them, the superheated steam reaction method has been proposed as a method that can effectively reduce the concentration of chlorofluorocarbons as well as dioxins (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
過熱蒸気反応法は、ダイオキシンによって汚染された土壌や汚泥を、ガス化装置に供給し、ダイオキシンの沸点を超える約400℃〜600℃の温度で加熱してガス化させ、ガス化したダイオキシンを含むガスに、過熱蒸気を加え、さらに加熱して約900℃〜1000℃とし、還元反応によってダイオキシンを分解する方法である。この方法で、ダイオキシンは一酸化炭素、水素、塩化水素等に分解され、この分解ガスに空気あるいは酸素を供給して酸化して無害化する。この分解ガス中には、水に溶解することにより酸性を呈する塩化水素が含まれており、これを除去するため、冷却水またはアルカリ水溶液中に通される。この冷却水またはアルカリ水溶液は、無害化されたガスを急冷し、アルカリ水溶液は、塩化水素が溶解すると酸性を呈するため、これを中和する。無害化されたガスを徐冷した場合には、再びダイオキシンを生成させるおそれがあるため、ここでは急冷することが必須とされる。塩化水素が除去されたガスは、主に、二酸化炭素と水蒸気とからなる。これらの反応においてほとんどの有害物質は除去されるが、微量に残留する場合もあるため、活性炭塔を通すことにより吸着除去する。これら有害物質が除去されたところで、ブロア等によって大気中に放散される。 In the superheated steam reaction method, soil or sludge contaminated with dioxin is supplied to a gasifier, heated at a temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. exceeding the boiling point of dioxin, gasified, and contains gasified dioxin. In this method, superheated steam is added to the gas and further heated to about 900 ° C. to 1000 ° C., and dioxins are decomposed by a reduction reaction. By this method, dioxins are decomposed into carbon monoxide, hydrogen, hydrogen chloride, etc., and air or oxygen is supplied to the cracked gas to oxidize and detoxify. This cracked gas contains hydrogen chloride that exhibits acidity when dissolved in water, and is passed through cooling water or an alkaline aqueous solution to remove this. The cooling water or the aqueous alkali solution quenches the detoxified gas, and the aqueous alkaline solution neutralizes the hydrogen chloride as it exhibits acidity when dissolved. When the detoxified gas is gradually cooled, dioxins may be generated again, and therefore rapid cooling is essential here. The gas from which hydrogen chloride has been removed mainly comprises carbon dioxide and water vapor. Although most harmful substances are removed in these reactions, they may remain in trace amounts, so they are removed by adsorption through an activated carbon tower. When these harmful substances are removed, they are released into the atmosphere by a blower or the like.
この過熱蒸気反応法は、汚染土壌や汚泥といった汚染物中の難分解性有機化合物を、過熱蒸気と空気とを供給するのみで環境基準値(2,3,7,8−四塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシンの毒性に換算した値(TEQ))以下に充分に分解除去することができる。ちなみに、ダイオキシン類の環境基準値は、大気1m3中では0.6pg−TEQ/Nm3以下、水1L中では1pg−TEQ/L以下、土壌1g中では1000pg−TEQ/g以下である。 In this superheated steam reaction method, an environmental standard value (2,3,7,8-dibenzo-parachloride) is obtained by simply supplying superheated steam and air to a persistent organic compound in pollutants such as contaminated soil and sludge. -It can be sufficiently decomposed and removed below the value (TEQ) converted to dioxin toxicity. Incidentally, the environmental standard value of dioxins is 0.6 pg-TEQ / Nm 3 or less in 1 m 3 of air, 1 pg-TEQ / L or less in 1 L of water, and 1000 pg-TEQ / g or less in 1 g of soil.
過熱蒸気反応法で使用されるガス化装置は、汚染物を収容する中空円筒容器と、その中空円筒容器に周設され、内部の汚染物を中空円筒容器の壁面を介して間接加熱する電気ヒータとを備える構成とされている。また、中空円筒容器内には、スクリューが設けられ、このスクリューによって、収容された汚染物を水平方向に移動させることができるようになっている。この装置では、スクリューによって汚染物を水平移動させる間に、電気ヒータで熱を加え、汚染物を、難分解性有機化合物のガス化温度である約400℃〜600℃に加熱する。これにより、汚染物中の水分は蒸発し、さらに加熱されて過熱蒸気となり、難分解性有機化合物はガス化し、これら気体は、その長さ方向が水平方向になるように設置された中空円筒容器の上側に設けられたノズルから排出され、下側に設けられたノズルからは水分および難分解性有機化合物が取り除かれた土壌が排出される。 A gasifier used in a superheated steam reaction method includes a hollow cylindrical container that contains contaminants, and an electric heater that is provided around the hollow cylindrical container and indirectly heats the contaminants inside through the wall surface of the hollow cylindrical container. It is set as the structure provided with. In addition, a screw is provided in the hollow cylindrical container, and the contained contaminant can be moved in the horizontal direction by this screw. In this apparatus, while the contaminant is horizontally moved by the screw, heat is applied by an electric heater, and the contaminant is heated to about 400 ° C. to 600 ° C. which is the gasification temperature of the hardly decomposable organic compound. As a result, the moisture in the contaminants evaporates and is further heated to become superheated steam, the hardly decomposable organic compound is gasified, and these gases are hollow cylindrical containers installed so that their length direction is horizontal. The soil is removed from the nozzle provided on the upper side, and the soil from which moisture and the hardly decomposable organic compound are removed is ejected from the nozzle provided on the lower side.
蒸発した水分およびガス化した難分解性有機化合物は、難分解性有機化合物の分解処理のために反応装置へ送られ、排出された土壌は、自然冷却後に取り出される。この土壌は、汚染物質である難分解性有機化合物が環境基準値を充分に下回る濃度となっており、埋め戻し等の土壌として再利用することができる。また、反応装置へ送られた難分解性有機化合物および過熱蒸気は、電気ヒータにより、約900℃〜1000℃に加熱され、難分解性有機化合物は過熱蒸気と反応して、一酸化炭素、塩化水素、水素等の低分子に分解される。
従来の難分解性有機化合物の分解処理装置は、汚染物中の難分解性有機化合物をガス化するガス化装置と、ガス化した難分解性有機化合物を分解する反応装置とを必要とし、ガス化装置や反応装置は、電気ヒータで加熱するため、多くの消費電力が必要で、運転コストがかかるという問題があった。また、ガス化装置では常温から約400℃〜600℃まで、反応装置ではガス化装置を出た温度から約900℃〜1000℃まで加熱する必要があるため、電気ヒータの伝熱面積を大きく確保する必要があり、滞留時間を長くする必要があり、装置コストがかかり、処理に時間がかかるといった問題があった。 Conventional decomposition processing devices for persistent organic compounds require a gasifier for gasifying the persistent organic compounds in pollutants and a reactor for decomposing the gasified persistent organic compounds, and gas Since the conversion apparatus and the reaction apparatus are heated by an electric heater, there is a problem that a large amount of power consumption is required and the operation cost is high. In addition, the gasifier needs to be heated from room temperature to about 400 ° C to 600 ° C, and the reactor needs to be heated from the gasifier to about 900 ° C to 1000 ° C, ensuring a large heat transfer area for the electric heater. There is a problem that the residence time needs to be lengthened, the apparatus cost increases, and the processing takes time.
さらに、汚染物に含まれる難分解性有機化合物等の量は一様ではないため、揮発ガス量が大きく変動し、処理量は変化せざるを得ない。反応装置における反応時間は、約900℃〜1000℃にして数秒であり、この揮発ガス量の大きな変動によって反応が不充分で、未処理の状態で反応装置から出る場合があるといった問題があった。 Furthermore, since the amount of the hard-to-decompose organic compound contained in the contaminant is not uniform, the amount of volatile gas greatly fluctuates and the processing amount has to be changed. The reaction time in the reactor is about 900 ° C. to 1000 ° C. for several seconds, and there is a problem that the reaction may be insufficient due to the large fluctuation of the volatile gas amount, and the reactor may be left untreated. .
また、加熱に必要とされる消費電力のうち大部分は、汚染物中の水分を蒸発させるために使用されるため、含水率が高い汚染物に対してはさらに多くの消費電力を要し、滞留時間を長くする必要があった。この場合、多くの過熱蒸気が発生するが、分解に必要とされる過熱蒸気は難分解性有機化合物のモル量と同等程度の量でよく、多くの過熱蒸気が無駄になるという問題があった。含水率を低くするべく、脱水装置を設置することができるが、脱水装置という追加の装置が必要となり、また、含水率が低くなりすぎることにより、反応に必要とされる過熱蒸気が不足する場合がある。 In addition, since most of the power consumption required for heating is used to evaporate the water in the pollutants, more power is required for pollutants with a high moisture content. It was necessary to lengthen the residence time. In this case, a lot of superheated steam is generated, but the amount of superheated steam required for decomposition may be the same as the molar amount of the hardly decomposable organic compound, and there is a problem that a lot of superheated steam is wasted. . A dehydrator can be installed to lower the moisture content, but an additional device called a dehydrator is required, and if the moisture content becomes too low, the superheated steam required for the reaction is insufficient. There is.
そこで、生成した過熱蒸気を有効利用し、電気ヒータの負荷を軽減させて、装置コスト、運転コストを低減させることができ、また、処理時間を短縮することができ、さらには、難分解性有機化合物の分解処理反応を安定して行うことができる装置の提供が望まれている。 Therefore, the generated superheated steam can be used effectively to reduce the load on the electric heater, to reduce the equipment cost and the operating cost, to shorten the processing time, and to make it difficult to decompose organic matter. It is desired to provide an apparatus capable of stably performing a decomposition treatment reaction of a compound.
本発明は、上記課題に鑑み、ガス化装置を2つに分けた構成とし、1つは、水と難分解性有機化合物の沸点の相違を利用して蒸気のみを回収し、反応に必要な量の蒸気を供給できるようにし、もう1つは、難分解性有機化合物をガス化する。残りの蒸気は、汚染物をガス化装置に供給するフィーダ(搬送手段)において、汚染物を予熱するために利用する。これにより、ガス化装置に用いられるヒータの負荷を軽減することができる。本発明では、2つのガス化装置を採用するが、2段目のガス化装置で約600℃の温度に加熱すると、難分解性有機化合物をガス化するとともに、過熱蒸気と反応して分解することを見出した。これにより、反応装置を不要にすることができ、装置コストを低減するとともに処理工程を少なくすることができる。 In view of the above-mentioned problems, the present invention has a configuration in which the gasifier is divided into two, and one is necessary for the reaction by recovering only the vapor by utilizing the difference in boiling point between water and the hardly decomposable organic compound. The amount of steam can be supplied, and the other gasifies persistent organic compounds. The remaining steam is used to preheat the contaminants in a feeder (conveying means) that supplies the contaminants to the gasifier. Thereby, the load of the heater used for a gasifier can be reduced. In the present invention, two gasifiers are employed. When heated to a temperature of about 600 ° C. in the second stage gasifier, the hardly decomposable organic compound is gasified and decomposed by reacting with superheated steam. I found out. Thereby, a reaction apparatus can be made unnecessary, an apparatus cost can be reduced and a process process can be decreased.
すなわち、本発明によれば、難分解性有機化合物を含む汚染物を搬送しつつ過熱蒸気により間接加熱する搬送手段と、
搬送手段により供給された汚染物を間接加熱する第1加熱手段を備え、第1加熱手段により汚染物中に残留する水分を蒸発させ、生成される過熱蒸気の一部を第2ガス化装置に送出し、残りを搬送手段に送出する第1ガス化装置と、
第1ガス化装置から排出される汚染物と過熱蒸気の一部とを間接加熱する第2加熱手段を備え、第2加熱手段により汚染物中の難分解性有機化合物をガス化させ、かつ過熱蒸気と反応させて難分解性有機化合物を分解させる第2ガス化装置とを含む、難分解性有機化合物の分解処理装置が提供される。
That is, according to the present invention, conveying means for indirectly heating with superheated steam while conveying contaminants containing a hardly decomposable organic compound,
First heating means for indirectly heating the contaminants supplied by the conveying means is evaporated, moisture remaining in the contaminants is evaporated by the first heating means, and a part of the generated superheated steam is transferred to the second gasifier. A first gasifier that sends out the remainder to the conveying means;
A second heating means for indirectly heating the pollutant discharged from the first gasifier and a part of the superheated steam; gasifying the hardly decomposable organic compound in the pollutant by the second heating means; There is provided a decomposition treatment apparatus for a hardly decomposable organic compound, including a second gasification device that reacts with steam to decompose the hardly decomposable organic compound.
この搬送手段は、内管と外管とからなる二重管と、内管に内設され、両端が回転自在に支持された軸部材と該軸部材に周設される搬送用螺旋状羽根とを備え、軸部材の回転により汚染物を一方向に移動させる搬送用推進手段とを含むものとすることができる。この場合、二重管の内管と外管との間に過熱蒸気を供給し、内管を通過する汚染物を間接加熱することができる。 The conveying means includes a double tube composed of an inner tube and an outer tube, a shaft member installed in the inner tube and rotatably supported at both ends, and a conveying spiral blade disposed around the shaft member. And a transporting propulsion means for moving the contaminant in one direction by the rotation of the shaft member. In this case, the superheated steam can be supplied between the inner tube and the outer tube of the double tube, and the contaminants passing through the inner tube can be indirectly heated.
さらに、難分解性有機化合物を分解して生成された分解ガスを冷却し、未分解の難分解性有機化合物を液化させる冷却装置と、液化した難分解性有機化合物を吸着材に吸着させる吸着装置とを含むことができる。また、吸着装置に過熱蒸気を供給して、吸着した難分解性有機化合物を揮発させることにより吸着材を再生した後、揮発した難分解性有機化合物と過熱蒸気とを加熱し、難分解性有機化合物を分解する、小型の反応装置を必要に応じて設けることができる。分解ガス中の不純物を除去するフィルタを含むことができ、除去された不純物を反応装置に供給し、これも分解処理することができる。 Furthermore, a cooling device that cools the decomposition gas generated by decomposing the hardly decomposable organic compound and liquefies the undecomposed hardly decomposable organic compound, and an adsorption device that adsorbs the liquefied hardly decomposable organic compound to the adsorbent. Can be included. In addition, after regenerating the adsorbent by supplying superheated steam to the adsorption device and volatilizing the adsorbed hardly decomposable organic compound, the volatilized hardly decomposable organic compound and superheated steam are heated, and the hardly decomposable organic compound is heated. If necessary, a small reactor for decomposing the compound can be provided. A filter for removing impurities in the cracked gas can be included, and the removed impurities can be supplied to the reactor and also decomposed.
第1ガス化装置における汚染物は、約200℃〜300℃に加熱され、第2ガス化装置における汚染物は、約500℃〜600℃に加熱される。 Contaminants in the first gasifier are heated to about 200 ° C. to 300 ° C., and contaminants in the second gasifier are heated to about 500 ° C. to 600 ° C.
第1ガス化装置としては、汚染物を受け入れるための第1土壌受入口と、汚染物を排出するための第1排出口と、過熱蒸気を送出するための蒸気送出口とを備える第1中空円筒容器と、第1中空円筒容器内に配設され、両端が回転自在に支持された第1中心軸と、第1中心軸に周設される第1螺旋状羽根とを備え、第1土壌受入口から受け入れた汚染物を第1排出口に向けて移動させる第1土壌推進手段と、第1中空円筒容器に周設され、第1中空円筒容器内の汚染物を間接加熱する第1加熱手段とを含む構成のものとすることができる。 As a 1st gasification apparatus, the 1st hollow provided with the 1st soil receiving port for receiving a contaminant, the 1st discharge port for discharging | emitting a contaminant, and the steam delivery port for sending out superheated steam A first container comprising: a cylindrical container; a first central axis disposed in the first hollow cylindrical container and rotatably supported at both ends; and a first spiral blade arranged around the first central axis. First soil propulsion means for moving the contaminants received from the receiving port toward the first discharge port, and first heating that is provided around the first hollow cylindrical container and indirectly heats the contaminants in the first hollow cylindrical container Means.
また、第2ガス化装置としては、汚染物を受け入れるための第2土壌受入口と、過熱蒸気の一部を受け入れるための蒸気受入口と、分解ガスを排出するためのガス排出口と、難分解性有機化合物が分離された浄化土壌を排出するための第2排出口とを備える第2中空円筒容器と、第2中空円筒容器内に配設され、両端が回転自在に支持された第2中心軸と、第2中心軸に周設される第2螺旋状羽根とを備え、第2土壌受入口から受け入れた汚染物を第2排出口に向けて移動させる第2土壌推進手段と、第2中空円筒容器に周設され、第2中空円筒容器内の汚染物を間接加熱する前記第2加熱手段とを含むものとすることができる。 In addition, the second gasifier includes a second soil receiving port for receiving contaminants, a steam receiving port for receiving a part of superheated steam, a gas discharge port for discharging cracked gas, and a difficulty. A second hollow cylindrical container having a second discharge port for discharging the purified soil from which the decomposable organic compound has been separated; and a second hollow cylinder disposed in the second hollow cylindrical container and supported at both ends rotatably. A second soil propulsion means comprising a central axis and a second spiral blade arranged around the second central axis, and moving contaminants received from the second soil reception port toward the second discharge port; The second heating means is provided around the two hollow cylindrical containers and indirectly heats the contaminants in the second hollow cylindrical container.
第2ガス化装置には、第2排出口に連続し、揮発性有機化合物が除去された土壌を収容する土壌収容容器を備えることができる。 The second gasifier can include a soil container that is continuous with the second discharge port and stores the soil from which the volatile organic compound has been removed.
本発明によれば、難分解性有機化合物を分解処理する方法も提供できる。この方法は、 搬送手段により、難分解性有機化合物を含む汚染物を搬送しつつ過熱蒸気により間接加熱する工程と、第1ガス化装置により、搬送された汚染物を間接加熱して汚染物中に残留する水分を蒸発させ、過熱蒸気を生成する工程と、第2ガス化装置により、汚染物と生成した過熱蒸気の一部とを間接加熱して汚染物中の難分解性有機化合物をガス化するとともに、過熱蒸気と反応させて難分解性有機化合物を分解処理する工程と、第1ガス化装置により生成した残りの過熱蒸気を搬送手段に送出する工程とを含む。 According to the present invention, a method for decomposing a hardly decomposable organic compound can also be provided. This method includes a step of indirectly heating with superheated steam while transporting a contaminant containing a hardly decomposable organic compound by a transport means, and indirectly heating the transported contaminant by a first gasifier. The residual moisture is evaporated to generate superheated steam, and the second gasification unit indirectly heats the pollutant and a part of the generated superheated steam to gas the hardly decomposable organic compound in the pollutant. And a process of decomposing the hardly decomposable organic compound by reacting with superheated steam and a process of sending the remaining superheated steam generated by the first gasifier to the conveying means.
また、難分解性有機化合物を分解して生成された分解ガスを冷却し、未分解の難分解性有機化合物を液化させる工程と、液化した難分解性有機化合物を吸着材に吸着させる工程とをさらに含むことができる。この場合、過熱蒸気を供給して、吸着材に吸着した難分解性有機化合物を揮発させて該吸着材を再生する工程と、揮発した難分解性有機化合物と過熱蒸気を加熱し、難分解性有機化合物を分解処理する工程とを含むことができる。また、分解ガス中の不純物をフィルタで除去する工程と、除去された不純物を反応装置に供給する工程とを含むことができる。 In addition, the step of cooling the decomposition gas generated by decomposing the hardly decomposable organic compound, liquefying the undecomposed hardly decomposable organic compound, and the step of adsorbing the liquefied hardly decomposable organic compound to the adsorbent. Further can be included. In this case, a process of supplying superheated steam to volatilize the hardly decomposable organic compound adsorbed on the adsorbent and regenerating the adsorbent, heating the volatilized hardly decomposable organic compound and superheated steam, And a step of decomposing the organic compound. Moreover, the process of removing the impurity in cracked gas with a filter, and the process of supplying the removed impurity to a reaction apparatus can be included.
また、過熱蒸気を生成する工程では、汚染物を約200℃〜300℃に加熱し、難分解性有機化合物を分解する工程では、汚染物を約500℃〜600℃に加熱する。 In the step of generating superheated steam, the contaminant is heated to about 200 ° C. to 300 ° C., and in the step of decomposing the hardly decomposable organic compound, the contaminant is heated to about 500 ° C. to 600 ° C.
本発明の難分解性有機化合物の分解処理装置および分解処理方法を提供することで、汚染物中の難分解性有機化合物を充分に除去することができる。それに加えて、消費電力を低減させることができ、装置コストおよび運転コストを低減させることができる。また、処理時間を短縮することができ、難分解性有機化合物の分解処理反応を安定して行うことができる。 By providing the decomposition processing apparatus and the decomposition processing method for a hardly decomposable organic compound of the present invention, it is possible to sufficiently remove the hardly decomposable organic compound in the contaminant. In addition, power consumption can be reduced, and the apparatus cost and operation cost can be reduced. Further, the treatment time can be shortened, and the decomposition treatment reaction of the hardly decomposable organic compound can be performed stably.
本発明の難分解性有機化合物の分解処理装置を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は図面に示された実施形態に限定されるものではない。図1は、難分解性有機化合物の分解処理装置の1つの実施形態を示した図である。図1に示す分解処理装置10は、難分解性有機化合物を含む汚染物を搬送する搬送手段11と、搬送された汚染物を受け入れ、所定温度まで加熱して汚染物中の水分を蒸発させて分離する第1ガス化装置12と、汚染物と過熱蒸気とを受け入れ、さらに加熱して汚染物中の難分解性有機化合物をガス化させ、ガス化した難分解性有機化合物と過熱蒸気とを反応させて、難分解性有機化合物を分解させる第2ガス化装置13とを含んで構成される。ここで、過熱蒸気とは、その蒸気の圧力における飽和温度を超える温度の水蒸気を意味し、常圧では100℃を超える温度の水蒸気を意味するものである。
Although the decomposition processing apparatus of the hardly decomposable organic compound of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings, this invention is not limited to embodiment shown by drawing. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a decomposition treatment apparatus for a hardly decomposable organic compound. The
まず、汚染物および前処理について説明する。汚染物には、ダイオキシン類等の難分解性有機化合物で汚染された汚染土壌や、湾港の難分解性有機化合物に汚染された底泥等がある。この汚染土壌には、ダイオキシン類等の難分解性有機化合物のほか、重金属、礫、ガラス片や多量の水分等が含まれている場合がある。礫やガラス片等は、粒径が大きく、搬送手段11、第1ガス化装置12および第2ガス化装置13を損傷させるおそれがある。したがって、ふるいを備える分級装置等の前処理装置を設け、これらを予め取り除き、異物の噛み込み等による装置のトラブルを防止することができる。この分級装置は、土粒子を整えることができるため、汚染土壌の均一な加熱が可能となる。ふるいは、例えば、メッシュサイズが約15mm、約20mmあるいは約25mmのものを使用することができる。この分級装置は、ふるいを揺動させるため、揺動装置を備えることができる。
First, contaminants and pretreatment will be described. Examples of the pollutant include contaminated soil contaminated with a hardly decomposable organic compound such as dioxins and bottom mud contaminated with a hardly decomposable organic compound in a bay port. In addition to persistent organic compounds such as dioxins, this contaminated soil may contain heavy metals, gravel, glass fragments, and a large amount of moisture. Gravel, glass fragments, etc. have a large particle size and may damage the transport means 11, the
また、港湾のダイオキシン類に汚染された底泥は、浚渫後において含水比(水を除いた乾燥土壌に対する水の割合)は約2〜3である。これをそのまま搬送手段11で搬送することもできるが、余分な水を蒸発させる必要があり、より多くの消費電力が必要となるため、この場合、脱水装置を設けることができる。脱水装置としては、汚泥を収容し、側面に多数の穴を有する容器を備えており、その容器を回転させ、水分を、多数の穴を通して遠心分離する装置を挙げることができる。ただし、底泥の含水比が低すぎると、過熱蒸気の生成量が少なくなるため、使用するにしても、含水比が約0.3〜1に低下させる程度で使用される。 The bottom mud contaminated with harbor dioxins has a water content ratio (ratio of water to dry soil excluding water) of about 2-3 after dredging. This can be transported by the transport means 11 as it is, but it is necessary to evaporate excess water and more power is consumed. In this case, a dehydrator can be provided. Examples of the dehydrating device include a device that contains sludge and has a plurality of holes on its side surface, and rotates the container to centrifuge the water through the many holes. However, if the water content of the bottom mud is too low, the amount of superheated steam generated is reduced, so even if it is used, the water content is reduced to about 0.3 to 1.
次に、分解処理装置10について説明する。搬送手段11は、汚染物を、搬送しつつ過熱蒸気により間接加熱し、第1ガス化装置12に供給する。これにより、第1ガス化装置12に供給される前に、汚染物はある程度の温度にまで予熱され、汚染物に含まれる水分の大部分を蒸発させる。汚染物の加熱温度および蒸発量は、過熱蒸気の温度や量等によって変化する。搬送手段11と第1ガス化装置12とは接続されており、搬送手段11による汚染物の搬送により、第1ガス化装置12の気密は保持される。
Next, the
第1ガス化装置12は、汚染物を間接加熱する図示しない第1加熱手段を備えており、まだ蒸発していない汚染物中に残留する水分を蒸発させ、蒸気をさらに加熱し、過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は、一部が第2ガス化装置13に、その残りが搬送手段11に送出される。
The
汚染土壌を100kg/Hrで処理する場合において、その汚染土壌の含水率が10%で、炭素量が汚染土壌の乾燥重量の1%とした場合、計算上、反応に必要とされる過熱蒸気量はその炭素のモル量と同等である。一般に、ダイオキシン類等の含有量は微量のため、上記の炭素のモル量から計算される蒸気量で充分である。すなわち、汚染土壌の乾燥重量は90kg/Hrで、そのうちの1%が炭素量であることから、蒸気量は75mol/Hrと計算される。理論上では、炭素量とほぼ同等のモル量の過熱蒸気があれば反応させることができるが、この過熱蒸気に土壌温度を上昇させる機能を持たせているため、炭素量の2倍〜5倍が必要である。したがって、必要な蒸気量は150mol/Hr〜375mol/Hr、すなわち約3kg/Hr〜7kg/Hrとなる。第1ガス化装置12では、含水率が10%であることから、約10kg/Hrの過熱蒸気が発生する。このことから、第2ガス化装置13へ約3kg/Hr〜7kg/Hrの過熱蒸気を送り、その残りを搬送手段11へ送ることができる。この過熱蒸気量は、第2ガス化装置13に接続される蒸気供給ラインに弁を設け、その弁開度を調整することにより制御することができる。なお、汚染物中の難分解性有機化合物の濃度は、濃度測定装置を使用して予め測定しておくことができる。
When the contaminated soil is treated at 100 kg / Hr, when the moisture content of the contaminated soil is 10% and the carbon amount is 1% of the dry weight of the contaminated soil, the amount of superheated steam required for the reaction is calculated. Is equivalent to the molar amount of carbon. In general, since the content of dioxins and the like is very small, the amount of vapor calculated from the molar amount of carbon is sufficient. That is, the dry weight of the contaminated soil is 90 kg / Hr, and 1% of that is the amount of carbon, so the amount of steam is calculated as 75 mol / Hr. Theoretically, the reaction can be achieved if there is a superheated steam with a molar amount approximately equal to the amount of carbon, but since this superheated steam has a function of raising the soil temperature, it is 2 to 5 times the amount of carbon. is required. Therefore, the required amount of steam is 150 mol / Hr to 375 mol / Hr, that is, about 3 kg / Hr to 7 kg / Hr. In the
第1ガス化装置12は、第1加熱手段によって、汚染物を約200℃〜300℃に加熱する。これは、汚染物の含水率(以下、含水率は湿量基準含水率を示す。)を1%以下に下げるためである。汚染物の加熱温度を約150℃〜200℃にすれば、水分を蒸発させて含水率を下げることはできるが、この温度では、土粒子に囲まれた内部に介在する水への熱伝導が遅いため、その内部まで充分に加熱するには、第1ガス化装置11における汚染物の滞留時間を数時間といったように長くとらなければならない。処理効率を考慮すると、滞留時間は数十分程度が好ましく、この滞留時間にするためには、それ以上の温度にする必要がある。例えば、第1ガス化装置12における汚染物の滞留時間を約10〜30分とし、この時間内に含水率を1%以下に下げるためには、約200℃〜300℃に加熱することが必要である。一般に、高い含水比の土壌は、常温からガス化する温度である約300℃〜400℃に加熱している間に造粒されやすく、熱伝達効率が低下することがある。これを防止するためには、汚染物の含水率を所定含水率以下にしてガス化装置に供給する必要がある。本発明では、搬送手段11によって予備加熱し、大部分の水分を蒸発させた後に、第1ガス化装置12に供給するため、この問題は生じない。
The
第1ガス化装置12では、反応に必要とされる水分量、すなわち、上記のようにダイオキシン(分子式C12H4O2Cl4で、分子量322のもの)の炭素量が汚染土壌の乾燥重量の1%含まれる場合、乾燥土壌90kg/Hrに対し、約3kg/Hr〜7kg/Hrが水分として残留していれば、次の第2ガス化装置13において充分に反応させることができる。しかしながら、第1ガス化装置12によって蒸発量を制御することは困難で、供給される土壌によっては難分解性有機化合物の濃度が高く、反応に必要な過熱蒸気がより多く必要な場合がある。また、過熱蒸気量が多すぎる場合、第2ガス化装置13の第2加熱手段に大きな負荷がかかる。このため、第1ガス化装置12によって、含水率を1%以下といったようにできるだけ水分を蒸発させ、過熱蒸気として回収した後、適量の過熱蒸気を第2ガス化装置13に送るようにされている。
In the
第2ガス化装置13は、第1ガス化装置12から排出される汚染物と、過熱蒸気の一部とを間接加熱する図示しない第2加熱手段を備える。この第2加熱手段により、汚染物中の難分解性有機化合物をガス化させ、そのガス化した難分解性有機化合物を過熱蒸気と反応させて、その難分解性有機化合物を低分子に分解する。
The
難分解性有機化合物は、ダイオキシン類を含み、ダイオキシン類は、ベンゼン環を有する化合物である。ダイオキシン類には、PCDDやPCDFにおいて塩素の置換位置の異なるものや、塩素数が異なるものが数十から数百種類存在する。それらは沸点が異なっており、沸点が低い順にガス化していく。第2ガス化装置13において汚染物は、難分解性有機化合物のすべてがガス化する約400℃〜600℃に加熱されるが、約500℃〜600℃で過熱蒸気と混在させると、難分解性有機化合物のベンゼン環が過熱蒸気による反応によって断ち切られ、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、塩化水素といった低分子に分解される。
The hardly decomposable organic compound includes dioxins, and the dioxins are compounds having a benzene ring. There are tens to hundreds of types of dioxins having different chlorine substitution positions and different numbers of chlorine in PCDD and PCDF. They have different boiling points and gasify in ascending order of boiling point. In the
汚染物中に水分が存在する場合、第2加熱手段が与える熱量の大部分は、水の加熱および蒸発に使用される。これは、水の顕熱および蒸発潜熱が、蒸気の顕熱、土質成分の顕熱に比較して大きいからである。第2ガス化装置13では、供給される汚染物に水分がほとんどないため、第2加熱手段が与える熱量を、汚染物および過熱蒸気の加熱に使用することができ、これらを短時間で約500℃〜600℃に加熱することができる。このため、第2ガス化装置13における汚染物の滞留時間のうち、約500℃〜600℃に保持される時間を長くとることができ、難分解性有機化合物を充分にガス化させ、分解させることができる。過熱蒸気は、潤滑材としての役割もあり、第2ガス化装置13において汚染物と後述する螺旋状羽根との間に生じる摩擦や、高熱、焼き付けを防止してスムーズに土壌を移動させることができる。
When moisture is present in the contaminants, most of the amount of heat provided by the second heating means is used for heating and evaporating the water. This is because the sensible heat of water and the latent heat of evaporation are larger than the sensible heat of steam and the sensible heat of soil components. In the
第2ガス化装置13では、ガス化した難分解性有機化合物、分解ガス、余剰過熱蒸気と、難分解性有機化合物が取り除かれた土壌とに分離され、その土壌は、第2ガス化装置13に接続される土壌収容容器14へ送られ、自然冷却される。この土壌は、難分解性有機化合物が環境基準値以下となり、大部分が土質成分であるため、埋め戻し用の土壌等として再利用することができる。土壌収容容器14は、第2ガス化装置13から排出される土壌に混入する難分解性有機化合物や分解ガスが大気中に放出されないように密閉された容器とされる。この土壌収容容器14は、土壌を取り出すための取出口を備えており、処理終了後に、その取出口から土壌を取り出すことができる。
In the
搬送手段11から排出される過熱蒸気は、温度は下がるものの過熱蒸気である場合と、飽和蒸気である場合と、凝縮水になっている場合と、蒸気と凝縮水とが混合している場合とがあり、いずれにしろ、その他の加熱源として使用することができる。図1に示す実施形態では、その他の加熱源として使用せず、また、難分解性有機化合物等の汚染物質をほとんど含んでいないことから、所定容量の容器に冷却水が収容された冷却槽15内に供給して冷却し、冷却水として回収している。冷却槽15は、随時、所定量の冷却水を供給および排出することができ、排出された水は、冷却塔などの冷却装置によって冷却された後、再度供給することができる。
The superheated steam discharged from the conveying
図2および図3を参照して、搬送手段11、ガス化装置を説明する。図2は、搬送手段11の1つの実施形態を示した図である。図2に示す搬送手段11は、内管20と外管21とからなる二重管と、内管20に内設され、両端が回転自在に支持された軸部材22とその軸部材22に周設される搬送用螺旋状羽根23とを備えた搬送用推進手段とを含んで構成されている。
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the conveyance means 11 and the gasifier are demonstrated. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the
二重管は、同じ長さの、径の異なる大小2つの管からなり、両端が閉鎖され、径の小さい内管20に連続する、汚染物を供給するための土壌供給用ノズル20aと、汚染物を排出するための土壌排出用ノズル20bと、内管20と外管21との間に過熱蒸気を供給するための蒸気供給用ノズル21aと、過熱蒸気を排出するための蒸気排出用ノズル21bとを備えている。二重管は、約200℃〜300℃の過熱蒸気を供給するため、この温度に耐えうる材料から製造される。過熱蒸気は、ほぼ常圧であり、例えば、炭素鋼、クロム−モリブデン鋼、ステンレス鋼等から製造されるものとすることができる。内管20および外管21の径は、処理する汚染物の供給量、供給される過熱蒸気量によって決定することができる。
The double pipe is composed of two pipes having the same length and different diameters, both ends of which are closed, both ends are closed, and the
軸部材22および搬送用螺旋状羽根23も、二重管と同様の材料から製造することができる。軸部材22は、内管20の中心に、その長さ方向に沿って配置され、両端が回転可能に支持される。例えば、二重管の両端を閉鎖する2つの閉鎖板それぞれの中央に、軸部材22が挿通可能な穴を設け、その穴に軸部材22を挿通させることで、両端が回転可能に支持された状態とすることができる。搬送用螺旋状羽根23は、軸部材22に周設され、軸部材22の回転により汚染物を移動させることができる。搬送用螺旋状羽根23の径は、内管20の径よりわずかに小さく形成され、回転中、内管20の内壁に接触しないようにされている。軸部材22にはモータ24が連結されており、モータ24は、軸部材22を一定の回転速度で回転させることができる。
The
土壌供給用ノズル20aは、例えば、下部に弁を備えるホッパーと連結される。ホッパーには、前処理された汚染物が入れられ、弁を開くことにより内管20内に汚染物を供給することができる。土壌排出用ノズル20bは、第1ガス化装置12と連結される。第1ガス化装置12との連結は、互いのノズルを直接接続することもできるし、バッファタンク等の容器や短管を介して接続することもできる。土壌排出用ノズル20bと第1ガス化装置12とが連結され、内管20内は汚染物で満たされるため、第1ガス化装置12内を気密状態に保持することができる。
The
蒸気供給用ノズル21aは、第1ガス化装置12の蒸気送出口に連通するように管を介して接続される。蒸気排出用ノズル21bは、冷却槽15と管を介して接続することができ、冷却水中に供給し、冷却することができる。また、大気開放し、大気中に放散することもできる。二重管の長さが長く、過熱蒸気の流路面積が小さい場合、過熱蒸気は、内部の汚染物に熱を充分に与えて凝縮し、凝縮水として排出される。
The
搬送手段11は、ガス化装置までの距離に応じて、複数を接続して用いることができる。複数を接続して用いる場合、接続用短管やエルボ等を用いて接続することができる。搬送手段11は、長さ方向を水平に配置するほか、傾斜させて配置することもできる。また、搬送手段11は、二重管の外周に断熱材を巻き、熱効率を向上させることもできる。
A plurality of conveying
図3は、ガス化装置の実施形態を示した図である。図3に示すガス化装置は、上部に設置される第1ガス化装置12と、その下部に設置される第2ガス化装置13とから構成される。第1ガス化装置12は、3つのノズルを備えた中空円筒容器30と、受入口から排出口まで汚染物を移動させる土壌推進手段31と、中空円筒容器30の壁面を介して内部の汚染物を間接加熱する加熱手段32とを含む構成とされている。また、第2ガス化装置13は、中空円筒容器40が4つのノズルを備える以外は、第1ガス化装置12と同様の構成とされている。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a gasifier. The gasifier shown in FIG. 3 includes a
中空円筒容器30は、所定量の土壌を収容することができる容量の容器とされ、加熱手段32によって約200℃〜300℃に加熱されるため、上記二重管等と同じ材料から製造される。中空円筒容器30は、一方に長くされた円筒状のものとされ、その長さ方向が水平方向に延びるように設置される。その両端部は、内圧を均等に受けることができる半楕円形の鏡板とすることができる。
The hollow
中空円筒容器30には、一方の端部に近隣した位置に、上方へ向いた土壌受入口33が設けられ、他方の端部に近隣した位置に、上方へ向いた蒸気送出口34と、下方に向いた土壌排出口35とが設けられている。これらはノズルとされ、搬送手段11、過熱蒸気送出用のライン、第2ガス化装置13にそれぞれ接続される。
The hollow
土壌推進手段31は、中空円筒容器30内に配設され、両端が回転自在に支持された中心軸36と、中心軸36に周設される螺旋状羽根37とを備える。中心軸36および螺旋状羽根37は、上述した軸部材22および搬送用螺旋状羽根23と同様のものである。中心軸36にはモータ38が連結され、中心軸36を一定の回転速度で回転させることができるようにされている。汚染物は、土壌受入口33から受け入れられ、螺旋状羽根37の回転によって、土壌受入口33から土壌排出口35まで移動する。移動速度は、モータ38の回転数を調節することで制御することができる。例えば、土壌受入口33で受け入れた汚染物が土壌排出口35に到達するまでの時間が約15分となるように設定することができる。この回転数は、汚染物の土質成分、粒径、難分解性有機化合物の濃度、含水比等によって適宜決定することができる。土壌推進手段31は、例えば、螺旋状羽根を備えるスクリューが好ましい。スクリューは、この螺旋状羽根が汚染物を撹拌する機能を有しており、この機能により、過熱蒸気を汚染物に拡散させ、かつ汚染物を均一に加熱することを可能にする。本発明では、土壌推進手段31は、往復動するピストンのようなものであってもよい。
The soil propulsion means 31 includes a
加熱手段32は、中空円筒容器30の内部を間接加熱するもので、中空円筒容器30の外壁に巻かれた電気ヒータとすることができる。電気ヒータは、抵抗発熱体を備え、この抵抗発熱体としては、鉄−クロム−アルミニウム金属発熱体、ニッケル−クロム金属発熱体、白金−モリブデン−タンタル−タングステン金属発熱体、炭化珪素−シリサイト非金属発熱体、炭化珪素−カーボン非金属発熱体、モリブデン−シリサイト非金属発熱体、モリブデン−カーボン非金属発熱体を挙げることができる。また、各発熱体によって発生した熱を効率的に内部の汚染物に与えるため、中空円筒容器30に周設された加熱手段32の周囲を断熱材等で被覆することが好ましい。
The heating means 32 indirectly heats the inside of the hollow
第2ガス化装置13は、中空円筒容器40が4つのノズルを備える以外、第1ガス化装置12と同様の構成であり、土壌推進手段41と、加熱手段42とを備える。土壌推進手段41は、中心軸43と、螺旋状羽根44とを備え、中心軸43にはモータ45が連結されている。加熱手段42は、加熱手段32と同様の、抵抗発熱体を備える電気ヒータとすることができ、中空円筒容器40の外壁に巻きつけるようにして取り付けることができる。
The
第2ガス化装置13の中空円筒容器40は、一方の端部に近隣した位置に、上方に向いた土壌受入口46と、同じく上方に向いた過熱蒸気を受け入れるための蒸気受入口47とを備え、他方の端部に近隣した位置に、上方に向いたガスを排出するためのガス排出口48と、下方に向いた土壌を排出するための土壌排出口49とを備えている。
The hollow
土壌受入口46は、第1ガス化装置12の土壌排出口35に連続していて、第1ガス化装置12から排出される土壌を受け入れる。蒸気受入口47は、第1ガス化装置12の蒸気送出口34に連続していて、弁によって蒸気量が調整された後、第1ガス化装置12で生成される過熱蒸気の一部を受け入れる。ガス排出口48は、第2ガス化装置13でガス化され、分解された難分解性有機化合物を分解ガスとして排出する。このガスには、一酸化炭素、水素、塩化水素のほか、分解されていない難分解性有機化合物や過熱蒸気が含まれる。土壌排出口49は、図1に示す土壌収容容器14に連続していて、難分解性有機化合物が除去され、浄化された土壌を排出する。この排出される土壌は、難分解性有機化合物が分離除去されており、その濃度は環境基準値以下になっている。
The
図3に示す実施形態のような、第1ガス化装置12を第2ガス化装置13の上部に配置した構成に限られるものではないが、第1ガス化装置12から落下させることにより第2ガス化装置13に供給することができるため、汚染物を搬送する装置が不要となり、設置スペースを小さくすることができる点で、図3に示す実施形態の構成が好ましい。
Although it is not restricted to the structure which has arrange | positioned the
図4は、分解処理装置の別の実施形態を示した図である。図4に示す分解処理装置は、図1〜図3に示す搬送手段11、第1ガス化装置12、第2ガス化装置13、土壌収容容器14を含むものであるが、さらに、冷却装置50と、吸着装置51とを含む構成とされている。難分解性有機化合物は、第2ガス化装置13で充分に分解することができるが、ガス化するのみで、未分解の難分解性有機化合物が残留する場合がある。これは、難分解性有機化合物の濃度、加熱温度、過熱蒸気量等によって変化し、ガス化する難分解性有機化合物の約10%〜30%が残留する場合もある。こういった場合に、図4に示す実施形態の分解処理装置が好適である。搬送手段11、第1ガス化装置12、第2ガス化装置13、土壌収容容器14については、すでに説明したので、ここでは冷却装置50、吸着装置51について説明する。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the decomposition processing apparatus. The decomposition treatment apparatus shown in FIG. 4 includes the conveying
冷却装置50は、第2ガス化装置13から排出されるガスを冷却する。これにより、揮発した難分解性有機化合物を液化させる。冷却装置50は、各々が2本のノズルを備え、冷却水が収容され、密閉されたタンクとし、その1本の先端が冷却水に浸漬され、もう1本の先端は浸漬されないようにし、冷却水中にバブリングさせて冷却するスクラバーとすることができる。また、スプレーノズルを備え、水を噴霧させ、ガスを冷却するスクラバーであってもよい。その他、冷却水が収容されたタンクと、冷却水に浸漬されるコイル状の管とからなる装置とすることもできる。図4では、冷却装置50として、1つのスクラバーのみが示されているが、連続運転するためには少なくとも2つのスクラバーから構成し、1つのスクラバーでガスを冷却しつつ、1つのスクラバーは吸着再生することができるようにすることが好ましい。
The
吸着装置51は、吸着材が充填されており、充填された吸着材に液化した難分解性有機化合物を通し、吸着材に吸着させる。図4に示す実施形態では、冷却水中に難分解性有機化合物が液化するため、冷却水ごと吸着材を通し、難分解性有機化合物を吸着させる。この吸着材としては、活性炭を挙げることができ、その他としてゼオライト等を用いることもできる。なお、一酸化炭素、塩化水素等の分解ガスも、吸着材に吸着させることができる。なお、難分解性有機化合物が吸着された後の冷却水は、吸着装置51の下部のノズル51aから排出される。
The adsorbing
冷却装置50でバブリングされたガス成分には、一酸化炭素、二酸化炭素、塩化水素、蒸気等が含まれており、塩化水素については、冷却装置50の冷却水中に溶解し、一酸化炭素については、例えば、燃焼させて無害化することができる。燃焼装置についてはこれまで知られたいかなる装置でも用いることができる。ここでは冷却水で冷却することを説明したが、以下に説明するアルカリ性の水溶液を用いることもできる。
The gas components bubbled by the cooling
図5は、分解処理装置のさらに別の実施形態を示した図である。図5に示す分解処理装置は、図4に示す構成に、さらに、反応装置52と、冷却装置53と、吸着装置54と、放出手段であるブロワ55と、凝集槽56とを備えている。反応装置52は、円筒管にヒータ等の加熱手段が周設されたものとすることができ、難分解性有機化合物および過熱蒸気を通過させるのみで分解させることができる。この反応装置52は、少量の難分解性有機化合物を分解するのみで良いため、従来において使用されている反応装置に比較して小型のものとすることができる。
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the decomposition processing apparatus. The decomposition processing apparatus shown in FIG. 5 is further provided with a
吸着装置51の吸着材に吸着した難分解性有機化合物は、定期的に、過熱蒸気が流され、再生される。これにより、吸着材の交換頻度を低減させ、材料コストを抑制することができる。液化した難分解性有機化合物を吸着させるためには、吸着材の上方から液を供給するが、吸着材の再生では、吸着材の下方から上方に向けて過熱蒸気が流される。この過熱蒸気の供給によって、吸着材に吸着した難分解性有機化合物はガス化し、過熱蒸気とともに反応装置52へ送られる。
The hardly decomposable organic compound adsorbed on the adsorbent of the
反応装置52では、難分解性有機化合物および過熱蒸気を約900℃〜1000℃に加熱し、難分解性有機化合物を過熱蒸気と反応させ、低分子に分解する。円筒管に周設された加熱手段は、円筒管内の温度を一定に保持するために使用し、難分解性有機化合物と過熱蒸気とを約900℃〜1000℃に加熱するガス加熱手段を備えることもできる。これらの加熱手段は、電気ヒータ、加熱炉、電磁誘導加熱装置等とすることができる。ここで電磁誘導加熱について簡単に説明する。導線をコイル状に巻き、その近くに金属等の導電材を配置すると、導線に交流電流を流した場合に発生する磁力線の影響を受けて、導電材中に渦電流が流れる。導電材には通常、電気抵抗があり、電流が流れるとジュール熱が発生してその導電材が加熱される。これが電磁誘導加熱である。電磁誘導加熱装置としては、導線を巻いた円筒管を挙げることができる。この円筒管内にガスを通すことにより、所定温度に加熱することができる。
In the
反応装置52には、さらに、分解されたガスに含まれる一酸化炭素を無害化するため、空気を送り込むことができる。この空気は、難分解性有機化合物や過熱蒸気とともに、あるいは、反応装置52を構成する円筒管の途中で供給することができ、反応装置52内の温度が低下しないように、約900℃〜1000℃に加熱して供給されることが好ましい。この一酸化炭素は、反応装置52内で空気と反応して酸化され、二酸化炭素に転換される。反応装置52に送り込む空気は、例えば、ブロワや空気圧縮機を使用して供給することができ、ヒータ、加熱炉、上記の電磁誘導加熱装置等を使用して空気を加熱することができる。反応装置52は、吸着材の再生のほか、冷却装置50から排出されるガスを加熱し、空気を送り込んで燃焼させ、一酸化炭素を無害化することができる。
Further, air can be fed into the
冷却装置53は、冷却装置50と同様、スクラバーを用いることができる。ここでは、難分解性有機化合物を再合成させないようにするため、分解ガスを急冷する。冷却装置53は、冷却水に代えてアルカリ性の水溶液を用い、塩化水素が水に溶解して酸性を呈した水溶液を中和させることができる。この場合のアルカリとしてはこれまで知られたいかなる物質でよく、例えば、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムを挙げることができる。この場合、分解ガス中の一部の二酸化炭素をアルカリと反応させることができる。例えば、アルカリが水酸化ナトリウムである場合、以下の反応が起こる。
As with the
上記反応によって、炭酸ナトリウム(Na2CO3)が生成するが、この炭酸ナトリウムは水によく溶けるものである。このようにして、塩化水素に加え、二酸化炭素も溶解させ、大気中に排出しないようにすることができる。 The above reaction produces sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), which is highly soluble in water. In this way, in addition to hydrogen chloride, carbon dioxide can also be dissolved and not discharged into the atmosphere.
冷却装置53では、冷却水やアルカリ水溶液に溶ける二酸化炭素や塩化水素以外の微量の窒素や酸素等が、冷却水またはアルカリ水溶液中に気泡となって一方のノズルから放出され、先端が気相中にあるもう一方のノズルから排出される。複数のタンクでは同じ処理が繰りされ、充分に冷却される。
In the
吸着装置54は、吸着装置51と同様のものであるが、冷却装置53から排出されるガスを通し、微量成分を吸着材に吸着する。この吸着材も、活性炭やゼオライト等とすることができる。吸着装置54から排出されるガス成分は、ほとんどが、反応装置52で吸入された空気の構成成分である窒素および酸素であり、これらは無害ガスとしてブロワ55によって大気中に放出される。分解処理装置は、ブロワ55によって吸引され、装置内部を大気圧より低い負圧に保持することができる。こうすることで、ガス化した難分解性有機化合物が大気中に漏洩することを防止することができる。
The adsorbing
冷却装置53において回収された塩化水素等は、凝集槽56へ送られる。凝集槽56は、所定量の凝集剤が添加され、液体である排水と、凝集物である残渣とに分離する。この残渣を再び汚染物とともにガス化装置に供給し、分解処理することもできる。
The hydrogen chloride and the like recovered in the
図示していないが、冷却装置50の後流側に分解ガス中の不純物を除去するフィルタをさらに備えることができる。フィルタで除去した不純物を、ガス化装置や反応装置52に送ることで、分解処理することができる。このガス化装置は、第1ガス化装置12および第2ガス化装置13でもよいし、別途設けられる小型のガス化装置であってもよい。別途設けられる小型のガス化装置は、不純物を加熱することができるものであればいかなる装置であってもよい。
Although not shown, a filter for removing impurities in the cracked gas can be further provided on the downstream side of the
図6を参照して、難分解性有機化合物の分解処理方法について説明する。汚染物をホッパー60に入れ、ホッパー60の下部に設けられる弁61を開いて、搬送手段11内の土壌供給用ノズルを通して内管内に供給する。軸部材を回転させ、搬送用螺旋状羽根を回転させることにより、汚染物を土壌排出用ノズルへと移動させるとともに、蒸気供給用ノズルから過熱蒸気を受け入れ、過熱蒸気により汚染物を間接加熱する。スタート時において、過熱蒸気は、第1ガス化装置12で生成されないため、別途設けられるボイラ等を使用して過熱蒸気を発生させ、その過熱蒸気を使用することができる。スタート時においては、搬送手段11での過熱蒸気による加熱を行うことなく、第1ガス化装置12での加熱のみとすることもできる。
With reference to FIG. 6, the decomposition processing method of a hardly decomposable organic compound is demonstrated. Contaminants are put into the
搬送手段11では、その移動速度や過熱蒸気量にもよるが、汚染物中の水分の大部分が蒸発し、汚染物中の含水率は約10%〜30%に低減される。土壌排出用ノズルから排出された汚染物および蒸気は、連通する第1ガス化装置12の土壌受入口を通して中空円筒容器内に供給される。第1ガス化装置12は、加熱手段により、内部温度が予め約200℃〜300℃とされる。この約200℃〜300℃に保持された内部に、汚染物を供給し、中心軸を回転させて螺旋状羽根を回転させることにより、汚染物を土壌排出口へ移動させるとともに間接加熱する。土壌受入口から土壌排出口まで移動させる時間、すなわち滞留時間は、短時間で所定量の汚染物を処理するためには約10分〜30分が好ましい。
Depending on the moving speed and the amount of superheated steam, the transport means 11 evaporates most of the water in the pollutant, and the moisture content in the pollutant is reduced to about 10% to 30%. Contaminants and steam discharged from the soil discharge nozzle are supplied into the hollow cylindrical container through the soil inlet of the
第1ガス化装置12は、土壌排出口において、汚染物を約200℃〜300℃に加熱するとともに、約200℃〜300℃の過熱蒸気を生成する。過熱蒸気は、蒸気送出口を通して排出され、蒸気送出口に接続されるライン62を通して、第2ガス化装置13および搬送手段11へと供給される。ライン62には調節弁63が設けられ、調節弁63により第2ガス化装置13へ送出される過熱蒸気供給量が制御される。ライン62には蒸気貯留容器を備え、貯留しておくこともできる。蒸気貯留容器を用いることで、スタート時において、過熱蒸気を使用することが可能となる。この蒸気貯留容器は、過熱蒸気の温度の低下を抑制するため、断熱材等で被覆することができ、電気ヒータ等を巻き付け、加熱することができるようにされていてもよい。
The
調節弁63で調節される過熱蒸気量は、上述したように、ダイオキシン類中の炭素のモル量の2倍〜5倍に設定することができる。土壌排出口から排出される汚染物は、土壌排出口に連続する第2ガス化装置13の土壌受入口から内部へ供給される。この第2ガス化装置13も、第1ガス化装置12と同様、加熱手段により加熱すべき温度、すなわち約500℃〜600℃に予め加熱される。その予め加熱された内部に汚染物が供給される。第2ガス化装置13では、中心軸を回転させ、螺旋状羽根を回転させることにより、汚染物を土壌排出口へと移動させるとともに間接加熱する。この加熱により、難分解性有機化合物は、低沸点成分のものからガス化する。汚染物の供給に伴い、蒸気受入口から約200℃〜300℃に加熱された過熱蒸気も供給される。この過熱蒸気は、潤滑材として機能するとともに、ガス化した難分解性有機化合物と反応し、その難分解性有機化合物を分解させる。螺旋状羽根は、汚染物を移動させるとともに、汚染物を撹拌する機能も有しており、土粒子間に介在する難分解性有機化合物を露出させ、ほぼすべての難分解性有機化合物をガス化させることができる。
As described above, the amount of superheated steam adjusted by the
分解された難分解性有機化合物は、一酸化炭素、水素、塩化水素等の低分子となり、ガス排出口から排出される。汚染物は、この加熱によって、難分解性有機化合物がガス化して分離され、難分解性有機化合物が除去された土壌として、土壌排出口から、その土壌排出口に連続する土壌収容容器14に排出される。土壌収容容器14では、ほぼ常温まで自然冷却され、その後、再利用のために取り出される。
The decomposed hardly decomposable organic compound becomes low molecules such as carbon monoxide, hydrogen, hydrogen chloride, and is discharged from the gas outlet. Contaminants are discharged from the soil outlet to the
第2ガス化装置13の後流側では、冷却装置50によって、ガス排出口から排出された分解ガスは冷却され、分解ガス中に含まれる難分解性有機化合物は冷却水中で液化する。この時、弁64が開とされ、弁65、66が閉とされ、ガスは冷却される。冷却装置50が2つのスクラバーで構成される場合、1つは、上記のように、弁64のみが開とされ、その他の弁は閉とされて、ガスを冷却するが、その間、もう1つのスクラバーは、弁64、66が閉とされ、弁65が開とされ、液化した難分解性有機化合物は冷却水とともに吸着装置51へ送られる。スクラバーが1つのみの場合、汚染物のガス化装置への供給が終了した後、液化した難分解性有機化合物を含む冷却水は吸着装置51へ送られる。
At the downstream side of the
吸着装置51は、所定サイクルごとに吸着、脱着を繰り返すように構成され、吸着終了後、弁64、65を閉じ、弁66を開いて、過熱蒸気を供給し、吸着材に吸着した難分解性有機化合物を揮発させ、吸着材を再生する。この場合、吸着した一酸化炭素等も脱着し、揮発した難分解性有機化合物とともに、過熱蒸気も加えて、反応装置52へ送られる。反応装置52では約900℃〜1000℃に加熱され、難分解性有機化合物は分解処理される。反応装置52には、空気を送り込むことができ、空気を送り込むことにより、一酸化炭素を酸化し、二酸化炭素に変換する。処理後のガスは、冷却装置53へ送られ、急冷される。
The
冷却装置53では、上述したように、二酸化炭素や塩化水素等が回収され、吸着装置54では、微量成分が吸着除去され、窒素や酸素等の無害ガスが大気中に放出される。冷却装置53における冷却水やアルカリ水溶液は凝集槽56に回収され、排水と残渣に分離される。
As described above, the
これまで図面を参照して本発明の装置について詳細に説明してきたが、各中空円筒容器の径や長さ、土壌推進手段の螺旋状羽根の巻き数、各受入口および排出口の径、浄化土壌収容容器の形状、大きさはいかなるものであってもよく、土壌の処理量等によって適宜決定することができるものである。また、中空円筒容器の材質は、鋼のほか、銅やアルミニウム、これらの合金であってもよい。冷却装置、吸着装置、反応装置、凝集槽、ブロワ、ボイラ等は必要に応じて設けることができ、また、分解されて生成した一酸化炭素や塩化水素を処理することができるものであれば、上記冷却装置や吸着装置や反応装置以外の装置を用いることもできる。 Although the apparatus of the present invention has been described in detail with reference to the drawings so far, the diameter and length of each hollow cylindrical container, the number of turns of the spiral blade of the soil propelling means, the diameter of each receiving port and outlet, purification The shape and size of the soil container may be anything and can be appropriately determined depending on the amount of soil treated. The material of the hollow cylindrical container may be steel, copper, aluminum, or an alloy thereof. A cooling device, an adsorption device, a reaction device, a coagulation tank, a blower, a boiler, and the like can be provided as necessary, and any carbon monoxide or hydrogen chloride produced by decomposition can be processed. Devices other than the cooling device, the adsorption device, and the reaction device can also be used.
10…分解処理装置、11…搬送手段、12…第1ガス化装置、13…第2ガス化装置、14…土壌収容容器、15…冷却槽、20…内管、20a…土壌供給用ノズル、20b…土壌排出用ノズル、21…外管、21a…蒸気供給用ノズル、21b…蒸気排出用ノズル、22…軸部材、23…搬送用螺旋状羽根、24、38、45…モータ、30、40…中空円筒容器、31、41…土壌推進手段、32、42…加熱手段、33、46…土壌受入口、34…蒸気送出口、35、49…土壌排出口、36、43…中心軸、37、44…螺旋状羽根、47…蒸気受入口、48…ガス排出口、50、53…冷却装置、51、54…吸着装置、51a…ノズル、52…反応装置、55…ブロワ、56…凝集槽、60…ポッパー、61、64、65、66…弁、62…ライン、63…調節弁
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記難分解性有機化合物を含む汚染物を搬送しつつ過熱蒸気により間接加熱する搬送手段と、
前記搬送手段により供給された前記汚染物を間接加熱する第1加熱手段を備え、前記第1加熱手段により前記汚染物中に残留する水分を蒸発させ、生成される過熱蒸気の一部を第2ガス化装置に送出し、残りを前記搬送手段に送出する第1ガス化装置と、
前記第1ガス化装置から排出される前記汚染物と前記過熱蒸気の一部とを間接加熱する第2加熱手段を備え、前記第2加熱手段により前記汚染物中の前記難分解性有機化合物をガス化させ、かつ前記過熱蒸気と反応させて前記難分解性有機化合物を分解させる前記第2ガス化装置とを含む、難分解性有機化合物の分解処理装置。 An apparatus that gasifies and decomposes the persistent organic compound in the pollutant contaminated by the persistent organic compound,
Conveying means for indirectly heating with superheated steam while conveying the contaminant containing the persistent organic compound,
First heating means for indirectly heating the contaminants supplied by the transport means is evaporated, moisture remaining in the contaminants is evaporated by the first heating means, and a part of the generated superheated steam is second. A first gasifier for sending to the gasifier and sending the remainder to the conveying means;
A second heating unit that indirectly heats the contaminant discharged from the first gasifier and a part of the superheated steam, and the second heating unit converts the hardly decomposable organic compound in the contaminant. A decomposition treatment apparatus for a hardly decomposable organic compound, comprising: the second gasification apparatus that gasifies and decomposes the hardly decomposable organic compound by reacting with the superheated steam.
前記第2ガス化装置は、前記汚染物を受け入れるための第2土壌受入口と、前記過熱蒸気の一部を受け入れるための蒸気受入口と、前記分解ガスを排出するためのガス排出口と、前記難分解性有機化合物が分離された浄化土壌を排出するための第2土壌排出口とを備える第2中空円筒容器と、前記第2中空円筒容器内に配設され、両端が回転自在に支持された第2中心軸と、前記第2中心軸に周設される第2螺旋状羽根とを備え、前記第2土壌受入口から受け入れた前記汚染物を前記第2土壌排出口に向けて移動させる第2土壌推進手段と、前記第2中空円筒容器に周設され、前記第2中空円筒容器内の前記汚染物を間接加熱する前記第2加熱手段とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の分解処理装置。 The first gasifier includes a first soil receiving port for receiving the contaminants, a first soil outlet for discharging the contaminants, and a steam outlet for sending the superheated steam. A first hollow cylindrical container, a first central axis that is disposed in the first hollow cylindrical container and is rotatably supported at both ends, and a first spiral blade that is provided around the first central axis. And a first soil propelling means for moving the contaminant received from the first soil receiving port toward the first soil discharge port, and the first hollow cylinder is provided around the first hollow cylinder. The first heating means for indirectly heating the contaminant in the container,
The second gasifier includes a second soil receiving port for receiving the contaminant, a steam receiving port for receiving a part of the superheated steam, a gas discharge port for discharging the cracked gas, A second hollow cylindrical container having a second soil discharge port for discharging the purified soil from which the hardly decomposable organic compound has been separated, and the second hollow cylindrical container, the both ends of which are rotatably supported And the second spiral blade provided around the second central axis, the contaminant received from the second soil receiving port is moved toward the second soil outlet. Any one of Claims 1-6 including the 2nd soil propulsion means to be made, and the said 2nd heating means which is provided in the said 2nd hollow cylindrical container, and indirectly heats the said contaminant in the said 2nd hollow cylindrical container The decomposition processing apparatus according to claim 1.
搬送手段により、前記難分解性有機化合物を含む汚染物を搬送しつつ過熱蒸気により間接加熱する工程と、
第1ガス化装置により、搬送された前記汚染物を間接加熱して前記汚染物中に残留する水分を蒸発させ、過熱蒸気を生成する工程と、
第2ガス化装置により、前記汚染物と生成した前記過熱蒸気の一部とを間接加熱して前記汚染物中の前記難分解性有機化合物をガス化するとともに、前記過熱蒸気と反応させて前記難分解性有機化合物を分解処理する工程と、
前記第1ガス化装置により生成した残りの前記過熱蒸気を前記搬送手段に送出する工程とを含む、難分解性有機化合物の分解処理方法。 A method of gasifying and decomposing the hardly decomposable organic compound in the pollutant contaminated by the hardly decomposable organic compound,
A step of indirectly heating with superheated steam while conveying the contaminant containing the hardly decomposable organic compound by a conveying means;
A step of indirectly heating the conveyed contaminant by the first gasification device to evaporate water remaining in the contaminant and generating superheated steam;
The second gasification device indirectly heats the contaminant and a part of the generated superheated steam to gasify the hardly decomposable organic compound in the contaminant, and reacts with the superheated steam to cause the reaction. A step of decomposing a hardly decomposable organic compound;
A process for decomposing a hardly decomposable organic compound, comprising a step of sending the remaining superheated steam generated by the first gasifier to the transporting means.
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