JP5052027B2 - Method for separating and treating PCB contaminants - Google Patents
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Description
本発明は、PCB汚染物の分離処理方法に関し、さらに詳しくは、PCB汚染物を減圧下で加熱しPCBを除去する処理方法に関する。 The present invention relates to a method for separating PCB contaminants, and more particularly to a method for removing PCBs by heating PCB contaminants under reduced pressure.
PCB(ポリ塩素化ビフェニル)は、ビフェニルの1個以上の水素を塩素で置換した化合物であり、置換する塩素の数や位置によって10種類の同族体及び209種類の異性体が存在する。PCBは、化学的安定性が高く、高絶縁性、不燃性、耐熱分解性、難水溶性等の特質を有することから、従来は、コンデンサ、トランス等の電機機器の絶縁油や熱媒体等に使用されていたが、人体及び環境に有害であることから製造が中止され、既に製造されたPCBを内包する電機機器等や、PCBが付着した汚染物の処理解体方法が提案されている。 PCB (polychlorinated biphenyl) is a compound obtained by substituting one or more hydrogens of biphenyl with chlorine, and there are 10 types of homologues and 209 types of isomers depending on the number and position of chlorine to be substituted. PCB has high chemical stability and has characteristics such as high insulation, incombustibility, heat decomposability, poor water solubility, etc., so conventionally used as insulating oil and heat medium for electrical equipment such as capacitors and transformers. Although it has been used, the production has been stopped because it is harmful to the human body and the environment, and a method for treating and disassembling the electrical equipment that contains the already produced PCB and the contaminants to which the PCB has adhered has been proposed.
特許文献1は、汚染物が付着した部材を減圧下で洗浄ガスを供給して洗浄する真空加熱方法を提案している。しかし、この真空加熱洗浄方法は、電機機器等に付着したPCBの処理には有効であるが、PCBに汚染された汚泥や土壌等の処理に適用するには問題がある。すなわち、泥状、粉状のPCB汚染物は熱伝達性能が低く内部まで加熱するのに時間が長くかかり、特に輻射伝熱により加熱する真空加熱分離方法では均一な加熱処理をすることが難しく、汚染物の表面と内部の温度差が大きくなり低温部分のPCBを蒸発させて分離除去できないため処理効率を向上することができなかった。このため真空加熱処理を行う時間を長くせざるを得ず、熱伝達を均一化するために急激な加熱や振動、撹拌混合を加えると、PCB汚染物が微粉となって飛散し下流装置に拡散して回収が困難となっていた。
本発明の目的は、真空加熱分離法により汚泥や土壌等の粉状のPCB汚染物からPCBを分離除去する処理効率を高くするようにするPCB汚染物の分離処理方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a separation method for PCB contaminants that increases the processing efficiency for separating and removing PCBs from powdered PCB contaminants such as sludge and soil by a vacuum heating separation method.
上記目的を達成する本発明のPCB汚染物の分離処理方法は、PCB汚染物に分離助剤を添加した後、該PCB汚染物を減圧下で加熱して、該PCB汚染物からPCBを蒸発分離し、該PCBをオイルに接触させて凝縮吸収することを特徴とする。 In the method for separating PCB contaminants of the present invention that achieves the above object, after adding a separation aid to the PCB contaminants, the PCB contaminants are heated under reduced pressure to evaporate and separate the PCBs from the PCB contaminants. Then, the PCB is brought into contact with oil and condensed and absorbed.
本発明のPCB汚染物の分離処理方法は、PCB汚染物に分離助剤を添加することにより真空加熱時の熱伝達性能を向上させ、このPCB汚染物を減圧下で加熱するようにしているので、PCBの沸点以上の温度まで昇温するのにかかる時間を短縮し、PCB汚染物の表面の過熱を防止しつつ内部に低温部が残るのをなくして均一に昇温することができる。このため、PCB汚染物からPCBを蒸発させて分離する処理効率を向上することができる。 The method for separating PCB contaminants of the present invention improves the heat transfer performance during vacuum heating by adding a separation aid to the PCB contaminants, and heats the PCB contaminants under reduced pressure. The time required for raising the temperature to a temperature equal to or higher than the boiling point of the PCB can be shortened, and the temperature can be uniformly raised without any low temperature portion remaining inside while preventing overheating of the surface of the PCB contaminant. For this reason, the process efficiency which evaporates and isolate | separates PCB from a PCB contaminant can be improved.
さらに、PCB汚染物の表面が過熱状態になるのを抑制するため、PCB汚染物の表面から土壌等の粒子が飛散し、下流の装置に拡散するのを防止することができる。 Furthermore, since the surface of the PCB contaminant is prevented from being overheated, particles such as soil can be prevented from scattering from the surface of the PCB contaminant and being diffused to the downstream device.
以下に、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
図1は、本発明のPCB汚染物の分離処理方法に使用する真空加熱分離装置の一例を模式的に示す説明図である。図1において、真空加熱分離装置は、真空加熱分離炉1、オイルシャワー塔2、真空凝縮器8及び真空ポンプ9を含むものである。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an example of a vacuum heating separation apparatus used in the PCB contaminant separation method of the present invention. In FIG. 1, the vacuum heating separation apparatus includes a vacuum
PCB汚染物pは、直接又は処理容器21に入れた状態で真空加熱分離炉1に装入され、炉内の雰囲気が不活性ガスにより置換される。真空加熱分離炉1は、図示しない加熱手段により、PCBの沸点以上の温度にPCB汚染物pを加熱することができ、連通する真空ポンプ9により減圧状態にされるようになっている。真空加熱分離炉1においてPCB汚染物pは、減圧下に加熱され、含有するPCBが蒸発して分離除去されることにより除染される。
The PCB contaminant p is charged into the vacuum
PCB汚染物より蒸発分離したPCB等の蒸気及び不活性ガスは、真空ポンプ9により吸引され、オイルシャワー塔2に導入される。オイルシャワー塔2では、ノズル7からオイルが噴霧され、このオイルにPCBが接触し凝縮吸収され、PCBが除去された気相成分が真空凝縮器8に導入され、さらに凝縮処理される。PCBを吸収したオイルは、オイルタンク3に流下して貯留され、循環ポンプ5により冷却器6を通してノズル7に循環しPCBとの接触を繰り返す。このためオイルが含有するPCB濃度は次第に高くなる。オイル循環ライン14にはオイル排出管13が設けられ、PCB含有オイルの一部又は全部が抜き出され、図示しないPCB分解処置装置に移送されPCBの分解処理が行われる。また、抜き出されたオイル量に相当する新たなオイル又はPCBをほとんど含まないオイルが、オイル供給管15から供給される。
Steam and inert gas such as PCB evaporated and separated from PCB contaminants are sucked by the vacuum pump 9 and introduced into the
本発明のPCB汚染物の分離処理方法は、PCB汚染物pに分離助剤dを添加した後、PCB汚染物pを減圧下で加熱してPCBを蒸発分離し、分離したPCBをオイルに接触させて凝縮吸収することを特徴とする。本発明で処理するPCB汚染物pは、汚泥や土壌等のスラリー状、粉体状や微細な粒子状の形態であってもよく、水分やその他の液状物を含んでいてもよい。具体的にはPCBに汚染された汚泥、土壌、及びPCBを含有する活性炭、破砕されたウエス若しくは感熱複写紙、ガレキ、木材チップなどを挙げることができる。 In the method for separating PCB contaminants of the present invention, after adding the separation aid d to the PCB contaminant p, the PCB contaminant p is heated under reduced pressure to evaporate and separate the PCB, and the separated PCB is brought into contact with oil. And condensed and absorbed. The PCB contaminant p to be treated in the present invention may be in the form of a slurry such as sludge or soil, in the form of powder or fine particles, and may contain moisture or other liquid matter. Specific examples include sludge contaminated with PCB, soil, and activated carbon containing PCB, crushed waste or heat-sensitive copying paper, rubble, and wood chips.
分離助剤dは、PCB汚染物pの温度上昇を均一にするものであれば特に制限されるものではないが、有機溶媒若しくは水溶性溶媒又は金属等の伝熱促進剤を好ましく挙げることができる。有機溶媒は、高沸点の油類であり、PCBの沸点(約350℃)に近い沸点であることが好ましい。このような油類としては、炭素数12〜14のパラフィン系炭化水素化合物、軽油等を好ましく挙げることができる。水溶性溶媒は、水又は有機化合物若しくは無機化合物を溶解した水溶液が好ましい。有機化合物若しくは無機化合物及びこれを溶解することにより、伝熱係数を高くすることができ好ましい。このような有機化合物としては、グリセリン、ソルビトール等を好ましく挙げることができ、無機化合物としては、ナトリウム塩等を好ましく挙げることができる。 The separation aid d is not particularly limited as long as it makes the temperature rise of the PCB contaminant p uniform. However, a heat transfer promoter such as an organic solvent, a water-soluble solvent, or a metal can be preferably exemplified. . The organic solvent is an oil having a high boiling point and preferably has a boiling point close to that of PCB (about 350 ° C.). Preferable examples of such oils include paraffinic hydrocarbon compounds having 12 to 14 carbon atoms and light oil. The water-soluble solvent is preferably water or an aqueous solution in which an organic compound or an inorganic compound is dissolved. It is preferable to dissolve the organic compound or the inorganic compound and this because the heat transfer coefficient can be increased. As such an organic compound, glycerol, sorbitol, etc. can be mentioned preferably, and as an inorganic compound, a sodium salt etc. can be mentioned preferably.
減圧下(7kPa)における水の沸点は38.2℃であり、この温度以上に加熱するとPCB汚染物に含まれる水分は蒸発し、PCB汚染物の内部に空隙が生じる。気相の熱伝導度、特に減圧下の熱伝導度は極めて低いため、空隙が生じたPCB汚染物の熱伝導度は、固相の粒子間の接触率により決められる。例えば、汚泥の熱伝導度は、0.45〜1.0kcal/mhr℃であり、土壌の粒子間の空隙率は20〜80%である。この空隙に存在していた水が蒸発すると、乾燥した土壌の熱伝導度は、0.1〜0.5kcal/mhr℃に低下する。水及び油類の熱伝導度はそれぞれ0.5及び1.0kcal/mhr℃であり、土壌の粒子間の空隙を水又は油類が満たしていると熱伝導度は0.5〜1.2kcal/mhr℃に増加する。すなわち、PCB汚染物の空隙に分離助剤として水又は油類が存在している場合には、その分離助剤が蒸発するまでの間、PCB汚染物の熱伝導度は低下せずに維持することができる。 The boiling point of water under reduced pressure (7 kPa) is 38.2 ° C. When heated to a temperature higher than this temperature, moisture contained in the PCB contaminants evaporates and voids are generated inside the PCB contaminants. Since the thermal conductivity of the gas phase, particularly the thermal conductivity under reduced pressure, is very low, the thermal conductivity of PCB contaminants with voids is determined by the contact rate between the solid phase particles. For example, the thermal conductivity of sludge is 0.45 to 1.0 kcal / mhr ° C., and the porosity between soil particles is 20 to 80%. When the water present in the voids evaporates, the thermal conductivity of the dried soil decreases to 0.1 to 0.5 kcal / mhr ° C. The thermal conductivities of water and oils are 0.5 and 1.0 kcal / mhr ° C., respectively, and the thermal conductivity is 0.5 to 1.2 kcal when water or oil fills the voids between the soil particles. Increase to / mhr ° C. That is, when water or oil is present as a separation aid in the voids of the PCB contaminant, the thermal conductivity of the PCB contaminant is maintained without decreasing until the separation aid evaporates. be able to.
図2は、PCB汚染物に有機溶媒又は水溶性溶媒からなる分離助剤を添加する場合と添加しない場合とで、加熱時の温度上昇の経時変化を模式的に説明するものである。分離助剤を添加すると、分離助剤の沸点に達するまでは、PCB汚染物の熱伝導度が高く維持されるために昇温速度も速い。沸点において蒸発熱が費やされ、その後の熱伝導度は、分離助剤を添加しない場合と同じになるが、所定の処理温度に達するまでの所要時間は、分離助剤を添加しない場合と比べ大幅に短縮することができる。 FIG. 2 schematically illustrates the change over time in the temperature rise during heating, with and without the addition of a separation aid comprising an organic solvent or a water-soluble solvent to PCB contaminants. When the separation aid is added, the temperature rise rate is fast because the thermal conductivity of the PCB contaminant is kept high until the boiling point of the separation aid is reached. Evaporation heat is consumed at the boiling point, and the subsequent thermal conductivity is the same as when no separation aid is added, but the time required to reach a predetermined processing temperature is compared to when no separation aid is added. It can be greatly shortened.
有機溶媒又は水溶性溶媒からなる分離助剤の添加量は、PCB汚染物100重量部に対して、好ましくは10〜90重量部、より好ましくは20〜40重量部にするとよい。添加量が10重量部未満であると、真空加熱時の熱伝導度を高くし加熱時間を短縮する効果を十分に得られず、90重量部を超えると、昇温時の顕熱及び蒸発潜熱に費やされる熱量が多くなり好ましくない。 The addition amount of the separation aid composed of an organic solvent or a water-soluble solvent is preferably 10 to 90 parts by weight, more preferably 20 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PCB contaminant. If the amount added is less than 10 parts by weight, the effect of increasing the thermal conductivity during vacuum heating and shortening the heating time cannot be sufficiently obtained. If the amount added exceeds 90 parts by weight, the sensible heat and latent heat of evaporation during temperature rise This is not preferable because the amount of heat consumed in the process increases.
PCB汚染物pから蒸発し分離した分離助剤dは、PCBと共に真空ポンプ9により吸引され、オイルシャワー塔4に導入され、オイルと接触して吸収される。分離助剤が有機溶媒であるときには、そのままオイルに含まれて循環し使用することができる。なお、オイルシャワー塔4に使用するオイルは、分離助剤に使用する有機溶媒と同じものを使用することが好ましく、具体的には炭素数12〜14のパラフィン系炭化水素化合物、軽油等を使用するとよい。 The separation aid d evaporated and separated from the PCB contaminant p is sucked by the vacuum pump 9 together with the PCB, introduced into the oil shower tower 4, and absorbed in contact with the oil. When the separation aid is an organic solvent, it can be circulated and used as it is in the oil. The oil used for the oil shower tower 4 is preferably the same as the organic solvent used for the separation aid, and specifically, a paraffinic hydrocarbon compound having 12 to 14 carbon atoms, light oil or the like is used. Good.
分離助剤dとして水溶性溶媒を用いると、水溶性溶媒を含んだオイルが、オイル循環ライン14により循環ポンプ5、冷却器6を通して、減圧されたオイルシャワー塔4を循環すると、水分等の影響により循環ポンプ5がキャビテーションを起こすので、オイルの循環が不安定になり、供給されたPCB及び分離助剤との接触の効率が低下する心配がある。このため、図3に示すように、オイルタンク3の下流に油水分離槽4を配置することが好ましい。油水分離槽4は周知のものを使用することができ、分離したオイルを、循環ポンプ5を通して循環させ、分離した水分を排水管11により排出するようにするとよい。なお、油水分離槽4にオーバーフローするオイルの液面計12を設けて、オイル排出管13から排出するオイルの量を調整してもよい。また、界面計10を設けて、排水管11から排出する水分量を調整するようにしてもよい。油水分離槽4を設けることにより、水溶性溶媒ばかりでなく、PCB汚染物pが汚泥等の場合に含有していた水分等を除去することができ好ましい。
When a water-soluble solvent is used as the separation aid d, when oil containing the water-soluble solvent circulates through the
一方、分離助剤として、金属等の伝熱促進剤を用いた場合にも、伝熱促進剤を汚泥や土壌と混合し均一に分散することにより、汚泥や土壌の粒子間の空隙を伝熱促進剤が埋めるような形態になり、粒子と伝熱促進剤を介する伝熱を促進し、PCB汚染物全体の熱伝導度を高くすることができる。また、金属等の伝熱促進剤は、有機溶媒や水溶性溶媒を用いる場合と異なり蒸発熱に要する熱量が必要なく、所定の処理温度に達するまでの間、伝熱促進剤を添加しない場合と比べ、常に高い熱伝導度を維持することができる。このため、加熱に要する所要時間を大幅に短縮することができる。 On the other hand, when a heat transfer accelerator such as metal is used as a separation aid, heat transfer is conducted between the sludge and soil particles by mixing the heat transfer accelerator with sludge and soil and uniformly dispersing it. It becomes the form which a promoter fills, heat transfer through particle | grains and a heat-transfer promoter can be accelerated | stimulated, and the thermal conductivity of the whole PCB contaminant can be made high. In addition, the heat transfer accelerator such as metal does not require the amount of heat required for evaporation heat unlike the case of using an organic solvent or a water-soluble solvent, and the heat transfer accelerator is not added until the predetermined processing temperature is reached. In comparison, a high thermal conductivity can always be maintained. For this reason, the time required for heating can be significantly shortened.
伝熱促進剤は、特に制限されるものではないが、金属製の伝熱促進剤が好ましく、金属小片、金属棒、金属ネット又は金属小球等がより好ましい。このような金属製伝熱促進剤を使用することにより、PCB汚染物pと均一に混合し分散されることができ、特に汚泥や土壌等の粒子間に有効に分散することができ好ましい。 The heat transfer accelerator is not particularly limited, but a metal heat transfer accelerator is preferable, and a metal piece, a metal rod, a metal net, a metal ball, or the like is more preferable. By using such a metal heat transfer accelerator, it can be uniformly mixed and dispersed with the PCB contaminant p, and in particular, it can be effectively dispersed between particles such as sludge and soil.
分離助剤として伝熱促進剤を添加する量は、PCB汚染物p100重量部に対して、好ましくは10〜90重量部、より好ましくは20〜40重量部にするとよい。添加量が10重量部未満であると、真空加熱時の熱伝導度を高くする効果を十分に得られず、90重量部を超えると、PCB汚染物pの割合が低くなりまた伝熱促進剤を分離回収するのに要するエネルギーが多くなり好ましくない。処理を終えたPCB汚染物pから伝熱促進剤を分離する方法は、周知の方法を用いることができ、遠心分離、磁石による分離、篩による分離等により分離し回収することができる。 The amount of the heat transfer accelerator added as a separation aid is preferably 10 to 90 parts by weight, more preferably 20 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PCB contaminant p. If the amount added is less than 10 parts by weight, the effect of increasing the thermal conductivity during vacuum heating cannot be sufficiently obtained. If the amount added exceeds 90 parts by weight, the proportion of PCB contaminants p decreases, and the heat transfer accelerator. The energy required to separate and recover is increased, which is not preferable. As a method for separating the heat transfer promoter from the PCB contaminant p after the treatment, a known method can be used, which can be separated and recovered by centrifugation, separation with a magnet, separation with a sieve, or the like.
本発明のPCB汚染物の分離処理方法は、分離助剤dを添加したPCB汚染物pを処理容器21に入れて、真空加熱分離炉1に装入することが好ましい。処理容器21は、特に制限されるものではないが、伝熱効率が高い金属製の容器を用いるとよい。処理容器21にPCB汚染物pを収容することにより、真空加熱分離炉1からの加熱効率を向上することができると共にPCB汚染物pから、汚泥や土壌等の粒子が飛散し、下流の装置に拡散するのを防止することができる。
In the method for separating a PCB contaminant according to the present invention, it is preferable that the PCB contaminant p to which the separation aid d is added is placed in the
処理容器21は、PCB汚染物pが含む粉体や粒子を飛散させずPCBを透過する構成にすることが好ましい。例えば、PCBや水分、有機溶媒若しくは水溶性溶媒は透過し、粉体を通さない膜、フィルム、網、フィルター等の飛散防止膜22を処理容器21の開口部に被覆するとよい。PCB汚染物に分離助剤を添加し処理容器に入れ、開口部を飛散防止膜で被覆して真空加熱分離炉に装入することにより、真空加熱時にPCB汚染物からのPCB、水分及び分離助剤の蒸発分離を妨げることなく、粒子の飛散を防止することができる。
The
真空加熱分離炉の加熱手段は、電気ヒーター、熱交換器、加熱ガス、間接加熱バーナ等の外部加熱手段であることが好ましく、PCB汚染物を静置する棚又は処理容器を介して伝導伝熱及び/又は輻射により加熱するものである。真空加熱分離の条件は、設備の大きさ、処理対象物の形態により異なるが、昇温速度を、好ましくは1〜50℃/分、より好ましくは3〜30℃/分、処理温度を、好ましくは180〜600℃、より好ましくは250〜450℃、真空度を、好ましくは0.01〜60kPa、より好ましくは0.1〜10kPa、処理時間を、処理対象物の温度が所定の処理温度に到達してから好ましくは0時間以上、24時間以下、より好ましくは1〜6時間にするとよい。分離助剤を添加することにより、このような処理条件にすることが可能になり、PCB汚染物を均一にむらなく加熱してPCBを蒸発分離する処理を確実に行うと共に、効率的な加熱により昇温速度を早くして加熱に要する時間を短縮することができる。また、PCB汚染物の表面を過熱状態にすることがないので、粒子等の飛散を低減することができる。 The heating means of the vacuum heating separation furnace is preferably an external heating means such as an electric heater, a heat exchanger, a heating gas, an indirect heating burner, etc., and conducts heat transfer through a shelf or a processing vessel where PCB contaminants are left stationary. And / or heating by radiation. The conditions for vacuum heat separation vary depending on the size of the equipment and the form of the object to be treated, but the rate of temperature rise is preferably 1 to 50 ° C./min, more preferably 3 to 30 ° C./min, preferably the treatment temperature. Is 180 to 600 ° C., more preferably 250 to 450 ° C., the degree of vacuum is preferably 0.01 to 60 kPa, more preferably 0.1 to 10 kPa, and the treatment time is set to a predetermined treatment temperature. Preferably it is 0 hour or more and 24 hours or less, more preferably 1 to 6 hours after reaching. By adding a separation aid, it becomes possible to achieve such processing conditions, and the PCB contaminants are heated uniformly and uniformly to perform the process of evaporating and separating the PCB, and by efficient heating. The time required for heating can be shortened by increasing the heating rate. Moreover, since the surface of the PCB contaminant is not overheated, scattering of particles and the like can be reduced.
1 真空加熱分離炉
2 オイルシャワー塔
9 真空ポンプ
21 処理容器
22 飛散防止膜
d 分離助剤
p PCB汚染物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
加熱前に前記PCB汚染物に、有機溶媒、又は水溶性溶媒からなる分離助剤を添加し、減圧下で加熱中に前記PCB汚染物に含まれる水分の蒸発により前記PCB汚染物の内部に生じた空隙を、前記分離助剤で充填し、前記PCB汚染物の熱伝導度を維持するPCB汚染物の分離処理方法。 A method for separating PCB contaminants by heating PCB contaminants containing powder under reduced pressure, evaporating and separating PCBs from the PCB contaminants, and condensing and absorbing the PCBs in contact with oil,
Before heating, a separation aid consisting of an organic solvent or a water-soluble solvent is added to the PCB contaminant, and it is generated inside the PCB contaminant by evaporation of water contained in the PCB contaminant during heating under reduced pressure. A method of separating PCB contaminants by filling the voids with the separation aid and maintaining the thermal conductivity of the PCB contaminants.
前記加熱する工程の前に、前記加熱する工程中に前記PCB汚染物に含まれる水分の蒸発により前記PCB汚染物の内部に生じた空隙を充填し、前記PCB汚染物の熱伝導度を維持し、前記PCBと共に前記オイルに吸収される有機溶媒、又は、水溶性溶媒からなる分離助剤を前記PCB汚染物に添加する工程を含むPCB汚染物の分離処理方法。 A step of heating PCB contaminants in a vacuum heating separation furnace under reduced pressure; a step of evaporating and separating PCBs from the PCB contaminants in the vacuum heating separation furnace; and contacting the PCB with the sprayed oil in an oil shower tower. A PCB separation treatment method including an absorption step of condensing and absorbing,
Prior to the step of the heating, the evaporation of water contained in the PCB contaminants to fill voids that occur inside of the PCB contaminants, maintaining the thermal conductivity of the PCB contaminants in the process of the heating A method for separating PCB contaminants, comprising the step of adding to the PCB contaminants a separation aid comprising an organic solvent absorbed in the oil together with the PCB, or a water-soluble solvent .
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