JP5084209B2 - ポリ塩化ビフェニル分解装置及び該方法並びにポリ塩化ビフェニル分解システム - Google Patents

Description

本発明は、ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解装置及びポリ塩化ビフェニル分解方法に関する。そして、このポリ塩化ビフェニル分解装置を備えたポリ塩化ビフェニル分解システムに関する。

芳香族塩素化合物に分類されるポリ塩化ビフェニル（polychlorinated biphenyl、以下、「ＰＣＢ」と略記する。）は、ビフェニル構造の水素が塩素で置換されたものの総称であり、置換塩素の数と位置とによって多数の化合物（異性体）が存在する。ＰＣＢは、安定性、不燃性及び電気絶縁性等の諸物性が優れていることから、熱媒体、絶縁油、潤滑油、塗料等の様々な用途にかつて使用されていた。しかしながら、ＰＣＢは、人体に悪影響を与え、また、自然界において難分解性で長期に亘り残存してその悪影響が続くため、環境汚染物質として大きな社会問題となり、日本では１９７２年にＰＣＢの製造及び使用が禁止された。そして、現在では、ＰＣＢは、「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」により特定化学物質の指定を受け、その製造、輸入及び使用が厳しく規制されており、そして、かつて使用されていたＰＣＢ及びＰＣＢを含む油は、コストをかけて厳重に保管されている。

ＰＣＢは、非常に化学的に安定な化合物であり、その無害化処理が難しい。このため、ＰＣＢの有効な処理方法が要望され、様々な処理方法が検討されている。ＰＣＢの処理方法は、例えば、高温燃焼によって熱分解する方法、金属触媒を用いて分解する方法、及び、細菌等の生物体によって分解する方法等の処理方法が知られている。その一つとしてＰＣＢを燃焼分解するＰＣＢ燃焼分解方法が例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１に開示のＰＣＢ燃焼分解方法は、ＰＣＢと液体状炭化水素とを含む液体燃料に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合し、且つ、これを減圧沸騰してエマルジョン化してから燃焼させる方法である。これによって、特許文献１に開示のＰＣＢ燃焼分解方法は、特許文献１の記載によると、排ガス中のダイオキシンの量（未分解ＰＣＢを含む）を大幅に低減し、ＰＣＢ分解率９９．９９９９９９（８−ナイン）を達成している。
特開２００２−２６７１３５号公報

ところで、上記特許文献１に開示のＰＣＢ燃焼分解方法は、ＰＣＢの燃焼分解に１４００℃以上もの高温が必要となるため、その装置は、優れた耐熱性が必要である。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、より低温でポリ塩化ビフェニルを分解することができるポリ塩化ビフェニル分解装置及びポリ塩化ビフェニル分解方法を提供することを目的とする。そして、このようなポリ塩化ビフェニル分解装置を備えたポリ塩化ビフェニル分解システムを提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解装置において、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水を前記ポリ塩化ビフェニル又は前記ポリ塩化ビフェニルを含む油中に乳化することによって乳濁液を生成する乳濁液生成部と、熱媒体を貯溜すると共に、前記乳濁液の液滴が前記熱媒体の表面へ滴下されるように前記乳濁液の液滴が導入される分解槽部と、前記分解槽部を加熱する加熱部とを備えることを特徴とする。そして、本発明に係る他の一態様では、ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解方法において、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水を前記ポリ塩化ビフェニル又は前記ポリ塩化ビフェニルを含む油中に乳化することによって乳濁液を生成する工程と、加熱された熱媒体の表面へ前記乳濁液の液滴を滴下する工程とを備えることを特徴とする。

このような構成のポリ塩化ビフェニル分解装置及び該方法は、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水をポリ塩化ビフェニル又はポリ塩化ビフェニルを含む油中に乳化することで生成した乳濁液の液滴を、加熱された熱媒体の表面へ滴下することによって、比較的低温でポリ塩化ビフェニルを分解することができる。

そして、上述のポリ塩化ビフェニル分解装置において、前記乳濁液中に乳化している前記アルカリイオン水の粒径は、３〜５μｍであることを特徴とする。

この構成によれば、乳濁液中に乳化しているアルカリイオン水の粒径が３〜５μｍであるので、より効率よく、ポリ塩化ビフェニルを分解することができる。

また、これら上述のポリ塩化ビフェニル分解装置において、前記アルカリイオン水は、カルシウムイオンを含むことを特徴とする。

この構成によれば、カルシウムイオンを含むので、より効率よく、ポリ塩化ビフェニルを分解することができる。

さらに、これら上述のポリ塩化ビフェニル分解装置において、前記分解槽部の内部は、前記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成され、前記加熱部は、前記分解槽部の閉ループ下部における前記熱媒体を加熱する下部加熱部と、前記下部加熱部で加熱されて前記分解槽部の閉ループ側部を上昇する前記熱媒体を加熱する側部加熱部とを備える、高温のガスが流通される加熱ガス流路部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、加熱部によって分解槽部内で効率的に自然対流が生じさせられ、熱媒体の加熱効率が向上され得る。

そして、本発明に係る他の一態様では、ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、これら上述のうちの何れか１つのポリ塩化ビフェニル分解装置と、前記ポリ塩化ビフェニル分解装置で生成された生成混合物を所定の温度に冷却することによって油分を凝縮する凝縮部と、前記凝縮部で凝縮した油分にアルカリ性の水溶液を混合する洗浄部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、ポリ塩化ビフェニルの分解に由来する塩素化合物が、凝縮部で凝縮した油分に混入していたとしても、洗浄部でアルカリ性の水溶液がこの油分に混合されるので、この塩素化合物を油分から除去することができる。

また、上述のポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、前記洗浄部で混合された混合液を油水分離する油水分離部と、前記油水分離部で分離された油分を燃焼する燃焼部とをさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、ポリ塩化ビフェニルの分解に由来する油分を焼却処分することができる。

そして、本発明に係る他の一態様では、ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、これら上述のうちの何れか１つのポリ塩化ビフェニル分解装置と、前記ポリ塩化ビフェニル分解装置で生成された生成混合物を所定の温度に冷却することによって油分を凝縮する凝縮部と、前記凝縮部で凝縮した油分が取り除かれた生成混合物に水を混合することによって塩酸を生成するスクラバ部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、ポリ塩化ビフェニルの分解に由来する塩素化合物を比較的処理の容易な塩酸に変えることができる。

また、上述のポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、前記スクラバ部で生成された塩酸を中和する中和部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、ポリ塩化ビフェニルの分解に由来する塩酸を中和処分することができる。

本発明に係るポリ塩化ビフェニル分解装置及び該方法並びにシステムは、ポリ塩化ビフェニルを背景技術に較べて低温で分解することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
図１は、実施形態に係るポリ塩化ビフェニル分解システムの構成を説明するための図である。図２は、実施形態に係るＰＣＢ分解槽の構成を説明するための図である。

図１において、ポリ塩化ビフェニル分解システム（以下、「ＰＣＢ分解システム」と略記する。）１は、ポリ塩化ビフェニル貯油槽（以下、「ＰＣＢ貯油槽」と略記する。）１１と、凝縮装置１２と、第１乃至第３スクラバ１３、２６、２７と、洗浄槽１４と、中和材貯水槽１５と、予熱器１６と、中和補助槽１７と、油水分離槽１８と、アルカリイオン水貯水槽１９と、ＰＣＢ分解槽２０Ａと、中和槽２１と、第１乃至第３乳化機２２、２３、２４と、燃焼炉２５と、ＰＣＢ分解油貯油槽２８と、塩水貯水槽２９とを備えて構成され、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下のアルカリイオン水を用いてＰＣＢを例えば灯油及び軽油等の炭化水素油（以下、「ＰＣＢ分解油」と呼称する。）に分解すると共に、この分解に伴って生じた塩化水素（ＨＣｌ）や塩を処理する。

ＰＣＢ貯油槽１１は、ＰＣＢ又はＰＣＢを含む炭化水素油を貯溜する容器である。以下、実施形態では、ＰＣＢ又はＰＣＢを含む炭化水素油を総称して「ＰＣＢ含有油」と総称する。

予熱器１６は、ＰＣＢ分解槽２０Ａからの燃焼ガスを利用することによって、ＰＣＢ含有油を加熱して予熱する装置である。予熱器１６は、例えば、ＰＣＢ含有油が流通するＰＣＢ含有油管と、燃焼ガスが流通する燃焼ガス管とを備え、燃焼ガス管は、ＰＣＢ含有油管の外周に巻かれ、又は、ＰＣＢ含有油管内に配置されて構成され、燃焼ガス管内の燃焼ガスの熱がＰＣＢ含有油管中のＰＣＢ含有油へ熱伝導される。

アルカリイオン水貯水槽１９は、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水を貯溜する容器である。酸化還元電位の調整方法は、様々な方法が知られており、酸化還元電位は、例えば、アルカリイオン水を電気分解すること等によって−８５０ｍＶ以下に調整される。

第１乳化機２２は、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水をＰＣＢ含有油中に乳化するによって乳濁液（エマルジョン）Ｅを生成する装置である。乳濁液Ｅは、アルカリイオン水の微細粒子がＰＣＢ含有油中に分散する油中水滴型である。第１乳化機２２は、例えば、撹拌羽を備え、アルカリイオン水及びＰＣＢ含有油を高速撹拌処理することによって油中水滴型の乳濁液Ｅを生成する。

ＰＣＢ分解槽２０Ａは、乳濁液Ｅの液滴Ｄが当該ＰＣＢ分解槽２０Ａ内における熱媒体Ｍの表面Ｓへ滴下されるように第１乳化機２２が当該ＰＣＢ分解槽２０Ａに連通されており、ＰＣＢをＰＣＢ分解油に分解する装置である。

ＰＣＢ分解槽２０Ａは、例えば、図２に示すように、熱媒体Ｍを貯溜する容器である分解槽５１と、分解槽５１を加熱することによって熱媒体Ｍを加熱する加熱部５２とを備え、第１乳化機２２で生成された乳濁液Ｅの液滴Ｄが熱媒体Ｍの表面Ｓへ滴下されるように、第１乳化機２２とＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１が連通され、乳濁液Ｅの液滴Ｄが導入されるようになっている。

分解槽５１は、例えば、比較的大きな内容積であって、有蓋有底の略円筒形状の金属製の容器であり、蓋５１ａには、導入口部５１ｄ及び流出口部５１ｅが開口されている。導入口部５１ｄは、第１乳化機２２で生成された乳濁液Ｅの液滴Ｄが熱媒体Ｍの表面Ｓへ滴下されるように乳濁液Ｅの液滴Ｄを導入するための開口部であり、第１乳化機２２の滴下口部２２ａに接続されている。流出口部５１ｅは、後述のＰＣＢの分解によって生成されたＰＣＢ分解油Ｐ１、塩化水素Ｐ２及び塩Ｐ３の生成混合物を流出するための開口部であり、流出口部５１ｅは、凝縮装置１２へ接続されている。

加熱部５２は、分解槽５１を加熱する装置である。分解槽５１が加熱されることによって熱媒体Ｍが加熱される。加熱部５２は、例えば、一方端部にバーナ５２ｂが配設され、このバーナ５２ｂで燃料油を燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが流通される加熱ガス流路部５２ａを備える。加熱部５２は、バーナ５２ｂで燃料油を燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが加熱ガス流路部５２ａを流れることによって分解槽５１の底５１ｃを加熱する。これによって燃焼ガスの熱が分解槽５１を介して熱媒体Ｍに熱伝導し、熱媒体Ｍが加熱され、そして、対流する。また、加熱ガス流路部５２ａは、分解槽５１の加熱後の燃焼ガスが予熱器１６へ流出するように、予熱器１６へ接続されている。

図１に戻って、凝縮装置１２は、気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１、気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３の生成混合物を冷却して気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１のみを液体状にすることによって、液体状のＰＣＢ分解油Ｐ１と気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３とに分離する装置である。凝縮装置１２は、例えば、冷媒が流通する冷却管を外周又は内部に備えた横長の略円筒形状の容器であって所定の温度に冷却することによって気体を液体に凝縮する凝縮器（コンデンサ）１２−１と、水冷式によって冷媒の熱を放熱するクーリングタワ１２−２と、凝縮器１２−１とクーリングタワ１２−２との間で冷媒が循環するように凝縮器１２−１とクーリングタワ１２−２との間に配設された配管１２−３と、配管１２−３に配設され、冷媒がクーリングタワ１２−２から凝縮器１２−１へそして凝縮器１２−１から再びクーリングタワ１２−２へと循環するように冷媒を圧送するポンプ１２−４とを備えて構成される。クーリングタワ１２−２によって冷却された冷媒がポンプ１２−４に圧送されることによってクーリングタワ１２−２から凝縮器１２−１に供給される。凝縮器１２−１では、この冷媒が気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１、気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３における熱を吸熱し、気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１が液体状となって気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３から分離される。熱を吸熱した冷媒は、凝縮器１２−１からクーリングタワ１２−２へ戻り、クーリングタワ１２−２で熱を放熱し、これによって冷却される。そして、凝縮器１２−１には、その上方には、ＰＣＢ分解油Ｐ１が取り除かれた生成混合物である気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３を流出する第１流出口を備え、その下方には、液体状のＰＣＢ分解油Ｐ１を流出する第２流出口を備えている。

第１スクラバ１３は、気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３に水を混合することによって、粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸を生成する装置である。第１スクラバ１３は、例えば、内部の上方に散水ノズルと下方には流出口とを備える縦長の略円筒形状の容器であり、散水ノズルから水を気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３に散水することによって、塩化水素Ｐ２を水に溶け込ませて塩酸を生成し、粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸を生成する。

中和補助槽１７は、粉粒体状の塩Ｐ３を沈殿させ、粉粒体状の塩Ｐ３と塩酸とを分離する装置である。中和補助槽１７は、例えば、縦長の略円筒形状の容器であり、上方には上澄みの塩酸を流出する第１流出口を備え、下方には沈殿した粉粒体状の塩Ｐ３を流出する第２流出口を備える。

中和材貯水槽１５は、酸性物質を中和するためのアルカリ性物質を貯溜する容器である。アルカリ性物質は、例えば本実施形態ではアルカリ性の水溶液の一例であるカセイソーダ（水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液）が用いられる。

中和槽２１は、塩酸にアルカリ性の水溶液を添加することによって塩酸を中和する装置である。中和槽２１は、例えば、略円筒形状の容器であり、塩酸にアルカリ性の水溶液を混合することによって、塩酸を水溶性の塩と水とに中和し、塩の水溶液を生成する。例えば、本実施形態ではアルカリ性の水溶液にカセイソーダが用いられるので、塩酸が塩化ナトリウムと水とに中和し、塩化ナトリウムの水溶液が生成される。

塩水貯水槽２９は、塩の水溶液を貯溜する容器である。

洗浄槽１４は、塩化水素Ｐ２がＰＣＢ分解油Ｐ１に微量に混入している場合に、ＰＣＢ分解油Ｐ１中に混入しているこの微量の塩化水素Ｐ２を分離することによってＰＣＢ分解油Ｐ１を洗浄する装置である。洗浄槽１４は、例えば略球形の容器であり、ＰＣＢ分解油Ｐ１にアルカリ性の水溶液を混合することによって、ＰＣＢ分解油Ｐ１中に混入しているこの微量の塩化水素Ｐ２を塩の水溶液に変え、微量の塩化水素Ｐ２をＰＣＢ分解油Ｐ１から分離する。例えば、本実施形態ではアルカリ性の水溶液に中和槽２１と同一のアルカリ性の水溶液、本実施形態ではカセイソーダが用いられ、塩酸が塩化ナトリウムと水とに中和し、塩化ナトリウムの水溶液が生成される。

油水分離槽１８は、ＰＣＢ分解油Ｐ１と塩の水溶液とを油水分離によって分離する装置である。油水分離槽１８は、例えば、縦長の略円筒形状の容器であり、上方には油水分離したＰＣＢ分解油Ｐ１を流出する第１流出口を備え、下方には油水分離した塩の水溶液を流出する第２流出口を備える。

ＰＣＢ分解油貯油槽２８は、ＰＣＢ分解油Ｐ１を貯溜する容器である。

第２乳化機２３は、水をＰＣＢ分解油Ｐ１中に乳化するによって乳濁液を生成し、ＰＣＢ分解槽２０Ａに燃料油として供給する装置である。第３乳化機２４は、水をＰＣＢ分解油Ｐ１中に乳化するによって乳濁液を生成し、燃焼炉２５に燃料油として供給する装置である。

燃焼炉２５は、ＰＣＢ分解油Ｐ１を焼却する炉である。燃焼炉２５は、例えば、第３乳化機２４から供給された燃料油の乳濁液を燃焼するバーナを備えて構成される。

第２及び第３スクラバ２６、２７は、燃焼ガスに水を混合することによって、仮に塩化水素が燃焼ガス中に極微量に混入している場合にこの塩化水素を塩酸に変えて除去するための装置である。本実施形態では、第２スクラバ２６及び第３スクラバ２７によって順次に燃焼ガスに水が混合されることによって、この塩化水素の除去率が高められている。第２及び第３スクラバ２６、２７は、例えば、内部の上方に散水ノズルを備える縦長の略円筒形状の容器であり、散水ノズルから水を燃焼ガスに散水することによって、塩化水素を水に溶け込ませて塩酸を生成する。

そして、これらＰＣＢ貯油槽１１、凝縮装置１２、第１乃至第３スクラバ１３、２６、２７、洗浄槽１４、中和材貯水槽１５、予熱器１６、中和補助槽１７、油水分離槽１８、アルカリイオン水貯水槽１９、ＰＣＢ分解槽２０Ａ、中和槽２１、第１乃至第３乳化機２２、２３、２４、燃焼炉２５、ＰＣＢ分解油貯油槽２８及び塩水貯水槽２９は、気体状、液体状及び粉粒体状の処理対象物が一の処理工程から次の処理工程へ流通するように、例えば本実施形態では直接的に又は配管によって接続されて、連通されており、処理対象物の流通量を調整すべくポンプ及び流量調節弁等が必要に応じて配管に配設されている。

より具体的には、ＰＣＢ貯油槽１１は、予熱器１６に接続されている。予熱器１６は、第１乳化機２２及び第２スクラバ２６にそれぞれ接続されている。アルカリイオン水貯水槽１９は、第１乳化機２２に接続されている。第１乳化機２２は、ＰＣＢ分解槽２０Ａに接続されている。ＰＣＢ分解槽２０Ａは、凝縮装置１２及び予熱器１６にそれぞれ接続されている。凝縮装置１２は、第１スクラバ１３及び洗浄槽１４に接続されている。第１スクラバ１３は、中和補助槽１７に接続されている。中和補助槽１７は、中和槽２１に接続されている。中和槽２１は、塩水貯水槽２９に接続されている。中和材貯水槽１５は、洗浄槽１４及び中和槽２１にそれぞれ接続されている。洗浄槽１４は、油水分離槽１８に接続されている。油水分離槽１８は、ＰＣＢ分解槽２８及び塩水貯水槽２９にそれぞれ接続されている。ＰＣＢ分解油貯油槽２８は、第２及び第３乳化機２３、２４にそれぞれ接続されている。第２乳化機２３は、ＰＣＢ分解槽２０Ａに接続され、第３乳化機２４は、燃焼炉２５に接続されている。燃焼炉２５は、第２スクラバ２６に接続されている。第２スクラバ２６は、第３スクラバ２７に接続されている。第３スクラバ２７は、中和槽２１に接続されている。

また、ＰＣＢ貯油槽１１から予熱器１６へ流量を調節しながらＰＣＢ含有油を圧送するように、ＰＣＢ貯油槽１１と予熱器１６との間の配管にはポンプ３１が配設されている。中和補助槽１７から中和槽２１へ流量を調節しながら塩酸を圧送するように、中和補助槽１７と中和槽２１との間の配管にはポンプ３２が配設されている。第２スクラバ２６から第３スクラバ２７へ流量を調節しながら燃焼ガスを圧送するように、第２スクラバ２６と第３スクラバ２７との間の配管にはポンプ３３が配設されている。ＰＣＢ分解油貯油槽２８から第２及び第３乳化機２３、２４のそれぞれへ流量を調節しながらＰＣＢ分解油Ｐ１を圧送するように、ＰＣＢ分解油貯油槽２８と第２及び第３乳化機２３、２４との間の配管にはポンプ３４が配設されている。

さらに、凝縮装置１２のクーリングタワ１２−２、第１乃至第３スクラバ１３、２６、２７、第２乳化機２３及び第３乳化機２４へ水を供給すべく、水道又は図略の貯水槽等の水供給系統からの給水管が凝縮装置１２のクーリングタワ１２−２、第１乃至第３スクラバ１３、２６、２７、第２乳化機２３及び第３乳化機２４へそれぞれ配設されている。

次に、本実施形態の動作について説明する。
（実施形態の動作）
このような構成のＰＣＢ分解システム１では、まず、ＰＣＢ貯油槽１１にＰＣＢ含有油が貯溜され、アルカリイオン水貯水槽１９にアルカリイオン水が貯溜され、中和材貯水槽１５にアルカリ性物質（本実施形態ではカセイソーダの水溶液）が貯溜され、ＰＣＢ分解槽２０Ａに熱媒体Ｍがその液表面Ｓを形成する量に投入されて貯溜される。

ＰＣＢは、芳香族塩素化合物に分類され、ビフェニル構造の水素が塩素で置換されたものの総称であり、置換塩素の数と位置とによって多数の化合物（異性体）が存在する。ＰＣＢは、理論上では１〜１０個の塩素とビフェニル構造の水素とが置換可能であり、塩素置換数の少ないものは流動性の液体であり、塩素置換数が多くなるほど粘性が増大して樹脂状となる。ＰＣＢは、第１乳化機２２によってアルカリイオン水が油中水滴型で乳化される必要があるので、乳化し難いＰＣＢは、その温度を上げたり、油（炭化水素油）に溶解する等して用いられる。

アルカリイオン水Ａは、本実施形態では、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）を含むアルカリイオン水であり、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）の水溶液や、水とカルシウム（Ｃａ）とを混合することによって生成されたカルシウムの水溶液である。カルシウムイオンを含むアルカリイオン水Ａは、水素を活性化して後述の水蒸気爆発によって水分子が酸素原子と水素原子とに容易に分解されるように、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下に調製される。この酸化還元電位は、より低い方が好ましい。そして、このカルシウムイオンを含むアルカリイオン水Ａは、この酸化還元電位の調製及び後述のキャビテーションによって生じた活性水素を比較的安定にして後述の脱塩素反応が効率よく行われるように、ｐＨが１２以上に調製される。このｐＨは、より高い値の方が好ましい。このように、アルカリイオン水Ａは、カルシウムイオンを含み、また、酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下でｐＨが１２以上に調製されているので、効果的にＰＣＢをＰＣＢ分解油Ｐ１に分解することができる。

熱媒体Ｍは、後述するように、その表面Ｓに滴下された乳濁液Ｅの液滴Ｄに熱を伝導する媒体であり、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２で所定の温度に加熱された場合に液体状であれば、どのような油（炭化水素油）でもよく、本実施形態では、約２５０〜４００℃に加熱されるので、例えば重油等の重質油が用いられる。

次に、第２乳化機２３が稼働され、第２乳化機２３では、水がＰＣＢ分解油貯油槽２８からのＰＣＢ分解油Ｐ１中に乳化されることによって乳濁液が生成され、この生成された乳濁液が第２乳化機２３からＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２へ燃料油として供給される。なお、ＰＣＢ分解油貯油槽２８には、ＰＣＢ分解システム１の初期段階では、ＰＣＢ分解油Ｐ１がＰＣＢ分解油貯油槽２８に貯溜されていないので、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２へ供給する燃料油とすべく、例えば重油等の油（炭化水素油）が貯溜される。

次に、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２が稼働され、加熱部５２は、第２乳化機２３からの燃料油としての乳濁液を燃焼することによってＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１を加熱する。これによってＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１における熱媒体Ｍが加熱される。この加熱により熱媒体Ｍは、約２５０〜４００℃に加熱される。また、熱媒体Ｍが加熱されることによって熱媒体Ｍの一部が気化し、ＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１内部が、この気化した熱媒体Ｍを含むと共に、ＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１に貯溜されている熱媒体Ｍの温度に応じた温度のガス雰囲気となる。一方、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２によって生じた燃焼ガスは、ＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１を加熱後、予熱器１６へ供給され、予熱器１６の熱源としても利用され、その後、第２スクラバ２６へ排出される。

次に、凝縮装置１２、第１乃至第３スクラバ１３、２６、２７、中和補助槽１７、中和槽２１、洗浄槽１４及び油水分離槽１８がそれぞれその機能に応じて稼働される。

次に、ＰＣＢ貯油槽１１からＰＣＢ含有油が予熱器１６を介して第１乳化機２２に供給され、アルカリイオン水貯水槽１９から酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水が第１乳化機２２に供給される。予熱器１６では、ＰＣＢ含有油が加熱され、予熱される。予熱温度は、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２から供給される燃焼ガスの温度及びＰＣＢ含有油の粘度等に応じて、第１乳化機２２によってアルカリイオン水が油中水滴型でＰＣＢ含有油中に乳化される温度に、より好ましくは乳化され易い温度に適宜に設定され、例えば本実施形態では約２５〜９５℃である。そして、第１乳化機２２が稼働され、供給されたアルカリイオン水とＰＣＢ含有油とが乳化され、油中水滴型の乳濁液Ｅが生成される。

第１乳化機２２に供給されるアルカリイオン水とＰＣＢ含有油との混合比率（容積比）は、例えばＰＣＢに含まれる塩素数やＰＣＢ含有油から生成しようとしている炭化水素油（ＰＣＢ分解油）の種類等に応じて適宜に設定され、例えばＰＣＢ含有油に対してアルカリイオン水が約５〜３０体積％である。

第１乳化機２２で生成される乳濁液Ｅの粒径は、通常、１０μｍ以下であるが、３〜５μｍが好ましい。ＰＣＢは、後述のように乳濁液Ｅの微爆発によるキャビテーションを利用して分解するが、この水の粒径が３μｍより小さい場合は、キャビテーションの発生が不充分となるため好ましくなく、また、この水の粒径が５μｍより大きい場合もキャビテーションの発生が不充分となるため好ましくない。

第１乳化機２２で生成された乳濁液Ｅは、第１乳化機２２の流出口の形状又はＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１の流入口の形状、及び、第１乳化機２２からＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１への流量等を適宜に設定することにより、滴状とされ、液滴ＤでＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１における熱媒体Ｍの表面Ｓへ向けて滴下される。滴下された液滴Ｄは、熱媒体Ｍと反応し、ＰＣＢを例えば灯油及び軽油等の炭化水素油（ＰＣＢ分解油）に分解する。

この滴下された液滴ＤがＰＣＢをＰＣＢ分解油に分解する過程を発明者は、次のように推察している。ＰＣＢ分解槽２０Ａへ導入された乳濁液Ｅの液滴Ｄは、ＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１内のガスから熱を受けることによって加熱される。これによって乳濁液ＥのＰＣＢ含有油が加熱され、ＰＣＢ含有油を介して微細粒子のアルカリイオン水も加熱される。乳濁液Ｅの液滴Ｄは、降下に従ってこの加熱により液滴Ｄが分離して細かくなると共に、微細粒子のアルカリイオン水が先に沸点に達して気化し、この気化したアルカリイオン水が膨張しようとするが、周囲の油膜の張力によってその膨張が妨げられ、エネルギーが蓄積される。乳濁液Ｅの液滴Ｄは、さらに降下して熱媒体Ｍの表面に達すると、一気に加熱される。気化しているアルカリイオン水がこれによって一気に膨張し、この膨張によって生じる圧力が周囲の油膜における張力の限界を超え、水蒸気爆発による微爆発が生じる。この際に、液滴ＤのＰＣＢ含有油は、飛散してその表面積が一気に数千倍（例えば約５０００倍）に拡大され、加熱が促進される。また、この微爆発によって熱媒体Ｍにキャビテーションが生じる。このキャビテーションによって、微爆発が生じた熱媒体Ｍの微小部分において温度が約１００００℃になると共にキャビテーションの圧力波が約３５０気圧になる。これによってＰＣＢ含有油のＰＣＢにクラッキングが生じ、アルカリイオン水の水分子が酸素原子と水素原子とに分解される。そして、水分子の分解によって生じた化学的に活性な水素原子が、クラッキングによって生じた、開裂したビフェニル構造における炭素原子の結合手や塩素原子の結合手に結合し、ＰＣＢの塩素が脱塩されてＰＣＢ分解油Ｐ１が生成されると共に塩化水素Ｐ２が生成される。さらに、アルカリイオン水のアルカリイオンと塩素原子とが結合し、粉粒体状の塩Ｐ３が生成される。本実施形態ではアルカリイオン水にカルシウムイオンを用いるので、カルシウムイオンが塩素原子の結合手に結合し、粉粒体状の塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）Ｐ３が生成される。これによってＰＣＢからＰＣＢ分解油Ｐ１、塩化水素Ｐ２及び塩（本実施形態では塩化カルシウム）Ｐ３が生成される。また、水分子の分解によって生じた化学的に活性な酸素原子が、クラッキングによって生じた、開裂したビフェニル構造における炭素原子の結合手に結合し、ＰＣＢ分解油Ｐ１に酸素も添加される。このように発明者は、滴下された液滴ＤのＰＣＢがＰＣＢ分解油Ｐ１に分解される過程を推察している。

このようなＰＣＢの分解によって生じた気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１、気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩（本実施形態では塩化カルシウム）Ｐ３は、凝縮装置１２の凝縮器１２−１へ流出される。

凝縮装置１２の凝縮器１２−１では、気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１、気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３は、冷媒によって熱が奪われて所定の温度に冷却され、気体状のＰＣＢ分解油Ｐ１のみが凝縮され、液体状になる。この凝縮器１２−１における所定の冷却温度は、ＰＣＢ分解油Ｐ１中に含まれる炭化水素油の融点等を考慮して適宜に設定され、例えば本実施形態では主に灯油が生成されるので約４０℃に設定される。

気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩Ｐ３は、凝縮器１２−１から、本実施形態では凝縮器１２−１の第１流出口から第１スクラバ１３へ流出される。凝縮器１２−１で液体状となったＰＣＢ分解油Ｐ１は、凝縮器１２−１から、本実施形態では凝縮器１２−１の第２流出口から洗浄槽１４へ流出される。

第１スクラバ１３では、水が気体状の塩化水素Ｐ２及び粉粒体状の塩（塩化カルシウム）Ｐ３に混合され、気体状の塩化水素Ｐ２が水に溶け込むことによって、気体状の塩化水素Ｐ２から、比較的処理の容易な塩酸が生成され、粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸が生成される。この粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸は、第１スクラバ１３から中和補助槽１７へ流出される。

中和補助槽１７では、粉粒体状の塩Ｐ３が沈降して中和補助槽１７内の下部に沈殿することによって、粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸は、粉粒体状の塩Ｐ３と塩酸とに分離される。中和補助槽１７内の上澄みの塩酸は、中和補助槽１７から、本実施形態では第１流出口から中和槽２１へ流出される。粉粒体状の塩Ｐ３を含む塩酸を粉粒体状の塩Ｐ３と塩酸とに分離する中和補助槽１７の機能を実質的に損なう沈殿量になると、ＰＣＢ分解システム１の稼働が停止され、中和補助槽１７内に沈殿した塩Ｐ３は、外部に、本実施形態では第２流出口から排出される。このようにＰＣＢの分解に使用されたアルカリイオンが塩Ｐ３、本実施形態では塩化カルシウムとして回収される。

中和槽２１では、中和材貯水槽１５からアルカリ性の水溶液が供給され、このアルカリ性の水溶液によって中和補助槽１７からの塩酸及び後述するように第２及び第３スクラバ２６、２７からの塩酸が中和され、塩の水溶液が生成される。この塩の水溶液は、中和槽２１から塩水貯水槽２９へ流出され、塩水貯水槽２９に貯溜される。本実施形態では、アルカリ性の水溶液としてカセイソーダが中和材貯水槽１５から中和槽２１に供給され、これによって塩酸が中和され、塩化ナトリウムの水溶液が生成される。この塩化ナトリウムの水溶液は、中和槽２１から塩水貯水槽２９へ流出され、塩水貯水槽２９に貯溜される。このように、ＰＣＢの分解によって生成された塩化水素Ｐ２が塩の水溶液、本実施形態では無害な塩化ナトリウムの水溶液に変えられ、処分可能となる。

一方、洗浄槽１４では、中和材貯水槽１５からアルカリ性の水溶液が供給され、このアルカリ性の水溶液とＰＣＢ分解油Ｐ１とが混合される。これによってＰＣＢ分解油Ｐ１に塩化水素Ｐ２が混入している場合に、その塩化水素Ｐ２が中和されて塩の水溶液に変えられ、ＰＣＢ分解液中に混入している塩化水素Ｐ２がＰＣＢ分解油から分離される。本実施形態では、アルカリ性の水溶液としてカセイソーダが中和材貯水槽１５から洗浄槽１４に供給され、これによって塩酸が中和され、塩化ナトリウムの水溶液が生成される。このＰＣＢ分解油Ｐ１と塩の水溶液とは、洗浄槽１４から油水分離槽１８へ流出される。

油水分離槽１８では、油水分離によって、ＰＣＢ分解油Ｐ１と塩の水溶液とは、上方のＰＣＢ分解油Ｐ１と下方の塩の水溶液とに分離される。油水分離槽１８で上方に分離したＰＣＢ分解油Ｐ１は、油水分離槽１８から、本実施形態では第１流出口からＰＣＢ分解油貯油槽２８へ流出され、ＰＣＢ分解油貯油槽２８に貯溜される。油水分離槽１８で下方に分離した塩の水溶液、本実施形態では塩化ナトリウムの水溶液は、油水分離槽１８から、本実施形態では第２流出口から塩水貯水槽２９へ流出され、塩水貯水槽２９に貯溜される。

ＰＣＢ分解油貯油槽２８にＰＣＢ分解油Ｐ１が貯溜し始めると、このＰＣＢ分解油Ｐ１もＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２の燃料油として使用され始める。そして、ＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２における燃料油の使用量を超えて充分にＰＣＢ分解油貯油槽２８にＰＣＢ分解油Ｐ１が貯溜し始めると、第３乳化機２４及び燃焼炉２５が順次に稼働され、第３乳化機２４では、水がＰＣＢ分解油貯油槽２８からのＰＣＢ分解油Ｐ１中に乳化されることによって乳濁液が生成され、この生成され乳濁液が燃焼炉２５へ供給される。燃焼炉２５では、第３乳化機２４で生成された乳濁液がバーナで燃焼される。このように、ＰＣＢの分解によって生成されたＰＣＢ分解油Ｐ１は、焼却処分される。燃焼炉２５によって生成された二酸化炭素等の燃焼ガスは、第２スクラバ２６に流出される。なお、この燃焼炉２５の燃焼ガスが大気に放出される場合には、万一、未分解のＰＣＢに起因するダイオキシン等の有害物質が残留している場合を考慮して活性炭等で吸着、除去処理した後に大気に放出される。

第２スクラバ２６では、水が燃焼ガスに混合され、仮に塩化水素が燃焼ガスに微量に混入している場合にこの塩化水素が水に溶け込むことによって、比較的処理の容易な塩酸が生成される。なお、燃焼ガス中に塩化水素が含まれていない場合には、水のままである。そして、第２スクラバ２６で生成された塩酸（燃焼ガスに塩化水素が含まれていない場合には水）は、中和槽２１へ流出される。また、第２スクラバ２６では、水と混合後の燃焼ガスが第３スクラバ２７へ流出され、さらに第３スクラバ２７で水がこの燃焼ガスに混合され、塩化水素が燃焼ガスに微量に混入していた上記場合にこの燃焼ガス中の未溶解の塩化水素が水に溶け込むことによって、この燃焼ガスから塩酸が生成される。そして、第３スクラバ２７で生成された塩酸は、中和槽２１へ流出される。このように第２スクラバ２６及び第３スクラバ２７によって順次に燃焼ガスに水を混合することによって、仮に塩化水素が燃焼ガス中に微量に混入している場合にこの塩化水素の除去率を高めている。また、第３スクラバ２７では、水と混合後の燃焼ガスが大気に放出される。なお、この第３スクラバ２７から燃焼ガスが大気に放出される際には、上述と同様に、万一、未分解のＰＣＢに起因するダイオキシン等の有害物質が残留している場合を考慮して活性炭等で吸着、除去処理した後に大気に放出される。

このように動作することによってＰＣＢ分解システム１は、約２５０〜４００℃という背景技術に較べて比較的低温な温度でＰＣＢ含有油のＰＣＢを無害な例えば灯油や軽油等の鎖状炭化水素油（ＰＣＢ分解油Ｐ１）に分解すると共に、この分解によって生じた塩化水素Ｐ２を無害な塩の水溶液、本実施形態では塩化ナトリウムの水溶液に処理し、そして、アルカリイオン水のアルカリイオンをこの分解によって生じた無害な粉粒体状の塩Ｐ３として回収している。

また、ＰＣＢ含有油のＰＣＢから得られたＰＣＢ分解油Ｐ１を、ＰＣＢ分解槽２０Ａの熱媒体Ｍを加熱する熱源として利用しているので、ＰＣＢ分解システム１は、その稼働の初期に必要な燃料油のみで稼働することができ、稼働コストを低減することができる。

さらに、ＰＣＢ分解槽２０Ａの熱媒体Ｍを加熱する熱源として必要量以上のＰＣＢ分解油Ｐ１を、燃焼炉２５で燃焼し、燃焼ガスを水処理しているので、ＰＣＢを完全に無害化することができる。

そして、ＰＣＢ含有油にアルカリイオン水を乳濁して、乳濁液Ｅの液滴Ｄの微爆発によってＰＣＢを分解しているので、高濃度のＰＣＢも分解処理することができる。

また、ＰＣＢを乳濁液Ｅの液滴Ｄの微爆発によって分解しているので、熱媒体Ｍの局所部分では高温、高圧になるが、ＰＣＢ分解槽２０Ａ全体では、背景技術に較べて低温、低圧（例えば略大気圧）な条件で分解することができる。このため、ＰＣＢ分解槽２０Ａは、高温、高圧に耐え得る構造、材料を利用する必要がないので、構造の簡素化、小型化及び軽量化することができる。このため、このようなＰＣＢ分解槽２０Ａ及び第１乳化機２２を備えるＰＣＢ分解装置を採用したＰＣＢ分解システム１も小型化及び軽量化することができ、ＰＣＢ分解システム１を積載量が数トンのトラック等の車両における荷台に積載することもできる。ＰＣＢは、その保管場所が厳しく管理されているが、本ＰＣＢ分解システム１は、車両に積載することによって移動可能であるので、このような保管場所が厳しく管理されているＰＣＢの分解処理に好適である。

なお、熱媒体Ｍは、油、本実施形態では特に重油等の重質油であるので、ＰＣＢのクラッキングと共に、熱媒体Ｍの油もその一部にクラッキングが生じ、水素が添加される。このため、熱媒体Ｍの油もその一部が軽質化し、ＰＣＢ分解槽２０Ａの分解槽５１から凝縮装置１２へ流れ、徐々に消費されてゆく。このため、ＰＣＢ分解システム１の稼働に従って、熱媒体Ｍは、ＰＣＢの脱塩素反応が良好に行われるように、適宜、補給される必要がある。

図３は、実施形態に係るＰＣＢ分解槽の他の構成を説明するための図である。ここで、上述の実施形態では、ＰＣＢ分解槽２０Ａにおける分解槽５１の熱媒体Ｍが加熱されるようにＰＣＢ分解槽２０Ａが構成されたが、さらに分解槽５１内のガスも加熱されるようにＰＣＢ分解槽が構成されてもよい。このような構成のＰＣＢ分解槽２０Ｂは、図１及び図２に示すＰＣＢ分解槽２０Ａの加熱部５２の代わりに、概略図である図３に示す加熱部５３を備える。この加熱部５３は、例えば、一方端部にバーナ５３ｂが配設され、このバーナ５３ｂで燃料油を燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが流通される加熱ガス流路部５３ａを備える。加熱ガス流路部５３ａは、分解槽５１の底５１ｃに沿って略水平に延びる底面加熱部５３１と、底面加熱部５３１と連通し分解槽５１の側壁５１ｂに沿って略垂直上方に延びる側面加熱部５３２とを備えて構成される。側面加熱部５３２は、底面加熱部５３１に連通しながら略直角に上方に屈曲している。このような構成の加熱部５３は、バーナ５３ｂで燃料油を燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが底面加熱部５３１を流れることによって分解槽５１の底５１ｃを加熱する。これによって燃焼ガスの熱が分解槽５１を介して熱媒体Ｍに熱伝導し、熱媒体Ｍが加熱される。そして、加熱部５３は、燃焼ガスが底面加熱部５３１から側面加熱部５３２を流れることによって分解槽５１の側壁５１ｂを加熱する。これよって燃焼ガスの熱が分解槽５１を介して分解槽５１内のガスに熱伝導し、加熱部５３は、さらに分解槽５１内のガスも加熱することができる。

図４は、実施形態に係るＰＣＢ分解槽の他の構成を説明するための図である。さらに、上述の実施形態において、図１及び図２に示すＰＣＢ分解槽２０Ａの代わりに、概略図である図４に示すＰＣＢ分解槽２０Ｃを用いてもよい。このＰＣＢ分解槽２０Ｃは、加熱部７０及びこの加熱部７０の加熱によって熱媒体Ｍが循環する分解槽６０を備えて構成される。図４において、分解槽６０は、熱媒体Ｍが上下に循環可能な閉ループ状に構成された容器である。加熱部７０は、例えば、一方端部にバーナ７２が配設され、このバーナ７２で燃料油を燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが流通される加熱ガス流路部７１を備える。加熱ガス流路部７１は、分解槽６０の閉ループ下部６１における熱媒体Ｍを加熱する下部加熱部７１１と、下部加熱部７１１と連通し、下部加熱部７１１で加熱されて分解槽６０の閉ループ側部６２を上昇する熱媒体Ｍを加熱する側部加熱部７１２とを備えて構成される。

より具体的には、分解槽６０は、その下部に比較的大きな内容積を有する下部貯溜部１１１を備えている。この下部貯溜部１１１は、閉ループの下側部を構成するものであり、上記閉ループ下部６１に相当する。

図４に示すように、下部貯溜部１１１には、その上面部における一端側（図４の左側）から上方に延びる第１側部１１２と、上面部における他端側（図４の右側）から上方に延びる第２側部１１３とが設けられている。第１側部１１２は、それぞれ細管からなる多数の伝熱管１１４ａによって構成された伝熱管部１１４と、この伝熱管部１１４の上端部に設けられた合流部１１５とを備えている。

上記伝熱管部１１４は、その下端部が下部貯溜部１１１の上面部に接続されており、各伝熱管１１４ａが上下に延びる姿勢に設置されている。各伝熱管１１４ａ内は、下部貯溜部１１１の上面に形成された連通孔を通して下部貯溜部１１１内と連通されている。上記合流部１１５は、全伝熱管１１４ａに跨るように設けられるもので、各伝熱管１１４ａの上端部から流出した熱媒体Ｍがこの合流部１１５で合流するようになっている。伝熱管部１１４と合流部１１５とにより、上記閉ループ側部６２が構成されている。即ち、伝熱管部１１４及び合流部１１５は、閉ループの一方の側部となっている。

一方、第２側部１１３は、例えば円筒状に形成されている。この第２側部１１３と上記合流部１１５とには、下部貯溜部１１１から上方に離間したところに配置された上部貯溜部１１７が架け渡されている。そして、下部貯溜部１１１と第１側部１１２と第２側部１１３と上部貯溜部１１７とで囲まれた空間が、紙面奥行き方向に貫通した貫通空間となっている。上部貯溜部１１７は、第１側部１１２から第２側部１１３に向かって僅かに降下する傾斜配置の例えば円筒状に形成されている。この上部貯溜部１１７は、閉ループの上側部となっている。

上記合流部１１５と第２側部１１３とは、上部貯溜部１１７を通して連通されている。この第２側部１１３は、下部貯溜部１１１の上面部に形成された連通孔を通して下部貯溜部１１１と連通されている。このように、分解槽６０の内部は、下部貯溜部１１１と第１側部１１２と第２側部１１３と上部貯溜部１１７とが連通する閉ループ状に構成されていて、熱媒体Ｍが分解槽６０内を上下に循環可能となっている。即ち、分解槽６０内部が全体として熱対流の循環路となる閉回路となっている。本形態において、上部貯溜部１１７と第２側部１１３とにより、還流部が構成されている。即ち、第１側部１１２から流出した熱媒体Ｍが上部貯溜部１１７と第２側部１１３を通って下部貯溜部１１１へ向かうようになっている。分解槽６０は、この形態で下部貯溜部１１１、第１側部１１２、第２側部１１３及び上部貯溜部１１７が一体的に構成されたものとなっていて、これら下部貯溜部１１１、第１側部１１２、第２側部１１３及び上部貯溜部１１７の全体に熱媒体Ｍが貯溜されている。

そして、加熱部７０には、分解槽６０の熱媒体Ｍを加熱する燃焼ガスを流通させる加熱ガス流路部７１が設けられている。この加熱ガス流路部７１は、下部加熱部７１１と、側部加熱部７１２と、両加熱部７１１、７１２を連通する連通部７１３とを備えている。

上記下部加熱部７１１は、下部貯溜部１１１内の熱媒体Ｍを加熱するためのものであり、分解槽６０の外部に配設された外側加熱部７１５と、分解槽６０の内部に配設された内側加熱部７１６とを備えている。外側加熱部７１５は、端部にバーナ７２が配設され、略水平に延びる導入部７１５ａと、この導入部７１５ａの下流端に連通し、分解槽６０の底面６１１に沿って略水平に延びる底面加熱部７１５ｂと、底面加熱部７１５ｂの下流端に連通し、下部貯溜部１１１の側壁６１２に沿って上方に延びる連絡部７１５ｃとからなる。外側加熱部７１５は、その外壁が耐火性の断熱材によって構成されており、この外側加熱部７１５内を流れる燃焼ガスの熱が外部に漏れないようになっている。

上記バーナ７２の燃焼により、燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスは、導入部７１５ａ、底面加熱部７１５ｂ及び連絡部７１５ｃをこの順に流れる。このとき底面加熱部７１５ｂでは、燃焼ガスの熱が分解槽６０の底面６１１を介して下部貯溜部１１１内の熱媒体Ｍに伝わる。言い換えると、分解槽６０の底面６１１は、燃焼ガスの熱を熱媒体Ｍに伝える伝熱面となっている。

上記内側加熱部７１６は、下部貯溜部１１１内に配置されるものであり、複数のＵ字管７１６ａによって構成されている。各Ｕ字管７１６ａは、両端部が上下に配置されるように下部貯溜部１１１の一方（図４に左側）の側壁６１２に固定されるとともに、この側壁６１２から対向する側壁６１３に向かって水平に延びるように配設されている。そして、Ｕ字管７１６ａの湾曲部は、対向側壁６１３の近傍に配置されている。このように湾曲部が側壁６１３から離間した状態に配設されることにより、Ｕ字管７１６ａが熱膨張してもそれに伴ってＵ字管７１６ａに熱応力が作用するのを抑制できるようになっている。

Ｕ字管７１６ａの下側の一端部は、側壁６１２に形成された連通孔を通して上記連絡部７１５ｃと連通されている。一方、Ｕ字管７１６ａの上側の一端部は、側壁６１２に形成された連通孔を通して上記連通部７１３と連通されている。この連通部７１３は、下端部で上記Ｕ字管７１６ａに連通されるともに、分解槽６０の外側に配設されている。そして、連通部７１３は、その上端部において上記側部加熱部７１２の下端部に連通されている。連通部７１３は、断熱材によって被覆されている。

上記側部加熱部７１２は、上記第１側部１１２の熱媒体Ｍを加熱するためのものであり、伝熱管部１１４を取り囲むように配設され、第１側部１１２の下端部から第１側部１１２に沿って上方に延びる例えば円筒状の部材によって構成されている。そして、側部加熱部７１２の下端部で上記連通部７１３と連通されている。即ち、側部加熱部７１２内において、伝熱管１１４ａの外側を上方に向かって流れる燃焼ガスによって伝熱管部１１４内の熱媒体Ｍが加熱されるようになっている。

分解槽６０には、貯溜された熱媒体Ｍの液表面Ｓを検出するための図略の液面検出計（例えば液面センサ）が設けられている。この液面検出計は、例えば第２側部１１３の上端部に配設されており、分解槽６０内の熱媒体Ｍ量が、第２側部１１３の上側で熱媒体Ｍの液表面Ｓが形成されるように、かつ、正常な循環が生じる範囲内になるように、加熱部７０の加熱量及び図略の投入口部から投入される熱媒体Ｍの投入量を制御するために設けられる。

また、分解槽６０には、この分解槽６０内に停留する成分を排出するための排出管路１１８が設けられている。この排出管路１１８は、下部貯溜部１１１における下端部に設けられ、容器底部に停留する熱媒体Ｍ（本形態では油分）を排出するのに使用される。なお、本形態では、この容器底部に停留する熱媒体Ｍは、油分であるので、この油分の熱媒体Ｍがバーナ７２の燃料油として利用されるようにＰＣＢ分解槽２０Ｃが構成されてもよい。

上記第１側部１１２の上端部には、上記凝縮装置１２へ接続される流出口が設けられ、上記第２側部１１３の上端部には、上記第１乳化機２２が設けられている。そして、この乳化機２２は、分解槽６０の第２側部１１３を下降する熱媒体Ｍの表面Ｓに乳濁液Ｅの液滴Ｄが滴下されるように、配設されている。

このような構成のＰＣＢ分解槽２０Ｃでは、乳濁液Ｅの液滴Ｄが第２側部１１３を下降する熱媒体Ｍの表面Ｓに滴下されるとＰＣＢ含有油のＰＣＢが分解される。

より具体的には、ＰＣＢ分解槽２０Ｃでは、まず、分解槽６０に熱媒体Ｍがその液表面Ｓを形成する量に投入されて貯溜される。次に、加熱部７０が稼働され、バーナ７２を燃焼させて発生する例えば７００〜８００℃程度の燃焼ガスによって分解槽６０内が加熱される。即ち、バーナ７２の燃焼ガスは、導入部７１５ａを流れた後、底面加熱部７１５ｂで分解槽底面６１１を加熱し、連絡部７１５ｃを通して内側加熱部７１６に流入する。この内側加熱部７１６において、燃焼ガスは下部貯溜部１１１内の熱媒体Ｍを加熱し、連通部７１３を通して側部加熱部７１２に流入する。この側部加熱部７１２において、燃焼ガスは、第１側部１１２内の熱媒体Ｍを加熱して第２スクラバ２６及び必要に応じて予熱器１６へ排出される。一方、分解槽６０内部では、燃焼ガスによって下部貯溜部１１１で加熱された熱媒体Ｍは、上昇して伝熱管部１１４の各伝熱管１１４ａに流入する。この熱媒体Ｍは、伝熱管１１４ａ内で一部が沸騰する程度に加熱される。このため、伝熱管１１４ａ内では気液混合のマクロな平均密度が低い流体となって強烈な上昇流が生じる。これにより、分解槽６０内では、熱媒体Ｍが下部貯溜部１１１、第１側部１１２、上部貯溜部１１７及び第２側部１１３をこの順に循環する高速な循環流が生ずる。このため、第２側部１１３では、熱媒体Ｍが高速に下降しているため、第２側部１１３における熱媒体Ｍの表面Ｓでは、すり鉢状の渦が生じている。第１乳化機２２で生成された乳濁液Ｅの液滴Ｄがこの渦が生じている表面Ｓに滴下されると、液滴Ｄは、この渦に引き込まれて第２側部１１３を熱媒体Ｍと共に降下しながら熱媒体Ｍから熱が伝導され、一気に加熱される。これにより液滴Ｄは、第２側部１１３を下降する間に微爆発を起こし、キャビテーションが生じる。また、極一部の液滴Ｄが下部貯溜部１１１を横流する間に微爆発を起こすこともある。このキャビテーションによってＰＣＢ含有油のＰＣＢが分解され。ＰＣＢ分解油Ｐ１、塩化水素Ｐ２及び塩（本実施形態では塩化カルシウム）Ｐ３が生成される。これらＰＣＢ分解油Ｐ１、塩化水素Ｐ２及び塩（本実施形態では塩化カルシウム）Ｐ３は、熱媒体Ｍと共に第１側部１１２へ流れ、熱媒体Ｍから第１側部１１２の上側へ分離し、第１側部１１２の上端部から凝縮装置１２へ流出される。そして、このような構成のＰＣＢ分解槽２０Ｃでは、上述のように加熱部７０によって分解槽６０内で効率的に自然対流が生じさせられ、熱媒体Ｍの加熱効率が向上され得る。

本願発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本願発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

実施形態に係るポリ塩化ビフェニル分解システムの構成を説明するための図である。 実施形態に係るＰＣＢ分解槽の構成を説明するための図である。 実施形態に係るＰＣＢ分解槽の他の構成を説明するための図である。 実施形態に係るＰＣＢ分解槽の他の構成を説明するための図である。

符号の説明

Ｄ 液滴
Ｅ 乳濁液
Ｍ 熱媒体
Ｐ１ 分解油
Ｐ２ 塩化水素
Ｐ３ 塩
Ｓ 液表面
１ ポリ塩化ビフェニル分解システム
１１ ポリ塩化ビフェニル貯油槽
１２ 凝縮装置
１３、２６、２７ スクラバ
１４ 洗浄槽
１５ 中和材貯水槽
１６ 予熱器
１７ 中和補助槽
１８ 油水分離槽
１９ アルカリイオン水貯水槽
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ ポリ塩化ビフェニル分解漕
２１ 中和槽
２２、２３、２４ 乳化機
２５ 燃焼炉
２８ ポリ塩化ビフェニル分解油貯油槽
２９ 塩水貯水槽
５１、６０ 分解槽
５２、５３、７０ 加熱部
６１ 閉ループ下部
６２ 閉ループ側部
５２ａ、５３ａ、７１ 加熱ガス流路部
７１１ 下部加熱部
７１２ 側部加熱部

Claims (9)

1. ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解装置において、
   酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水を前記ポリ塩化ビフェニル又は前記ポリ塩化ビフェニルを含む油中に乳化することによって乳濁液を生成する乳濁液生成部と、
   熱媒体を貯溜すると共に、前記乳濁液の液滴が前記熱媒体の表面へ滴下されるように前記乳濁液の液滴が導入される分解槽部と、
   前記分解槽部を加熱する加熱部とを備えること
   を特徴とするポリ塩化ビフェニル分解装置。
2. 前記乳濁液中に乳化している前記アルカリイオン水の粒径は、３〜５μｍであること
   を特徴とする請求項１に記載のポリ塩化ビフェニル分解装置。
3. 前記アルカリイオン水は、カルシウムイオンを含むこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリ塩化ビフェニル分解装置。
4. 前記分解槽部の内部は、前記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成され、
   前記加熱部は、前記分解槽部の閉ループ下部における前記熱媒体を加熱する下部加熱部と、前記下部加熱部で加熱されて前記分解槽部の閉ループ側部を上昇する前記熱媒体を加熱する側部加熱部とを備える、高温のガスが流通される加熱ガス流路部を備えること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のポリ塩化ビフェニル分解装置。
5. ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、
   請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のポリ塩化ビフェニル分解装置と、
   前記ポリ塩化ビフェニル分解装置で生成された生成混合物を所定の温度に冷却することによって油分を凝縮する凝縮部と、
   前記凝縮部で凝縮した油分にアルカリ性の水溶液を混合する洗浄部とを備えること
   を特徴とするポリ塩化ビフェニル分解システム。
6. 前記洗浄部で混合された混合液を油水分離する油水分離部と、
   前記油水分離部で分離された油分を燃焼する燃焼部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項５に記載のポリ塩化ビフェニル分解システム。
7. ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解システムにおいて、
   請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のポリ塩化ビフェニル分解装置と、
   前記ポリ塩化ビフェニル分解装置で生成された生成混合物を所定の温度に冷却することによって油分を凝縮する凝縮部と、
   前記凝縮部で凝縮した油分が取り除かれた生成混合物に水を混合することによって塩酸を生成するスクラバ部とを備えること
   を特徴とするポリ塩化ビフェニル分解システム。
8. 前記スクラバ部で生成された塩酸を中和する中和部をさらに備えること
   を特徴とする請求項７に記載のポリ塩化ビフェニル分解システム。
9. ポリ塩化ビフェニルを分解するポリ塩化ビフェニル分解方法において、
   酸化還元電位が−８５０ｍＶ以下であってｐＨが１２以上であるアルカリイオン水を前記ポリ塩化ビフェニル又は前記ポリ塩化ビフェニルを含む油中に乳化することによって乳濁液を生成する工程と、
   加熱された熱媒体の表面へ前記乳濁液の液滴を滴下する工程とを備えること
   を特徴とするポリ塩化ビフェニル分解方法。

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