JP5314576B2 - Ｐｃｂ無害化処理システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＣＢを含むＰＣＢ廃棄物を無害化するための処理技術に関する。

人体に有害なＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）は、加熱や冷却用の熱媒体、変圧器やコンデンサといった電気機器の絶縁油、可塑剤、塗料、ノンカーボン紙の溶剤など、非常に幅広い分野に用いられていた。これらの廃棄物（ＰＣＢ廃棄物）は、ＰＣＢを分解除去するなどして、無害化してから廃棄せねばならないことから、従来、ＰＣＢ廃棄物を無害化するための様々な処理方式が提案されている。なお、ＰＣＢ廃棄物には、廃ＰＣＢ等（液状ＰＣＢ廃棄物）とＰＣＢ汚染物（固形状ＰＣＢ廃棄物）とがある。

上記のようなＰＣＢ廃棄物の無害化処理方法の一つとして、ＰＣＢ汚染物を無害化する溶融分解処理方式が知られている。溶融分解処理方式は、ＰＣＢ汚染物を１１００℃以上の高温に加熱してＰＣＢ汚染物に含まれているＰＣＢを分解し、ＰＣＢが分解して生じたガスを冷却し更に化学反応でＨＣｌ，ＳＯｘ，ＮＯｘなどを除去することにより、無害化するものである。しかし、従来提案されているようなＰＣＢ廃棄物の無害化処理方法には、幾つもの課題が残されている。

課題の一つとして、上述の溶融分解処理方式をはじめ、通常のＰＣＢ廃棄物処理では、本処理の前にＰＣＢ廃棄物に対する処理準備工程が必要となることが挙げられる。処理準備工程では、ＰＣＢ廃棄物を液体，金属，紙，プラスチック，汚泥等に分類する仕分け作業や、本処理での処理を容易なものとするためにＰＣＢ汚染物を切断や破砕することによって分割する解体作業や、所定容器へＰＣＢ廃棄物を詰め替える詰め替え作業などが行われる。例えば、ＰＣＢ廃棄物のうち変圧器やコンデンサは、仕分け作業ののち、中身の廃ＰＣＢ等は筐体から抜き取って吸着材とともに密閉容器に封入し、ＰＣＢ汚染物である筐体は必要に応じて細分化して密閉容器に封入する処理準備が必要である。また、その他の安定器などのＰＣＢ汚染物は、仕分け作業ののち、必要に応じて細分化し、密閉容器に封入する処理準備が必要である。この処理準備工程に関して、ＰＣＢが周囲に漏洩したり付着したりして二次汚染及び二次汚染物を発生させること、ＰＣＢ廃棄物に応じた処置を個別に行う必要があること、経済的に高価になること、などの問題が生じている。

また、課題の一つとして、ＰＣＢ廃棄物処理に必要なコストが嵩むことが挙げられる。例えば、溶融分解処理方式では、金属容器などを含めてＰＣＢ汚染物ごと加熱することが行われており、処理炉内は、金属（例えば、融点が１５３５℃の鉄）が溶解する１５００℃程度の温度に加熱され維持される。これは、ＰＣＢが分解するために必要とされている１１００℃より遙かに高温であり、このため、処理炉として１５００℃に耐えうる設備が必要となりこの温度に昇温するためのエネルギーを要するため、設備処理炉のイニシャルコストとランニングコストとが余計に必要となる。また、近年、ＰＣＢを使用していないはずの電気機器の中にも、数〜数十mg／kg程度のＰＣＢで汚染された絶縁油を含むものがあることがわかり、特に、このような「微量ＰＣＢ廃棄物」の処理の場合には、従来よりも安価で適切な処理法が有望視されている。

このようなＰＣＢ廃棄物処理に関する課題に対し、処理準備工程に係る作業を一部省略することによってＰＣＢ廃棄物処理に係るコストを削減しようとする発明が、特許文献１，２などで公開されている。

特許文献１では、コンデンサや安定器等の電気機器からＰＣＢを抜き出すための部品分解や減圧蒸留、溶媒抽出等の抜き出しの工程を省くことを目的としたＰＣＢを無害化する方法が提案されている。このＰＣＢを無害化する方法では、ＰＣＢを含むコンデンサ，安定器，トランス，感熱紙等をアルカリ化合物及び発熱促進物とともに高周波誘導加熱炉に入れ、無酸素雰囲気で１５００℃程度に加熱し、無害化する。この方法によれば、被処理物の金属部分は誘導加熱により一瞬のうちに１５００℃以上の高温となって溶融する。

また、特許文献２では、照明用蛍光灯のコンデンサ等の内部にＰＣＢを含む小型機器中のＰＣＢを気化してその容器から抜き出し、さらに気化したＰＣＢを加熱処分して無害化するＰＣＢ含有小型機器の処理装置が提案されている。この処理装置は、内部にＰＣＢを密封している多数の小型機器を搬送する搬送手段と、搬送手段に搬送される小型機器の容器に抜き穴を形成する穿穴手段と、搬送手段によって搬送され抜き穴が形成された小型機器を６００〜１３００℃で加熱して含まれるＰＣＢをガス化する予熱炉と、ガス化したＰＣＢを１５００±５０℃で高温処理して分解する加熱炉と、加熱炉からの高温排ガスを冷却する冷却手段とを有する。予熱炉で加熱する際に、コンデンサに抜き穴を設けていない場合には、コンデンサの内部の圧力が上昇し、コンデンサが爆発して事故に繋がるおそれがあるので、穿穴手段でコンデンサに抜き穴を設けてこれを防止している。

特開２００４−３４０１５号公報 特開２００２−３６１１９９号公報

特許文献１，２に記載された技術によれば、本処理の前の処理準備工程に関する作業を一部省略することによってＰＣＢ廃棄物処理に係るコストを削減できるものの、溶融分解処理方式と同様に金属が溶融する１５００℃程度の高温で加熱したり副資材を必要としたりするため、前述したような処理に関する課題は残されている。

また、従来提案されているＰＣＢ廃棄物処理方法では、連続的に処理を行うことができないことから、１バッチごとに処理炉の冷却と加熱との時間を要し、処理量が少なく経済的ではない。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、ＰＣＢ廃棄物の分離や解体などの仕分け作業に係る処理準備工程を省略し、廃ＰＣＢ等の処理に必要とされている吸着材等の副資材の使用を省き、溶融分解処理方式と比較して低温での加熱処理を行うことによって省エネルギー及び設備の耐熱温度の低下の実現を図る、ＰＣＢ廃棄物の無害化処理システム及び方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＰＣＢ無害化処理システムは、ＰＣＢ廃棄物を常温から２５０〜３４９℃の範囲に属する第一の温度まで昇温する第一の温度帯と、前記第一の温度から３５０〜４５０℃の範囲に属する第二の温度まで昇温する第二の温度帯と、前記第二の温度から前記ＰＣＢ廃棄物が分解する所定の分解温度まで昇温する第三の温度帯との、温度条件によって分けられた各温度帯が入口から出口までの間に設けられており、前記各温度帯に応じた加熱を行う加熱手段と、前記入口から前記出口まで耐熱トレイに載置された前記ＰＣＢ廃棄物を搬送する搬送手段とを有する分解処理室と、前記分解処理室の前記各温度帯で前記ＰＣＢ廃棄物の温度を測定する温度測定手段と、前記分解処理室の前記出口の近傍に接続された排気ダクトと、前記排気ダクトを通じて前記分解処理室を強制排気することにより前記分解処理室を減圧雰囲気とする減圧手段とを、備えているものである。

上記構成のＰＣＢ無害化処理システムによれば、ＰＣＢ廃棄物を常温から約３００℃の第一の温度まで昇温するために要する時間の制御が容易となる。これにより、ＰＣＢ廃棄物を、分離や解体などの仕分け作業、鉄やその他の含有物溶融時に必要なカレット等の副資材との封入作業、廃ＰＣＢ等を吸着材に吸着させる作業などの処理準備工程を省いて、そのまま耐熱トレイに載置して処理に供しても、破裂や炉内の急激な内圧の変化を避けるように調整することができる。また、従来の溶融分解処理方式と比較して低温でＰＣＢ廃棄物を加熱するので、処理炉の省エネルギー運転及び処理炉の耐熱温度の低下によって、設備のイニシャルコストとランニングコストの削減を図ることができる。さらに、処理炉の冷却を待たずにＰＣＢ廃棄物を次々と処理することができるので処理能力が高まり、さらに、処理炉の昇温冷却に伴う熱疲労を低減することができるので、処理コストの削減に寄与することができる。

前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物が５〜１５℃／ｍｉｎの割合で昇温されながら前記第一の温度帯を通過するように構成されていることがよい。これにより、ＰＣＢ廃棄物をそのまま耐熱トレイに載置して処理に供しても、破裂や炉内の急激な内圧の変化を避けることができる。

また、前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物が、１５〜２０℃／ｍｉｎの割合で前記第一の温度から前記第二の温度まで昇温されながら前記第二の温度帯を通過するように構成されていることがよい。一般に、第一の温度から第二の温度までの間では分解されたＰＣＢやダイオキシンが再合成されることがわかっており、本発明に係るＰＣＢ無害化処理システムにおいては第一の温度帯でＰＣＢは気化するが分解されないので分解されたＰＣＢは存在しないが、万が一、第一の温度帯及び第二の温度帯に分解されたＰＣＢが存在したときにＰＣＢの再合成を抑制することができる。

前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記所定の分解温度は１１００℃である。或いは、前記所定の分解温度は８５０℃としてもよい。このように、ＰＣＢ廃棄物は、従来の溶融分解処理方式と比較して低温で加熱されることとなる。

また、前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物を常温から前記第一の温度まで昇温する低温側処理室と、前記第一の温度から前記所定の分解温度まで昇温する高温側処理室とに空間を物理的に分割可能に構成されていてもよい。これにより、第一の温度帯での温度制御がより容易となり、また、低温のガスが排気ダストを通じて排出されることを防止できる。

さらに、本発明に係るＰＣＢ無害化処理システムは、前記分解処理室の前段に設けられて前記ＰＣＢ廃棄物を外部より受け取り前記分解処理室へ搬入する前室と、前記分解処理室の後段に設けられて処理後の前記ＰＣＢ廃棄物を前記分解処理室より受け取り外部へ搬出する後室とのうち、いずれか一方若しくは両方を備えていることがよい。これにより、分解処理室から外部へのガスの漏出を防止することができ、また、連続的にＰＣＢ廃棄物を処理することが可能となる。

前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記分解処理室は、ウォーキングビーム炉内に形成することができる。これにより、既存の技術を利用することができ、さらに、ＰＣＢ廃棄物は炉内壁と非接触であるので炉体の維持やメンテナンスが容易となる。

前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記排気ダクトは、分解処理室から排出された排ガスを冷却する減温塔と、前記排ガスから塵を除去するバグフィルタと、前記排ガスから塩素を除去するガス洗浄装置と、前記減圧手段と、前記排ガスから未分解のＰＣＢを除去する活性炭フィルタとを備えた一連の排ガス処理部に接続されていることがよい。これにより、分解処理室からの排ガスを効果的に無害化して大気へ放出することができる。

前記ＰＣＢ無害化処理システムにおいて、前記排ガス処理部は、前記減温塔よりも上流側に前記所定の分解温度で前記排ガスを所定時間だけ滞留させる熱滞留室を備えていることがよい。これにより、ＰＣＢの分解をより確実に行うことができる。

また、本発明に係るＰＣＢ廃棄物無害化処理方法は、ＰＣＢ廃棄物を常温から２５０〜３４９℃の範囲に属する第一の温度まで昇温する第一の温度帯と、前記第一の温度から３５０〜４５０℃の範囲に属する第二の温度まで昇温する第二の温度帯と、前記第二の温度から前記ＰＣＢ廃棄物が分解する所定の分解温度まで昇温する第三の温度帯との、温度条件によって分けた各温度帯が入口から出口までの間に設けられており、耐熱トレイに載置された前記ＰＣＢ廃棄物を前記入口から前記出口まで搬送しつつ、前記各温度帯に応じて減圧雰囲気で加熱を行う連続炉を用いて、
前記第一の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を常温から５〜１５℃／ｍｉｎの割合で前記第一の温度まで昇温するステップと、
前記第二の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を、１５〜２０℃／ｍｉｎの割合で前記第一の温度から前記第二の温度まで昇温するステップと、
前記第三の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を、前記第二の温度から前記所定の分解温度まで昇温し、その温度で所定の必要分解時間以上維持するステップと、を行うものである。

上記ＰＣＢ廃棄物無害化処理方法によれば、ＰＣＢ廃棄物を常温から約３００℃の第一の温度に昇温するために要する時間を制御して、ＰＣＢ廃棄物をそのまま耐熱トレイに載置して処理に供しても、破裂や炉内の急激な内圧の変化を避けることができる。よって、分離や解体などの仕分け作業、鉄やその他の含有物溶融時に必要なカレット等の副資材との封入作業、廃ＰＣＢ等を吸着材に吸着させる作業などの処理準備工程を省くことができる。また、従来の溶融分解処理方式と比較して低温でＰＣＢ廃棄物を加熱するので、処理炉の省エネルギー運転及び処理炉の耐熱温度の低下によって、設備のイニシャルコストとランニングコストの削減を図ることができる。さらに、処理炉の冷却を待たずにＰＣＢ廃棄物を次々と処理することができるので処理能力が高まり、さらに、処理炉の昇温冷却に伴う熱疲労を低減することができるので、処理コストの削減に寄与することができる。

前記ＰＣＢ廃棄物無害化処理方法において、前記所定の分解温度は１１００℃とすることがよい。或いは、前記所定の分解温度は８５０℃としてもよい。このように、ＰＣＢ廃棄物は、従来の溶融分解処理方式と比較して低温で加熱されることとなる。

本発明によれば、ＰＣＢ廃棄物を常温から約３００℃の第一の温度に昇温するために要する時間の制御が容易となる。これにより、ＰＣＢ廃棄物を、そのまま耐熱トレイに載置して処理に供しても、破裂や炉内の急激な内圧の変化を避けるように調整することができる。また、従来の溶融分解処理方式と比較して低温でＰＣＢ廃棄物を加熱するので、処理炉の省エネルギー運転及び処理炉の耐熱温度の低下を実現することができる。さらに、処理炉の冷却を待たずにＰＣＢ廃棄物を次々と処理することができるので、処理能力が高まり、また、処理炉の昇温冷却に伴う熱疲労を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係るＰＣＢ無害化処理システムの全体的な構成を示した概略図である。 ＰＣＢ分解処理部の構成を示した概略図である。 排ガス処理部の構成を示した概略図である。 ＰＣＢ無害化処理システムの制御構成を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るＰＣＢ無害化処理システムのＰＣＢ分解処理部の構成を示した概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るＰＣＢ無害化処理システム１について、図１を参照しながら説明する。なお、ＰＣＢ無害化処理システム１では、廃ＰＣＢ等及びＰＣＢ汚染物をともに取り扱い可能であり、これらを総称してＰＣＢ廃棄物と呼ぶこととする。

ＰＣＢ無害化処理システム１は、ＰＣＢを加熱分解するＰＣＢ分解処理部２と、ＰＣＢ分解処理部２から排出された排ガスを無害化して大気放出する排ガス処理部３とを備えている。以下に、ＰＣＢ無害化処理システム１の各処理部２，３の構造について詳細に説明する。

（ＰＣＢ分解処理部２）
図２に示すように、ＰＣＢ無害化処理システム１のＰＣＢ分解処理部２は、連続して配置された前室２０、処理炉内に構成された分解処理室２１、及び後室２２により構成されている。前室２０の入口、前室２０の出口と分解処理室２１の入口との間、分解処理室２１の出口と後室２２の入口との間、及び後室２２の出口には、それぞれにシールゲート２３，２４，２５，２６が設けられている。これらのシールゲート２３，２４，２５，２６によって、前室２０、分解処理室２１、及び後室２２の室内は密閉可能となっている。

前室２０は、外部よりＰＣＢ廃棄物を受け取り分解処理室２１へ搬入するための空間である。前室２０は、前述の通り入口と出口とにそれぞれシールゲート２３，２４が設けられており、その内部には、前室２０に搬入されてきたＰＣＢ廃棄物を受け取って分解処理室２１へ送り出す搬送手段であるコンベヤ３１が設けられている。コンベヤ３１には、このコンベア３１上を移動するＰＣＢ廃棄物を秤量する秤量装置４３が備えられている。この秤量装置４３で得られたＰＣＢ廃棄物の重量情報は、後述する制御装置６０へ伝達される。

分解処理室２１は、前室２０から搬入されたＰＣＢ廃棄物を加熱してＰＣＢを分解除去し、後室２２へ搬出するための空間である。分解処理室２１は、ＰＣＢ廃棄物（特に廃ＰＣＢ等）の気化により急速な炉内圧の変動が発生しないように、十分な容積が備えられている。分解処理室２１の内部には、前室２０より搬入されたＰＣＢ廃棄物を受け取って入口から出口まで後室２２側へ搬送する搬送手段であるコンベヤ３３と、コンベヤ３３で搬送されるＰＣＢ廃棄物を加熱する加熱手段である加熱装置３４とが設けられている。

分解処理室２１は、いわゆる、連続式加熱処理炉（連続炉）３０の炉内に構成されており、分解処理室２１内のＰＣＢ廃棄物は、コンベヤ３３により自動で連続的に入口から出口まで搬送されるうちに、加熱装置３４により加熱されて常温から所定の分解温度まで徐々に昇温する。なお、処理炉３０として、例えば、連続炉の一種であるウォーキングビーム炉を採用することができる。ウォーキングビーム炉の加熱方式は、例えば、還元雰囲気で容易に利用できる電気抵抗加熱方式を採用して、発熱体としては例えばカンタル線などの金属発熱体を用いることができる。このようにウォーキングビーム炉内に分解処理室２１を形成することにより、既存の技術を利用することができ、さらに、ＰＣＢ廃棄物は炉内壁と非接触であるので炉体の維持やメンテナンスが容易となる。

分解処理室２１内は、ＰＣＢ廃棄物を常温から約３００℃の第一の温度まで昇温する第一の温度帯と、この第一の温度から約４００℃の第二の温度まで昇温する第二の温度帯と、この第二の温度から前記ＰＣＢ廃棄物が分解する所定の分解温度まで昇温する第三の温度帯との、温度条件によって分けられた各温度帯が入口から出口までの間に設けられている。上記において、前記「約３００℃の第一の温度」とは、２５０℃から３４９℃の範囲に属する３００℃及びその近傍の温度をいい、前記「約４００℃の第二の温度」とは、３５０℃から４５０℃の範囲に属する４００℃及びその近傍の温度をいい、前記「所定の分解温度」とは、ＰＣＢが分解するとされている１０５０℃から１１５０℃の範囲に属する１１００℃及びその近傍の温度をいう。但し、ＰＣＢの分解には８５０℃でよいとする説もあり、この場合、所定の分解温度を８５０℃とすることができる。所定の分解温度をより低い温度で設定できれば、処理に必要な熱エネルギーを削減し、さらに、処理炉３０の耐熱設計温度を低下させることができるので、処理炉３０に関するイニシャルコストダウン及びランニングコストダウンの観点から望ましい。

なお、これらの温度帯は更に細分化することもできる。本実施の形態においては、分解処理室２１の入口から出口までの間に、第一の温度帯として常温帯、第二の温度帯として３００℃帯、第三の温度帯として４００℃帯，８００℃帯，１１００℃帯の各温度帯が設けられている。そして、ＰＣＢ廃棄物が各温度帯に入ったときに各温度帯に対応する温度となっているように、加熱装置３４では、各温度帯に応じた加熱を行うべく発熱体の能力や各温度帯の領域が設定されている。

さらに、分解処理室２１のコンベヤ３３の搬送速度及び長さは、ＰＣＢ廃棄物が各温度帯に入ったときに各温度帯に対応する温度となり、且つ、ＰＣＢ廃棄物の炉内滞留時間が所定時間となるように決定されている。なお、ＰＣＢ廃棄物の炉内総滞留時間は、好ましくは、およそ１時間程度である。

そして、コンベヤ３３によって搬送されるＰＣＢ廃棄物は、常温帯から３００℃帯に入るまでの領域を比較的時間をかけてゆっくりと通過し、３００℃帯から４００℃帯に入るまでの領域を比較的急速に通過し、１１００℃帯で空気との反応でＰＣＢ類を二酸化炭素と塩化水素を含む物質に確実に分解できる必要分解時間（２〜３秒）以上長く滞留するように、各温度帯の領域（搬送距離）、コンベヤ３３の搬送速度、加熱装置３４の能力、又はこれらの組み合わせが設定される。具体的には、常温体から３００℃帯に入るまでの領域はＰＣＢ廃棄物がそれに含まれるＰＣＢの気化により破裂しないように５〜１５℃／ｍｉｎの割合で昇温し、３００℃帯から４００℃帯に入るまでの領域は加熱装置３４の能力やＰＣＢ廃棄物の重量にもよるが１５〜２５℃／ｍｉｎの割合でＰＣＢ廃棄物を昇温することが望ましい。なお、コンベヤ３３の搬送速度は、定速であっても、変速であってもかまわない。定速の場合は各温度帯の領域に変化を設けることにより各温度帯の通過時間を設定することができ、変速の場合は各温度帯の領域が略一定であっても各温度帯に応じて搬送速度に変化を設けることによって各温度帯の通過時間を設定することができる。

分解処理室２１の各温度帯の領域に入るＰＣＢ廃棄物が、各温度帯に対応する所定の温度に達していることを確認するために、処理炉３０は各温度帯に対して温度計３５を備えている。温度計３５として、例えば、放射温度計を用いることができる。

そして、分解処理室２１の１１００℃帯であって出口の近傍には、排ガス処理部３へガスを排出する排気ダクト３８が接続されている。排ガス処理部３は、減圧手段として後述するＩＤファン５０を備えており、このＩＤファン５０によって排気ダクト３８を通じて分解処理室２１内が強制排気されることにより、分解処理室２１内は減圧雰囲気となっている。さらに、分解処理室２１内は、窒素置換などの従来の手法により還元雰囲気となっている。また、ＰＣＢの分解を助けるために、分解処理室２１内の４００℃帯の領域へ微量の酸素及び水蒸気を供給する補助剤供給装置３６が処理炉３０に設けられている。なお、補助剤供給装置３６により分解処理室２１内に酸素が供給されるが、この酸素は微量であって分解処理室２１内の還元雰囲気は維持される。

後室２２は、分解処理室２１から搬出されたＰＣＢが分解された後のＰＣＢ廃棄物（処理物）を受け取り外部へ搬出するための空間である。後室２２は、前述の通り入口と出口とにそれぞれシールゲート２５，２６が設けられており、その内部には、分解処理室２１から搬出された処理物を受け取って外部へ搬出する搬送手段であるコンベヤ３２が設けられている。このように分解処理室２１の前段に前室２０を、後段に後室２２をそれぞれ設けることにより、分解処理室２１へのＰＣＢ廃棄物搬入時及び処理物搬出時に外部環境へのガスが漏出することを防止している。また、分解処理室２１の前後に前室２０及び後室２２をそれぞれ配置することにより、分解処理室２１を構成する処理炉の冷却と昇温を待たずに連続的にＰＣＢ廃棄物を処理することが可能となる。

（排ガス処理部３）
次に、排ガス処理部３について説明する。図３に示すように、排ガス処理部３は、熱滞留室４５と、減温塔４６と、バグフィルタ４７と、ガス洗浄装置４８と、ＩＤファン５０と、活性炭フィルタ５１とを備え、これらはこの順番で配管により接続されている。活性炭フィルタ５１の排気口には排ガスを大気へ放出するガス排出ダクト５３が接続されている。

熱滞留室４５は、ＰＣＢ分解処理部２の分解処理室２１でガス化されて排出された排ガスを、所定の分解温度（１１００℃）で２秒間以上保持することによって、万が一、分解処理室２１からの排ガスにＰＣＢが残留していた場合にＰＣＢを分解できるようにするためのものである。従って、この熱滞留室４５は、排ガス処理部３から省くこともできるが、安全を期すために設けることが望ましい。なお、分解処理室２１から排出された排ガスの温度が低い場合に排ガスを加熱して所定の分解温度まで昇温できるように、熱滞留室４５に加熱手段を備えることができる。

減温塔４６は、熱滞留室４５から排出された高温の排ガスを、２００℃以下に急冷して排出するものである。減温塔４６には、一般に、気水冷却方式が採用される。減温塔４６で、排ガスを急速冷却することにより、冷却過程におけるＰＣＢ及びダイオキシン類の再合成を防止できるようにしている。

バグフィルタ４７は、減温塔４６から排出された排ガス中のダストや粉塵などを除去するものである。バグフィルタ４７の濾布に付着し捕集されたダストや粉塵などは、入側と出側の圧力差を検知して必要時に又は定期的に、メンテナンスにより除去され、除去されたダストや粉塵などは、分析を行って安全が確認された後、産業廃棄物として処分される。

ガス洗浄装置４８は、バグフィルタ４７を通過した排ガス中の塩素を化学反応により除去するものである。ガス洗浄装置４８では、一般に、排ガスに対して苛性ソーダ等を吹き付けて排ガスを中和させる処理が行われ、これにより排ガスが無害化される。

ＩＤファン５０は、分解処理室２１から排ガス処理部３のＩＤファン５０までの空間に存在する気体を強制排気するものである。これにより、前記空間の圧力が負圧に維持されて、ＰＣＢ分解処理部２及び排ガス処理部３で処理されるＰＣＢ廃棄物４０から気化した物の、外部への漏洩が防止される。

活性炭フィルタ５１は、排ガス処理部３での排ガス処理の最後の工程に設置されている。活性炭フィルタ５１では、ＰＣＢやダイオキシン類を吸着できる活性炭を備えて、万が一、ＩＤファン５０から排出された排ガスにＰＣＢやダイオキシン類が含まれている場合に、排ガスからこれらを吸着除去して、ＰＣＢやダイオキシン類が除去された排ガスをガス排出ダクト５３を通じて大気へ放出できるようにしている。なお、ガス排出ダクト５３には、大気へ放出されるガスのＰＣＢ濃度を分析するためのガス分析計５２が設けられており、このガス分析計５２の検出値をモニタ装置で監視することにより大気へ放出されるガスのＰＣＢ濃度を監視している。

（制御装置６０）
続いて、主にＰＣＢ分解処理部２の動作を制御する制御手段である制御装置６０について、図４を用いて説明する。制御装置６０は、図示しないＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭとを備えている。ＲＯＭには、ＰＣＢ分解処理部２が少なくとも本実施の形態において説明するＰＣＢ廃棄物無害化処理を実行するのに必要なプログラム及びデータが記録されている。そして、制御装置６０には、各シールゲート２３，２４，２５，２６の駆動手段と、各コンベヤ３１，３３，３２の駆動手段と、加熱装置３４と、補助剤供給装置３６と、秤量装置４３と、ＩＤファン５０等とが、それぞれ制御可能に接続されている。また、制御装置６０には、各温度計３５の測定値を監視するモニタ装置と、ガス分析計５２の検出値を監視するモニタ装置が接続されている。上記構成において、制御装置６０のＣＰＵが、ＲＯＭに記録されたデータやＲＡＭに記録された情報を参照しつつ、ＲＯＭに記録された所定のプログラムを実行することにより、制御装置６０は、温度計３５で測定される分解処理室２１内の各温度帯におけるＰＣＢ廃棄物の温度と、ガス分析計５２で分析された排ガス中のＰＣＢ濃度とを監視しつつ、各シールゲート２３，２４，２５，２６の開閉動作制御と、各コンベヤ３１，３３，３２の運転速度制御と、加熱装置３４の運転制御と、補助剤供給装置３６の動作制御と、ＩＤファン５０の動作制御等とを行う。

（ＰＣＢ廃棄物無害化処理の流れ）
続いて、上記構成のＰＣＢ無害化処理システム１で実行されるＰＣＢ廃棄物無害化処理の流れを説明する。待機状態のＰＣＢ分解処理部２では、各シールゲート２３，２４，２５，２６は閉じられ、ＩＤファン５０が動作して分解処理室２１内は還元雰囲気且つ減圧雰囲気とされている。

ＰＣＢ廃棄物無害化処理を開始すると、制御装置６０は、まず、前室２０のシールゲート２３を開放し、耐熱トレイ４１に乗せられたＰＣＢ廃棄物４０が前室２０のコンベヤ３１上へ載置されたことを検出すると、シールゲート２３を閉じ、コンベヤ３１を動作させ、秤量装置４３でＰＣＢ廃棄物４０を秤量する。ＰＣＢ廃棄物４０の前室２０への搬入作業は、フォークリフト等の搬入装置１１を用いて行われる。

ここで処理されるＰＣＢ廃棄物４０は、トランスやコンデンサ、安定器などのＰＣＢ汚染物、トランスやコンデンサに内包されていた廃ＰＣＢ等、又はこれらの組み合わせであってよい。なお、これらのＰＣＢ廃棄物４０に対して、液体，金属，紙，プラスチック，汚泥等に分類する仕分け作業、切断や破砕などの解体作業、所定容器への詰め替え作業、廃ＰＣＢ等を筐体から抜き取って吸着材とともに密閉容器に封入する作業、及び穴あけ加工作業などの、各種の処理準備工程は不要である。ＰＣＢ廃棄物４０は、耐熱鋼やセラミックスなどの所定の分解温度（１１００℃）の高温に耐えうる材料で形成された耐熱トレイ４１に乗せるだけでよい。

続いて、制御装置６０は、耐熱トレイ４１がコンベヤ３１の後端に至ると、シールゲート２４を開放する。これにより、耐熱トレイ４１に載置されたＰＣＢ廃棄物４０が、前室２０から分解処理室２１へ搬入される。シールゲート２４が開放されると、分解処理室２１は減圧雰囲気であるため、前室２０内の空気は分解処理室２１側へ流れて外部へは漏洩しない。

制御装置６０は、分解処理室２１に耐熱トレイ４１に載置されたＰＣＢ廃棄物４０が搬入されると、シールゲート２４を閉じ、コンベヤ３３を動作させる。ＰＣＢ廃棄物４０はコンベヤ３３で分解処理室２１内を搬送されるうちに所定の分解温度（１１００℃）まで昇温する。この間、ＰＣＢ廃棄物４０が各温度帯を通過するときに温度帯に応じた所定の温度となっているように、制御装置６０は温度計３５で検出されるＰＣＢ廃棄物４０の温度を監視し、ＰＣＢ廃棄物４０の重量に応じて加熱装置３４の出力とコンベア３３の搬送速度を調整する。

ＰＣＢ廃棄物４０に含まれるＰＣＢのガス化は、常温から４００℃の間で進行する。さらに、ガス化されたＰＣＢは、８５０℃以上の加熱帯で二酸化炭素と塩化水素を含む物質とに分解され始める。分解されたガスは、排気ダクト３８を通じて排ガス処理部３へ排出される。このＰＣＢのガス化及び分解と平行して、ＰＣＢ廃棄物４０に含まれているプラスチックの分解や、鉄より低い融点の鉛（融点３２７．５℃）や銅（融点１０８４．４℃）やハンダ（融点１８４℃）などの溶解が始まって、ＰＣＢ廃棄物４０は溶解したり崩れたりするが、これらは全て耐熱トレイ４１の上に残り、耐熱トレイ４１ごと後段の後室２２まで搬出される。

分解処理室２１から排ガス処理部３へ排出されたガスは、熱滞留室４５で所定の分解温度以上の温度で所定時間滞留し、減温塔４６で２００℃以下まで急速冷却され、バグフィルタ４７で塵などが除去され、ガス洗浄装置４８で塩素が除去され、ＩＤファン５０及び活性炭フィルタ５１を通過して、ガス排出ダクト５３から大気へ放出される。このようにして、分解処理室２１でＰＣＢ廃棄物４０からＰＣＢが気化し分解して生じたガスは、排ガス処理部３で無害化されたうえで大気へ放出される。

一方、分解処理室２１では、耐熱トレイ４１がコンベヤ３３の後端に至ると、制御装置６０は、シールゲート２５を開放して、耐熱トレイ４１を分解処理室２１から後室２２へ搬入する。さらに、制御装置６０は、耐熱トレイ４１が後室２２へ搬入されると、シールゲート２５を閉じてコンベヤ３２を動作させる。そして、制御装置６０は、耐熱トレイ４１がコンベヤ３２の後端に至り且つガス分析計５２のモニタ装置より排ガス中に規定濃度以上のＰＣＢが存在しないことが確認されると、シールゲート２６を開放して、耐熱トレイ４１を後室２２から外部へ搬出する。外部へ搬出された耐熱トレイ４１には、ＰＣＢ廃棄物４０からＰＣＢが分解除去されて無害化された処理物（例えば、金属、土壌、ガス化されなかった無機質など）が残っている。耐熱トレイ４１は、仮にＰＣＢが付着していても分解処理室２１での処理で無害化されるので、繰り返し使用に供される。後室２２の処理物は、後室２２で取り扱いできる温度まで冷却されるか、フォークリフト等の搬出装置で外部の冷却場へ移送されて冷却される。

制御装置６０は、後室２２から耐熱トレイ４１が搬出されるとシールゲート２６を閉じ、全てのシールゲート２３，２４，２５，２６が閉じられていることを確認して、新たなＰＣＢ廃棄物４０が載置された耐熱トレイ４１を前室２０へ受け入れて上述のＰＣＢ廃棄物無害化処理を繰り返す。

上記のＰＣＢ廃棄物無害化処理は、ＰＣＢ分解処理部２において、ＰＣＢ廃棄物４０が特段の処理準備工程を経ずに耐熱トレイ４１に載置された状態で処理されることを特徴の一つとしている。また、ＰＣＢ廃棄物無害化処理は、ＰＣＢ分解処理部２において、ＰＣＢ廃棄物４０が、常温帯から３００℃帯に入るまでの領域を比較的時間をかけてゆっくりと通過することを特徴の一つとしている。

廃ＰＣＢ等をその筐体に内包したトランス又はコンデンサなどを、電気炉やプラズマ溶融炉などを用いて急速に加熱する場合には、筐体に密閉封入されたＰＣＢが急速に過熱されて気化して炉内圧が急激に変化するので、筐体が破裂したり、処理炉内の負圧維持が困難になったり、気化が激しく進行して爆発が生じたりするおそれがある。そこで、従来は、トランスやコンデンサなどＰＣＢを多量に含むＰＣＢ廃棄物は投入前に筐体の穴あけ加工を行ったり（特許文献２、参照）、液体状の廃ＰＣＢ等はシリカゲル等の吸着材にしみ込ませる前処理を施して急激な気化を防止したりする処置が採られている。

これに対し、ＰＣＢ分解処理部２では、ＰＣＢ廃棄物４０は、比較的時間をかけて常温から約３００℃まで昇温する。これにより、例えば、トランスやコンデンサなどの筐体の密閉に使用されているゴム、コルク、及びハンダ等のシール材がＰＣＢ廃棄物４０の昇温に伴って除々に軟化して溶解して生じたシール材と筐体との隙間から気化したＰＣＢが漏出するため、筐体が破裂せず、また、比較的時間をかけてＰＣＢが気化するため、急速な炉内圧の変動が発生しない。よって、ＰＣＢ分解処理部２では、ＰＣＢ廃棄物４０に対する仕分け作業、解体作業、詰め替え作業、廃ＰＣＢ等を筐体から抜き取って吸着材とともに密閉容器に封入する作業、及び穴あけ加工作業などの各種のＰＣＢ分解処理のための処理準備工程が不要となる。

また、前述のＰＣＢ廃棄物無害化処理は、３００℃帯から４００℃帯に入るまでの領域を比較的急速に通過することを特徴の一つとしている。

一般に、３００℃近傍の温度において、分解されたＰＣＢは再合成する。本実施の形態に係るＰＣＢ分解処理部２では、常温体及び３００℃帯においてＰＣＢは気化するものの分解されないためＰＣＢの再合成のおそれはないが、万が一、常温体及び３００℃帯に分解されたＰＣＢが存在した場合にこの分解されたＰＣＢの再合成を抑制するために、３００℃帯から４００℃帯に入るまでの領域を比較的急速に通過するようにして、十分な安全性を確保している。

さらに、前述のＰＣＢ廃棄物無害化処理は、ＰＣＢ廃棄物４０はＰＣＢの分解温度までしか加熱されないことを特徴の一つとしている。従って、従来の溶融分解処理方式と比較して低温でＰＣＢ廃棄物を加熱することとなり、処理炉の省エネルギー運転、処理炉の耐熱温度の低下、及び熱疲労の低減などによって、設備のイニシャルコストとランニングコストの削減を図ることができる。

ＰＣＢ無害化処理システム１では、前述の通り連続炉内に分解処理室２１が形成されているので、ＰＣＢ廃棄物４０を常温から約３００℃に昇温するために要する時間、並びに、ＰＣＢ廃棄物４０を約３００℃から約４００℃に昇温するために要する時間の制御が容易である。さらに、連続炉内に形成された分解処理室２１を用いることによって、処理炉の冷却を待たずにＰＣＢ廃棄物４０を次々と処理することができるので、処理能力が高まり、さらに、炉体の熱疲労が低減されるので炉体の寿命が長くなるので、処理コストの削減を図ることができる。

なお、上記目的から、ＰＣＢ廃棄物４０が常温帯から３００℃帯に入るまでの領域を通過するのに要する時間（つまり、ＰＣＢ廃棄物４０を常温から約３００℃に昇温するために要する時間）は、ＰＣＢ廃棄物４０に含まれるＰＣＢが気化してＰＣＢ廃棄物４０に含まれる筐体の内圧が上昇して破裂が生じる前にシール材が溶解するような十分な時間であり、この時間は実験やシミュレーションなどの結果からＰＣＢ廃棄物４０に応じて定められる。また、ＰＣＢ廃棄物４０が３００℃帯から４００℃帯に入るまでの領域を通過するのに要する時間（つまり、ＰＣＢ廃棄物４０を約３００℃から約４００℃に昇温するために要する時間）は、ＰＣＢ廃棄物４０が３００℃から４００℃まで昇温するために必要な最短の時間であり、この時間は実験やシミュレーションなどの結果から加熱装置３４の能力やＰＣＢ廃棄物４０に応じて定められる。このようなＰＣＢ廃棄物４０を約３００℃から約４００℃に昇温するために要する時間は、常温から約３００℃に昇温するために要する時間又は約４００℃から所定の分解温度まで昇温する時間と比較して短く設定されることが望ましい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るＰＣＢ無害化処理システム１について説明する。なお、実施の形態２に係るＰＣＢ無害化処理システム１は、ＰＣＢ分解処理部２の分解処理室２１の構成を除いて、前述の実施の形態１に係るＰＣＢ無害化処理システム１と同一の構成であり、行われる処理も同一工程を経る。そこで、以下では分解処理室２１の構造に関して、前述の実施の形態１に係る分解処理室と異なる点について詳細に説明し、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その他の重複説明を省略する。

図５に示すように、分解処理室２１は、開閉可能なシールゲート２７により低温側処理室２１ａと高温側処理室２１ｂとに物理的に分割されている点で、前述の実施の形態１で説明した分解処理室２１と異なる。シールゲート２７は、待機状態において閉じられており、ＰＣＢ廃棄物４０が低温側処理室２１ａから高温側処理室２１ｂへ移動する際に開放される。

そして、分解処理室２１内において、低温側処理室２１ａに常温帯が設定されており、高温側処理室２１ｂに３００℃帯、４００℃帯、８００℃帯、及び１１００℃帯の各温度帯が設定されている。そして、分解処理室２１では、ＰＣＢ廃棄物が各温度帯に入ったときに各温度帯に対応する温度となっているように、加熱装置３４の発熱体の能力や各温度帯の領域が設定されている。すなわち、ＰＣＢ廃棄物４０は、低温側処理室２１ａで常温から約３００℃まで昇温され、高温側処理室２１ｂで約３００℃から約１１００℃まで昇温されることとなる。

上述のように、分解処理室２１を、ＰＣＢ廃棄物４０に含まれるＰＣＢが気化する低温側処理室２１ａと、気化したＰＣＢが分解する高温側処理室２１ｂとに物理的に分けることによって、低温側処理室２１ａの加熱条件や搬送速度の制御が更に容易となる。従って、低温側処理室２１ａで、個々のＰＣＢ廃棄物４０の実態に応じた加熱条件や搬送速度をより正確に設定することが可能となり、この結果、一個の分解処理室２１を、多種類のＰＣＢ廃棄物４０の処理のために使用することが容易となる。また、シールゲート２７という障害（しぼり）によって、分解処理室２１の高温側処理室２１ｂへ流入する低温側処理室２１ａ側のガスは高温側処理室２１ｂ側のガスと攪拌されるので、より均一な温度の排ガスが排気ダクト３８から排出されることとなる。これにより、低温のガスが排気ダクト３８から排出されることを防止して、より確実なＰＣＢの分解処理を行うことができる。

本発明は、ＰＣＢやダイオキシン類などを無害化処理するためのシステム及び方法に適用させることができる。

１ ＰＣＢ無害化処理システム
２ ＰＣＢ分解処理部
３ 排ガス処理部
２０ 前室
２１ 分解処理室
２２ 後室
２３，２４，２５，２６，２７ シールゲート
３０ 処理炉
３１，３２，３３ コンベヤ
３４ 加熱装置
３６ 補助剤供給装置
３８ 排気ダクト
４０ ＰＣＢ廃棄物
４１ 耐熱トレイ
４５ 熱滞留室
４６ 減温塔
４７ バグフィルタ
４８ ガス洗浄装置
５０ ＩＤファン
５１ 活性炭フィルタ
５２ ガス分析計
５３ ガス排出ダクト
６０ 制御装置

Claims (13)

1. ＰＣＢ廃棄物を常温から２５０〜３４９℃の範囲に属する第一の温度まで昇温する第一の温度帯と、前記第一の温度から３５０〜４５０℃の範囲に属する第二の温度まで昇温する第二の温度帯と、前記第二の温度から前記ＰＣＢ廃棄物が分解する所定の分解温度まで昇温する第三の温度帯との、温度条件によって分けられた各温度帯が入口から出口までの間に設けられており、前記各温度帯に応じた加熱を行う加熱手段と、前記入口から前記出口まで耐熱トレイに載置された前記ＰＣＢ廃棄物を搬送する搬送手段とを有する分解処理室と、
   前記分解処理室の前記各温度帯で前記ＰＣＢ廃棄物の温度を測定する温度測定手段と、
   前記分解処理室の前記出口の近傍に接続された排気ダクトと、
   前記排気ダクトを通じて前記分解処理室を強制排気することにより前記分解処理室を減圧雰囲気とする減圧手段とを、
   備えていることを特徴とするＰＣＢ無害化処理システム。
2. 前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物が５〜１５℃／ｍｉｎの割合で昇温されながら前記第一の温度帯を通過するように構成されている、請求項１に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
3. 前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物が１５〜２０℃／ｍｉｎの割合で前記第一の温度から前記第二の温度まで昇温されながら前記第二の温度帯を通過するように構成されている、請求項１に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
4. 前記所定の分解温度は、１１００℃である、請求項１に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
5. 前記所定の分解温度は、８５０℃である、請求項１に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
6. 前記分解処理室は、前記ＰＣＢ廃棄物を常温から前記第一の温度まで昇温する低温側処理室と、前記第一の温度から前記所定の分解温度まで昇温する高温側処理室とに空間を物理的に分割可能に構成されている、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
7. 前記分解処理室の前段に設けられて前記ＰＣＢ廃棄物を外部より受け取り前記分解処理室へ搬入する前室と、前記分解処理室の後段に設けられて処理後の前記ＰＣＢ廃棄物を前記分解処理室より受け取り外部へ搬出する後室とのうち、いずれか一方若しくは両方を備えている、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
8. 前記分解処理室は、ウォーキングビーム炉内に形成されている、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
9. 前記排気ダクトは、分解処理室から排出された排ガスを冷却する減温塔と、前記排ガスから塵を除去するバグフィルタと、前記排ガスから塩素を除去するガス洗浄装置と、前記減圧手段と、前記排ガスから未分解のＰＣＢを除去する活性炭フィルタとを備えた一連の排ガス処理部に接続されている、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
10. 前記排ガス処理部は、前記減温塔よりも上流側に前記所定の分解温度で前記排ガスを所定時間だけ滞留させる熱滞留室を備えている、請求項９に記載のＰＣＢ無害化処理システム。
11. ＰＣＢ廃棄物を常温から２５０〜３４９℃の範囲に属する第一の温度まで昇温する第一の温度帯と、前記第一の温度から３５０〜４５０℃の範囲に属する第二の温度まで昇温する第二の温度帯と、前記第二の温度から前記ＰＣＢ廃棄物が分解する所定の分解温度まで昇温する第三の温度帯との、温度条件によって分けた各温度帯が入口から出口までの間に設けられており、耐熱トレイに載置された前記ＰＣＢ廃棄物を前記入口から前記出口まで搬送しつつ、前記各温度帯に応じて減圧雰囲気で加熱を行う連続炉を用いて、
    前記第一の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を常温から前記第一の温度まで５〜１５℃／ｍｉｎの割合で昇温するステップと、
    前記第二の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を１５〜２０℃／ｍｉｎの割合で前記第一の温度から前記第二の温度まで昇温するステップと、
    前記第三の温度帯で、前記ＰＣＢ廃棄物を、前記第二の温度から前記所定の分解温度まで昇温し、その温度で所定の必要分解時間以上維持するステップと、
    を行うことを特徴とするＰＣＢ廃棄物無害化処理方法。
12. 前記所定の分解温度は、１１００℃である、請求項１１に記載のＰＣＢ廃棄物無害化処理方法。
13. 前記所定の分解温度は、８５０℃である、請求項１１に記載のＰＣＢ廃棄物無害化処理方法。
    

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