JPH11290820A - ダイオキシンの分解方法及びその分解処理プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオキシン類を吸着したバグフィルタの完
全分解と、無機吸着剤に吸着させたダイオキシン類の無
害化とを行なうとともに、無機吸着剤の再利用を可能に
し、全体装置の小型化，分解処理時のコスト低減を図
る。 【解決手段】 ごみ焼却プラント等の排ガス中に含まれ
るダイオキシン類を、有機または無機の固体処理対象物
に吸着させた場合において、処理対象物を超臨界雰囲気
で水熱反応させ、ダイオキシン類等の有機物を超臨界水
に溶解させた状態とし 、超臨界・水熱反応処理手段に
おいて生成された反応処理物を、分離器に送って、無機
分と液分とガス分とに分離する技術が採用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオキシンの分
解方法及びその分解処理プラントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クロロジベンゾオキシンやポリクロロジ
ベンゾフラン等のいわゆるダイオキシン類は、発ガン
性，催奇性を有し、ごみ焼却灰，一部の除草剤，自動車
の排ガス中等に見出されているため、その除去技術につ
いての検討がなされている。

【０００３】例えばごみ焼却プラントでは、ダイオキシ
ン類が粒状の固形物であることを利用して、排ガス中の
ダイオキシン類を、バグフィルタで捕捉して除去する技
術が有効であると考えられている。また、ガスその他の
流体をシリカゲル等の無機吸着剤に吸着させる技術も有
効である。これらのバグフィルタや無機吸着剤でごみ焼
却時の排ガスからダイオキシン類を除去することによ
り、排ガス中のダイオキシン濃度を０．１ｎｇ／Ｎｍ³
以下にすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイオキシン
類を吸着させたバグフィルタや無機吸着剤は、保管中
に、再びダイオキシン類がガス中に紛れ込む現象が発生
する可能性を有しているため、土中への埋め立て等によ
って処分することができず、その処理法の確立が課題と
なっている。

【０００５】一方、特開平０７−２７５８７０号公報及
び特開平０７−２７５８７１号公報には、「有害有機物
の超臨界水酸化処理装置および処理方法」に関連する技
術が提案されている。これらの技術では、フロンやＰＣ
Ｂを含む有害有機物を、超臨界水条件下で酸化分解する
ことにより、無害化し得るというもので、その技術のさ
らなる発展改良が期待される。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、以下の目的を達成するものである。 ダイオキシン類を吸着したバグフィルタを完全分解し
て、無害化を図ること。 無機吸着剤に吸着させたダイオキシン類を無害化する
とともに、無機吸着剤の再利用を可能にすること。 全体装置の小型化，分解処理時のコスト低減を図るこ
と。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ごみ焼却プラント等の排
ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着させた有機また
は無機の固体処理対象物は、処理対象物供給手段から超
臨界・水熱反応処理手段に送り込んで、超臨界雰囲気で
水熱反応させ、ダイオキシン類等の有機物を超臨界水に
溶解させた状態とし 、超臨界・水熱反応処理手段にお
いて生成された反応処理物を、分離器に送って、無機分
と液分とガス分とに分離する技術が採用される。固体処
理対象物が、ダイオキシン類を吸着したバグフィルタで
ある場合には、超臨界・水熱反応処理により全部が有機
物として超臨界水に溶解させられる。固体処理対象物
が、ダイオキシン類を吸着した無機吸着剤である場合に
は、超臨界・水熱反応処理により主としてダイオキシン
類のみが超臨界水に溶解させられ、残りが回収される。
処理対象物が、流動化し得るものである場合には、その
流動性を利用して超臨界・水熱反応処理手段の内部に送
り込むことが可能で、超臨界・水熱反応処理手段の上流
及び下流と遮断した状態で、超臨界・水熱反応処理が実
施される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るダイオキシン
の分解方法及びその分解処理プラントの第１実施形態に
ついて、図１ないし図４を参照して説明する。

【０００９】図１はダイオキシン類の分解処理の概念を
示し、図２は超臨界・水熱反応分解処理プラントの全体
構成を示している。

【００１０】図１における分解処理概念では、ごみ等を
焼却プラントＳで焼却した際に排出される排ガス中に
は、焼却プラントＳの性能や規模に左右されるものの、
微量のダイオキシン類が含まれているものとして、該排
ガスをダイオキシン除去手段Ｔに送り込んで、バグフィ
ルタ，無機吸着剤（例えばシリカゲル）のいずれか、あ
るいは併用により、排ガスからダイオキシン類を捕捉し
て、ほぼ無害化状態の排ガスを大気放出するとともに、
ダイオキシン類を吸着させた固体処理対象物（バグフィ
ルタまたは無機吸着剤）を超臨界・水熱反応分解処理プ
ラント（処理プラント）Ｘに送り込んで、超臨界雰囲気
で水熱反応させることにより分解して無害化するととも
に、無機吸着剤を回収して再使用するものとしている。

【００１１】以下、図２に基づいて、超臨界・水熱反応
分解処理プラントＸについて説明する。超臨界・水熱反
応分解処理プラントＸは、図２に示すように、ダイオキ
シン類を吸着させた有機または無機の固体処理対象物を
一時貯留しておいて供給するための処理対象物供給手段
１と、水、成分調整水あるいは有機物を含む原液ａを超
臨界・水熱反応処理に必要な圧力：例えば２０ＭＰａま
で加圧した状態にして供給するための原液供給手段２
と、該原液供給手段２に接続され予め予熱を行なうため
の予熱器３と、該予熱器３に接続され原液ａを超臨界条
件雰囲気として水熱反応を行なうための超臨界・水熱反
応処理手段４Ａ，４Ｂと、予熱器３及び超臨界・水熱反
応処理手段４Ａ，４Ｂに接続され超臨界・水熱反応処理
物を固形分（懸濁物）と液分とに分離するための分離器
５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、該分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃに接続
され懸濁物（固形分）を減圧状態に戻して排出するため
の排出手段６とを具備しており、最下流の分離器５Ｃに
は、液分を引き取って処理するための処理水処理手段７
が接続される。

【００１２】前記処理対象物供給手段１は、処理対象物
がバグフィルタである場合は、原型を保ったままの状態
で予熱器３及び超臨界・水熱反応処理手段４Ａ，４Ｂに
送り込まれる。この場合に、例えばバグフィルタを破砕
して細分化し、気送または液送により流動物として超臨
界・水熱反応処理手段４Ａ，４Ｂに送り込むことも考え
られるが、バグフィルタの破砕時におけるダイオキシン
類の拡散現象を十分に考慮する必要が生じる。なお、処
理対象物が無機吸着剤であって、粒状である場合には、
気送または液送による移送が容易となる。

【００１３】前記原液供給手段２は、図２に示すよう
に、原液ａを例えば大気圧あるいは比較的低圧で貯留し
ておく原液槽２１と、該原液槽２１から原液ａを吸引し
て例えば前述の２０ＭＰａ程度の圧力まで加圧して供給
するための供給ポンプ２２とを有している。

【００１４】前記予熱器３は、図１に示すように、原液
供給手段２と超臨界・水熱反応処理手段４Ａとの間に介
在して、その内部に供給された処理対象物及び原液ａを
例えば２００℃程度まで予熱した状態にして、通常の場
合に超臨界・水熱反応処理手段４Ａに送り出し、無機分
が多く含まれている場合に液分を、下流の分離器５Ａに
送り出すようにしている。

【００１５】前記超臨界・水熱反応処理手段４Ａ，４Ｂ
は、予熱器３の下流に直列状態に配される第１の反応槽
４１Ａ及び第２の反応槽４１Ｂと、該第１の反応槽４１
Ａ及び第２の反応槽４１Ｂを例えば３５０℃程度の温度
まで加熱することによりその内部に供給された処理対象
物及び原液ａをを超臨界条件雰囲気として水熱反応を生
じさせるための加熱炉４２とを有している。

【００１６】前記分離器５Ａは、図２に示すように、予
熱器３の下流と第１の反応槽４１Ａの上流とに対して接
続され、分離器５Ｂは、第１の反応槽４１Ａの下流と第
２の反応槽４１Ｂの上流とに対して接続され、分離器５
Ｃは、第２の反応槽４１Ｂの下流に対して接続されてい
る。分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃの詳細について、図３及び
図４を参照して説明する。分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、
予熱器３及び第１，第２の超臨界・水熱反応処理手段４
Ａ，４Ｂに直接的に接続されて高圧状態の流体を受け入
れる耐圧容器５１と、該耐圧容器５１を囲む外壁部５２
と、耐圧容器５１及び外壁部５２の間に介在させられる
保温材５３と、耐圧容器５１の内部に挿入状態にかつ上
下に向きを変えて次第に内径が大きくなるように同心状
に配される１段目，２段目，３段目の噴出ノズル５４
Ａ，５４Ｂ，５４Ｃと、耐圧容器５１の内底部と２段目
の噴出ノズル５４Ｂの基部との間に介在状態に配され２
段目の噴出ノズル５４Ｂを支持してその位置を設定する
ための支持部材５５とを有するものが適用される。

【００１７】耐圧容器５１には、反応処理物を受け入れ
て１段目の噴出ノズル５４Ａに送り込むための取入口５
ａと、無機分を取り出すための無機分を取り出すための
排出口５ｂと、３段目の噴出ノズル５４Ｃを経由した反
応処理物（液分）を次の超臨界・水熱反応処理手段４
Ａ，４Ｂまたは処理水処理手段７に送り出すための流出
路５ｃ及び排液口５ｄとが配される。

【００１８】前記１段目の１段目の噴出ノズル５４Ａ
は、先端の噴出口が下向きに設定され、その回り及び先
端には、反応処理物を上方向に移送した後に上向きに噴
出させるために底蓋（底板）を有する２段目の噴出ノズ
ル５４Ｂが配されているとともに、さらに、２段目の噴
出ノズル５４Ｂの回り及び先端には、反応処理物の流れ
を耐圧容器５１の天井部で反転させて下向きに移送した
後に下向きに噴出させる３段目の噴出ノズル５４Ｃが配
されている。これらの噴出ノズル５４Ａ，４４Ｂ，４４
Ｃは、同心円状に配されるとともに、反応処理物を上下
方向に相互に向きを変えて噴出させるようにしている。
そして、各噴出ノズル５４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの噴出口
の横断面積は、次第に大きくなるように設定されてい
る。

【００１９】前記支持部材５５は、少なくとも耐圧容器
５１の内底部近傍に、無機物等を排出口５ｂに送り出す
ための連通孔５５ａを有しているものが採用される。

【００２０】前記排出手段６は、図２に示すように、各
分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃの下流に接続状態に配されて、
超臨界及び高圧（例えば２０ＭＰａ程度の圧力）状態の
無機分（固形分）を受け入れる被処理物入口６ａと、無
機分（無機懸濁物）を間欠的に大気圧程度の減圧状態に
戻して下流の懸濁物処理手段に払い出す懸濁物排出口６
ｂと、内部で分離したガス成分を適宜のガス処理手段に
送り出すためのガス排出口６ｃとを有している。

【００２１】前記処理水処理手段７は、図２に示すよう
に、最下流位置となっている分離器５Ｃに接続状態に配
され、分離器５Ｃで分離することにより生じた処理水等
の液分を吸引するポンプ機能を具備するものが適用され
るとともに、引き取った液分を貯留する機能を有するも
のが適用される。

【００２２】なお、図２において、ｂは切替弁、ｃは制
御弁、ｄは背圧弁を示している。

【００２３】このような水熱反応分解処理プラントＸで
は、処理対象物供給手段１を作動させることにより、ダ
イオキシン類を吸着させた有機または無機の処理対象物
を、その性状に基づいて予熱器３または超臨界・水熱反
応処理手段４Ａ，４Ｂに送り込むとともに、原液供給手
段２を作動させて、２０ＭＰａ程度の所望圧力とした原
液ａを予熱器３に供給し、例えば臨界状態となる前の温
度（例えば２００℃程度）まで加熱（予熱）してから、
超臨界・水熱反応処理手段４Ａに送り込んで、目的とす
る超臨界・水熱反応を発生させる。

【００２４】この際に、処理対象物が、ダイオキシン類
を吸着したバグフィルタである場合には、例えば予熱器
３を経由させることなく、直接的に超臨界・水熱反応処
理手段４Ａ，４Ｂに送り込む方法が採用される。また、
処理対象物が、粒状の無機吸着剤である場合には、水を
介在させる等により流動化して、予熱器３を経由させる
方法が採用される。

【００２５】一方、原液ａのみを予熱器３に送り込んだ
場合において、原液ａから無機分が分離または析出した
場合、あるいは無機分の分離量が多い場合には、切替弁
ｂの切り替えにより、予熱された原液ａを分離器５Ａに
送り込んで、原液ａから無機分を分離させる工程が採用
される。なお、予熱器３では、超臨界状態となるまでの
高温に至らないものとしているので、分離器５Ａの内部
では、圧力低下が小さくなるように、例えば接続流路４
ｂ，噴出スリーブ４４，流出路５ｃの内径を大きくし
て、多量の原液ａが緩やかに挿通するように設定され
る。

【００２６】超臨界・水熱反応処理手段４Ａの第１の反
応槽４１Ａに、処理対象物及び予熱状態の原液ａを送り
込んで、加熱炉４２を作動させ、超臨界・水熱反応の発
生適温（例えば前述の２０ＭＰａの条件下で３５０℃程
度の温度）までの加熱を行なう。これらの高温高圧条件
と、水が介在している（混入されている）条件とが重畳
すると、超臨界環境で水熱反応が発生し、バグフィルタ
やダイオキシン類が組成的に分解して水に溶解する現象
が促進される。この際に、バグフィルタやダイオキシン
類と水との混合体は、超臨界環境において、水に対して
ほぼ均一に溶け込んだ状態となる。

【００２７】１段目の超臨界・水熱反応処理手段４Ａに
おいて、十分な超臨界・水熱反応が得られず、処理対象
物の一部が臨界状態に達しない場合や、無機吸着剤の超
臨界・水熱反応処理を実施する場合には、超臨界・水熱
反応処理手段４Ａの下流の切替弁ｂを切り替えて、分離
器５Ｂから次段の超臨界・水熱反応処理手段４Ｂに液分
を送り込むようにして、超臨界・水熱反応処理を行な
う。したがって、超臨界・水熱反応処理手段４Ａ，４Ｂ
は、３段以上とすることができる。

【００２８】予熱器３及び超臨界・水熱反応処理手段４
Ａ，４Ｂにおいて、加熱あるいは超臨界・水熱反応処理
によって生成された反応処理物は、分離器５Ａ，５Ｂ，
５Ｃにおける耐圧容器５１の内部に移送され、１段目の
噴出ノズル５４Ａの噴出口から、図３に矢印で示すよう
に、下向きに噴出させられるとともに、減圧状態とな
る。この際に、２段目の噴出ノズル５４Ｂにあっては、
その底部がほぼ閉塞された状態となっているため、反応
処理物の流れの向きが変更されて、図４に矢印で示すよ
うに、上向きに導かれる。図３例では、１段目の噴出ノ
ズル５４Ａの外周面がテーパ状の形状であるために、２
段目の噴出ノズル５４Ｂの内部でも反応処理物の減圧が
行なわれる。２段目の噴出ノズル５４Ｂの先端には、耐
圧容器５１の天井部分及び３段目の噴出ノズル５４Ｃの
基部が配されているために、上方まで導かれた反応処理
物は、流れの向きが変更されて、図３に矢印で示すよう
に、再び下向きに導かれる。３段目の噴出ノズル５４Ｃ
の内部においても、横断面積が徐々に大きくなるような
設定がなされているために、反応処理物の減圧が行なわ
れる。

【００２９】一方、各段目の噴出ノズル５４Ａ〜５４Ｃ
で、噴出方向を変えるとともに、その都度横断面積を大
きくする設定となっているために、無機分の析出に基づ
く分離が繰返されるため、２段目の噴出ノズル５４Ｂの
基部（下底部）に、反応処理物の誘導を損なうことな
く、沈降した無機分を落下させて除去するスリット等を
配しておくことも有効である。

【００３０】このように、反応処理物の減圧が複数段繰
り返されることにより超臨界状態が消失し、反応処理物
中の無機分（無機吸着剤，シリカ分や塩分等）が析出し
て徐々に沈降して、耐圧容器５１の内底部に堆積すると
考えられる。無機分を分離した液分（反応処理物の大部
分）は、排液口５ｄから下流に送り出される。

【００３１】反応処理物が超臨界・水熱反応処理手段４
Ａ，４Ｂを経ている場合には、超臨界・水熱反応によっ
て生成された無機分が主として析出沈降して分離した状
態となる。反応処理物が、予熱器３から送り出されたも
のである場合には、超臨界・水熱反応過程を経由しない
ことに基づいて、被処理物に混入している無機分が必ず
しも析出して分離するとは限らないものの、固形分や、
超臨界・水熱反応を経ることなく析出した（または分離
した）一部の無機分がある場合には、これらが沈降す
る。これらの無機分等は、耐圧容器５１の排出口５ｂか
ら、制御弁ｃの開放によりさらに下流に移送される。

【００３２】分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃで分離析出または
堆積した無機分は、排出手段６との間の制御弁ｃを開放
することにより、排出手段６に移送される。該排出手段
６にあっては、分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの間の制御弁
ｃを閉塞して切り離した後、例えば大気圧程度の低圧環
境に戻す等により、無機分の必要な処理を行なう。な
お、排出手段６において、圧力低下によって発生したＣ
Ｏ₂ ，水蒸気等のガス分は、前述例のガス処理手段等に
より処理されることになる。

【００３３】〔他の実施の形態〕本発明にあっては、以
下の技術を包含している。 ａ）バグフィルタを予熱器３を経由させることなく超臨
界・水熱反応処理手段４Ａに送り込み、原液ａのみを予
熱器３に送り込んで予熱すること。 ｂ）処理対象物が、無機吸着剤である場合に、これを原
液ａと混合して予熱器３及び超臨界・水熱反応処理手段
４Ａ，４Ｂに送り込み、分離器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ及び排
出手段６により回収して再利用を図ること。 ｃ）予熱器３を省略して、処理対象物を超臨界・水熱反
応処理手段４Ａ，４Ｂに直接送り込んで、超臨界・水熱
反応処理を実施すること。 ｄ）超臨界・水熱反応処理手段４Ａ，４Ｂににおける超
臨界・水熱反応処理が、間欠的にバッチ処理により行な
われること。

【発明の効果】本発明に係るダイオキシンの分解方法及
びその分解処理プラントによれば、以下の効果を奏す
る。 （１） ごみ焼却プラント等の排ガス中に含まれるダイ
オキシン類をバグフィルタに吸着させた場合において、
バグフィルタを超臨界雰囲気で水熱反応させ、バグフィ
ルタをダイオキシン類とともに超臨界水に溶解させた
後、分離器に送って無機分と液分とガス分とに分離する
ことにより、バグフィルタ及びダイオキシン類を、完全
分解して無害化を図ることができる。 （２） ダイオキシン類を無機吸着剤に吸着させた場合
にあっては、超臨界・水熱反応処理により主としてダイ
オキシン類のみを有機物として分解し、残りの無機吸着
剤を回収して再利用することができる。 （３） 上記により、ごみ焼却プラント等の排ガス中に
含まれるダイオキシン類を除去して、効率よく無害化処
理することができる。 （４） ダイオキシン類を吸着した処理対象物の形態に
応じて、完全分解と回収とを使い分け、かつ流動性を利
用した供給を行なうことにより、全体装置の小型化，分
解処理時のコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ダイオキシン類の分解処理の概念を示す結線
図である。

【図２】 本発明に係るダイオキシンの分解方法及びそ
の分解処理プラントの第１実施形態を示す結線図であ
る。

【図３】 図２の分離器の詳細構造を示す正断面図であ
る。

【図４】 図３の分離器による減圧状況を模式的に示す
正断面図である。

【符号の説明】

Ｓ 焼却プラント Ｔ ダイオキシン除去手段 Ｘ 超臨界・水熱反応分解処理プラント（処理プラン
ト） １ 処理対象物供給手段 ２ 原液供給手段 ３ 予熱器 ４Ａ，４Ｂ 超臨界・水熱反応処理手段 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 分離器 ５ａ 取入口 ５ｂ 排出口 ５ｃ 流出路 ５ｄ 排液口 ６ 排出手段 ６ａ 被処理物入口 ６ｂ 懸濁物排出口 ６ｃ ガス排出口 ７ 処理水処理手段 ２１ 原液槽 ２２ 供給ポンプ ４１Ａ 第１の反応槽 ４１Ｂ 第２の反応槽 ４２ 加熱炉 ５１ 耐圧容器 ５５ 支持部材 ５５ａ 連通孔 ａ 原液 ｂ 切替弁 ｃ 制御弁 ｄ 背圧弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイオキシン類を吸着させた有機または
   無機の固体処理対象物を超臨界・水熱反応させる工程
   と、ダイオキシン類を超臨界水に溶解させた状態の反応
   処理物を分離器（５Ａ〜５Ｃ）に送って無機分と液分と
   ガス分とに分離する工程とを有することを特徴とするダ
   イオキシンの分解方法。
2. 【請求項２】 固体処理対象物が、ダイオキシン類を吸
   着したバグフィルタである場合に、その全部を超臨界・
   水熱反応処理により有機物として超臨界水に溶解させる
   ことを特徴とする請求項１記載のダイオキシンの分解方
   法。
3. 【請求項３】 固体処理対象物が、ダイオキシン類を吸
   着した無機吸着剤である場合に、主としてダイオキシン
   類のみを超臨界・水熱反応処理により有機物として超臨
   界水に溶解させることを特徴とする請求項１記載のダイ
   オキシンの分解方法。
4. 【請求項４】 ダイオキシン類を吸着させた有機または
   無機の固体処理対象物を超臨界・水熱反応させる超臨界
   ・水熱反応処理手段（４Ａ，４Ｂ）と、該超臨界・水熱
   反応処理手段に接続され生成された反応処理物を分離器
   の内部に噴出させ無機分と液分とガス分とに分離させる
   分離器（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）とを具備することを特徴と
   するダイオキシンの分解処理プラント。
5. 【請求項５】 超臨界・水熱反応処理手段（４Ａ，４
   Ｂ）に、ダイオキシン類を吸着させた有機または無機の
   固体処理対象物を供給する処理対象物供給手段（１）が
   接続状態に配されることを特徴とする請求項４記載のダ
   イオキシンの分解処理プラント。
6. 【請求項６】 処理対象物が流動化し得るものである場
   合に、その流動性を利用して処理対象物供給手段（１）
   から超臨界・水熱反応処理手段（４Ａ，４Ｂ）の内部に
   送り込むことを特徴とする請求項５記載のダイオキシン
   の分解処理プラント。