JPWO2002038252A1 - 処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

ダイオキシン類を含有するか加熱によりダイオキシン類を生成する処理対象物体を効率的に処理するため、処理対象物を加熱する気密室と、この気密室内を排気する真空ポンプとを接続する排気経路に磁石を備えた電磁場印加ゾーンを配設する。この磁石により処理対象物に由来するガスの分子は、その運動の自由度が低下し、または質量分離より、ダイオキシン類の合成確率が低く抑制される。

Description

技術分野
本発明はダイオキシン類などの有機ハロゲン化物に汚染された処理対象物を処理する処理装置および処理方法に関する。また本発明は活性炭フィルター、バグフィルターなどのフィルター材料の再生、浄化処理などを行うことができる処理方法に関する。
背景技術
近年、ダイオキシン類、コプラナＰＣＢ類、臭素化ダイオキシン類、クロルデン、ＢＨＣ（ヘキサクロロシクロヘキサン）、ＰＣＰ（ペンタクロロフェノール）等のＰＯＰｓ農薬など有害な化学物質による環境汚染が問題となっている。例えば廃棄物の焼却処理に際しては、焼却灰（主灰、飛灰）や燃焼ガスのダイオキシン類による汚染が社会問題となっている。土壌や河川の底質へのダイオキシン類の拡散も深刻な問題となっている。
このような問題に対応するため、近年ではダイオキシン類に対する各種規制もなさている。例えば焼却施設等の排ガス中のダイオキシン類は、燃焼状態の適正管理や、バグフィルター、活性炭フィルターなどの各種フィルター類でのろ過により大気中に放出されないようになりつつある。しかしダイオキシン類を補足したバグフィルターの濾材（例えば炭酸カルシウム）や活性炭フィルターの濾材（活性炭）は、埋め立てや焼却などにより処分されているのが実情である。
発明の開示
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明は有害な有機ハロゲン化物を含むか生成能を有する処理対象物体を効果的に処理することができる処理装置、処理方法を提供することを目的とする。また本発明は活性炭フィルターやバグフィルターの炉材を効率的に生産することができる生産方法を提供することを目的とする。
このような課題を解決するため本発明では以下のような構成を採用している。
本発明の処理装置は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか、加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理装置において、前記処理対象物を加熱する手段と、加熱により生成するガスを排気する排気系と、前記排気系に配設され、前記ガスに電磁場を印加する電磁場印加領域とを具備したことを特徴とする。
また本発明の処理装置は、気密領域と、前記気密領域を排気する第１の排気経路と、前記第１の排気経路から分岐した第２の排気経路と、前記第１の排気経路と前記第２の排気経路との分岐部に配設され、電磁場を印加する電磁場印加領域とを具備したことを特徴とする。
また本発明の処理装置は、気密領域と、少なくとも１本の管を有し、前記気密領域を排気する排気系と、前記管内に電磁場を印加する電磁場印加領域と、を具備したことを特徴とする。
本発明の処理方法は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理方法において、前記処理対象物に由来するガスに対して減圧下で電磁場を印加することを特徴とする。
本発明では有機ハロゲン化物を含むか加熱により有機ハロゲン化物を生じることが可能な処理対象物体を処理するものである。前者はダイオキシン類、コプラナＰＣＢ類、臭素化ダイオキシン類（これらを総称して以下単にダイオキシン類という）、あるいはクロルデン、ＢＨＣ、ＰＣＰなどの有害な有機ハロゲン化物を含む場合である。後者は処理対象物体（例えば土壌など）を加熱することにより有機ハロゲン化物が生成されるような場合であって、例えばベンゼン環を有する化合物とハロゲンが処理対象物体に含まれているような場合である。
排気系には系内を真空に排気することが可能な真空ポンプを備えてもよい。また排気系は排気ブロワなどでもよくこの場合には系内は常圧から負圧程度に排気される。
処理対象物体を加熱する手段は、各種ヒータや、高周波加熱、マイクロ波加熱など必要に応じて適宜選択すればよい。
電磁場を印加する電磁場印加領域では、電磁場を印加する手段として、例えば磁石（電磁石を含む）や電極を用いることができる。磁石は配管に環状に巻きつけてもよいし、管内に電磁場がかかるように対向配置してもよい。またこの領域における配管をガラスなどの誘電体で構成してもよい。これら電磁場を印加する電磁場印加領域は、処理対象物体に由来するガス（例えば処理対象物体の加熱により生じるガス）の排気経路に配置される。気密領域に処理対象物体を収容し、この気密領域を真空ポンプで排気しながら処理対象物体を加熱する場合、電磁場印加ゾーンは気密領域から真空ポンプまでのどこかに配設される。
そして本発明では、電磁場は管内を流通する分子の運動の自由度が小さくなるように印加される。例えば電磁場は分子の配向をある程度制限するように印加される。また電磁場は、例えば分子（分子のイオンや活性種を含む、以下同じ）の電荷、分極状態などにより、配管内を流通するガスの種類によって配管内で少なくとも１つのガス成分の濃度に偏りが生じるように印加される。
ベンゼン環を有する化合物は、ダイオキシン類の先駆体となり得る。ベンゼンは平面分子であり、これを構成するすべての炭素原子、水素原子は同一平面状にる。６個の炭素原子はσ電子により環状に結合している。またｐ軌道のπ電子によって、炭素原子の作る平面の上下に連続的ドーナツ型の電子雲が存在する。このπ電子は電子源として機能する。またダイオキシン類の重要な構成要素としてハロゲンがある。これらハロゲンは電気陰性度が大きく、分子内での電子の局在に起因する電気的な偏りも生じやすい。
本発明では分子の運動を電磁場により拘束し、ダイオキシン類の生成、再合成を抑制するものである。電磁場を印加すると、分子は印加された電磁場に応答する。このためベンゼン環を有する有機化合物やハロゲンなど、ダイオキシン類の合成の材料となる分子も電磁場に応答し、磁力線や電気力線に沿って配向するなど、分子の並進、回転などの自由度が抑制される。またダイオキシン類の分子も同様である。すなわち処理対象物体に由来するガスの構成分子は、秩序の度合いが相対的に高まった状態で排気系を流通していくため、化学反応の起こる確率は電磁場を印加しない場合に比較して低くなる。したがって本発明によればダイオキシン類などの有害な有機ハロゲン化物が反応生成したり再合成したりする確率も低く抑制することができる。
これらの効果は分子が流通する空間が減圧されている場合、さらに顕著になる。減圧下では隣接する分子間の距離が長く、分子の平均自由行程も長い。このため減圧下でダイオキシン類が生成する確率は、常圧下よりもずっと小さい。したがって減圧下で電磁場を印加すると圧力による効果と電磁場による効果とがあいまって、ダイオキシン類の生成確率をさらに低く抑制することができる。
上述の本発明では、電磁場印加領域は、電磁場により分子の運動の自由度を抑制することによってダイオキシン類などの有害な有機ハロゲン化物の生成確率、再合成確率を低減する役割を果たすものである。
つぎに電磁場印加領域に別の役割を持たせる本発明について説明する。この発明は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理装置において、前記処理対象物を加熱する手段と、加熱により前記処理対象物から生じるガスを排気する第１の排気経路と、この第１の排気経路から分岐した第２の排気経路とを具備し排気系と、前記第１の排気経路と前記第２の排気経路との分岐部に配設された前記電磁場印加領域とを具備したことを特徴とする。そして前記電磁場印加領域は、前記気密領域からのガスが、前記第１の排気経路へ導入される第１のフラクションと、前記第２の排気経路に導入される第２のフラクションとで前記ガスの少なくとも１つの構成成分の濃度が異なるように電磁場を印加する。ダイオキシン類などの有機ハロゲン化物は真空中で加熱されると、脱塩素反応などによってハロゲンが脱離したり、複数のフラグメントに分解したりする。この際、分子やフラグメントはイオン化されることがある。本発明ではこの電荷により、排気経路を流通する分子を質量分離することによって、ダイオキシン類などの有害な有機ハロゲン化物の生成確率、再合成確率を低減するものである。荷電粒子は電磁場に対して、その質量と電荷に応じて質量分離することができる。つまり、第１の排気経路へ導入される第１のフラクションと、第２の排気経路に導入される第２のフラクションとで、処理対象物体に由来するガスの少なくとも１つの構成成分の濃度が異なるように電磁場を印加するのである。電磁場印加領域より下流側で第１の排気経路と第２の排気経路とは分離されているので、そうしない場合に比べて有機ハロゲン化物の生成確率は小さく抑制される。
次に、活性炭やバグフィルターの濾材（炭酸カルシウム、粘土、シラス、アルミナなど、またはこれらの混合物の生産方法について説明する。本発明によれば、焼却処理場や、各種工場、廃棄物処分場などで幅広くかつ大量に用いられているフィルター材の生産または再生を行うことができる。
本発明の処理方法は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を吸した活性炭を減圧下で加熱することを特徴とする。
本発明の処理装置は、気相中のダイオキシン類を補足するフィルターと、前記フィルターの少なくとも一部を減圧下で加熱する手段と、を具備したことを特徴とする。
本発明のフィルター材の生産方法は、有機ハロゲン化物と重金属とを含むフィルター材から清浄なフィルター材を生産する方法において、前記フィルター材の少なくとも一部を減圧下で加熱して前記有機ハロゲン化物のハロゲンの少なくとも一部を脱離させる程と、前記フィルター材の少なくとも一部を減圧下で加熱して前記重金属を蒸発させる工程とを有することを特徴とする。
また本発明の活性炭の生産方法は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を第１の濃度で含む第１の活性炭から前記第１の濃度よりも小さな第２の濃度で前記有機ハロゲン化物を含む第２の活性炭を生産する方法であって、前記第１の活性炭を減圧下で加熱することを特徴とする。
発明者はダイオキシン類を真空中で加熱することにより、脱塩素反応が生じて分解することを見出した。例えばＰＣＤＤｓとして知られるダイオキシン類には、塩素数が４、５、６、７、８の異性体がある。そして例えば置換塩素数８のダイオキシンであるＯＣＤＤを真空中で加熱すると、炭素と酸素からなる骨格自体の分解とは別に塩素が脱離していき塩素数０〜７の分子を生じるのである。これは減圧加熱の状態では塩素の脱離が生じやすいためだと考えられる。真空中での脱塩素反応は２００℃程度から始まり、４００℃では十分効果的に脱塩素反応が生じる。さらに高温では脱塩素骨格が分解したり、気化したりするので残渣はきわめて清浄になる。また４置換体のダイオキシンであるＴｅＣＤＤｓのうち２，３，７，８−ＴｅＣＤＤは最も毒性が高いとされる。脱塩素によりＯＣＤＤからＴｅＣＤＤｓが生成する場合、統計力学的に考えると塩素の置換は位置すべて個別であるので、ＴｅＣＤＤｓのうち２，３，７，８−ＴｅＣＤＤが生成する確率は小さなものとなる。さらに脱塩素が進むと塩素置換数が３より小さい化合物が生じるが、これらの化合物は毒性を有しないとされている。
クロルデンやＰＣＰなどの有機塩素化合物、臭素化ダイオキシンなどの有機ハロゲン化物についても同様であって、これらの有機ハロゲン化物を減圧下で加熱することによりより毒性の小さい、または毒性のない化学物質を生じさせることができる。
脱離した塩素などのハロゲンは、酸化カルシウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリと反応させて塩として固定する。アルカリスクラバーの場合は水処理が必要となるので、水処理を不要とする観点からは固体のアルカリを用いることが好ましい。また塩素による装置の腐食を防止する観点からは脱塩素した塩素はできるだけ速やかにアルカリと反応させることが好ましい。真空中での固体状態のアルカリと塩素との反応性を向上させるために、アルカリは粒径を小さくし、比表面積を大きくすることが好ましい。しかしながらあまり粒径を小さくすると真空ポンプで排気されたり、真空配管のコンダクタンスが大きくなりすぎることがあるので、粒径は数ｍｍ程度から数ｃｍ程度が好ましい。
前記有機ハロゲン化物は、Ｎ個のハロゲンを有する有機化合物であり、この有機化合物を減圧下で加熱することにより前記Ｎ個のハロゲンの少なくとも一部を脱離する。またさらに加熱することにより脱ハロゲンだけでなく、化合物全体が分解したり蒸発したりする。本発明者は実験により得られたこのような知見に基づいて本発明を想到した。
また本発明の活性炭の生産方法は、第１の濃度でダイオキシン類を含む活性炭から前記第１の濃度よりも小さな第２の濃度で前記ダイオキシン類を含む活性炭を生産する方法において、前記活性炭を減圧下で加熱する工程と、加熱された前記活性炭を賦活する工程とを有することを特徴とする。活性炭は通常活性化（賦活）する必要がある。したがって減圧下で加熱処理した活性炭は、必要に応じて賦活するようにすればよい。賦活はガス賦活法によっても塩化亜鉛等を用いた薬品賦活によってもよい。ガス賦活法は物理的な賦活であり、炭化された原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素等の酸化ガスと接触反応させて、微細で多孔質な吸着炭をつくる方法である薬品賦活法は、原料に賦活薬品を均等に含浸させて、不活性雰囲気中または真空中で加熱し、薬品の脱水および酸化反応により多孔質の吸着炭をつくる方法である。賦活薬品としては例えば塩化亜鉛、燐酸、塩化カルシウム、硫化カリウム等をあげることができる。
また本発明の炭酸カルシウムの生産方法は、有機ハロゲン化物を第１の濃度で含む炭酸カルシウムから前記第１の濃度よりも小さな第２の濃度で前記有機ハロゲン化物を含む炭酸カルシウムを生産する方法であって、減圧下で前記炭酸カルシウムを加熱し、前記有機ハロゲン化物を構成するハロゲンの少なくとも一部を脱離させることを特徴とする。
排ガスや廃液は活性炭などのフィルターによりろ過されることが多い。例えば燃焼排ガスのフィルターとして一般的なバグフィルターや、活性炭フィルターでは、濾材に有機ハロゲン化物（ダイオキシン類、コプラナーＰＣＢ、臭素化ダイオキシン、クロルデン、ＰＣＰ、ＢＨＣ、ＨＣＢなど）、あるいは鉛、亜鉛、カドミウム、砒素、水銀をはじめとする重金属等の有害物質が補足されており、そのまま捨てることはできない。また排水処理に用いられる活性炭フィルターについても同様である。現在ダイオキシン類等の大気中への放散を防止するために、都市ゴミの焼却炉、工業炉、産業廃棄物の焼却炉などに、このようなフィルターは大量に用いられている。したがってフィルターの炉材の適正な処理技術を確立することが求められている。
これらフィルター材は、従来セメント固化して埋め立てたり、焼却処理を行って処理していた。本発明では有機ハロゲン化物を吸着した活性炭を減圧下で加熱することにより、有機ハロゲン化物を除去し、濾材を無害化することができる。また活性炭は減圧下で加熱されることで単に無害化するだけではなく活性炭として再生される。このため本発明によれば活性炭を再利用することができる。
発明を実施するための最良の形態
（実施形態１）
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
この実施形態は、本発明をシュレッダーダストのエネルギーを利用して焼却灰を無害化する処理システムに適用したものである。
図１はこの処理システムの概略構成を示す図である。
この処理システム１１は、シュレッダーダストを熱分解する第１の処理系１２と、前記熱分解されたシュレッダーダストの焼却灰及び焼却灰を加熱処理する第２の処理系１３とを備える。
第１の処理系１２では、シュレッダーダストを熱分解するときに発生する分解ガスを用いて発電が行われ、その電力、分解ガス（クリーンガス）及び加熱残渣のカーボンの燃焼ガスが第２の処理系１３で焼却灰を加熱処理するときのエネルギーとして又分解ガスのエネルギーとしても利用されるようになっている。第１の処理系１２により熱分解されたシュレッダーダストからは、金属、ガラス、酸化物等が回収される。
第２の処理系１３では、加熱処理後の焼却灰からアルカリ成分が抽出され、そのアルカリ水溶液が第１の処理系１２に供給され、上記の第１の処理系１２における発生した分解ガス中のハロゲン化物、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸性物質を中和する中和液として利用されるようになっている。また、アルカリ性金属はこのときアルカリ成分と同時に溶解して除去される。
第１の処理系１２で熱分解されたシュレッダーダストの加熱残渣は、第２の処理系１３で、直接投入された焼却灰（例えば都市ごみの焼却灰）とともに加熱処理されるようになっている。そして、第２の処理系１３により加熱処理されてアルカリ成分が抽出された焼却灰は無公害無機物としてセメントや煉瓦等の建築資材、田畑の土壌改良剤、土木資材等に再利用されるようになっている。なお、アルカリ成分の必要とする焼却灰はアルカリ抽出しない場合もある。
図２は上述した第１の処理系１２の構成を示す図である。
受け入れ設備２１は、外部からシュレッダーダストを受け入れ、受け入れたシュレッダーダストを後段の減圧熱分解炉２２へ移送する、例えばベルトコンベアにより構成される。
減圧熱分解炉２２は、受け入れ設備２１から移送されたシュレッダーダストを減圧下で加熱処理する。これにより、シュレッダーダストは熱分解され、分解ガスが発生すると共に、金属、ガラス、酸化物、焼却灰等からなる分解残渣とされる。発生した分解ガスはガス処理系２４により回収され、分解残渣は分別機２３に搬送される。
ガス処理系２４では、分解ガスが第２の処理系１３側から供給される中和液としてのアルカリ水溶液により中和等されて蓄積されるようになっている。この蓄積された分解ガスはガスエンジン２５に供給されて発電機２６の発電用のエネルギーとして用いられるようになっている。また、この蓄積されたガスは減圧熱分解炉２２及び第２の処理系１３の真空炉（後述する）、熱風炉２７に供給され、炉を外側から加熱するためのエネルギーとして用いられるようになっている。
ガスエンジン２５は発電機２６を駆動するために用いられる。発電機２６で発電された電力は第２の処理系１３の真空炉（後述する）のエネルギーとして用いられる。また、発電機２６で発電された電力は第１の処理系２内で用いることもできるし、システム外で用いることも可能である。
分別機２３は、例えば強力な電磁石を用いて金属を分別回収し、更に送風機を用いて分解残渣（カーボン）を分別回収する。分別回収された金属やガラス、酸化物は例えばベルトコンベアを介してシステム外に回収される。また、分別回収されたカーボンは熱風炉２７に搬送される。
熱風炉２７は、搬入されたカーボンを燃料として例えば５００〜８００℃の範囲の温度の熱風を作り、この熱風を各部に加熱エネルギーとして供給する。これにより省エネルギー化を図ることができる。
熱風炉２７には、熱風用の空気として例えば設備付近の空気を、活性炭等を用いて空気から塩素成分等を除去するフィルタ２８を介して供給される。熱風炉２７から排出された熱風はガス処理系２４及び第２の処理系１３の真空炉（後述する）における加熱用のガスとして用いられるようになっている。
上述したフィルタ２８を介して塩素成分が除去された空気は減圧熱分解炉２２にも供給されて燃焼用及び冷却用の空気として用いられる。このように、空気から塩素成分を除去して用いることで、ダイオキシン等の有機ハロゲン化物の発生を抑制することができる。
熱風炉２７で熱風にて生成された焼却灰は第２の処理系１３に搬送される。
図３は上述した第２の処理系１３の構成を示す図である。
受け入れ設備３１は、外部から焼却灰を受け入れ、受け入れた焼却灰を後段の灰サイロ３２へ移送する、例えばベルトコンベアにより構成される。灰サイロ３２では、受け入れ設備３１及び第１の処理系１２から移送された焼却灰を蓄積する。
真空炉３３は、灰サイロ３２から焼却灰を供給され、供給された焼却灰を減圧下で加熱処理することにより有害重金属及びアルカリ成分を回収する。また、この真空炉３３には、燃焼及び冷却用の空気として例えば設備付近の空気を、活性炭等を用いて空気から塩素成分等を除去するフィルタ３４を介して供給される。そして、この真空炉３３では、加熱処理された後の焼却灰を上記の塩素成分の除去された空気で燃焼し、その後冷却する。
アルカリ成分抽出部３５は、真空炉３３で加熱処理された焼却灰からアルカリ成分を抽出する。そして、アルカリ成分が抽出された焼却灰はシステム外に搬出され、上述したように再利用される。アルカリ成分抽出部３５では、中性の水が供給され、この水を用いて焼却灰からアルカリ成分を抽出している。アルカリ成分を抽出してアルカリ化してアルカリ水溶液はアルカリ性水処理装置３７に送水される。また、アルカリ成分抽出部３５及びアルカリ性水処理装置３７から溢れたアルカリ水溶液は浸透膜やイオン交換樹脂等のイオン交換体を有するフィイル３８を介してアルカリ成分が回収されるようになっている。なお、アルカリ成分抽出部３５に供給される中性の水は、真空炉３３における冷却用の水として使われた後にアルカリ成分抽出部３５に供給されるようになっている。これにより、後述するようにアルカリ成分抽出部３５に供給される水を高温にして供給する必要がある場合があるが、そのような場合にエネルギーを有効利用することによりアルカリ抽出の効率を高めることができる。
アルカリ性水処理装置３７では、送水されたアルカリ水溶液を蓄積すると共に、必要に応じて苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）や消石等が供給され、アルカリ水溶液のアルカリ性が維持されるようになっている。また、アルカリ性水処理装置３７からガス洗浄装置３９及び第１の処理系１２のガス処理系２４のガス洗浄装置（後述する）、その他のガス処理装置にアルカリ水溶液が送水されるようになっている。
ガス洗浄装置３９は、真空炉３３から排出される排気ガスをアルカリ性水処理装置３７から供給されるアルカリ水溶液で洗浄する。これにより、真空炉３３から排出されるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシン等の有機ハロゲン化物及び分解物を含んだ排気ガスがアルカリ水溶液によって中和されて無害化される。
図４は上述した減圧熱分解炉２２の構成を示す図である。
減圧熱分解炉２２は、パージ室４１、気密室４２、冷却室４３から構成されている。
これら各室は開閉可能な隔壁である扉４４によって隔てられている。すなわち、装置外部とパージ室４１、パージ室４１と気密室４２、気密室４２と冷却室４３、冷却室４３と装置外部とは扉４４によりそれぞれ隔てられている。そして、減圧熱分解を行うシュレッダーダストは、外部からパージ室４１、気密室４２、冷却室４３、外部の順番で例えば炉内の搬送装置により搬送されるようになっている。また、これら各室を隔てる扉４４は気密保持性と断熱性とを備えており、各室を熱的、圧力的に隔てている。加熱室が高温の場合、気密扉と断熱扉の二重構造としてもよい。
パージ室４１及び冷却室４３には排気系４５が接続されている。また、気密室４２で発生するシュレッダーダストを熱分解するときに発生する分解ガスは真空ポンプ４６を介して外部（ガス処理系２４）に排出されるようによっている。シュレッダーダストを熱分解するときに発生する分解ガスには、クラッキング装置を介することで生じる、メタンガス、エタンガス、水素ガス、一酸化炭素等があるが、これらの分解ガスには一般的にＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシン等の有機ハロゲン化物等の有害物質が含まれている。
そして本発明では気密室４７と接続された排気系には、管内を流通するガスに電磁場を印加するための磁石１００が配置されている。
図１０は配管内を流通するガスに電磁場を印加する様子を模式的に示す図である。この配管は気密室４７と真空ポンプ４６とを接続する配管である。この配管には１対の磁石１００が配管内に電磁場を印加するように埋め込まれている。
気密室４７での処理対象物の加熱により生じたガスは、真空ポンプによる排気作用でこの配管内を真空ポンプの方へと移動してゆく。圧力は真空ポンプに近いほうがより低くなる。このときガスの構成分子は磁石１００による電磁場に応答しつつ流れていく。すなわち分子には磁力線に沿って所定の向きに配向するなど、分子の運動を拘束する力が作用する。なお図では平面状（または棒状）の分子が、磁力線に沿って配向する様子を示したが、分子の配向方向は、実際には分子の内部構造により異なる。したがって処理対象物体に由来するガスの構成分子は、秩序の度合いが相対的に高まった状態で排気系を流通していくことになる。したがって本発明によればダイオキシン類などの有害な有機ハロゲン化物が反応生成したり再合成したりする確率も低く抑制することができる。例えば処理対象物体に由来するガスにベンゼン環を有する有機化合物やハロゲンなど、ダイオキシン類の合成の材料となる分子も含まれていても、これらの材料からダイオキシン類が合成されるのを防止することができる。
これらの効果は本実施形態のように分子が流通する空間が減圧されている場合、さらに顕著になる。減圧下では隣接する分子間の距離が長く、分子の平均自由行程も長い。このため減圧下でダイオキシン類が生成する確率は、常圧下よりもずっと小さい。したがって減圧下で電磁場を印加すると圧力による効果と電磁場による効果とがあいまって、ダイオキシン類の生成確率をさらに低く抑制することができる。
電磁場を印加は、ガスを冷却しつつ行えばさらに効果的である。ダイオキシン類は３００℃〜５００℃程度で再合成されることが知られている。したがって加熱されたガスが上記の温度領域に滞留する時間が短いほどダイオキシン類は生成しにくい。本発明では磁石１００が配設された配管を冷却することで、配管内を流通するガスを冷却している。
配管内、気密室４２内はポンプ４６による排気により１〜５０ｔｏｒｒ、より好ましくは２０ｔｏｒｒ（２６０パスカル）程度に減圧されるようになっている。このように爆発限界以内の圧力で処理することで安全性を高めることができる。
気密室４２はガスバーナー等の加熱手段４７によって６００〜１２００℃、より好ましくは８００℃で加熱されるようになっている。加熱手段４７には燃焼用のエネルギーとしてガス処理系２４からクリーンガスが供給されるようになっている。これによりエネルギーを有効利用することができる。
冷却室４３では、気密室４２で減圧熱分解された分解残渣の冷却が行われる。この冷却室４３には上述した例えば設備付近から供給される空気を、活性炭等を用いて空気から塩素成分を除去するフィルタ２８を介して供給され、この空気が酸化剤、加熱用空気及び冷却用の媒体として用いられる。このように冷却用の媒体としての空気は塩素成分が除去されているので、有機ハロゲン化物が発生することはない。処理物の酸化処理が必要ない場合には窒素でもよい。
図５は上述したガス処理系２４の構成を示す図である。
ガス高温クラッキング部５１では、減圧熱分解炉２２から送出される分解ガスを例えば１０００℃程度にてクラッキングする。
ガス急冷部５２ではクラッキングされた分解ガスを例えば１０秒以内に１０００℃から１００℃程度に急冷する。このように急冷することでダイオキシンなどの有機ハロゲン化物の発生を抑制することができる。この場合、抽出アルカリ水溶液で中和処理を同時にすることも合理的な方法である。
アルカリ式バグフィルター５３では、上記急冷された分解ガスを苛性ソーダや消石灰を通過させることで酸化性の分解ガスを中和、除去する。
ガス洗浄装置５４では、上記フィルター５３を通解した分解ガスを第２の処理系１３のアルカリ性水処理装置３７から供給されるアルカリ水溶液で例えばシャワーリングする。これにより、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシン等の有機ハロゲン化物を含んだ分解ガスがアルカリ水溶液によって中和されて無害化される。また、アルカリ性水処理装置３７から供給されるアルカリ水溶液を用いることで構成を簡単化でき、更に省資源化することにもなり、ランニングコストの低減を図ることができる。
そして、分解ガスは触媒式脱硫装置５５でＳＯｘ等が除去され高圧ガスタンク５６に蓄積される。高圧ガスタンク５６より、ガスエンジン２５、減圧熱分解炉２２、真空炉３３に対してクリーンガスが燃焼用のエネルギーとして供給される。これにより、エネルギーを効率的に利用することができる。
図６は上述した真空炉３３の構成を示す図である。
真空炉３３は、パージ室６１、気密室６２、冷却室６３から構成されている。
これら各室は開閉可能な隔壁である扉６４によって隔てられている。すなわち、装置外部とパージ室６１、パージ室６１と気密室６２、気密室６２と冷却室６３、冷却室６３と装置外部とは扉６４によりそれぞれ隔てられている。そして、減圧加熱処理を行う焼却灰は、灰サイロ３２からパージ室６１、気密室６２、冷却室６３、アルカリ成分抽出部３５の順番で例えば炉内の搬送装置により搬送されるようになっている。また、これら各室を隔てる扉６４は気密保持性と断熱性とを備えており、各室を熱的、圧力的に隔てている。なお、気密扉と断熱扉を一対にしてもよい。
パージ室６１、気密室６２及び冷却室６３には排気系６５が接続されている。排気系６５からの排気は上述したガス洗浄装置３９に送出される。
気密室６２内は上記の排気により１×１０^−１〜５０ｔｏｒｒ、より好ましくは７×１０^−１ｔｏｒｒ程度に減圧されるようになっている。そして気密室６２と排気系６５（真空ポンプ、排気ブロワなど）との間には、前述のように磁石１００が配設されている。すなわちこの磁石により排気系を流通するガスの分子の運動を拘束し、ダイオキシン類の合成を抑制している。蒸発物及び反応物は真空ポンプと気密室との間に介挿された回収装置６９により回収される。回収される迄にアルカリ蒸発物は酸性ガス等と反応して無害化される。即ち、ダイオキシン、コプラナＰ．Ｃ．Ｂ．等の酸性ガスがアルカリと反応し、回収装置６９によりＮａＣｌ等の中性物質として回収され、排気ガスは無害化される。
気密室６２はそれぞれガスバーナー等の加熱手段６６、６７によって８００〜１２００℃、より好ましくは１０００℃で加熱されるようになっている。加熱手段６６、６７には燃焼用のエネルギーとしてガス処理系２４からクリーンガスが供給されるようになっている。これによりエネルギーを有効利用することができる。
冷却室６３では、重金属が多く減圧加熱蒸発で除去できない場合には気密室６２で減圧加熱処理された焼却灰をまず６００〜９００℃、より好ましくは８００℃程度で燃焼（酸化）し、無公害残渣としてその後常温に冷却するようになっている。この冷却室４３にはＮ２クリーン空気又は水を冷却媒体とする冷却手段６８が隣接している。冷却手段６８で使用され高温となった水は後段のアルカリ成分抽出部３５に供給され、アルカリ成分の抽出用の媒体として用いられるようになっている。また、この冷却室４３には上述した例えば設備付近から供給される空気が、活性炭等の吸着剤を用いて空気から塩素成分を除去するフィルタ３４を介して供給され、この空気が燃焼用及び冷却用の媒体として用いられる。このように焼却灰を空気を使って燃焼させているので、重金属が酸化されて無害化される。また、その空気は塩素成分が除去されているので、該空気を使って焼却灰を冷却処理する際に焼却灰に含有するカーボンが燃焼し、有機ハロゲン化物が発生することはない。
図７は上記したフィルタ２８、３４の構成を示す図である。
筒状のフィルター本体７１の一端に例えば設備付近から供給される空気が供給される入力孔７２が設けられ、他端には出力孔７３が設けられている。そして、フィルター本体７１内には吸着剤、例えば活性炭７４が挿入され、入力孔７２から入った空気が活性炭７４を通過して塩素成分が除去され、出力孔７３から出力されるようになっている。
本発明ではこの活性炭７４についても無害化処理、再生処理をすることができる。すなわち使用後の活性炭７４を処理対象物体として減圧下で加熱処理することで、有機ハロゲン化物を除去することができる。本発明によれば、活性炭同様バグフィルター９２の濾材や、セラミックフィルターの捕捉物なども処理することができる。したがって例えば使用済みの濾過材を原材料として、新たな濾過材を生産することができる。
図８は上記したアルカリ成分抽出部３５の構成を示す図である。
容器８１内には焼却灰が載置されるメッシュ状の載置部８２が設けられている。載置部８２の上部には載置部８２に載置された焼却灰に向けて高圧で高温の水蒸気（装置内又はボイラーから供給）を噴出するノズル８３が配置されている。そして、ノズル８３から噴出された水蒸気が焼却灰からアルカリ成分を抽出し、載置部８２を通過して容器８１の下に落ちる。容器８１の底面には排出孔８４が設けられていて、これらのアルカリ性の水溶液は排出孔８４から排出され、アルカリ性水処理装置３７に送られる。なお、真空炉３３とアルカリ成分抽出部３５との間をベルトコンベアを介して焼却灰を搬送し、更に載置部８２自体を容器８１から搬送する構成とすることで、人手を介することなく一連の処理を行うことができる。
焼却灰からアルカリ成分を抽出する手段としては、例えば焼却灰を煮沸するような構成としてもよい。
図９は本システム１における排出処理系の構成を示す図である。
このシステム１においては、減圧熱分解炉２２、ガスエンジン２５、ガス洗浄装置３９から排気される排気ガス及びアルカリ成分抽出部３５、アルカリ性水処理装置３７から排出されるアルカリ水溶液を、乾燥炉９１及びバグフィルタ９２を介し、排気ファン９３により外部に排出している。乾燥炉９１及びバグフィルタ９２を介することで排気ガス及びアルカリ水溶液からアルカリ成分を回収している。
処理前の焼却灰には、鉛及び鉛の化合物が２．４ｍｇ／ｌ、銅及び銅の化合物が０．０４ｍｇ／ｌ、亜鉛及びその化合物０．０５ｍｇ／ｌ含まれていた。これに対して、減圧下（５×１０^−１〜１０ｔｏｒｒ）１０００℃で加熱処理した焼却灰には、銅及び銅の化合物が０．０１ｍｇ／ｌが含まれるだけとなった。また、減圧下（５×１０^−１〜１０ｔｏｒｒ）８００℃で加熱処理し、塩素成分が除去されていない空気で８００℃で燃焼し、その後該空気で冷却した焼却灰には、銅及び銅の化合物が０．０１ｍｇ／ｌ、六価クロムが０．５３ｍｇ／ｌが含まれるだけとなった。更に、減圧下（５〜１０ｔｏｒｒ）１０００℃で加熱処理し、塩素成分が除去された空気で８００℃で燃焼し、その後該空気で冷却した焼却灰には、これらの金属が含まれていなかった。
また、焼却灰に代えて土壌、活性炭について同様の処理を行ったところ、未処理の土壌には０．００８ｍｇ／ｌの鉛及びその化合物が含まれており、１０００℃で真空蒸発処理した土壌には０．０１２ｍｇ／ｌの鉛及びその化合物、０．００１ｍｇ／ｌのカドミウム及びその化合物が含まれており、１０００℃で真空蒸発処理して１０００℃で酸化処理した土壌には鉛及びその化合物もカドミウム及びその化合物も含まれていなかった。
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施の形態は、本発明をシュレッダーダストのエネルギーを利用して焼却灰を無害化する処理システムに適用したものであったが、シュレッダーダストの他に廃家電製品、廃プラスチック、廃材、紙、油等に適用することができ、焼却灰の他に焼却灰、土壌、汚泥等に適用できる。さらに活性炭、バグフィルターの濾材、セラミックフィルターの捕捉物などにも適用することができる。
更に、上記実施形態では、アルカリ成分の抽出を常圧状態で行うものであったが、減圧中でアルカリ成分を抽出するように構成しても構わない。減圧中で処理すると沸点が低下するためにエネルギーコストを低減することができる。
更に、上記実施形態では、加熱処理を減圧下で行っていたが、常圧で加熱処理するものであっても本発明を適用できる。
（実施例２）
つぎに本発明の別の実施形態について説明する。図１１は本発明の処理装置が備える電磁場印加領域の別の例を説明するための図である。この電磁場印加領域（この例では磁石）１００は、少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理装置において、加熱により前記処理対象物から生じるガスを排気する排気系２００に、このガスを所定の程度に質量分離するために配設されている。この排気系２００は、第１の排気経路２０１と、この第１の排気経路２０２から分岐した第２の排気経路２０２とを具備しており、電磁場印加領域２００は、第１の排気経路２０１と前記第２の排気経路２０２との分岐部に配設されている。そして電磁場印加領域１００では、電磁場は、気密領域で加熱された処理対象物体に由来するガスが、第１の排気経路２０１へ導入される第１のフラクションと、第２の排気経路２０２に導入される第２のフラクションとでガスの少なくとも１つの構成成分の濃度が異なるように印加する。例えば三角で表示した分子種Ａと円で表示した分子種Ｂとが（少なくとも一方は電荷を有しているか、分極しているとする）、処理対象物体に由来して配管を流通しているとする。これらＡＢはダイオキシン類等の有害な有機ハロゲン化物を生成可能な分子種であるとする。本発明では電磁場引火領域でこれらＡＢを質量分離することによって、第１の経路２０１と第２の経路２０２とでＡＢの濃度が変化するようになっており、有機ハロゲン化物の合成、再合成を抑制することができる。
（実施例３）
つぎに本発明のフィルター材の生産方法について説明する。
図１３は本発明の処理装置の形態の例を概略的に示した平面図である。この処理システム１０１は、トレーラ本体１０２の上に各種の処理部を搭載して構成される。これにより、いわゆるオンサイトでのフィルター剤の生産（または再処理）の無害化処理を可能したものである。
トレーラ本体１０２上には、一対の蒸発器１０３ａ、１０３ｂ、一対の弁１０４ａ、１０４ｂ、クラッキング炉１０５、アルカリ反応器１０６、一次冷却器１０７ａ、二次冷却器１０７ｂ、真空ポンプ１０８が図中Ｘ方向に沿って順番に配置されている。また、これら配管１１１〜１１５を介して順番に接続されている。なお、符号１０９は制御盤である。また、蒸発器１０３ａ、１０３ｂの手前には、パージ室用の空間１１０が設けられており、必要に応じてこの空間１１０にパージ室を設けても構わない。
一対の蒸発器１０３ａ、１０３ｂは、Ｘ方向に沿って並列に配置されている。各蒸発器１０３ａ、１０３ｂには、それぞれ加熱手段としてのヒータ１２１ａ、１２１ｂが配置されている。
３本のＵ字状配管１５１、１５２、１５３には、それぞれ生石灰（ＣａＯ）が充填されている。これにより、気化された有機溶媒または農薬を中和（ハロゲン化物をアルカリにより捕捉する）するものである。
一次冷却器１０７ａ及び二次冷却器１０７ｂは中和された気体を冷却するものである。例えばアルカリ反応器１０６から導入される気体を例えば液体窒素により凝縮するものである。冷却方法としては、液体窒素の他に例えば冷却水等を用いても構わないが、特に液体窒素を用いて気体を非常に低温で凝縮することで、反応生成物（塩）をできるだけ捕捉することができるのに加え、農薬中に含まれていた水銀や鉛、砒素を捕捉することが可能になる。
そして、一次冷却器１０７ａと二次冷却器１０７ｂとが配管１１４を介して接続され、二次冷却器１０７ｂと真空ポンプ１０８とが配管１１５を介して接続されている。従って、真空ポンプ８はこれら直列に連接された蒸発器１０３ａ、１０３ｂ、１０弁４ａ、１０４ｂ、クラッキング炉１０５、アルカリ反応器１０６、一次冷却器１０７ａ及び二次冷却器１０７ｂを例えば０．５〜１０００Ｐａ程度減圧するように構成されている。
なお、真空ポンプ１０８の排気側にはアルカリ反応容器を更に接続し、真空ポンプ１０８の排気をこのアルカリ反応器を介して外部にするように構成しても構わない。これは、フェイルセーフのために用いられる。すなわち、例えばアルカリ反応器６が故障した場合にこのアルカリ反応器がハロゲン化物をアルカリにより捕捉する。これにより、ハロゲン化物が誤って外部に漏洩するようなことはなくなる。このアルカリ反応器の例えば後段にアフターバーナーを設けてもよい。
次に、このように構成されたシステムの処理動作を説明する。
まず、土壌から掘り起こしたＰＣＰやクロルデン等のハロゲン化合物の農薬又は活性炭、バグフィルターの濾過材である炭酸カルシウムを蒸発器１０３ａ、１０３ｂに導入し、減圧下で加熱する。例えば、５〜１０００Ｐａの減圧下で、ＰＣＰは３５０℃程度、クロルデンは２００℃程度まで加熱するが、蒸発量を規制するために加熱のプロファイルは系内の圧力を見ながら調節する。なお、このような条件での減圧加熱による蒸発終了後、蒸発器３ａ、３ｂ内を６００℃〜８００℃まで減圧下で加熱する方がより好ましい。これは農薬に含まれていたダイオキシン類、加熱により新たに生じたダイオキシン類がチャンバ内壁に付着している可能性があるためである。
次に、アルカリ反応器６内では、ダイオキシン類、ＰＣＰ、クロルデンから脱離した塩素を生石灰（ＣａＯ）またはソーダ石灰（ＣａＯ＋ＮａＯＨ）と反応させて塩を生成する。クロルデンが未分解のまま飛んできてもアルカリ存在下で塩素を放って分解するので、この塩素も塩として捕捉する。
なお、次亜塩素酸ナトリウム等の爆発性を有する成分を生じる可能性もあるので、その一方では反応性を向上させ、更にはダイオキシン類の発生防止の観点からも、アルカリ反応器６は常に次亜塩素酸ナトリウムの分解温度（約１５０〜２００℃）以上に保持する方がより好ましい。また、このような条件下でもアルカリ反応器６内でダイオキシン類等が検出される場合には、このアルカリ反応器６内を真空排気したまま６００℃〜８００℃程度に加熱することで脱塩素、分解すればよい。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によれば有機ハロゲン化物を含有する処理対象物体、または加熱により有機ハロゲン化物生成能を有する処理対象物体を、無害化処理することができ、排気系で有機ハロゲン化物が生成したり再合成するのを防止することができる。また本発明によれば活性炭フィルターバグフィルターの濾過剤を効率的に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る処理システムの概略構成を示す図であり；
図２は、図１に示した第１の処理系の構成を示す図であり；
図３は、図１に示した第２の処理系の構成を示す図であり；
図４は図２に示した減圧熱分解炉の構成を示す図であり；
図５は図２に示したガス処理系の構成を示す図であり；
図６は図３に示した真空炉の構成を示す図であり；
図７は図２及び図３に示したフィルタの構成を示す図であり；
図８は図３に示したアルカリ成分抽出部の構成を示す図であり；
図９は本システムにおける排出処理系の構成を示す図である。
図１０は配管内を流通するガスに電磁場を印加する様子を模式的に示す図であり、
図１１は本発明の処理装置を説明するための図であり、
図１２、図１３は本発明のフィルター濾過材の生産方法を説明するための図である。

Claims (14)

1. 少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理装置において、
   前記処理対象物を加熱する手段と、
   加熱により前記処理対象物から生じるガスを排気する排気系と、
   前記排気系に配設され、前記ガスに電磁場が印可された領域と
   を具備したことを特徴とする処理装置。
2. 前記排気系は、第１の排気経路と、この第１の排気経路から分岐した第２の排気経路とを具備し、
   前記電磁場印加領域は、前記第１の排気経路と前記第２の排気経路との分岐部に配設されたことを特徴とする処理装置。
3. 前記電磁場印加領域は、前記気密領域からのガスが、前記第１の排気経路へ導入される第１のフラクションと、前記第２の排気経路に導入される第２のフラクションとで前記ガスの少なくとも１つの構成成分の濃度が異なるように電磁場を印加することを特徴とする処理装置。
4. 気密領域と、
   前記気密領域を排気する第１の排気経路と、
   前記第１の排気経路から分岐した第２の排気経路と、
   前記第１の排気経路と前記第２の排気経路との分岐部に配設され、電磁場を印加する電磁場印加領域と
   を具備したことを特徴とする処理装置。
5. 気密領域と、
   少なくとも１本の管を有し、前記気密領域を排気する排気系と、
   前記排気系に配設され、前記管内に電磁場を印加する電磁場印加領域と、
   を具備したことを特徴とする処置装置。
6. 前記排気系は真空ポンプを具備したことを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
7. 前記管を冷却する手段をさらに具備したことを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
8. 前記電磁場は前記管内を流通する分子の運動の自由度が小さくなるように印加されることを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
9. 少なくとも１種の有機ハロゲン化物を含むか加熱により前記有機ハロゲン化物を生成可能な処理対象物を処理する処理方法において、
   前記処理対象物に由来するガスに対して減圧下で電磁場を印加する
   ことを特徴とする処理方法。
10. 気相中のダイオキシン類を補足するフィルターと、
    前記フィルターの少なくとも一部を減圧下で加熱する手段と、
    を具備したことを特徴とする処理装置。
11. 有機ハロゲン化物と重金属とを含むフィルター材から清浄なフィルター材を生産する方法において、
    前記フィルター材の少なくとも一部を減圧下で加熱して前記有機ハロゲン化物のハロゲンの少なくとも一部を脱離させる程と、
    前記フィルター材の少なくとも一部を減圧下で加熱して前記重金属を蒸発させる工程と
    を有することを特徴とするフィルター材の生産方法。
12. 少なくとも１種の有機ハロゲン化物を第１の濃度で含む第１の活性炭から前記第１の濃度よりも小さな第２の濃度で前記有機ハロゲン化物を含む第２の活性炭を生産する方法であって、
    前記第１の活性炭を減圧下で加熱することを特徴とする活性炭の生産方法。
13. 前記有機ハロゲン化物は、Ｎ個のハロゲンを有する有機化合物であり、この有機化合物を減圧下で加熱することにより前記Ｎ個のハロゲンの少なくとも一部を脱離させることを特徴とする請求項１２に記載の活性炭の製造方法。
14. 有機ハロゲン化物を第１の濃度で含む炭酸カルシウムから前記第１の濃度よりも小さな第２の濃度で前記有機ハロゲン化物を含む炭酸カルシウムを生産する方法であって、
    減圧下で前記炭酸カルシウムを加熱し、前記有機ハロゲン化物を構成するハロゲンの少なくとも一部を脱離させることを特徴とする炭酸カルシウムの生産方法。

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