WO2004048279A1

WO2004048279A1 - Ｐｃｂ処理装置およびｐｃｂ処理方法

Info

Publication number: WO2004048279A1
Application number: PCT/JP2003/014785
Authority: WO
Inventors: Kenji Suzuki
Original assignee: Ait Co., Ltd.
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2004-06-10
Also published as: AU2003284589A1

Abstract

本発明は、PCBまたはPCB含有液と水とが混合されている処理液を有し、この処理液が入れられている1つのPCB電気分解槽中に、陽極の電気棒と陰極の電極棒と電波棒と撹拌装置とを挿入することによって、超音波発生装置で発生された超音波が、水のクラスターを小さくしながらPCBを電気分解し、また、処理液を撹拌しながらPCBを電気分解するPCB処理装置およびPCB処理方法である。

Description

P C B処理装置および P C B処理方法

[技術分野]

本発明は、 P C Bを分解し、無害化する P C B処理装置および P C B処理方法に関するものである。

明

[背景技術]

従来の P C B処理装置は、 1 1 0 0度 C以書上に上げた炉に、噴霧した P C Bを、 2秒以上滞留させ、燃焼させる高温焼却装置、または化学反応をおこし、 P C B中の塩素を水素に置き換え、 P C Bでない物質にする装置であり、脱塩素化分解方式にみる化学分解処理装置である。

しかし、上記従来例においては、高温で燃焼させる炉の管理が困難であるという問題がある。

また、上記従来例においては、高温処理装置によって P C Bが処理された後に、灰が残り、この灰には、未分解の P C Bが含まれているという懸念があり、高温処理装置による P C Bの処理が不完全であるという問題がある。

さらに、上記従来例においては、高温処理装置における処理温度が低いと、ダィォキシン類が発生するという問題がある。

そして、上記従来例においては、高温処理装置に関する近隣住民の合意が得られないという問題がある。

また、上記従来例において、高温処理する場合、高温処理装置が設置されている場所以外に保管されている P C Bを、高温処理装置の設置場所まで搬送する必要がり、その搬送が煩雑であるという問題がある。

さらに、上記従来例において、化学分解処理装置のプラントの費用が、一基あたり 4 0億円といわれ、莫大な投資を必要とするという問題がある。

そして、上記従来例において、化学分解処理する場合、化学分解処理装置が設置されている場所以外に保管されている P C Bを、化学分解処理装置の設置場所まで搬送する必要があり、その搬送が煩雑であるという問題がある。

本発明は、 P C Bを処理する処理設備の管理が容易である P C B処理装置および PCB処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、 PCBが保管されている場所で処理することができる PCB 処理装置および PCB処理方法を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、 PCBの処理設備の設置に莫大な投資を必要としない PC B処理装置および P C B処理方法を提供することを目的とする。

そして、本発明は、 PCBの処理後に、未分解の PC Bが極めて少なく、ダイォキシン類が発生しない P C B処理装置および P C B処理方法を提供することを目的とする。

[発明の開示]

本発明は、 PCBまたは PCB含有液と水とが混合されている処理液を有し、この処理液が入れられている 1つの PCB電気分解槽中に、陽極の電気棒と陰極の電極棒と電波棒と撹拌装置とを挿入することによって、超音波発生装置で発生された超音波が、水のクラスターを小さくしながら PCBを電気分解し、また、処理液を撹拌しながら P C Bを電気分解する P C B処理装置および P C B処理方法である。

[図面の簡単な説明]

図 1は、本発明の実施例に使用する PC B処理装置 SS 1を示す図である。図 2は、本発明の実施例に使用する PC B処理装置 S S 2を示す図である。

[発明を実施するための最良の形態]

図 1は、本発明の一実施例である PC B処理装置 S S 1を示す図である。

?08処理装置331は、 P CB 10を入れる処理槽 20と、水 W1と、陽極電極 E 1と、陰極電極 E 2と、電源 PS 1と、ケ一ブル CB 1、 CB2と、超音波振動手段 30とを有し、 P CB 10を電気分解することによって、 PCB 10 を処理する装置である。陽極電極 E 1と陰極電極 E 2とは、処理槽 20に挿入される電気分解の電極であり、陽極電極 E 1は、銅にチタンメツキしたもの、鉄等の金属であり、陰極電極 E2は、アルミニウム等の金属である。

超音波振動手段 30は、 PCB 10と水 W1とを振動させる振動手段の例である。

電源 P S 1は、陽極電極 E 1と陰極電極 E 2とに所定の電圧を印加する電源であり、電源 PS 1から、陽極電極 E 1と陰極電極 E 2とを介して、 PCB 10に電流を流す電源である。

ケーブル CB 1は、電源 P S 1と陽極電極 E 1とを互いに接続するケ一ブルであり、ケーブル CB 2は、電源 P S 1と陰極電極 E 2とを互いに接続するケ一ブルである。

次に、 PCB処理装置 S S 1の動作について説明する。

PCB 10を電気分解する場合、まず、 PCB 10が入っている処理槽 20に、水 W1を入れ（または、水 W1が入っている処理槽 20に、 PCB 10を入れ )、処理槽 20に、陽極電極 E 1と陰極電極 E 2とを挿入し、電源 PS 1の電源スイッチをオンすると、ケーブル CB 1、 CB 2を介して、陽極電極 E 1と陰極電極 W2とに、電圧が印加され、ケーブル CB 1、 CB 2を介して、 PCB 10を含む水に電流が流れる。

この場合、水 W1の不純物によって、水 W1が導電性を帯び、電気分解が生じる。この場合、 PCB 10の分子構造のベンゼン核に、脱塩素反応イオン化が起こる。

また、 PCB処理装置 S S 1において、処理槽 20に、？。810と水 1とが入れられている状態で、超音波振動手段 30を使用し、？。810と水 1とを振動させると、水 W 1のクラスタ一が小さくなり、 PCB 10の分子間に、小さくなつた水 W1のクラスタが進入し易くなり、 PCB 10の電気分解が促進される。

なお、超音波で振動させる代わりに、マイクロ波等、超音波以外の周波数によつて、 PCB 10、水 W1を振動させるようにしてもよい。また、モータ等を利用して、処理槽 2 ·0を振動させることによって、 PCB 10、水 W1を振動させるようにしてもよい。

図 2は、本発明の実施例に使用する PC B処理装置 SS 2を示す図である。

?。8処理装置332は、 P CB処理装置 S S 1において、 P C B 10を撹拌する撹拌手段 40が付加された装置である。

撹拌手段 40は、長さ 5 cmの 3枚羽が 2つと、これら 3枚羽が固定されているシャフトと、このシャフトを回転するモータとによって構成され、上記シャフトの先端に 1つの上記 3枚羽が設けられ、シャフトの先端から 15 cmの位置に、別の上記 3枚羽が 1つ設けられている。

つまり、？08処理装置332は、 P CB 10を入れる処理槽 20と、水 W 1 と、陽極電極 E 1と、陰極電極 E 2と、電源 PS 1と、ケーブル CB 1、 CB 2 と、超音波振動手段 30と、撹拌手段 40とを有し、 PCB 10を電気分解することによって、 PCB 10を処理する装置である。なお、同一のものには同一符号を付し、その説明を省略する。他の実施例においても同様である。

[第 1の実施例]

第 1の処理液（PCBを含む水）は、 PCB濃度 222, 000mg/Kgの第 1のコンデンサ液を 36 gと、 21 L (リットル）の水道水との合計 21 である。水道水は 10度 Cであり、室温は 16. 5度 Cであり、電源として、三相電源を入力し直流を出力する電源を使用した。また、第 1の処理液を入れる処理槽 20として、塩ビ製の槽を使用した。

作業手順は、水 W1と第 1のコンデンサ液とを、処理槽 20に注入し、第 1の処理液 21 Lを作り、この第 1の処理液 21 Lに、電気分解と超音波処理（30 分間）とを同時に行い、処理後液をサンプル抽出し、処理後の液を保管容器に排出し、処理槽 20を洗、净した。

上記電気分解における電圧は，平均 224 Vであり、平均電流は、 2. 22 A であり、超音波のパワーは、平均 255Wである。なお、電気分解における印加電圧は、 30分間でほぼ一定であるが、電流、超音波のパワーは、徐々に増加した。

この電気分解によって、 PCBの濃度は、電気分解前の 222， O O Omg/ Kgから、 0. 35mgZKgになった。なお、超音波処理するための超音波棒は、直径 45mm、長さ 35 cmの金属棒であり、これに、 20 KHzの超音波が印加され、この超音波棒の周囲に存在している第 1の処理液が振動する。

[第 2の実施例]

第 2の処理液（PC Bを含む水）は、？ 8濃度222, 000mg/Kgの第 2のコンデンサ液を 77 gと、 25 Lの水道水との合計 25 Lである。水道水は 80度 Cであり、室温は 17度 Cであり、電源として三相電源を使用した。また、第 2の処理液を入れる処理槽 20として、ステンレス製の槽を使用した。作業手順は、水と第 2のコンデンサ液とを、処理槽 20に注入し、第 2の処理液 25 Lに電気分解と超音波処理（30分間）とを同時に行い、処理後液をサンプル抽出し、処理後の液を保管容器に排出し、処理槽 20を洗浄した。

上記電気分解における電圧は，平均 91. 8Vであり、平均電流は、 9. 79 Aであり、超音波の周波数は、 2 OKHzであり、超音波のパワーは、平均 38 9Wである。なお、電気分解における超音波のパワーは、 30分間でほぼ一定であるが、印加電圧は徐々に上昇し、電流は徐々に低下した。

この電気分解によって、 P C Bの濃度は、電気分解前の 222 , O O Omg/ Kgから、 0. O lmgZKgになった。

なお、上記実施例において、 PCBを電気分解する場合、超音波のパワーは、処理液（PC Bを含む水） 1 L当たり、 15. 6Wである。

ここで、 PCBを電気分解する場合、超音波のパワーは、 PCBを含む水（処理液） 1 L当たり、 4〜40Wであればよく、好ましくは、 10〜40Wであり、より好ましくは、 20~40Wである。

[第 3の実施例]

第 3の処理液（PCBと水酸化カルシウムとを含む水）は、 PCB濃度 80m 8/118の第1のトランス液を2 3と、水酸化カルシウム 530 gと、水道水 40 Lとの合計 40 Lである。水道水は 18度 Cであり、室温は 17度 Cであり、電源として三相電源を使用した。また、第 3の処理液を入れる処理槽 20として、ステンレス製の槽を使用した。

なお、処理槽 20として塩ビを使用した場合よりも、処理槽 20としてステンレスを使用した場合の方が、超音波の反射が良好であり、 PCBの電気分解が促進される。

作業手順は、処理槽 20に、水と第 1のコンデンサ液と水酸化カルシウムを注入し、第 3の処理液に電気分解と超音波処理（30分間）とを同時に行い、電気分解の途中で、撹拌手段 40によって、上記第 3の処理液を間欠的に撹拌した。処理後液をサンプル抽出し、処理後の液を保管容器に排出し、処理槽 20を洗浄した。上記電気分解における電圧は，平均 87 Vであり、平均電流は、 23.7 A であり、超音波のパワーは、平均 327Wである。

この電気分解によって、 PCBの濃度は、電気分解前の 80 p pmから、 O p pmになった。

なお、撹拌手段 40を回転させると、超音波が非常に弱くなるので、撹拌手段 40を間欠的に回転させた。

水酸化カルシウムを注入すると、水道水だけの場合よりも、電流の流れがよくなり、また、電気分解後に生成される塩化カルシウムは無害である。つまり、 P CBに、水と水酸化カルシウムとを加えて、電気分解すると、塩化カルシウムとビフエニールとが生成され、容器の中には、比重の最も大きな塩化カルシウムが沈殿し、その上に水が存在し、比重が最も小さなビフエニールが最上層に浮く。なお、上記実施例において、 PCBを電気分解する場合、水酸化カルシウムの量は、処理液（PCBを含む水） 1 L当たり、 13. 3 gである。

なお、上記実施例において、 PCBを電気分解する場合、水酸化カルシウムの量は、 PCBを含む水（処理液） 1 L当たり、 5〜20 gであればよく、好ましくは、 10〜20 gであり、より好ましくは、 15〜20 gである。

[第 4の実施例]

第 4の実施例は、超音波で処理液を振動すると、電気分解時に印加する電圧の値が低くても、多くの電流が流れること（電気分解時に印加する電圧の値が同じでも、多くの電流が流れること）を実証する実施例である。

つまり、 PCBが含まれているトランス油 50 g (PCBは 80 ppm) に、純水 40 L (リットル）とカルシウム 50 gとを加えた液を第 4の処理液とし、この第 4の処理液に、 0. 1Aの電流を流すには、 18 Vの印加電圧を必要とするが、上記第 4の処理液を超音波で振動すると、 0. 1Aを流すのに、 1 1Vの印加電圧で足りる。なお、上記の場合における超音波のパワーは約 500Wである。

また、第 4の処理液に、 1. 0A、 1. 5Aを流すには、それぞれ、 1 10V 、 149 Vの電圧を印加する必要があるが、第 4の処理液を超音波で振動すると、 1. 0A、 1. 5 Aを流すには、それぞれ、 67V、 100Vの電圧印加で足りる。

なお、純水 40L、純水 40 Lに P CBが含まれているトランス油 50 g (P CBは 80 p pm) を加えた処理液に、 0. 1 Aの電流を流すのに、それぞれ、 52 V、 68 Vを必要とする。

また、純水 40L、純水 40 Lに P CBが含まれているトランス油 50 g (P CBは 80 ppm) を加えた処理液、上記第 4の処理液、超音波でしている上記第 4の処理液に、 300Vを電圧印加すると、それぞれ、 1. 2A、 1. 4A、 5. 5A、 7. OAの電流が流れ、同じ電圧を印加しても、純水だけの場合、純水にトランス油を加えた場合、それにカルシウムを加えた場合、それを超音波で振動させた場合の順で、通電する電流量が多くなつた。

上記各実施例は、装置の形状が小さいので、可搬性があり、どこにでも持ち運ベ、 P C B 10を分解する場合、その P C B 10を搬送する必要がない。

また、上記実施例において、 P C B 10を電気分解する場合、 P C B 10が収容されているトランスの容器、コンデンサの容器に、電極 E l、 E 2を挿入し、電気分解することができるので、トランスの容器、コンデンサの容器から、別の容器に、 PCB 10を移す作業を実行することなく、電気分解することができ、すなわち、 PCB 10の入れ替え作業を必要としないので、 PCBの分解作業が簡素である。つまり、たとえば、高圧トランス、高圧コンデンサに収容されている絶縁液に含まれている PCB 10を処理する場合、高圧トランス、高圧コンデンサから、 PCB 10を抜き取らずに、 PCBを処理することができる。

さらに、上記実施例において、 PCB 10の処理量に応じて、大型、小型の処理装置を用意し、その処理量に応じて、処理装置を選択すればよい。

そして、上記実施例は、高温焼却炉や化学分解装置プラントと違い、電気分解するので、その設備が非常に廉価である。

上記実施例は、発電所、ビル、病院、地下鉄、新幹線等車両、船舶のコンデンサ一の絶縁油を処理する場合に、極めて有効である。

上記実施例によれば、焼却するがゆえに発生する管理の難しい高温焼却炉問題が生じない。

また、上記実施例によれば、焼却による有毒ガスの発生がなく、未分解の P C Bが含まれる残留灰が生成されず、コブラナー P C Bやダイォキシンが発生しない。

さらに、上記実施例によれば、 P C B処理装置が可搬性であるので、 P C B保管現場に、上記実施例である P C B処理装置を搬送することが容易である。そして、上記実施例によれば、化学分解装置のように大掛かりなプラントを必要とせず、莫大な費用を投資する必要がない。

また、上記実施例によれば、安全性が高く、また、住民の合意を得ることが容易である。

さらに、 P C Bを含む熱媒体、 P C Bを含む潤滑油原料、蛍光灯等に使用されている P C Bを含む安定器、 P C Bが収納されているドラム缶等に、上記実施例を適用することができる。

そして、上記各実施例では、直流電源で、電気分解しているが、 5 0〜6 0 H z等の交流電源、 Ι ΚΗ ζ等の高周波電源で、電気分解するようにしてもよい。また、上記交流、高周波の電源の周波数は、上記周波数以外の周波数でもよい。また、上記実施例において、上記電極として、上記金属の他に、炭素等の他の金属を使用するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、処理液に、溶質としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を添加するが、上記水酸化物は、水酸化カルシウム、水酸化カリウムまたは水酸化マグネシウム等であることができる。

そして、上記実施例において、処理槽 2 0とは別に、電極を設けているが、処理槽 2 0を、電極として使用するようにしてもよい。

また、上記実施例において、水として純水を使用するようにしてもよい。本願発明の生な特徴は、「P C Bまたは P C B含有液と混合された水のクラス夕一を小さくするための超音波を発生する超音波発生装置」を設け、「上記超音波発生装置に接続され、上記処理液を振動する電波棒」を設け、「上記処理液を撹拌する撹拌装置」を設け、また、「上記処理液が入れられている 1つの上記 PC B電気分解槽中に、上記陽極の電気棒と上記陰極の電極棒と上記電波棒と上記撹拌装置とを挿入する」点である。

このように構成することによって、本願発明は、常温、常圧であっても、効率よく、 P CBを分解することができる。

つまり、 PCBまたは PCB含有液と水とが混合されている処理液を、超音波で微振動することによって、粗い波と、密な波とが上記処理液に発生し、これら粗い波と密な波とによって、瞬間的に、処理液中に、真空な部分（キヤビティ— ションが）発生し、この真空な部分が、 5000度 C、 1000気圧にも達する。この部分的な高温、高圧によって、 PCBの電気分解が促進され、脱塩素に有効である。この電気分解の促進が、装置全体としては、常温、常圧で行なわれるので、本願発明は、安全であるともいえる。

また、水と油（PCB) とは本来分離しやすいものであるが、超音波によって、水、 P CBがェマルジヨンになる（乳化する）ので、この点でも、電気分解を促進する。

さらに、処理液を撹拌する撹拌装置によって、上記電気分解が、より一層促進される。

[産業上の利用可能性]

本発明によれば、 PCBを処理することができ、しかも、処理設備の管理が容易である。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 電圧発生源と；

ケ一ブルを介して上記電圧発生源に接続されている陽極の電気棒であって、 P C Bまたは P C B含有液と水とが混合されている処理液が入つている P C B電気分解層に挿入される陽極の電気棒と；

ケーブルを介して上記電圧発生源に接続され、上記 P C B電気分解層に挿入される陰極の電極棒と；

P C Bまたは P C B含有液と混合された水のクラスタ一を小さくするための超音波を発生する超音波発生装置と；

上記超音波発生装置に接続され、上記処理液を振動する電波棒と；

上記処理液を撹拌する撹拌装置と；

を有し、上記処理液が入れられている 1つの上記 P C B電気分解槽中に、上記陽極の電気棒と上記陰極の電極棒と上記電波棒と上記撹拌装置とを挿入することによって、上記超音波発生装置で発生された超音波が、上記水のクラスターを小さくしながら上記 P C Bを電気分解し、また、上記処理液を撹拌しながら上記 P C Bを電気分解することを特徴とする P C B処理装置。

( 2 ) P C Bまたは P C B含有液と水とが混合されている処理液を入れる P C B電気分解槽と；

電圧発生源と；

ケーブルを介して上記電圧発生源に接続され、上記 P C B電気分解層に揷入される陽極の電気棒と；

P C Bまたは P C B含有液と混合された水のクラスターを小さくするための超音波を発生する超音波発生装置と；

上記処理液を撹拌する撹拌装置と；

を有し、上記処理液が入れられている 1つの上記 P C B電気分解槽中に、上記陽極の電気棒と上記陰極の電極棒と上記電波棒と上記撹拌装置とを挿入することによって、上記超音波発生装置で発生された超音波が、上記水のクラスターを小さくしながら上記 PC Bを電気分解し、また、上記処理液を撹拌しながら上記 P C Bを電気分解することを特徴とする P C B処理装置。

(3) PCBまたは PCB含有液と水とが混合されている処理液が入れられている 1つの PC B電気分解槽中に、電源に接続された陽極の電気棒と陰極の電極棒とを挿入し、超音波発生装置で発生された超音波が、上記水のクラスターを小さくしながら、上記 PCBを電気分解し、また、上記処理液を撹拌しながら上記 P CBを電気分解することを特徴とする P C B処理方法。

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