ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システム
【課題】ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制したポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムを提供する。
【解決手段】ポリ塩化ビフェニル汚染物１１を入れるプラズマ分解炉１２と、プラズマ分解炉１２に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチ１３とを有し、プラズマ分解炉１２内にポリ塩化ビフェニル汚染物１１を入れ、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給して、ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【解決手段】ポリ塩化ビフェニル汚染物１１を入れるプラズマ分解炉１２と、プラズマ分解炉１２に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチ１３とを有し、プラズマ分解炉１２内にポリ塩化ビフェニル汚染物１１を入れ、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給して、ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ塩化ビフェニル汚染物、例えば、汚泥、ウェス、感圧複写紙、蛍光灯安定器、又は、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等を無害化処理する方法及びその処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリ塩化ビフェニル（Polychlorinated Biphenyl、ＰＣＢ）は、化学的に安定で、熱に強く、絶縁性に優れていることから、主にトランスやコンデンサの絶縁油や、各種工場の熱媒体油等に広く使用されていた。しかしながら、ＰＣＢは、自然物及び生体の中に蓄積されやすいため、現在使用が厳しく制限されており、ＰＣＢ自体はもちろん、例えば、汚泥、ウェス、感圧複写紙、蛍光灯安定器、又は局部排気浄化用として使用された廃活性炭等のＰＣＢで汚染された汚染物（ＰＣＢ汚染物）を無害化処理する方法が必要となっている。
そこで、ＰＣＢの処理方法として、（１）１１００℃以上で２秒間以上滞留させる高温焼却法、（２）金属ナトリウム等のアルカリ剤によってＰＣＢから塩素を脱離させる脱塩素化分解法、（３）紫外線と触媒による光分解法、及び（４）ＰＣＢをプラズマアークによって分解するプラズマ分解法（例えば、特許文献１参照）等が開発されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２１８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温焼却法では、ＰＣＢが完全に分解されない場合があると共に、ＰＣＢの分解物からＰＣＢ又はより毒性の高いダイオキシン類が生成する危険性があるという問題があった。また、脱塩素化分解法及び光分解法では、ＰＣＢから塩素を脱離させるだけなので、脱離した塩素がビフェニルと再結合し、新たにＰＣＢが生成する恐れがあるという問題があった。更に、高温焼却法、脱塩素化分解法、及び光分解法では、ＰＣＢの付着した被汚染物をＰＣＢとは別に処理しなければならないという問題もあった。
【０００５】
また、プラズマ分解法では、ＰＣＢ汚染物を収納する金属容器ごと処理可能であるが、ＰＣＢ汚染物をプラズマ分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のＰＣＢ及びＰＣＢの分解物を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解する恒温チャンバーと、ＰＣＢが完全に分解している排気からＰＣＢ又はより毒性の高いダイオキシン類が合成しないように排気を急冷する減温塔とが必要であった。更に、廃活性炭は熱的に安定であるため、プラズマ溶融方式をもってしても処理速度が上がらないという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制したポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法は、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【０００８】
ＰＣＢ汚染物としては、汚泥、ウェス、安定器、感圧複写紙、トランスコアやコンデンサ素子等のＰＣＢ含有電気機器の粗解体品、及び、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等があり、通常これらは金属容器（例えば、ドラム缶）に密閉保存されている。なお、本発明では、ＰＣＢ汚染物として、廃ＰＣＢや、ＰＣＢを含む廃油、廃酸、廃アルカリ等も含む。また、ＰＣＢには、副生成物である毒性の高いコプラナーＰＣＢを含むダイオキシン類が含まれることがある。
【０００９】
このような、ＰＣＢ汚染物を封入している例えば金属容器をプラズマ分解炉内に入れ、更にプラズマ分解炉内に酸素含有ガス（例えば、空気、又は酸素等）を供給して、高温、例えば、１５０００℃以上のプラズマアークを発生させ、ＰＣＢを瞬時に原子レベルまで分解すると共に、プラズマアークの熱によってプラズマ分解炉内が１１００〜１４００℃程度となり、この熱によって、ＰＣＢを熱分解することができる。この際には、ＰＣＢ汚染物に含まれるダイオキシン類も熱分解される。これらの分解物（例えば、ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等）は、酸素含有ガス中の酸素により酸化され、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素となり、無害化される。なお、プラズマアークとは、プラズマ放電によって発生するプラズマである。また、酸素含有ガスは、酸素の濃度が２０容量％以上、すなわち、空気又は空気以上に酸素を含有するガスを使用する。
【００１０】
第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用してもよい。
第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガス（純酸素）であって、前記プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にするのが好ましい。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法は、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続された恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【００１２】
ＰＣＢ汚染物をプラズマ分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のＰＣＢ及びＰＣＢの分解物は、恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解されると共に、酸素含有ガス中の酸素により酸化され、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素となり、無害化される。従って、通常、恒温チャンバーの後段に配置される減温塔は必要なくなる。
【００１３】
第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、更に、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給してもよい。
第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであるのが好ましい。
【００１４】
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムは、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給する。
ここで、酸素含有ガスとしは、酸素の濃度が２０容量％以上、すなわち、空気又は空気以上に酸素を含有するガスが使用でき、特に、酸素ガス（純酸素）を使用するのが好ましい。
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマ分解炉内に直接供給されてもよい。
【００１５】
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記プラズマ分解炉の外側には、該プラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、該密閉容器内は正圧に、前記プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、前記密閉容器内には前記酸素含有ガスが充填されてもよい。
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマトーチを介して前記プラズマ分解炉内に供給されてもよい。
プラズマトーチには、プラズマ分解炉内に供給される酸素含有ガスの一部もしくは全部が供給される。
【００１６】
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムは、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、該プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、前記恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給する。
【００１７】
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に供給されてもよい。
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、更に、前記酸素含有ガスは前記プラズマ分解炉内に供給されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜３に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、ポリ塩化ビフェニル汚染物をプラズマ分解炉内に入れ、酸素含有ガスを供給して、プラズマトーチから高温状態のプラズマアークを発生させるので、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の分解物、例えば、ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等も酸化されるので、ダイオキシン類の再合成も抑制することができる。更に、通常、空気中でポリ塩化ビフェニルを分解すると、一酸化炭素及び炭素が生成するが、プラズマ分解炉内に供給される酸素含有ガス中の酸素によって二酸化炭素まで酸化することができ、一酸化炭素の生成が抑えられる。更に、熱的に安定した廃活性炭は、酸素含有ガスを供給することにより、一酸化炭素から二酸化炭素への反応速度を増す効果がある。
【００１９】
特に、請求項２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用するので、より効率的に酸素プラズマを発生させることができる。
請求項３記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、酸素含有ガスが酸素ガスであって、プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にするので、窒素酸化物の生成を抑えることができる。
【００２０】
請求項４〜６に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解すると共に、恒温チャンバー内及びダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させるので、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。
【００２１】
特に、請求項５記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、更に、プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化することができ、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理できる。
請求項６記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、酸素含有ガスが酸素ガスであるので、窒素酸化物の生成を抑えることができる。
【００２２】
請求項７〜１０に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内が酸素雰囲気となり、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物が酸化され、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の再合成も抑制することができる。
特に、請求項８記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスがプラズマ分解炉内に直接供給されるので、プラズマ分解炉を簡単な構造とすることができる。
【００２３】
請求項９記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、プラズマ分解炉の外側にプラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、密閉容器内は正圧に、プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、密閉容器内には酸素含有ガスが充填されているので、酸素含有ガスをプラズマ分解炉内に供給し易い。
請求項１０記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスがプラズマトーチを介してプラズマ分解炉内に供給されるので、より効率的に酸素プラズマを発生させることができる。
【００２４】
請求項１１〜１３に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を恒温チャンバー内で酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の再合成も抑制することができる。更に、恒温チャンバーの後段に減温塔を配置しなくてもよい。
【００２５】
特に、請求項１２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスが、恒温チャンバー内及びダクト内のいずれか一方又は双方に供給されるので、酸素含有ガスを恒温チャンバー内に供給し易い。
請求項１３記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、更に、酸素含有ガスがプラズマ分解炉内に供給されるので、プラズマ分解炉内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化することができ、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図、図２は同処理システムのプラズマ分解装置の説明図、図３は本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図、図４は本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム（以下、「ＰＣＢ処理システム」ともいう）１０は、ポリ塩化ビフェニル汚染物（ＰＣＢ汚染物）１１をプラズマ分解炉１２内でプラズマ処理して無害化する装置である。ＰＣＢ処理システム１０は、ＰＣＢ汚染物１１を入れるプラズマ分解炉１２、及びプラズマ分解炉１２に設けられて、高温状態のプラズマアークを発生させるプラズマトーチ１３を備え、ＰＣＢをプラズマアークで分解処理するプラズマ分解装置１４と、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスの一例である空気を直接供給する酸素供給手段１５と、プラズマ分解炉１２から排出される排気を冷却する冷却器１６と、冷却器１６で冷却された排気の熱を熱交換するボイラー１７と、排気に含まれる煤等の固形成分を捕集する電気集塵機１８とを有している。以下、それぞれの機器について詳しく説明する。
【００２８】
ＰＣＢ汚染物１１は、例えば、汚泥、ウェス、安定器、感圧複写紙、トランスコアやコンデンサ素子等のＰＣＢ含有電気機器の粗解体品、及び、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等のいずれか１又は２以上であり、通常、金属容器であるドラム缶２０内に密閉されている（図２参照）。
【００２９】
プラズマ分解装置１４には、プラズマ分解炉１２に隣接して、プラズマ分解炉１２内にＰＣＢ汚染物１１が封入されたドラム缶２０を投入する投入室２１が設けられている。投入室２１には、ドラム缶２０を所定の個数、例えば１つずつプラズマ分解炉１２内に順送りするための耐熱機能を有する仕切板２２が設けられている。
【００３０】
プラズマ分解炉１２には、投入室２１に連通し、投入室２１から送られるドラム缶２０をプラズマ分解炉１２に搬入する投入口２３が設けられている。また、プラズマ分解炉１２には、プラズマ分解炉１２内にプラズマアークを発生させる１又は複数、例えば、２つのプラズマトーチ１３が設けられている。
【００３１】
プラズマトーチ１３は、図示しない陽極及び陰極の電極を備えた非移行型であり、陽極と陰極の間に連続的にガス（例えば、空気）を供給しながら通電し、高温、例えば、１５０００℃程度のプラズマアーク（空気プラズマ）を発生させ、このプラズマアークによってＰＣＢのプラズマ分解を行う。なお、プラズマトーチとしては、プラズマトーチ内に陽極を設け、溶融する対象物を陰極とする移行型であってもよい。プラズマ分解炉１２内の温度は、１１００〜１４００℃であり、金属製のドラム缶２０も溶融することができる。また、プラズマトーチ１３は、可動自在となっており、プラズマ分解炉１２内を図示しないカメラによって観察し、未処理のドラム缶に向けてプラズマアークを照射するように、プラズマトーチ１３を移動可能としている。
【００３２】
また、プラズマ分解炉１２の天井には、プラズマ分解炉１２内でＰＣＢが分解した際に発生する排気（例えば、二酸化炭素、水（水蒸気）、及び塩化水素等を含む）を、プラズマ分解炉１２外に排出する排気口２４が連接して設けられている。
更に、プラズマ分解炉１２には、プラズマ分解炉１２内で発生するドラム缶２０やＰＣＢ汚染物１１の溶融成分、例えば、土砂、金属、及びコンクリート等から生成するスラグ２５をプラズマ分解炉１２外に排出するスラグ排出口２６が設けられている。
【００３３】
プラズマ分解装置１４には、スラグ排出口２６から排出されるスラグ２５をプラズマ分解炉１２から搬出するスラグ搬出手段２７が設けられている。スラグ搬出手段２７は、プラズマ分解炉１２の下部に設けられたスラグ排出口２６の下方に配置され、所定量のスラグ２５を収納可能な１又は複数のスラグ搬出容器２８と、スラグ搬出容器２８を順送りする図示しない移動手段（例えば、コンベア等）とを備えている。
【００３４】
酸素供給手段１５は、プラズマ分解炉１２に設けられた図示しないガス供給口からプラズマ分解炉１２内に直接空気を送るポンプ２９と、ポンプ２９からガス供給口に接続されるガス供給管３０とを備えている。プラズマ分解炉１２内に供給された空気中の酸素によって、プラズマアークで分解したＰＣＢ分解物（ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等）及び未分解のＰＣＢを完全に酸化して、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素にして、無害化される。従って、ＰＣＢの再合成やＰＣＢよりも毒性の高いダイオキシン類等の合成（生成）を抑制することができる。また、プラズマ分解によって生成する一酸化炭素やカーボンを酸化して、二酸化炭素とすることもできる。更に、ＰＣＢに含有される副生成物（ダイオキシン類）の再合成も抑制できる。
【００３５】
このように、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給する場合には、従来のように、プラズマ分解装置で分解したＰＣＢの排気を、１１００〜１４００℃で５秒間維持して完全にＰＣＢを分解する恒温チャンバーや、恒温チャンバーで分解したＰＣＢの分解物からＰＣＢ等を再合成しないように急冷する減温塔が必要なくなる。なお、プラズマ分解炉１２内には、空気の代わりに酸素を供給し、プラズマ分解炉１２内を実質的に酸素雰囲気とし、窒素酸化物を生成させないようにしてもよい。
【００３６】
冷却器１６では、プラズマ分解炉１２の排気口２４から排出された１１００〜１４００℃の高温の排気を下流側に配置されたボイラー１７の耐熱温度以下、例えば、１１００℃以下に冷却している。また、ボイラー１７は、既存のものが使用でき、１１００℃以下の排気を、例えば、３００℃程度まで冷却して、排気の熱を回収している。ここで、プラズマ分解炉１２から発生する排気からは、ＰＣＢ等が合成されないので、ＰＣＢの再合成する温度域である８００〜４００℃に冷却してもよい。更に、電気集塵機１８によって、排気に含まれる固形成分を回収する。なお、排気の温度が２００±２０℃程度の場合にはバグフィルタを使用してもよい。更に、排気を図示しない触媒反応塔、活性炭槽を通過させて、大気に放散してもよい。
【００３７】
次に、ＰＣＢ処理システム１０を使用したＰＣＢ汚染物１１の処理方法について説明する。
まず、ポンプ２９を駆動させて空気をプラズマ分解炉１２内に供給しながら、プラズマトーチ１３によって、１５０００℃程度のプラズマアークを発生させる。
次に、ＰＣＢ汚染物１１が封入されたドラム缶２０をプラズマ分解装置１４の投入室２１に配置し、仕切板２２を操作して投入室２１内のドラム缶２０をプラズマ分解炉１２に供給する。
【００３８】
発生したプラズマアークによって、プラズマ分解炉１２内は１１００〜１４００℃程度となり、ドラム缶２０が溶融すると共に、ＰＣＢが原子レベルまで分解される。更に、ＰＣＢの分解物は、プラズマ分解炉１２内の酸素によって酸化され、例えば、二酸化炭素、水（水蒸気）、及び塩化水素を含む排気が生成し無害安定化される。また、プラズマトーチ１３によって、酸素プラズマが発生した場合、ＰＣＢ及びその分解物は、より効率的に酸化される。
【００３９】
ここで、発生する排気はプラズマ分解炉１２の排気口２４から排出され、冷却器１６で１１００℃以下に冷却され、ボイラー１７で熱回収された後、電気集塵機１８で固形成分が除去される。また、プラズマ分解炉１２内で発生するスラグ２５は、プラズマ分解炉１２のスラグ排出口２６からスラグ搬出容器２８に供給されて、プラズマ分解炉１２外に搬出される。
【００４０】
図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム４０について説明する。なお、ＰＣＢ処理システム１０と同一の構成要素については同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
ＰＣＢ処理システム４０は、ガス供給管３０が、ポンプ２９からプラズマトーチ１３に接続されている点がＰＣＢ処理システム１０と異なっている。これによって、プラズマ分解炉１２内では、空気プラズマ（特に、酸素プラズマ）が発生し、ＰＣＢ及びその分解物を熱分解させた後、速やかに酸化させ無害安定化することができる。なお、プラズマトーチ１３に供給する酸素含有ガスを酸素にした場合には、高効率で酸素プラズマを発生させることができ、ＰＣＢ及びその分解物の酸化を促進することができる。
【００４１】
図４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム５０について説明する。なお、ＰＣＢ処理システム１０、４０と同一の構成要素については同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
ＰＣＢ処理システム５０は、プラズマ分解炉１２にダクト５１を介して接続され、プラズマ分解炉１２でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解する恒温チャンバー５２を備え、しかも、ダクト５１にはガス供給管３０を介してポンプ２９が接続され、ダクト５１内に空気（酸素含有ガス）が供給されている点が、ＰＣＢ処理システム１０、４０と異なっている。
【００４２】
これによって、恒温チャンバー５２内では、プラズマ分解炉１２内でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を完全に酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。従って、通常、恒温チャンバー５２の後段に配置される減温塔が必要なくなる。
なお、ＰＣＢ処理システム５０では、ガス供給管３０をダクト５１に接続したが、恒温チャンバー５２に接続して、直接酸素含有ガスを恒温チャンバー５２内に供給してもよい。また、ダクト５１と恒温チャンバー５２の双方に酸素含有ガスを供給してもよい。更に、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給し、プラズマ分解炉１２内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化し、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理してもよい。
【００４３】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【００４４】
例えば、前記実施の形態のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムにおいて、酸素含有ガスをプラズマ分解炉に直接供給するためにポンプを使用したが、プラズマ分解炉の外側にプラズマ分解炉を囲む密閉容器を配置し、密閉容器内を正圧に、プラズマ分解炉内を負圧とし、しかも、密閉容器内に酸素含有ガスを充填してもよい。また、プラズマ分解炉内への酸素供給ガスの供給は、酸素含有ガスを直接プラズマ分解炉内に供給すると共に、プラズマトーチを介して供給してもよい。更に、ポリ塩化ビフェニルを分解処理して生成した排気を冷却器、ボイラー、及び電気集塵機で処理したが、この限りではなく、従来の装置を用いて排気の処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【図２】同処理システムのプラズマ分解装置の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、１１：ポリ塩化ビフェニル汚染物、１２：プラズマ分解炉、１３：プラズマトーチ、１４：プラズマ分解装置、１５：酸素供給手段、１６：冷却器、１７：ボイラー、１８：電気集塵機、２０：ドラム缶、２１：投入室、２２：仕切板、２３：投入口、２４：排気口、２５：スラグ、２６：スラグ排出口、２７：スラグ搬出手段、２８：スラグ搬出容器、２９：ポンプ、３０：ガス供給管、４０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、５０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、５１：ダクト、５２：恒温チャンバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ塩化ビフェニル汚染物、例えば、汚泥、ウェス、感圧複写紙、蛍光灯安定器、又は、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等を無害化処理する方法及びその処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリ塩化ビフェニル（Polychlorinated Biphenyl、ＰＣＢ）は、化学的に安定で、熱に強く、絶縁性に優れていることから、主にトランスやコンデンサの絶縁油や、各種工場の熱媒体油等に広く使用されていた。しかしながら、ＰＣＢは、自然物及び生体の中に蓄積されやすいため、現在使用が厳しく制限されており、ＰＣＢ自体はもちろん、例えば、汚泥、ウェス、感圧複写紙、蛍光灯安定器、又は局部排気浄化用として使用された廃活性炭等のＰＣＢで汚染された汚染物（ＰＣＢ汚染物）を無害化処理する方法が必要となっている。
そこで、ＰＣＢの処理方法として、（１）１１００℃以上で２秒間以上滞留させる高温焼却法、（２）金属ナトリウム等のアルカリ剤によってＰＣＢから塩素を脱離させる脱塩素化分解法、（３）紫外線と触媒による光分解法、及び（４）ＰＣＢをプラズマアークによって分解するプラズマ分解法（例えば、特許文献１参照）等が開発されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２１８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温焼却法では、ＰＣＢが完全に分解されない場合があると共に、ＰＣＢの分解物からＰＣＢ又はより毒性の高いダイオキシン類が生成する危険性があるという問題があった。また、脱塩素化分解法及び光分解法では、ＰＣＢから塩素を脱離させるだけなので、脱離した塩素がビフェニルと再結合し、新たにＰＣＢが生成する恐れがあるという問題があった。更に、高温焼却法、脱塩素化分解法、及び光分解法では、ＰＣＢの付着した被汚染物をＰＣＢとは別に処理しなければならないという問題もあった。
【０００５】
また、プラズマ分解法では、ＰＣＢ汚染物を収納する金属容器ごと処理可能であるが、ＰＣＢ汚染物をプラズマ分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のＰＣＢ及びＰＣＢの分解物を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解する恒温チャンバーと、ＰＣＢが完全に分解している排気からＰＣＢ又はより毒性の高いダイオキシン類が合成しないように排気を急冷する減温塔とが必要であった。更に、廃活性炭は熱的に安定であるため、プラズマ溶融方式をもってしても処理速度が上がらないという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制したポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法は、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【０００８】
ＰＣＢ汚染物としては、汚泥、ウェス、安定器、感圧複写紙、トランスコアやコンデンサ素子等のＰＣＢ含有電気機器の粗解体品、及び、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等があり、通常これらは金属容器（例えば、ドラム缶）に密閉保存されている。なお、本発明では、ＰＣＢ汚染物として、廃ＰＣＢや、ＰＣＢを含む廃油、廃酸、廃アルカリ等も含む。また、ＰＣＢには、副生成物である毒性の高いコプラナーＰＣＢを含むダイオキシン類が含まれることがある。
【０００９】
このような、ＰＣＢ汚染物を封入している例えば金属容器をプラズマ分解炉内に入れ、更にプラズマ分解炉内に酸素含有ガス（例えば、空気、又は酸素等）を供給して、高温、例えば、１５０００℃以上のプラズマアークを発生させ、ＰＣＢを瞬時に原子レベルまで分解すると共に、プラズマアークの熱によってプラズマ分解炉内が１１００〜１４００℃程度となり、この熱によって、ＰＣＢを熱分解することができる。この際には、ＰＣＢ汚染物に含まれるダイオキシン類も熱分解される。これらの分解物（例えば、ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等）は、酸素含有ガス中の酸素により酸化され、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素となり、無害化される。なお、プラズマアークとは、プラズマ放電によって発生するプラズマである。また、酸素含有ガスは、酸素の濃度が２０容量％以上、すなわち、空気又は空気以上に酸素を含有するガスを使用する。
【００１０】
第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用してもよい。
第１の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガス（純酸素）であって、前記プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にするのが好ましい。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法は、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続された恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させる。
【００１２】
ＰＣＢ汚染物をプラズマ分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のＰＣＢ及びＰＣＢの分解物は、恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解されると共に、酸素含有ガス中の酸素により酸化され、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素となり、無害化される。従って、通常、恒温チャンバーの後段に配置される減温塔は必要なくなる。
【００１３】
第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、更に、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給してもよい。
第２の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであるのが好ましい。
【００１４】
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムは、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給する。
ここで、酸素含有ガスとしは、酸素の濃度が２０容量％以上、すなわち、空気又は空気以上に酸素を含有するガスが使用でき、特に、酸素ガス（純酸素）を使用するのが好ましい。
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマ分解炉内に直接供給されてもよい。
【００１５】
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記プラズマ分解炉の外側には、該プラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、該密閉容器内は正圧に、前記プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、前記密閉容器内には前記酸素含有ガスが充填されてもよい。
第３の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマトーチを介して前記プラズマ分解炉内に供給されてもよい。
プラズマトーチには、プラズマ分解炉内に供給される酸素含有ガスの一部もしくは全部が供給される。
【００１６】
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムは、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、該プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、前記恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給する。
【００１７】
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に供給されてもよい。
第４の発明に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、更に、前記酸素含有ガスは前記プラズマ分解炉内に供給されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜３に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、ポリ塩化ビフェニル汚染物をプラズマ分解炉内に入れ、酸素含有ガスを供給して、プラズマトーチから高温状態のプラズマアークを発生させるので、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の分解物、例えば、ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等も酸化されるので、ダイオキシン類の再合成も抑制することができる。更に、通常、空気中でポリ塩化ビフェニルを分解すると、一酸化炭素及び炭素が生成するが、プラズマ分解炉内に供給される酸素含有ガス中の酸素によって二酸化炭素まで酸化することができ、一酸化炭素の生成が抑えられる。更に、熱的に安定した廃活性炭は、酸素含有ガスを供給することにより、一酸化炭素から二酸化炭素への反応速度を増す効果がある。
【００１９】
特に、請求項２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用するので、より効率的に酸素プラズマを発生させることができる。
請求項３記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、酸素含有ガスが酸素ガスであって、プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にするので、窒素酸化物の生成を抑えることができる。
【００２０】
請求項４〜６に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解すると共に、恒温チャンバー内及びダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させるので、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。
【００２１】
特に、請求項５記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、更に、プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化することができ、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理できる。
請求項６記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法においては、酸素含有ガスが酸素ガスであるので、窒素酸化物の生成を抑えることができる。
【００２２】
請求項７〜１０に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内が酸素雰囲気となり、ポリ塩化ビフェニル及びその分解物が酸化され、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の再合成も抑制することができる。
特に、請求項８記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスがプラズマ分解炉内に直接供給されるので、プラズマ分解炉を簡単な構造とすることができる。
【００２３】
請求項９記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、プラズマ分解炉の外側にプラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、密閉容器内は正圧に、プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、密閉容器内には酸素含有ガスが充填されているので、酸素含有ガスをプラズマ分解炉内に供給し易い。
請求項１０記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスがプラズマトーチを介してプラズマ分解炉内に供給されるので、より効率的に酸素プラズマを発生させることができる。
【００２４】
請求項１１〜１３に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給するので、プラズマ分解炉内でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を恒温チャンバー内で酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。また、ポリ塩化ビフェニルの副生成物であるダイオキシン類の再合成も抑制することができる。更に、恒温チャンバーの後段に減温塔を配置しなくてもよい。
【００２５】
特に、請求項１２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、酸素含有ガスが、恒温チャンバー内及びダクト内のいずれか一方又は双方に供給されるので、酸素含有ガスを恒温チャンバー内に供給し易い。
請求項１３記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいては、更に、酸素含有ガスがプラズマ分解炉内に供給されるので、プラズマ分解炉内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化することができ、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図、図２は同処理システムのプラズマ分解装置の説明図、図３は本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図、図４は本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム（以下、「ＰＣＢ処理システム」ともいう）１０は、ポリ塩化ビフェニル汚染物（ＰＣＢ汚染物）１１をプラズマ分解炉１２内でプラズマ処理して無害化する装置である。ＰＣＢ処理システム１０は、ＰＣＢ汚染物１１を入れるプラズマ分解炉１２、及びプラズマ分解炉１２に設けられて、高温状態のプラズマアークを発生させるプラズマトーチ１３を備え、ＰＣＢをプラズマアークで分解処理するプラズマ分解装置１４と、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスの一例である空気を直接供給する酸素供給手段１５と、プラズマ分解炉１２から排出される排気を冷却する冷却器１６と、冷却器１６で冷却された排気の熱を熱交換するボイラー１７と、排気に含まれる煤等の固形成分を捕集する電気集塵機１８とを有している。以下、それぞれの機器について詳しく説明する。
【００２８】
ＰＣＢ汚染物１１は、例えば、汚泥、ウェス、安定器、感圧複写紙、トランスコアやコンデンサ素子等のＰＣＢ含有電気機器の粗解体品、及び、局部排気浄化用として使用された廃活性炭等のいずれか１又は２以上であり、通常、金属容器であるドラム缶２０内に密閉されている（図２参照）。
【００２９】
プラズマ分解装置１４には、プラズマ分解炉１２に隣接して、プラズマ分解炉１２内にＰＣＢ汚染物１１が封入されたドラム缶２０を投入する投入室２１が設けられている。投入室２１には、ドラム缶２０を所定の個数、例えば１つずつプラズマ分解炉１２内に順送りするための耐熱機能を有する仕切板２２が設けられている。
【００３０】
プラズマ分解炉１２には、投入室２１に連通し、投入室２１から送られるドラム缶２０をプラズマ分解炉１２に搬入する投入口２３が設けられている。また、プラズマ分解炉１２には、プラズマ分解炉１２内にプラズマアークを発生させる１又は複数、例えば、２つのプラズマトーチ１３が設けられている。
【００３１】
プラズマトーチ１３は、図示しない陽極及び陰極の電極を備えた非移行型であり、陽極と陰極の間に連続的にガス（例えば、空気）を供給しながら通電し、高温、例えば、１５０００℃程度のプラズマアーク（空気プラズマ）を発生させ、このプラズマアークによってＰＣＢのプラズマ分解を行う。なお、プラズマトーチとしては、プラズマトーチ内に陽極を設け、溶融する対象物を陰極とする移行型であってもよい。プラズマ分解炉１２内の温度は、１１００〜１４００℃であり、金属製のドラム缶２０も溶融することができる。また、プラズマトーチ１３は、可動自在となっており、プラズマ分解炉１２内を図示しないカメラによって観察し、未処理のドラム缶に向けてプラズマアークを照射するように、プラズマトーチ１３を移動可能としている。
【００３２】
また、プラズマ分解炉１２の天井には、プラズマ分解炉１２内でＰＣＢが分解した際に発生する排気（例えば、二酸化炭素、水（水蒸気）、及び塩化水素等を含む）を、プラズマ分解炉１２外に排出する排気口２４が連接して設けられている。
更に、プラズマ分解炉１２には、プラズマ分解炉１２内で発生するドラム缶２０やＰＣＢ汚染物１１の溶融成分、例えば、土砂、金属、及びコンクリート等から生成するスラグ２５をプラズマ分解炉１２外に排出するスラグ排出口２６が設けられている。
【００３３】
プラズマ分解装置１４には、スラグ排出口２６から排出されるスラグ２５をプラズマ分解炉１２から搬出するスラグ搬出手段２７が設けられている。スラグ搬出手段２７は、プラズマ分解炉１２の下部に設けられたスラグ排出口２６の下方に配置され、所定量のスラグ２５を収納可能な１又は複数のスラグ搬出容器２８と、スラグ搬出容器２８を順送りする図示しない移動手段（例えば、コンベア等）とを備えている。
【００３４】
酸素供給手段１５は、プラズマ分解炉１２に設けられた図示しないガス供給口からプラズマ分解炉１２内に直接空気を送るポンプ２９と、ポンプ２９からガス供給口に接続されるガス供給管３０とを備えている。プラズマ分解炉１２内に供給された空気中の酸素によって、プラズマアークで分解したＰＣＢ分解物（ダイオキシン類の前駆体、ベンゼン、及び塩化物等）及び未分解のＰＣＢを完全に酸化して、安定した物質、例えば、二酸化炭素、水、及び塩化水素にして、無害化される。従って、ＰＣＢの再合成やＰＣＢよりも毒性の高いダイオキシン類等の合成（生成）を抑制することができる。また、プラズマ分解によって生成する一酸化炭素やカーボンを酸化して、二酸化炭素とすることもできる。更に、ＰＣＢに含有される副生成物（ダイオキシン類）の再合成も抑制できる。
【００３５】
このように、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給する場合には、従来のように、プラズマ分解装置で分解したＰＣＢの排気を、１１００〜１４００℃で５秒間維持して完全にＰＣＢを分解する恒温チャンバーや、恒温チャンバーで分解したＰＣＢの分解物からＰＣＢ等を再合成しないように急冷する減温塔が必要なくなる。なお、プラズマ分解炉１２内には、空気の代わりに酸素を供給し、プラズマ分解炉１２内を実質的に酸素雰囲気とし、窒素酸化物を生成させないようにしてもよい。
【００３６】
冷却器１６では、プラズマ分解炉１２の排気口２４から排出された１１００〜１４００℃の高温の排気を下流側に配置されたボイラー１７の耐熱温度以下、例えば、１１００℃以下に冷却している。また、ボイラー１７は、既存のものが使用でき、１１００℃以下の排気を、例えば、３００℃程度まで冷却して、排気の熱を回収している。ここで、プラズマ分解炉１２から発生する排気からは、ＰＣＢ等が合成されないので、ＰＣＢの再合成する温度域である８００〜４００℃に冷却してもよい。更に、電気集塵機１８によって、排気に含まれる固形成分を回収する。なお、排気の温度が２００±２０℃程度の場合にはバグフィルタを使用してもよい。更に、排気を図示しない触媒反応塔、活性炭槽を通過させて、大気に放散してもよい。
【００３７】
次に、ＰＣＢ処理システム１０を使用したＰＣＢ汚染物１１の処理方法について説明する。
まず、ポンプ２９を駆動させて空気をプラズマ分解炉１２内に供給しながら、プラズマトーチ１３によって、１５０００℃程度のプラズマアークを発生させる。
次に、ＰＣＢ汚染物１１が封入されたドラム缶２０をプラズマ分解装置１４の投入室２１に配置し、仕切板２２を操作して投入室２１内のドラム缶２０をプラズマ分解炉１２に供給する。
【００３８】
発生したプラズマアークによって、プラズマ分解炉１２内は１１００〜１４００℃程度となり、ドラム缶２０が溶融すると共に、ＰＣＢが原子レベルまで分解される。更に、ＰＣＢの分解物は、プラズマ分解炉１２内の酸素によって酸化され、例えば、二酸化炭素、水（水蒸気）、及び塩化水素を含む排気が生成し無害安定化される。また、プラズマトーチ１３によって、酸素プラズマが発生した場合、ＰＣＢ及びその分解物は、より効率的に酸化される。
【００３９】
ここで、発生する排気はプラズマ分解炉１２の排気口２４から排出され、冷却器１６で１１００℃以下に冷却され、ボイラー１７で熱回収された後、電気集塵機１８で固形成分が除去される。また、プラズマ分解炉１２内で発生するスラグ２５は、プラズマ分解炉１２のスラグ排出口２６からスラグ搬出容器２８に供給されて、プラズマ分解炉１２外に搬出される。
【００４０】
図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム４０について説明する。なお、ＰＣＢ処理システム１０と同一の構成要素については同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
ＰＣＢ処理システム４０は、ガス供給管３０が、ポンプ２９からプラズマトーチ１３に接続されている点がＰＣＢ処理システム１０と異なっている。これによって、プラズマ分解炉１２内では、空気プラズマ（特に、酸素プラズマ）が発生し、ＰＣＢ及びその分解物を熱分解させた後、速やかに酸化させ無害安定化することができる。なお、プラズマトーチ１３に供給する酸素含有ガスを酸素にした場合には、高効率で酸素プラズマを発生させることができ、ＰＣＢ及びその分解物の酸化を促進することができる。
【００４１】
図４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム５０について説明する。なお、ＰＣＢ処理システム１０、４０と同一の構成要素については同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
ＰＣＢ処理システム５０は、プラズマ分解炉１２にダクト５１を介して接続され、プラズマ分解炉１２でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解する恒温チャンバー５２を備え、しかも、ダクト５１にはガス供給管３０を介してポンプ２９が接続され、ダクト５１内に空気（酸素含有ガス）が供給されている点が、ＰＣＢ処理システム１０、４０と異なっている。
【００４２】
これによって、恒温チャンバー５２内では、プラズマ分解炉１２内でポリ塩化ビフェニルを熱分解した際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を完全に酸化して、ポリ塩化ビフェニルの再合成を抑制することができる。従って、通常、恒温チャンバー５２の後段に配置される減温塔が必要なくなる。
なお、ＰＣＢ処理システム５０では、ガス供給管３０をダクト５１に接続したが、恒温チャンバー５２に接続して、直接酸素含有ガスを恒温チャンバー５２内に供給してもよい。また、ダクト５１と恒温チャンバー５２の双方に酸素含有ガスを供給してもよい。更に、プラズマ分解炉１２内に酸素含有ガスを供給し、プラズマ分解炉１２内でもポリ塩化ビフェニル及びその分解物を酸化し、より効率的にポリ塩化ビフェニル汚染物を処理してもよい。
【００４３】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【００４４】
例えば、前記実施の形態のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法及びその処理システムにおいて、酸素含有ガスをプラズマ分解炉に直接供給するためにポンプを使用したが、プラズマ分解炉の外側にプラズマ分解炉を囲む密閉容器を配置し、密閉容器内を正圧に、プラズマ分解炉内を負圧とし、しかも、密閉容器内に酸素含有ガスを充填してもよい。また、プラズマ分解炉内への酸素供給ガスの供給は、酸素含有ガスを直接プラズマ分解炉内に供給すると共に、プラズマトーチを介して供給してもよい。更に、ポリ塩化ビフェニルを分解処理して生成した排気を冷却器、ボイラー、及び電気集塵機で処理したが、この限りではなく、従来の装置を用いて排気の処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【図２】同処理システムのプラズマ分解装置の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、１１：ポリ塩化ビフェニル汚染物、１２：プラズマ分解炉、１３：プラズマトーチ、１４：プラズマ分解装置、１５：酸素供給手段、１６：冷却器、１７：ボイラー、１８：電気集塵機、２０：ドラム缶、２１：投入室、２２：仕切板、２３：投入口、２４：排気口、２５：スラグ、２６：スラグ排出口、２７：スラグ搬出手段、２８：スラグ搬出容器、２９：ポンプ、３０：ガス供給管、４０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、５０：ポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム、５１：ダクト、５２：恒温チャンバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであって、前記プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にすることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項４】
プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続された恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項５】
請求項４記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、更に、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項６】
請求項４及び５のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項７】
ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項８】
請求項７記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマ分解炉内に直接供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項９】
請求項８記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記プラズマ分解炉の外側には、該プラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、該密閉容器内は正圧に、前記プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、前記密閉容器内には前記酸素含有ガスが充填されていることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマトーチを介して前記プラズマ分解炉内に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１１】
ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、該プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、前記恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１３】
請求項１２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、更に、前記酸素含有ガスは前記プラズマ分解炉内に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１】
プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記プラズマアークのガスに酸素含有ガスを使用することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであって、前記プラズマ分解炉内を実質的に酸素雰囲気にすることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項４】
プラズマ分解炉内にポリ塩化ビフェニル汚染物を入れ、前記プラズマ分解炉に設けたプラズマトーチから発生する高温状態のプラズマアークによって、前記ポリ塩化ビフェニルを熱分解し、その際に発生する排気中に含まれる未分解のポリ塩化ビフェニル及びポリ塩化ビフェニルの分解物を、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続された恒温チャンバー内で１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持して完全に分解するポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、
前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に酸素含有ガスを供給して、前記ポリ塩化ビフェニル汚染物を無害安定化させることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項５】
請求項４記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、更に、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項６】
請求項４及び５のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法において、前記酸素含有ガスが酸素ガスであることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理方法。
【請求項７】
ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチとを有し、前記プラズマ分解炉内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項８】
請求項７記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマ分解炉内に直接供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項９】
請求項８記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記プラズマ分解炉の外側には、該プラズマ分解炉を囲む密閉容器が配置され、該密閉容器内は正圧に、前記プラズマ分解炉内は負圧になって、しかも、前記密閉容器内には前記酸素含有ガスが充填されていることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記プラズマトーチを介して前記プラズマ分解炉内に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１１】
ポリ塩化ビフェニル汚染物を入れるプラズマ分解炉と、該プラズマ分解炉に設けられ、高温状態のプラズマアークを発生するプラズマトーチと、前記プラズマ分解炉にダクトを介して接続され、該プラズマ分解炉からの排気を１１００〜１４００℃で１〜５秒間保持する恒温チャンバーとを有し、前記恒温チャンバー内に酸素含有ガスを供給することを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、前記酸素含有ガスは、前記恒温チャンバー内及び前記ダクト内のいずれか一方又は双方に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【請求項１３】
請求項１２記載のポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システムにおいて、更に、前記酸素含有ガスは前記プラズマ分解炉内に供給されることを特徴とするポリ塩化ビフェニル汚染物の処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２９６４１５（Ｐ２００７−２９６４１５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９６４６（Ｐ２００６−６９６４６）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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