汚染物質の処理方法及び処理装置
【課題】ダイオキシン類等の難分解性の有害有機化合物を含む汚染物質を超臨界水酸化分解により無害化する設備のイニシャルコストを低減することができ、かつ分解効率を向上させることができる汚染物質の処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、活性炭吸着槽２を濃縮及び分解処理の反応槽として、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行する。
【解決手段】超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、活性炭吸着槽２を濃縮及び分解処理の反応槽として、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば都市ゴミ焼却灰のようなダイオキシン類等の難分解性の有害有機化合物を含有する汚染物質を無害化する汚染物質の処理方法及び処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染物質を無害化するための従来の処理方法としては、汚染物質を高温で溶融スラグ化する灰溶融法や、還元雰囲気下で４００℃程度の加熱処理を行なうハーゲンマイヤー法が一般的である。
【０００３】
ダイオキシン類等の有害有機化合物を溶融法によって無害化処理する従来の技術としては、例えば特許文献１に開示されるものが提案されている。この特許文献１の処理方法では、先ず、廃棄物中のダイオキシン類等の有害有機化合物を５００〜６００℃程度で熱分解し、この熱分解生成物から炭素を主成分とした不燃物を含有するチャー混合物を分離する。そして、このチャー混合物に水を添加してスラリー化し、このスラリーから有害有機化合物の固形成分を固液分離する。このようにして得られた固形成分を、無機物を溶融処理する溶融炉の燃料として利用することにより無害化する。
【０００４】
特許文献２には、ダイオキシン類等の有害有機化合物を含む廃棄物の無害化処理方法が開示されている。この処理方法では、高濃度ダイオキシン類を含む廃棄物を、１２００℃以上の雰囲気下で燃焼させる焼却設備に投入して溶融スラグ化する。このとき、焼却設備で発生したダイオキシン類を含む排ガスを、ｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性吸収液と気液接触させて洗煙する。これにより、飛灰を吸収液中に移行させると共に飛灰を安定化させる。この安定化飛灰を含む吸収液を、反応触媒を溶解状態で含み、ｐＨが２．０〜６．０の範囲で１００℃より低い温度条件下に保持することにより、飛灰中のダイオキシン類を分解して無害化させる。
【０００５】
特許文献３には、被処理灰中のダイオキシン類を熱分解する灰加熱脱塩素化装置が開示されている。この装置では、筒型又は角型の加熱部内で回転する加熱管に被処理灰を入れ、加熱管の軸方向に複数個設けた加熱ユニットで加熱して被処理灰中のダイオキシン類を熱分解する。この加熱処理に際し、特許文献３による装置は、加熱管の入口側の加熱能力を出口側よりも大きくすると共に、入口側の加熱ユニットを加熱部の入口側温度に基づいて制御し、出口側の加熱ユニットを出口側の脱塩素化灰の温度に基づいて制御する。このようにすることで、加熱管の高温腐食を防ぎつつ、ダイオキシン類を効率良く熱分解することができる。
【０００６】
また、超臨界水を用いてダイオキシン類などを無害化する処理方法としては、特許文献４に開示されるものがある。この方法では、ダイオキシン類を含む無機粉末を、臨界温度以上及び臨界圧力以上に保持された超臨界水又は酸化剤を加えた超臨界水中に分散させ、この状態で無機粉末中のダイオキシン類を分解させて無害化する。
【０００７】
さらに、特許文献５には、超臨界水を用いてごみ焼却プラント等の排ガスに含まれるダイオキシン類を分解するプラントが開示されている。このプラントでは、排ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着させた有機又は無機の固体処理対象物を、超臨界雰囲気で水熱反応させ、ダイオキシン類等の有機化合物を超臨界水に溶解させる。この反応処理物を分離器で無機分と液分とガス分とに分離することにより、ダイオキシン類を完全に無害化する。
【０００８】
この他、特許文献６では、ダイオキシン類と同様に難分解性化学物質であるＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）を分解して無害化する分解処理装置が開示されている。この装置は、ＰＣＢで汚染された非金属部材（例えば、紙、木材、プラスチック等）を粗粉砕し、これをスラリー化して得られたスラリー液に対して超臨界水酸化分解処理を施すことにより、スラリー液中のＰＣＢを分解して無害化している。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１２５４１０号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４６２２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３６０５号公報
【特許文献４】特開平９−３２７６７８号公報
【特許文献５】特開平１１−２９０８２０号公報
【特許文献６】特開２００１−３２７９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の灰溶融法では、１５００℃程度の高温で汚染物質を溶融スラグ化するため、消費エネルギーが大きく、処理設備の維持にコストがかかる（例えば、特許文献１、２）。一方、ハーゲンマイヤー法は、溶融法と比較して低温で処理可能だがダイオキシン類の分解率が９５％程度と低い。
【００１１】
また、特許文献３〜６に開示されるような、超臨界水酸化によるダイオキシン類の直接分解は、ダイオキシン類の再合成を防止し、安全にかつ高い分解率が得られる技術として注目されている。しかしながら、超臨界水酸化分解処理を行うには、高温高圧の環境が作り出せる容器が必要である。このため、焼却灰などの大量の廃棄物におけるダイオキシン類の分解処理を目的とした場合、大型の高圧容器が必要であり、設備のイニシャルコストが高いために実用化が進んでいるとは言い難い。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ダイオキシン類等の難分解性の有害有機化合物を含む汚染物質を超臨界水酸化分解により無害化する設備のイニシャルコストを低減することができ、かつ分解効率を向上させることができる汚染物質の処理方法及び処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る汚染物質の処理方法は、有害有機化合物を含有する汚染物質を収容した第１の反応槽に超臨界二酸化炭素を導入して汚染物質から有害有機化合物を抽出する工程と、吸着剤を充填した第２の反応槽に、第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を導入して吸着剤に有害有機化合物を吸着させる工程と、第２の反応槽に超臨界水及び酸化剤を導入して吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、同一の反応槽において、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行するので、有害有機化合物が処理装置外部に飛散すること無く、密閉系で燃焼分解することができるという効果がある。また、多段階に有害有機化合物を濃縮することから、従来のように高温高圧の環境でなくても超臨界水酸化分解が可能であり、超臨界水応用プロセスで問題となる圧力容器の大型化によるイニシャルコストの増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による汚染物質の処理装置の構成を示す図であって、焼却飛灰に含まれるダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界水酸化分解するプロセスと装置構成とを対応付けて記載している。図１に示すように、抽出槽（第１の反応槽）１には、前処理（酸処理）した処理対象の焼却飛灰（汚染物質）を封入し、超臨界二酸化炭素を導入することにより、焼却飛灰中のダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界二酸化炭素に溶解して抽出する。有害有機化合物を溶解した超臨界二酸化炭素は、抽出槽１から活性炭吸着槽２に送り出され、抽出残渣が無害化された焼却飛灰として取り出される（抽出工程）。
【００１６】
超臨界二酸化炭素は、臨界温度が３１．１℃と室温に近く、不活性、無毒の流体であり、超臨界状態で有機化合物の溶解性に優れる。そこで、本発明では、ダイオキシン類等の有害有機化合物の抽出プロセスにおける抽出溶媒として用いている。超臨界二酸化炭素となる二酸化炭素は、図１に示すように高圧ポンプ（第１の導入手段）３から供給される。
【００１７】
この高圧ポンプ３から供給される二酸化炭素は、高圧ポンプ３と循環ポンプ（第１の導入手段）４との間の経路に介在する冷却器１０で冷却され、循環ポンプ４によって抽出槽１側へ送り出された後にヒータ７及び背圧弁（第１の導入手段）１１により温度や圧力が制御され、超臨界二酸化炭素として抽出槽１に導入される。超臨界二酸化炭素は、ヒータ７により３０〜８０℃の温度範囲内の温度に制御され、背圧弁１１を介して７〜６０ＭＰａの圧力範囲内の圧力で抽出槽１に導入される。
【００１８】
なお、超臨界二酸化炭素によって有害有機化合物の抽出を行う温度範囲３０〜８０℃、圧力範囲７〜６０ＭＰａは、これより下限の温度、圧力条件では臨界に達しないので十分な抽出機能を発現することができず、上限以上では抽出槽１を構成する圧力容器が堅牢になりすぎて経済的に実用化困難であることを考慮した好適な範囲である。
【００１９】
また、超臨界二酸化炭素によって有害有機化合物の抽出工程において、抽出槽１にメタノールなどの補助溶媒を注入し、補助溶媒に有害有機化合物を溶解させてから超臨界二酸化炭素で抽出するように構成してもよい。この他、ガラスビーズ、セラミックスボールなどの不活性な多孔質の粒状部材を抽出槽１に充填しても良い。このように抽出槽１に粒状部材を充填することにより、有害有機化合物を含有した焼却飛灰と超臨界二酸化炭素との接触性が良くなり、超臨界二酸化炭素の抽出能力が向上する。
【００２０】
抽出槽１の次段に設けた活性炭吸着槽（第２の反応槽）２には、活性炭が充填されており、抽出槽１から導入された超臨界二酸化炭素中のダイオキシン類等の有害有機化合物を活性炭に吸着させて濃縮すると共に、濃縮させた有害有機化合物の超臨界水酸化分解が行われる。このように、実施の形態１による汚染物質の処理装置では、超臨界二酸化炭素の有害有機化合物の抽出能力と超臨界水酸化反応による湿式燃焼処理とを複合してダイオキシン類等の微量の有害有機化合物を濃縮し、密閉された圧力容器中で完全に燃焼分解する（分解工程）。
【００２１】
また、ダイオキシン類等の有害有機化合物を溶解した超臨界二酸化炭素の濃縮処理と、濃縮させた有害有機化合物の超臨界水酸化分解とを、同一容器の活性炭吸着槽２において行うことにより、処理対象物の焼却飛灰を装置の容器内に一旦投入すれば、焼却飛灰中の有害有機化合物が、常に容器内に密閉された状況となる。従って、本実施の形態１による汚染物質の処理装置を管理するオペレータに対して有害有機化合物（特に濃縮された有害有機化合物）が暴露されることがない。
【００２２】
抽出槽１からの超臨界二酸化炭素は、減圧弁（第１の導入手段）１２を介して活性炭吸着槽２に導入され、超臨界水酸化分解に用いる水と酸化剤は、液ポンプ（第２の導入手段）５から予熱器９を介して活性炭吸着槽２に導入される。また、活性炭吸着槽２は、所定の圧力を保つことが可能な圧力容器から構成され、槽内温度を制御するためのヒータ８が設けられる。
【００２３】
活性炭吸着槽２における有害有機化合物の吸着濃縮は、抽出槽１での抽出処理における温度と同じ３０〜８０℃の範囲で、かつ活性炭吸着槽２の設計圧力以下で行われる。例えば、減圧弁１２で減圧せずに抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を活性炭吸着槽２に導入し、ヒータ８で３０〜８０℃の温度範囲内の温度に制御して超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着濃縮する。
【００２４】
活性炭に吸着されて有害有機化合物が除かれた超臨界二酸化炭素は、図１中に破線で示す経路に沿って、活性炭吸着槽２から高圧ポンプ３に戻され、冷却器１０で冷却された後、循環ポンプ４で再び抽出槽１側に送り出される。このように、循環ポンプ４は、抽出槽１と活性炭吸着槽２との間で超臨界二酸化炭素を循環させる。
【００２５】
また、水は３７３℃で超臨界状態となり、酸素及び炭素成分が存在すると、水中燃焼、いわゆる湿式燃焼することが知られており、有害有機化合物を閉鎖系で燃焼することが可能である。なお、本実施の形態１における超臨界水酸化分解は、３７３〜６５０℃の温度範囲内で、１０〜５０ＭＰａの圧力範囲内で行われる。
【００２６】
活性炭吸着槽２には、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を減圧弁１２で上記圧力範囲内の圧力に制御して導入し、図１中に破線で示すように液ポンプ５から水と酸化剤を予熱器９で加熱した後に導入する。また、ヒータ８によって活性炭吸着槽２内を上記温度範囲内の温度に加熱し、濃縮させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する。
【００２７】
なお、上述した超臨界水酸化分解を行う温度範囲３７３〜６５０℃、圧力範囲１０〜５０ＭＰａは、これより下限の温度、圧力条件では十分に超臨界水酸化反応を発現することができず、上限以上では圧力容器が堅牢になりすぎて経済的に実用化困難であることを考慮した好適な範囲である。
【００２８】
上述の説明では、抽出槽１での抽出処理における温度と同じで吸着濃縮を行う例を示したが、抽出槽１における抽出処理での圧力が、活性炭吸着槽２における分解処理での圧力より高い場合も予想される。この場合、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を減圧弁で減圧してから活性炭吸着槽２に導入して活性炭吸着を行う。これにより、抽出処理での圧力よりも低い設計圧力で活性炭吸着槽２となる圧力容器を設計することが可能であり、経済的に有利となる。
【００２９】
分解処理後の処理水は、図１中に破線で示すように活性炭吸着槽２から弁１３を介して気液分離器６に導入される。気液分離器６では、処理水を有害有機化合物の分解ガスと分解処理水とに分離し、弁１４を介して分解処理水を取り出すことができる。
【００３０】
図２は、実施の形態１による汚染物質の処理方法を説明するための図であり、図１で示した処理装置での各処理工程を示している。図２に示すように、実施の形態１による汚染物質の処理方法は、前処理工程、抽出分離工程、吸着濃縮工程、分解工程の４つの工程に大きく分類される。以降、各工程を説明する。
【００３１】
（１）前処理工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の一次濃縮）
先ず、焼却飛灰がダイオキシン類と重金属類により汚染されている場合、カルシウムなどのアルカリ成分により重金属類を不溶化し、固形の水酸化物として取り除く。この後、前処理工程として、焼却飛灰を酸溶液で洗浄（酸洗浄）することにより、焼却飛灰中に混在するカルシウムなどのアルカリ成分を溶解させる。このとき、ダイオキシン類などの有害成分は酸溶液に溶解しないので、焼却飛灰における有害有機化合物が相対的に濃縮（ダイオキシン類の一次濃縮）される。
【００３２】
酸洗浄用の酸溶液には、例えば塩酸、硫酸及び硝酸の強酸水溶液を用いる。なお、焼却飛灰中のアルカリ成分を溶解した酸溶液は、廃液として水処理によって無害化放流する。また、ダイオキシン類が濃縮された焼却飛灰は、酸洗浄後に乾燥処理して抽出槽１に封入する。
【００３３】
（２）抽出分離工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の二次濃縮）
抽出分離工程では、ダイオキシン類の一次濃縮後の焼却飛灰を封入した抽出槽１に対して、図１で示したように超臨界二酸化炭素を流通させて焼却飛灰からダイオキシン類を抽出する。超臨界二酸化炭素は、上述したように有機化合物の溶解性に極めて優れているため、抽出槽１へ流通させることによってダイオキシン類などの有害な有機化合物が選択的に溶解される。これにより、超臨界二酸化炭素中に有害有機化合物が濃縮される（ダイオキシン類の二次濃縮）。
【００３４】
抽出槽１に流通させる超臨界二酸化炭素は、例えば圧力を５０ＭＰａ、温度を４０℃に設定する。なお、上述したように、超臨界二酸化炭素は、温度範囲３０〜８０℃、圧力範囲７〜６０ＭＰａであることが望ましい。
【００３５】
（３）吸着濃縮工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の三次濃縮）
吸着濃縮工程では、抽出槽１より排出されるダイオキシン類等の有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を活性炭吸着槽２に流通し、活性炭吸着槽２内に充填した活性炭に超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着させる。この吸着処理を繰り返すことにより、活性炭中にダイオキシン類等の有害有機化合物が高濃度に濃縮される（ダイオキシン類の三次濃縮）。なお、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素は、活性炭吸着槽２に流通させる際に抽出槽１と同じ３０〜８０℃の温度範囲内の温度とし、減圧弁１２により２０〜２５ＭＰａの圧力範囲内の圧力に減圧する。
【００３６】
（４）分解工程（有害有機化合物の超臨界水酸化分解）
分解工程では、活性炭吸着槽２の活性炭に吸着濃縮したダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界水酸化分解する。具体的には、上述の工程で活性炭吸着槽２の活性炭に有害有機化合物を吸着濃縮させた後、活性炭吸着槽２から超臨界二酸化炭素を排気し、減圧してから液ポンプ５によって超臨界水と酸化剤を導入する。このようにして、酸化剤を添加した超臨界水を活性炭に接触させることで、ダイオキシン類等の有害有機化合物を活性炭ごと燃焼分解する。酸化剤としては、例えば過酸化酸素、酸素ガス、空気等を導入する。
【００３７】
この超臨界水酸化分解は、例えば活性炭吸着槽２内の温度を５００℃、圧力を２５ＭＰａに設定して行う。なお、上述したように、超臨界水酸化分解の温度範囲としては３７３〜６５０℃、圧力範囲としては１０〜５０ＭＰａが好ましい。この範囲の下限以下では、十分な燃焼力を得られず、上限以上では設備への負荷が高くコスト影響が大きくなる。
【００３８】
分解工程後の処理水は、気液分離器６により有害有機化合物の分解ガスと分解処理水とに分離される。図２の例では、分解処理水である流出液を液ポンプ５に戻して、超臨界状態又は亜臨界状態として活性炭吸着槽２に循環させる。
【００３９】
次に、実施の形態１による汚染物質の処理装置でダイオキシン類を高濃度に含む焼却飛灰を無害化処理した結果について説明する。
先ず、ダイオキシン類の抽出試験として、酸洗浄後の焼却飛灰を封入した抽出槽１に対して、超臨界二酸化炭素を温度４０℃、圧力５０ＭＰａで流通させ、焼却飛灰からダイオキシン類を抽出した。
【００４０】
図３は、上述の処理条件で抽出処理を実行した結果を示す図であり、抽出前後のダイオキシン類濃度を測定し抽出率を算出した結果を示している。図３に示すように、抽出前の焼却飛灰中のダイオキシン類濃度（ＤＸＮｓ濃度）が４６（ng-TEQ/g）であるのに対し、上述の処理条件でダイオキシン類を抽出することで、ダイオキシン類濃度が０．００１９（ng-TEQ/g）となり、９９．９９％以上の高い抽出率が実現された。
【００４１】
続いて、上記処理条件でダイオキシン類を溶解させた超臨界二酸化炭素を、温度４０℃、圧力２０ＭＰａとして活性炭吸着槽２に導入した。このようにして、活性炭にダイオキシン類を吸着させることで、活性炭通気後の二酸化炭素ガスからはダイオキシン類が検出されず、ダイオキシン類が活性炭に完全に吸着されることが確認された。
【００４２】
次に、酸化剤として過酸化水素を加えた超臨界水を活性炭吸着槽２に導入し、ダイオキシン類の超臨界水酸化分解を実行した。
図４は、超臨界水酸化分解の処理条件とその結果を示す図であり、活性炭吸着槽２内の圧力（分解圧力）、温度（分解温度）、酸化剤として加える過酸化水素の濃度、流量、酸素過剰率、活性炭量、反応時間、活性炭分解率を示している。図４から明らかなように、ダイオキシン類を吸着した活性炭に対して過酸化水素水を加えた超臨界水を接触させて超臨界水酸化分解することで、いずれの処理条件下においても９９．８％以上の高い分解率が得られた。
【００４３】
以上のように、この実施の形態１によれば、超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、活性炭吸着槽２を濃縮及び分解処理の反応槽として、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行するので、有害有機化合物が処理装置外部に飛散すること無く、密閉系で燃焼分解することができる。また、多段階に有害有機化合物が濃縮されることから、従来のように高温高圧の環境でなくても超臨界水酸化分解が可能であり、超臨界水応用プロセスで問題となる圧力容器の大型化によるイニシャルコストの増大を抑制することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態１で示した汚染物質の処理装置に対し、分解ガス中の成分濃度を連続測定する分析装置と、活性炭吸着槽２の各部位や予熱器９の温度を連続測定する測定装置とをさらに設けても良い。
【００４５】
図５は、超臨界水酸化分解による分解ガスの分析結果を活性炭吸着槽等の温度と共に示すグラフであり、図４中の分解温度４２５℃、分解圧力２５ＭＰａの処理条件で分解処理を行った際の結果を示している。図５において、データａは活性炭吸着槽２の内部温度、データｂは活性炭吸着槽２の超臨界二酸化炭素が導入される入口部分での温度、データｃは活性炭吸着槽２の外部に設けたヒータ８の温度、データｄは予熱器９の温度、データｅは活性炭温度の経時変化をそれぞれ示しており、上述した測定装置によって測定された結果を示している。
【００４６】
また、データｆは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた一酸化炭素（ＣＯ）の濃度（ｐｐｍ）であり、データｇは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた二酸化炭素（ＣＯ2）の濃度（％）、データｈは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた酸素（Ｏ2）の濃度（％）である。なお、データａ〜ｅは、上述した測定装置により測定され、データｆ〜ｈは、上述の分析装置により気液分離器６から分離された分離ガスの成分を分析した結果である。
【００４７】
過酸化水素を加えた超臨界水を活性炭吸着槽２内に導入して、ヒータ８及び予熱器９で加熱を行い、活性炭吸着槽２の内部温度（データａ）を所望の温度（４２５℃）に安定させると、活性炭吸着槽２内で超臨界水酸化分解である燃焼反応が開始される。これは、図５に示すように、燃焼反応の開始に伴って分解ガスにおける酸素濃度（データｈ）が減少し、反対に二酸化炭素濃度（データｇ）が急激に増加することからも確認できる。
【００４８】
また、２４０分後には酸素濃度は上昇しているが、二酸化炭素濃度は顕著に低下している。これにより、燃焼開始から二酸化炭素濃度が減少しきった２００分後程度の時点で燃焼反応が終結していることがわかる。このように図５に示したようなデータ、特に分解ガス中の酸素と二酸化炭素の濃度変化をモニタすることで燃焼反応の開始や終結を判定することができる。そこで、上記実施の形態１で示した汚染物質の処理装置に対し、例えば分解ガス中の酸素と二酸化炭素の濃度変化に基づいて燃焼反応の状況を自動判定し、活性炭吸着槽２の温度やガス導入を制御する制御装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１による汚染物質の処理装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による汚染物質の処理方法を説明するための図である。
【図３】抽出処理を実行した結果を示す図である。
【図４】超臨界水酸化分解の処理条件とその結果を示す図である。
【図５】超臨界水酸化分解による分解ガスの分析結果を活性炭吸着槽等の温度と共に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 抽出槽（第１の反応槽）
２ 活性炭吸着槽（第２の反応槽）
３ 高圧ポンプ
４ 循環ポンプ（第１の導入手段）
５ 液ポンプ（第２の導入手段）
６ 気液分離器
７，８ ヒータ
９ 予熱器
１０ 冷却器
１１ 背圧弁（第１の導入手段）
１２ 減圧弁（第１の導入手段）
１３，１４ 弁
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば都市ゴミ焼却灰のようなダイオキシン類等の難分解性の有害有機化合物を含有する汚染物質を無害化する汚染物質の処理方法及び処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染物質を無害化するための従来の処理方法としては、汚染物質を高温で溶融スラグ化する灰溶融法や、還元雰囲気下で４００℃程度の加熱処理を行なうハーゲンマイヤー法が一般的である。
【０００３】
ダイオキシン類等の有害有機化合物を溶融法によって無害化処理する従来の技術としては、例えば特許文献１に開示されるものが提案されている。この特許文献１の処理方法では、先ず、廃棄物中のダイオキシン類等の有害有機化合物を５００〜６００℃程度で熱分解し、この熱分解生成物から炭素を主成分とした不燃物を含有するチャー混合物を分離する。そして、このチャー混合物に水を添加してスラリー化し、このスラリーから有害有機化合物の固形成分を固液分離する。このようにして得られた固形成分を、無機物を溶融処理する溶融炉の燃料として利用することにより無害化する。
【０００４】
特許文献２には、ダイオキシン類等の有害有機化合物を含む廃棄物の無害化処理方法が開示されている。この処理方法では、高濃度ダイオキシン類を含む廃棄物を、１２００℃以上の雰囲気下で燃焼させる焼却設備に投入して溶融スラグ化する。このとき、焼却設備で発生したダイオキシン類を含む排ガスを、ｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性吸収液と気液接触させて洗煙する。これにより、飛灰を吸収液中に移行させると共に飛灰を安定化させる。この安定化飛灰を含む吸収液を、反応触媒を溶解状態で含み、ｐＨが２．０〜６．０の範囲で１００℃より低い温度条件下に保持することにより、飛灰中のダイオキシン類を分解して無害化させる。
【０００５】
特許文献３には、被処理灰中のダイオキシン類を熱分解する灰加熱脱塩素化装置が開示されている。この装置では、筒型又は角型の加熱部内で回転する加熱管に被処理灰を入れ、加熱管の軸方向に複数個設けた加熱ユニットで加熱して被処理灰中のダイオキシン類を熱分解する。この加熱処理に際し、特許文献３による装置は、加熱管の入口側の加熱能力を出口側よりも大きくすると共に、入口側の加熱ユニットを加熱部の入口側温度に基づいて制御し、出口側の加熱ユニットを出口側の脱塩素化灰の温度に基づいて制御する。このようにすることで、加熱管の高温腐食を防ぎつつ、ダイオキシン類を効率良く熱分解することができる。
【０００６】
また、超臨界水を用いてダイオキシン類などを無害化する処理方法としては、特許文献４に開示されるものがある。この方法では、ダイオキシン類を含む無機粉末を、臨界温度以上及び臨界圧力以上に保持された超臨界水又は酸化剤を加えた超臨界水中に分散させ、この状態で無機粉末中のダイオキシン類を分解させて無害化する。
【０００７】
さらに、特許文献５には、超臨界水を用いてごみ焼却プラント等の排ガスに含まれるダイオキシン類を分解するプラントが開示されている。このプラントでは、排ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着させた有機又は無機の固体処理対象物を、超臨界雰囲気で水熱反応させ、ダイオキシン類等の有機化合物を超臨界水に溶解させる。この反応処理物を分離器で無機分と液分とガス分とに分離することにより、ダイオキシン類を完全に無害化する。
【０００８】
この他、特許文献６では、ダイオキシン類と同様に難分解性化学物質であるＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）を分解して無害化する分解処理装置が開示されている。この装置は、ＰＣＢで汚染された非金属部材（例えば、紙、木材、プラスチック等）を粗粉砕し、これをスラリー化して得られたスラリー液に対して超臨界水酸化分解処理を施すことにより、スラリー液中のＰＣＢを分解して無害化している。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１２５４１０号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４６２２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３６０５号公報
【特許文献４】特開平９−３２７６７８号公報
【特許文献５】特開平１１−２９０８２０号公報
【特許文献６】特開２００１−３２７９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の灰溶融法では、１５００℃程度の高温で汚染物質を溶融スラグ化するため、消費エネルギーが大きく、処理設備の維持にコストがかかる（例えば、特許文献１、２）。一方、ハーゲンマイヤー法は、溶融法と比較して低温で処理可能だがダイオキシン類の分解率が９５％程度と低い。
【００１１】
また、特許文献３〜６に開示されるような、超臨界水酸化によるダイオキシン類の直接分解は、ダイオキシン類の再合成を防止し、安全にかつ高い分解率が得られる技術として注目されている。しかしながら、超臨界水酸化分解処理を行うには、高温高圧の環境が作り出せる容器が必要である。このため、焼却灰などの大量の廃棄物におけるダイオキシン類の分解処理を目的とした場合、大型の高圧容器が必要であり、設備のイニシャルコストが高いために実用化が進んでいるとは言い難い。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ダイオキシン類等の難分解性の有害有機化合物を含む汚染物質を超臨界水酸化分解により無害化する設備のイニシャルコストを低減することができ、かつ分解効率を向上させることができる汚染物質の処理方法及び処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る汚染物質の処理方法は、有害有機化合物を含有する汚染物質を収容した第１の反応槽に超臨界二酸化炭素を導入して汚染物質から有害有機化合物を抽出する工程と、吸着剤を充填した第２の反応槽に、第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を導入して吸着剤に有害有機化合物を吸着させる工程と、第２の反応槽に超臨界水及び酸化剤を導入して吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、同一の反応槽において、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行するので、有害有機化合物が処理装置外部に飛散すること無く、密閉系で燃焼分解することができるという効果がある。また、多段階に有害有機化合物を濃縮することから、従来のように高温高圧の環境でなくても超臨界水酸化分解が可能であり、超臨界水応用プロセスで問題となる圧力容器の大型化によるイニシャルコストの増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による汚染物質の処理装置の構成を示す図であって、焼却飛灰に含まれるダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界水酸化分解するプロセスと装置構成とを対応付けて記載している。図１に示すように、抽出槽（第１の反応槽）１には、前処理（酸処理）した処理対象の焼却飛灰（汚染物質）を封入し、超臨界二酸化炭素を導入することにより、焼却飛灰中のダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界二酸化炭素に溶解して抽出する。有害有機化合物を溶解した超臨界二酸化炭素は、抽出槽１から活性炭吸着槽２に送り出され、抽出残渣が無害化された焼却飛灰として取り出される（抽出工程）。
【００１６】
超臨界二酸化炭素は、臨界温度が３１．１℃と室温に近く、不活性、無毒の流体であり、超臨界状態で有機化合物の溶解性に優れる。そこで、本発明では、ダイオキシン類等の有害有機化合物の抽出プロセスにおける抽出溶媒として用いている。超臨界二酸化炭素となる二酸化炭素は、図１に示すように高圧ポンプ（第１の導入手段）３から供給される。
【００１７】
この高圧ポンプ３から供給される二酸化炭素は、高圧ポンプ３と循環ポンプ（第１の導入手段）４との間の経路に介在する冷却器１０で冷却され、循環ポンプ４によって抽出槽１側へ送り出された後にヒータ７及び背圧弁（第１の導入手段）１１により温度や圧力が制御され、超臨界二酸化炭素として抽出槽１に導入される。超臨界二酸化炭素は、ヒータ７により３０〜８０℃の温度範囲内の温度に制御され、背圧弁１１を介して７〜６０ＭＰａの圧力範囲内の圧力で抽出槽１に導入される。
【００１８】
なお、超臨界二酸化炭素によって有害有機化合物の抽出を行う温度範囲３０〜８０℃、圧力範囲７〜６０ＭＰａは、これより下限の温度、圧力条件では臨界に達しないので十分な抽出機能を発現することができず、上限以上では抽出槽１を構成する圧力容器が堅牢になりすぎて経済的に実用化困難であることを考慮した好適な範囲である。
【００１９】
また、超臨界二酸化炭素によって有害有機化合物の抽出工程において、抽出槽１にメタノールなどの補助溶媒を注入し、補助溶媒に有害有機化合物を溶解させてから超臨界二酸化炭素で抽出するように構成してもよい。この他、ガラスビーズ、セラミックスボールなどの不活性な多孔質の粒状部材を抽出槽１に充填しても良い。このように抽出槽１に粒状部材を充填することにより、有害有機化合物を含有した焼却飛灰と超臨界二酸化炭素との接触性が良くなり、超臨界二酸化炭素の抽出能力が向上する。
【００２０】
抽出槽１の次段に設けた活性炭吸着槽（第２の反応槽）２には、活性炭が充填されており、抽出槽１から導入された超臨界二酸化炭素中のダイオキシン類等の有害有機化合物を活性炭に吸着させて濃縮すると共に、濃縮させた有害有機化合物の超臨界水酸化分解が行われる。このように、実施の形態１による汚染物質の処理装置では、超臨界二酸化炭素の有害有機化合物の抽出能力と超臨界水酸化反応による湿式燃焼処理とを複合してダイオキシン類等の微量の有害有機化合物を濃縮し、密閉された圧力容器中で完全に燃焼分解する（分解工程）。
【００２１】
また、ダイオキシン類等の有害有機化合物を溶解した超臨界二酸化炭素の濃縮処理と、濃縮させた有害有機化合物の超臨界水酸化分解とを、同一容器の活性炭吸着槽２において行うことにより、処理対象物の焼却飛灰を装置の容器内に一旦投入すれば、焼却飛灰中の有害有機化合物が、常に容器内に密閉された状況となる。従って、本実施の形態１による汚染物質の処理装置を管理するオペレータに対して有害有機化合物（特に濃縮された有害有機化合物）が暴露されることがない。
【００２２】
抽出槽１からの超臨界二酸化炭素は、減圧弁（第１の導入手段）１２を介して活性炭吸着槽２に導入され、超臨界水酸化分解に用いる水と酸化剤は、液ポンプ（第２の導入手段）５から予熱器９を介して活性炭吸着槽２に導入される。また、活性炭吸着槽２は、所定の圧力を保つことが可能な圧力容器から構成され、槽内温度を制御するためのヒータ８が設けられる。
【００２３】
活性炭吸着槽２における有害有機化合物の吸着濃縮は、抽出槽１での抽出処理における温度と同じ３０〜８０℃の範囲で、かつ活性炭吸着槽２の設計圧力以下で行われる。例えば、減圧弁１２で減圧せずに抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を活性炭吸着槽２に導入し、ヒータ８で３０〜８０℃の温度範囲内の温度に制御して超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着濃縮する。
【００２４】
活性炭に吸着されて有害有機化合物が除かれた超臨界二酸化炭素は、図１中に破線で示す経路に沿って、活性炭吸着槽２から高圧ポンプ３に戻され、冷却器１０で冷却された後、循環ポンプ４で再び抽出槽１側に送り出される。このように、循環ポンプ４は、抽出槽１と活性炭吸着槽２との間で超臨界二酸化炭素を循環させる。
【００２５】
また、水は３７３℃で超臨界状態となり、酸素及び炭素成分が存在すると、水中燃焼、いわゆる湿式燃焼することが知られており、有害有機化合物を閉鎖系で燃焼することが可能である。なお、本実施の形態１における超臨界水酸化分解は、３７３〜６５０℃の温度範囲内で、１０〜５０ＭＰａの圧力範囲内で行われる。
【００２６】
活性炭吸着槽２には、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を減圧弁１２で上記圧力範囲内の圧力に制御して導入し、図１中に破線で示すように液ポンプ５から水と酸化剤を予熱器９で加熱した後に導入する。また、ヒータ８によって活性炭吸着槽２内を上記温度範囲内の温度に加熱し、濃縮させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する。
【００２７】
なお、上述した超臨界水酸化分解を行う温度範囲３７３〜６５０℃、圧力範囲１０〜５０ＭＰａは、これより下限の温度、圧力条件では十分に超臨界水酸化反応を発現することができず、上限以上では圧力容器が堅牢になりすぎて経済的に実用化困難であることを考慮した好適な範囲である。
【００２８】
上述の説明では、抽出槽１での抽出処理における温度と同じで吸着濃縮を行う例を示したが、抽出槽１における抽出処理での圧力が、活性炭吸着槽２における分解処理での圧力より高い場合も予想される。この場合、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素を減圧弁で減圧してから活性炭吸着槽２に導入して活性炭吸着を行う。これにより、抽出処理での圧力よりも低い設計圧力で活性炭吸着槽２となる圧力容器を設計することが可能であり、経済的に有利となる。
【００２９】
分解処理後の処理水は、図１中に破線で示すように活性炭吸着槽２から弁１３を介して気液分離器６に導入される。気液分離器６では、処理水を有害有機化合物の分解ガスと分解処理水とに分離し、弁１４を介して分解処理水を取り出すことができる。
【００３０】
図２は、実施の形態１による汚染物質の処理方法を説明するための図であり、図１で示した処理装置での各処理工程を示している。図２に示すように、実施の形態１による汚染物質の処理方法は、前処理工程、抽出分離工程、吸着濃縮工程、分解工程の４つの工程に大きく分類される。以降、各工程を説明する。
【００３１】
（１）前処理工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の一次濃縮）
先ず、焼却飛灰がダイオキシン類と重金属類により汚染されている場合、カルシウムなどのアルカリ成分により重金属類を不溶化し、固形の水酸化物として取り除く。この後、前処理工程として、焼却飛灰を酸溶液で洗浄（酸洗浄）することにより、焼却飛灰中に混在するカルシウムなどのアルカリ成分を溶解させる。このとき、ダイオキシン類などの有害成分は酸溶液に溶解しないので、焼却飛灰における有害有機化合物が相対的に濃縮（ダイオキシン類の一次濃縮）される。
【００３２】
酸洗浄用の酸溶液には、例えば塩酸、硫酸及び硝酸の強酸水溶液を用いる。なお、焼却飛灰中のアルカリ成分を溶解した酸溶液は、廃液として水処理によって無害化放流する。また、ダイオキシン類が濃縮された焼却飛灰は、酸洗浄後に乾燥処理して抽出槽１に封入する。
【００３３】
（２）抽出分離工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の二次濃縮）
抽出分離工程では、ダイオキシン類の一次濃縮後の焼却飛灰を封入した抽出槽１に対して、図１で示したように超臨界二酸化炭素を流通させて焼却飛灰からダイオキシン類を抽出する。超臨界二酸化炭素は、上述したように有機化合物の溶解性に極めて優れているため、抽出槽１へ流通させることによってダイオキシン類などの有害な有機化合物が選択的に溶解される。これにより、超臨界二酸化炭素中に有害有機化合物が濃縮される（ダイオキシン類の二次濃縮）。
【００３４】
抽出槽１に流通させる超臨界二酸化炭素は、例えば圧力を５０ＭＰａ、温度を４０℃に設定する。なお、上述したように、超臨界二酸化炭素は、温度範囲３０〜８０℃、圧力範囲７〜６０ＭＰａであることが望ましい。
【００３５】
（３）吸着濃縮工程（ダイオキシン（ＤＸＮ）類の三次濃縮）
吸着濃縮工程では、抽出槽１より排出されるダイオキシン類等の有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を活性炭吸着槽２に流通し、活性炭吸着槽２内に充填した活性炭に超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着させる。この吸着処理を繰り返すことにより、活性炭中にダイオキシン類等の有害有機化合物が高濃度に濃縮される（ダイオキシン類の三次濃縮）。なお、抽出槽１からの超臨界二酸化炭素は、活性炭吸着槽２に流通させる際に抽出槽１と同じ３０〜８０℃の温度範囲内の温度とし、減圧弁１２により２０〜２５ＭＰａの圧力範囲内の圧力に減圧する。
【００３６】
（４）分解工程（有害有機化合物の超臨界水酸化分解）
分解工程では、活性炭吸着槽２の活性炭に吸着濃縮したダイオキシン類等の有害有機化合物を超臨界水酸化分解する。具体的には、上述の工程で活性炭吸着槽２の活性炭に有害有機化合物を吸着濃縮させた後、活性炭吸着槽２から超臨界二酸化炭素を排気し、減圧してから液ポンプ５によって超臨界水と酸化剤を導入する。このようにして、酸化剤を添加した超臨界水を活性炭に接触させることで、ダイオキシン類等の有害有機化合物を活性炭ごと燃焼分解する。酸化剤としては、例えば過酸化酸素、酸素ガス、空気等を導入する。
【００３７】
この超臨界水酸化分解は、例えば活性炭吸着槽２内の温度を５００℃、圧力を２５ＭＰａに設定して行う。なお、上述したように、超臨界水酸化分解の温度範囲としては３７３〜６５０℃、圧力範囲としては１０〜５０ＭＰａが好ましい。この範囲の下限以下では、十分な燃焼力を得られず、上限以上では設備への負荷が高くコスト影響が大きくなる。
【００３８】
分解工程後の処理水は、気液分離器６により有害有機化合物の分解ガスと分解処理水とに分離される。図２の例では、分解処理水である流出液を液ポンプ５に戻して、超臨界状態又は亜臨界状態として活性炭吸着槽２に循環させる。
【００３９】
次に、実施の形態１による汚染物質の処理装置でダイオキシン類を高濃度に含む焼却飛灰を無害化処理した結果について説明する。
先ず、ダイオキシン類の抽出試験として、酸洗浄後の焼却飛灰を封入した抽出槽１に対して、超臨界二酸化炭素を温度４０℃、圧力５０ＭＰａで流通させ、焼却飛灰からダイオキシン類を抽出した。
【００４０】
図３は、上述の処理条件で抽出処理を実行した結果を示す図であり、抽出前後のダイオキシン類濃度を測定し抽出率を算出した結果を示している。図３に示すように、抽出前の焼却飛灰中のダイオキシン類濃度（ＤＸＮｓ濃度）が４６（ng-TEQ/g）であるのに対し、上述の処理条件でダイオキシン類を抽出することで、ダイオキシン類濃度が０．００１９（ng-TEQ/g）となり、９９．９９％以上の高い抽出率が実現された。
【００４１】
続いて、上記処理条件でダイオキシン類を溶解させた超臨界二酸化炭素を、温度４０℃、圧力２０ＭＰａとして活性炭吸着槽２に導入した。このようにして、活性炭にダイオキシン類を吸着させることで、活性炭通気後の二酸化炭素ガスからはダイオキシン類が検出されず、ダイオキシン類が活性炭に完全に吸着されることが確認された。
【００４２】
次に、酸化剤として過酸化水素を加えた超臨界水を活性炭吸着槽２に導入し、ダイオキシン類の超臨界水酸化分解を実行した。
図４は、超臨界水酸化分解の処理条件とその結果を示す図であり、活性炭吸着槽２内の圧力（分解圧力）、温度（分解温度）、酸化剤として加える過酸化水素の濃度、流量、酸素過剰率、活性炭量、反応時間、活性炭分解率を示している。図４から明らかなように、ダイオキシン類を吸着した活性炭に対して過酸化水素水を加えた超臨界水を接触させて超臨界水酸化分解することで、いずれの処理条件下においても９９．８％以上の高い分解率が得られた。
【００４３】
以上のように、この実施の形態１によれば、超臨界二酸化炭素を抽出溶媒として汚染物質から有害有機化合物を抽出し、活性炭吸着槽２を濃縮及び分解処理の反応槽として、超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を吸着剤に吸着させる工程と、吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを実行するので、有害有機化合物が処理装置外部に飛散すること無く、密閉系で燃焼分解することができる。また、多段階に有害有機化合物が濃縮されることから、従来のように高温高圧の環境でなくても超臨界水酸化分解が可能であり、超臨界水応用プロセスで問題となる圧力容器の大型化によるイニシャルコストの増大を抑制することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態１で示した汚染物質の処理装置に対し、分解ガス中の成分濃度を連続測定する分析装置と、活性炭吸着槽２の各部位や予熱器９の温度を連続測定する測定装置とをさらに設けても良い。
【００４５】
図５は、超臨界水酸化分解による分解ガスの分析結果を活性炭吸着槽等の温度と共に示すグラフであり、図４中の分解温度４２５℃、分解圧力２５ＭＰａの処理条件で分解処理を行った際の結果を示している。図５において、データａは活性炭吸着槽２の内部温度、データｂは活性炭吸着槽２の超臨界二酸化炭素が導入される入口部分での温度、データｃは活性炭吸着槽２の外部に設けたヒータ８の温度、データｄは予熱器９の温度、データｅは活性炭温度の経時変化をそれぞれ示しており、上述した測定装置によって測定された結果を示している。
【００４６】
また、データｆは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた一酸化炭素（ＣＯ）の濃度（ｐｐｍ）であり、データｇは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた二酸化炭素（ＣＯ2）の濃度（％）、データｈは分解ガス中の成分を連続的に分析して得られた酸素（Ｏ2）の濃度（％）である。なお、データａ〜ｅは、上述した測定装置により測定され、データｆ〜ｈは、上述の分析装置により気液分離器６から分離された分離ガスの成分を分析した結果である。
【００４７】
過酸化水素を加えた超臨界水を活性炭吸着槽２内に導入して、ヒータ８及び予熱器９で加熱を行い、活性炭吸着槽２の内部温度（データａ）を所望の温度（４２５℃）に安定させると、活性炭吸着槽２内で超臨界水酸化分解である燃焼反応が開始される。これは、図５に示すように、燃焼反応の開始に伴って分解ガスにおける酸素濃度（データｈ）が減少し、反対に二酸化炭素濃度（データｇ）が急激に増加することからも確認できる。
【００４８】
また、２４０分後には酸素濃度は上昇しているが、二酸化炭素濃度は顕著に低下している。これにより、燃焼開始から二酸化炭素濃度が減少しきった２００分後程度の時点で燃焼反応が終結していることがわかる。このように図５に示したようなデータ、特に分解ガス中の酸素と二酸化炭素の濃度変化をモニタすることで燃焼反応の開始や終結を判定することができる。そこで、上記実施の形態１で示した汚染物質の処理装置に対し、例えば分解ガス中の酸素と二酸化炭素の濃度変化に基づいて燃焼反応の状況を自動判定し、活性炭吸着槽２の温度やガス導入を制御する制御装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１による汚染物質の処理装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による汚染物質の処理方法を説明するための図である。
【図３】抽出処理を実行した結果を示す図である。
【図４】超臨界水酸化分解の処理条件とその結果を示す図である。
【図５】超臨界水酸化分解による分解ガスの分析結果を活性炭吸着槽等の温度と共に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 抽出槽（第１の反応槽）
２ 活性炭吸着槽（第２の反応槽）
３ 高圧ポンプ
４ 循環ポンプ（第１の導入手段）
５ 液ポンプ（第２の導入手段）
６ 気液分離器
７，８ ヒータ
９ 予熱器
１０ 冷却器
１１ 背圧弁（第１の導入手段）
１２ 減圧弁（第１の導入手段）
１３，１４ 弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害有機化合物を含有した汚染物質を収容した第１の反応槽に超臨界二酸化炭素を導入して前記汚染物質から有害有機化合物を抽出する工程と、
吸着剤を充填した第２の反応槽に、前記第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を導入して前記吸着剤に有害有機化合物を吸着させる工程と、
前記第２の反応槽に超臨界水及び酸化剤を導入して前記吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを備えた汚染物質の処理方法。
【請求項２】
３０乃至８０℃の温度で７乃至６０ＭＰａの圧力の超臨界二酸化炭素を第１の反応槽に導入して汚染物質から有害有機化合物を抽出し、
３７３乃至６５０℃の温度で１０乃至５０ＭＰａの圧力の超臨界水と酸化剤を第２の反応槽に導入して有害有機化合物を超臨界水酸化分解することを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
【請求項３】
汚染物質に対し強酸水溶液による酸洗浄を施してから第１の反応槽に収容することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の汚染物質の処理方法。
【請求項４】
第１の反応槽に汚染物質中の有害有機化合物を溶解する補助溶媒を注入したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の汚染物質の処理方法。
【請求項５】
第１の反応槽に不活性の多孔質粒状部材を充填したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の汚染物質の処理方法。
【請求項６】
有害有機化合物を含有した汚染物質を収容する第１の反応槽と、
吸着剤を充填した第２の反応槽と、
超臨界二酸化炭素を前記第１の反応槽に導入すると共に、前記第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を前記第２の反応槽に導入して該超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を前記吸着剤に吸着させる第１の導入手段と、
超臨界水及び酸化剤を前記第２の反応槽に導入して前記吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する第２の導入手段とを備えた汚染物質の処理装置。
【請求項７】
第１の反応槽において、３０乃至８０℃の温度で７乃至６０ＭＰａの圧力の超臨界二酸化炭素によって汚染物質から有害有機化合物を抽出し、
第２の反応槽において、３７３乃至６５０℃の温度で１０乃至５０ＭＰａの圧力の超臨界水と酸化剤を導入して有害有機化合物を超臨界水酸化分解することを特徴とする請求項６記載の汚染物質の処理装置。
【請求項８】
超臨界水酸化分解で発生する分解ガス中の成分を連続して測定する分析手段を備え、前記分析手段の測定結果に応じて超臨界水酸化分解の進行状況を判定することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の汚染物質の処理装置。
【請求項１】
有害有機化合物を含有した汚染物質を収容した第１の反応槽に超臨界二酸化炭素を導入して前記汚染物質から有害有機化合物を抽出する工程と、
吸着剤を充填した第２の反応槽に、前記第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を導入して前記吸着剤に有害有機化合物を吸着させる工程と、
前記第２の反応槽に超臨界水及び酸化剤を導入して前記吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する工程とを備えた汚染物質の処理方法。
【請求項２】
３０乃至８０℃の温度で７乃至６０ＭＰａの圧力の超臨界二酸化炭素を第１の反応槽に導入して汚染物質から有害有機化合物を抽出し、
３７３乃至６５０℃の温度で１０乃至５０ＭＰａの圧力の超臨界水と酸化剤を第２の反応槽に導入して有害有機化合物を超臨界水酸化分解することを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
【請求項３】
汚染物質に対し強酸水溶液による酸洗浄を施してから第１の反応槽に収容することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の汚染物質の処理方法。
【請求項４】
第１の反応槽に汚染物質中の有害有機化合物を溶解する補助溶媒を注入したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の汚染物質の処理方法。
【請求項５】
第１の反応槽に不活性の多孔質粒状部材を充填したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の汚染物質の処理方法。
【請求項６】
有害有機化合物を含有した汚染物質を収容する第１の反応槽と、
吸着剤を充填した第２の反応槽と、
超臨界二酸化炭素を前記第１の反応槽に導入すると共に、前記第１の反応槽で有害有機化合物を溶解させた超臨界二酸化炭素を前記第２の反応槽に導入して該超臨界二酸化炭素中の有害有機化合物を前記吸着剤に吸着させる第１の導入手段と、
超臨界水及び酸化剤を前記第２の反応槽に導入して前記吸着剤に吸着させた有害有機化合物を超臨界水酸化分解する第２の導入手段とを備えた汚染物質の処理装置。
【請求項７】
第１の反応槽において、３０乃至８０℃の温度で７乃至６０ＭＰａの圧力の超臨界二酸化炭素によって汚染物質から有害有機化合物を抽出し、
第２の反応槽において、３７３乃至６５０℃の温度で１０乃至５０ＭＰａの圧力の超臨界水と酸化剤を導入して有害有機化合物を超臨界水酸化分解することを特徴とする請求項６記載の汚染物質の処理装置。
【請求項８】
超臨界水酸化分解で発生する分解ガス中の成分を連続して測定する分析手段を備え、前記分析手段の測定結果に応じて超臨界水酸化分解の進行状況を判定することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の汚染物質の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９９６７（Ｐ２００８−２９９６７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０６７１５（Ｐ２００６−２０６７１５）
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（５９８０５２７１３）長崎菱電テクニカ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（５９８０５２７１３）長崎菱電テクニカ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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