ＰＣＢ含有油の無害化処理方法およびＰＣＢ含有油の無害化処理装置
【課題】 ＰＣＢ含有油の無害化処理を促進するために、無害化の処理工程ならびにその処理装置が簡素で、処理設備の建設コストや運転コストが嵩張らず、取扱いの難しい触媒・薬剤を用いることなく、また高温処理を必要とせず、常温常圧下で環境負荷も小さく安全且つ効果的にＰＣＢ含有油を無害化処理できるようにする。
【解決手段】 ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換する。即ち、無声放電空間での電子付与と脱離による酸化還元力を利用してＰＣＢを無害物質に転換する。
【解決手段】 ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換する。即ち、無声放電空間での電子付与と脱離による酸化還元力を利用してＰＣＢを無害物質に転換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周知の化学物質ＰＣＢ（polychlorinated biphenyls＝ポリ塩化ビフェニル）を含有する油の無害化処理方法と、その無害化処理方法を実施するＰＣＢ含有油の無害化処理装置に関するもので、ＰＣＢ含有油の噴霧技術と、無声放電（誘電体バリア放電）技術を重畳してＰＣＢを含む油を無害化処理する方法と、その方法でＰＣＢ含有油を無害化処理する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢは、２個のベンゼン環が繋がったビフェニル骨格構造を有してその骨格周囲に配置される水素原子１０個のうちの何れかが塩素（Cl）で置換された異性体物質の総称であって、その特性として、高沸点で熱分解し難く化学的に安定である上に高絶縁性、高親油性であることから、過去わが国においても、トランスやコンデンサー等の電気機器の電気絶縁油として、あるいは複写紙の添加物として、あるいは熱媒体や潤滑油として、広範な用途に利用された時期があった。しかし、ＰＣＢの人体への有害性が明らかになったことから、１９７２年にＰＣＢは全面製造中止となり、残存するＰＣＢ含有油を高温焼却処理する経緯が一時あったものの、爾来現在まで３０余年に亘り残存するＰＣＢ含有油は密封状態で継続保管されてきている。しかし、経年に伴う保管施設の老朽化によって、継続保管されているＰＣＢ含有油の漏洩が危惧されることから、２００１年に「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」が施行され、以後１５年以内にＰＣＢの無害化処理が義務付けられたことから、現在保管されているＰＣＢ含有油の無害化処理への対応が急務になってきている。
【０００３】
ＰＣＢの無害化処理手法は従来から種々提案されており、それらの手法は次の５種類に大別することもできる。
すなわち、
［Ａ］高温焼却による熱分解法
１２００〜１４００℃の高温炉内にＰＣＢを噴霧して分解処理することにより、ＰＣＢを二酸化炭素、水、無機塩、焼却灰に分解するもので、例えば特開２００４−１３２５５８号公開特許公報（特許文献１）に示されるように、溶剤にＰＣＢを溶解させたＰＣＢ溶液と水を混合してエマルジョンを生成し、水素・酸素ガス発生手段で水の電気分解により発生する水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で供給してその水素ガスを酸素ガスで燃焼させる燃焼室内に上記エマルジョンを噴霧することによって、ＰＣＢを水素ガスバーナーにより１４００℃以上で燃焼させるものが提案されている。
［Ｂ］化学的脱塩素化分解法
ＰＣＢにアルカリ剤や炭素系触媒を混合させ、常圧下窒素雰囲気中で３００〜３５０℃に加熱し化学反応させることにより、ＰＣＢ中の塩素を水素などに置換してＰＣＢ以外の物質に転換するもので、その処理後に無害なビフェニル化合物と無機塩と水が生成される。そして、例えば特開２００３−１３５６２１号公開特許公報（特許文献２）に示されるように、ＰＣＢ、塩素化合物にシリコーンとトルエンを混合撹拌させると共にアルカリ剤の触媒を混合し撹拌することでゲル化が始まることにより、４０〜１２０℃の発熱反応を起こさせて、ＰＣＢの脱塩素化を図るものが提案されている。
［Ｃ］水熱酸化分解法
水熱酸化分解法には、３７４℃、２１８気圧を超えた状態の、いわゆる超臨界水（通常、６５０℃以上、２５０気圧以上の超臨界水が用いられる）の持つ強い酸化力を利用してＰＣＢを炭酸ガスと水と塩酸にまで分解する超臨界水酸化法や、超臨界直前の状態の水に酸素と炭酸ナトリウムを加えた熱水を用いて３８０℃、２７０気圧下でＰＣＢを酸化分解させる熱水分解法がある。そして、例えば特開２００３−１７５３２７号公開特許公報（特許文献３）に示されるように、供給される処理液中のハロゲン化有機化合物を高温高圧環境下で分解する前段反応器と後段反応器を備えて前段反応器内の処理液を後段反応器の内部に供給する水熱酸化分解装置も提案されている。
［Ｄ］光分解法
ＰＣＢに波長２５０〜３００nmの紫外線を照射することにより、ＰＣＢを脱塩素化し、微量の残留ＰＣＢを貴金属触媒や微生物により分解するもので、例えば特開平１１−３１９８１６号公開特許公報（特許文献４）に示されるように、内部電極を有するエキシマ発光部と、そのエキシマ発光部の外側に配置されて有機化合物を含む液体を満たす金属容器と、それら内部電極と金属容器の間に電圧を印加して誘電体バリア放電を生じさせる電源を備えた有機物分解装置を用い、そのエキシマ発光部と金属容器との間に満たされた有機化合物含有液体をエキシマ発光部から発生するエキシマ光によって二酸化炭素や水などに分解するものが提案されている。
［Ｅ］還元熱化学分解法
還元熱化学分解法としては、ＰＣＢを純水素雰囲気中の常圧下で加熱し、触媒を用いることなく脱塩素・分解する還元反応によってＰＣＢを最終的に塩酸、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水素および僅かな低級炭化水素に分解し塩酸は中和して系外に排出して無害化する気相水素還元法や、鉄溶融バスにＰＣＢ廃棄物を吹き込むことによりＰＣＢを一旦原子レベルまで分解しその後に圧力、温度、酸素供給量を調節することにより生成物の化学組成を制御する溶融触媒抽出法や、酸素プラズマもしくは空気プラズマによる熱エネルギーを用いて酸化雰囲気中でＰＣＢを分解して無害化する（直流プラズマジェットを用いてＰＣＢ含有油と酸素を反応させてＰＣＢを分解して無害化する）プラズマ高温分解法や、高温焼却によって残った焼却灰もしくは焼却飛灰をプラズマによる熱エネルギーを使って溶融固化することによりスラグ化して無害化するプラズマ溶融法などが知られている。そして、例えば特開２００３−１９４３４号公開特許公報（特許文献５）に示されるように、ＰＣＢで汚染された土壌をサイクロンにより螺旋状に運動させてプラズマ処理容器に供給しそのサイクロンあるいはプラズマ処理容器のガス導入口より導入された処理ガスの活性化プラズマと化学反応させてＰＣＢを無害化処理するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１３２５５８号公開特許公報
【特許文献２】特開２００３−１３５６２１号公開特許公報
【特許文献３】特開２００３−１７５３２７号公開特許公報
【特許文献４】特開平１１−３１９８１６号公開特許公報
【特許文献５】特開２００３−１９４３４号公開特許公報
【０００４】
しかし上記のような従来のＰＣＢ無害化処理手法は、何れも実用化する上で大きな難点がある。すなわち、高温焼却による熱分解法では、高温で焼却させるための処理炉の管理が難しい上に、未分解のＰＣＢが焼却灰中に残存する問題や、処理温度が低いとＰＣＢより毒性の強いダイオキシンを発生する危険性があり、化学的脱塩素化分解法では、効果的に脱塩素化を図るために強アルカリ剤を必要とし、その強アルカリ剤は一般に扱い難いもので、NaOH、KOH、Na、Kの順に順次扱い難くなるという難点がある。また、化学的脱塩素化分解法、水熱酸化分解法、光分解法、還元熱化学分解法は、共に大規模の設備を要することから、プラントの建設費や設備の運転コストが嵩むことが実用化上の大きな難点であり、さらに、ＰＣＢを含む多量の油を無害処理する際の処理コスト面でも問題視される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、従来の各種のＰＣＢ無害化処理手法が抱える上記のような実用上の難点に鑑み、ＰＣＢ含有油の無害化処理を促進するために、無害化の処理工程ならびにその処理装置が単純で、処理設備の建設コストや運転コストが嵩張らず、取扱いの難しい強アルカリ剤や特殊の触媒・薬剤を用いることなく、前記のプラズマ溶融法等に見られるような高温処理を必要とせず、常温常圧下で環境負荷も小さく安全且つ効果的にＰＣＢ含有油を無害化処理できるような、実用性の高いＰＣＢ含有油の無害化処理方法と、その無害化処理方法を実施するための実用性に高いＰＣＢ含有油の無害化処理装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題・目的を達するために、この発明は、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換する。即ちこの発明は、無声放電空間での電子付与と脱離による酸化還元力を利用してＰＣＢを無害物質に転換する原理に基づくものである。
【０００７】
また、不活性ガスをもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同不活性ガスを別途上記噴霧ノズルに供給することにより、その噴霧ノズルからＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアの間に形成された無声放電空間内を流通させることにより、先に無害化処理された油中になお残存するＰＣＢを無害物質に転換する。
【０００８】
そしてまた、無声放電空間内を流通して無害化処理された後もＰＣＢが残存するＰＣＢ含有油を回収し、その回収したＰＣＢ含有油を再度霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中に残存するＰＣＢを無害物質に転換する。
【０００９】
一方、ＰＣＢ含有油の無害化処理装置として、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する手段と、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系と、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を主要部とする無害化処理装置を構成する。
【００１０】
また、ＰＣＢ含有油と不活性ガスが供給されてＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズル、並びに、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアを間隔を保って並設させその互に向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間を形成しその無声放電空間内に霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系を有するリアクタと、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を主要部としたＰＣＢ含有油の無害化処理装置を構成する。
【００１１】
更にまた、リアクタに収まる無声放電系としては、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアをスペーサを介して間隔を保って並設させ、互に向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間を形成し、無声放電バリアと共に並設状態にある放電用電極板を順次交互に選択した二つの電極グループを形成し、その一方の電極グループを接地電極とし、他方の電極グループを電源出力端子に接続するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
そして、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法とその無害化処理装置によれば、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズルと、誘電体バリアを備えた無声放電系を組み合わせて無害化処理を実行するものであり、その無害化処理方法の工程は極めて単純で、無害化処理装置の建設コストや使用コストを低く抑えることができ、環境コストも小さく、安全且つ効果的に実施できる無害化処理技術である。またこの発明に係る無害化処理における反応は、前記したプラズマ溶融法等に見られるような高温処理を必要とせず、常温常圧下で極めて取り扱い易いものであり、特殊な触媒や薬剤を必要とせず、残渣の発生もない。また、処理油は燃料として利用できる。更にこの発明に係る無害化処理は、気体液体混合処理であることから、従来技術のような高温焼却時に発生する飛灰や、固形化した焼却灰の埋め立て問題などが生じないという効果もある。したがって、環境に考慮しながら、限られた時間内で迅速に残存ＰＣＢを廃棄処理する方法として実用効果の大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法の極めて優れた実施形態は、窒素ガスでもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同時に同窒素ガスを別途前記噴霧ノズルに供給することにより、前記噴霧ノズルから前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアが間隔を保って並設されてその向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間が形成され且つ前記各無声放電バリアの放電用電極板が順次交互に選択されて成る二つの電極グループ間に高電圧が印加されて無声放電が生成される無声放電系の前記無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換し、更に、前記無声放電空間内を流通して無害化処理された処理済油を回収して再度霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、再度前記無声放電作動中の無声放電空間内を流通させて、前記処理済油中になお残存するＰＣＢを無害物質に転換するＰＣＢ含有油の無害化処理方法である。
【００１４】
この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の極めて優れた実施形態は、無害化処理を要するＰＣＢ含有油を貯留する圧力容器と、前記ＰＣＢ含有油を供給し霧化または液滴化または蒸気化するための窒素ガスを封入した窒素ガスボンベと、前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズル、並びにその霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流入し流通する無声放電系を内蔵したリアクタと、前記無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源と、前記リアクタで無害化処理された処理済油を回収する回収容器と、前記回収容器で回収した処理済油をＰＣＢ含有油を貯留する圧力容器に戻す手段とを備え、前記無声放電系は、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアがスペーサを介して間隔を保って並設されてその向かい合う無声放電バリアの間に前記霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電空間が形成され且つ前記各無声放電バリアの放電用電極板が順次交互に選択されて二つの電極グループに形成されその一方の電極グループを接地電極とし他方の電極グループを前記電源の出力端子に接続する電極としたものとし、前記圧力容器と前記窒素ガスボンベの間を液体側減圧弁を介して配管で連通させると共に、前記圧力容器のＰＣＢ含有油中と前記リアクタの前記噴霧ノズルの間を液体流量調節バルブを介して配管で連通させ、更に前記窒素ガスボンベと前記噴霧ノズルの間を気体側減圧弁を介して連通させたＰＣＢ含有油の無害化処理装置である。
【実施例】
【００１５】
以下、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法ならびにＰＣＢ含有油の無害化処理装置の実施例を、図面を参考に説明する。図１はこの発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の構成図、図２は同無害化処理装置の無声放電系の斜視図、図３は図２におけるＳ−Ｓ’線で切断した同無声放電系の断面図である。また図４は、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法の実施結果であるところの、放電処理回数に対するＰＣＢの残存濃度変化図である。
【００１６】
この発明の一実施例として示すＰＣＢ含有油の無害化処理装置は、図１に示すように、装置の心臓部となる無害化処理反応部A1と、その無害化処理反応部A1にＰＣＢ含有油を供給するＰＣＢ含有油供給部A2と、無害化処理反応部A1に無声放電エネルギーを供給する高電圧電源部A3と、無害化処理反応部A1で無害化処理された油を回収する処理済油回収部A4とで構成されている。
【００１７】
無害化処理反応部A1は容器状のリアクタ１から成り、リアクタ１内には、供給されるＰＣＢ含有油を霧化あるいは液滴化あるいは蒸気化してリアクタ１内に噴出させる噴霧ノズル２と、無声放電（誘電バリア放電）を発生させる無声放電系３が配設されている。なお、４はリアクタ１内で無害化処理された処理済油を受ける下部ロート、５は下部ロート４で受けた処理済油を処理済油回収部A4へ導く導出管である。無声放電系３の構造は、図２，３に示すように、片面に厚さ０，１mmのステンレス薄板の放電用電極板３１を貼り付けた長さ２００mm×幅１００mm×厚さ３mmの８枚のガラス板（例えば、商品名：テンパックス）３２を、ギャップ長２mmの無声放電空間３３を保って、並行状態に配して一体化したものである。ガラス板３２は無声放電系３の無声放電バリアとなるもので、互に対向するガラス板３２の間にギャップ長２mmの無声放電空間３３を形成するために、ガラス板３２の向かい合う長辺に沿う厚さ２mmのガラスエポキシ製のスペーサ３４を、互に対向するガラス板３２の間に介在させて７室の無声放電空間３３が形成されている。また、ガラス板（無声放電バリア）３２と共に並行状態に配設されている放電用電極板３１を順次交互に選択して二つの電極グループ３１ａ，３１ｂを形成し、その一方の電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１を接地電極とし、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１を、高電圧電源トランス１６の高電圧出力端子１６ａに接続するものとする。そして、電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１と、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１の間に、高電圧電源部A3の高電圧電源トランスから商用周波交流１０kVの高電圧が印加されることにより、無声放電系３の無声放電空間３３に常温常圧下で無声放電（誘電体バリア放電）が生じ持続されるものである。
【００１８】
ＰＣＢ含有油供給部A2は、無害化処理を要するＰＣＢ含有油６を蓄えたステンレス製の圧力容器７と、安価な不活性ガスである窒素ガスを封入した窒素ガスボンベ８を備えて成る。窒素ガスボンベ８とリアクタ１の噴霧ノズル２の間は、気体側減圧弁９を介して配管１０を通じて連通するものであり、窒素ガスボンベ８と圧力容器７の間は、液体側減圧弁１１を介して配管１２を通じて連通するものであり、更に圧力容器７内のＰＣＢ含有油６とリアクタ１の噴霧ノズル２の間は、圧力調整弁１３および液体流量調節バルブ１４を介して配管１５を通じて連通するものである。なお、配管１０，１２，１５は化学的に安定なテフロン（登録商標）管が用いられている。窒素ガスボンベ８に貯留された高圧窒素ガスは、圧力容器７内のＰＣＢ含有油６をリアクタ１の噴霧ノズル２へ圧送して供給し噴霧ノズル２で霧化あるいは液滴化あるいは蒸気化してリアクタ１内の無声放電系３に向けて噴霧する働きをする。すなわち、窒素ガスボンベ８から供給される窒素ガスは、気体側減圧弁９と配管１０を経て、リアクタ１の上部に取り付けられた噴霧ノズル２へ送られると同時に、液体側減圧弁１１を経て、ＰＣＢ含有油６を充填した圧力容器７にも送られる。そして圧力容器７において窒素ガスによって加圧されたＰＣＢ含有油６は、液体流量調整バルブ１４、配管１５を経て噴霧ノズル２へ送られる。配管１０を流れる気体（窒素ガス）と、配管１５を流れる液体（ＰＣＢ含有油６）の圧力や流量比率は、気体側減圧弁９、液体側減圧弁１１、圧力調整弁１３、液体流量調節バルブ１４などによって予め調整設定されており、ＰＣＢ含有油６は、噴霧ノズル２で窒素ガスと混合された後にリアクタ１内に設置されている無声放電系３の無声放電空間３３に向けて噴霧される。そして、噴霧ノズル２から噴霧されたＰＣＢ含有油６が、無声放電が持続している無声放電系３の無声放電空間３３に、図２の矢印Ｍに示すように、流入し流通して無声放電空間３３を通過する過程で、油中のＰＣＢ成分の塩素が取り除かれて無害化処理されるものである。
【００１９】
高電圧電源部A3は高電圧電源トランス１６を備え、高電圧電源トランス１６の高電圧側出力端子１６ａは、無声放電系３のガラス板（無声放電バリア）３２上に配設された電極グループ３１ｂに属する放電用電極３１に接続される。そして、電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１と、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１の間に商用周波交流１０kVの高電圧が印加される。なお、１７は高電圧電源トランス１６に付設した電圧計、１８は高電圧電源トランス１６に付設した電流計である。
【００２０】
処理済油回収部A4は、回収容器２０、ミストトラップ２１、へキサントラップ２２、活性炭トラップ２３が順に縦列接続されて成り、リアクタ１で無害化処理された処理済油は、前記下部ロート４で受けられ凝縮液化して回収容器２０に導かれ蓄積される。また、回収容器２０から排出した油ミスト分を含む窒素ガスは、ミストトラップ２１、へキサントラップ２２、活性炭トラップ２３を経て油ミストが除去され浄化された後、大気中に放出される。そしてまた、回収容器２０で回収した処理済油をＰＣＢ含有油供給部A2の圧力容器７へ戻して、上述の無害化処理工程サイクルを繰り返し実行することにより、ＰＣＢ含有油の無害化処理の実効を高めることができる。
【００２１】
なお、上記実施例の外、リアクタ、無声放電系を構成するガラスや電極のサイズ、供給ガス流量、ガス圧力等の条件を種々変えても問題なくＰＣＢ含有油の無害化処理が可能であった。更に上記実施例では、ＰＣＢ含有油６をリアクタ１に供給してリアクタ１内に噴霧させるために窒素ガスを用いたが、窒素ガスに替えてアルゴンガスや、アルゴン・窒素混合ガスを用いても同様の結果が得られた。また、上記実施例では、無声放電空間３３を形成する誘電体バリアとしてガラス板を採用したが、そのガラス板を絶縁性セラミック板に置き換えてもほぼ同様の結果を得た。したがって誘電体の無声放電バリアは、緻密質で電気絶縁性の高い材料であれば良いと考えられる。また、無声放電空間３３に印加する高電圧がパルス波電圧であっても、全く問題なくＰＣＢ含有油の無害化処理が可能であった。
【００２２】
また、図１に示した本発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置を用い、次の表１に示す処理条件下で、リアクタ１に供給されるＰＣＢ含有油と窒素ガスとの流量比を調整して噴霧ノズルのパターンと無声放電空間の入口形状を一致させるようにし且つＰＣＢ含有油を視認できない程に微細な油ミストもしくは液滴として無声放電処理を行い、その放電処理工程は１段とし、処理済油回収部A4で回収された処理済油を再び圧力容器７へ戻して再処理し、その再処理手順を６回繰り返し、無害化処理前の初期のＰＣＢ含有油の状態を放電処理回数０回目の状態とし、放電処理回数１回目、３回目および６回目の放電処理終了後に、処理済油回収部A4で回収された処理済油における残存ＰＣＢ濃度を測定したところ、放電処理回数に対する残存ＰＣＢ濃度変化は図４に示す通りであった。即ち図４は、放電処理回数に対するＰＣＢ残存濃度の変化を示すもので、初期のＰＣＢ残存濃度２６ppm に対して、６回目の放電処理後のＰＣＢ残存濃度は略半減した効果が示されている。なお上記実施例では、放電処理工程は１段で繰り返し処理を６回処理としたものであるが、放電処理工程を多段処理とし繰り返し処理回数を更に増やすことは更に効果的であった。
【００２３】
表１
【００２４】
ＰＣＢは、塩素の置換数と位置によって多くの異性体が存在し、その毒性も大きく異なるので、脱塩素化処理を効率良く行って無害化することが重要である。この発明は、ＰＣＢを含有する油を霧化または液滴化あるいは蒸気化して噴霧し、その噴霧されたＰＣＢ含有油から、無声放電エネルギーによって塩素の結合を解いて、ＰＣＢ含有油を無害化するもので、無声放電時の電流は、ガラス板などの誘電体バリアの存在によって非常に小さいことから、装置の運転コストは安く、長時間運転の信頼性も高い。また、無声放電系に印加する電圧は１０kV程度で良いため、通常のネオントランスでも十分に用をなすことから、装置価格の面でも極めて経済的である。更にまた、無害化処理反応は常温常圧下で可能であり、特殊の触媒・薬剤も必要としないことから、無害化方法・装置の取り扱いは極めて容易で、無害化処理に伴う残渣の発生もない。したがって、この発明の実用上の効果は極めて大である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
現在継続保管されているＰＣＢ含有油の無害化処理は産業上の大きな且つ火急の課題であるが、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法、ならびにその無害化処理装置は、産業上の負の遺産を取り除く上で大いに活用できるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の構成図。
【図２】同無害化処理装置の無声放電系の斜視図。
【図３】図２のＳ−Ｓ’線で切断した同無声放電系の断面図。
【図４】この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法における放電処理回数に対するＰＣＢ残存濃度変化図。
【符号の説明】
【００２７】
A1 ： 無害化処理反応部
A2 ： ＰＣＢ含有油供給部
A3 ： 高電圧電源部（電源部）
A4 ： 処理済油回収部
１ ： リアクタ
２ ： 噴霧ノズル
３ ： 無声放電系
４ ： 下部ロード
５ ： 導出管
６ ： ＰＣＢ含有油
７ ： 圧力容器
８ ： 窒素ガスボンベ
９ ： 気体側減圧弁
１０，１２，１５： 配管
１１： 液体側減圧弁
１３： 圧力調整弁
１４： 液体流量調節バルブ
１６： 高電圧電源トランス（電源）
１６ａ：高電圧出力端子（電源出力端子）
１７： 電圧計
１８： 電流計
２０： 回収容器
２１： ミストトラップ
２２： ヘキサントラップ
２３： 活性炭トラップ
３１： 放電用電極板
３１ａ，３１ｂ：電極グループ
３２： ガラス板（誘電体の無声放電バリア）
３３： 無声放電空間
３４： スペーサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周知の化学物質ＰＣＢ（polychlorinated biphenyls＝ポリ塩化ビフェニル）を含有する油の無害化処理方法と、その無害化処理方法を実施するＰＣＢ含有油の無害化処理装置に関するもので、ＰＣＢ含有油の噴霧技術と、無声放電（誘電体バリア放電）技術を重畳してＰＣＢを含む油を無害化処理する方法と、その方法でＰＣＢ含有油を無害化処理する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢは、２個のベンゼン環が繋がったビフェニル骨格構造を有してその骨格周囲に配置される水素原子１０個のうちの何れかが塩素（Cl）で置換された異性体物質の総称であって、その特性として、高沸点で熱分解し難く化学的に安定である上に高絶縁性、高親油性であることから、過去わが国においても、トランスやコンデンサー等の電気機器の電気絶縁油として、あるいは複写紙の添加物として、あるいは熱媒体や潤滑油として、広範な用途に利用された時期があった。しかし、ＰＣＢの人体への有害性が明らかになったことから、１９７２年にＰＣＢは全面製造中止となり、残存するＰＣＢ含有油を高温焼却処理する経緯が一時あったものの、爾来現在まで３０余年に亘り残存するＰＣＢ含有油は密封状態で継続保管されてきている。しかし、経年に伴う保管施設の老朽化によって、継続保管されているＰＣＢ含有油の漏洩が危惧されることから、２００１年に「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」が施行され、以後１５年以内にＰＣＢの無害化処理が義務付けられたことから、現在保管されているＰＣＢ含有油の無害化処理への対応が急務になってきている。
【０００３】
ＰＣＢの無害化処理手法は従来から種々提案されており、それらの手法は次の５種類に大別することもできる。
すなわち、
［Ａ］高温焼却による熱分解法
１２００〜１４００℃の高温炉内にＰＣＢを噴霧して分解処理することにより、ＰＣＢを二酸化炭素、水、無機塩、焼却灰に分解するもので、例えば特開２００４−１３２５５８号公開特許公報（特許文献１）に示されるように、溶剤にＰＣＢを溶解させたＰＣＢ溶液と水を混合してエマルジョンを生成し、水素・酸素ガス発生手段で水の電気分解により発生する水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で供給してその水素ガスを酸素ガスで燃焼させる燃焼室内に上記エマルジョンを噴霧することによって、ＰＣＢを水素ガスバーナーにより１４００℃以上で燃焼させるものが提案されている。
［Ｂ］化学的脱塩素化分解法
ＰＣＢにアルカリ剤や炭素系触媒を混合させ、常圧下窒素雰囲気中で３００〜３５０℃に加熱し化学反応させることにより、ＰＣＢ中の塩素を水素などに置換してＰＣＢ以外の物質に転換するもので、その処理後に無害なビフェニル化合物と無機塩と水が生成される。そして、例えば特開２００３−１３５６２１号公開特許公報（特許文献２）に示されるように、ＰＣＢ、塩素化合物にシリコーンとトルエンを混合撹拌させると共にアルカリ剤の触媒を混合し撹拌することでゲル化が始まることにより、４０〜１２０℃の発熱反応を起こさせて、ＰＣＢの脱塩素化を図るものが提案されている。
［Ｃ］水熱酸化分解法
水熱酸化分解法には、３７４℃、２１８気圧を超えた状態の、いわゆる超臨界水（通常、６５０℃以上、２５０気圧以上の超臨界水が用いられる）の持つ強い酸化力を利用してＰＣＢを炭酸ガスと水と塩酸にまで分解する超臨界水酸化法や、超臨界直前の状態の水に酸素と炭酸ナトリウムを加えた熱水を用いて３８０℃、２７０気圧下でＰＣＢを酸化分解させる熱水分解法がある。そして、例えば特開２００３−１７５３２７号公開特許公報（特許文献３）に示されるように、供給される処理液中のハロゲン化有機化合物を高温高圧環境下で分解する前段反応器と後段反応器を備えて前段反応器内の処理液を後段反応器の内部に供給する水熱酸化分解装置も提案されている。
［Ｄ］光分解法
ＰＣＢに波長２５０〜３００nmの紫外線を照射することにより、ＰＣＢを脱塩素化し、微量の残留ＰＣＢを貴金属触媒や微生物により分解するもので、例えば特開平１１−３１９８１６号公開特許公報（特許文献４）に示されるように、内部電極を有するエキシマ発光部と、そのエキシマ発光部の外側に配置されて有機化合物を含む液体を満たす金属容器と、それら内部電極と金属容器の間に電圧を印加して誘電体バリア放電を生じさせる電源を備えた有機物分解装置を用い、そのエキシマ発光部と金属容器との間に満たされた有機化合物含有液体をエキシマ発光部から発生するエキシマ光によって二酸化炭素や水などに分解するものが提案されている。
［Ｅ］還元熱化学分解法
還元熱化学分解法としては、ＰＣＢを純水素雰囲気中の常圧下で加熱し、触媒を用いることなく脱塩素・分解する還元反応によってＰＣＢを最終的に塩酸、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水素および僅かな低級炭化水素に分解し塩酸は中和して系外に排出して無害化する気相水素還元法や、鉄溶融バスにＰＣＢ廃棄物を吹き込むことによりＰＣＢを一旦原子レベルまで分解しその後に圧力、温度、酸素供給量を調節することにより生成物の化学組成を制御する溶融触媒抽出法や、酸素プラズマもしくは空気プラズマによる熱エネルギーを用いて酸化雰囲気中でＰＣＢを分解して無害化する（直流プラズマジェットを用いてＰＣＢ含有油と酸素を反応させてＰＣＢを分解して無害化する）プラズマ高温分解法や、高温焼却によって残った焼却灰もしくは焼却飛灰をプラズマによる熱エネルギーを使って溶融固化することによりスラグ化して無害化するプラズマ溶融法などが知られている。そして、例えば特開２００３−１９４３４号公開特許公報（特許文献５）に示されるように、ＰＣＢで汚染された土壌をサイクロンにより螺旋状に運動させてプラズマ処理容器に供給しそのサイクロンあるいはプラズマ処理容器のガス導入口より導入された処理ガスの活性化プラズマと化学反応させてＰＣＢを無害化処理するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１３２５５８号公開特許公報
【特許文献２】特開２００３−１３５６２１号公開特許公報
【特許文献３】特開２００３−１７５３２７号公開特許公報
【特許文献４】特開平１１−３１９８１６号公開特許公報
【特許文献５】特開２００３−１９４３４号公開特許公報
【０００４】
しかし上記のような従来のＰＣＢ無害化処理手法は、何れも実用化する上で大きな難点がある。すなわち、高温焼却による熱分解法では、高温で焼却させるための処理炉の管理が難しい上に、未分解のＰＣＢが焼却灰中に残存する問題や、処理温度が低いとＰＣＢより毒性の強いダイオキシンを発生する危険性があり、化学的脱塩素化分解法では、効果的に脱塩素化を図るために強アルカリ剤を必要とし、その強アルカリ剤は一般に扱い難いもので、NaOH、KOH、Na、Kの順に順次扱い難くなるという難点がある。また、化学的脱塩素化分解法、水熱酸化分解法、光分解法、還元熱化学分解法は、共に大規模の設備を要することから、プラントの建設費や設備の運転コストが嵩むことが実用化上の大きな難点であり、さらに、ＰＣＢを含む多量の油を無害処理する際の処理コスト面でも問題視される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、従来の各種のＰＣＢ無害化処理手法が抱える上記のような実用上の難点に鑑み、ＰＣＢ含有油の無害化処理を促進するために、無害化の処理工程ならびにその処理装置が単純で、処理設備の建設コストや運転コストが嵩張らず、取扱いの難しい強アルカリ剤や特殊の触媒・薬剤を用いることなく、前記のプラズマ溶融法等に見られるような高温処理を必要とせず、常温常圧下で環境負荷も小さく安全且つ効果的にＰＣＢ含有油を無害化処理できるような、実用性の高いＰＣＢ含有油の無害化処理方法と、その無害化処理方法を実施するための実用性に高いＰＣＢ含有油の無害化処理装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題・目的を達するために、この発明は、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換する。即ちこの発明は、無声放電空間での電子付与と脱離による酸化還元力を利用してＰＣＢを無害物質に転換する原理に基づくものである。
【０００７】
また、不活性ガスをもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同不活性ガスを別途上記噴霧ノズルに供給することにより、その噴霧ノズルからＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアの間に形成された無声放電空間内を流通させることにより、先に無害化処理された油中になお残存するＰＣＢを無害物質に転換する。
【０００８】
そしてまた、無声放電空間内を流通して無害化処理された後もＰＣＢが残存するＰＣＢ含有油を回収し、その回収したＰＣＢ含有油を再度霧化または液滴化または蒸気化して、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内に流通させることにより、ＰＣＢ含有油中に残存するＰＣＢを無害物質に転換する。
【０００９】
一方、ＰＣＢ含有油の無害化処理装置として、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する手段と、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系と、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を主要部とする無害化処理装置を構成する。
【００１０】
また、ＰＣＢ含有油と不活性ガスが供給されてＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズル、並びに、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアを間隔を保って並設させその互に向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間を形成しその無声放電空間内に霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系を有するリアクタと、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を主要部としたＰＣＢ含有油の無害化処理装置を構成する。
【００１１】
更にまた、リアクタに収まる無声放電系としては、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアをスペーサを介して間隔を保って並設させ、互に向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間を形成し、無声放電バリアと共に並設状態にある放電用電極板を順次交互に選択した二つの電極グループを形成し、その一方の電極グループを接地電極とし、他方の電極グループを電源出力端子に接続するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
そして、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法とその無害化処理装置によれば、ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズルと、誘電体バリアを備えた無声放電系を組み合わせて無害化処理を実行するものであり、その無害化処理方法の工程は極めて単純で、無害化処理装置の建設コストや使用コストを低く抑えることができ、環境コストも小さく、安全且つ効果的に実施できる無害化処理技術である。またこの発明に係る無害化処理における反応は、前記したプラズマ溶融法等に見られるような高温処理を必要とせず、常温常圧下で極めて取り扱い易いものであり、特殊な触媒や薬剤を必要とせず、残渣の発生もない。また、処理油は燃料として利用できる。更にこの発明に係る無害化処理は、気体液体混合処理であることから、従来技術のような高温焼却時に発生する飛灰や、固形化した焼却灰の埋め立て問題などが生じないという効果もある。したがって、環境に考慮しながら、限られた時間内で迅速に残存ＰＣＢを廃棄処理する方法として実用効果の大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法の極めて優れた実施形態は、窒素ガスでもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同時に同窒素ガスを別途前記噴霧ノズルに供給することにより、前記噴霧ノズルから前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアが間隔を保って並設されてその向かい合う無声放電バリアの間に無声放電空間が形成され且つ前記各無声放電バリアの放電用電極板が順次交互に選択されて成る二つの電極グループ間に高電圧が印加されて無声放電が生成される無声放電系の前記無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換し、更に、前記無声放電空間内を流通して無害化処理された処理済油を回収して再度霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、再度前記無声放電作動中の無声放電空間内を流通させて、前記処理済油中になお残存するＰＣＢを無害物質に転換するＰＣＢ含有油の無害化処理方法である。
【００１４】
この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の極めて優れた実施形態は、無害化処理を要するＰＣＢ含有油を貯留する圧力容器と、前記ＰＣＢ含有油を供給し霧化または液滴化または蒸気化するための窒素ガスを封入した窒素ガスボンベと、前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズル、並びにその霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流入し流通する無声放電系を内蔵したリアクタと、前記無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源と、前記リアクタで無害化処理された処理済油を回収する回収容器と、前記回収容器で回収した処理済油をＰＣＢ含有油を貯留する圧力容器に戻す手段とを備え、前記無声放電系は、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアがスペーサを介して間隔を保って並設されてその向かい合う無声放電バリアの間に前記霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電空間が形成され且つ前記各無声放電バリアの放電用電極板が順次交互に選択されて二つの電極グループに形成されその一方の電極グループを接地電極とし他方の電極グループを前記電源の出力端子に接続する電極としたものとし、前記圧力容器と前記窒素ガスボンベの間を液体側減圧弁を介して配管で連通させると共に、前記圧力容器のＰＣＢ含有油中と前記リアクタの前記噴霧ノズルの間を液体流量調節バルブを介して配管で連通させ、更に前記窒素ガスボンベと前記噴霧ノズルの間を気体側減圧弁を介して連通させたＰＣＢ含有油の無害化処理装置である。
【実施例】
【００１５】
以下、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法ならびにＰＣＢ含有油の無害化処理装置の実施例を、図面を参考に説明する。図１はこの発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の構成図、図２は同無害化処理装置の無声放電系の斜視図、図３は図２におけるＳ−Ｓ’線で切断した同無声放電系の断面図である。また図４は、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法の実施結果であるところの、放電処理回数に対するＰＣＢの残存濃度変化図である。
【００１６】
この発明の一実施例として示すＰＣＢ含有油の無害化処理装置は、図１に示すように、装置の心臓部となる無害化処理反応部A1と、その無害化処理反応部A1にＰＣＢ含有油を供給するＰＣＢ含有油供給部A2と、無害化処理反応部A1に無声放電エネルギーを供給する高電圧電源部A3と、無害化処理反応部A1で無害化処理された油を回収する処理済油回収部A4とで構成されている。
【００１７】
無害化処理反応部A1は容器状のリアクタ１から成り、リアクタ１内には、供給されるＰＣＢ含有油を霧化あるいは液滴化あるいは蒸気化してリアクタ１内に噴出させる噴霧ノズル２と、無声放電（誘電バリア放電）を発生させる無声放電系３が配設されている。なお、４はリアクタ１内で無害化処理された処理済油を受ける下部ロート、５は下部ロート４で受けた処理済油を処理済油回収部A4へ導く導出管である。無声放電系３の構造は、図２，３に示すように、片面に厚さ０，１mmのステンレス薄板の放電用電極板３１を貼り付けた長さ２００mm×幅１００mm×厚さ３mmの８枚のガラス板（例えば、商品名：テンパックス）３２を、ギャップ長２mmの無声放電空間３３を保って、並行状態に配して一体化したものである。ガラス板３２は無声放電系３の無声放電バリアとなるもので、互に対向するガラス板３２の間にギャップ長２mmの無声放電空間３３を形成するために、ガラス板３２の向かい合う長辺に沿う厚さ２mmのガラスエポキシ製のスペーサ３４を、互に対向するガラス板３２の間に介在させて７室の無声放電空間３３が形成されている。また、ガラス板（無声放電バリア）３２と共に並行状態に配設されている放電用電極板３１を順次交互に選択して二つの電極グループ３１ａ，３１ｂを形成し、その一方の電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１を接地電極とし、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１を、高電圧電源トランス１６の高電圧出力端子１６ａに接続するものとする。そして、電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１と、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１の間に、高電圧電源部A3の高電圧電源トランスから商用周波交流１０kVの高電圧が印加されることにより、無声放電系３の無声放電空間３３に常温常圧下で無声放電（誘電体バリア放電）が生じ持続されるものである。
【００１８】
ＰＣＢ含有油供給部A2は、無害化処理を要するＰＣＢ含有油６を蓄えたステンレス製の圧力容器７と、安価な不活性ガスである窒素ガスを封入した窒素ガスボンベ８を備えて成る。窒素ガスボンベ８とリアクタ１の噴霧ノズル２の間は、気体側減圧弁９を介して配管１０を通じて連通するものであり、窒素ガスボンベ８と圧力容器７の間は、液体側減圧弁１１を介して配管１２を通じて連通するものであり、更に圧力容器７内のＰＣＢ含有油６とリアクタ１の噴霧ノズル２の間は、圧力調整弁１３および液体流量調節バルブ１４を介して配管１５を通じて連通するものである。なお、配管１０，１２，１５は化学的に安定なテフロン（登録商標）管が用いられている。窒素ガスボンベ８に貯留された高圧窒素ガスは、圧力容器７内のＰＣＢ含有油６をリアクタ１の噴霧ノズル２へ圧送して供給し噴霧ノズル２で霧化あるいは液滴化あるいは蒸気化してリアクタ１内の無声放電系３に向けて噴霧する働きをする。すなわち、窒素ガスボンベ８から供給される窒素ガスは、気体側減圧弁９と配管１０を経て、リアクタ１の上部に取り付けられた噴霧ノズル２へ送られると同時に、液体側減圧弁１１を経て、ＰＣＢ含有油６を充填した圧力容器７にも送られる。そして圧力容器７において窒素ガスによって加圧されたＰＣＢ含有油６は、液体流量調整バルブ１４、配管１５を経て噴霧ノズル２へ送られる。配管１０を流れる気体（窒素ガス）と、配管１５を流れる液体（ＰＣＢ含有油６）の圧力や流量比率は、気体側減圧弁９、液体側減圧弁１１、圧力調整弁１３、液体流量調節バルブ１４などによって予め調整設定されており、ＰＣＢ含有油６は、噴霧ノズル２で窒素ガスと混合された後にリアクタ１内に設置されている無声放電系３の無声放電空間３３に向けて噴霧される。そして、噴霧ノズル２から噴霧されたＰＣＢ含有油６が、無声放電が持続している無声放電系３の無声放電空間３３に、図２の矢印Ｍに示すように、流入し流通して無声放電空間３３を通過する過程で、油中のＰＣＢ成分の塩素が取り除かれて無害化処理されるものである。
【００１９】
高電圧電源部A3は高電圧電源トランス１６を備え、高電圧電源トランス１６の高電圧側出力端子１６ａは、無声放電系３のガラス板（無声放電バリア）３２上に配設された電極グループ３１ｂに属する放電用電極３１に接続される。そして、電極グループ３１ａに属する放電用電極板３１と、他方の電極グループ３１ｂに属する放電用電極板３１の間に商用周波交流１０kVの高電圧が印加される。なお、１７は高電圧電源トランス１６に付設した電圧計、１８は高電圧電源トランス１６に付設した電流計である。
【００２０】
処理済油回収部A4は、回収容器２０、ミストトラップ２１、へキサントラップ２２、活性炭トラップ２３が順に縦列接続されて成り、リアクタ１で無害化処理された処理済油は、前記下部ロート４で受けられ凝縮液化して回収容器２０に導かれ蓄積される。また、回収容器２０から排出した油ミスト分を含む窒素ガスは、ミストトラップ２１、へキサントラップ２２、活性炭トラップ２３を経て油ミストが除去され浄化された後、大気中に放出される。そしてまた、回収容器２０で回収した処理済油をＰＣＢ含有油供給部A2の圧力容器７へ戻して、上述の無害化処理工程サイクルを繰り返し実行することにより、ＰＣＢ含有油の無害化処理の実効を高めることができる。
【００２１】
なお、上記実施例の外、リアクタ、無声放電系を構成するガラスや電極のサイズ、供給ガス流量、ガス圧力等の条件を種々変えても問題なくＰＣＢ含有油の無害化処理が可能であった。更に上記実施例では、ＰＣＢ含有油６をリアクタ１に供給してリアクタ１内に噴霧させるために窒素ガスを用いたが、窒素ガスに替えてアルゴンガスや、アルゴン・窒素混合ガスを用いても同様の結果が得られた。また、上記実施例では、無声放電空間３３を形成する誘電体バリアとしてガラス板を採用したが、そのガラス板を絶縁性セラミック板に置き換えてもほぼ同様の結果を得た。したがって誘電体の無声放電バリアは、緻密質で電気絶縁性の高い材料であれば良いと考えられる。また、無声放電空間３３に印加する高電圧がパルス波電圧であっても、全く問題なくＰＣＢ含有油の無害化処理が可能であった。
【００２２】
また、図１に示した本発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置を用い、次の表１に示す処理条件下で、リアクタ１に供給されるＰＣＢ含有油と窒素ガスとの流量比を調整して噴霧ノズルのパターンと無声放電空間の入口形状を一致させるようにし且つＰＣＢ含有油を視認できない程に微細な油ミストもしくは液滴として無声放電処理を行い、その放電処理工程は１段とし、処理済油回収部A4で回収された処理済油を再び圧力容器７へ戻して再処理し、その再処理手順を６回繰り返し、無害化処理前の初期のＰＣＢ含有油の状態を放電処理回数０回目の状態とし、放電処理回数１回目、３回目および６回目の放電処理終了後に、処理済油回収部A4で回収された処理済油における残存ＰＣＢ濃度を測定したところ、放電処理回数に対する残存ＰＣＢ濃度変化は図４に示す通りであった。即ち図４は、放電処理回数に対するＰＣＢ残存濃度の変化を示すもので、初期のＰＣＢ残存濃度２６ppm に対して、６回目の放電処理後のＰＣＢ残存濃度は略半減した効果が示されている。なお上記実施例では、放電処理工程は１段で繰り返し処理を６回処理としたものであるが、放電処理工程を多段処理とし繰り返し処理回数を更に増やすことは更に効果的であった。
【００２３】
表１
【００２４】
ＰＣＢは、塩素の置換数と位置によって多くの異性体が存在し、その毒性も大きく異なるので、脱塩素化処理を効率良く行って無害化することが重要である。この発明は、ＰＣＢを含有する油を霧化または液滴化あるいは蒸気化して噴霧し、その噴霧されたＰＣＢ含有油から、無声放電エネルギーによって塩素の結合を解いて、ＰＣＢ含有油を無害化するもので、無声放電時の電流は、ガラス板などの誘電体バリアの存在によって非常に小さいことから、装置の運転コストは安く、長時間運転の信頼性も高い。また、無声放電系に印加する電圧は１０kV程度で良いため、通常のネオントランスでも十分に用をなすことから、装置価格の面でも極めて経済的である。更にまた、無害化処理反応は常温常圧下で可能であり、特殊の触媒・薬剤も必要としないことから、無害化方法・装置の取り扱いは極めて容易で、無害化処理に伴う残渣の発生もない。したがって、この発明の実用上の効果は極めて大である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
現在継続保管されているＰＣＢ含有油の無害化処理は産業上の大きな且つ火急の課題であるが、この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法、ならびにその無害化処理装置は、産業上の負の遺産を取り除く上で大いに活用できるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理装置の構成図。
【図２】同無害化処理装置の無声放電系の斜視図。
【図３】図２のＳ−Ｓ’線で切断した同無声放電系の断面図。
【図４】この発明に係るＰＣＢ含有油の無害化処理方法における放電処理回数に対するＰＣＢ残存濃度変化図。
【符号の説明】
【００２７】
A1 ： 無害化処理反応部
A2 ： ＰＣＢ含有油供給部
A3 ： 高電圧電源部（電源部）
A4 ： 処理済油回収部
１ ： リアクタ
２ ： 噴霧ノズル
３ ： 無声放電系
４ ： 下部ロード
５ ： 導出管
６ ： ＰＣＢ含有油
７ ： 圧力容器
８ ： 窒素ガスボンベ
９ ： 気体側減圧弁
１０，１２，１５： 配管
１１： 液体側減圧弁
１３： 圧力調整弁
１４： 液体流量調節バルブ
１６： 高電圧電源トランス（電源）
１６ａ：高電圧出力端子（電源出力端子）
１７： 電圧計
１８： 電流計
２０： 回収容器
２１： ミストトラップ
２２： ヘキサントラップ
２３： 活性炭トラップ
３１： 放電用電極板
３１ａ，３１ｂ：電極グループ
３２： ガラス板（誘電体の無声放電バリア）
３３： 無声放電空間
３４： スペーサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項２】
不活性ガスをもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同不活性ガスを別途前記噴霧ノズルに供給することにより、その噴霧ノズルから前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着され互に対向して並設された誘電体の無声放電バリアの間に形成された無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項３】
無声放電空間内を流通して無害化処理された後、なおＰＣＢが残存するＰＣＢ含有油を回収し、その回収したＰＣＢ含有油を再度、霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項４】
ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する手段と、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系と、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源部を備えたことを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【請求項５】
ＰＣＢ含有油と不活性ガスが供給されて前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズルと、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアを間隔を保って並設させ互に向かい合う前記無声放電バリアの間に無声放電空間が形成されその無声放電空間内に前記霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系を有するリアクタと、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を備えたことを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【請求項６】
リアクタに収まる無声放電系は、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアがスペーサを介して間隔を保って並設され、その互に向かい合う前記無声放電バリアの間に無声放電空間が形成され、前記無声放電バリアと共に並設状態にある前記放電用電極板が順次交互に選択されて二つの電極グループに形成され、その一方の電極グループを接地電極とし、他方の電極グループを電源出力端子に接続する電極としたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【請求項１】
ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項２】
不活性ガスをもってＰＣＢ含有油を噴霧ノズルに供給すると共に同不活性ガスを別途前記噴霧ノズルに供給することにより、その噴霧ノズルから前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化して噴出させ、その噴出したＰＣＢ含有油を、片面に放電用電極板が装着され互に対向して並設された誘電体の無声放電バリアの間に形成された無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項３】
無声放電空間内を流通して無害化処理された後、なおＰＣＢが残存するＰＣＢ含有油を回収し、その回収したＰＣＢ含有油を再度、霧化または液滴化または蒸気化し、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油を、無声放電作動中の無声放電空間内を流通させることにより、前記ＰＣＢ含有油中のＰＣＢを無害物質に転換することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＰＣＢ含有油の無害化処理方法。
【請求項４】
ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する手段と、その霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系と、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源部を備えたことを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【請求項５】
ＰＣＢ含有油と不活性ガスが供給されて前記ＰＣＢ含有油を霧化または液滴化または蒸気化する噴霧ノズルと、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアを間隔を保って並設させ互に向かい合う前記無声放電バリアの間に無声放電空間が形成されその無声放電空間内に前記霧化または液滴化または蒸気化されたＰＣＢ含有油が流通する無声放電系を有するリアクタと、その無声放電系に無声放電エネルギーを供給する電源を備えたことを特徴とするＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【請求項６】
リアクタに収まる無声放電系は、片面に放電用電極板が装着された複数枚の誘電体の無声放電バリアがスペーサを介して間隔を保って並設され、その互に向かい合う前記無声放電バリアの間に無声放電空間が形成され、前記無声放電バリアと共に並設状態にある前記放電用電極板が順次交互に選択されて二つの電極グループに形成され、その一方の電極グループを接地電極とし、他方の電極グループを電源出力端子に接続する電極としたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＰＣＢ含有油の無害化処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１２９９００（Ｐ２００６−１２９９００Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８８６５（Ｐ２００４−３１８８６５）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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