(57)【要約】【課題】要処理物に対する熱処理が十分に出来る熱分解機構を提供しようとするもの。【解決手段】この発明の熱分解機構は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備し、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出するようにした。この熱分解装置は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備するので、高温の熱風吹き込み室１と、要処理物供給室２との二段階で熱処理を行うことが出来る。また、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出するようにしたので、要処理物供給室２で有害ガスが生成しても熱風吹き込み室１での高温をこうむったうえで排出することが出来る。【選択図】図２
2019035553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風吹き込み室（１）と要処理物供給室（２）とを具備し、熱風は前記熱風吹き込み室（１）から要処理物供給室（２）へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室（１）から排出するようにしたことを特徴とする熱分解機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化学工場、食品加工工場などの排水、廃水、排液、廃液の処理装置、スクラバー水の処理装置、廃棄物処理装置、福島・スリーマイル島・チェルノブイリなど世界各地の放射能汚染土壌の除染装置その他に利用できる熱分解機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱分解装置を有し、熱分解装置の熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解ガスと残渣とに熱分解する熱分解処理システムに関する提案があった（特許文献１）。
すなわち、近年、多量に排出されるプラスチックを始めとする廃棄物に対し所定の処理を施して資源として利用する各種の手法の提案がなされている。また、その一例として、バイオマス（木材、汚泥、家畜糞尿、生ゴミ等）や廃プラスチック等の有機物処理材料を熱分解処理して、熱分解ガスと熱分解残渣とを生成するとともに、熱分解ガスを凝縮することにより分解油として回収し、残渣に対しては所定の処理をすることにより炭化物として利用することが考えられている。この中でも、有機物処理材料として廃プラスチックを用いると、分解油を高効率で回収することができる。このような廃プラスチックを熱分解油化処理する廃プラスチック処理装置に関しては多くの提案がなされている。
ある提案の廃プラスチック処理装置においては、熱分解装置が重要な機器となる。この熱分解装置に処理材料を連続投入して残渣を連続排出できれば、連続処理式のシンプルで効率的な熱分解装置を提供することができる。但し、熱分解処理を連続処理する場合、熱分解装置から熱分解ガスが連続的に排出される為、熱分解ガス中に多少の残渣成分が混入し、この熱分解ガスを凝縮すると熱分解油中に残渣分がスラッジとして混入してしまうという問題がある。
このスラッジ成分が蓄積すると、下流に機器類に影響を及ぼす場合もあり得る。例えば、ポンプ内にスラッジ分が蓄積し磨耗の原因になり、ボイラーの燃料として利用する場合に、バーナノズル内にスラッジ分が混入しノズルが磨耗する等の問題である。
この従来提案は、このような点を考慮してなされたものであり、連続式の熱分解装置から熱分解ガスが連続的に排出され、熱分解ガス中に多少の残渣成分が混入してしまう場合においても、下流の機器類や熱分解油の利用先においてスラッジの磨耗や蓄積等の問題が生じることがなく、かつ全体として熱効率を上げることができる熱分解システムを提供することを目的とする。
この従来提案は、熱分解炉を有し、この熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解ガスと残渣とに熱分解する熱分解装置と、熱分解炉内で発生した熱分解ガスを凝縮して分解油を生成する熱分解ガスエジェクタと、熱分解ガスエジェクタにて生成した分解油を貯留する分解油分離器と、分解油分離器からの分解油を冷却する分解油冷却器と、熱分解装置の熱分解炉内を熱分解温度に加熱する加熱装置とを備え、分解油分離器と分解油冷却器との間に循環ポンプを設置するとともに、分解油を分解油冷却器で冷却後、戻しラインを介して熱分解ガスエジェクタに戻して熱分解ガスエジェクタの凝縮冷却源とし、分解油分離器、循環ポンプ、分解油冷却器、戻しラインおよび熱分解ガスエジェクタにより循環ラインを形成し、分解油分離器内の分解油から分離排出されるオフガスをオフガス吸引エジェクタにより吸引し、加熱装置に送って加熱装置の加熱源とすることを特徴とする熱分解処理システムである。
この従来提案によれば、連続式の熱分解装置において、熱分解ガスを凝縮すると熱分解油中に残渣分がスラッジとして混入してしまう場合においても、下流の機器類や熱分解油の利用先においてスラッジの磨耗や蓄積等の問題が生じることはない。このためシンプルで安定的に処理でき、かつ全体として熱効率を上げることができる熱分解システムを提供することができる、というものである。
しかし、この従来提案では要処理物に対する熱処理を十分にできていないきらいがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-179726
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこでこの発明は、要処理物に対する熱処理が十分に出来る熱分解機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
この発明の熱分解機構は、熱風吹き込み室と要処理物供給室とを具備し、熱風は前記熱風吹き込み室から要処理物供給室へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室から排出するようにしたことを特徴とする。
この熱分解装置は、熱風吹き込み室と要処理物供給室とを具備するので、高温の熱風吹き込み室と、要処理物供給室との二段階で熱処理を行うことが出来る。
【０００６】
また、熱風は前記熱風吹き込み室から要処理物供給室へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室から排出するようにしたので、要処理物供給室で有害ガスが生成しても熱風吹き込み室での高温をこうむったうえで排出することが出来る。
前記熱風は、都市ガスやプロパンガス等のガス・バーナー、また電気ヒーターなどで発生させることが出来る。
前記要処理物として、排水、廃水、排液、廃液、スクラバー水、放射能汚染土壌の除染の際の洗浄水、廃棄物などを例示することが出来る。
【０００７】
例えば、前記熱風吹き込み室内の温度を850〜1,100℃に、要処理物供給室内の温度は400〜850℃に設定するようにしてもよい。
このように構成すると、要処理物供給室内で仮に有機成分由来のダイオキシン類などの有毒・発癌性ガスが生成しても、これを熱風吹き込み室で熱分解してから排出することが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
要処理物供給室で有害ガスが生成しても熱風吹き込み室での高温をこうむったうえで排出することが出来るので、要処理物に対する熱処理が十分に出来る熱分解機構を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の熱分解機構を利用した排水処理装置（実施形態１）を説明するシステム・フロー図。
【図２】図１の熱分解機構を説明するシステム・フロー図。
【図３】この発明の熱分解機構を利用した放射能汚染土壌の除染装置（実施形態２）を説明するシステム・フロー図。
【図４】図３の放射能汚染土壌の除染装置の要部を拡大して説明するシステム・フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１及び２に示すように、実施形態１の熱分解機構（図２参照）は排水処理装置（図１参照）に利用したものである。
この熱分解機構は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備する。この熱分解機構の筐体の外壁には水冷ジャケット（図示せず）を設けており、この冷却水の廃熱回収機構３を下方に形成している。
【００１１】
そして、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環（点線で示す）すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出（点線で示す）するようにした。前記熱風は、LNG都市ガス12Aのガス・バーナー４で発生させた。ここで、要処理物供給室２にもガス・バーナー４の熱風を吹き込むようにしてもよい。
前記要処理物として、工場排水、廃水、排液、廃液、スクラバー水を、排水貯留槽５から要処理物供給室２へと噴霧して処理した。これらの排水等は、活性炭やシリカなどの吸湿体に含浸させて要処理物供給室２に供給してもよい。また、排水等の処理前の水質を評価・記録するため、TOC（化学的酸素要求量）計６を設置している。
【００１２】
熱分解機構から図示上方に排出された排ガス（点線で示す）は、2連のスクラバー機構７に供給され、図示左側の前のスクラバー機構７の上方から送風機８によってエジェクとされて導入されシャワー・ミストでトラップされて水層に置換されると共に、下方のルーツブロワーLBにより曝気して水層に導入される。
そして、その排気は図示右側の後のスクラバー機構７に導入され、シャワー・ミストでトラップされて水層に置換される。最終的に3重とした活性炭フィルター９を介して、清浄に浄化されて外気に排出される。
【００１３】
このスクラバー機構の保有水には、図示下方の電解水生成機構10によって電解塩素水（次亜塩素酸）が供給され、排ガス中の有機成分などの汚れ成分を（万が一残留していても）酸化分解して浄化するようにしている。
ここで、電解水生成に伴い、35％塩酸槽11、還元剤槽12、12％次亜塩素酸槽13とを付設している。なお、図示上方の左端には、元受けの次亜塩素酸タンク14を設置している。
【００１４】
次に、この実施形態の熱分解装置の使用状態を説明する。
この熱分解装置は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備するので、高温の熱風吹き込み室１と、要処理物供給室２との二段階で熱処理を行うことが出来た。
また、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出するようにしたので、要処理物供給室２で有害ガスが生成しても熱風吹き込み室１での高温をこうむったうえで排出することができ、要処理物に対する熱処理が十分に出来るという利点があった。
具体的には、熱風吹き込み室１内の温度を850〜1,100℃に、要処理物供給室２内の温度は400〜850℃に設定するようにした。したがって、要処理物供給室２内で仮に有機成分由来のダイオキシン類などの有毒・発癌性ガスが生成しても、これを熱風吹き込み室１で熱分解してから排出することが出来る。
【００１５】
（実施形態２）
図３及び４に示すように、実施形態２の熱分解機構は、放射能汚染土壌の除染装置に利用したものである。
なお、図３の上側が放射能汚染土壌洗浄水再生装置のフロー図、下側が放射能汚染土壌洗浄分級装置のフロー図、図４が前記放射能汚染土壌洗浄分級装置の要部拡大図である。
実施形態１とは異なり、この実施形態の熱分解装置は、要処理物として放射能汚染土壌の除染の際の洗浄水を浄化・処理するようにしている。
【００１６】
この熱分解機構は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備する。この熱分解機構の筐体の外壁には水冷ジャケット（図示せず）を設けており、この冷却水の廃熱回収機構３を下方に形成している。
そして、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環（点線で示す）すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出（点線で示す）するようにした。前記熱風は、LNG都市ガス12Aのガス・バーナー４で発生させた。ここで、要処理物供給室２にもガス・バーナー４の熱風を吹き込むようにしてもよい。
【００１７】
前記要処理物として、放射能汚染土壌の除染の際の洗浄水を、排水貯留槽５から要処理物供給室２へと噴霧して処理した。これらの排水等は、活性炭やシリカなどの吸湿体に含浸させて要処理物供給室２に供給してもよい。また、排水等の処理前の水質を評価・記録するため、TOC（化学的酸素要求量）計６を設置している。
【００１８】
熱分解機構から図示上方に排出された排ガス（点線で示す）は、2連のスクラバー機構７に供給され、図示左側の前のスクラバー機構７の上方から送風機８によってエジェクとされて導入されシャワー・ミストでトラップされて水層に置換されると共に、下方のルーツブロワーLBにより曝気して水層に導入される。
そして、その排気は図示右側の後のスクラバー機構７に導入され、シャワー・ミストでトラップされて水層に置換される。最終的に3重とした活性炭フィルター９を介して、清浄に浄化されて外気に排出される。
【００１９】
このスクラバー機構の保有水には、図示下方の電解水生成機構10によって電解塩素水（次亜塩素酸）が供給され、排ガス中の有機成分などの汚れ成分を（万が一残留していても）酸化分解して浄化するようにしている。
ここで、電解水生成に伴い、35％塩酸槽11、還元剤槽12、12％次亜塩素酸槽13とを付設している。なお、図示上方の左端には、元受けの次亜塩素酸タンク14を設置している。
【００２０】
次に、この実施形態の熱分解装置の使用状態を説明する。
この熱分解装置は、熱風吹き込み室１と要処理物供給室２とを具備するので、高温の熱風吹き込み室１と、要処理物供給室２との二段階で熱処理を行うことが出来た。
【００２１】
また、熱風は前記熱風吹き込み室１から要処理物供給室２へと循環すると共に、前記熱風の一部を熱風吹き込み室１から排出するようにしたので、要処理物供給室２で有害ガスが生成しても熱風吹き込み室１での高温をこうむったうえで排出することができ、要処理物に対する熱処理が十分に出来るという利点があった。
具体的には、熱風吹き込み室１内の温度を850〜1,100℃に、要処理物供給室２内の温度は400〜850℃に設定するようにした。したがって、要処理物供給室２内で仮に土壌から漏出したダイオキシン類などに起因する有毒・発癌性ガスが生成しても、これを熱風吹き込み室１で熱分解してから排出することが出来る。
【００２２】
更に、図３の下側の放射能汚染土壌洗浄分級装置のフロー図について説明する。
この分級装置15は、有害物質による汚染土壌16（保管放射能汚染土壌としてフレコンバッグに収容）を5mm以下に分級（放射能濃度が20,000Bq/kg以上であった）して、電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18の順で及ぼすことにより、前記有害物質が収着した粘土・シルトの少なくとも一部を汚染土壌から剥離させて電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18に移行せしめるようにした。
【００２３】
前記有害物質として、原発事故で降下したセシウム134、セシウム137などの放射性セシウムを含む土壌を処理した。前記粘土・シルトは、岩石が熱作用や化学作用を受けて変性した二次鉱物であって、その層間に陽イオン（放射性セシウム）が収着し易い性質を有する。
前記電解強酸性水17や電解強アルカリ性水18は、有隔膜の電気分解機構（電解水生成装置19により生成させた。すなわち、有隔膜の陽極側に所定濃度（約3％）の食塩水を流すと共に（電解強酸性水17が生成）、同陰極側に水を流した（電解強アルカリ性水18が生成）。そして、前記電解強酸性水17の水素イオン濃度はpH3以下になるよう調整し、前記電解強アルカリ性水18の水素イオン濃度はpH12以上になるよう調整した（電流密度6A/dm2）。
【００２４】
前記電解強酸性水17には、電解生成塩素（Cl2、HOCl）が含まれることになる（残留塩素濃度は数百ppmであった）。この電解生成塩素が汚染土壌中の有機物を分解することにより、有害物質が収着している粘土・シルトが土壌から剥離し易くなる。
前記汚染土壌に電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18の順で及ぼす態様として、汚染土壌に電解強酸性水17と電解強アルカリ性水18を交互に２回及ぼすようにした（前除染機20と後除染機21）。また、前記汚染土壌に電解強酸性水17と電解強アルカリ性水18を交互に及ぼす態様として、該土壌にかけ流し浸漬するようにした。
【００２５】
そして、前記有害物質が収着した粘土・シルトが移行した電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18を、分級機構22により砂から分離するようにした。前記分級機構22として、複数の貫通部を有するふるい方式を採用した。前記分級機構22の目の態様として、スリット状（細長線状）の貫通部（図示せず）が形成されているものを使用した。
【００２６】
具体的には汚染土壌を、先ず前除染機20で、電解強酸性水17が及ぼされる酸洗浄槽23から電解強アルカリ性水18が及ぼされるアルカリ洗浄槽24へと移行せしめるようにし（土壌は図示右方向に移動）、前記各洗浄槽は有害物質が収着した粘土・シルトが透過できる貫通部を有する分級機構22（1mm回転スクリーン）を具備するようにした。前記回転スクリーンはモータMにより回転駆動される。
前記1mm回転スクリーンの目を透過した1mm未満の土壌には、放射能濃度が高い粘土・シルトが含まれており、これを電解酸性水除去装置と電解アルカリ性除去装置に移行させ、pH調整したりPACを添加したりして有害物質を含む粘土・シルトを沈降分離した。これは高濃度放射性土壌であり、放射能濃度が30,000Bq/kg以上であった。
【００２７】
前記前除染機20のアルカリ洗浄槽24から排出された汚染土壌を、後除染機21の電解強酸性水17が及ぼされる酸洗浄槽23から電解強アルカリ性水18が及ぼされるアルカリ洗浄槽24へと移行せしめるようにし（土壌は図示右方向に移動）、前記各洗浄槽は有害物質が収着した粘土・シルトが透過できる貫通部を有する分級機構22（120μm回転スクリーン）を具備するようにした。前記回転スクリーンはモータMにより回転駆動される。
この後除染機21のアルカリ洗浄槽24から排出された土壌の放射能濃度は、3,000Bq/kg以下にまで低減されていた（除染埋戻し土壌25）。
一方、120μm回転スクリーンの目を透過した120μm未満の土壌には、放射能濃度が高い粘土・シルトが含まれており、これを電解酸性水除去装置と電解アルカリ性除去装置に移行させ、pH調整したりPACを添加したりして有害物質を含む粘土・シルトを沈降分離した。これは高濃度放射性土壌26であり、放射能濃度が30,000Bq/kg以上であった。
【００２８】
このように汚染土壌を前除染機20と後除染機21とで、電解強酸性水17が及ぼされる酸洗浄槽23から電解強アルカリ性水18が及ぼされるアルカリ洗浄槽24へと移行せしめるようにしたので、これらの装置により有害物質による汚染土壌に電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18の順で及ぼすことが出来た。
また、前記各洗浄槽は有害物質が収着した粘土・シルトが透過できる貫通部を有する分級機構22を具備するようにしており、この機構により有害物質が収着した粘土・シルトが移行した電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18を砂から分離することが出来た。
【００２９】
この分級装置15は、有害物質による汚染土壌に電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18の順で及ぼすこととしているので、有害物質が収着した粘土・シルトの少なくとも一部を汚染土壌から剥離させることができ、土壌から汚染物質を具体的に有効に分離することができるという利点を有する。 
また、有害物質による汚染土壌に電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18の順で及ぼすようにしたので、汚染土壌の環境のpHを急激に変動させることになり、粘土・シルトの荷電状態（土壌粒子のゼータポテンシャル）を変化させて粘土・シルトの水中への分散をし易くすることが出来るという利点を有する。
【００３０】
さらに、前記有害物質が収着した粘土・シルトの少なくとも一部を汚染土壌から剥離させて電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18に移行せしめることとしているので、有害物質の処理を土壌処理（固体）から水処理（液体）へと質的に転換することが出来るという利点を有する。
【００３１】
その上、前記有害物質が収着した粘土・シルトが移行した電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18を、分級機構22により砂から分離するようにしているので、電解強酸性水17、電解強アルカリ性水18中に移行した有害物質を土壌を構成する砂から分離することが出来るという利点を有する。
【００３２】
また、前記電解強アルカリ性水18が及ぼされた汚染土壌16から、地下水・再生水27でアルカリ性水を洗い流すアルカリ性水すすぎ槽28を具備せしめるようにし、前記アルカリ性水すすぎ槽13は有害物質が収着した粘土・シルトが透過できる貫通部を有する分級機構22を具備するようにした。
【００３３】
このように、電解強アルカリ性水18が及ぼされた汚染土壌16からアルカリ性水を洗い流すアルカリ性水すすぎ槽13を具備せしめるようにしたので、電解強アルカリ性水18が及ぼされた土壌の次工程（前除染機20、後除染機21排出）への影響を緩和することが出来る。
また、前記アルカリ性水すすぎ槽13は有害物質が収着した粘土・シルトが透過できる貫通部を有する分級機構22を具備するようにしており、有害物質が収着した粘土・シルトが移行したすすぎ水を砂から分離するようにした。
【００３４】
さらに、前記分級機構22からの排出水中の有害物質が収着した粘土・シルトを、活性炭に吸着させるようにしており、汚染土壌16から有害物質を実際に選択的に分離して活性炭に移行させるようにした（図示せず）。
【００３５】
その上、前記有害物質が収着した粘土・シルトを吸着した活性炭の焼却処理を行って減容化するようにしており、排出水中の有害物質を活性炭に吸着・濃縮しこれを焼却して減容化するようにした（図示せず）。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
要処理物に対する熱処理が十分に出来ることによって、種々の熱分解機構の用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  熱風吹き込み室
２  要処理物供給室
【図１】
2019035553.tif 000003
【図２】
2019035553.tif 000004
【図３】
2019035553.tif 000005
【図４】
2019035553.tif 000006