(57)【要約】【課題】有害物質を含む焼却灰等を断続流動式熱分解装置に投入し、真空中で無害化処理を行うが、真空を発生させる真空ポンプの前段に冷却装置を設けている。この冷却過程で凝集水と無害化未完了のダイオキシン等有害物質が回収される。この凝集水は断続流動式熱分解装置の稼働条件によっては環境排出基準を超える場合もある。【解決手段】廃液無害化装置は真空が実現できる真空系の中に加熱部を持ち、有害物質を含む廃液を噴霧した後減圧無酸素にして加熱無害化処理する。また、真空系の雰囲気を窒素を注入し水の３重点より大気圧に近い圧力にして加熱され気体となった水を冷却により結露させ液体の水として回収することを目的とした内部冷却部を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を貯留する貯留槽、噴霧された有害物質と注入された窒素ガスを６１０Ｐａ〜１０００Ｐａで５５０〜８５０℃の雰囲気で分解する加熱部・内部冷却部を有する真空系、貯留槽と真空系を継げ廃液をポンプで加圧され先端部の噴霧部より真空系に噴霧すれる配管、真空系の内部ガスを排出する真空ポンプ、排出ガスを冷却し水と塩素系分子を回収する外部冷却部よりなる廃液無害化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】有害物質を含む焼却灰等を無害化装置において無害化未完了のガスから回収される廃液に含まれる有害物質を無害化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】有害物質を含む焼却灰等を無害化装置（特許文献１）で無害化の過程で真空ポンプで吸引したガスに含有する水分、並びに飛散した灰等には無害化しきれなかったダイオキシン等の有害物質が含有される場合があり、環境排出規制値以下にさげる必要があった。
【特許文献１】特許３２６６５９１号公報
【０００３】しかし、焼却灰等を断続流動式熱分解装置で無害化の過程で排出される有害物質の含有する廃液を無害化する技術はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】断続流動式熱分解装置において有害物質を含む焼却灰等がペレット状に成形され、装置に投入される。このペレット状の混合物質は多少の水分を残した状態で乾燥される。
断続流動式熱分解装置に投入されると高温、真空で処理されるため水分は蒸発され真空ポンプに吸引される。
この吸引ガスには無害化されるまでに至らない成分もある。また断続流動式熱分解装置から排出された状態のガスは高温でかつ、ペレット状の混合物質が破砕・粉じんと化した灰、塩素及び塩酸等のガスが吸引され真空ポンプに損傷を与える。真空ポンプを損傷無く稼働させるため常温まで冷却し、この冷却過程で凝集水と無害化未完了のダイオキシン等有害物質が回収される。
この凝集水は断続流動式熱分解装置の稼働条件によっては環境排出基準を超える場合もある。
本発明はこの廃液を無害化する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】上記課題を解決するために本発明の廃液無害化装置は真空が実現できる真空系の中に加熱部を持ち、有害物質を含む廃液を噴霧した後減圧無酸素にして加熱無害化処理することを特徴とする。【０００６】また、真空系の雰囲気を窒素を注入し水の３重点より大気圧に近い圧力にして加熱され気体となった水を冷却により結露させ液体の水として回収することを目的とした内部冷却部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】本発明による効果は次のとおりである。
従来焼却灰に含まれる有害物質を分解・無害化する過程で無害化未完了のため排出できなかった廃液を規制値以下に無害化できる。
無害化反応を窒素を注入した減圧無酸素の雰囲気とすることで高温の水の蒸気を冷却過程で液体の水として回収でき大型の真空ポンプを作動させたの同様の効果が得られ経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】本発明の概略の構成と流れについて説明する。
特許３２６６５９１「断続流動式熱分解装置」から排出され凝集水と無害化未完了のダイオキシン等有害物質の混入する廃液は廃液貯留槽（１）に貯留されている。
廃液は加圧され真空系を構成する加熱部に噴霧手段（２４）から噴霧される。噴霧された廃液は加熱部（３）で蒸発気化され所定圧、所定温度に加熱され無害化される。
蒸気及び無害化された物質は内部冷却部（３３）で回収するとともに真空ポンプ（４）で吸引排気される。有害物質が分解された後の最終物質は真空系の冷却部及び真空系の出口の冷却部に設けたＮａＯＨ等の溶液（４２）でバブリングし、捕捉・回収している。
真空系には窒素を注入し高真空で実現できると熱分解を窒素雰囲気の無酸素状態で熱分解を実現している。
噴霧手段（２４）から加熱部（３）、内部冷却部（３３）及び真空ポンプ（４）入口までの系を本発明では真空系と定義する。
【実施例】
【０００９】次に各部の詳細な実施例を説明する。
廃液貯留槽（１）はダイオキシンが混入している廃液を貯留するタンクである。貯留液は特許３２６６５９１「断続流動式熱分解装置」で処理する過程で処理が不完全な状態で排出される廃液や焼却施設の清掃等で排出されるダイオキシン混じりの液あるいは、その他焼却場近辺等で発生したダイオキシン等を含有する土壌を無害化する過程で発生した水溶液である。
廃液を廃液貯留槽（１）へ注入する方法は１度に注入する方法や「断続流動式熱分解装置」などの前置装置と結合し受け渡される場合もある。
１度に注入する方法であっても、前置装置と結合しても本質は変わらないのでいずれの手段でもかまわない。【００１０】廃液貯留槽（１）から導かれた廃液はつぎに配管加熱部（２２）で加熱される。
加熱された廃液はポンプ（２１）で加圧され先端にこのノズルの付いた噴霧手段（２４）により霧状にされ炉内に噴霧される。
この噴霧により廃液に含有している有害物質が加熱部（３）内に入る。
廃液は廃液貯留槽から配管（２）を通し真空系に流れる。この途中ポンプ（２１）で加圧され、配管加熱部（２２）で温められ、配管の先端にある噴霧手段のノズルから真空系に噴霧される。
ノズル近傍には遮断弁（２３）がありポンプ停止後の廃液の速やかな遮断とノズル凍結を防いでいる。【００１１】ダイオキシンや油脂類は１０〜１００Ｍｐの真空下で５５０〜８５０℃に加熱すると分解しＣ，ＣＯ２，Ｏ２，Ｈ２Ｏ，Ｃｌ２，ＨＣｌ等の原子や無機の低分子に分解される。大気組成の気体を窒素で置換し、酸素が無く大気圧より低圧の環境下のことを減圧無酸素状態と定義する。この減圧無酸素状態でもダイオキシンの分解は起こり、１０〜１００Ｍｐの真空下で５５０〜８５０℃に加熱したのと同様にダイオキシンの分解することが確認されている。【００１２】加熱部の炉心（３１）材料は超耐熱セラミック材等の遠赤外線を発生する熱伝導率の高い素材でできている。
超耐熱セラミック材等の遠赤外線を発生する熱伝導率の高い素材の炉心（３１）は強度、密封性の面で劣るため、外殻は真空に耐える強度と密封性維持するため金属を使用して容器の中に断熱部を介し加熱部が直接接しないように隔離され、炉壁に支持されている。
加熱部は内部温度が５５０℃〜８５０℃に加熱されていて、圧力は６１０Ｐａ〜１０００Ｐａの減圧状態に維持されている。
加熱の手段（３２）は８００℃まで上昇できれば電気を用いる電熱であるが、ガス・油を用いる燃焼であるがは問わない。
本発明の実施例では電気を用いた加熱の例として説明する。
超耐熱セラミック材等の炉心は断面が円形の構造をしており外周部に電気ヒ−タ−が密着して取り付けられている。
真空中では炉心と電気ヒ−タ−が接触していないと熱の伝わりが悪くなりヒ−タ−が高温になり劣化・破損に至らしめやすいか、所定の温度にあげられないおそれがある。望ましくは炉心の超耐熱セラミック材の中に埋設させた構造とすることである。【００１３】真空系加熱部の炉心に噴霧された廃液の霧は炉心・炉壁からの輻射熱をうけ加熱され、気化する。
加熱部内は真空のため加熱部内ガスからの熱伝導による熱の移動・加熱はわずかである、また飛散した霧は加熱部の内部ガスによる抵抗がほとんどないため、水滴の大小に関係なく炉心内に滞留し続けることなく重力により自由落下する。
炉心の形状は噴霧手段近辺で飛散した霧が少しでも長く滞空し滞空中に十分加熱されるよう広くなっている。
飛散した霧は加熱部炉壁からの赤外線を吸収し蒸発する。加熱部内を自由落下する間に蒸発するに充分の熱量を吸収できなかった霧は炉壁表面に落下し、炉壁から加熱され蒸発する。【００１４】常温の水を蒸発させ１０Ｐａの気体にすると約１２，６００，０００倍に、１００Ｐａでは１，２６０，０００倍に、６１０Ｐａの気体にすると常温で水の容積の約２０５，０００倍の気体になる。常温から８５０℃に温度を上げると更に約３．８倍の気体になる。
気体の熱伝導による移動は飛散する気体分子の衝突や接触面からの授受で行われるが真空中での熱伝導による移動はわずかで、輻射熱の吸収による上昇とあわせ温度上昇する。圧力の低下に比例し熱の移動量は少なくなる。【００１５】真空中では上記のように熱が伝わりにくい為、分解処理を確実に起こさせるには滞留時間を長くする必要がある。
滞留時間をとらす真空中を短時間に通過させると炉壁接触面と接触した気体と接触しない気体で温度が不均質の状態で、温度が上からず一部のダイオキシンは分解しないまま炉を出てしまう。
滞留時間を長くするためには炉心を長くするか、炉内体積を大きくするか、真空系に注入する廃水の量を少なくする方法がある。
減圧状態で一定時間滞留したダイオキシンはＣＯ２，Ｏ２，Ｈ２Ｏ，Ｃｌ２，ＨＣｌの分子レベルに分解する。
水の他に窒素とダイオキシンが分解したガスは真空ポンプ（４）で吸引・加圧され排出される。
本装置に用いる真空ポンプは１００Ｐａの真空が造れれば方式はどのようなものであってもかまわない。【００１６】真空ポンプ（４）はカルノ−・サイクルの熱機関でいう断熱圧縮が入っており、真空圧の気体を大気圧以上の圧力まで圧縮した上で排出するもので断熱圧縮によって気体は温度が上昇する。
真空ポンプ（４）に入る気体は炉心で加熱された５５０℃〜８５０℃の高温ガスである。ちなみに、８００℃の気体を１００Ｐａから外部に熱が漏れない理想状態で大気圧相当の１００，０００Ｐａまで断熱圧縮すると８０００℃を超える高温になる。２０℃の気体の場合は同条件下で２０００℃強になる。
本装置の動作圧力が低いため熱容量は多くないが真空ポンプ（４）にとっては不要の熱負荷となる。
本装置では不要な熱負荷によるダメ−ジを軽減するため真空ポンプ前面に内部冷却部（３３）を置き冷却している。【００１７】固体・液体・気体の３形態が共存する水の３重点である６１０Ｐａ，０℃より高い圧力では液体の水から気体の蒸気へは蒸発の形態をとる。３重点以下になると水は存在できず、固体の状態になる。有害物質の分解する１０〜１００Ｍｐの真空で５５０〜８５０℃の環境と窒素を入れ真空度を大気圧に近づけた減圧無酸素の環境では水の挙動が変わる。水の３重点より低い１０〜１００Ｍｐの環境では液体の水は存在せず個体の水だけになり、６１０Ｐａより真空度が低い（大気圧に近い）状態では液体の状態が存在する。水の３重点以下の圧力の環境で気体の蒸気を冷却により回収しようとすると氷や霜となって付着する。この冷却を続け気体の蒸気を回収しようとしても氷や霜が厚くなって熱の伝わりが悪くなり冷却の効率を下げてしまう。【００１８】本発明では真空系の圧力を６１０Ｐａ以上にすることで真空系の中に水を存在させることができ冷却部表面への氷や霜の付着を回避でき真空系の蒸気を水の形に変えることができ真空ポンプ（４）で排気したのと同等の効果が得られ真空ポンプの負荷軽減になる。別の観点からは大型の真空ポンプを使用したのと同等の働きをする。また、真空系の中でバブリングが可能になる。反対に１０〜１００Ｍｐの真空系では液体での回収ができず、気体のままの排出となって真空ポンプの１ストロ−ク当たりの処理量はすくない。
真空ポンプからの排出されるのは水以外の気体と冷却されて結露に至らなかった気体の水であるが、内部冷却部（３３）で結露した水も排出したのと同様の結果となるのでポンプの能力が大型化したのと同様の効果となる。
又、水の状態にできることで苛性ソ−ダの溶液を存在させることができる、このことで真空系の中でもバブリングができ、Ｃｌ２，ＨＣｌを捕捉できる。
真空ポンプの前段で、Ｃｌ２，ＨＣｌを軽減できポンプへの損傷を軽減できる。【００１９】真空系の真空度は噴霧される水量、窒素注入量、真空ポンプの排気能力、内部冷却部（３３）の凝集量によって決定される。
冷却部に使用する冷媒は０℃で噴霧し気化した蒸気を結露させ液体の水として回収する。【００２０】内部冷却部（３３）と後述の外部冷却部（４１）及びバブリング槽（４２）のアルカリ液は苛性ソ−ダ供給源（６１）より薬注ポンプＡ（６２）で供給されるようになっている。外部冷却部（４１）は真空ポンプ出口側に付けた冷却手段で排出ガスを常温まで冷却するものである。
この冷却で真空系を出た水の分子は液体の水として回収される。
排出ガスの内Ｃｌ２やＨＣｌはＮａＯＨ溶液でバブリングすることで回収、無害化される。窒素はガスの状態で排出される。
これら内部冷却部、外部冷却部及びバブリング槽のアルカリ溶液は排出ポンプＡ（３４）や排出ポンプＢ（４３）よにり廃液回収槽（６）に集められ塩酸供給源（６３）より薬注ポンプＢ（６４）で供給される酸で中性化処理し排出される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００２２】１・・廃液貯留槽、２・・配管、２１・・ポンプ、２２・・配管加熱部、２３・・加熱部、２４・・噴霧手段、２５・・遮断弁
３・・加熱部、３１・・炉心、３２・・加熱手段、３３・・内部冷却部、３４・・排出ポンプＡ、３５・・断熱部、３６・・炉壁
４・・真空ポンプ、４１・・外部冷却部、４２・・バブリング槽、４３・・排出ポンプＢ、５・・窒素供給源、６・・廃液回収槽、６１・・苛性ソ−ダ供給源、６２・・薬注ポンプＡ、６３・・塩酸供給源、６４・・薬注ポンプＢ
【図１】
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