(57)【要約】【課題】ダイオキシン類、ＰＣＢ等の芳香族化合物を含有する廃棄物を、容易に分解・無害化できる方法を提供する。また、既設焼却炉を改造すればのダイオキシン排出量を大幅に減少させる技術を提供する。【解決手段】ダイオキシン類等の芳香族化合物を含有する廃棄物を加熱し、それにセラミック、電気、磁気等により活性化処理した過熱水蒸気を作用させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物を含有する廃棄物を加熱し、それにセラミック、電気、磁気等により活性化処理した過熱水蒸気を作用させることを特徴とする芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項２】
芳香族化合物が芳香族塩素化合物であることを特徴とする請求項１記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項３】
過熱水蒸気が、排熱ボイラーの蒸気を利用して得られたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項４】
芳香族化合物を含有する生ゴミ、汚泥等の廃棄物を焼却する際に、予熱空気に過熱水蒸気を混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項５】
活性化された過熱水蒸気が、原料水を活性化し、その活性化された水を加熱して得られたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項６】
芳香族化合物を含有する廃棄物を加熱し、それに活性化処理した過熱水蒸気を作用させる際に、触媒の存在下で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項７】
芳香族化合物がダイオキシン類であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【請求項８】
芳香族化合物がコプラナＰＣＢであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芳香族塩素化合物、特に毒性の高いＰＣＢ、ダイオキシンの効率的分解除去に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、焼却炉、電力用ボイラー、一般ボイラー等は、酸化雰囲気で燃焼するので、ダイオキシン生成の問題があった。そのため、燃料に水を混合したり、８５０℃以上でダイオキシンを分解した後、急冷してダイオキシンの再生成を防ぐ方法がとられていた。
しかし、急冷すると、その熱エネルギーは利用できないので、経済的には損失となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＰＣＢ、ダイオキシンは図３に示すごとく、ベンゼンが基幹物質となっているが、このベンゼン環は、加熱・酸化には強く、１２００℃でも短時間では酸化されない。従って一時的にダイオキシンが高温で分解しても、ベンゼン環が残っていると冷却時ダイオキシンが再生成する恐れがある。
本発明では、このベンゼン環を完全に分解し、冷却時にもダイオキシンを生成させない方法を提供する。この方法により排ガス急冷の必要がなくなり、熱エネルギー回収が容易となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を下記構成手段により解決するものである。
（１）芳香族化合物を含有する廃棄物を加熱し、それにセラミック、電気、磁気等により活性化処理した過熱水蒸気を作用させることを特徴とする芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（２）芳香族化合物が芳香族塩素化合物であることを特徴とする前項（１）記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（３）過熱水蒸気が、排熱ボイラーの蒸気を利用して得られたものであることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（４）芳香族化合物を含有する生ゴミ、汚泥等の廃棄物を焼却する際に、予熱空気に過熱水蒸気を混合することを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（５）活性化された過熱水蒸気が、原料水を活性化し、その活性化された水を加熱して得られたものであることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（６）芳香族化合物を含有する廃棄物を加熱し、それに活性化処理した過熱水蒸気を作用させる際に、触媒の存在下で行うことを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の芳香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（７）芳香族化合物がダイオキシン類であることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
（８）芳香族化合物がコプラナＰＣＢであることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の香族化合物を含有する廃棄物の分解処理方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施の形態について説明する。
本願発明の基本的技術思想は、ベンゼン環を分解するために、改質して活性化された水蒸気、特に活性化された過熱水蒸気を使用する方法である。
ベンゼン環は炭素原子６個が二重結合３、一重結合３で正六角形に共鳴結合して出来た化合物で熱安定性があり、１２００℃でも短時間では酸化分解しないほど安定である。しかし、このベンゼン環に８５０℃以上の過熱水蒸気を作用させると分解してＣ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ３ＣＨＯ、ＨＣＨＯ、ＣＨＯ、ＣＨ３、ＣＨ２、ＣＯなどが生成する。本発明は、この分解を低温度で更に確実にするために、吹き込む水蒸気を電気、磁気、光（紫外線、赤外線を含む）、放射線、超音波、波動（電波）等により改質し、ベンゼン環への分解反応を促進させる方法である。
通常の過熱水蒸気は水分子が分散した１００℃以上の気体であるが、この過熱水蒸気を改質すると、水分子のエネルギー準位が上がり、活性化するのでベンゼン環への反応性も高くなる。
【０００６】
過熱水蒸気の改質には、（１）水を改良してから、それを過熱水蒸気にする方法と（２）過熱水蒸気になってから改質する方法、（２’）水蒸気になってから改質し更に過熱して過熱水蒸気にする方法がある。
改質の方法は特に限定されないが、電気、磁気、放射線、光線、超音波、セラミック等から選択される１又は２以上の組み合わせを適用して行うことができる。
（１）水を改質してから水蒸気にする方法、（２）過熱水蒸気を改質する方法、又は（２’）水蒸気になってから改質し更に過熱して過熱水蒸気にする方法、のいずれを採用するかはその時の状況により選択することができる。
しかしながら、改質方法には、通常（１）の水の改質法が採用され、一部（２）の過熱水蒸気の改質、（２’）水蒸気を改質し更に過熱して過熱水蒸気にする方法も用いられる。電解法は（１）の水の改質に有効であるが、（２）、（２’）の水蒸気の改質には用いられない。
【０００７】
水の改質には色々な装置が開発され市販されているが、その改質水を過熱水蒸気にした場合、本発明に使用できる場合と使用に向かない場合がある。
電気を使う方法では電極間に電圧をかけて電解する方法、静電界をかける方法、マイクロ波をかける方法、コイルの中を通す方法等があり、磁気を使う方法ではＮ極Ｓ極間を水又は水蒸気を通す方法等で、通す水蒸気は空気又は酸素を含んでもよい。この他放射線を当てる方法、セラミックスを使う方法、光・紫外線・赤外線等電磁波を当てる方法、超音波・波動等を使う方法も含まれる。
【０００８】
これら改質法では、水分子のエネルギー準位を上げて活性化するため、活性化された過熱水蒸気はベンゼン環との反応性が向上し、比較的低温度からベンゼン環を分解することが出来る。
通常の過熱水蒸気でも加熱分解するが、改質した過熱水蒸気を使えば分解効率が更に上がり、また分解に要する時間も短縮される。また温度も比較的低温度より分解するので、ゴミ焼却炉に改質した過熱水蒸気を吹き込めば、ベンゼン環など二重結合をもつ炭素やすす等を分解し燃焼し易くする。この反応は８５０〜９５０℃で反応する通常の水性ガス反応である、Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２の類似反応と考えられる。
水を電気分解すると陽イオン水と陰イオン水になるが、陰イオン水（マイナスイオン水）は蒸発し易く、また蒸発して分解し易いと云われる。
図３に示すごとく、（１）ＰＣＢ、（２）ダイオキシン類、（３）クロルベンゼン、（４）ベンゼンはベンゼン環が基幹物質であり、ベンゼン環が存在しなければ生成しない。従って、本発明のごとく焼却炉、燃焼炉、ボイラー等に改質した水蒸気を吹き込めばベンゼン環が分解するので、ダイオキシン類、特にコプラナＰＣＢは数分の１〜１／１０に減少させることが出来る。
【０００９】
次に、本発明を実際の焼却炉に応用する場合を例として説明する。
図１は、一般的なストーカー式焼却炉の一例である。まず、ホッパー１より生ゴミ２が投入され、ストーカーの下より熱風７が吹き上がり、乾燥部３を乾燥し、燃焼部４で熱風７により燃焼が始まり、後燃焼部５でオキとなり最後は灰となって、バンカー６に落下する。
本発明では、この乾燥部３〜後燃焼部５に熱風７に排熱ボイラー１０で製造された過熱水蒸気８を、更に改質装置９により改質して得られた過熱水蒸気８’を混合して供給し、生ゴミ２を過熱水蒸気酸化により燃焼させる。
この時、改質装置９により改質された過熱水蒸気８’が生ゴミ２中の芳香族化合物に作用して分解する。更に分解を確実にする為ゴミの燃焼後、排熱回収の前に排熱ボイラー１０から導出された過熱水蒸気８の一部８ａを改質装置９ａで改質した過熱水蒸気８’ａとして炉壁内面から炉内に吹き込んでベンゼン環の分解を完全にすることも出来る。
また、芳香族化合物の分解を促進させるため、焼却炉の炉壁内面に触媒層１１を設けておくことも好ましい。
【００１０】
【実施例】
実施例１：
過熱水蒸気による芳香族化合物の分解性を確認するため、図２に示す構成の試験装置を用意した。
該試験装置は第１管路１３と第２管路１４と両管路が結合して形成された第３管路１５とからなり、第１管路１３の途中には流量計１３ａと予熱装置１３ｂとベンゼン（又はクロルベンゼン）の供給手段１３ｃを備え、第２管路１４の途中には流量計１４ａと予熱装置１４ｂと水供給手段１４ｃと水蒸気改質装置１６を備えており、第３管路１５には活性化された過熱水蒸気（８’）を６００〜９００℃に加熱するための電気炉１７を備えている。
まず、第１管路１３において、予熱装置１３ｂで約３００℃に加熱した空気を送ってベンゼンを気化し、また第２管路１４において予熱装置１４ｂで約３００℃に加熱した空気を送って水を気化し、空気の総量に対するベンゼンと水蒸気の比率を算出した。
なお、水は水蒸気になった後に水蒸気改質装置１６としての磁石（１２，０００ガウス）により改質したものを本発明の実施例１とし、磁石を外してそのままの水蒸気を作用させたものを比較例１とした。
温度は、電気炉を加熱して６００℃、７００℃、７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃に調節して、出てきた排ガス中のベンゼン濃度をガスクロマトグラフで分析し、各温度による分解率を算出した。表１及び図４に結果を示す。
本試験により、実際の炉内温度である７５０〜８００℃において、本発明実施例１によるベンゼンの分解率が比較例１に比べ３０〜４０％高くなることが実証された。
【表１】
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【００１１】
実施例２：
図２による試験装置により、約３００℃に加熱した空気を送ってクロルベンゼンと電解により改質した水（本発明）及び普通の水（比較例）を滴下して、その混合蒸気を６００℃、７００℃、７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃の温度に調節した電気炉を通し、出てきた排ガス中のクロルベンゼン濃度をガスクロマトグラフで分析して、各温度によるクロルベンゼンの分解率を算出した。表２及び図５に結果を示す。
本試験により、改質した水を水蒸気とした本発明の方法は、比較例２に比べ７００〜８００℃において、顕著な効果を示した。
【表２】
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【００１２】
【発明の効果】以上に説明したごとく本発明によれば、芳香族化合物のベンゼン環を容易に分解することができ、よって従来至難とされていたダイオキシン類やＰＣＢの分解・無害化を容易に実施できる。また、既設焼却炉を本願発明に基づいて改造すれば、ダイオキシン排出量を大幅に減少させることができ、実用性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な生ゴミストーカー式焼却炉の正面図。
【図２】改質水蒸気による芳香族化合物のベンゼンの分解試験装置の構成図。
【図３】ＰＣＢ、ダイオキシン等芳香族化合物の構造式。
【図４】改質（磁気による）した水蒸気によるベンゼンの分解率を示すグラフ。
【図５】改質（水の電解による）した水蒸気によるクロルベンゼンの分解率を示すグラフ。
【符号の説明】
１：ホッパー、
２：生ゴミ、
３：乾燥部、
４：燃焼部、
５：後燃焼部、
６：バンカー、
７：熱風、
８、８ａ：過熱水蒸気、
８’、８’ａ：改質した過熱水蒸気、
９、９ａ：改質装置、
１０：排熱ボイラー
１１：触媒層
１２：空気、
１３：第１管路、
１４：第２管路、
１５：第３管路、
１３ａ、１４ａ：流量計、
１３ｂ、１４ｂ：予熱装置、
１３ｃ：ベンゼン（又はクロルベンゼン）の供給手段、
１４ｃ：水供給手段、
１６：水蒸気改質装置、
１７：電気炉、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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