(57)【要約】【課題】処理装置を簡素化でき、処理コストを低減できるダイオキシン類の分解方法を提供する。【解決手段】ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とを添加してスラリー状物を得る工程と、このスラリー状物を３０〜１００℃の処理温度下で加熱攪拌する工程とを備える。鉄粉は、化学還元用鉄粉、脱酸素用鉄粉またはカイロ用鉄粉である。鉄粉の添加量は、固形状物の乾物量あたり１．０〜２０質量％である。必要に応じて界面活性剤またはアルカリ性にするためのｐＨ調整剤を添加する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とを添加してスラリー状態とし、３０〜１００℃の処理温度下で攪拌する
ことを特徴とするダイオキシン類の分解方法。
【請求項２】
鉄粉は、化学還元用鉄粉、脱酸素用鉄粉またはカイロ用鉄粉である
ことを特徴とする請求項１記載のダイオキシン類の分解方法。
【請求項３】
鉄粉の添加量は、固形状物の乾物量あたり１．０〜２０質量％である
ことを特徴とする請求項１または２記載のダイオキシン類の分解方法。
【請求項４】
界面活性剤またはアルカリ性にするためのｐＨ調整剤を添加する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のダイオキシン類の分解方法。
【請求項５】
界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤または非イオン界面活性剤である
ことを特徴とする請求項４記載のダイオキシン類の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置の簡素化を図ることができ、かつ、処理に必要な熱エネルギの省エネ化を実現でき、処理コストを低減できるダイオキシン類の分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばごみ焼却炉から排出される飛灰等に含まれるダイオキシン類の分解方法としては、例えば次のような方法が知られている。
【０００３】
第１の方法は、例えばダイオキシン類含有飛灰を窒素ガス等の還元性雰囲気化、３２０〜４００℃で１〜２時間保持する方法（ハーゲンマイヤープロセス）である。
【０００４】
第２の方法は、例えばダイオキシン類含有飛灰に水を添加してスラリー状飛灰を得て、その後、このスラリー状飛灰のｐＨを９．５以上としてから、このスラリー状飛灰を１００〜３５０℃の温度範囲で２〜６０分間反応させる方法である（特開平６‐１４２６３７号公報）。
【０００５】
第３の方法は、例えばダイオキシン類含有集塵灰に水および無機酸水素塩化合物を添加し、攪拌後に酸化性雰囲気下で、２００〜６００℃の温度範囲で加熱処理した後に、１００℃以下に急速冷却する方法である（特開平１０‐１５１４３０号公報）。
【０００６】
第４の方法は、例えばダイオキシン類含有焼却灰等のダイオキシン類含有物質にアミン化合物またはアンモニア化合物を１００〜３００℃の温度条件で接触させてダイオキシン類中の塩素と反応させ、脱塩素化を進行させる方法である（特開平１１‐２０７３００号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイオキシン類の分解方法では、例えば処理雰囲気を還元性雰囲気にする必要があるため、処理装置が複雑となりがちであるという問題や、処理温度を比較的高い温度にする必要があるため、必要とされる熱エネルギが多く、処理コストが嵩むという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、処理装置の簡素化を図ることができ、かつ、処理に必要な熱エネルギの省エネ化を実現でき、処理コストを低減することができるダイオキシン類の分解方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のダイオキシン類の分解方法は、ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とを添加してスラリー状態とし、３０〜１００℃の処理温度下で攪拌するものである。
【００１０】
請求項２記載のダイオキシン類の分解方法は、請求項１記載のダイオキシン類の分解方法において、鉄粉は、化学還元用鉄粉、脱酸素用鉄粉またはカイロ用鉄粉であるものである。
【００１１】
請求項３記載のダイオキシン類の分解方法は、請求項１または２記載のダイオキシン類の分解方法において、鉄粉の添加量は、固形状物の乾物量あたり１．０〜２０質量％であるものである。
【００１２】
請求項４記載のダイオキシン類の分解方法は、請求項１ないし３のいずれか一記載のダイオキシン類の分解方法において、界面活性剤またはアルカリ性にするためのｐＨ調整剤を添加するものである。
【００１３】
請求項５記載のダイオキシン類の分解方法は、請求項４記載のダイオキシン類の分解方法において、界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤または非イオン界面活性剤であるものである。
【００１４】
そして、本発明のダイオキシン類の分解方法によれば、処理雰囲気を還元性雰囲気にする必要がないため、処理装置の簡素化を図られ、かつ、処理温度が比較的低温であっても短時間でダイオキシン類を分解処理することができることから、処理に必要な熱エネルギの省エネ化が図られ、処理コストが低減する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本発明の実施の形態のダイオキシン類の分解方法は、ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とを添加してスラリー状態とし、３０〜１００℃の処理温度下で攪拌することにより、ダイオキシン類を分解して無害化するものである。
【００１７】
なお、ダイオキシン類は、本質的に酸素の存在しない還元性雰囲気で温度を３００℃以上とすることで分解が進行する。１００℃以下の温度で分解できる方法は、従来においては知られていなかった。本発明は、３０〜１００℃という比較的低温の処理温度で、ダイオキシン類を効率的に分解できる方法である。
【００１８】
そして、より具体的には、例えば、ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とを添加してスラリー状物を得る工程と、この得られたスラリー状物を３０〜１００℃の処理温度下で加熱攪拌する工程とを備えたダイオキシン類の分解方法である。
【００１９】
また、例えば、ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉とｐＨ調整剤（アルカリ性にするためのｐＨ調整剤）とを添加してアルカリ性のスラリー状物を得る工程と、この得られたアルカリ性のスラリー状物を３０〜１００℃の処理温度下で加熱攪拌する工程とを備えたダイオキシン類の分解方法である。
【００２０】
さらに、例えば、ダイオキシン類を含有した固形状物に水と鉄粉と界面活性剤（例えば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤または非イオン界面活性剤等）とを添加してスラリー状物を得る工程と、この得られたスラリー状物を３０〜１００℃の処理温度下で加熱攪拌する工程とを備えたダイオキシン類の分解方法である。
【００２１】
ここで、ダイオキシン類を含有したダイオキシン類含物である固形状物は、例えばごみ焼却炉から排出される飛灰等であり、または、ダイオキシン類で汚染された土壌等である。
【００２２】
また、鉄粉は、例えば有機合成に利用される化学還元用鉄粉、脱酸素に利用される脱酸素用鉄粉、または、化学カイロに利用されるカイロ用鉄粉等である。なお、鉄粉は、比表面積が大きなものが好ましい。
【００２３】
鉄粉の添加量は、例えば水を添加する前の固形状物（例えば飛灰または土壌）の乾物量あたり１．０（または３．０）〜２０質量％が好ましい。しかし、１０質量％以上添加しても、添加量の割には効果が少なく、コストと分解効率を考えると、３．０〜１０質量％がより好ましい。乾物量とは、固形状物の水分を除いた部分の質量である。
【００２４】
なお、ある程度のダイオキシン類分解率を得るには、処理温度（反応温度）が高いと添加量は少なく、処理温度が低いと添加量は多くなる。また、鉄粉は、還元性があり、有機化合物の還元剤として利用されている。しかし、ダイオキシン類の分解反応を進めるには、有機化合物と鉄粉との接触を進める必要がある。ダイオキシン類は、不揮発性の有機塩素化合物であり、気相中で鉄粉と反応させるには気化させる必要があるが、低温では十分な気化は困難であった。一方、ダイオキシン類は、水中でも溶解度は非常に小さく、飛灰や土壌に付着したダイオキシン類と鉄粉との接触は低いと考えられていたが、実際には分解反応が進行した。これは、ある程度温度が上昇すると、ダイオキシン類がコロイド状の懸濁物となり、鉄粉と接触させることができたものと考えられる。このことは、ｐＨをアルカリ性にすること或いは界面活性剤を添加することにより、油であるダイオキシン類を乳化できることの可能性を示唆している。実際、アルカリ性にすること或いは界面活性剤を添加することにより、ダイオキシン類の分解率は向上した。
【００２５】
また、飛灰以外の焼却炉中の不燃物や、土壌中のレキや小石については、ダイオキシン類は含有されていないことから取り除いた後に、スラリー状物を得ることが望ましい。また、スラリー濃度としては、ポンプで移送できる程度の濃度とすることが望ましいが、スラリー濃度が分解反応に影響を与えることはなく、取り扱い方法に適したスラリー濃度を選択すればよい。
【００２６】
なお、少なくともダイオキシン類および水分を含有した飛灰、土壌等の固形状物に対する水、鉄粉およびｐＨ調整剤（界面活性剤）の添加順序は、任意であり、略同時に添加してもよい。アルカリ性にするためのｐＨ調整剤や界面活性剤は、ダイオキシン類を含有した固形状物に対して必ずしも添加する必要はない。アルカリ性にするためのｐＨ調整剤および界面活性剤の両方をダイオキシン類を含有した固形状物に対して添加してもよい。
【００２７】
また、ダイオキシン類を含有した固形状物に水を添加してスラリー状物を得た後に、そのスラリー状物に鉄粉を添加しながら３０〜１００℃の処理温度下で攪拌する方法でもよく、或いは、ダイオキシン類を含有した固形状物に鉄粉を添加したものに、水を添加しながら３０〜１００℃の処理温度下で攪拌する方法等でもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
ごみ焼却炉から排出された固形状物である飛灰４００ｇ（ダイオキシン類濃度５．６ｎｇＴＥＱ／乾物ｇ、水分５％）に水道水を３６０ｍｌ添加し、水分５０％のスラリーとし、恒温槽に投入した。
【００３０】
このときの槽内ｐＨは１１．８であった。攪拌羽根付きのシャフトを攪拌モーターに取り付け、恒温槽内を攪拌し、槽内水温を５０℃に調整した。そこに、化学還元用鉄粉を飛灰乾物量あたり１質量％、３質量％、５質量％、１０質量％、１５質量％、２０質量％、３０質量％添加した。こうして飛灰に水と鉄粉とを添加して得たスラリー状物を恒温槽内において５０℃の処理温度下で攪拌して、そのスラリー状物中のダイオキシン類を分解反応させた。１時間反応後、ただちに恒温槽内のスラリー状物を脱水・風乾し、ダイオキシン類濃度を測定した。このような各実験の結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2004049994.tif 000002
【００３２】
この表１より、鉄粉の添加量は、コストおよび分解効率を考慮すれば、３．０〜１０質量％がより好ましいことがわかる。なお、鉄粉添加量３％以上でダイオキシン類が効果的に分解されることがわかる。鉄粉添加量２０％以上では分解率の向上がないことがわかる。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同様に飛灰に水道水を添加して恒温槽に投入した後に、この恒温槽内に化学還元用鉄粉を飛灰乾物量あたり５質量％添加し、恒温槽内温度（処理温度）を２０℃、３０℃、５０℃、８０℃、１００℃として、攪拌しながら１時間反応させた。そして、実施例１と同様に、１時間反応後、ただちに恒温槽内のスラリー状物を脱水・風乾し、ダイオキシン類濃度を測定し、その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2004049994.tif 000003
【００３５】
この表２より、処理温度３０℃以上でダイオキシン類の分解が認められ、ダイオキシン類の分解の処理温度は、３０〜１００℃が最適であることがわかる。処理温度が３０℃未満になると、ダイオキシン類はほとんど分解されず、また、処理温度が１００℃を超えても、ダイオキシン類濃度はほとんど変化しない。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様に飛灰に水道水を添加して恒温槽に投入した後に、この恒温槽を１００℃に調整し、化学還元用鉄粉を飛灰乾物量あたり２０質量％添加し、攪拌反応時間を２分、５分、２０分、４０分、６０分とした。そして、反応後の恒温槽内スラリー状物中のダイオキシン類濃度を実施例１と同様に測定し、その結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】
2004049994.tif 000004
【００３８】
この表３より、加熱攪拌が行われる反応時間は、４０〜６０分が最適であることがわかる。なお、効果的な条件では、２〜５分の反応時間でも、ダイオキシン類の分解効果が認められた。
【００３９】
（比較例１）
実施例２と同様の条件で、鉄粉を添加せずに、恒温槽内温度を調整した各実験を実施した。反応後の恒温槽内スラリー状物中のダイオキシン類濃度を実施例１と同様に測定した。その結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】
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【００４１】
この表４より、鉄粉を添加しないと、ダイオキシン類は全く分解しないことがわかる。
【００４２】
（実施例４）
飛灰からダイオキシン類をエタノールで抽出し、あらかじめレキ等を取り除いた土壌に散布することにより作成した、ダイオキシン類で汚染された固形状物である土壌４００ｇ（３．１ｎｇＴＥＱ／乾物ｇ、水分１３％）に水道水２９６ｍｌを添加し、水分５０％のスラリーとし、恒温槽に投入した。このときの槽内ｐＨは７．１であった。その後は、実施例１と同様に実験し、スラリー状物中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果を表５に示す。
【００４３】
【表５】
2004049994.tif 000006
【００４４】
この表５より、鉄粉の添加量は、コストおよび分解効率を考慮すれば、３．０〜１０質量％がより好ましいことがわかる。
【００４５】
（実施例５）
実施例４と同様の条件で、恒温槽を調整し、スラリー状物をアルカリ性にするためのｐＨ調整剤である苛性ソーダの添加により恒温槽内ｐＨを１１．０とした以外はすべて同様に実験した結果を表６に示す。
【００４６】
【表６】
2004049994.tif 000007
【００４７】
この表６より、恒温槽内のスラリー状物にｐＨ調整剤を添加してこのスラリー状物をアルカリ性にした方が、ｐＨ調整剤を添加しない場合に比べて、分解率が良好であることがわかる。
【００４８】
（実施例６）
実施例４と同様の条件で、恒温槽を調整し、陰イオン界面活性剤（例えばドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム）を１７４ｍｇ（水に対して５００ｍｇ／ｌとなる）添加した以外はすべて同様に実験した結果を表７に示す。このときの槽内ｐＨは７．３であった。
【００４９】
【表７】
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【００５０】
この表７より、恒温槽内のスラリー状物に界面活性剤を添加した方が、界面活性剤を添加しない場合に比べて、分解率が良好であることがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のダイオキシン類の分解方法によれば、処理雰囲気を還元性雰囲気にする必要がないため、処理装置の簡素化を図ることができ、かつ、処理温度が比較的低温であっても短時間でダイオキシン類を分解処理することができることから、処理に必要な熱エネルギの省エネ化を実現でき、処理コストを低減することができる。