(57)【要約】  【課題】  高効率でＰＣＢの処理を行うことができるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置およびＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法を提供する。  【解決手段】  ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰs溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて無害化する装置であって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を入れるＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２と、硝酸塩水溶液を入れる水溶液用タンク３と、各タンク２，３とそれぞれ接続され、無害化処理を行う反応部４と、反応部４において各溶液を加熱する加熱手段２０〜２５と、反応部４において各溶液を加圧する加圧手段８と、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を、その流量を制御して反応部に送るＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部１１と、硝酸塩水溶液を、その流量を制御して反応部に送る硝酸塩水溶液供給部１２と、反応部４から、無害化処理の生成物を冷却する冷却部５とを備えるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置であって、
上記ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を入れるＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクと、
上記硝酸塩水溶液を入れる水溶液用タンクと、
上記ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクおよび上記水溶液用タンクとそれぞれ接続され、上記無害化処理を行う反応部と、
上記反応部において、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液と上記硝酸塩水溶液を加熱する加熱手段と、
上記反応部において、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液と上記硝酸塩水溶液を加圧する加圧手段と、
上記反応部と上記ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクとの間に設けられ、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液を、その流量を制御して上記反応部に送るＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部と、
上記反応部と上記水溶液用タンクとの間に設けられ、上記硝酸塩水溶液を、その流量を制御して上記反応部に送る硝酸塩水溶液供給部と、
上記反応部から、上記無害化処理の生成物を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項２】
前記ＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部および前記硝酸塩水溶液供給部は、それぞれ送液ポンプを備え、
前記ＰＣＢ溶液若しくは前記ＰＯＰｓ溶液および上記硝酸塩水溶液は、それぞれの上記送液ポンプによって流量制御されて前記反応部に供給されることを特徴とする請求項１記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項３】
ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置であって、
上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液と上記硝酸塩水溶液とを反応させて上記無害化処理を行う反応部と、
上記反応部において、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液と上記硝酸塩水溶液を加熱する加熱手段と、
上記反応部において、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液と上記硝酸塩水溶液を加圧する加圧手段と、
上記反応部から、上記無害化処理の生成物を冷却する冷却部と、
上記反応部と上記冷却部との間に設けられ、上記反応部からの生成物と上記反応部に入る前の上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液および上記硝酸塩水溶液の内少なくともいずれか１つの溶液との間の熱交換を行う熱交換部と、
を備えることを特徴とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項４】
前記熱交換部は、前記反応部から連続する配管であって前記加熱手段により加熱されない予冷用配管に、前記反応部に入る前の前記ＰＣＢ溶液若しくは前記ＰＯＰｓ溶液および前記硝酸塩水溶液の混合液が流れる予熱用配管を巻いた構造を有することを特徴とする請求項３記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項５】
前記反応部は、前記ＰＣＢ溶液若しくは前記ＰＯＰｓ溶液と前記硝酸塩水溶液の混合液を送る配管であって、
その配管に、前記加熱手段が配置され、
前記加熱手段の外側に断熱部が配置され、
その断熱部を装置本体につながる固定部に固定され、
前記反応部は、その断熱部の内部において伸縮自在となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項６】
前記断熱部は、
前記加熱手段の外側に配置されるセメントの外側に配置されるガラスウール製の断熱材であることを特徴とする請求項５記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項７】
前記反応部および前記冷却部は、開閉可能なフード内に立設されるインサイドラックに固定され、
開閉される側の上記インサイドラックの面に、前記冷却部が配置され、
前記冷却部の配置される側の反対側の上記インサイドラックの面に、前記反応部が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項８】
前記無害化処理中における前記反応部の温度、前記反応部の圧力、前記硝酸塩水溶液の吐出量、および前記ＰＣＢ溶液若しくは前記ＰＯＰｓ溶液の吐出量を記録する記録部をさらに備え、
上記記録部は、前記無害化処理の全期間あるいは一定時間毎に記録処理を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項９】
前記無害化処理の責任者を識別する識別コードの入力によってのみ当該無害化処理の操作を可能とする制御部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項１０】
前記反応部と、前記ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクとを隔離して配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置。
【請求項１１】
ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法であって、
上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液および上記硝酸塩水溶液を、それぞれの流量を制御しながら、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液の無害化処理を行う反応部に送ることを特徴とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法。
【請求項１２】
ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法であって、
上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液の無害化処理後の溶液と、無害化処理前の上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液および無害化処理前の上記硝酸塩水溶液の少なくともいずれか１つの溶液との熱交換を行い、
上記ＰＣＢ溶液若しくは上記ＰＯＰｓ溶液の無害化処理後の生成物の予冷を行うと共に、上記少なくともいずれか１つの溶液の予熱を行うことを特徴とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物とされたポリ塩化ビフェニル（Polychlorinated Biphenyl: PCB）溶液若しくは残留性有機物質（ＰＯＰｓ）溶液を無害化処理するためのＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置およびＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢは、科学的に安定で、電気絶縁性に優れ、しかも燃焼しにくいことから、過去、火災事故の少ない優良な電気絶縁油として、高圧トランス（変圧器）やコンデンサー（蓄電器）、感圧複写（ノーカーボン）紙などに幅広く使われていた。しかし、ＰＣＢには下記するような毒性があり、日本では１９７２年に生産が中止され、１９７４年には「化学物質審査規制法」により製造・輸入が禁止された。現在、日本国内ではＰＣＢは使用されていない材料である。
【０００３】
ＰＣＢ類の化学構造は、ビフェニルの水素を塩素で置き換えたもので、１個以上の塩素原子が結合した化合物である。このＰＣＢは、環境中で分解しにくい性質に加えて、生物の脂肪組織に蓄積しやすい性質を保有しており、慢性毒性があると言われている。特に、ＰＣＢ類には、ダイオキシンの仲間とされている毒性の強いコプラナーＰＣＢ（ＰＣＢのうち平面構造を有するＣｏｐｌａｎｅｒ  ＰＣＢｓ）が含まれている。このコプラナーＰＣＢは、魚介類に蓄積され、日本人が食物から摂取するダイオキシン摂取量の６０％を占めているとされている。
【０００４】
日本国内の未使用のＰＣＢやＰＣＢ含有機器（密封して使用されているトランス機器は除く）は、適切な処理方法が確立されるまで、日本国内法の「廃棄物処理法」によって事業所に厳重な保管と報告が義務づけられてきた。このため、多くのＰＣＢ含有機器等が現在もまだ処理されずに残っている。
【０００５】
製造開始の１９５４年から製造中止の１９７２年までの１９年間に、多量のＰＣＢが製造されてきた。その主な使用用途は高圧のトランス・コンデンサーで、次に多かったのがカネミ油症事件に結びついた熱媒体であった。ＰＣＢ含有機器等は上述のように適切な処理方法が確立されるまで保管を義務付けられたため、その大部分が何らかの形で今もなお保管されている。
【０００６】
ＰＣＢは、１９７４年の上述した「化学物質審査規制法」によって製造、輸入、新規使用の禁止がなされた。また、廃棄物処理法によって１９９２年からはＰＣＢは特別管理産業廃棄物に指定され、上述したように、事業所に厳重な保管と報告が義務づけられた。廃棄物処理法の数次に渡る改正で、高温焼却処理（１，１００℃以上）、アルカリ触媒分解法等の化学分解法、超臨界水酸化分解法、水熱酸化分解法、還元熱化学分解法、紫外線を利用する光分解法の各処理方法がＰＣＢの処理方法として認められるに至った。また、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約（通称ＰＯＰｓ条約）の採択により（２００１年５月採択）、製造・使用が禁止された残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）についても、ＰＣＢと同様、地中の保管に替え、適切な処理を行うことが求められている。上記ＰＣＢの処理方法はＰＯＰｓの処理にも適用できる。
【０００７】
このような状況下、２００１年６月に「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」（いわゆるＰＣＢ処理法）が成立し、２００１年７月１５日に施行された。このＰＣＢ処理法では、ＰＣＢの保管業者は、毎年度、都道府県に保管状況を届けると共に１５年以内にＰＣＢ廃棄物を処分しなければならない旨を規定している。このように、日本では、ＰＣＢ若しくはＰＯＰｓの処理は緊急の課題となり、急を要する事項となっている。また、日本以外の国にもＰＣＢ含有機器等が多数存在し、ＰＣＢ若しくＰＯＰｓの無害化処理は緊急課題となっている。
【０００８】
上述した従来の無害化処理方法には、それぞれ一長一短があるものの超臨界水を利用した分解法は、高温焼却のような高い反応温度を必要としないこと、ダイオキシンが一時的に副生しても直ちに分解されてしまうこと、ＰＣＢ若しくはＰＯＰｓの再合成の恐れがないこと、長い反応時間を必要としないこと、等多くの利点がある（特許文献１参照）。ここで超臨界水とは、超臨界状態にある水、すなわち水の臨界点を越えた状態にある水を言う。具体的には水の臨界温度である３７４．１℃以上の高温で、水の臨界圧力である２２．０４ＭＰａ以上の圧力にある状態の水を言う。
【０００９】
この超臨界水を利用した従来の処理装置は、大型で特定の場所に固定的に備え付けられている（特許文献２、３参照）。また、この超臨界水を利用した従来の処理装置に用いられる反応容器（圧力容器）は、縦型に配置されその位置が動かないように固定されている（特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２２５６３２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７７７５８号公報
【特許文献３】特開２００１−２３２３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
超臨界水を利用したＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置は、上述のように数々の利点があり好ましいものと言える。
【００１２】
しかしながら、従来の超臨界水を利用したＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置には、次のような問題がある。まず、高圧（２５Ｍｐａ以上）・高温の空気若しくは酸素を反応器に供給するため、空気圧縮機を用いなければならない。したがって、従来のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置は、耐圧構造を要すると共に、リークの危険性を内在している。
【００１３】
また、反応器内では、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ中の塩素由来の塩化水素を中和するために、強アルカリ性の中和剤である水酸化ナトリウムを使用する必要がある。このため、中和剤使用上の留意点が多く、装置の運転に支障が起きやすい。また、中和により生成される塩は、高温下（５００〜６５０℃）では固体となるので、フロー形式の運転が難しく、バッチ式での運転しかできなくなるという制約もある。さらに、ＰＣＢ溶液中の炭素を炭酸ガスにするには、高温（４５０〜６５０℃）にする必要があり、低温（４５０℃以下）では固体炭素となってしまうので、フロー形式の運転が難しくなる。
【００１４】
また、炭素と塩を共に固体としない装置とするため、装置の構造、酸素を入れるタイミング、水酸化ナトリウムを入れるタイミングとその温度および圧力の調整を要する。したがって、無害化処理のコストが高騰する。
【００１５】
このような問題に鑑みて、本発明者は、硝酸ナトリウムに代表される硝酸塩由来の物質を酸化剤として含有する超臨界水若しくは亜臨界水を用いて、ＰＣＢ若しくはＰＯＰｓを処理する方法を考えた。硝酸塩由来の物質を使用することにより、温和な条件でＰＣＢ若しくはＰＯＰｓを酸化することができ、安全管理上および取り扱い上、ＰＣＢ／ＰＯＰｓの処理作業が極めて容易になる。また、腐食性の強い塩化水素の発生がなく、かつ当該塩化水素を中和するための水酸化ナトリウムを使用する必要がない。したがって、安全管理上および取り扱い上、ＰＣＢ／ＰＯＰｓの処理作業が極めて容易になるだけではなく、装置の腐食対策にまつわるコストを削減できる。さらに、塩の生成がないため、温度制御が簡単になり、固体生成物に起因するフロー処理上の制約もなくなる。
【００１６】
このように、硝酸塩由来の物質を含有する超臨界水若しくは亜臨界水を用いたＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液の処理は、優れた点を有するが、さらに処理性能を高める必要がある。具体的には、ＰＣＢ／ＰＯＰｓと硝酸塩由来の物質との反応効率を向上させ、より完全な無害化を実現する必要がある。
【００１７】
本発明は、かかる必要性に鑑みてなされたものであり、高効率でＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の処理を行うことができるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置およびＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させてＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置であって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を入れるＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクと、硝酸塩水溶液を入れる水溶液用タンクと、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクおよび水溶液用タンクとそれぞれ接続され、無害化処理を行う反応部と、反応部において、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液を加熱する加熱手段と、反応部において、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液を加圧する加圧手段と、反応部とＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクとの間に設けられ、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を、その流量を制御して反応部に送るＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部と、反応部と水溶液用タンクとの間に設けられ、硝酸塩水溶液を、その流量を制御して反応部に送る硝酸塩水溶液供給部と、反応部から、無害化処理の生成物を冷却する冷却部とを備えるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。
【００１９】
このように、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液とを、それぞれ流量制御しながら反応部に送るようにしているので、ＰＣＢ若しくはＰＯＰｓを確実に無害化でき、かつ余剰の硝酸塩が存在しないようにすることができる。本発明のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置は、バッチ式ではなく、連続フロー式の装置である。このため、常に、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液の供給量を一定にすることができ、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化を確実にすることができる。
【００２０】
また、別の本発明は、先の本発明において、ＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部および硝酸塩水溶液供給部にそれぞれ送液ポンプを備え、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液を、それぞれの送液ポンプによって流量制御して反応部に供給するＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の粘度は、硝酸塩水溶液の粘度よりも高いので、それぞれの溶液を運ぶための送液ポンプを別個に設けるのが好ましい。
【００２１】
また、別の本発明は、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置であって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液とを反応させて無害化処理を行う反応部と、反応部において、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液を加熱する加熱手段と、反応部において、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液を加圧する加圧手段と、反応部から、無害化処理の生成物を冷却する冷却部と、反応部と冷却部との間に設けられ、反応部からの生成物と反応部に入る前のＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液の内少なくともいずれか１つの溶液との間の熱交換を行う熱交換部とを備えるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。
【００２２】
このため、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液は、反応部に供給されるに先立ち、反応部から排出される溶液の持つ熱をもらい予熱されてから反応部に供給される。したがって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の反応効率が高まり、無害化処理の効率が高まる。一方、反応部から排出される溶液は、冷却部に至る前に予冷され、緩やかな条件で冷却されることになる。したがって、急に冷却部にて冷却されることにより冷却水が沸騰するといったトラブルを防止できる。
【００２３】
また、別の本発明は、先の本発明において、熱交換部の構造を、反応部から連続する配管であって加熱手段により加熱されない予冷用配管に、反応部に入る前のＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液の混合液が流れる予熱用配管を巻いた構造とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このように、配管と配管を接触させる構造としているだけなので、極めて簡便な構造にて、反応部に入る前の溶液と出た後の溶液との熱交換を実現できる。また、予熱用配管は、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液の混合液を送る配管であるため、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液の各送液用の配管を予熱用配管とする場合と比して、熱交換部の構造をより簡単なものとすることができる。
【００２４】
また、別の本発明は、先の本発明において、反応部を、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液の混合液を送る配管とし、その配管に加熱手段を配置し、加熱手段の外側に断熱部を配置し、その断熱部を装置本体につながる固定部に固定し、反応部を断熱部の内部において伸縮自在とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このように、反応部自体を固定部に固定していないので、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の処理中において、反応部はフリーな状態におかれ、加熱手段からの熱により伸縮自在となる。このため、反応部自体を固定部に固定するのと異なり、配管の伸縮により、配管が固定部から外れるといったトラブルが起きない。
【００２５】
また、別の本発明は、先の本発明において、断熱部を、加熱手段の外側に配置されるセメントの外側に配置したガラスウール製の断熱材とするＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このように、セメントのさらに外側に配置されるガラスウール製の断熱材を固定部に固定しているので、セメントで加熱手段と一体化された配管は、ガラスウール製の断熱材の内部で伸縮することになる。このため、セメントと配管が剥離せずに一体化して、断熱材の内部で伸縮する。
【００２６】
また、別の本発明は、先の本発明において、反応部および冷却部を、開閉可能なフード内に立設されるインサイドラックに固定し、開閉される側のインサイドラックの面に、冷却部を配置し、冷却部の配置される側の反対側のインサイドラックの面に、反応部を配置するＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このように、開閉される側と反対側に反応部を配置しているので、作業者が扉を開けている状態で、反応部に異常が起こったとしても、作業者が高温下の溶液を、直接浴びるといった事態を防止することができる。このため、より安全な運転を行うことができる。
【００２７】
また、別の本発明は、先の本発明において、無害化処理中における反応部の温度、反応部の圧力、硝酸塩水溶液の吐出量、およびＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の吐出量を記録する記録部をさらに備え、記録部によって、無害化処理の全期間あるいは一定時間毎に記録処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このように、全運転期間あるいは定期的に、反応部の温度、反応部の圧力、硝酸塩水溶液の吐出量、およびＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の吐出量を記録しているので、何らかの異常（例えば、ＰＣＢ若しくＰＯＰｓの無害化が十分でない事態）が起こった場合、その原因を調べやすい。また、このような記録を行うことにより、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置は、信頼性の高い装置となる。
【００２８】
また、別の本発明は、先の本発明において、無害化処理の責任者を識別する識別コードの入力によってのみ無害化処理の操作を可能とする制御部を備えるＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このため、識別コードを入力できる責任者のみが無害化処理の操作を行うことができる。なお、責任者以外の者であって、責任者の監督の下で実作業を行う操作者は、装置の扉の開閉、非常停止ボタンの各操作のみを可能とするようにしても良い。
【００２９】
また、別の本発明は、先の本発明において、反応部と、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクとを隔離して配置するＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置としている。このため、反応部に触れることが許される者であっても、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンクに触れることができないようにすることができる。これによって、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の責任者以外の第三者がＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を悪用するといったトラブルを未然に防止することができる。
【００３０】
また、別の本発明は、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法であって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液を、それぞれの流量を制御しながら、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化処理を行う反応部に送るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法としている。
【００３１】
このように、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液とを、それぞれ流量制御しながら反応部に送るようにしているので、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を確実に無害化でき、かつ余剰の硝酸塩が存在しないようにすることができる。本発明のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法は、バッチ式ではなく、連続フロー式の処理方法である。このため、常に、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液と硝酸塩水溶液の供給量を一定にすることができ、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化を確実にすることができる。
【００３２】
また、別の本発明は、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）溶液若しくは残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液と硝酸塩に由来する物質を含む硝酸塩水溶液とを、超臨界水若しくは亜臨界水の環境下において反応させて、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を無害化する無害化処理を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法であって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化処理後の溶液と、無害化処理前のＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および無害化処理前の硝酸塩水溶液の少なくともいずれか１つの溶液との熱交換を行い、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化処理後の生成物の予冷を行うと共に、少なくともいずれか１つの溶液の予熱を行うＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法としている。
【００３３】
このため、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液および硝酸塩水溶液は、無害化処理を行う反応部に供給されるに先立ち、反応部から排出される溶液の持つ熱をもらい予熱されてから反応部に供給される。したがって、ＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の反応効率が高まり、無害化処理の効率が高まる。一方、反応部から排出される溶液は、その先にある冷却部に至る前に予冷され、緩やかな条件で冷却されることになる。したがって、急に冷却部にて冷却されることにより冷却水が沸騰するといったトラブルを防止できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、高効率でＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、本発明に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下、ＰＣＢ溶液の無害化処理を行う例について説明するが、残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）溶液の無害化処理も同様の条件により行うことができる。
【００３６】
ポリ塩化ビフェニル（Polychlorinated Biphenyl: PCB)（以後、単に「ＰＣＢ」と称する。）は、ビフェニル（Biphenyl）Ｃ12Ｈ10の塩素置換体であり、塩素数および水素との置換位置によって、理論的に２０９種類の異性体を有する。また、硝酸塩に由来する物質とは、硝酸塩を含有する水が超臨界状態若しくは亜臨界状態にある場合において、硝酸塩から生じる物質を意味する。本発明では、硝酸塩から生じる物質は、ＰＣＢを酸化する酸化剤としての機能を有する物質であり、硝酸イオン、亜硝酸イオン、これらが分解して生成される酸素、酸素イオンを含む。この実施の形態において用いられる硝酸塩水溶液は、硝酸ナトリウム水溶液であるが、これに限定されず、例えば、硝酸カリウム水溶液、硝酸カルシウム水溶液を用いても良い。
【００３７】
超臨界とは、臨界点を超えた状態を意味する。水の場合、臨界温度３７４．１℃、臨界圧力２２．０４ＭＰａを超えた状態の水を、超臨界水と称する。また、亜臨界とは、臨界温度よりも若干、低温の状態を意味し、相図上、液体の状態である。水が超臨界状態下若しくは亜臨界状態下におかれていれば、その中に他の物質を含んでいても、それぞれ超臨界水若しくは亜臨界水と称するものとする。
【００３８】
図１は、ＰＣＢを超臨界水若しくは亜臨界水を用いて分解する際の反応を示す図である。
【００３９】
ＰＣＢと超臨界水若しくは亜臨界水とを反応させると、ＰＣＢは、図１に示すように、二酸化炭素、水および無機塩（例えば、ＮａＣｌ）に分解される。超臨界状態若しくは亜臨界状態におかれる硝酸塩由来の物質の酸化力は、極めて大きいためである。この実施の形態で用いられる硝酸ナトリウムは、超臨界水若しくは亜臨界水中において、次の反応式（１）に示すように、亜硝酸ナトリウム（NaNO２）と酸素に分解される。当該分解反応によって生成される酸素は、図１に示すＰＣＢの酸化分解反応に寄与する。
２ＮａＮＯ３  →  ２ＮａＮＯ２  ＋  Ｏ２       （１）
【００４０】
ＰＣＢ中の塩素は、上記反応式（１）により生成された亜硝酸ナトリウム中のナトリウムと反応して塩（ＮａＣｌ）を形成する。また、ＰＣＢ中の炭素は、酸化されて二酸化炭素となる。なお、硝酸カリウム水溶液若しくは硝酸カルシウム水溶液を用いると、ＮａＣｌ以外の無機塩が生成する。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の模式図である。
【００４２】
このＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１は、廃液であるＰＣＢ溶液を入れたＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２と、ＰＣＢ溶液と混合してこれと反応させる硝酸ナトリウム水溶液を入れた水溶液用タンク３と、ＰＣＢ溶液と硝酸ナトリウム水溶液とを反応させる反応部４と、反応部４から排出される反応後の処理水（生成物）を冷却する冷却部５と、冷却後の処理水を貯める処理水用タンク６と、圧力等の異常時に配管内の溶液を回避させる異常時回避用タンク７と、反応部４の圧力を調整するレギュレータ８と、圧力の異常を検知する圧力センサ９と、圧力等の異常時にのみ異常時回避用タンク７に溶液を流すために開く安全弁１０とを備えている。
【００４３】
ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２および水溶液用タンク３の直後（溶液を流す下流側）には、それぞれ、ＰＣＢ溶液を送るための送液ポンプ（ＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部の一形態）であるＰＣＢ送液ポンプ１１および硝酸ナトリウム水溶液を送るための送液ポンプ（硝酸塩水溶液供給部の一形態）である水溶液送液ポンプ１２が接続されている。ＰＣＢ送液ポンプ１１とＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２とは配管１３で接続されている。同様に、水溶液送液ポンプ１２と水溶液用タンク３とは配管１４で接続されている。また、配管１３および配管１４には、それぞれ、負圧センサ１３ａおよび負圧センサ１４ａが接続されている。このため、ＰＣＢ送液ポンプ１１および水溶液送液ポンプ１２が確実に運転されていることを認知できる。
【００４４】
ＰＣＢ溶液を送るＰＣＢ送液ポンプ１１と、硝酸ナトリウム水溶液を送る水溶液送液ポンプ１２とを別個設けることにより、ＰＣＢ溶液および硝酸ナトリウム水溶液の供給量を正確にすることができる。特に、ＰＣＢ溶液は、硝酸ナトリウム水溶液に比べて粘度が高い。異なる粘度の溶液を１つのポンプで吸い上げて各々の流量を正確に維持することは極めて難しい。したがって、ＰＣＢ溶液と硝酸ナトリウム水溶液を別々の送液ポンプ（ＰＣＢ送液ポンプ１１と水溶液送液ポンプ１２）で吸い上げる構成を採用している。
【００４５】
また、ＰＣＢ送液ポンプ１１および水溶液送液ポンプ１２の下流側には、それぞれ配管１５および配管１６が接続されている。配管１５および配管１６は、図２の点Ａで一本の配管１７に接続されている。したがって、配管１５を流れるＰＣＢ溶液と、配管１６を流れる硝酸ナトリウム水溶液は、点Ａで混合されて配管１７を流れる。
【００４６】
配管１７は、さらに、配管１８を経由して、反応部４の主要構成部である配管１９と接続されている。配管１８は、後述するように、配管１８を流れるＰＣＢ溶液および硝酸ナトリウム水溶液の混合液（以後、単に、「混合液」という。）を予熱するために設けられる予熱用配管である。
【００４７】
配管１９には、その内部を流れる混合液を超臨界状態若しくは亜臨界状態とするに必要な熱を供給するための６本のヒータ（加熱手段の一形態）２０，２１，２２，２３，２４，２５が巻かれている。各ヒータ２０，２１，２２，２３，２４，２５は、温度調節器２６に接続されている。温度調節器２６は、さらに、ヒータ電源２７に接続されている。ヒータ電源２７は、三相２００Ｖに接続されている。ヒータ電力は、約６０００Ｗである。各ヒータ２０，２１，２２，２３，２４，２５は、熱電対２８により測定された温度に基づいて温度制御されている。なお、熱電対２８は、各ヒータ２０，２１，２２，２３，２４，２５毎に用意されているが、図面の簡略化のため、図２では、１本しか図示されていない。ただし、ヒータ２０，２１，２２，２３，２４，２５を１本のヒータに替えて、当該ヒータを、１本の熱電対２８により測定された温度に基づいて温度制御するようにしても良い。
【００４８】
反応部４では、配管１９を流れる混合液を約４８０℃にするように、ヒータ加熱が行われる。混合液を約４８０℃に加熱するのは、次の理由からである。
【００４９】
ＰＣＢに含まれる炭素を酸化させ、二酸化炭素とするためには、混合液を４５０〜６５０℃の高温状態とする必要がある。４５０℃より低い温度では、炭素は二酸化炭素にならず、固体炭素となりやすくなり、連続フロー式のＰＣＢ処理を実現することが難しくなる。一方、ＰＣＢに含まれる塩素と、硝酸ナトリウム中のナトリウムとの反応によって生成される塩（ＮａＣｌ）は、５００〜６５０℃という高温下では、結晶化してしまう。このため、連続フロー式のＰＣＢ処理を実現することが難しくなる。したがって、固体炭素の生成と塩の結晶化の両方を軽減し、連続フロー式のＰＣＢ処理を実現するためには、混合液の温度を４５０〜５００℃の温度範囲にする必要がある。かかる理由から、この実施の形態では、反応部４における混合液の温度を、約４８０℃としている。
【００５０】
後述するように、ＳＵＳ３１６製の配管１９は、４８０℃まで加熱すると、室温時の長さよりも約１７ミリ長くなる。また、配管１９内の溶液の量によって、その長さも変化する。このような配管１９の伸びにより、水平部分と直角部分を繋ぐジョイントから溶液が漏れる危険性も考えられる。このような危険性を考慮し、より安全な運転を行うべく、温度調節器２６とは別に、パーソナルコンピュータ（以後、ＰＣという。）２６ａにより、ヒータ２０〜２５のオンオフ制御も行っている。具体的には、ヒータ２０〜２５への通電を２分間行ったら通電をオフにし、当該オフの状態を３分間継続してから再度２分間通電するというようにプログラム制御している。このようなオンオフを２０回以上繰り返して４８０℃まで昇温すると、約２時間３０分の時間を要する。一方、運転を終了して、４８０℃の状態から室温まで下げるのにも約２時間３０分の時間を要する。このような昇温条件を採用すると、後述するように、配管１９と、ヒータ２０〜２５と、その上を覆う金属製のセメント１１０との伸びの差異から生じる接触状態の不具合を、ほぼ解消することもできる。さらに、配管１９をより均一に加熱することもできる。
【００５１】
反応部４では、ＰＣＢの分解をより促進させるため、触媒を使用することができる。触媒としては、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）が好ましいが、白金、ロジウム、あるいはロジウム酸化物等の触媒を採用することもできる。反応部４を構成する配管１９は、反応部４の出口側で配管２９に接続されている。配管２９は、先に述べた配管１８と共に、反応部４と下流側に配置される冷却部５との間に設けられた熱交換部３０を構成している。図２に示すように、配管１８は配管２９に巻回されており、配管１８の内部を流れる混合液は、反応部４に導入される前に、配管２９を流れる処理水から熱をもらって予熱される。一方、配管２９を流れる処理水は、冷却部５への導入に先立ち、配管１８を流れる混合液に熱を与えることによって予冷される。
【００５２】
冷却部５は、処理水を６０℃以下の温度まで冷却する処理を行う部分である。しかし、処理水の量、流速等により、処理水を６０℃以下の温度まで冷却するには、冷却部５に高性能な冷却装置を備えたり、冷却部５で冷却している距離を長くする等の対応が必要となる。かかる対応を行うと、ＰＣＢ処理の費用が高くなったり、あるいは装置が大型化するという問題が生じる。かかる問題を回避するため、この実施の形態では、反応部４と冷却部５との間に、熱交換部３０を設けている。
【００５３】
熱交換部３０において、配管１８内部の混合液が予熱されるため、反応部４における分解反応の反応効率が高くなる。また、熱交換部３０において、配管２９内部の処理水が予冷されるため、冷却部５を通過した後の処理水の温度を効率良く下げることができる。具体例を述べると、配管１７を流れる混合液は約１５℃であるが、反応部４に入る直前の混合液の温度は、３８０℃まで上昇することがわかっている。また、配管２９を流れる処理水も、３８０℃まで温度低下することがわかっている。
【００５４】
冷却部５より下流側の配管３１は、レギュレータ８に接続されている。このレギュレータ８は、反応部４の混合液の圧力を調整して、混合液を超臨界若しくは亜臨界の状態とするための加圧手段である。反応部４内の混合液を超臨界状態を保持するためには、臨界圧力である２２．０４ＭＰａより高い圧力が必要である。この実施の形態では、超臨界若しくは亜臨界状態における処理を行う場合、混合液に加えられる圧力が２５ＭＰａ以上となるようにレギュレータ８が設定されている。
【００５５】
レギュレータ８より下流側には、処理水用タンク６が配置されている。レギュレータ８と処理水用タンク６とは、配管３２で接続されている。冷却後の処理水は、処理水用タンク６に送られる。
【００５６】
また、レギュレータ８の直前には、異常時回避用タンク７につながる配管３３も設けられている。配管３３は、図２の点Ｂで、処理水用タンク６に向かう経路から分岐されている。点Ｂから伸びる配管３３には、安全弁１０が設けられている。また、点Ｂには、圧力センサ９が取り付けられている。圧力センサ９は、レギュレータ８より上流側の圧力を検知している。安全弁１０は、通常の運転時には閉じられているが、圧力異常となった場合には、圧力センサ９が働き、開くようになっている。安全弁１０が開くと、処理水等は、異常時回避用タンク７に送られる。これによって、圧力異常の状態が解消される。
【００５７】
図３は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の外観斜視図である。
【００５８】
この実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１は、幅２３４０ミリ、奥行６２０ミリ、高さ１９６０ミリの大きさを有する鉄製の筺体（フード）１ａで囲まれている。ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の表側には、強化ガラス製の開閉式のドア４０が設けられている。ドア４０は、ドア４０における装置幅方向略中央で左右に開く構造を有している。また、ドア４０の下方には、鍵４１が設けられている。鍵４１をあけると、ドア４０を開けることができる。鍵４１をかけた状態では、ドア４０を開けることができない。
【００５９】
ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１における表側のやや上側であってドア４０の横方向には、第１操作部５０が設けられている。第１操作部５０には、印刷装置５１と、識別カード挿入口５２と、モニタ５４とが配置されている。印刷装置５１は、ＰＣＢ処理運転中の運転条件を印字する機能を有する装置である。印刷装置５１の裏側には、運転条件を記録する記録部５５が内蔵されており、印刷していなくても、運転中の条件を記録できるようになっている。具体的には、記録部５５には、無害化処理中における反応部４の温度、反応部４の圧力、硝酸ナトリウム水溶液の吐出量、およびＰＣＢ溶液の吐出量が記録される。ただし、これら以外の運転条件を記録するようにしても良い。
【００６０】
識別カード挿入口５２は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の取扱責任者を識別する識別コードを格納した識別カードを挿入する部分である。識別カード挿入口５２は、装置内部に配置される制御部５３につながっている。識別カード挿入口５２に識別カードを挿入すると、制御部５３の一構成部であるカードリーダによって識別コードが読み取られる。かかる識別コードが、制御部５３内のメモリに予め記憶されている正規の識別コードと一致すると、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の各操作が可能となる。これは、ＰＣＢという法定廃棄物を無断で持ち出すことを防止すると共に、ＰＣＢ処理の責任者を明確にし、適切な管理の下で適切な処理を実行させる趣旨からである。
【００６１】
モニタ５４は、ＰＣＢ処理の運転状況を表示するための表示部である。図示されない操作キーにより、運転条件を設定したり、表示パターンを変更することが可能である。なお、モニタ５４をタッチパネル式のディスプレイとし、上記操作キーを設けずに、ディスプレイ上で操作できるようにしても良い。
【００６２】
ドア４０と第１操作部５０との間には、第２操作部６０が設けられている。第２操作部６０には、非常停止ボタン６１と、電源スイッチ６２，６３と、電圧計６４と、電流計６５とが配置されている。非常停止ボタン６１は、異常事態が起きた際に押すボタンである。非常停止ボタン６１を押すと、ＰＣＢ溶液および硝酸ナトリウム水溶液の反応部４への供給、反応部４における加熱、レギュレータ８による加圧が停止される。ただし、これら３種類の運転の全てを停止するのではなく、これら３種類の内の少なくともいずれか１つの運転を停止するようにしても良い。また、ＰＣＢ溶液のみの供給若しくは硝酸ナトリウム水溶液のみの供給を停止するようにしても良い。なお、非常停止ボタン６１は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の取扱責任者以外に、実際の操作者も操作できる部分である。
【００６３】
電源スイッチ６２は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の運転を開始する際に押すボタンである。また、電源スイッチ６３は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の運転を終了する際に押すボタンである。ただし、電源スイッチ６２，６３を一つのボタンとして、押す度に運転の開始と終了を交互に繰り返すようにしても良い。電圧計６４と電流計６５は、ヒータ電源２７による電圧値および電流値を表示する機器である。
【００６４】
第１操作部５０の下方には、処理前のＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液を格納する処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０が設けられている。処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０には、扉７１が設けられている。扉７１は、鍵７２によって開閉可能である。処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の取扱責任者のみが鍵７２をロックしたり、ロックを解除したりして、扉７１を開閉できる。
【００６５】
処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０の下方には、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の制御系機器を格納するコントロールユニット部８０が設けられている。コントロールユニット部８０は、温度調節器２６、ヒータ電源２７の他、各種制御回路も格納されている。コントロールユニット部８０にも、処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０と同様、扉８１と鍵８２が設けられている。このため、コントロールユニット部８０は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の取扱責任者のみが鍵８２をロックしたり、ロックを解除したりして、扉８１を開閉できる。
【００６６】
図４は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の内部に立設されるインサイドラック８５を、ドア４０の側から見た図である。なお、以後、ドア４０の側をインサイドラック８５の表側と称し、ドア４０と反対側をインサイドラック８５の裏側と称する。
【００６７】
インサイドラック８５は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の外枠となるフード１ａ内に立設されるアルミニウム製のラックである。ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１内における混合液および処理水の送液系は、インサイドラック８５に支持されている。インサイドラック８５をアルミニウム若しくはアルミニウム合金で構成することにより、装置内の排熱効率を高めるようにしている。ただし、アルミニウム若しくはアルミニウム合金以外に、熱伝導率の高い金属若しくはセラミックスをその構成材料に含むインサイドラック８５を採用しても良い。
【００６８】
インサイドラック８５の表側には、図２に示す熱交換部３０より下流側の構成が配置されている。反応部４をインサイドラック８５の裏側に配置することにより、配管内の圧力が異常上昇しても、ドア４０を開けてＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１を操作している者が、配管から外部に吹き出す高温・高圧の溶液を直接浴びないようになっている。
【００６９】
配管２９，３１，３２，３３は、ＳＵＳ３１６製で、外径約６ミリおよび内径約４ミリの配管である。このように、配管２９，３１，３２，３３は、ＳＵＳ３１６製の配管であるため、塩を含む処理水に対して極めて高い耐食性を示す。
【００７０】
なお、この実施の形態では、レギュレータ８より上流側の構成も、インサイドラック８５の表側に配置されている。しかし、レギュレータ８より下流側の構成のみをインサイドラック８５の表側に配置するようにしても良い。かかる構成にすると、高圧系を全てインサイドラック８５の裏側に集中させることができ、操作する者をより安全な環境におくことができる。
【００７１】
インサイドラック８５の表側には、圧力計９０および温度計９１，９２も配置されている。圧力計９０は、レギュレータ８と接続されており、レギュレータ８より上流側の流路内の圧力を計測する計測器である。また、温度計９１および温度計９２は、それぞれ、反応部４および熱交換部３０の温度を計測する計測器である。
【００７２】
ただし、温度計９１および温度計９２を、反応部４および冷却部５の温度を計測する計測器としたり、あるいは反応部４と冷却部５の下流側の配管３１近傍の温度を計測する計測器としても良い。また、温度計９１および温度計９２を、熱交換部３０と冷却部５の温度を計測する計測器としたり、あるいは熱交換部３０と冷却部５の下流側の配管３１近傍の温度を計測する計測器としても良い。
【００７３】
圧力計９０および温度計９１，９２は、この実施の形態では、ドア４０を閉めた状態でもドア４０の外から見えるが、ドア４０をスモークガラスとして、ドア４０を開けないと、圧力計９０および温度計９１，９２を見えないようにしても良い。
【００７４】
ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２および水溶液用タンク３にそれぞれ接続されている配管１３および配管１４は、インサイドラック８５の裏側につながっている。このため、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２および水溶液用タンク３から送られる各溶液は、インサイドラック８５の裏側へと導かれる。
【００７５】
図５は、インサイドラック８５の裏側を示す図である。
【００７６】
図５に示すように、インサイドラック８５の裏側には、主として、ＰＣＢ送液ポンプ１１、水溶液送液ポンプ１２、反応部４および熱交換部３０が配置されている。配管１３，１４，１５，１６，１７、１８は、ＳＵＳ３１６製で、外径約６ミリおよび内径約４ミリの配管である。また、反応部４を構成している配管１９は、ＳＵＳ３１６製で、外径約１６ミリおよび内径約１０ミリの配管であり、内容量約９５０ｃｃ、全長１０メートルに及ぶ。配管１７と配管１８、配管１８と配管１９および配管１９と配管２９は、それぞれ、ジョイント９３、ジョイント９４およびジョイント９５により接続されている。このような耐食性の高い材質で配管を構成することにより、６０００時間以上の運転にも耐えられる高耐久性が認められている。
【００７７】
反応部４を構成する配管１９の外周は、ガラスウール製の断熱材（断熱部の一形態）１００に覆われている。断熱材１００により、配管１９内の混合液の放熱は抑制されている。配管１９の外周の構造については、後ほど詳述する。また、断熱材１００は、複数のアルミニウム製の押さえ板１０１によって、インサイドラック８５側に押さえるように支持されている。
【００７８】
配管１９は、図５に示すように、同図中の左右方向を往復する、いわゆるジグザグ状に、インサイドラック８５を上昇するように配置されている。この実施の形態では、配管１９は、上下６段に配置されているが、かかる段数に限定されない。配管１９は、図５の左右方向を約１５００ミリ、同図上下方向の立ち上がりを約２００ミリとする経路でジグザク状に配置されている。一方、配管２９は、反応部４の上方において、左右一往復分だけ連続する配管であるが、２往復以上で構成されていても良い。また、この実施の形態では、配管２９は、配管１９のジグザグ状の配置に連続して、配管１９の左右方向の幅と同じ幅、上下方向の高さと同じ高さで一往復分する形態で配置されている。しかし、配管２９は、配管１９の配置形状と無関係に、別の形状で配置されていても良い。
【００７９】
図６は、図５のＡで示す部分を拡大・分解して示す分解斜視図である。また、図７は、図６の矢印Ｘの方向から見た様子を示す図である。
【００８０】
インサイドラック８５には、図６に示すように、配管１９をインサイドラック８５の裏側に支持するための配管支持用プレート１０２が突出して、複数本設けられている。プレート１０２には、配管１９の外周を覆う断熱材１００を挿入して固定できるように、断熱材１００の位置に凹部１０３が設けられている。当該凹部１０３に挿入された断熱材１００は、図６の矢印Ｙで示すように、凹部１０３の開口側から押さえ板１０１によって押さえられる。押さえ板１０１を取り付けた状態を示す図７では、凹部１０３と断熱材１００との間に大きな隙間があるように見えるが、これは見やすさを重視して隙間を大きく図示しているに過ぎず、実際には、断熱材１００は、凹部１０３内でガタつかない状態で支持されている。
【００８１】
図８は、断熱材１００の内部構成を示す斜視図である。
【００８２】
配管１９の外表面には、ヒータ２０〜２５が巻回されている。ヒータ２０〜２５の表面は、熱伝導率の高い金属製のセメント１１０で覆われている。さらにその外側には、断熱材１００が巻かれている。金属製のセメント１１０と断熱材１００との間には、隙間がある。このため、ヒータ２０〜２５の熱によって配管１９が伸縮しても、金属製のセメント１１０でヒータ２０〜２５毎覆われた配管１９は、断熱材１００の内部で伸縮自在な状態におかれる。
【００８３】
このように、断熱材１００をプレート１０２にしっかり固定し、配管１９その自体をプレート１０２に直接的に固定しない構造を採用することによって、配管１９は熱伸縮自在な状態となる。したがって、配管１９同士をつなぐ接続部(各種ジョイント)から配管１９が外れたり、あるいは配管１９が破損する事態を低減することができる。
【００８４】
図９は、処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０の扉７１を開けた状態のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の一部を拡大して示す図である。
【００８５】
処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０は、インサイドラック８５を格納するＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の内部と隔離された状態におかれている。ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２に接続される配管１３は、処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫７０の壁を突き抜けて、インサイドラック８５の裏側に伸びている。ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２をインサイドラック８５を立設している部屋と隔離することにより、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１を操作する者は、鍵７２をあけない限り、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２に触れることはできない。したがって、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の取扱責任者以外の第三者は、許可無くＰＣＢを持ち出すことはできない。このような対策は、ＰＣＢを悪用する犯罪、テロ等を防止するための有効な対策である。
【００８６】
次に、ＰＣＢの酸化分解処理中における各種溶液の流れを、図４および図５に基づいて説明する。
【００８７】
ＰＣＢ送液ポンプ１１によりＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク２から吸引されたＰＣＢ溶液と、水溶液送液ポンプ１２により水溶液用タンク３から吸引された硝酸ナトリウム水溶液との混合液は、インサイドラック８５の裏側に配置される配管１７を上昇する。上昇した混合液は、熱交換部３０において、配管２９を流れる処理水の熱をもらって予熱される。予熱された混合液は、インサイドラック８５の下方に運ばれ、反応部４の下方の配管１９に移動する。反応部４の配管１９では、混合液は、運転条件によって超臨界状態若しくは亜臨界状態となる。この結果、ＰＣＢが分解され、主に無機塩と水からなる処理水が生成する。
【００８８】
処理水は、配管２９を上方に流れていく間に、配管１８を流れる混合液との間で熱交換をして、予冷される。この実施の形態では、熱交換部３０において、４８０℃の処理水が約３８０℃まで冷却される。
【００８９】
熱交換部５を通過した処理水は、配管２９を通ってインサイドラック８５の表側に送られる。処理水は、冷却器５において約６０℃以下まで冷却され、配管３１を通って、レギュレータ８、配管３２を通り、処理水用タンク６に入る。反応時間は約３０分であり、２４時間で約５ＫｇのＰＣＢ溶液を処理できる。なお、圧力異常等の緊急時には、安全弁１０が開き、処理水は異常時回避用タンク７に入る。
【００９０】
図１０は、印刷装置５１を用いて印刷した運転条件等の記録用紙１２０を示す図である。
【００９１】
記録用紙１２０の図中左側には、記録用紙１２０中の時刻に行われていることを示している。また、その左側には、記録用紙１２０中の英語表記の意味を枠で囲んで示している。
【００９２】
図１０に示すように、記録用紙１２０には、６時４４分に運転を開始し、順に、処理水用タンク６のセット、異常時回避用タンク７のセット、水溶液のセット、ＰＣＢ溶液のセット、レギュレータ８の開放、水溶液送液ポンプ１２のオン、レギュレータ８の調整、ヒータ２０〜２５のオン、ウオームアップ開始、水溶液用タンク３の交換、ＰＣＢ送液ポンプ１１のオン、ＰＣＢ処理の開始、警告アラートのオン、ＰＣＢ送液ポンプ１１のオフ、運転終了、ヒータ２０〜２５のオフ、水溶液送液ポンプ１２のオフ、空運転、レギュレータ８の開放、レギュレータ８の閉鎖とすすみ、１８時４１分に運転を終了する様子が時々刻々と記録されている。このため、ＰＣＢ処理中においてトラブルが起きたとしても、記録用紙１２０を調べることにより、トラブルの原因を容易に調査することができる。なお、印字される運転条件には、時刻毎の温度、圧力、操作内容等が含まれているが、各溶液の吐出量を含めても良い。このように、印字される運転条件は、記録部５５において記録される運転条件と一致していても、していなくても良い。
【００９３】
次に、ＰＣＢが無害な物質に分解されたことを確認するための分析方法と分析結果の一例について説明する。
【００９４】
ＰＣＢ処理後の生成物は、主に、ガスクロマトグラフィ／質量分析（Gas Chromatography/Mass Spectrometry：GC/MS）と核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance: NMR）分光により分析することができる。
【００９５】
ＧＣ/ＭＳは、冷却部５より下流側の配管（例えば、配管３１）から採取した気体の成分を分析するために用いられる。多成分からなる揮発性の試料をキャリアガスと共にカラムに送り込むと、揮発性の試料がカラムを移動する間に、固定相の液相との親和性の違いにより、試料中の各成分の移動速度に差がでてくる。ＧＣ／ＭＳは、この移動速度の差をカラム出口の検出器で検出してクロマトグラムとして出力することにより、試料中の成分を調べる方法である。検出器には、気体の熱伝導率の差を利用し、これをサーミスタの電気抵抗の差として検出するＴＣＤ（Thermal Conductivity Detector）と、高電圧電極間で水素を燃焼させ、ここにキャリアガスを流しておき、気体成分が水素炎中でイオン化し、電極間に流れた電流を検出するＦＩＤ（Flame Ionization Detector）とを用いることができる。
【００９６】
ＮＭＲ分光は、処理水用タンク６内の液体（処理水）中に存在する分子を特定するために用いられる。物質を静磁場中に置くと、その物質を構成する原子核がその種類によってある特定の周波数の電磁波を吸収する。この現象を利用して物質を特定する分析法を、ＮＭＲ分光という。ＮＭＲ分光では、主に、物質中の水素核（1Ｈ）と炭素核（13Ｃ）の観測が行われる。
【００９７】
この実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の配管３１から採取された気体をＧＣ／ＭＳ分析装置（株式会社島津製作所製のＴＣＤ-ＧＣ８ＡＰＴおよびＦＩＤ−ＧＣ８ＡＰＦ）を用いて調べたが、二酸化炭素、窒素、アルゴン、その他不純物（Ｎｅ等）以外の成分は認められなかった。このことから、ＰＣＢはほぼ完全に分解されたと考えられる。また、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害物質も検出されなかった。
【００９８】
また、この実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１の処理水用タンク６内の処理水をＮＭＲ分光装置（日本電子株式製のＪＮＭ−ＬＡ  ４００ＷＢ）を用いて調べた。比較として、硝酸ナトリウム水溶液を混合しない条件でＰＣＢ溶液を反応部４内に導入した後の溶液（これを、比較溶液という。）も調べた。
【００９９】
図１１および図１２は、比較溶液を１Ｈ−ＮＭＲおよび１３Ｃ−ＮＭＲにより分析した結果を、それぞれ示す図である。図１１における矢印Ｘで示すピークは、ＰＣＢの存在を示すピークである。図１１では、当該ピークは、２７本のピークから構成されている。同図中のＡは、２７本のピークのｐｐｍ値を示す部分である。また、図１２における矢印Ｙで示すピークは、ＰＣＢの存在を示すピークである。図１１では、当該ピークは、８３本のピークから構成されている。同図中のＢは、８３本のピークの内、両端のピークのｐｐｍ値のみを示す部分である。また、図１３および図１４は、処理水用タンク６内の処理水を１Ｈ−ＮＭＲおよび１３Ｃ−ＮＭＲにより分析した結果を、それぞれ示す図である。
【０１００】
比較溶液の場合、図１１および図１２に示すように、１Ｈ−ＮＭＲでは７．５ｐｐｍ付近に、そして１３Ｃ−ＮＭＲでは１３０ｐｐｍ付近に、それぞれ芳香族由来のピークが存在している。一方、処理水用タンク６内の処理水の場合、図１３および図１４に示すように、１Ｈ−ＮＭＲの７．５ｐｐｍ付近（Ｘ’で示す部分）および１３Ｃ−ＮＭＲの１３０ｐｐｍ付近（Ｙ’で示す部分）にピークは存在していない。この結果から、ＰＣＢ溶液は、ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置１における酸化分解処理によって、ほぼ完全に分解されたことがわかる。なお、処理水を固化させて粉末Ｘ線分析法により調べたが、ＰＣＢおよびこれに由来する有害な物質は検出されなかった。この結果からも、ＰＣＢ溶液がほぼ完全に分解されたことがわかる。
【０１０１】
以上、本発明に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置およびＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法の実施の形態について説明したが、本発明は、かかる形態に限定されず、種々の形態にて実施可能である。
【０１０２】
例えば、ＰＣＢ溶液と硝酸ナトリウム水溶液を配管１７内のみで混合するのではなく、配管１５と配管１６の合流点に混合器を設け、当該混合器内で混合液としてから配管１７に導くようにしても良い。
【０１０３】
また、圧力調整部であるレギュレータを、反応部４と熱交換部３０との間に配置して、反応部４より下流側を、反応部４より低圧の状態にしても良い。また、安全対策として、圧力センサ９の検知に基づく安全弁１０の開動作の他に、異常な高温を検知して安全弁１０の開動作を行うようにしても良い。
【０１０４】
また、ＰＣＢ溶液および硝酸ナトリウム水溶液を送るための送液ポンプを１つとし、各溶液の流量を正確にするための流量計を介して、反応部４に混合液を供給するようにしても良い。また、断熱材１００は、ガラスウール以外の素材で構成されていても良い。また、配管１９内にヒータを入れて、混合液を加熱するようにしても良い。この方法により、配管１９の表面を金属製のセメント１１０で覆う必要性はなくなるというメリットがある。
【０１０５】
また、反応部４は、配管１９以外の形態を有する容器であっても良い。さらに、温度制御部は必須の構成ではなく、超臨界状態若しくは亜臨界状態の温度まで混合液を加熱できれば、ヒータ２０等を、温度調節器２６を介さずにヒータ電源２７と接続しても良い。また、電熱による加熱手段であるヒータ２０等以外に、火炎を採用しても良い。
【０１０６】
また、冷却部５として、水冷、油冷あるいは空冷等の各種冷媒を用いた冷却手段を採用できる。さらに、熱交換部３０は、配管１８に配管２９を巻回させた構造を有していても良い。また、配管２９内に配管１８を挿入した構造あるいは配管１８内に配管２９を挿入した構造を有する、いわゆる二重管構造を有する熱交換部を採用しても良い。加えて、熱交換部３０は、混合液を予熱するのではなく、ＰＣＢ溶液のみあるいは硝酸ナトリウム水溶液のみを予熱する位置に配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、廃棄対象であるＰＣＢ溶液若しくはＰＯＰｓ溶液の無害化処理を行う産業において実施可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置およびＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理方法において、ＰＣＢを超臨界水若しくは亜臨界水を用いて分解する際の反応を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の外観斜視図である。
【図４】図３に示すＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の内部に立設されるインサイドラックを、ドアの側から見た図である。
【図５】図４に示すインサイドラックの裏側を示す図である。
【図６】図５のＡで示す部分を拡大・分解して示す分解斜視図である。
【図７】図６の矢印Ｘの方向から見た様子を示す図である。
【図８】図５に示す断熱材の内部構成を示す斜視図である。
【図９】図３に示す処理前ＰＣＢ／ＰＯＰｓ格納庫の扉を開けた状態のＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置の一部を拡大して示す図である。
【図１０】図３に示す印刷装置を用いて印刷した運転条件等の記録用紙を示す図である。
【図１１】図３に示すＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置を使用して得られた比較溶液を１Ｈ−ＮＭＲにより分析した結果を示す図である。
【図１２】図３に示すＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置を使用して得られた比較溶液を１３Ｃ−ＮＭＲにより分析した結果を示す図である。
【図１３】図３に示すＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置を使用して得られた処理水を１Ｈ−ＮＭＲにより分析した結果を示す図である。
【図１４】図３に示すＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置を使用して得られた処理水を１３Ｃ−ＮＭＲにより分析した結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  ＰＣＢ／ＰＯＰｓ処理装置
２  ＰＣＢ／ＰＯＰｓ用タンク
３  水溶液用タンク
４  反応部
５  冷却部
８  レギュレータ（圧力制御部）
１１  ＰＣＢ送液ポンプ（ＰＣＢ溶液／ＰＯＰｓ溶液供給部）
１２  水溶液送液ポンプ（硝酸塩水溶液供給部）
１８  配管（予熱用配管）
１９  配管
２０  ヒータ（加熱手段）
２１  ヒータ（加熱手段）
２２  ヒータ（加熱手段）
２３  ヒータ（加熱手段）
２４  ヒータ（加熱手段）
２５  ヒータ（加熱手段）
２９  配管（予冷用配管）
３０  熱交換部
５３  制御部
５５  記録部
８５  インサイドラック
１００  断熱材（断熱部）
１０１  押さえ板（固定部の一部）
１０２  プレート（固定部の一部）
１１０  セメント
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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