(57)【要約】  【課題】有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉からの排気に含まれる微量な有害有機物質をプラズマで分解して完全に無害化する有機汚染廃棄物の無害化処理装置を提供する。【解決手段】有機有害物質を含む有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉３から発生する排気中に含まれる有害有機物質をプラズマ８ａで分解して無害化するプラズマトーチ８が排気流路７に配置される。分解処理炉３には排気流路３を介して排気を高温に維持する恒温チャンバー９へ接続してもよく、また、分解処理炉としてプラズマ分解炉を使用することができる。【選択図】図１
2005262099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させることを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項２】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させるとともに、１１００℃〜１４００℃の恒温チャンバ内を通過させることを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項３】
上記排気の高温度域通過時間を０．５秒以内とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項４】
上記排気の高温度域通過時間を０．５秒以内とするとともに、恒温チャンバ内に１〜５秒間滞留させることを特徴とする請求項２に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項５】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉において、この分解処理炉から発生する排気の出口ないしは排気を通過させる流路に高温度域を形成するためのプラズマトーチを配設したことを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【請求項６】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉と、この分解処理炉から発生する排気を通過させる恒温チャンバとで構成し、上記排気の出口、流路ないしは恒温チャンバ内に高温度域を形成するためのプラズマトーチを配設したことを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【請求項７】
上記分解処理炉がプラズマ分解炉であることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物の分解処理炉から発生する排気を高温度域を通過させることにより完全無害化処理する有機汚染廃棄物の無害化処理装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢ、農薬、ダイオキシン類などの有害有機物質は、毒性が高い環境汚染物質であるため、その環境基準が厳しく規制されている。そのため、例えば、ＰＣＢは製造が中止されるとともに、ＰＣＢが付着したあるいは含有した変圧器やコンデンサ、複写紙などは有機汚染廃棄物としてドラム缶に収納して保管されている。このＰＣＢなどの有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を処分するために種々の無害化処理方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ＰＣＢを利用した変圧器、コンデンサ、複写紙などのＰＣＢ汚染物質、塩素含有農薬などの塩素を含む産業廃棄物の無害化処理方法が開示されている。この無害化処理方法は、塩素を含有する産業廃棄物から予め塩素含有物質を分離し、分離した産業廃棄物を溶解・精錬炉（交流アーク炉、直流電気アーク炉、高周波電気炉あるいはプラズマ溶解炉）において１１００℃以上で溶解し、排出されたＰＣＢなどの塩素含有ガスを含む炉内ガスは、燃焼バーナにより１１００℃、好ましくは１４５０℃以上に維持された２次燃焼室へ導入してＰＣＢなどを熱分解するというものである。
【０００４】
このほかプラズマ分解炉を利用した無害化処理方法として、例えば、特許文献２には、プラズマ溶融炉で廃棄物を燃焼させ、プラズマ溶融炉でガス化して得られた溶融プラズマ排ガスをバーナを備えた分解室で加熱してガス化ガス中の有害物質を分解除去することが開示されている。
【０００５】
このようにこれまでに提案されている有機汚染廃棄物の分解処理方法は、プラズマ溶融炉などの分解処理炉により有機汚染廃棄物を高温で溶融させ、有害有機物質を分解して無害化するものであった。特にプラズマ溶融炉ではプラズマにより、有害有機物質のほとんどが分解される。
【特許文献１】特開平８−２４３６４号公報
【特許文献２】特開２００３−４９１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、有害有機物質は、分解処理炉でほとんど分解処理されるものの、分解処理炉から発生する排気中に、溶融物から一部蒸発したもの、熱重合を受けて更に汚染度の高い物質（例えば、ダイオキシン類）に変質されながら揮発されるものが含まれる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する排気中に含まれる有害有機物質をさらに分解して、完全に無害化することができる信頼性の高い有機汚染廃棄物の無害化処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機汚染廃棄物の無害化処理方法は、有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する、有害有機物質を含む排気をプラズマ内の高温度域を通過させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の有機汚染廃棄物の無害化処理方法は、有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する、有機有機物質を含む排気をプラズマ内の高温度域を通過させることを特徴とする。また、プラズマ内の高温度域を通過させるとともに、１１００℃〜１４００℃の恒温チャンバ内を通過させることを特徴とする。有害有機物質を含む排気の高温度域の通過時間を０．５秒以内とし、あるいは有害有機物質を含む排気の高温度域の通過時間を０．５秒以内とするとともに、恒温チャンバ内に１〜５秒間滞留させることができる。
【００１０】
また、本発明の有機汚染廃棄物の無害化処理装置は、有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉と、この分解処理炉から発生する排気を通過させる排気処理系とで構成し、排気の流路に高温度域を形成するプラズマトーチを配置したことを特徴とする。また、有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉とこの分解処理炉から発生する排気を通過させる恒温チャンバと排気処理系とで構成し、排気の流路に高温度域を形成するプラズマトーチを配設したことを特徴とする。分解処理炉にはプラズマ分解炉を使用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させて排気中に含まれる微量の有害有機物質を完全に分解させるので、有機汚染廃棄物を完全無害化することが可能となる。また、恒温チャンバにより、分解処理炉で発生の可能性がある可燃性物質を非可燃性物質へ改質することもできる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、ＰＣＢに限らず、農薬、ダイオキシン類などの有害有機物質や塩素含有化合物で汚染された有機汚染廃棄物の無害化処理に適用することができる。
【００１３】
本発明においては、有機汚染廃棄物を分解処理炉で溶融・分解する際に分解処理炉から発生する有害有機物質を含む排気がプラズマトーチのプラズマ内に形成される高温度域を通過することにより分解されことで完全に分解して無害化される。
【００１４】
プラズマ内の高温度域は１８００℃以上が可能であり、好ましくは１８００〜８０００℃、さらに装置の耐熱性などを考慮して好ましくは１８００〜４０００℃とする。プラズマトーチは、トランスファー型あるいはノントランスファー型のいずれでもよいが、配置上の制約が少ないノントランスファー型が好ましい。
【００１５】
プラズマトーチは、分解処理炉から発生する排気を確実にプラズマ内の高温度域を通過させるために排気の流路にプラズマ内の高温度域が位置する個所に配置する。排気中に含まれる微量な有害有機物質をプラズマ内の高温度域で分解させる際、高温であればあるほど分解速度は速くなるので分解処理炉から発生する排気の高温度域の通過時間は０．５秒以内で十分である。
【００１６】
排気をプラズマ内の高温度域を通過させることにより、例えば、ＰＣＢは、
Ｃ６Ｈ６Ｃｌ４＋７Ｈ２Ｏ→６ＣＯ＋４ＨＣｌ＋７Ｈ２
により分解される。
【００１７】
また、蒸発及び変質した有害有機物質はプラズマにより
ＣｎＨｍ→ｎＣ＋ｍ／２Ｈ２
に示される反応にて分解され、高温になるに従い、有機汚染物質はカーボンと水素に分解される。
【００１８】
このプラズマ分解と同時に、プラズマガスによる改質反応が生じる。例えば、プラズマガスにＨ２Ｏが存在している場合、
Ｃ＋Ｈ２Ｏ←→ＣＯ＋Ｈ２
例えば、プラズマガスに空気が存在している場合、
Ｃ＋Ｏ２←→ＣＯ２
Ｈ２＋１／２・Ｏ２←→Ｈ２Ｏ
ＣＯ２＋Ｈ２←→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ（シフト反応）
最終的にプラズマにより、有機汚染廃棄物は、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏまで分解される。一方、空気が豊富にある場合、可燃ガスが酸化され、ＣＯ２とＨ２Ｏになる。したがって、分解処理炉の後流側に接続された、１１００〜１４００℃の恒温チャンバにて、発生可能な低沸点可燃性物質（Ｈ２、ＣＯ）を酸素または空気により、非可燃性物質（ＣＯ２，Ｈ２Ｏ）に改質することができる。
【００１９】
さらに後流側に設置された排ガス処理系の中和処理、活性炭処理により酸性物質の中和除去及び設備異常時の有機汚染物質系外排出を抑制する。
【００２０】
本発明において、有害有機物質を溶融・分解する温度に維持する分解処理炉としては、プラズマ分解炉、交流アーク炉、直流電気アーク炉あるいは高周波電気炉を使用することができる。特にプラズマ分解炉は、プラズマ及び溶融物の持つ高熱により有害有機物質をほとんど分解させることができる。
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、各実施例は、排気を通過させるプラズマの高温度域を生成するプラズトーチを一個所に配置する実施例であるが、プラズマトーチの配置は、一個所だけでなく、各実施例を組み合わせて複数個所に設置することができる。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の無害化処理装置を適用した、ＰＣＢの無害化処理フローの一例を示す概略図である。本実施例では、分解処理炉にプラズマ分解炉を使用した例を示す。
【００２３】
図１において、保管場所から搬送されてきた、ＰＣＢ汚染物質を含む有機汚染廃棄物が収納されたドラム缶１は、シール弁２ａを備えたドラム缶投入装置２からプラズマ分解炉３へ投入される。
【００２４】
プラズマ分解炉３は、有機汚染廃棄物を溶融・分解するためのプラズマトーチ４を備え、プラズマトーチ４には作動ガスとしてエアー、Ａｒ、Ｏ２、あるいはＮ２が供給される。プラズマ分解炉３内はプラズマトーチ４のプラズマ４ａ及び溶融物により１０００℃以上に保持され、炉底に保持された溶融物５の温度は約１４００〜１５００℃となっている。プラズマトーチ４は、本実施例ではノントランスファー型であるが、トランスファー型でもよい。
【００２５】
プラズマ分解炉３に投入された有機汚染廃棄物は、プラズマ４ａの持つ高温輻射及び溶融メタル・スラグ５の接触によりほとんどが溶融・分解される。溶融メタル・スラグ５は出湯口６から排出される。
【００２６】
有機汚染廃棄物の溶融・分解により発生した排気中には、有害有機物質の一部が蒸発したり、熱重合を受けて更に汚染度の高い物質に変質されながら揮発するものが含まれる場合があるので、プラズマ分解炉３から排気を排出するダクト７の排気出口７ａに、高温度域のプラズマを生成するプラズトーチ８を配置する。ダクト７は高温のプラズマ輻射を考慮して耐火物構造とする。
【００２７】
排気は、排気出口７ａでプラズマ８ａの高温度域を通過することにより分解されて無害化処理され、無害化処理された排気はダクト７に接続された恒温チャンバ９に導入される。恒温チャンバ９には恒温チャンバ９内を１１００〜１４００℃に維持するため、バーナ１０が設けられている。
【００２８】
恒温チャンバ９では、プラズマによる分解により発生可能な低沸点可燃性物質（Ｈ２、ＣＯ．ＣＨ４）をバーナ１０により酸素または空気により非可燃性物質（ＣＯ２，Ｈ２Ｏ）へ改質無害化する。
【００２９】
恒温チャンバ９から排出された排気は、公知の排気処理系へ送られて処理され、有害物質の濃度を監視しながら排気筒から放散させる。
【実施例２】
【００３０】
図２は本発明の第２実施例を示す概略図である。図２においては、プラズマ分解炉３はバーナ１０を備えた恒温チャンバ９がダクト７で接続され、炉外のダクト７の排気出口７ａ近傍にプラズトーチ８を配置して、排気をプラズマ８ａ内の高温度域を通過させて完全に分解して無害化処理する。
【００３１】
本実施例では排気が集まる炉外のダクト７にプラズマトーチ８を配置するので、排気がプラズマ内の高温度域を確実に通過して無害化処理される。また、プラズマ分解炉３の炉内の排気出口７ａに配置する実施例１に比べて設置が容易となる。
【実施例３】
【００３２】
図３は本発明の第３実施例を示す概略図である。図３において、恒温チャンバ９へ排気ガスを導入する分岐ダクト７が分解処理炉のダクト７にほぼ直角に接続され、分岐ダクト１１の後端にダクト７から分岐ダクト１１へ直角に導入される排気がほぼ直角にプラズマ８ａの高温度域を通過するようにプラズマトーチ８を配置する。本実施例では、分岐ダクト１１へ導入される排気を確実にほぼ直角方向に通過させることができるので、確実に分解させることができる。
【実施例４】
【００３３】
図４は本発明の第４実施例の概略図である。本実施例では、恒温チャンバ９に排気を接線方向へ導入する分岐ダクト１１の排気導入口１２に、恒温チャンバ９に導入される排気が排気導入口１２でプラズマ８ａの高温度域にほぼ直角に当たるようにプラズマトーチ８を配置する。なお、恒温チャンバ９には恒温チャンバ９内を１１００〜１４００℃に維持するため、バーナ１０が設けられている。
【００３４】
本実施例でも、旋回する排気にほぼ直角方向のプラズマ８ａを当てることができる。
【実施例５】
【００３５】
図５（ａ）は本発明の第５実施例を示す概略図の断面図、（ｂ）は平面図である。本実施例では、排気が恒温チャンバ９の下部中央のダクト１３から導入される例であり、恒温チャンバ９に導入される排気が複数のプラズマ８ａの高温度域を通過するように、プラズマトーチ８をダクト１３の排気導入口１２に配置する。本実施例では、排気が複数のプラズマの高温度域を通過するので、確実に分解して無害化することができる。
【実施例６】
【００３６】
図６は本発明の第６実施例を示す概略図である。本実施例では、恒温チャンバ９に排気を接線方向へ導入する分岐ダクト１１の排気導入口１２に、恒温チャンバ９に導入される排気をプラズマ８ａの高温度域を通過させて旋回流を生成させるもので、プラズマと排気の接触を増加させることができる。
【００３７】
表１に本発明の試験結果を示す。
【表１】
2005262099.tif 000003
【００３８】
表１から明らかなとおり、分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させることにより、そうでないものに対して無害化処理が大幅に改善されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の無害化処理装置を適用した、ＰＣＢの無害化処理フローの台１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の第４実施例の概略図である。
【図５】本発明の第５実施例を示す概略図の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の第６実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：ドラム缶
２：ドラム缶投入装置
２ａ：シール弁
３：プラズマ分解炉
４：プラズマトーチ
４ａ：プラズマ
５：溶融物
６：出湯口
７：ダクト
７ａ：排気出口
８：プラズトーチ
９：恒温チャンバ
１０：バーナ
１１：分岐ダクト
１２：排気導入口
１３：ダクト
【図１】
2005262099.tif 000004
【図２】
2005262099.tif 000005
【図３】
2005262099.tif 000006
【図４】
2005262099.tif 000007
【図５】
2005262099.tif 000008
【図６】
2005262099.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月2日(2004.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させることを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項２】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉から発生する排気をプラズマ内の高温度域を通過させるとともに、１１００℃〜１４００℃の恒温チャンバ内を通過させることを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項３】
上記排気の高温度域通過時間を０．５秒以内とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項４】
上記排気の高温度域通過時間を０．５秒以内とするとともに、恒温チャンバ内に１〜５秒間滞留させることを特徴とする請求項２に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項５】
上記分解処理炉がプラズマ分解炉であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理方法。
【請求項６】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉において、この分解処理炉から発生する排気の出口ないしは排気を通過させる流路に高温度域を形成するためのプラズマトーチを配設したことを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【請求項７】
有害有機物質で汚染された有機汚染廃棄物を溶融・分解する分解処理炉と、この分解処理炉から発生する排気を通過させる恒温チャンバとで構成し、上記排気の出口、流路ないしは恒温チャンバ内に高温度域を形成するためのプラズマトーチを配設したことを特徴とする有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【請求項８】
上記分解処理炉がプラズマ分解炉であることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機汚染廃棄物の無害化処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明においては、有機汚染廃棄物を分解処理炉で溶融・分解する際に分解処理炉から発生する有害有機物質を含む排気がプラズマトーチのプラズマ内に形成される高温度域を通過することにより完全に分解して無害化される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図２は本発明の第２実施例を示す概略図である。図２においては、プラズマ分解炉３はバーナ１０を備えた恒温チャンバ９がダクト７で接続され、炉外のダクト７の排気出口７ａ近傍にプラズマトーチ８を配置して、排気をプラズマ８ａ内の高温度域を通過させて完全に分解して無害化処理する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３は本発明の第３実施例を示す概略図である。図３において、恒温チャンバ９へ排気を導入する分岐ダクト７が分解処理炉のダクト７にほぼ直角に接続され、分岐ダクト１１の後端にダクト７から分岐ダクト１１へ直角に導入される排気がほぼ直角にプラズマ８ａの高温度域を通過するようにプラズマトーチ８を配置する。本実施例では、分岐ダクト１１へ導入される排気を確実にほぼ直角方向に通過させることができるので、確実に分解させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
表１に本発明の試験結果を示す。
【表１】
2005262099.tif 000010
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
【図１】本発明の無害化処理装置を適用した、ＰＣＢの無害化処理フローの第１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の第４実施例の概略図である。
【図５】本発明の第５実施例を示す概略図の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の第６実施例の概略図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
１：ドラム缶
２：ドラム缶投入装置
２ａ：シール弁
３：プラズマ分解炉
４：プラズマトーチ
４ａ：プラズマ
５：溶融物
６：出湯口
７：ダクト
７ａ：排気出口
８：プラズマトーチ
９：恒温チャンバ
１０：バーナ
１１：分岐ダクト
１２：排気導入口
１３：ダクト