(57)【要約】【課題】有害物を含む被処理物を低コストで無害化処理できる無害化処理システムを提供する。【解決手段】無害化処理システム１に、熱処理ユニット３と、筒状部材４と、衝突処理ユニット５とを設ける。筒状部材４の一端を熱処理容器部３３の内部に設け、その他端をノズル口のそれぞれの噴出側に対して設ける。加圧気体供給部５１で加圧された気体がノズル口から噴射されることによる吸引力で、筒状部材４の内部を通して熱処理された被処理物質を輸送する。これにより、熱処理ユニット３および衝突処理ユニット５にて被処理物質中の有害物質を完全に分解して無害化することができると共に、筒状部材４で簡易に被処理物質を輸送できるので製造コストやランニングコストを大幅に下げることができる。【選択図】図１
2007105548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を含む被処理物質を無害化する無害化処理システムであって、
前記被処理物質を熱処理する熱処理部、および、内部が密閉され前記熱処理部にて熱処理された前記被処理物質を貯留する熱処理容器部を備え、前記有害物質を熱処理にて無害化する熱処理ユニットと、
内部が密閉された衝突処理容器部、この衝突処理容器部の内部空間にて互いに対向する一対の噴射ノズルユニット、および、気体を加圧して当該加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットのそれぞれに供給する加圧気体供給部を備え、前記加圧気体供給部から供給された前記加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットから噴射することにより、前記熱処理ユニットにて前記熱処理された被処理物質同士を前記内部空間中で衝突させ、前記有害物質を無害化する衝突処理ユニットと、
一端が前記熱処理容器部の内部に設けられ、かつ、他端が前記一対の噴射ノズルユニットから噴射される前記加圧気体のそれぞれの流路内に開口する状態で設けられ、前記一対の噴射ノズルユニットから前記加圧気体が噴射されることによる吸引力で、前記熱処理容器部から前記加圧気体のそれぞれの流路へと前記熱処理された被処理物質を内部を通して輸送する筒状部材と、を具備した
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無害化処理システムにおいて、
前記熱処理部は、
筒部材を円弧状に屈曲した形状で、当該筒部材の内部を前記被処理物質が流動する流動部と、
この流動部の内部を流動する前記被処理物質に対して燃焼ガスを噴射する複数のバーナー部と、を備えている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無害化処理システムにおいて、
前記複数のバーナー部は、前記流動部の周面に螺旋状に配設されている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の無害化処理システムにおいて、
前記複数のバーナー部のそれぞれは、前記燃焼ガスを噴射する噴出口を複数備えている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、
前記加圧気体供給部は、
気体を加圧する気体加圧手段と、
前記気体加圧手段からの前記加圧気体を前記噴射ノズルのそれぞれに供給するパイプ部と、
前記パイプ部における前記気体加圧手段と前記各噴射ノズルユニットとの間にそれぞれ設けられ、前記パイプ部よりも径大となった内部空間を有したエアストッカーと、を備えている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、
前記一対の噴射ノズルユニットのそれぞれは、前記加圧気体を噴出するノズル口を有した噴射ノズル本体を備え、
この噴射ノズル本体は、
前記ノズル口となる開口端へ向けて徐々に径小となる第１の截頭円錐部、および、一端側がこの第１の截頭円錐部の基端側に同一軸上で一体的に設けられた第１の円筒部を有した外側部材と、
この外側部材の内部において前記外側部材と同一軸上に設けられ、前記ノズル口に対向する開口端へ向けて徐々に径小となる第２の截頭円錐部、および、一端側がこの第２の截頭円錐部の基端側に同一軸上で一体的に設けられ、他端側が前記パイプ部材に連通した第２の円筒部を有した内側部材と、を備え、
前記第１の円筒部の他端側と前記第２の円筒部の他端側とがシールされた状態を維持すると共に、前記外側部材および前記内側部材の少なくともいずれか一方が前記軸方向に移動可能とされている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無害化処理システムにおいて、
前記第１の截頭円錐部の内周面における前記ノズル口側には、前記第１の截頭円錐部の軸方向に対して傾斜し、かつ、内方へ向けて突出した突出部が形成されている
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、
前記被処理物質には水分が含まれており、この水分を前記衝突処理ユニットの前記内部空間中で正面衝突させることにより超臨界状態とし、この超臨界状態の水分により前記有害物質を無害化する
ことを特徴とする無害化処理システム。
【請求項９】
有害物質を含む被処理物質を無害化する無害化処理方法であって、
熱処理部にて前記被処理物質を熱処理することにより前記有害物質を無害化する加熱工程と、
この加熱工程において熱処理された前記被処理物質を、内部が密閉された熱処理容器部に貯留する高温体貯留工程と、
内部が密閉された衝突処理容器部の内部空間にて互いに対向する位置に設けられた一対の噴射ノズルユニットのそれぞれに、加圧気体を供給する加圧気体供給工程と、
この加圧気体供給工程にて供給された前記加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットから噴射することにより、前記熱処理ユニットにて前記熱処理された被処理物質同士を前記内部空間中で衝突させ、前記有害物質を無害化する衝突工程と、
一端が前記熱処理容器部の内部に設けられ、かつ、他端が前記一対の噴射ノズルユニットから噴射される前記加圧気体のそれぞれの流路内に開口する状態で設けられた筒状部材の内部を通して、前記一対の噴射ノズルユニットから前記加圧気体が噴射されることによる吸引力で、前記熱処理容器部から前記加圧気体のそれぞれの流路へと前記熱処理された被処理物質を輸送する輸送処理工程と、
を具備したことを特徴とする無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質を含む被処理物質を無害化する無害化処理システムおよび無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の環境問題として、例えば、ゴミの焼却により発生したダイオキシン含有じん灰および重金属含有じん灰などによる土壌汚染、廃酸または廃アルカリなどによる河川や湖沼の水質汚染、工場廃液に含まれるトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物系溶剤による地下水汚染、あるいは、水銀、カドミウム、鉛、亜鉛、シアン、砒素、クロム、銅、フッ化物、有機塩素化合物による土壌汚染などが挙げられる。そして、現況では、このような環境有害物質を無害化するために、例えば、廃酸または廃アルカリなどによる汚染水には中和処理が施され、汚染土壌に対しては焼却処理や埋め立て処理が施されている。
【０００３】
しかし、汚染土壌に対して埋め立て処理する場合、有害物質が土中に漏出するなど、新たな二次汚染を引き起こすため好ましくない。また、汚染土壌に対する焼却処理の１つとして、汚染土壌を長時間かけて溶融させクラック（ガラス）状にする方法が挙げられるが、処理時間が長くかつ処理コストが高いため好ましくない。
【０００４】
また、このような有害物質を含んだ被処理物質を無害化する方法として、被処理物質を加熱処理して溶融等した後、当該被処理物質を互いに対向する噴射ノズルから圧縮気体と共に噴射して正面衝突させ、ミクロレベルで分解する無害化処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載の構成において、加熱処理工程では、被処理物質を流下させる３つの雨樋状の流路を、それぞれ互い違いに傾けた状態で上下に並設し、各流路において被処理物質の上方および側面側からバーナーの熱を加える。これにより、被処理物質の底面付近を除いた部分を高温にして、さらに被処理物質を3つの流路により反転させることで、被処理物質の全体を満遍なく均一に加熱処理する。
【０００６】
そして、加熱処理工程から衝突処理工程へ被処理物質を輸送する工程では、加熱処理後の被処理物質はスクリュー圧送機によって衝突処理装置へと輸送される。このスクリュー圧送機の内部には、スクリューが設けられており、当該スクリューが回転することで加熱処理後の高温の被処理物質が輸送される。
【０００７】
衝突処理工程では、コンプレッサーから圧縮気体通路を通して圧縮気体が噴射装置に対して等しい分量で供給される。この圧縮気体に対して、スクリュー圧送機から供給された被処理物質が加わり、ノズル部材の先端のノズル口から噴射される。各ノズル部材の先端部分にはそれぞれ外側へ拡大するスカート部が取り付けられており、各スカート部の先端開口が対向している。
従って、各ノズルのノズル口から噴射された被処理物質は、各スカート部によって規制されながら噴射され、衝突領域において烈しく衝突する。この衝突によって被処理物質中に含まれる有害物質をミクロレベルで分解できるので、汚染土壌や廃液など有害物質を含む殆ど全ての被処理物質をほぼ完全に無害化することができる。
【０００８】
【特許文献１】特許第３３７８５７２号公報（第３頁右欄−第５頁左欄、図１、図４ないし図６参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、加熱処理工程から衝突処理工程への輸送工程にて、加熱処理後の高温の被処理物質をスクリュー圧送機にて輸送するため、スクリュー圧送機内部のスクリューが高温下に曝される。このため、当該スクリューを高温環境で機能させるためにも、複雑な冷却機構を設けたり、当該スクリューを高価な材料で形成するなど、無害化処理に当るコストが大幅に増大してしまうおそれがある、という問題が一例として挙げられる。
【００１０】
本発明は、上述したような問題点を解消すべく、有害物質を含む被処理物質を低コストで無害化処理できる無害化処理システムおよび無害化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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、有害物質を含む被処理物質を無害化する無害化処理システムであって、前記被処理物質を熱処理する熱処理部、および、内部が密閉され前記熱処理部にて熱処理された前記被処理物質を貯留する熱処理容器部を備え、前記有害物質を熱処理にて無害化する熱処理ユニットと、内部が密閉された衝突処理容器部、この衝突処理容器部の内部空間にて互いに対向する一対の噴射ノズルユニット、および、気体を加圧して当該加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットのそれぞれに供給する加圧気体供給部を備え、前記加圧気体供給部から供給された前記加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットから噴射することにより、前記熱処理ユニットにて前記熱処理された被処理物質同士を前記内部空間中で衝突させ、前記有害物質を無害化する衝突処理ユニットと、一端が前記熱処理容器部の内部に設けられ、かつ、他端が前記一対の噴射ノズルユニットから噴射される前記加圧気体のそれぞれの流路内に開口する状態で設けられ、前記一対の噴射ノズルユニットから前記加圧気体が噴射されることによる吸引力で、前記熱処理容器部から前記加圧気体のそれぞれの流路へと前記熱処理された被処理物質を内部を通して輸送する筒状部材と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、例えば、被処理物質に有害有機物が含まれる場合、熱処理ユニットにて当該有害有機物を酸化させて９０％ほど無害化でき、衝突処理ユニットにて残りの１０％を漏れなく無害化できる。
そして、熱処理ユニットから衝突処理ユニットへと熱処理後の被処理物質を輸送する工程において、噴射ノズルユニットからの噴射による吸引力を利用することで、筒状部材を介して熱処理後の高温の被処理物質を輸送できる。また、熱処理容器部の内部は密閉されているので、熱処理部にて熱処理された高温状態の被処理物質を貯留することにより加圧状態になり、当該内部加圧により熱処理容器部の底部に貯留する熱処理後の被処理物質に対して押出力が作用する。このため、熱処理ユニットから衝突処理ユニットへと熱処理後の被処理物質を更にスムーズに輸送することができる。これにより、従来のスクリュー圧送機を用いずとも、熱処理ユニットから衝突処理ユニットへと熱処理後の被処理物質を輸送できるので、製造コストやランニングコストを大幅に下げることができる。
また、筒状部材は、従来のようにスクリューが設けられず内部が空洞となっているので、被処理物質が筒状部材内部で詰まってしまうこともなく、無害化処理システム全体を滞りなく連続運転させることができる。このため、筒状部材内部に詰まった被処理物質を取り除くなどのメンテナンスも不要であり、無害化処理システムを低コストで維持できる。
したがって、低コストで有害物質を含む被処理物質を無害化処理できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無害化処理システムにおいて、前記熱処理部は、筒部材を円弧状に屈曲した形状で、当該筒部材の内部を前記被処理物質が流動する流動部と、この流動部の内部を流動する前記被処理物質に対して燃焼ガスを噴射する複数のバーナー部と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、流動部を筒部材で形成したことで内部が密閉され、これによりバーナー部による熱が内部で閉じ込められ、被処理物質を短時間で加熱することができる。また、流動部を円弧状に屈曲した形状としたことにより、流動部内部を流動する被処理物質が流動部の内周面に沿って旋回するので、わざわざ反転させる必要もなく、被処理物質に対して均一に加熱処理することができる。また、万一、流動部への被処理物質の供給側に向けて熱処理された被処理物質が逆流するような場合も、流動部を円弧状とすることで熱処理された被処理物質を流動部の内周面に衝突させて勢いを減退させ、供給側に熱処理された被処理物質が到達することを防ぐことができ、供給側の各装置の破損を防ぐことができる。この際、円弧状の流動部は水平面に対して平行に設置することが好ましい。これにより、バーナー部の噴射力で充分に熱処理しながら被処理物質を熱処理容器部へと輸送することができる。
さらに、熱処理容器部に連通する流動部の内部が密閉されて各バーナー部で高温の燃焼ガスを噴出することから、燃焼ガスの噴射圧力と高熱により流動部内部が加圧状態となり、流動部に連通する熱処理容器部の内部圧力を高めることができる。これにより、筒状部材を介して熱処理ユニットから衝突処理ユニットへとより一層スムーズに被処理物質を輸送することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の無害化処理システムにおいて、前記複数のバーナー部は、前記流動部の周面に螺旋状に配設されていることを特徴とする。
この発明によれば、被処理物質が流動部の内部を流動する間に、流動部の周面に螺旋状に配設された各バーナー部にて加熱されることにより流動部の内部で旋回流が生じ、被処理物質に対して万遍なく均一に加熱処理することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の無害化処理システムにおいて、前記複数のバーナー部のそれぞれは、前記燃焼ガスを噴射する噴出口を複数備えていることを特徴とする。
この発明によれば、各バーナー部に複数の噴出口が設けられているので、流動部の内部を流動する被処理物質を瞬間的に高温状態にすることができ、この加熱処理によって、被処理物質における有害物質のうちの大部分、例えば９０％以上を高速に分解することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、前記加圧気体供給部は、気体を加圧する気体加圧手段と、前記気体加圧手段からの前記加圧気体を前記噴射ノズルのそれぞれに供給するパイプ部と、前記パイプ部における前記気体加圧手段と前記各噴射ノズルユニットとの間にそれぞれ設けられ、前記パイプ部よりも径大となった内部空間を有したエアストッカーと、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、気体加圧手段により気体を加圧して、パイプ部および一対のエアストッカーを介して一対の噴射ノズルユニットに加圧気体を供給する。この際、一対のエアストッカーを介することにより加圧気体を噴射ノズルユニットにムラなく安定して供給できると共に、一対のエアストッカーにて更に加圧気体を圧縮し、高度に圧縮された加圧気体を一対の噴射ノズルユニットに供給することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、前記一対の噴射ノズルユニットのそれぞれは、前記加圧気体を噴出するノズル口を有した噴射ノズル本体を備え、この噴射ノズル本体は、前記ノズル口となる開口端へ向けて徐々に径小となる第１の截頭円錐部、および、一端側がこの第１の截頭円錐部の基端側に同一軸上で一体的に設けられた第１の円筒部を有した外側部材と、この外側部材の内部において前記外側部材と同一軸上に設けられ、前記ノズル口に対向する開口端へ向けて徐々に径小となる第２の截頭円錐部、および、一端側がこの第２の截頭円錐部の基端側に同一軸上で一体的に設けられ、他端側が前記パイプ部材に連通した第２の円筒部を有した内側部材と、を備え、前記第１の円筒部の他端側と前記第２の円筒部の他端側とがシールされた状態を維持すると共に、前記外側部材および前記内側部材の少なくともいずれか一方が前記軸方向に移動可能とされていることを特徴とする。
この発明によれば、外側部材および内側部材の少なくともいずれか一方を軸方向に移動することにより、外側部材における第１の截頭円錐部の内周面と、内側部材における第２の截頭円錐部の外周面との間隔が変化する。このため、加圧気体が内側部材に供給されてノズル口より噴射される際、当該間隔を変化させることにより気体の噴出量を変化させることができる。したがって、筒状部材から供給される被処理物質の粘性や温度などに合わせて、加圧気体の噴出量を適宜調整し、最適な条件で衝突処理を行うことができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の無害化処理システムにおいて、前記第１の截頭円錐部の内周面における前記ノズル口側には、前記第１の截頭円錐部の軸方向に対して傾斜し、かつ、内方へ向けて突出した突出部が形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、加圧気体は、ノズル口から噴射される際に、突出部に沿って旋回する。そして、噴射された加圧気体の流路内に被処理物質が吸引・導入されて、噴射された加圧気体および被処理物質はスカート部の内部にて螺旋状の旋回流となる。この結果、噴射された加圧気体および被処理物質がスカート部の内部空間にて凝縮されると共に、スカート部の開口する他端側から対向する他方のスカート部へと向けて延びた略円柱状の空間に被処理物質を均一に分散することができる。つまり、衝突の際に利用可能なエネルギーは、スカート部を設けることで限られた領域に閉じ込められて集中し、ロケット噴射口の場合と同程度のエネルギーレベルになる。これにより、正面衝突する被処理物質の衝突エネルギーを著しく高めることができ、高効率で無害化処理を行うことができる。
この際、一対の噴射ノズルユニットにおける各突出部は、一方のノズル口から噴射される加圧気体の螺旋状旋回流の回転方向が、他方のノズル口から噴射される加圧気体の当該回転方向に対して逆になるように、それぞれ突出形成されることが好ましい。これにより、噴射された加圧気体および被処理物質を激しく正面衝突させることができるので、より効率的に無害化できる。また、スカート部の内周面の開き角度は４５度であることが好ましい。これにより、衝突の際に利用可能なエネルギーを最も効率良く集中でき、スカート部が設けられない場合と比較して約８倍衝突エネルギーを凝縮することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の無害化処理システムにおいて、前記被処理物質には水分が含まれており、この水分を前記衝突処理ユニットの前記内部空間中で正面衝突させることにより超臨界状態とし、この超臨界状態の水分により前記有害物質を無害化することを特徴とする。
この発明によれば、水分を含んだ被処理物質同士を正面衝突させた際に、当該水分が超臨界状態と略同様の状態となる。このため、例えばＰＣＢ（Poly Chlorinated Biphenyl）などの高度に安定した有機有害物質を分解するために、従来の超臨界水酸化法などの高コストの処理法を用いずとも、超臨界水の持つ強い反応溶媒特性を利用して被処理物質に含まれる有害物質を高効率で分解することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、有害物質を含む被処理物質を無害化する無害化処理方法であって、熱処理部にて前記被処理物質を熱処理することにより前記有害物質を無害化する加熱工程と、この加熱工程において熱処理された前記被処理物質を、内部が密閉された熱処理容器部に貯留する高温体貯留工程と、内部が密閉された衝突処理容器部の内部空間にて互いに対向する位置に設けられた一対の噴射ノズルユニットのそれぞれに、加圧気体を供給する加圧気体供給工程と、この加圧気体供給工程にて供給された前記加圧気体を前記一対の噴射ノズルユニットから噴射することにより、前記熱処理ユニットにて前記熱処理された被処理物質同士を前記内部空間中で衝突させ、前記有害物質を無害化する衝突工程と、一端が前記熱処理容器部の内部に設けられ、かつ、他端が前記一対の噴射ノズルユニットから噴射される前記加圧気体のそれぞれの流路内に開口する状態で設けられた筒状部材の内部を通して、前記一対の噴射ノズルユニットから前記加圧気体が噴射されることによる吸引力で、前記熱処理容器部から前記加圧気体のそれぞれの流路へと前記熱処理された被処理物質を輸送する輸送処理工程と、を具備したことを特徴とする。
この発明によれば、前述の無害化処理システムと同様に、低コストで有害物質を含む被処理物質を無害化処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（１）無害化処理システム１の全体構成
まず、無害化処理システム１の全体構成について図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無害化処理システムを示す模式図である。
図１において、無害化処理システム１は、図中左側中央部に示すＡ１およびＡ２で前処理を行う前処理ユニット２と、その右下方に位置するＢ１〜Ｂ３で熱処理を行う熱処理ユニット３と、その上方に延びるＣで輸送処理を行う筒状部材４と、図中中央に位置するＤ１およびＤ２で衝突処理を行う衝突処理ユニット５と、その右上方のＥ１，Ｅ２で無害化処理後の気体に後処理を施す気体処理ユニット６と、その下方のＦ１，Ｆ２で無害化処理後の固体および液体（スラッジ）について後処理を施すスラッジ処理ユニット７と、を備えている。
【００２３】
（２）前処理ユニット２
前処理ユニット２は、導入された被処理物質に対して酸化還元処理を施す酸化還元装置２１と、この酸化還元装置２１と連通し当該酸化還元処理された被処理物質を内部に貯留する貯留ホッパー２２とを備えている。
具体的には、酸化還元装置２１は、容器２１１と、この容器２１１の内部に設けられ容器２１１内部の被処理物質等を均一に攪拌するプロペラなどの攪拌手段２１２とを備えている。容器２１１には、被処理物質が液体物、粉体の場合はそのままの状態で、被処理物質が固形物の場合は図示しないクラッシャーにて適宜微細化された状態、あるいは、図示しない篩い網にて大きな被処理物質を取り除いた状態で投入される。これと共に、これら被処理物質を後工程で好適に処理するための水が適宜投入され、更にこれら被処理物質を中和するための水酸化ナトリウムや過酸化水素などが投入される。そして、この容器２１１の底部には図示しない排出孔が設けられており、この排出孔から貯留ホッパー２２へと酸化還元処理が施された被処理物質が供給される。
【００２４】
なお、本発明の無害化処理システムにて処理可能な被処理物質としては、例えば、汚染土壌、工場廃液、タイヤ、プラスチック、医療廃棄物、シュレッダーダスト、建築廃材、重金属含有灰などが挙げられ、環境問題となる有害物質を含むいずれも適用できる。
また、被処理物質に含まれる有害物質としては、有害有機化合物、有害無機化合物、有害微生物（病原体）などが挙げられるが、これに限定されない。有害有機化合物としては、例えば、有機溶媒（特に塩素系有機溶媒）、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ダイオキシン等の有機塩素化合物、有機臭素化合物などがある。有害微生物としては、特にバイオハザードＩＩＩ、ＩＶレベルの病原体が挙げられる。
【００２５】
（３）熱処理ユニット３
次に熱処理ユニット３について図面に基づいて説明する。図２は、熱処理部の一部を示す外観図である。図３は、熱処理部の要部を示す断面図である。図４は、バーナー部の噴出口を示す正面図である。
【００２６】
熱処理ユニット３は、前処理ユニット２にて前処理された被処理物質を高温加熱して、被処理物質に含まれる有害物質を無害化する。この熱処理ユニット３は、図１に示すように、スクリュウコンベアなどで構成され貯留ホッパー２２に貯留された被処理物質を輸送する被処理物質輸送部３１と、この被処理物質輸送部３１から供給された被処理物質に対して熱処理を施す熱処理部３２と、この熱処理部３２で熱処理された被処理物質を貯留する熱処理容器部３３とを備えている。
【００２７】
具体的には、熱処理部３２は、図２に示すように、円筒部材を円弧状に屈曲した形状の流動部３２１と、この流動部３２１の周面に配設された複数のバーナー部３２２とを備えて構成されている。
【００２８】
流動部３２１の内周面は、例えば２０００℃に耐え得る耐熱材にて形成されており、被処理物質が流動する流路を形成する。また、流動部３２１の外周には、図示しない保温手段や水冷式の冷却手段が必要に応じて設けられている。そして、流動部３２１の一端は、被処理物質輸送部３１の一端に連結されており、被処理物質輸送部３１から流動部３２１の内部へと被処理物質が供給される。また、流動部３２１の他端側は、熱処理容器部３３の内部へと挿入されている。
【００２９】
なお、円弧状の流動部３２１は水平面に対して平行に設置されることが好ましい。仮に、流動部３２１を熱処理容器部３３へ向けて下がる状態に傾けて設置した場合、流動部３２１内部を流動する被処理物質が重力作用により熱処理容器部３３へ向けて所定の速度以上の速度で流動し、被処理物質に対して充分に熱処理することができなくなる。また、仮に、流動部３２１を熱処理容器部３３へ向けて上がる状態に傾けて設置した場合、被処理物質輸送部３１に熱処理した被処理物質が逆流してしまう。したがって、円弧状の流動部３２１を水平面に対して平行に設置したことで、バーナー部３２２の噴射力で充分に熱処理しながら被処理物質を熱処理容器部３３へと輸送することが可能となる。
【００３０】
複数のバーナー部３２２は、流動部３２１の内部を流動する被処理物質に対して燃焼ガスを噴射し、被処理物質を例えば１５００〜２０００℃で加熱する。これらバーナー部３２２は、図２に示すように、全体として流動部３２１の周面に螺旋状に配設されている。すなわち、複数のバーナー部３２２のそれぞれは、流動部３２１の周面において、流動部３２１の円筒軸方向に沿って所定の間隔を置いて配設され、かつ、円筒軸方向から見て円周に沿って所定の間隔を置いて配設されている。
そして、各バーナー部３２２は、図３および図４に示すように、流動部３２１の周面の一部に設けられて一端が開口するハウジング３２２Ａと、このハウジング３２２Ａの開口部を閉塞する略円盤状で、その外面部に図示しない燃焼ガス供給ラインが接続されて燃焼ガスが供給される燃料供給部３２２Ｂと、この燃料供給部３２２Ｂの内面部に配設されて燃焼ガスを噴射する複数の噴出口３２２Ｃとを備えている。
【００３１】
より具体的には、ハウジング３２２Ａは、図３に示すように、円筒部材を軸方向に傾斜して切断した形状を有しており、流動部３２１の周面の一部が径方向の外側に突出する状態で設けられている。このハウジング３２２Ａの開口部が設けられた一端側は、流動部３２１の上流側、図中右側に設けられており、ハウジング３２２Ａの軸方向Ｘと流動部３２１内部を流動する被処理物質の流れ方向Ｙとのなす角αは鋭角となっている。これにより、噴出口３２２Ｃから燃焼ガスが噴射された際に、被処理物質が流動部３２１の下流側、図中左側へと流動する推進力が働くことになる。さらに、ハウジング３２２Ａの軸方向Ｘは、流動部３２１の周面に螺旋状に設けられた複数のバーナー部３２２を結んだ際の仮想線に略沿っている。これにより、噴出口３２２Ｃから燃焼ガスが噴射されると、流動部３２１の内部において流動する被処理物質が螺旋状の旋回流を描くことになる。
【００３２】
また、複数の噴出口３２２Ｃは、図４に示すように、燃料供給部３２２Ｂの内側の面部に同心円上かつ等角度で、複数、例えば５つ設けられている。この複数の噴出口３２２Ｃは、燃料供給部３２２Ｂより供給された燃焼ガスを流動部３２１内の被処理物質に対して噴出し、当該燃焼ガスの噴出方向はハウジング３２２Ａの軸方向に略平行している。
ここで、燃焼ガスとしては、プロパンガス（１３００−１５００℃）やアセチレンガス（１５００−２０００℃）等に酸素ガスを混合したものが挙げられる。
【００３３】
熱処理容器部３３は、内部が耐熱性および耐圧性に優れた材料にて形成され、高度に密閉された容器である。この熱処理容器部３３の外周には、図示しない保温手段や水冷式の冷却手段が必要に応じて適宜設けられている。そして、熱処理容器部３３の側面の一部からは、流動部３２１の下端側が内部に挿入されており、この流動部３２１の下端側は、熱処理容器部３３内部における底部近傍に設けられ、かつ、水平面に対して略平行して設けられている。これにより、流動部３２１から熱処理容器部３３の内部に流出した被処理物質が渦状に旋回し、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質が攪拌されることになる。
また、熱処理容器部３３の上面の一部からは、筒状部材４の一端側、図１中下端側が挿入されている。
【００３４】
（４）筒状部材４
筒状部材４は、耐熱性および耐圧性に優れた材料にて形成された内径寸法が例えば４０ｍｍのパイプ部材であり、複数、例えば図１に示すように２本設けられている。これら筒状部材４の下端側は熱処理容器部３３の上面の一部から挿入され、この筒状部材４の下端部は熱処理容器部３３の底部から所定の間隔を空けた位置に配設されている。また、筒状部材４の他端側（図１中上端側）は、噴射ノズル本体５２から噴射される加圧気体のそれぞれの流路内に開口する状態で設けられている。これにより、噴射された加圧気体により吸引力が働いて、熱処理容器部３３の底部に貯留された熱処理後の被処理物質が吸い上げられることになる。
【００３５】
そして、筒状部材４には、ノズル口５２Ａの噴出側あるいは内部のいずれかの位置に、流体の逆流を防ぐための図示しない安全弁が設けられていることが好ましい。この場合、不慮の事故で無害化処理システム１全体の動作が停止したとしても、衝突処理ユニット５からの高温の気体や、高温の被処理物質などが、筒状部材４から熱処理ユニット３や前処理ユニット２に戻ることがなく安全性を確保できる。
【００３６】
（５）衝突処理ユニット５
衝突処理ユニット５について図面に基づいて説明する。図５は、エアストッカーおよび噴射ノズル本体の外観を示した斜視図である。図６は、噴射ノズル本体を示す側断面図である。図７は、衝突処理ユニットの要部を示す一部断面図である。図８は、衝突処理容器部および減圧手段を示す模式図である。図９は、減圧手段の要部を示す模式図であり、（Ａ）は縦断面を示すものであり、（Ｂ）は横断面を示すものである。
【００３７】
衝突処理ユニット５は、互いに対向する一対の噴射ノズルユニットから圧縮気体を噴射することにより、熱処理ユニット３にて熱処理された被処理物質同士を衝突・分解させ、有害物質を無害化する。この衝突処理ユニット５は、図１に示すように、加圧気体供給部５１と、一対の噴射ノズル本体５２と、一対のスカート部５３と、衝突処理容器部５４と、減圧手段５５（図８参照）とを備えている。
なお、この噴射ノズル本体５２とスカート部５３とで本発明における一対の噴射ノズルユニットを構成する。
【００３８】
加圧気体供給部５１は、気体を加圧してこの加圧した気体を一対の噴射ノズル本体５２に供給するものである。
具体的には、この加圧気体供給部５１は、図１および図５に示すように、気体を例えば５５気圧（５．５６ＭＰａ）に加圧するエアコンプレッサーなどの気体加圧手段５１１と、この気体加圧手段５１１で加圧された気体を貯留する高圧タンク５１２と、一端がこの高圧タンク５１２に連通して気体加圧手段５１１にて加圧された気体を噴射ノズル本体５２のそれぞれに供給するパイプ部５１３と、このパイプ部５１３の２つに分岐した他端側に連通し一対の噴射ノズル本体５２のそれぞれに対して設けられたエアストッカー５１４とを備えている。
【００３９】
具体的には、一対のエアストッカー５１４は、図５に示すように、パイプ部５１３よりも径大となった内部空間を有した気体貯留タンクである。これらエアストッカー５１４の一端側（図５中右端側）は、前述のようにパイプ部５１３の分岐した他端側に連通し、エアストッカー５１４の他端側（図５中左端側）は、噴射ノズル本体５２の後述する内側部材５２２に連結されている。また、図６に示すように、エアストッカー５１４の内部空間の内径寸法は、噴射ノズル本体５２における内側部材５２２の内径寸法よりも大幅に大きく設定されている。このため、気体加圧手段５１１により供給された加圧気体がエアストッカー５１４にて更に凝縮されようになっている。
【００４０】
噴射ノズル本体５２は、図１に示すように、加圧気体供給部５１側、すなわち、エアストッカー５１４に直に接続されて、加圧気体供給部５１から供給された加圧気体を噴射するものである。これら一対の噴射ノズル本体５２の対向間距離は、例えば９２０ｍｍに設定されている。そして、各噴射ノズル本体５２は、図６に示すように、加圧気体を噴出するノズル口５２Ａを有した外側部材５２１と、この外側部材５２１の内部に設けられ外周面に雄ねじ５２２Ｃが形成された内側部材５２２と、この内側部材５２２の雄ねじ５２２Ｃが螺合され外側部材５２１と一体となった被螺合部材５２３と、内側部材５２２の雄ねじ５２２Ｃが螺合され外側部材５２１と別体で設けられたロック部材５２４とを備えている。
【００４１】
具体的には、外側部材５２１は、第１の截頭円錐部５２１Ａおよび第１の円筒部５２１Ｂを有している。第１の截頭円錐部５２１Ａは、ノズル口５２Ａとなる噴射側の開口端（図６中左端）へ向けて徐々に径小となる截頭円錐形状の部材である。なお、ノズル口５２Ａは、その内径寸法が例えば７ｍｍに設定され、噴射された加圧気体による好適な流路を形成するためにもノズル口５２Ａの先端部から筒状部材４の上端部までの間に２０ｍｍの間隔を空けている。この第１の截頭円錐部５２１Ａの内周面におけるノズル口５２Ａ側には、第１の截頭円錐部５２１Ａの軸方向に対して傾斜し、かつ、内方へ向けて突出した突出部５２５が形成されている。この突出部５２５は、例えば図６に示す螺旋状のものや、直線状のもの、あるいは複数の螺旋状のものなどが採用される。そして、突出部５２５は、一対の噴射ノズル本体５２において、一方のノズル口５２Ａから噴射される加圧気体の螺旋状旋回流の回転方向が、他方のノズル口５２Ａから噴射される加圧気体の当該回転方向に対して逆になるように、それぞれ突出形成されていることが好ましい。これにより、後述する衝突工程Ｄ２にて一対の噴射ノズル本体５２から噴射された加圧気体がスカート部５３の内側で旋回流を形成し、噴射された加圧気体および被処理物質が激しく正面衝突することになる。第１の円筒部５２１Ｂは、その一端側（図６中左端側）が第１の截頭円錐部５２１Ａの基端側（図６中右端側）に、同一軸上で一体的に設けられた円筒部材である。
【００４２】
内側部材５２２は、外側部材５２１の内部において外側部材５２１と同一軸上に設けられており、第２の截頭円錐部５２２Ａおよび第２の円筒部５２２Ｂを有している。第２の截頭円錐部５２２Ａは、ノズル口５２Ａに対向する開口端（図６中左端）へ向けて徐々に径小となる截頭円錐状の部材である。第２の円筒部５２２Ｂは、その一端側（図６中左端側）が第２の截頭円錐部５２２Ａの基端側（図６中右端側）に、同一軸上で一体的に設けられた部材である。また、第２の円筒部５２２Ｂの他端側（図６中右端側）は、前述のように、エアストッカー５１４の他端部（図６中左端）に接続されており、これにより一対の噴射ノズル本体５２とパイプ部５１３とが連通した状態となっている。また、雄ねじ５２２Ｃは、第２の円筒部５２２Ｂの外周面における略中央に形成されている。
【００４３】
被螺合部材５２３は、外側部材５２１における第１の円筒部５２１Ｂの右端側を閉塞する円盤状に形成され、その中央には内側部材５２２の雄ねじ５２２Ｃが螺合する雌ねじ５２３Ｃが形成されている。
ロック部材５２４は、例えばナット部材であり、その中央部には内側部材５２２の雄ねじ５２２Ｃが螺合する雌ねじ５２４Ａが形成されている。このロック部材５２４と被螺合部材５２３との間には、図示しないＯリングなどのシール手段が必要に応じて設けられており、第１の円筒部５２１Ｂの右端側と第２の円筒部５２２Ｂの右端側とが完全にシールされた状態となっている。
ここにおいて、この被螺合部材５２３およびロック部材５２４はいわゆるダブルナットを構成し、ロック部材５２４を締め付けることにより、外側部材５２１の内側部材５２２に対する位置がロックされるようになっている。
【００４４】
スカート部５３は、一対の噴射ノズル本体５２のそれぞれに対して設けられ、衝突処理容器部５４の内部空間において互いに対向している。これらスカート部５３は、それぞれ一端側（図７中左端側）が一対の噴射ノズル本体５２のノズル口５２Ａに連通し、他端側（図７中右端側）が対向する他方へ向けて拡径しながら開口した略円錐状に形成されている。例えば、このスカート部５３の軸方向長さ寸法は３００ｍｍに、その右端側の内径寸法は約２５０ｍｍに設定されている。そして、スカート部５３の左端側と一対の噴射ノズル本体５２のノズル口５２Ａとの間には、筒状部材４の上端側が位置している。これにより、ノズル口５２Ａから噴射された加圧気体の流路内に、筒状部材４の開口する上端側が位置することになる。
なお、スカート部５３の内周面の開き角度βは４５度に設定されることが好ましい。これにより、後述する衝突工程Ｄ２にて、衝突の際に利用可能なエネルギーを最も効率良く集中でき、スカート部５３が設けられない場合と比較して約８倍衝突エネルギーを凝縮することができる。
【００４５】
衝突処理容器部５４は、耐熱性および耐圧性に優れた材料にて形成された容器であり、内部が高度に密閉されている。この衝突処理容器部５４の内部空間には、図８に示すように、一対のスカート部５３の間に、後述する衝突工程Ｄ２にて加圧気体および被処理物質が正面衝突する衝突空間Ｓが形成されることになる。そして、衝突処理容器部５４の上方には、衝突後の被処理物質の気体成分が排気される気体排出孔５４１が設けられている。また、衝突処理容器部５４の下方側は、下方へ向けて径小となる漏斗状に形成されており、その下端部は衝突後の被処理物質のスラッジ成分が排出されるスラッジ排出孔５４２となっている。
【００４６】
減圧手段５５は、衝突直後の加圧気体および被処理物質を、衝突処理容器部５４内部にて減圧する装置である。この減圧手段５５は、図８に示すように、一対のスカート部５３および衝突空間Ｓの外側を囲む円筒状の羽根支持体５５１と、この羽根支持体５５１の内周面に設けられた複数の羽根部材５５２と、羽根支持体５５１を回転する回転機構５５３とを備えて構成されている。
【００４７】
羽根支持体５５１は、その軸方向が一対のスカート部５３の軸方向と同一であり、図９（Ａ）に示すように、羽根支持体５５１の外周面における軸方向両端側には、それぞれ歯車５５１Ａが形成されている。また、羽根支持体５５１の周面部には複数の貫通孔５５１Ｂが形成されており、この貫通孔５５１Ｂを介して、衝突直後の加圧気体および被処理物質が羽根支持体５５１の外側へと放出可能になっている。
【００４８】
羽根部材５５２は、図９（Ａ）に示すように、それぞれ、略長尺矩形状の板材を長手方向中央部を湾曲させた状態に形成されており、羽根支持体５５１の軸方向に沿って並列して設けられている。これら羽根部材５５２は、羽根支持体５５１の内周面とのなす角が４５度となる状態に取り付けられており、これにより、衝突直後の加圧気体および被処理物質が羽根部材５５２に衝突した際に、その運動エネルギーが効率良く減衰されることになる。
【００４９】
回転機構５５３は、羽根支持体５５１の歯車５５１Ａに噛合する複数の歯車であり、衝突処理容器部５４における一対のスカート部５３が設けられている側の内周面に設けられている。これら回転機構５５３には図示しない回転駆動手段にて駆動力が与えられる。そして回転機構５５３は、衝突直後の加圧気体および被処理物質が羽根部材５５２に衝突した際に、羽根支持体５５１が当該衝突により回転しないように羽根支持体５５１を強固に規制しながら、羽根支持体５５１を所定の回転速度で回転させるようになっている。
なお、回転機構５５３により羽根支持体５５１を回転させる際は、羽根支持体５５１の回転速度が一対のノズル口５２Ａより噴射された加圧気体などの螺旋状旋回流の回転速度よりも小さく設定されることが好ましく、特に１/４回転とされることが好ましい。これにより、羽根部材５５２が噴射された加圧気体などにより破損することなく、最も効率的に衝突直後の加圧気体の運動エネルギーを減衰することが可能となる。また、回転機構５５３の各部に衝突直後のスラッジが侵入しないように、回転機構５５３の外側を図示しない防塵ラバーなどにて覆う構成としてもよい。
【００５０】
（６）気体処理ユニット６
気体処理ユニット６は、無害化処理後の気体について後処理を行う装置で、図１に示すように、減圧装置６１と、冷却装置６２とを備えている。
減圧装置６１は、衝突処理容器部５４の上方における気体排出孔５４１と連通しており、気体排出孔５４１から排気された無害化処理後の気体成分を、図示しない減圧ドームなどにて常圧レベル（例えば１．０１×１０−１ＭＰａ）まで減圧する。
冷却装置６２は、減圧装置６１と連続して設けられており、減圧装置６１にて減圧された後の気体を常温レベル（例えば２３℃）まで降温する。この冷却装置６２は排気口６２１を備え、この排気口６２１を介して冷却した気体が大気中に放出される。なお、この無害化処理後の気体は、大気中に放出しても問題ないレベルまで無害化されているが、冷却装置６２の後に更に図示しないアルカリ水槽や活性炭槽を設け、より無害化を充実されても構わない。
【００５１】
（７）スラッジ処理ユニット７
スラッジ処理ユニット７は、無害化処理後のスラッジについて後処理を行う装置で、図１に示すように、スラッジ輸送部７１と、スラッジ貯留部７２とを備えている。
スラッジ輸送部７１は、例えばスクリュウコンベアなどであり、その一端側が衝突処理容器部５４のスラッジ排出孔５４２に連通し、その他端側がスラッジ貯留部７２に繋がっており、無害化処理後のスラッジを衝突処理容器部５４からスラッジ貯留部７２へと輸送する。
スラッジ貯留部７２は、スラッジ輸送部７１から輸送された無害化処理後のスラッジを内部に貯留するタンクである。このスラッジ貯留部７２に貯留された状態において、重金属等の有害物質はガラス状の固化物の中に閉じ込められた状態となるので、無害化処理後のスラッジをそのまま埋め立て処理しても環境に悪影響を及ぼすことはないが、スラッジ貯留部７２の後に当該スラッジから重金属成分のみを抽出除去する従来からある装置を設けても構わない。
【００５２】
（８）無害化処理システム１による無害化処理
次に、上記のような構成の無害化処理システム１による無害化処理について説明する。
まず、前処理工程として、液体物、粉体、または固形物からなる被処理物質を、酸化還元装置２１に導入する（図１Ａ１）。この際、固形物からなる被処理物質を導入する場合は、予めクラッシャーにて細粒化した状態あるいは篩い網にて大きな被処理物質を取り除いた状態で酸化還元装置２１に導入する。また、液体物や粉体などの被処理物質を導入する場合は、溶媒などにて有害物質の濃度を薄めた状態で酸化還元装置２１に導入する。
【００５３】
さらに、酸化還元装置２１に水、水酸化ナトリウム、過酸化水素などを導入し、酸化還元装置２１にて被処理物質に対して酸化還元処理を施す（図１Ａ２）。これにより、廃酸または廃アルカリによる汚染水などの被処理物質が中和される。そして、酸化還元装置２１から貯留ホッパー２２へと酸化還元後の被処理物質を導入し、熱処理ユニット３へ向けて輸送されるまで貯留ホッパー２２内に貯留する。
【００５４】
この後、被処理物質輸送部３１にて貯留ホッパー２２に貯留された被処理物質を熱処理部３２に供給する（図１Ｂ１）。
被処理物質が熱処理部３２に供給されると、熱処理部３２は、当該被処理物質に対して高温加熱処理を施す（図１Ｂ２：加熱工程）。すなわち、被処理物質輸送部３１の一端に連結された流動部３２１の上端から流動部３２１の内部へと供給された被処理物質を、バーナー部３２２により例えば１５００〜２０００℃で高温加熱処理する。
【００５５】
この際、被処理物質は、バーナー部３２２による噴射圧力で、流動部３２１の内部にて加熱されながら流動する。
このとき、流動部３２１が円筒材で形成されているので内部が密閉されており、バーナー部３２２による熱が内部で閉じ込められることにより、被処理物質は短時間で加熱される。また、流動部３２１が円弧状に屈曲した形状であるので、流動部３２１内部を流動する被処理物質が流動部３２１の内周面に沿って旋回するのでわざわざ反転させる必要もなく、被処理物質に対して均一に熱処理が施される。また、万一、被処理物質輸送部３１に向けて熱処理された被処理物質が逆流するような場合も、流動部３２１を円弧状としているので、熱処理された被処理物質が流動部３２１の内周面に衝突して勢いが減退し、熱処理された被処理物質が高速で逆流して被処理物質輸送部３１に到達することがない。
さらに、被処理物質は、流動部３２１内部を流動する間に、流動部３２１の周面に螺旋状に配設された各バーナー部３２２にて加熱されかつ推進力を与えられることにより、流動部３２１内部で流動する被処理物質が旋回し、万遍なく均一に加熱処理される。また、各バーナー部３２２に複数の噴出口３２２Ｃが設けられているので、流動部３２１の内部を流動する被処理物質が瞬間的に高温状態となる。
このような加熱処理により、被処理物質における有害物質のうちの大部分、例えば９０％以上が高速で分解される。なお、例えば、有害物質のＰＣＢは１８５０−２０００℃で分解可能であり、ダイオキシンなどの有機有害物質の多くは１３５０−１５００℃で分解可能であり、これら有害物質は熱処理ユニット３にて充分に分解される。
【００５６】
さらに、熱処理後の被処理物質は、流動部３２１の他端側から熱処理容器部３３の内部へと流出し、熱処理容器部３３内部に貯留される（図１Ｂ３：高温体貯留工程）。
この際、被処理物質は液体または気体状となっており、流動部３２１の他端側から熱処理容器部３３の内部へと流出した被処理物質は、熱処理容器部３３の内部にて渦状に旋回し、これにより、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質が均一に攪拌され、熱処理容器部３３の底部に熱処理後の被処理物質が固着することがない。
【００５７】
そして、熱処理された被処理物質は、筒状部材４を介して熱処理容器部３３から衝突処理ユニット５へと輸送される（図１Ｃ：輸送処理工程）。
すなわち、複数のバーナー部３２２にて高温の燃焼ガスが噴出されることにより、必然的に熱処理容器部３３の内部圧力が高まり、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質に対して、それぞれの筒状部材４の内部へ向かう状態に押出力が作用する。これと共に、後述する衝突処理工程において、加圧気体供給部５１で加圧された気体がノズル口５２Ａから噴射されることで、筒状部材４の上端側が負圧状態となり、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質に対して、筒状部材４の上端側へ向かう状態に吸引力が作用する。この際、筒状部材４は、従来のようにスクリューが設けられず内部が空洞となっているので、被処理物質が筒状部材４の内部で詰まってしまうことがない。
これにより、熱処理容器部３３からから衝突処理ユニット５へと、熱処理された被処理物質が輸送される。なお、この輸送処理工程Ｃにおいて、熱処理工程にて１８００℃から２０００℃に加熱された被処理物質は、筒状部材４を通過する間に元の温度の約３０％まで降温する。
【００５８】
一方、衝突処理ユニット５では、気体加圧手段５１１にて例えば５５気圧（５．５６ＭＰａ）に気体が加圧され、高圧タンク５１２、パイプ部５１３、一対のエアストッカー５１４を介して一対の噴射ノズル本体５２に加圧気体が供給される（図１Ｄ１：加圧気体供給工程）。
【００５９】
この際、一対のエアストッカー５１４を介して一対の噴射ノズル本体５２に気体加圧手段５１１からの加圧気体を供給するので、噴射ノズル本体５２に供給される加圧気体の供給状態が安定する。さらに、一対の噴射ノズル本体５２への加圧気体の供給量がバランス良く維持され、噴射ノズル本体５２からの安定した噴射状態が得られる。
また、エアストッカー５１４における内部空間の内径寸法は、噴射ノズル本体５２における内側部材５２２の内径寸法よりも大幅に大きく設定されているので、エアストッカー５１４から噴射ノズル本体５２に向かって急激に内径が小さくなる。これにより、気体加圧手段５１１により供給された加圧気体がエアストッカー５１４にて更に凝縮され、噴射ノズル本体５２には高度に圧縮された加圧気体が供給される。
【００６０】
また、噴射ノズル本体５２にて加圧気体の噴出量を調整する場合、外側部材５２１を軸方向を中心に回転させると、被螺合部材５２３を介して外側部材５２１が内側部材５２２に対して軸方向に相対移動する。これにより、外側部材５２１における第１の截頭円錐部５２１Ａの内周面と、内側部材５２２における第２の截頭円錐部５２２Ａの外周面との間隔が変化する。そして、外側部材５２１を所望の位置に配置して、ロック部材５２４を締め付けることにより外側部材５２１を固定する。このようにして、当該間隔を変化させることにより噴射ノズル本体５２からの加圧気体の噴出量を調整する。なお、各ノズル口５２Ａからの当該噴出量は、実質的に等しく設定することが好ましい。
【００６１】
そして、加圧気体供給工程Ｄ１の後、衝突処理ユニット５は、加圧気体供給工程Ｄ１において供給された加圧気体を一対の噴射ノズル本体５２から噴射し、熱処理ユニット３にて熱処理された被処理物質同士を衝突処理容器部５４内部で衝突・分解させる（図１Ｄ２：衝突工程）。
【００６２】
すなわち、加圧気体供給工程Ｄ１にて加圧した気体が一対の噴射ノズル本体５２から噴出されると、前述のように、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質などに対して筒状部材４の上端側へ向かう状態に吸引力が作用する。そして、加圧気体と被処理物質とが入り混じった状態でスカート部５３の内部へ向かって噴射される。
【００６３】
より具体的には、加圧気体供給工程Ｄ１にて加圧した気体が一対の噴射ノズル本体５２から噴出されると、加圧気体は突出部５２５に沿って旋回する。そして、噴射された加圧気体によって螺旋状に旋回した状態のガス流路が形成されると共に、筒状部材４の上端側が負圧状態となり、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質などに対して筒状部材４の上端側へ向かう状態に吸引力が作用する。さらに、噴射された加圧気体の流路内に被処理物質が吸引・導入されて、噴射された加圧気体および被処理物質は螺旋状の旋回流を形成しながら入り混じった状態でスカート部５３の内部に噴射される。
この結果、噴射された加圧気体および被処理物質がスカート部５３の内部空間にて凝縮されると共に、スカート部５３の開口する他端側から対向する他方のスカート部５３へと向けて延びた略円柱状の空間に被処理物質が均一に分散する。つまり、衝突の際に利用可能なエネルギーは、スカート部５３を設けることで限られた領域に閉じ込められて集中し、ロケット噴射口の場合と同程度のエネルギーレベルになる。これにより、正面衝突する被処理物質の衝突エネルギーが著しく高められる。
【００６４】
そして、スカート部５３の開口する他端側から噴射された被処理物質同士が、衝突空間Ｓにおいて烈しく衝突し、被処理物質中に加熱処理後も残留する有害物質が分解される。
この際、被処理物質は例えば高温の溶融状態あるいはガス状態となって、５５気圧（５．５６ＭＰａ）の高圧の加圧気体と共に噴射されるので、実質的に被処理物質は２５０気圧（２５．３ＭＰａ）以上に到達し、被処理物質中に加熱処理後も残留する有害物質が完全に分解される。例えば、加熱および加圧のみによる従来の手法でダイオキシンを分解するためには、６５０℃において３００気圧（３０．３ＭＰａ）以上もの高圧が必要であるが、本実施形態では、これよりはるかに低い圧力にてダイオキシンが分解される。
【００６５】
また、重金属等の有害物質を含む被処理物質を互いに衝突処理させることによって、被処理物質を固化させてスラグないしガラス状固化物を生成させ、この固化物の中に有害物質が閉じ込められる。
なお、被処理物質に水分が含まれている場合、一対の噴射ノズル本体５２からの加圧気体の噴射により被処理物質同士が正面衝突した際に、当該水分が超臨界状態と略同様の状態となり、超臨界水の持つ強い反応溶媒特性により被処理物質に含まれる有害物質が高効率で分解される。
【００６６】
衝突直後の加圧気体および被処理物質は、衝突処理容器部５４内部において、減圧手段５５により減圧される。すなわち、回転機構５５３にて羽根支持体５５１が回転され、衝突直後の加圧気体および被処理物質が羽根部材５５２に衝突して、その運動エネルギーが減衰される、すなわち、減圧される。この後、減圧された衝突直後の加圧気体および被処理物質は、貫通孔５５１Ｂを介して羽根支持体５５１の外側へと放出される。
【００６７】
そして、被処理物質のうち、衝突処理ユニット５により衝突処理が施された後の気体成分については、衝突処理容器部５４の気体排出孔５４１から排気され、減圧装置６１にて減圧される（図１Ｅ１）。この後、さらに冷却装置６２にて温度が下げられて（図１Ｅ２）、常温常圧となった無害化処理後の気体は排気口６２１から大気中に放出される。
また、無害化処理後のスラッジについては、衝突処理容器部５４のスラッジ排出孔５４２から排出されて、スラッジ輸送部７１によりスラッジ貯留部７２へと輸送され（図１Ｆ１）、スラッジ貯留部７２に貯留される（図１Ｆ２）。
【００６８】
以上にて、無害化処理システム１による無害化処理が終了する。なお、上記の構成の無害化処理システム１は、１２トントラック２台に積載可能であり、その無害化処理能力は、固体が２４トン／日、液体では３６トン／日に達する。このレベルで、有害有機化合物は９９．９９９９％分解可能である。
【００６９】
（９）実施形態の効果
上記のような構成の無害化処理システム１および無害化処理方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００７０】
熱処理ユニット３において、流動部３２１を円筒材で形成したので、流動部３２１の内部が密閉されてバーナー部３２２による熱が内部に閉じ込められ、被処理物質を短時間で加熱することができる。
また、流動部３２１を円弧状に屈曲した形状としたので、流動部３２１内部を流動する被処理物質が流動部３２１の内周面に沿って旋回し、被処理物質に対して万遍なく加熱処理することができる。
そして、複数のバーナー部３２２を、流動部３２１の周面に螺旋状に配設しているので、被処理物質が流動部３２１の内部を流動する間に、流動部３２１の周面に螺旋状に配設された各バーナー部３２２にて加熱されることにより流動部３２１の内部で旋回流が生じ、被処理物質に対してより万遍なく均一に加熱処理することができる。
さらに、複数のバーナー部３２２のそれぞれに、流動部３２１の内部にて燃焼ガスを噴射する複数の噴出口３２２Ｃを設けているので、複数の噴出口３２２Ｃで燃焼ガスを一斉に噴射し、流動部３２１の内部を流動する被処理物質を瞬間的に高温状態にすることができ、この加熱処理によって、被処理物質における有害物質のうちの大部分、例えば９０％以上を分解することができる。
したがって、熱処理ユニット３にて被処理物質中の有害物質の９０％程度を高速で無害化することができる。
【００７１】
筒状部材４において、筒状部材４の下端を熱処理容器部３３の内部に設け、筒状部材４の上端をノズル口５２Ａから噴出される加圧気体の流路内に配設している。これにより、加圧気体供給部５１で加圧された気体がノズル口５２Ａから噴射されることにより吸引力が働き、筒状部材４の内部を通して熱処理容器部３３から衝突処理ユニット５における加圧気体の流路内へと熱処理された被処理物質を輸送できる。
また、各バーナー部３２２で高温（例えば１５００〜２０００℃）の燃焼ガスを噴出することから、バーナー部３２２が熱処理容器部３３の内部を加圧して、流動部３２１に連通する熱処理容器部３３内部を高温高圧環境とすることができる。これにより、熱処理容器部３３の底部に貯留された被処理物質が内部圧力により押し出され、筒状部材４を介して熱処理容器部３３から衝突処理ユニット５へと被処理物質をより好適に輸送することができる。
したがって、加圧気体の噴射による吸引力と、熱処理容器部３３の内部圧力とを利用することで、従来のスクリュー圧送機を用いずに、熱処理ユニット３から衝突処理ユニット５へと筒状部材４を介して熱処理後の高温の被処理物質を輸送できる。これにより、製造コストやランニングコストを大幅に下げることができ、被処理物に対して低コストで無害化処理できる。
【００７２】
衝突処理ユニット５において、加圧気体供給部５１で加圧した気体を一対の噴射ノズル本体５２から噴射して、熱処理ユニット３にて熱処理された被処理物質同士を衝突空間Ｓで衝突させるので、被処理物質中において熱処理後も残留する有害物質を完全に分解して無害化することができる。
そして、一対のエアストッカー５１４を介して、気体加圧手段５１１にて加圧した気体を一対の噴射ノズル本体５２に供給しているので、加圧気体を噴射ノズル本体５２にムラなく安定して供給できると共に、一対のエアストッカー５１４にて更に加圧気体を圧縮させて、高度に圧縮された加圧気体を一対の噴射ノズル本体５２に供給することができる。したがって、高度の噴射力でもって被処理物質同士を衝突空間Ｓで衝突させることができるので、より好適に無害化処理を行うことができる。
また、第１の截頭円錐部５２１Ａの内周面におけるノズル口５２Ａ側には突出部５２５を形成しているので、噴射された加圧気体および被処理物質はスカート部５３の内側で旋回流を形成し、噴射された加圧気体および被処理物質を激しく正面衝突させることができる。これにより、高効率で無害化処理を行うことができる。
さらに、外側部材５２１を内側部材５２２に対して軸方向に相対移動させることにより、加圧気体の噴出量を調整可能としているので、筒状部材４から供給される被処理物質の粘性や温度などに合わせて、加圧気体の噴出量を適宜調整し、最適な条件で衝突処理を行うことができる。
したがって、例えば、ダイオキシンを分解するために、加熱・加圧のみによる従来の手法で６５０℃において３００気圧（３０．３ＭＰａ）以上もの高圧を必要としていたものを、本実施形態では、これよりはるかに低い圧力で完全にダイオキシンを分解することができる。
【００７３】
また、被処理物質に予め水分が含まれている場合、一対の噴射ノズル本体５２から噴射された当該水分が正面衝突により超臨界状態となり、この超臨界状態の水分にて被処理物質を分解することができる。このため、例えばＰＣＢなどの高度に安定した有機有害物質を分解するために、従来の超臨界水酸化法などの高コストの処理法を用いずとも、超臨界水の持つ強い反応溶媒特性を利用して被処理物質に含まれる有害物質を高効率で分解することができる。
【００７４】
（１０）実施形態の変形
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００７５】
前記実施形態では、無害化処理システム１により処理可能な被処理物として、液体物、粉体、または固形物からなるものを例示したがこれに限らない。すなわち、被処理物質は汚染大気や毒ガス（イペリット、サリン、タブン、ＶＸ、ホスゲン等）などの気体状であってもよい。この場合、例えば被処理物質輸送部３１に、内部を高度に密封する密封手段を設け、前処理工程を経ずに直接的に気体状の被処理物質を被処理物質輸送部３１に導入すれば、前記実施形態と同様に無害化処理することが可能である。
【００７６】
前記実施形態では、２本の筒状部材４のそれぞれの下端側は、熱処理容器部３３の上面の一部から熱処理容器部３３の底部近傍まで挿入されるとしたが、これに限らない。すなわち、２本の筒状部材４のそれぞれの下端側は、熱処理容器部３３の側面から熱処理容器部３３の底部近傍に挿入されている構成としてもよい。また、図１に示すように、熱処理ユニット３が下で衝突処理ユニット５が上という位置関係に限られず、熱処理ユニット３および衝突処理ユニット５は同一水平位置に設けられる、あるいは、熱処理ユニット３が上で衝突処理ユニット５が下に位置する構成としてもよい。
【００７７】
前記実施形態では、図１にて、無害化処理システム１に２本の筒状部材４を設ける構成を例示したが、これに限らない。すなわち、例えば、熱処理容器部３３に１０本の筒状部材の一端側を挿入し、当該１０本の筒状部材の他端部をまとめて２本とし、これらをノズル口５２Ａの噴出側に設ける構成などとしてもよい。このようにすれば、より効率的に輸送処理が行える。
【００７８】
前記実施形態では、図１にて流動部３２１の形状を円弧状のものとして例示したが、これに限らず、例えば流動部３２１の形状を所定ピッチ数の螺旋状としてもよい。
【００７９】
前記実施形態では、複数のバーナー部３２２は、図２に示すように、全体として流動部３２１の周面に螺旋状に配設されているとしたがこれに限らず、無害化処理を好適に行うことができる配置であればいずれでもよい。例えば、複数のバーナー部を流動部３２１の周面における鉛直方向下側に所定の間隔を置いて配設して、バーナー部により被処理物質に対して下から燃焼ガスを吹き上げて加熱処理を行う構成としてもよい。このような構成の場合、被処理物質を下から加熱することで被処理物質が激しく攪拌され、無害化処理を好適に行うことができる。
また、図１では熱処理容器部３３内部に挿通された流動部３２１の他端側にはバーナー部３２２は設けられていないが、熱処理容器部３３内部に設けられる構成としてもよい。そして、バーナー部３２２の数も図１および図２に示したものに限定されない。
【００８０】
前記実施形態では、噴出口３２２Ｃは、図４に示すように燃料供給部３２２Ｂに対して５つ設けられる構成を例示したが、これに限らず、噴出口３２２Ｃの数は１つ以上であればいずれでもよく、噴出口３２２Ｃの数が多い程より効果的に加熱処理を行うことができる。
【００８１】
前記実施形態において、貯留ホッパー２２と被処理物質輸送部３１との間を開放・閉塞可能な開閉手段を設け、この開閉手段にて貯留ホッパー２２と被処理物質輸送部３１との間を適宜閉塞し、被処理物質輸送部３１の内部を適宜密閉する構成としてもよい。このようにすれば、熱処理容器部３３内部をより高圧状態とすることができ、さらに、不慮の事故により被処理物質輸送部３１から貯留ホッパー２２へと高温の被処理物質が逆流してしまうことを防ぐことができる。
【００８２】
前記実施形態では、減圧手段５５において、羽根支持体５５１を衝突空間Ｓの外側を囲む円筒状とし、また、複数の羽根部材５５２を羽根支持体５５１の内周面に設ける構成としたが、これに限らない。すなわち、例えば、羽根支持体を一対の環状体として、これら一対の環状体に架設する状態で複数の羽根部材５５２の両端を固定する構成としてもよい。このような構成の場合、羽根支持体５５１の周面に貫通孔５５１Ｂを形成せずとも、衝突直後の加圧気体および被処理物質を減圧した状態で、羽根部材５５２で囲まれた空間の外側へと排出することができる。
また、羽根部材５５２は、略長尺矩形状の板材を長手方向中央部を湾曲させた形状に形成する構成に限らず、略長尺矩形状の板材を直線状のまま、あるいは、Ｓ字カーブ形状など様々な形状のものを採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、排ガス、汚染水および汚染土壌等の有害物質を無害化処理する無害化処理システムおよび無害化処理方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る無害化処理システムを示す模式図である。
【図２】前記実施の形態における熱処理部の一部を示す外観図である。
【図３】前記実施の形態における熱処理部の要部を示す断面図である。
【図４】前記実施の形態におけるバーナー部の噴出口を示す正面図である。
【図５】前記実施の形態におけるエアストッカーおよび噴射ノズルの外観を示した斜視図である。
【図６】前記実施の形態における噴射ノズルを示す側断面図である。
【図７】前記実施の形態における衝突処理ユニットの要部を示す一部断面図である。
【図８】前記実施の形態における衝突処理容器部および減圧手段を示す模式図である。
【図９】前記実施の形態における減圧手段の要部を示す模式図であり、（Ａ）は縦断面を示すものであり、（Ｂ）は横断面を示すものである。
【符号の説明】
【００８５】
１     無害化処理システム
３     熱処理ユニット
３２   熱処理部
３２１ 流動部
３２２ バーナー部
３２２Ｃ      噴出口
３３   熱処理容器部
４     筒状部材
５     衝突処理ユニット
５１   加圧気体供給部
５１１ 気体加圧手段
５１３ パイプ部材
５１４ エアストッカー
５２   噴射ノズル本体
５２１Ａ      第１の截頭円錐部
５２１Ｂ      第１の円筒部
５２２ 内側部材
５２２Ａ      第２の截頭円錐部
５２２Ｂ      第２の円筒部
５２５ 突出部
５３   衝突処理容器部
５４   スカート部
Ｂ２   加熱工程
Ｂ３   高温体貯留工程
Ｃ     輸送処理工程
Ｄ１   加圧気体供給工程
Ｄ２   衝突工程
【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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