(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の原料から構成される固形廃棄物を収納すると共に、内部の温度および圧力を高めて臨界状態を得る処理容器と、
前記固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品がそれぞれの薬品タンクに入れられており、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択し切り換える切換手段を有し、当該切換手段により選択した前記反応促進薬品を臨界水に供給する反応促進薬品供給手段と、
前記臨界水酸化反応によって発生した処理水とガスを前記処理容器の外部に排出する排出手段と、
を備えたことを特徴とする臨界水酸化処理装置。
【請求項２】
圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を発生する臨界水発生手段と、
前記圧力容器と別体となり、前記臨界水発生手段から前記臨界水の供給を受け且つ複数の原料から構成される固形廃棄物を収納する処理容器と、
前記固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択して前記臨界水に供給する反応促進薬品供給手段と、
前記臨界水酸化反応によって発生した処理水とガスを前記処理容器の外部に排出する排出手段と、
を備えたことを特徴とする臨界水酸化処理装置。
【請求項３】
圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を得る臨界水発生手段と、
前記臨界水発生手段の圧力容器と配管によって接続されて当該圧力容器との間で循環系統を構成しており、且つ複数の原料から構成される固形廃棄物を収納する処理容器と、
前記固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品がそれぞれの薬品タンクに入れられており、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択し切り換える切換手段を有し、当該切換手段により選択した前記反応促進薬品を前記臨界水に供給する反応促進薬品供給手段と、
前記臨界水酸化反応によって発生した処理水とガスを前記処理容器の外部に排出する排出手段と、
を備えたことを特徴とする臨界水酸化処理装置。
【請求項４】
前記臨界水の化学成分を監視する監視手段を備え、監視手段が臨界水酸化反応による処理物質を所定量検出した場合、前記反応促進薬品供給手段の反応促進薬品を切り換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の臨界水酸化処理装置。
【請求項５】
圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を得る複数の臨界水発生手段と、
複数の原料から構成される固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、前記それぞれの臨界水発生手段の前記臨界水に供給する複数の反応促進薬品供給手段と、
各臨界水発生手段から選択的に前記臨界水の供給を受け、且つ前記固形廃棄物を収納する処理容器と、
前記固形廃棄物を前記臨界水と前記反応促進薬品とによって臨界水酸化反応させて発生した処理水とガスを前記処理容器の外部に排出する排出手段と、
を備えたことを特徴とする臨界水酸化処理装置。
【請求項６】
更に、前記臨界水発生手段と処理容器との間で前記臨界水を循環させるようにしたことを特徴とする請求項２、４または５に記載の臨界水酸化処理装置。
【請求項７】
前記固形廃棄物が液晶パネルであり、前記反応促進薬品供給手段が、液晶パネルを構成するＩＴＯの原料であるＩｎの反応を促進する反応促進薬品を薬品の一つとして供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の臨界水酸化処理装置。
【請求項８】
複数の原料から構成される固形廃棄物を収納する処理容器に対して臨界水を導入するにあたり、
前記固形廃棄物に含まれる一つの原料の反応を促進する反応促進薬品を供給して当該原料を臨界水酸化反応により処理する第一処理手順と、
前記第一処理手順である臨界水酸化反応で発生した処理水とガスを前記処理容器の外部に排出する排出手順と、
前記排出手順の後、固形廃棄物に含まれる他の原料の反応を促進する反応促進薬品に切り換えてこれを供給し、当該原料を臨界水酸化反応により処理する第二処理手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする臨界水酸化処理方法。
【請求項９】
前記固形廃棄物が液晶パネルであることを特徴とする請求項８に記載の臨界水酸化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超臨界状態および亜臨界状態において、固形廃棄物を臨界水酸化反応させて処理を行う臨界水酸化処理装置および臨界水酸化処理方法に関し、更に詳しくは、複数の原料から構成される固形廃棄物から各原料を連続的に回収する臨界水酸化処理装置および臨界水酸化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の大量消費や産業廃棄物による環境汚染が深刻化しており、特に化学物質の汚染による公害が問題になっている。液晶パネルを例に挙げると、最近の液晶ディスプレイや携帯電話の普及により国内および国外ともにその需要が加速度的に拡大しており、これらが廃棄物となった場合には、その処理量が極めて多くなるため、大量の液晶パネルを効率的に処理する技術の確立が望まれている。
【０００３】
図７は、一般的なＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルの構造を示す説明図である。一般的なＴＦＴ液晶パネルＬの構造は、ＴＦＴガラス基板５０１上にマトリックス状に透明電極である画素ＩＴＯ膜（Indium  Tin  Oxide）５０２が形成され、この画素ＩＴＯ膜５０２毎にアクティブ素子５０３が形成される。ＩＴＯ膜５０２はＩｎとＳｎの酸化物により構成される。アクティブ素子５０３は、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属導電体膜で形成した走査信号線５０４およびデータ信号線５０５に接続されており、ＴＦＴガラス基板５０１の画素ＩＴＯ膜５０２の間に格子状に形成されている。
【０００４】
また、ＴＦＴガラス基板５０１に対向してカラーフィルタガラス基板５０６が配置され、この対向面には、カラーフィルタ５０７およびＩＴＯ膜５０８が形成されている。また、ＴＦＴガラス基板５０１およびカラーフィルタガラス基板５０６の周囲はＵＶ樹脂等のシール剤が充填され（図示省略）、これらガラス基板５０１、５０６間に液晶５０９を封入している。また、カラーフィルタガラス基板５０６の上面には、偏光板５１０が設けられている。また、所定の分子配向を得るためにガラス基板５０１、５０６には、ポリイミド等の有機高分子膜である配向膜が形成されている（図示省略）。
【０００５】
このように、ＴＦＴ液晶パネルＬは様々な有機或いは無機の材料から構成されており、これらの材料を大量かつ効率的に回収するのは旧来の技術では困難であり、廃棄処分する他ないのが現状である。また、液晶パネルＬの透明電極にはＩＴＯ膜５０２、５０８が用いられているが、このＩＴＯ膜５０２、５０８を構成するＩｎの地球上に存在する量が限られており、その大半が液晶パネルＬに用いられているのが現状である。このため、液晶パネルＬからＩｎを回収して再利用する必要性が生じている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近になってダイオキシンやＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、下水汚泥等を安全かつ完全に無害化処理する技術として、超臨界水酸化処理（ＳＣＷＯ：Supercritical Water Oxidation）が注目されている。超臨界状態処理は、温度３７４℃、圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態の水中で、有機物の酸化分解を行う処理法であり、ダイオキシン等の難分解性有機物を効果的に分解する能力を有するものとして知られている。また、超臨界水は、液体と気体の中間の性質で、液体の水に近い密度を有し且つ水蒸気に近い粘度および拡散係数を有するものである。
【０００７】
ところで、このＳＣＷＯにより液晶パネル等の固形廃棄物を処理して、原材料を取り出す場合、超臨界状態を発生させるチャンバー内に固形廃棄物を置き、回収したい材料についての条件のもとで分解処理を行うことになる。具体的には、液晶パネルの液晶や金属導電体膜のＣｒを分解処理する場合は、チャンバー内に過酸化水素水を入れて超臨界水状態にし、液晶やＣｒを選択的に分解する。次に、別の部材、例えばＩＴＯ膜や金属導電体膜のＴａを分解する場合は、チャンバー内に硫酸或いは硝酸を導入し、ＩＴＯ膜を選択的に分解する。
【０００８】
しかしながら、超臨界状態のチャンバー内に固形廃棄物を設置し、所定条件のもとで分解処理を行う方法の場合、バッチ処理となってしまうため、大量の固形廃棄物から複数種類の原料を連続的に回収することが困難な問題点があった。特に、液晶パネルのように、大量に廃棄され且つ構造が複雑なものの場合、原料毎にＳＣＷＯを行うことは極めて非効率的でコストがかかってしまう。
【０００９】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、固形廃棄物から複数種類の原料を連続的に回収する臨界水酸化処理装置および臨界水酸化処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明の臨界水酸化処理装置は、複数の原料から構成される液晶パネル等の固形廃棄物を収納すると共に、内部の温度および圧力を高めて臨界状態を得る処理容器と、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択して臨界水に供給する反応促進薬品供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
液晶パネル等の固形廃棄物を収容する処理容器の水を高温・高圧にすることで臨界状態とし、この臨界水（超臨界水および亜臨界水の両方を含む）に、反応促進薬品供給手段から固形廃棄物の特定の原料を選択的に臨界水酸化反応処理し回収するため、当該原料に対応する反応促進薬品を選択して供給する。別の原料を処理する場合は、反応促進薬品供給手段から臨界水に当該別の原料の反応を促進する薬品を供給する。これにより、バッチ処理せざるを得ない複数の原料から構成される固形廃棄物であっても、処理容器から出すことなく、連続的に処理できる。
【００１２】
なお、臨界状態には、いわゆる超臨界状態および亜臨界状態が含まれるが、これらの性質に類似する性質を有する状態であれば、固形廃棄物の処理が可能である。また、超臨界水により処理するのが好ましいが、亜臨界水により処理しても相当の効果がある。前記固形廃棄物については、液晶パネルの他、プリント基板等の電子部品や下水汚泥に含まれる固形物または半固形物等の、処理設備において流体として扱うことが困難なものが含まれる（以下同じ）。
【００１３】
また、この発明の臨界水酸化処理装置は、圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を発生する臨界水発生手段と、前記圧力容器と別体となり、臨界水発生手段から臨界水の供給を受け且つ複数の原料から構成される液晶パネル等の固形廃棄物を収納する処理容器と、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択して臨界水に供給する反応促進薬品供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
臨界水発生手段で発生した臨界水を液晶パネル等の固形廃棄物を収容する処理容器に供給すると共に、反応促進薬品供給手段から収納している固形廃棄物の特定の原料を選択的に処理回収するため、当該原料に対応する反応促進薬品を選択して臨界水に供給する。別の原料を処理する場合は、反応促進薬品供給手段から臨界水に当該別の原料の反応を促進する薬品を供給する。これにより、複数の原料から構成される固形廃棄物であっても、処理容器から出すことなく、異なる原料を連続的に処理できる。
【００１５】
また、臨界水発生手段の圧力容器と処理容器とが別体になっているため、固形廃棄物の量に臨界水発生手段の圧力容器の寸法を合わせる必要はなく、処理容器を固形廃棄物の量や寸法に合わせるようにすればよい。これにより、固形廃棄物の量や寸法に合わせて処理容器を交換できるので、汎用性を向上できる。なお、臨界水発生手段の圧力容器と処理容器とは、配管等で接続されていてもよいし、連通口を介して接続されていてもよい。
【００１６】
また、上記臨界水酸化処理装置は、好ましくは、圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を得る臨界水発生手段と、臨界水発生手段の圧力容器と配管を持って接続されて当該圧力容器との間で循環系統を構成しており、且つ複数の原料から構成される液晶パネル等の固形廃棄物を収納する処理容器と、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品がそれぞれの薬品タンクに入れられており、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択し切り換える切換手段を有し、当該切換手段により選択した反応促進薬品を臨界水に供給する反応促進薬品供給手段と、臨界水酸化処理による処理水とガスを外部に排出する排出手段とを備えた構成により実現される。
【００１７】
また、この発明の臨界水酸化処理装置は、前記臨界水の化学成分を監視する監視手段を備え、監視手段が臨界水酸化反応による処理物質を所定量検出した場合、前記反応促進薬品供給手段の反応促進薬品を切り換えることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、監視手段により臨界水酸化反応による処理物質を検出し、所定量超えたと判断した場合は、臨界水酸化反応が進行していると判断して、次の薬品による異なる原料の処理に移行するようにする。これにより、液晶パネルのような複数の原料で構成された固形廃棄物を連続かつ自動的に処理できる。
【００１９】
また、この発明の臨界水酸化処理装置は、圧力容器を有し、温度および圧力を高めて臨界水を得る複数の臨界水発生手段と、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、前記それぞれの臨界水発生手段の臨界水に供給する複数の反応促進薬品供給手段と、各臨界水発生手段から選択的に臨界水の供給を受け、且つ複数の原料から構成される液晶パネル等の固形廃棄物を収納する処理容器とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明では、複数の臨界水発生手段が設けられ、この臨界水発生手段毎に反応促進薬品供給手段が対応しており、固形廃棄物を収納した処理容器内に対して、構成原料に応じた反応促進薬品を投入した臨界水を選択して供給する。これにより、反応促進薬品供給手段において、薬品の切換を行うことなく、固形廃棄物の処理を行うことができる。また、装置を減圧して処理水を抜く作業を処理対象原料毎に行う必要がないので、処理効率を向上できる。
【００２１】
なお、臨界水発生手段の圧力容器と処理容器とが別体になっているため、固形廃棄物の量に臨界水発生手段の圧力容器の寸法を合わせる必要はなく、処理容器を固形廃棄物の量や寸法に合わせるようにすればよい。これにより、固形廃棄物の量や寸法に合わせて処理容器を交換できるので、汎用性を向上できる。
【００２２】
また、この発明の臨界水酸化処理装置は、更に、前記臨界水発生手段と処理容器との間で臨界水を循環させるようにしたことを特徴とする。臨界水を循環させることで、例えば酸化金属の濃度が高くなり、臨界水酸化反応の後に回収しやすくなる。また、臨界水を排出しないので、エネルギー効率が良い。
【００２３】
また、この発明の臨界水酸化処理装置は、前記固形廃棄物が液晶パネルであり、反応促進薬品供給手段が、液晶パネルを構成するＩＴＯの原料であるＩｎの反応を促進する反応促進薬品を薬品の一つとして供給することを特徴とする。
【００２４】
Ｉｎは量の限られた金属であり、液晶パネルに多く用いられていることから、液晶パネルからＩｎを回収して再利用することは資源循環の観点から有用である。この発明によれば、他の原料の処理と共にＩｎを処理回収することができる。
【００２５】
また、この発明の臨界水酸化処理方法は、複数の原料から構成される液晶パネル等の固形廃棄物を収納する処理容器に対して臨界水を導入するにあたり、固形廃棄物に含まれる一つの原料の反応を促進する反応促進薬品を供給して当該原料を臨界水酸化反応により処理する第一処理手順と、この第一処理手順の後、固形廃棄物に含まれる他の原料の反応を促進する反応促進薬品に切り換えてこれを供給し、当該原料を臨界水酸化反応により処理する第二処理手順とを少なくとも含むことを特徴とする。
【００２６】
この発明の処理方法によれば、処理容器内に収納した固形廃棄物を、反応促進薬品を切り換えることで、構成する原料毎に連続的な処理を行うことができる。また、少なくともこの２手順が含まれればよく、原料毎に上記同様の任意の複数手順を続けて行うことができる。このため、バッチ処理せざるを得ない固形廃棄物の処理に好適である。なお、この方法を実施するにあたっては、上記請求項２および５に記載の臨界水酸化処理装置が好適であるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には当業者により置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。このＳＣＷＯ装置１００は、内部で超臨界水を発生する圧力容器１と、配管２により圧力容器１と接続された処理容器３とを備えている。圧力容器１と処理容器３との間には、超臨界水を送るためのポンプ４が設置されている。また、処理容器３の出口側の配管５には、監視用のモニター装置６と、加熱用のヒーター７が設置されている。
【００２９】
一方、圧力容器１には、反応促進薬品を入れる薬品タンク８が複数設置されており、それぞれの薬品タンク８は圧力容器１と配管９により接続されている。各配管９には、バルブ１０および搬送用のポンプ１１が設置されている。また、圧力容器１には、超純水を供給する水供給源２１がヒーター２２および高圧ポンプ２３を介して接続され、更に酸素供給源１２がヒーター２４高圧ポンプ１３を介して接続されている。圧力容器１の下部には排出用の配管１４が設けられ、冷却器１５、減圧バルブ１６が設置され、その下流には気水分離器１７が設置されている。冷却器１５には冷却水が流される。なお、この冷却水に純水を用い、冷却器１５で熱交換した後にヒーター７で再加熱して処理用の水として用いるようにしても良い。制御装置２０は、各ポンプ４，１１、バルブ１０，１６およびヒーター７等を制御する。また、制御装置２０には、モニター装置６からの信号、ヒーター７に設けた温度計からの信号が入力される。
【００３０】
処理容器３内には固形廃棄物を収納するが、この実施の形態では液晶パネルＬを例に挙げて説明する。この処理対象である液晶パネルＬは、処理容器３内に多量に収納され密閉される。なお、液晶パネルＬ以外の固形廃棄物としては、回路基板、半導体チップ、抵抗、コンデンサ等の電子部品などを挙げることができる。また、固形廃棄物は、ある程度の流動性があっても、従来の液体処理を対象としたＳＣＷＯ装置では扱えない程度のものであれば、この発明に係るＳＣＷＯ装置１００で処理するのが好ましい。
【００３１】
圧力容器１および処理容器３は内部に耐食コーティングを施したステンレス製の円筒容器であり、両端部フランジに蓋をボルト止めした構成である。圧力容器１と処理容器３とを別体にして管接続し循環系統を構築することで、圧力容器１のサイズが固形廃棄物の処理量に拘束されることなく必要十分な範囲で設計できる。また、処理容器３を圧力容器１側の条件に拘束されず、固形廃棄物の量や寸法に合わせて設計できる。また、圧力容器１および処理容器３の外周には、容器内部を加熱するためのヒーター２５が設けられ、各容器毎或いは両容器全体として制御装置２０により温度制御される。
【００３２】
更に、図面では、圧力容器１と処理容器３のサイズが同程度に記載されているが、実際には処理対象となる固形廃棄物の量や寸法により、処理容器３側の容量を変更するようにする。例えば、容量の異なる複数の処理容器３を準備しておき、処理量にあわせて取り替えて使用するようにしてもよい。また、図中点線で示すようなサイズの異なる処理容器３ａを予め併設しておき、両方同時に用いるようにしても良いし、一方のみを用いるようにしても良い。
【００３３】
前記モニター装置６としては、有機ＩＲ（赤外線分析）法、分光測定法、レーザ誘起ブレークダウン法等を用いたモニター装置を用いることができる。
【００３４】
次に、このＳＣＷＯ装置１００の動作について説明する。薬品タンク８には、液晶パネルＬを構成する原料を選択的に処理するための反応促進薬品８ｒがそれぞれ入っている。図７に例示したＴＦＴ液晶パネルを処理する場合を例に挙げると、液晶およびＣｒの反応促進薬品としては過酸化水素水を用い、ＴａおよびＩＴＯには、硫酸、硝酸、リン酸等の酸系溶媒、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリ溶媒、酢酸、炭酸等の弱酸溶媒、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等の弱アルカリ溶媒を用いる。また、配向膜、シール材には、濃度を調整した過酸化水素水を用いる。
【００３５】
Ｃｒは、過酸化水素水により容易にイオン化して溶解する。また、ＩＴＯは、Ｉｎ、Ｓｎの含有比が９：１程度であるが、これらは同様に前記薬品にイオン化して溶解する。Ｍｏ、Ａｌ等についても所定の薬品にイオン化させて溶解できる。また、処理に当たっては、液晶や偏光板等の有機物が酸化されて、ＣＯ2とＨ2Ｏになるまで過酸化水素水を供給する。濃度は酸化反応の速度や反応熱の発生の関係で制御可能な範囲でコントロールする。
【００３６】
まず、処理対象となる液晶パネルＬを処理容器３内に収納して密閉する。また、比抵抗が１０Ｍオーム以上の超純水を水供給源２１からヒーター２２により加熱しつつ供給し、圧力容器１内に入れて密閉する。続いて、ポンプ４を駆動して純水を循環させつつヒーター７で昇温する。この場合、前記ヒーター２５を用いるようにしても良い。これにより、装置内部の温度および圧力を上昇させ、温度３７４℃、圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態とする。なお、温度および圧力は、図示しない温度計および圧力計により計測され、その計測データは制御装置２０に入力される。制御装置２０は当該計測データに基いてヒーター７の温度制御を行う。
【００３７】
次に、制御装置２０は、一つの薬品タンク８ａを選択し、この薬品タンク８ａのポンプ１１を駆動すると共にバルブ１０を開けて、圧力容器１内に反応促進薬品８ｒを投入する。例えば液晶パネルＬの液晶を分解処理するために、第一薬品タンク８ａから過酸化水素水を投入する。続いて、反応促進薬品８ｒを投入された超臨界水は、配管２を通じて処理容器３に運ばれ、液晶パネルＬの液晶と超臨界水酸化反応を起こす。なお、ポンプ４によって処理容器３に運ばれた超臨界水は、処理容器３内から再び圧力容器１に運ばれ、配管５の途中に設置されたヒーター７によって再加熱され、超臨界状態を維持できる程度の温度まで昇温される。昇温されて戻された超臨界水は再び上部の配管２を介して処理容器３に運ばれ、これを繰り返すことで装置内を超臨界水が循環する。
【００３８】
この循環系統を構成する配管５の一部に設けたモニター装置６は、超臨界水酸化反応により生成された物質を検出する。このモニター装置６の出力信号は制御装置２０に入力されており、制御装置２０はこの入力された信号に基づいて薬品タンク８を制御する。制御装置２０は、図示しない記憶装置に液晶パネルＬの原料を処理した際に生成される物質の量を記憶しており、物質の量（処理容器３に収納する液晶パネルＬの量から概算で算出される）から分解処理が終了したか否かを判断する。なお、モニター装置６による監視対象物質は、生成された物質に限定されない。例えば超臨界水中の酸素濃度を測定して、その酸素濃度が超臨界水酸化反応により減少した量から分解処理の終了を判断するようにしてもよい。また、上記レーザ誘起ブレークダウン法によれば、どのような物質もリアルタイムに計測可能であるから、分解処理をリアルタイム制御できる。
【００３９】
そして、超臨界水の循環過程において液晶パネルＬの液晶が分解されると、制御装置２０は一旦超臨界水の循環を停止すると共に薬品タンク８ａからの反応促進薬品８ｒの投入を停止する。そして、減圧弁１６を開けて配管１４に設置した冷却器１５に超臨界水を流し、水温を低下させつつ気水分離器１７により排ガスと処理水に分離し、外部に排出する。
【００４０】
次に、制御装置２０は、上記同様に圧力容器１内に注水を行い、ヒーター７による加熱により再び装置内部を超臨界状態にする。続いて、制御装置２０は、第二薬品タンク８ｂのポンプ１１を駆動すると共にバルブ１０を開け、反応促進薬品８ｓを圧力容器１内に投入する。例えばＴＦＴ液晶パネルＬのＩＴＯ膜を分解する場合、水酸化ナトリウム溶液を投入することで、液晶パネルＬのＩＴＯ膜が分解され、Ｉｎが酸化物として処理水に混入する。処理の終了は上記同様にモニター装置６による生成物質の監視に基づいて制御装置２０で判断する。
【００４１】
ＩＴＯの超臨界水酸化処理が終了したら、上記同様にポンプ４およびヒーター７等を一時停止し、減圧弁１６を開いて処理水を冷却しつつ気水分離して排出する。この処理水にはＩｎが高濃度で含まれているから、この処理水からＩｎを取り出すことでＩｎを再利用することが可能になる。なお、循環系統によって一定の超臨界水を用いて分解処理を行うことで、処理水のＩｎの濃度が高まるため、処理水からＩｎを取り出しやすいという利点がある。なお、Ｉｎに限らず処理水から特定物質を取り出す場合には有効である。
【００４２】
以下、上記同様の手順により薬品タンク８ａ…から処理対象の原料に対応した反応促進薬品８ｒ…を投入し、超臨界水を循環させつつ液晶パネルＬの処理を行う。そして、原料毎に処理水および排ガスを排出すると共に、処理水に含まれる酸化金属等を取り出す。そして、初回に処理容器３に収納した液晶パネルＬの処理が終了したら、次回の液晶パネルＬを処理容器３に収納し、上記同様の手順により超臨界水酸化処理を行う。
【００４３】
このように、圧力容器１と処理容器３を分離して管接続して循環系統を構築し、この圧力容器１に異なる反応促進薬品８ｒ…を投入しつつ、処理容器内の液晶パネルＬを超臨界水により分解処理するようにしたので、液晶パネルＬのような異なる原料により構成された固形廃棄物であっても、液晶パネルＬを処理容器３から出すことなく、連続的に処理できる。この結果、処理効率が飛躍的に向上して、資源の循環を実現できるようになる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では薬品タンク８毎にポンプ１１およびバルブ１０を設けているが、図２に示すように、ポンプ１１およびバルブ１０をそれぞれ１つとし、反応促進薬品８ｒを別の反応促進薬品８ｓに切り換える場合は、取り付けている薬品タンク８ａを外して、別の薬品タンク８ｂに交換するようにしてもよい。また、薬品を投入する位置は、上記実施の形態では圧力容器１の側面となっているがこれに限定されない。例えば途中の配管２、５であっても処理容器３であっても良い。
【００４５】
また、圧力容器１と処理容器３は必ずしも配管２で接続する必要はない。図３は、ＳＣＷＯ装置の変形例を示す構成図である。このＳＣＷＯ装置１５０は、処理容器３の上部に圧力容器１を設置した構造であり、その他の構成は図１に示すＳＣＷＯ装置１００と同様である。圧力容器１の下部には当該圧力容器１と処理容器３とを連通する連通孔１８が設けられており、処理容器３の底部から延出する配管１９は圧力容器１の上部に接続され、循環系統が構成されている。
【００４６】
このＳＣＷＯ装置１５０では、反応促進薬品を投入した超臨界水が圧力容器１から連通孔１８を通って処理容器３に運ばれ、処理容器３内の液晶パネルＬの分解処理を行う。超臨界水は処理容器３下部から搬出されヒーター７により再加熱された後、配管１９を介して圧力容器１に戻される。そして、超臨界水が循環を繰り返しつつ、液晶パネルＬの処理を行う。液晶パネルＬの別の原料を処理する場合は、減圧して冷却した処理水とガスを排出し、上記同様、再び圧力容器１内に純水を入れて超臨界水状態とする。そして、薬品タンク８から別の反応促進薬品を投入し、超臨界水を循環させる。
【００４７】
次に、上記実施の形態では、純水を高温・高圧にして超臨界状態としたが、亜臨界状態でも液晶パネルの処理を行い得る。図４に示すように、温度が３７４℃、圧力が２２．１ＭＰａに臨界点があり、これを超えた領域が超臨界領域となり、この発明も超臨界領域で処理を行うのが好ましいが、この超臨界領域の図中左側に亜臨界領域が存在し、この亜臨界領域における物性は超臨界領域における物性に近似したものである。このため、難分解物質の完全分解を行うのでなければ、当該亜臨界領域における水熱反応により分解処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、所要エネルギーの点で有利であり、ランニングコストの削減に役立つものとなる。なお、本発明の実施に当たっては、超臨界領域で分解処理を行うのが最も好ましく、亜臨界領域であっても好ましい処理が可能であるが、図中の超臨界領域および亜臨界領域から若干外れる場合でも、要求される分解性能の範囲であれば、処理可能である。
【００４８】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。このＳＣＷＯ装置２００は、複数の圧力容器２０１を備え、圧力容器２０１毎に薬品タンク２０２を備えた構成である。各圧力容器２０１の上部から延出する配管２０３は途中で集合し、処理容器３に接続されている。処理容器３には、制御装置２０により温度制御されるヒーター２５が設けられている。この配管２０３には、超臨界水を循環させるためのポンプ４が設置されている。また、処理容器３の下部からは配管２０４が延出しており、この配管２０４にはモニター装置６およびヒーター７が設置されている。この配管２０４は、各圧力容器２０１に接続されており、全体で循環系統を形成している。更に、配管２０３、２０４には、圧力容器２０１毎にバルブ２０５が設けられている。
【００４９】
また、各圧力容器２０１には、排出用の配管２０６が設けられており、この配管２０６は集合してその下流に冷却器１５、減圧弁１６および気水分離器１７が設置されている。各配管２０６にはバルブ２０７が設けられている。更に、書く圧力容器２０１には、制御装置２０により温度制御されるヒーター（図示省略）が設けられている。制御装置２０は、ヒーター７およびモニター装置６からの信号を受信すると共にヒーター７の温度制御や、各バルブ２０５の開閉制御を行う。処理容器３内には、液晶パネルＬが収納されて密封される。また、処理容器３には酸素供給源１２がポンプ１３を介して接続されている。
【００５０】
次に、このＳＣＷＯ装置２００の動作について説明する。まず、液晶パネルＬの所定の原料を分解処理する場合、当該処理対象となる原料（例えば液晶）の反応促進薬品の薬品タンク２０２ａを備えた第一の圧力容器２０１ａ内に純水を入れて密封する。このとき、純水を入れる圧力容器２０１ａのバルブ２０５ａは開状態となり、その他の圧力容器２０１ｂ、２０１ｃのバルブ２０５ｂ、２０５ｃは閉状態となっている。続いて、ポンプ４を駆動して圧力容器２０１と処理容器３との間で純水を循環させつつ、ヒーター７を作動させ、当該純水を加熱する。なお、前記ヒーター２５を用いて加熱しても良い。この加熱により純水が超臨界状態になるまで加圧昇温される。
【００５１】
次に、この状態で薬品タンク２０２ａから圧力容器２０１内に反応促進薬品２０２ｒを投入する。圧力容器２０１ａの超臨界水は配管２０３を介して処理容器３に運ばれ、この処理容器３内において液晶パネルＬの特定原料を分解する。処理容器３の超臨界水は、下部の配管２０４から再び出てヒーター７により再加熱されて圧力容器２０１ａに戻される。そして、この超臨界水の循環の過程において液晶パネルＬの特定原料の分解処理が促進される。また、分解処理は、モニター装置６により生成物質をモニタリングすることで監視されており、制御装置２０は生成物質が所定量に達した場合に分解を終了したと判断する。
【００５２】
そして、特定の原料について分解処理が終了したら、制御装置２０は、ヒーター７やポンプ４の駆動を一時停止し、使用中の圧力容器２０１に設けた排出用のバルブ２０７ａを開状態とする。一方、この他の圧力容器２０１ｂ、２０１ｃに設けた排出用のバルブ２０７ｂ、２０７ｃは閉状態である。そして、減圧弁１６を開き、冷却器１５によって処理水およびガスを冷却し、気水分離器１７により処理水とガスを分離して外部に排出する。
【００５３】
次に、液晶パネルＬの別の原料（例えばシール剤）を分解処理する場合は、当該原料の反応を促進する反応促進薬品２０２ｓの入った薬品タンク２０２ｂを備えた圧力容器２０１ｂを用いて処理を行う。制御装置２０は、当該第二の圧力容器２０１ｂに純水を注入して密閉状態とする。また、制御装置２０は、第二の圧力容器２０１ｂのバルブ２０５ｂを開状態とし、その他の圧力容器２０１ａ、２０１ｃのバルブ２０５ａ、２０５ｃを閉状態とする。ここで、このＳＣＷＯ装置２００では、第一の圧力容器２０１ａを減圧し処理水およびガスを排出している間に、この第二の圧力容器２０１ｂの純水注入や超臨界状態への加熱昇圧作業を行うことが可能である。これにより、処理時間を極めて短縮化できる。
【００５４】
そして、圧力容器２０１と処理容器３とを接続してポンプ４を駆動することで装置内に純水を循環させ、更にヒーター７による加熱を行い、純水が超臨界状態になるまで加圧昇温する。続いて、薬品タンク８から圧力容器２０１ｂ内に所定の反応促進薬品２０１ｓを投入し、超臨界水と共に循環系統を循環させる。これにより、液晶パネルＬの特定原料が分解処理される。そして、上記同様に処理が終了したら、制御装置２０によりヒーター７およびポンプ４の駆動を一時停止し、減圧弁１６を開き、処理水およびガスを排出用の配管２０６から出し、気水分離器１７により分離して外部に排出する。
【００５５】
次に、液晶パネルＬの更に別の原料を分解処理する場合は、同じく第三の圧力容器２０１ｃに純水を注入し、バルブ２０５ｃを開いて循環系統を構成し、ヒーター加熱により超臨界状態とする。続いて、薬品タンク２０２ｃから反応促進薬品２０２ｔを注入して超臨界水と共に循環させ、液晶パネルＬの特定原料の分解処理を行う。そして、分解処理が終了した場合、同様にポンプ４等の駆動を一時停止し、減圧冷却後、気水分離して外部に排出する。なお、上記いずれの過程においても、処理水に含まれる酸化金属等の元素は取り出して再利用に供する。
【００５６】
以上の手順によっても、複数の原料で構成される液晶パネル等の固形廃棄物を処理容器３から出すことなく連続的に処理できる。また、このＳＣＷＯ装置２００では、前に用いた圧力容器２０１の減圧作業等の間に、次の圧力容器２０１の純水注入や加熱昇圧作業等が可能であるので、液晶パネルＬの処理時間を短縮化できる。このため、処理のランニングコストを効果的に低減できる。
【００５７】
［実施の形態３］
図６は、この発明の実施の形態３に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。このＳＣＷＯ装置３００は、圧力容器３０１内に液晶パネルＬを収納して、当該圧力容器３０１内にて処理を行う構成である。このＳＣＷＯ装置３００では、圧力容器３０１と、処理する原料毎に用意した反応促進薬品３０３ｒ…を入れた複数の薬品タンク３０３ａ…と、純水を加熱するヒーター３０４と、酸素供給源３０５と、配管３０６上に設置した冷却器３０７、減圧弁３０８と、その下流に設置した気水分離器３０９とから構成されている。圧力容器３０１内には液晶パネルＬが収納されている。また、圧力容器３０１の外周には、内部の温度制御を行うためのヒーター３１２が設けられている。
【００５８】
まず、ヒーター３０４により純水を４００℃程度まで加熱して圧力容器３０１内に注水する。また、これと共に高圧ポンプ３０２により酸素供給源３０５から酸素を供給し、内部を加圧することで、圧力容器３０１内が超臨界状態となる。次に、液晶パネルＬの特定の原料（例えば配向膜）を分解処理するために、この原料の反応促進薬品３０３ｒを入れた薬品タンク３０３ａのバルブ３１０を開けると共にポンプ３１１を作動させ、圧力容器３０１内に反応促進薬品３０３ｒを投入する。
【００５９】
これにより、圧力容器３０１内の液晶パネルＬの特定原料が分解処理される。分解処理が終了したら、減圧弁３０８を開き、内部の処理水およびガスを冷却器３０７により冷却しつつ導出し、気水分離器３０９により処理水とガスに分離する。次に、液晶パネルＬの別の原料を分解処理する場合は、再びヒーター３０４で純水を加熱して圧力容器３０１内に注水すると共に高圧ポンプ３０２により酸素を導入し内部を昇圧する。
【００６０】
そして、当該処理対象の原料の反応を促進する反応促進薬品３０３ｓを入れた薬品タンク３０３ｂのバルブ３１０を開け、ポンプ３１１を駆動することで、反応促進薬品３０３ｓを圧力容器３０１内に投入する。これにより、特定の原料が分解処理される。分解処理が終了したら、減圧弁３０８を開き、内部の処理水およびガスを冷却器３０７により冷却しつつ導出し、気水分離器３０９により処理水とガスに分離する。次の原料を処理する場合も上記同様の手順により行う。全ての処理が終了したら、圧力容器３０１内の液晶パネルＬを取り出して、次の処理対象となる液晶パネルＬを収納し、上記同様の手順で処理を行う。
【００６１】
以上のＳＣＷＯ装置３００によれば、液晶パネルのような異なる原料により構成された固形廃棄物であっても、液晶パネルＬを圧力容器３０１から出すことなく、連続的に処理できる。この結果、処理効率が飛躍的に向上して、資源の循環を実現できるようになる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の臨界水酸化処理装置では、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、臨界水酸化反応により処理する原料毎に選択して処理容器内の臨界水に供給し、当該処理容器に収納した固形廃棄物を処理するので、複数の原料から構成される固形廃棄物であっても、処理容器から出すことなく、異なる原料を連続的に処理できる。
【００６３】
また、この発明の臨界水酸化処理装置では、臨界水に、固形廃棄物の原料毎に用意された複数の反応促進薬品を、処理する原料毎に選択して供給し、この臨界水により処理容器内の固形廃棄物を処理するので、複数の原料から構成される固形廃棄物であっても、処理容器から出すことなく、異なる原料を連続的に処理できる。また、固形廃棄物の量や寸法に合わせて処理容器を交換できるので、汎用性を向上できる。
【００６４】
また、この発明の臨界水酸化処理装置では、臨界水の化学成分を監視する監視手段を備え、監視手段が臨界水酸化反応による処理物質を所定量検出した場合、前記反応促進薬品供給手段の反応促進薬品を切り換えるようにしたので、固形廃棄物を連続かつ自動的に処理できる。
【００６５】
また、この発明の臨界水酸化処理装置では、臨界水発生手段毎に反応促進薬品供給手段が対応しており、固形廃棄物を収納した処理容器内に対して、構成原料に応じた反応促進薬品を投入した臨界水を選択して供給するので、複数の原料から構成される固形廃棄物であっても、処理容器から出すことなく、異なる原料を連続的に処理できる。また、装置を減圧して処理水を抜く作業を処理対象原料毎に行う必要がないので、処理効率を向上できる。
【００６６】
また、この発明の臨界水酸化処理装置では、臨界水発生手段と処理容器との間で臨界水を循環させるようにしたので、臨界水酸化反応の後に回収しやすく、エネルギー効率が良くなる。
【００６７】
また、この発明の臨界水酸化処理装置によれば、反応促進薬品供給手段により、液晶パネルを構成するＩＴＯの原料であるＩｎの反応を促進する反応促進薬品を薬品の一つとして供給することで、液晶パネルの連続的な処理過程の中でＩｎを回収し、再利用することができる。
【００６８】
また、この発明の臨界水酸化処理方法では、固形廃棄物に含まれる一つの原料の反応を促進する反応促進薬品を供給して当該原料を臨界水酸化反応により処理し、その後、固形廃棄物に含まれる他の原料の反応を促進する反応促進薬品に切り換えてこれを供給し、当該原料を臨界水酸化反応により処理するので、固形廃棄物を原料毎に連続的に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。
【図２】図１に示したＳＣＷＯ装置の変形例を示す説明図である。
【図３】図１に示したＳＣＷＯ装置の変形例を示す構成図である。
【図４】超臨界状態および亜臨界状態を示すグラフ図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るＳＣＷＯ装置を示す構成図である。
【図７】一般的な液晶パネルの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１００  ＳＣＷＯ装置
１  圧力容器
２  配管
３  処理容器
４  ポンプ
５、９、１４  配管
６  モニター装置
７  ヒーター
８  薬品タンク
１０  バルブ
１１  ポンプ
１２  酸素供給源
１３  高圧ポンプ
１５  冷却器
１６  減圧バルブ
１７  気水分離器
２０  制御装置
【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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