(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄する焼却炉を解体する設備の環境を監視する廃棄炉の解体監視システムであって、
解体設備内の有害物質濃度を計測するガスモニタリング手段と、
解体設備内から排出する排水中の有害物質を計測する排水モニタリング手段とを備えてなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段で設定値以上となった際に、上記解体設備内を洗浄する洗浄手段を具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項３】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段で設定値以上となった際に、上記解体設備内の換気を行う換気手段を具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項４】
請求項３において、
上記換気手段の外部へ排気ガスを排出するラインにフィルタを介装してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項５】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段がレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項６】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段が、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導入手段と、導入された試料にレーザを照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段と、レーザイオン化した分子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項７】
請求項１において、
上記排水モニタリング手段が固相抽出−ガスクロマトグラフ装置であることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項８】
請求項１において、
上記排水モニタリング手段が採取試料を導入し、固相吸着材で有機ハロゲン化物を保持する固相・吸着手段と、該固相・吸着手段から溶出液により溶出された有機ハロゲン化物の定性及び定量分析を行う検出手段とを備えてなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項９】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段及び排水モニタリング手段が、紫外光、可視光、赤外光又は電磁波の吸収若しくは蛍光等の発光現象を用いて、ガス・溶液中の有害物質濃度測定を行うことを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項１０】
請求項１において、
上記ガスモニタリング手段及び排水モニタリング手段が、光源にレーザ光を用いて、ガス・溶液中の有害物質濃度測定を行うことを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記レーザに位相変調を加えて位相を検波することを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項１２】
請求項１０において、
レーザ光を用いて採取試料をプラズマ化し、プラズマ化したプラズマ光を分光してスペクトル光として重金属を分析することを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、
上記廃棄炉が都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、熱分解炉、溶融炉のいずれかであることを特徴とする廃棄炉の解体監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、熱分解炉、溶融炉の廃棄に際して解体する際に、内部の環境をモニタリングする廃棄炉の解体監視システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
例えば都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、熱分解炉、溶融炉を廃棄する際には解体する必要があるが、その解体作業には、炉壁に付着している有害物質（ダイオキシン類等の内分泌攪乱物質：いわゆる環境ホルモン、水銀等の重金属等）が炉内に充満する場合がある。このため、炉内から強制的に排気を行う必要があるが、連続して排気する場合には、吸引ファン等を使用する必要があり、その運転に要する費用が莫大になるという、問題がある。
【０００３】
このため、作業員が防護服を着用して解体作業を行う必要があるが、防護服は作業員の環境を良好とするために、該防護服の内部に空気（酸素）を供給すると共に、防護服内を一定の温度（例えば２０℃）に冷やすようにして、作業効率の低下を防いでいる。
【０００４】
しかしながら、このような防護服の着用では作業を迅速に行うことができず、その結果作業効率の低下を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した問題に鑑み、例えば都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、熱分解炉、溶融炉の廃棄に際して解体する際に、内部の環境をモニタリングする廃棄炉の解体監視システムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する第１の発明は、廃棄する焼却炉を解体する設備の環境を監視する廃棄炉の解体監視システムであって、解体設備内の有害物質濃度を計測するガスモニタリング手段と、解体設備内から排出する排水中の有害物質を計測する排水モニタリング手段とを備えてなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段で設定値以上となった際に、上記解体設備内を洗浄する洗浄手段を具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段で設定値以上となった際に、上記解体設備内の換気を行う換気手段を具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、上記換気手段の外部へ排気ガスを排出するラインにフィルタを介装してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段がレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１１】
第６の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段が、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導入手段と、導入された試料にレーザを照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段と、レーザイオン化した分子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１２】
第７の発明は、第１の発明において、上記排水モニタリング手段が固相抽出−ガスクロマトグラフ装置であることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１３】
第８の発明は、第１の発明において、上記排水モニタリング手段が採取試料を導入し、固相吸着材で有機ハロゲン化物を保持する固相・吸着手段と、該固相・吸着手段から溶出液により溶出された有機ハロゲン化物の定性及び定量分析を行う検出手段とを備えてなることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１４】
第９の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段及び排水モニタリング手段が、紫外光、可視光、赤外光又は電磁波の吸収若しくは蛍光等の発光現象を用いて、ガス・溶液中の有害物質濃度測定を行うことを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１５】
第１０の発明は、第１の発明において、上記ガスモニタリング手段及び排水モニタリング手段が、光源にレーザ光を用いて、ガス・溶液中の有害物質濃度測定を行うことを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１６】
第１１の発明は、第１０の発明において、上記レーザに位相変調を加えて位相を検波することを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１７】
第１２の発明は、第１０の発明において、レーザ光を用いて採取試料をプラズマ化し、プラズマ化したプラズマ光を分光してスペクトル光として重金属を分析することを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１８】
第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか一の発明において、上記廃棄炉が都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、熱分解炉、溶融炉のいずれかであることを特徴とする廃棄炉の解体監視システムにある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による廃棄炉の解体監視システムの実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
次に、本発明の装置を用いた廃棄炉の解体監視システムについて説明する。  図１に示すように、本実施の形態にかかる廃棄炉の解体監視システムは、廃棄する焼却炉を解体する設備の環境を監視する廃棄炉の解体監視システムであって、解体設備１００内の有害物質濃度をサンプリング配管１０１を介して計測するガスモニタリング手段１０２と、解体設備１００内から排水タンク１０３へ排出する排水１０４中の有害物質を計測する排水モニタリング手段１０５とを備えてなるものである。
また、解体設備１００内の上方側には散水手段１０６と設備内のガスを外部へ排出するガス排気手段（例えば吸引ファン）１０７が設けられている。
さらに、排ガス通路１０８には例えば活性炭等の有害物質フィルタ１０９が介装されている。
【００２１】
＜排水モニタリング手段＞
上記排水モニタリング手段１０５としては、例えば図２〜４に示すような、固相抽出ガスクロマトグラフ装置を挙げることができる。
【００２２】
図２に固相抽出−ガスクロマトグラフ装置の概略を示す。図２に示すように、本実施の形態にかかる排水モニタリング手段１０５は、水溶液中の有機ハロゲン化物の濃度を検出する検出装置であって、採取試料１１を導入し、固相吸着材で有害物質を保持する固相・吸着手段１２と、該固相・吸着手段１２からの溶出液をオートサンプラー１３を介して１〜５μｌ導入し、溶出された有機ハロゲン化物の定性及び定量分析を行う検出手段１４とを備えてなるものである。
【００２３】
また、この検出手段１４により検出された各種有害物質濃度は、監視司令室へ送ると共に、例えば所定のモニタ装置１５により外部へ公表するようにしてもよい。
【００２４】
上記固相・吸着手段１２は、図３（Ａ）に示すように、抽出カラム２１内に固相吸着材２２が挿入されてなるものであり、上記固相吸着材はシリカゲル又はアルミナから構成されている。
【００２５】
上記固相吸着材に保持された有機ハロゲン化物を溶出する溶出液は目的の有害物質を溶出する溶剤であれば特に限定されるものではないが、例えばＰＣＢやダイオキシン類等の有機ハロゲン化物の場合には、無極性溶剤（例えばｎ−ヘキサン、メチルアルコール、エチルアルコール）を挙げることができる。
【００２６】
また、排水の監視は所定時間毎に行う必要があるので、定期的に採取試料を導入する試料導入手段を設け、自動的なサンプリングが可能となる。
【００２７】
また、分析精度を向上させるために、必要に応じて１度に数検体を同時に行うような場合には、上記カラム２１を複数本用意して、同時に有機ハロゲン化物を固相・吸着するようにしてもよい。
【００２８】
以下に、固相・吸着手段１２の抽出工程を図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
▲１▼コンディショニング工程
再現性のよい結果を得るために、試料を供給する前に、固相吸着材２２にコンディショニング液３１を供給して、なじませる（図３（Ａ）参照）。
▲２▼保持工程
次に、採取試料３２をカラム２１内に導入する（図３（Ｂ）参照）。ここで、試料中には目的物であるＰＣＢ（又はダイオキシン類）３３と、不純物Ｘ（不要なマトリックス）及び不純物Ｙ（その他のマトリックス中の成分）とが含まれているとする。
▲３▼洗浄工程
次に、固相吸着材２２に保持された不純物Ｘを洗浄液（例えばメチルアルーコール）で洗い流す（図３（Ｃ）参照）。
▲４▼溶出工程
次に、固相吸着材２２に保持された目的物であるＰＣＢ（又はダイオキシン類）３３を溶出液（ｎ−ヘキサン）３５で溶出させる。この溶出の際に、不純物Ｙは固相吸着材２２中に残りＰＣＢ３３との分離がなされる（図３（Ｄ）参照）。
【００２９】
図４に上記有機ハロゲン化物の検出装置を用いた固相抽出の工程図を示す。
▲１▼先ず、固相吸着材２２にｎ−ヘキサンを２０ｍＬ供給し、固相乾燥（真空引き）を５分行う（Ｓ１０１）。
▲２▼次いで、メチルアルコールを２０ｍＬ、超純水を２０ｍＬを流した後、試料（0.１〜１Ｌ）を導入し、ＰＣＢ（又はダイオキシン類）を捕集し、固相抽出する（Ｓ１０２）。
この際、試料にはメチルアルコールを１％添加した。このメチルアルコールの添加はＰＣＢ（又はダイオキシン類）を分散させる機能を有している。
▲３▼その後、洗浄液（メチルアルコール）を５ｍＬを流し（通液速度：0.３ｃｃ／ｓ）洗浄する（Ｓ１０３）。
▲４▼その後、固相吸着材２２を乾燥（真空引き）を５分行う（Ｓ１０４）。
▲５▼その後、ｎ−ヘキサンを用い、通液速度を0.３ｃｃ／ｓとしてＰＣＢ（又はダイオキシン類）を溶出させ（Ｓ１０５）、５ｍＬに定容する（Ｓ１０６）。
▲６▼次いで、ガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）又はガスクロマトグラフ−電子捕獲型検出器分析計（ＧＣ−ＥＣＤ）のいずれかで１〜５μｌを分析し（Ｓ１０７）、ＰＣＢ（又はダイオキシン類）濃度を測定する（Ｓ１０８）。
▲７▼上記ＰＣＢを溶出したカラムはｎ−ヘキサントアセトンの混合液（１：１）で逆洗し、再生処理したのち、再度ＰＣＢ（又はダイオキシン類）の測定に供することができる。
【００３０】
この時の分析時間は約２時間弱であった。
比較のため、従来による公定法（計測時間：２日）と比較すると、以下のようであった。なお、検出器はガスクロマトグラフ−電子捕獲型検出器分析計（ＧＣ−ＥＣＤ）を用いた。
【００３１】
例えばＰＣＢの環境排出基準値は３ｐｐｂ（0.００３ｍｇ／Ｌ）以下であることが要求されているが、本発明によれば、定量下限値が0.５ｐｐｂ〜０．１ｐｐｂであり、迅速分析でしかも簡易な装置によって、十分に対応することができた。
【００３２】
＜排ガスモニタリング手段＞
次に、本発明にかかるガスをモニタリングする場合には、例えばレーザイオン化飛行時間型質量分析装置を挙げることができる。
【００３３】
図５に上記ガスモニタリング手段の具体的な装置を示す。
図５に示すように、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置５０は、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導入手段であるキャピラリカラム５４と、導入された試料である洩れだし分子線５３にレーザ光５５を照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段５６と、レーザイオン化した分子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップ５７と、一定周期で放出され、リフレクトロン５８で反射されたイオンを検出するイオン検出器５９を備えた飛行時間型質量分析装置６０とを具備してなるものである。
【００３４】
そして、この検出器５９により検出された信号強度の比較から測定対象のＰＣＢ、ダイオキシン類等の有機ハロゲン化物の濃度を求めることができる。
【００３５】
図６に上記レーザイオン化飛行時間型質量分析装置を用いた、計測システムを示す。図６に示すように、有機ハロゲン化物濃度計測システム６１は、ガス排出ラインから分枝したガスサンプリングライン６２が真空チャンバ６０と接続されており、該ライン６２より真空チャンバ６０内に洩れだし分子線として試料が導入され、レーザ照射装置５６からのレーザ光５５によりイオン化され飛行時間型質量分析法によりイオンが検出される。なお、図中、符号６３は真空チャンバ６０内を真空にする真空排気装置、６４はこれらの装置を制御するコントローラである。
この計測システムを用いることにより、ＰＣＢ濃度を検出感度が0.０１ｍｇ／Ｎｍ3 、検出時間が１分以内の高感度迅速分析が可能となり、リアルタイム分析が可能とる。
【００３６】
図７（ａ）及び（ｂ）に例えばＰＣＢを検出したイオン検出器からのシグナルの  一例を示す。ここで、横軸は飛行時間（秒）であり、縦軸はイオン信号強度（Ｖ）である。なお、４塩素のＰＣＢについては図７（ａ）の拡大図として図７（ｂ）に示した。
【００３７】
ここで、作業環境基準値においては、ＰＣＢの作業環境許容濃度は0.１ｍｇ／ｍ3 以下であることが要求されているが、本発明のシステムによれば、検出下限値が0.０１ｍｇ／ｍ3 （１０ｐｐｂ）であり、迅速分析でしかも簡易な装置によって、十分に対応することができた。
【００３８】
上記排水モニタリング手段及び排ガスモニタリング手段は別々の装置を用いて監視しているが、本発明ではこれに特定されるものではなく、例えば紫外光、可視光、赤外光又はマイクロ波等の電磁波の吸収若しくは蛍光等の発光現象を用いて、ガス・溶液中のＰＣＢ濃度を行うようにしてもよい。
【００３９】
測定は紫外領域は３００ｎｍ以下とくには２００〜３００ｎｍ、可視領域は４００〜７６０ｎｍ近傍、赤外領域は９００ｃｍ-1以下とするのが好ましい。また、ＰＣＢの定量に用いる場合には、赤外領域では１４５７ｃｍ-1に吸収があるので、好ましい。
【００４０】
この際、ＰＣＢ類であることを確実とするために、複数の波長の測定を同時に行い、総合的に判断するようにしてもよい。
例えば、赤外領域で２波長、紫外領域で２波長、又は赤外領域と紫外領域との併用等である。
【００４１】
また光源としてレーザを用い、所定の光路長さに設定して排ガス又は排水中のＰＣＢ等の濃度を測定するようにしてもよい。
【００４２】
また、図８に示すようにレーザを用いた位相変調測定装置により高感度にＰＣＢ等を検出するようにしてもよい。
図８に示すように、排水管又は排ガス管７１にレーザ光７２を照射するレーザ光源７３と、光源を制御して所望の波長のレーザ光７２を出射させるレーザ駆動装置７４と、レーザ光の発振波長に変調を付与する変調信号を発生させる発振機７５と、透過したレーザ光を受光する検出器７６と、発振機７５の出力信号の周波数成分のｎ（ｎ≧２、ｎは整数）倍周期の信号を発生する周波数逓倍部７７と、周波数逓倍部の出力信号と検出器７６の出力信号に基づいて検出信号を発生する位相敏感検出器（ロックインアンプ：ＰＳＤ）７８とを具備するものである。このレーザを用いた位相変調測定法によれば、発振レーザに変調を加え、そのレーザ光の受光の際に周波数逓倍された変調信号により同期検波を行い、その出力として高次微分吸収信号を得ることで、被測定物（ガス又は排水）中のＰＣＢ等の濃度を高精度で且つ連続的に測定することができる。
【００４３】
また、排ガスを例えば固相吸着することで濃縮して、ガスクロマトグラフ−電子捕獲型検出器分析計（ＧＣ−ＥＣＤ）でＰＣＢ等の濃度を測定するようにしてもよい。
【００４４】
また、排ガス中のＰＣＢ等を溶媒（ｎ−ヘキサン等）で吸収させ、その後液液抽出することで濃縮分離して、ガスクロマトグラフ−電子捕獲型検出器分析計（ＧＣ−ＥＣＤ）でＰＣＢ濃度を測定するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、排ガス又は排水の通路に固相吸収材を介装させ、該固相吸収材にＰＣＢを吸着させ、その後紫外線照射による吸光光度（ＵＶ法）によりＰＣＢ濃度を計測するようにしてもよい。
【００４６】
また、排ガス中に含まれる水銀等の重金属をレーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy :ＬＩＢＳ法）を採用して、その組成成分を分析するようにしてもよい。
【００４７】
図９は、ＬＩＢＳ法を採用した組成成分計測装置である。図９に示すように、炉から引き出した配管９１内には、測定対象物が存在（流通）している。この配管９１のうち測定場９０の部分には、パージ流路８３ａを備えた計測窓８３が設置されている。パルスレーザ装置８１から出力されたレーザ光は、レンズ８２及び計測窓８３を介して測定場９０に集光される。このため、測定場９０に存在する微粒子（測定対象物の粒子）がプラズマ化し、プラズマ化した組成成分からはプラズマ光が発生する。
【００４８】
発生したプラズマ光は、測定場９０の計測窓８３から外部に出力され、ミラー８４で反射され、さらにレンズ８５で集光されて分光器８６に入射される。分光器８６は、プラズマ光を分光してスペクトル光とし、分光したスペクトル光をＣＣＤカメラ８７に入力する。
【００４９】
高速ゲートが可能なＣＣＤカメラ８７は、分光器８６にて分光されたスペクトル光を撮影し、このスペクトル光に応じた映像信号をコンピュータ８８に転送する。なお、ＣＣＤカメラ８７は、同期ライン８９を介してパルスレーザ装置８１と接続されており、ＣＣＤカメラ８７のゲート制御と、パルスレーザ装置８１の発振とを同期させている。
【００５０】
コンピュータ８８は、転送されてきた映像信号（各成分からの発光強度情報を有している）を情報処理演算することにより、測定場９０に存在する煤塵中の水銀等の重金属の組成成分等をリアルタイムで算出する。つまり、各種重金属に応じたスペクトル光の発光波長の違いから組成成分を同定するとともに、発光強度から組成成分の濃度を求めている。
【００５１】
このように測定現場にてリアルタイムで測定対象物の組成成分の計測ができるので、計測結果に基づき、廃棄する焼却炉の解体作業環境が基準を超えるような場合には、例えば解体設備１００内の上方側に設けた散水手段１０６から散水したり、設備内のガスを外部へ排出するガス排気手段（例えば吸引ファン）１０７を用いて強制的に排出したり、さらには、排ガス通路１０８には例えば活性炭等の有害物質フィルタ１０９を介装して、外部への有害物質の排出を抑制したりして、廃棄炉の解体作業における制御を良好に実行することができるようになる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明によれば、焼却炉改訂設備の作業環境を関しするシステムであって、解体設備内の有害物質濃度を計測するガスモニタリング手段と、解体設備内から排出する排水中の有害物質を計測する排水モニタリング手段とを備えてなるので、ＰＣＢ、ダイオキシン類等の有機ハロゲン化物の濃度を監視しつつ廃棄する焼却炉の解体作業を安全にしかも大気環境への汚染を防止しながら行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃棄炉の解体監視システムの概略図である。
【図２】固相抽出−ガスクロマトグラフ装置の概略の概略図である。
【図３】固相抽出システムの工程図である。
【図４】排水モニタリングシステムのフロー図である。
【図５】排ガスモニタリングシステムの概略図である。
【図６】ＰＣＢ濃度計測システムの概略図である。
【図７】ＰＣＢを検出したイオン検出器からの測定チャートの一例である。
【図８】レーザ位相変調測定装置の概略図である。
【図９】ＬＩＢＳ法を採用した組成成分計測装置の概要図である。
【符号の説明】
１００  解体設備
１０１  サンプリング配管
１０２  ガスモニタリング手段
１０３  排水タンク
１０４  排水
１０５  排水モニタリング手段
１０６  散水手段
１０７  ガス排気手段
１０８  排ガス通路
１０９  有害物質フィルタ
【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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