(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルを無害化する処理装置であって、
前記耐火レンガあるいはモルタルの粉末に水を添加したスラリー（Ｓ）を貯留するスラリータンク（１）と、
該スラリータンクの排出側に接続された高圧ポンプ（２）と、
該高圧ポンプの下流側に接続された第１の開閉弁（４）と、
該第１の開閉弁の下流側に接続され送られた前記スラリーを高温高圧状態にして水熱反応を起こさせ前記ダイオキシン類を分解する水熱反応容器（５）と、
該水熱反応容器の排出側に接続された第２の開閉 弁（６）と、
該第２の開閉弁の下流側に接続された排出容器（７）と、
該排出容器の下流側に接続された第３の開閉弁（８）と、
該第３の開閉弁の下流側に接続され前記水熱反応容器から送られた生成物を固液分離する分離器（９）と、
前記第１、第２、第３の開閉弁の開閉をそれぞれ制御する制御機構（１４）とを備え、
該制御機構は、前記第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに前記第３の開閉弁を閉状態にした後に前記高圧ポンプによって前記排出容器内の圧力が所定の高圧値にまで上昇すると、第１および第２の開閉弁を閉状態にするとともに第３の開閉弁を開状態にし、この後に排出容器内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にする動作を繰り返し行うように設定されていることを特徴とするダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置において、
前記高圧ポンプと前記第１の開閉弁とを接続する供給管（１１）には、先端が前記スラリータンクに接続された分岐管（１２）の基端が接続され、
該分岐管の途中には、第４の開閉弁（１３）が設けられ、
前記制御機構は、前記第１の開閉弁が 閉状態のときにのみ前記第４の開閉弁を開状態になるように第４の開閉弁の開閉を制御することを特徴とするダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置において、前記第２、第３の開閉弁は、電磁弁またはエアー駆動弁であることを特徴とするダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類等の有害な有機塩素化合物を含有する固形物、例えば、焼却炉に使用された耐火レンガ等を無害化する処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物等の焼却に伴うダイオキシン、ホスゲン等の有害物質発生を抑制する必要性から、既存の焼却炉の廃却や改造が行われているが、その際、炉内に使用されていた耐火レンガが大量に廃棄物として出される。
この焼却炉に使用された耐火レンガには、ダイオキシン類等の有機塩素化合物が大量に含有されており、そのまま埋め立てたり、廃棄することができない。
一方、汚泥やダイオキシン類等の有害物質を完全分解する処理として、超臨界水・水熱反応処理を利用した方法が開発されている。
【０００３】
ダイオキシン類等の有害な有機塩素化合物の中には、自然環境では非常に安定なものがあるため、焼却炉における使用済み耐火レンガをそのまま廃棄すると、土中にしみ出して堆積され、雨水によって流れ出すおそれがある。このため、使用済み耐火レンガを粉砕して粉末状にするとともに水を加えてスラリーにし、このスラリーを超臨界水・水熱反応処理することによって、焼却炉耐火レンガに付着したダイオキシン類を原理的に分解する技術が開発されている。
【０００４】
この従来の処理装置では、超臨界水・水熱反応処理を行う水熱反応容器において高温高圧水状態を維持させるために、水熱反応容器の下流側に圧力保持弁を設けて高圧状態を維持している。この圧力保持弁は、流路を狭くすることによって差圧を生じさせ、高圧力を保持するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の処理装置では、以下のような課題が残されていた。すなわち、使用済み耐火レンガは、構成物であるＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の無機物の含有量が汚泥等に比べて大きく、生成物中に含まれる無機固体粒子の量が多くなり、通常の圧力保持弁を用いて水熱反応容器の高圧状態を維持する場合、無機の懸濁物によって圧力保持弁の微開になった流路が閉塞され、あるいは懸濁物の粒子によって圧力保持弁が研磨されて摩耗してしまうという不具合が発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、焼却炉で使用された耐火レンガ等の有機塩素化合物を含有する固形物を水熱反応処理する場合、生じた無機懸濁物による水熱反応容器の弁の閉塞および摩耗を防止することができる有機塩素化合物を含有する固形物の無害化処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明では、ダイオキシン類を含有した耐火レンガあるいはモルタルを無害化する処理装置であって、前記耐火レンガあるいはモルタルの粉末に水を添加したスラリーを貯留するスラリータンクと、該スラリータンクの排出側に接続された高圧ポンプと、該高圧ポンプの下流側に接続された第１の開閉弁と、該第１の開閉弁の下流側に接続され送られた前記スラリーを高温高圧状態にして水熱反応を起こさせ前記ダイオキシン類を分解する水熱反応容器と、該水熱反応容器の排出側に接続された第２の開閉弁と、該第２の開閉弁の下流側に接続された排出容器と、該排出容器の下流側に接続された第３の開閉弁と、該第３の開閉弁の下流側に接続され前記水熱反応容器から送られた生成物を固液分離する分離器と、前記第１、第２、第３の開閉弁の開閉をそれぞれ制御する制御機構とを備え、該制御機構は、前記第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに前記第３の開閉弁を閉状態にした後に前記高圧ポンプによって前記排出容器内の圧力が所定の高圧値にまで上昇すると、第１および第２の開閉弁を閉状態にするとともに第３の開閉弁を開状態にし、この後に排出容器内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にする動作を繰り返し行うように設定されている技術が採用される。
【０００８】
この無害化処理装置では、制御機構が、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にした後に高圧ポンプによって排出容器内の圧力を所定の高圧値にまで上昇させるので、この際に水熱反応容器内にスラリーが送られるとともに、排出容器内に水熱反応容器で処理された無機の懸濁物を含む生成物が送られる。そして、排出容器内の圧力が所定の高圧値になると、第１および第２の開閉弁を閉状態にするとともに第３の開閉弁を開状態にするので、排出容器内に送られた生成物が圧力の低い下流側の分離器に圧力差を駆動力として排出される。また、第１および第２の開閉弁が閉まるため、水熱反応容器内の高圧状態が維持される。この後、排出容器内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にするので、再び高圧ポンプによって排出容器が加圧され高圧状態となるとともに、水熱反応容器にはスラリーが供給され、同時に排出容器には生成物が供給される。制御機構は、これらの一連の動作を繰り返し行うように設定されているので、水熱反応容器の高圧状態が常に維持されるとともに、生成物を水熱反応容器から分離器へ弁の閉塞や摩耗を生じずにスムーズに排出・移送することができる。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、前記高圧ポンプと前記第１の開閉弁とを接続する供給管には、先端が前記スラリータンクに接続された分岐管の基端が接続され、該分岐管の途中には、第４の開閉弁が設けられ、前記制御機構は、前記第１の開閉弁が閉状態のときにのみ前記第４の開閉弁を開状態になるように第４の開閉弁の開閉を制御する技術が採用される。
【００１０】
この無害化処理装置では、制御機構が、第１の開閉弁が閉状態のときにのみ第４の開閉弁を開状態になるように第４の開閉弁の開閉を制御するので、第１の開閉弁が閉状態となって高圧ポンプの水熱反応容器側が閉塞されても分岐管の第４の開閉弁が開くことから、高圧ポンプで送るスラリーがスラリータンクに戻される。
【００１１】
第３の発明では、第１または第２発明において、前記第２、第３の開閉弁は、電磁弁またはエアー駆動弁である技術が採用される。
【００１２】
この無害化処理装置では、第２、第３の開閉弁が電磁弁またはエアー駆動弁であるので、弁内に無機の懸濁物が存在しても遠隔操作で確実に開閉制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るダイオキシン類を含有する耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、焼却炉の使用済耐火レンガの無害化処理方法における実施設備を示している。該実施設備は、使用済耐火レンガを略１０ｃｍ以下の大きさに粉砕する粗粉砕機１、該粗粉砕機１で粉砕された使用済耐火レンガを略１ｃｍ以下の大きさに粉砕する中粉砕機２と、該中粉砕機２で粉砕された使用済耐火レンガに有機溶媒を添加しさらに数ｍｍから１０μｍ以下の大きさのレンガ粉末に湿式粉砕してスラリーとする微粉砕機３と、該スラリーから固体分と液体分とを固液分離する分離槽４と、分離槽４で分離された液体分を蒸留して有機溶媒を気化分離する蒸留装置５と、該蒸留装置５で残った液体分を高温高圧状態下で水熱反応処理する水熱処理装置６とを備えている。
【００１５】
また、フラッシュタンク９と熱交換器３とは、フラッシュタンク９で分離された液体分を熱交換器３に供給可能に接続され、該熱交換器３には、熱交換処理した液体分を水分と気体とに分離する気水分機器１０が接続されている。
さらに、高圧ポンプ２と熱交換器３とを接続する供給管１１には、先端がスラリータンク１に接続された分岐管１２の基端が接続され、該分岐管１２の途中には、第４電磁弁１３が設けられている。
そして、この無害化処理装置は、第１〜第４電磁弁４、６、８、１３と電気的に接続されこれらの開閉をそれぞれ制御する制御機構１４を備えている。
【００１６】
前記スラリーＳは、前工程で使用済耐火レンガを複数段の粉砕機で粉砕して数ｍｍから１０μｍ以下の大きさにしたレンガ粉末に水を加えたものである。
前記水熱反応容器５は、送られてくるスラリーＳに水とＮａＯＨを添加する添加機構（図示略）を備え、これらが添加されたスラリーＳを高温高圧状態、例えば、３００℃以上、１０ＭＰａ以上の高温高圧水中で超臨界水または水熱反応を起こさせる圧力容器である。なお、水熱反応容器５には、供給されたスラリーＳの量を検知するレベルセンサ５ａと、上部に接続され立ち上げ時に内部の空気を逃がす空気排出弁５ｂとが設けられている。
【００１７】
前記排出容器７には、内部の圧力を計測して制御機構１４に出力する圧力センサ１５が取り付けられており、制御機構１４は、この圧力センサ１５に電気的に接続され、圧力センサ１５の出力に基づいて各電磁弁の開閉の制御を行う。
前記フラッシュタンク９は、排出容器７から第３電磁弁８を介して送られる生成物を、高温のまま圧力を大気圧に減圧して、水分を気化させ、無機固形物との分離を行う固液分離器である。
なお、前記フラッシュタンク９は、排出容器７に比べて十分大きな内容積に設定されている。
【００１８】
前記制御機構１４は、第１電磁弁４および第２電磁弁６を開状態にするとともに第３電磁弁８を閉状態にした後に高圧ポンプ２によって排出容器７内の圧力が所定の高圧値にまで上昇すると、第１電磁弁４および第２電磁弁６を閉状態にするとともに第３電磁弁８を開状態にし、この後に排出容器７内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、第１電磁弁４および第２電磁弁６を開状態にするとともに第３電磁弁８を閉状態にする動作を繰り返し行うように設定されている。
また、第１電磁弁４が閉状態のときにのみ第４電磁弁１３を開状態になるように第４電磁弁１３の開閉を制御するように設定されている。
【００１９】
この実施設備による使用済耐火レンガの無害化処理装置について、図１を参照して以下に説明する。
【００２０】
〔粉砕工程〕
まず、使用済耐火レンガを複数段に構成された粉砕機（図示略）に供給し、該粉砕機によって散水しながら粉砕して、使用済耐火レンガを数ｍｍから１０μｍ以下の大きさのレンガ粉末にする。
このレンガ粉末に水を加えてスラリータンク１に供給し、該スラリータンク１にスラリーＳとして貯留する。
【００２１】
〔水熱反応処理工程〕
次に、制御機構１４によって第１電磁弁４および第２電磁弁６を開状態にするとともに、第３電磁弁８および第４電磁弁１３を閉状態にし、高圧ポンプ２によってスラリータンク１から供給管１１、熱交換器３および第１電磁弁４を介して水熱反応容器５にスラリーＳが供給される。
このとき、添加機構によって水およびＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）がスラリーＳに添加される。
【００２２】
すなわち、水とＮａＯＨとが添加されたスラリーＳが水熱反応容器５内に供給されて、高温高圧水中で水熱反応が生じる。なお、水熱反応容器５内は、３００℃以上、１０ＭＰａ以上に保温保圧される。
【００２３】
このとき、スラリーＳに含まれるダイオキシン類等の有機塩素化合物は水熱反応で分解され、その中の塩素成分はＮａＯＨと反応し、無害かつ安定な塩（ＮａＣｌ）となって、再合成されない状態となる。
なお、水熱反応処理工程は、超臨界水雰囲気、すなわち３７４℃以上２２ＭＰａ以上の高温高圧水中で行えば、有機塩素化合物が分解された状態で水に対してほぼ均一に溶け込ませることができる。
【００２４】
〔排出工程〕
次に、水熱反応容器５で処理されてスラリーＳから生じた生成物は、開状態の第２電磁弁６を介して排出容器７内に排出される。このとき、高圧ポンプ２によって排出容器７内が加圧され、この内部の圧力は圧力センサ１５によって測定されるとともに、常時、制御機構１４に出力される。
そして、排出容器７内の圧力が所定の高圧値に達したときに、これを検知した圧力センサ１５の出力に基づいて、制御機構１４が、第１電磁弁４および第２電磁弁６を閉状態にするとともに、第３電磁弁８および第４電磁弁１３を開状態にする。
【００２５】
このとき、第１電磁弁４および第２電磁弁６を閉状態にするとともに第３電磁弁８を開状態にするので、排出容器７内に送られた生成物が圧力の低い下流側のフラッシュタンク９に圧力差を駆動力として排出される。また、第１電磁弁４および第２電磁弁６が閉まるため、水熱反応容器５内の高圧状態が維持される。
さらに制御機構が、第１電磁弁４が閉状態のときにのみ第４電磁弁１３を開状態になるように第４電磁弁１３の開閉を制御するので、第１電磁弁４が閉状態となって高圧ポンプ２の水熱反応容器５側が閉塞されても第４電磁弁１３が開かれて、分岐管１２を介してスラリーＳがスラリータンク１に戻される。
【００２６】
この後、排出容器７内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、これを検知した圧力センサ１５の出力に基づいて、制御機構１４が第１電磁弁４および第２電磁弁６を開状態にするとともに第３電磁弁８を閉状態にするので、再び高圧ポンプ２によって排出容器７が加圧され高圧状態となるとともに、水熱反応容器５にはスラリーＳが供給され、同時に排出容器７には生成物が供給される。
制御機構１４は、排出工程のこれら一連の動作を繰り返し行うように設定されているので、水熱反応容器５の高圧状態が常に維持されるとともに、生成物を水熱反応容器５からフラッシュタンク９へ弁の閉塞や摩耗を生じずにスムーズに排出・移送することができる。
【００２７】
〔固液分離工程〕
排出容器７から排出された生成物は、第３電磁弁８を介してフラッシュタンク９内に送られ、該フラッシュタンク９内で、固形分、すなわち耐火レンガの無機個体と、液体分、すなわち水熱反応によって生じたＮａＣｌおよびＮａＯＨを含む水（炭酸ガス等を含む）とに分離される。
分離された無機固体は、フラッシュタンク９から固形分貯留部１６に送られ、一方、液体分は、フラッシュタンク９から熱交換器３に送られ、熱交換器３内を流通するスラリーＳとの間で熱交換をして冷却された後、熱交換器３から気水分離器１０へと送られる。
【００２８】
〔気水分離工程〕
気水分離器１０に送られた液体分は、含まれていた二酸化炭素等の気体成分とＮａＣｌおよびＮａＯＨを含む水とに分離され、該水は、ダイオキシン類が残留していないため、排水処理が施された後に放流または粉砕機の散水として再利用に供される。
【００２９】
なお、本実施形態の無害化処理装置では、第１〜第４電磁弁４、６、８、１３１３を採用したが、制御機構によって開閉制御可能であれば他の開閉弁でも構わない。例えば、圧縮空気によって開閉可能なエアー駆動弁を採用してもよい。
また、この無害化処理装置は、全体がトラック等に車載可能なサイズに設計されており、所定の焼却場に直接移動することができるようになっている。これによって、使用済耐火レンガ（産業廃棄物）を焼却場の外に運搬する必要がない。
さらに、有機塩素化合物を含有する固形物として焼却炉で使用した耐火レンガを無害化処理したが、他の固形物を無害化する装置として適用しても構わない。例えば、焼却炉内の他の材料（モルタル等）を無害化処理する装置として用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）第１の発明によれば、制御機構が、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にした後に高圧ポンプによって排出容器内の圧力が所定の高圧値にまで上昇すると、第１および第２の開閉弁を閉状態にするとともに第３の開閉弁を開状態にし、この後に排出容器内の圧力が所定の低圧値にまで下がると、第１および第２の開閉弁を開状態にするとともに第３の開閉弁を閉状態にする動作を繰り返し行うように設定されているので、制御機構により開閉操作される開閉弁によって生じさせた圧力差を駆動力として、排出容器内に送られた生成物を分離器に連続的に排出することができる。すなわち、圧力保持弁を使用しないことから、生じた無機懸濁物による弁の閉塞や摩耗が生じ難く、スムーズに排出させることができ、安定した運転が可能となる。
【００３１】
（２）第２の発明によれば、制御機構が、第１の開閉弁が閉状態のときにのみ第４の開閉弁を開状態になるように第４の開閉弁の開閉を制御するので、第１の開閉弁が閉状態となって高圧ポンプの水熱反応容器側が閉塞されても分岐管の第４の開閉弁が開かれて、スラリーをスラリータンクに戻すことができ、高圧ポンプに高負荷が加わることを防止することができる。
【００３２】
（３）第３の発明によれば、第２、第３の開閉弁が電磁弁またはエアー駆動弁であるので、弁内に無機の懸濁物が存在しても確実に開閉制御することができ、制御機構により容易に遠隔操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るダイオキシン類を含有する耐火レンガあるいはモルタルの無害化処理装置の一実施形態を示す結線図である。
【符号の説明】
１ スラリータンク
２ 高圧ポンプ
４ 第１電磁弁（第１の開閉弁）
５ 水熱反応容器
６ 第２電磁弁（第２の開閉弁）
７ 排出容器
８ 第３電磁弁（第３の開閉弁）
９ フラッシュタンク（分離器）
１１ 供給管
１２ 分岐管
１３ 第４電磁弁（第４の開閉弁）
１４ 制御機構
Ｓ スラリー
【図１】
0004062790.tif 000002