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特集論

文

PCB 処理設備の性能管理・環境管理
Performance Management and Environmental
Management of PCB Treatment System
一 ノ 瀬 利 光＊1

立 石 正 和＊2

澤 津 橋 徹 哉＊3

土 橋 晋 作＊4

植 田 勝 征＊5

山 口 啓 樹＊5

Toshimitsu Ichinose
Shinsaku Dobashi

Masakazu Tateishi

Katsuyuki Ueda

Tetsuya Sawatsubashi

Yoshiki Yamaguchi

PCB 処理施設の運転では性能管理，環境管理が重要であり，PCB を迅速に分析する装置を独自開発した．排ガス濃度計は定量下限 0.01 mg/m3N（排ガス暫定基準 0.15 mg/m3N，作業環境許容濃度 0.1 mg/m3N），排水濃度計は定量下限 0.0005mg/L（排水基準 0.003mg/L），溶剤濃度計は定量下限 0.1mg/kg（洗浄液試験法卒業基準 0.5 mg/kg）といずれも十分な性能を保持している．日本環境安全事業（株）から受注した東京 PCB 処理施設ではこれらの濃度計を用いた性能管理，環境管理を適用することになっている．

1．はじめに

本論文ではこれら濃度計の概要と濃度計を用いた性能管理，環境管理の考え方について報告する．

弊社は，東京都，神奈川県，千葉県，埼玉県の 1 都

2．モニタリング装置の概要

3 県の高濃度 PCB 汚染機器を処理する東京 PCB 廃棄

2．1 排気中 PCB 濃度計(2)〜(4)物処理施設（以下，東京施設と略す）を日本環境安全

2．1．1

事業（株）から受注し，平成 17 年 11 月から営業運転開装置構成・原理・特長始予定である(1)．本施設は汚染容器から PCB を抜き出排ガス計の構成を図１に示す．本装置は排ガス中のした後，解体・分別・洗浄などによって容器類を無害PCB をイオン化させるレーザ，イオン化した PCB を化する工程と PCB 及び PCB が染み込んだ紙・木類，同定定量する飛行時間型質量分析 TOFMS（Time ofPCB 汚染洗浄廃液等を水熱分解する工程からなってFlight Mass Spectroscopy），装置校正のために PCBいる．

標準ガスを発生・供給する PCB 校正ガス発生装置，処理容量については次のとおりである．

TOFMS を真空に保つための真空ポンプ，装置制御・トランス類：約２台／日

計測のための制御コンピュータからなる．概要を次にコンデンサ類：約 26 台／日示す．

蛍光灯安定器：約 1 000 台／日① 測定原理：排ガスを計測装置に導入し，レーザでPCB 液：約２ t ／日（100 ％濃度 PCB 換算）
PCB 廃棄物の処理においては容器類や PCB 液が確実に処理されていることを確認する性能管理と処理に制御コンピュータ従事する作業員が PCB に暴露されていないこと，施TOFMS装置

設から排出するガスによって周辺環境に影響を与えてレーザ装置いないことを確認する環境管理が重要である．しかるに JIS 等に規定されている PCB の公定分析法では分真空ポンプ

析結果が出てくるまでに３日程度の期間を要するため，より安全な管理を行うためには迅速な PCB モニタリングが必要となる．

PCB校正ガス発生装置

弊社ではこの要求にこたえるべく排気中 PCB 濃度計（以下，排ガス計と略す），排水中 PCB 濃度計（以下，排水計と略す）及び溶剤中 PCB 濃度計（以下，

図１ 排気中 PCB 濃度計

溶剤計と略す）を独自開発し，東京施設に納入した．
技術本部長崎研究所火力プラント研究室主席
技術本部長崎研究所化学研究室主席＊3
技術本部長崎研究所化学研究室

排気中 PCB 濃度計の機器構成を示す．

＊1

＊4

＊2＊5

技術本部長崎研究所応用物理研究室
長崎造船所火力プラント設計部エネルギー・環境技術課主席

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イオン化した PCB の個数を質量分析計にて計測するレーザイオン化 TOFMS 方式．
制御コンピユータ② 特長：特定波長のレーザによる PCB の選択的イオ

PCB 測定装置

ン化とイオントラップの併用で共存成分の影響を自動採水装置

UV モニタ排除して高感度分析が可能．

固相抽出装置

内部標準物質として２，４−ジクロロベンゼンを使用することでレーザ出力の変化を把握でき，装置の作動状態の監視が可能．
③ 計測感度： 0.01 mg-PCB/m 3N（計測時間 1 分）（排ガス暫定基準は 0.15 mg-PCB/m 3N，作業環境許容濃度は 0.1 mg-PCB/m3N）

図４ 排水中 PCB 濃度計

排水中 PCB 濃度計の機器構成を示す．

2．1．2 計測試験結果
排ガス計開発に当たって測定精度検証のために標準ュータと排水中の芳香族系有機物を監視する UV モニ

ガスを用いて排ガス計による測定結果と化学分析によタからなる．概要を次に示す．

る測定結果を比較したものを図２に示す．図２より標① 測定原理：排水をオンラインで自動採取して固相準偏差 30 ％以内で相関があることが確認できた．

抽出装置に導入し，PCB の抽出濃縮と妨害成分除図３は内部標準ガスとして２，４−ジクロロベンゼ去を行う．次に固相から PCB を溶離させ，ECDンを添加した実排ガス測定結果の一例を示す．図３（Electron Capture Detector）検出器付きガスクロ（a）に示すとおり，実排気中の２〜６塩素 PCB 濃度は（GC）に導入して PCB 量を計測する．

定量下限の 0.01 mg/m N よりも十分低いレベルであっ3たが，このとき，図３（b）に示すように， 2，４−ジクロロベンゼン信号強度は，ほぼ一定値であることを確認できた．したがって，実排ガス計測時に内部標準② 特長：固相抽出法の採用により約 2 時間で PCB 測定が可能．
検出器は JIS 法などで用いられる ECD-GC を採用することで公定法と同等の感度．

物質として２，４−ジクロロベンゼンの一定量を添加

芳香族系有機物をオンラインで監視可能な UVし，得られる信号強度を監視することで計測装置の作モニタを併用することで短時間の有機物濃度変化動が正常か否かを常に把握でき，PCB 濃度計測値のも監視可能．
③ 計測感度： 0.0005 mg-PCB/L（計測時間２時間）

信頼性が向上する．
2．2

排水中 PCB 濃度計（JIS 法などの公定法と同等の感度，排水基準は(5)(6)2．2．1 装置構成・原理・特長

0.003 mg-PCB/L）

排水計の構成を図４に示す．本装置は排水をオンラ

2．2．2

計測試験結果インで採取する自動採水装置 ，採取した排水から排水計開発に当たって測定精度検証のために PCBPCB を抽出濃縮する固相抽出装置，PCB を測定する標準物質（KC-300，400，500，600 を等量混合したもPCB 測定装置，装置制御・計測のための制御コンピの）を用いて定量下限付近（0.001 mg-PCB/L-排水相当）の模擬試料を調製し，排水計で５回繰り返し測定

−30 ％

10.1

0.010.1

110GC/MS 分析結果（m /m3N）

図２ 化学分析結果との比較

レーザ
イオン化 TOFMS 計測による PCB計測結果と（ガスサンプリング＋GCMS）分析結果は標準偏差 30 ％以内の相関があることを確認．

0.150
0.135
0.120
0.105
0.090
0.075
0.060
0.045
0.030
0.015
0.000
0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00
時刻（a）２〜６塩素PCB濃度

内部標準ガス信号強度（A.U）＋30 ％２〜６塩素 PCB 濃度（m /m3N）

TOFMS 計測結果（m /m3N）

101.50
1.40
1.30
1.20
1.10
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00
時刻(b) 内部標準ガス（2，4-ジクロロトルエン）信号強度

図３ 内部標準ガスを適用した実排気 PCB 濃度計測結果（a）は実排気中のPCB 濃度変化を（b）は内部標準ガスとして添加した２，４−ジクロロトルエンの信号強度経時変化を示す．
三菱重工技報 Vol.42 No.4（2005-11）

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した結果を表１に示す．変動係数は 2.9 ％であり，また① 測定原理： PCB 汚染容器の最終仕上げ洗浄後の溶標準偏差の 10 倍から求めた測定下限は 0.00034 mg/L剤を自動採取装置にて試料瓶に採取する．この試と公定法の 0.0005 mg/L と同等であった．

料瓶を定期的に回収し，PCB を含んだ溶剤をまずさらに排水基準値付近とその前後の濃度の模擬試料

前処理用 HPLC に注入して妨害成分である絶縁油（0.001，0.003，0.015 mg-PCB/L-排水相当）を調製し，を分離除去する．前処理用 HPLC から排出された排水計による測定を７回実施し，公定分析による測定

PCB を含む溶液を PCB 検出用 GC/HRMS に注入し結果と比較したものを図５に示す．相関係数は 0.9998て PCB 量を計測する．と非常に良好な相関関係を有しており，計測結果も公定分析に対して± 20 ％の範囲に入っていることから，② 特長： HPLC と GC/HRMS の採用により約 2 時間で PCB 測定が可能．
検出器に GC/HRMS を採用することで 0.1mg-迅速分析法として十分な精度を有するといえる．
2．3

溶剤中 PCB 濃度計

2．3．1

PCB/kg-溶剤の高感度で測定が可能．

(5)(7)

装置構成・原理・特長③ 計測感度： 0.1 mg-PCB/kg-溶剤（計測時間 2 時間）

溶剤計の構成を図６に示す．本装置は妨害成分で多量に存在する絶縁油を分離除去するための前処理用（洗浄液試験法による卒業基準は 0.5 mg-PCB/kg-溶剤）
2．3．2

HPLC（高速液体クロマトグラフィー），HPLC から計測試験結果流出した液中の PCB 濃度を検出する PCB 検出用排水計開発に当たって測定精度検証のために，妨害GC/HRMS（ガスクロ／高感度マススペクトル）及び成分として絶縁油を約 5 000 mg/kg 含有するイソプロ制御ユニットからなる．概要を次に示す．

ピルアルコール IPA に PCB 標準物質を添加して定量下限付近（0.1 mg-PCB/L-IPA 相当）に調製した模擬

表１

排水計の繰り返し測定による精度評価

PCB 測定結果（mg/L）
１回目

２回目

３回目

４回目 ５回目

0.00119 0.00119 0.00115 0.00120 0.00112

溶剤を HPLC 前処理して得られた分画液につき，標準偏差 変動係数 測定下限
σ（％） （mg/L）
0.034

2.90.00034

GC/LRMS 測定を行った結果を表 2 に示す．変動係数は 3.8 ％，測定下限は 0.05 mg/kg-IPA であり，洗浄液試験法による卒業基準 0.5 mg-PCB/kg-溶剤の判定に排水によるPCB 計測結果（m /L）十分な測定下限が得られた．
さらに卒業基準値付近とその前後の濃度の模擬試料

0.1
Against standard method：＋20 ％（0.1，0.5，5.0 mg-PCB/L-IPA 相当）を調製し，溶剤計による測定を５回実施し，公定分析結果と比較した

0.01

−20 ％

ものを図７に示す．相関係数は 0.9994 と非常に良好

0.001

表２：KC-MIX

PCB 測定結果（mg/kg）：KC-300

0.0001

0.001

0.01

溶剤計の繰り返し測定による精度評価

0.1

１回目 ２回目 ３回目 ４回目 ５回目

標準偏差
σ

0.128

0.0048

0.127

0.132

0.1270.119

変動係数 測定下限（％） （mg/kg）
3.80.05

図５ 排水計計測結果の PCB 公定法とのクロ排水計計測結果は公スチェック結果
定法と 20 ％の変動範囲内で一致している．

制御ユニットPCB 測定用
GC/LRMS

前処理用 HPLC

溶剤計による PCB 計測結果（m /k ）公定法によるPCB 分析結果（m /L）
10
Against standard method：＋20 ％−20 ％1：Monitor-1：Monitor-2：Monitor-3：Monitor-4
0.1

1

10

公定法によるPCB 分析結果（m /k ）図７ 溶剤計計測結果の PCB 公定法との溶剤計計測
クロスチェック結果
図６ 溶剤中 PCB 濃度計

溶剤中濃度計の機器構成を示す．

結果は公定法と 20 ％の変動範囲内で一致している．

179な相関関係を有しており，計測結果も公定分析に対して± 20 ％の範囲に入っていることから，迅速分析法として十分な精度を有するといえる．

3．PCB 処理設備の性能管理・環境管理の方法
3．1

排ガス管理

ここでは作業環境大気の管理も含めて排ガス管理としているが，管理すべき排ガスとしては水熱分解装置

4．まとめ（1）排ガス，排水，溶剤中の公定分析による PCB 分析は３日間程度を要し，PCB 処理施設の環境管理，性能管理が困難であることから，排ガス計，排水計，溶剤計いずれも測定感度，精度ともに十分な性能を有する迅速モニタリング装置を独自開発することができた．

や加熱炉等からのプロセス排気（４系統），作業室内（2）平成 17 年９月からの実 PCB 汚染機器を用いた試の換気排気（８系統），解体・洗浄機器等からの局所運転において，これらの迅速モニタリング装置が環排気（８系統）及び作業場内環境大気（４系統）の４境管理，性能管理に十分な性能を有していることを種類全 24 系統の排ガスがあり，２基の排ガス計でそ実証確認し，11 月からの営業運転に入る予定であれぞれ２種類 12 系統ずつの排ガスの監視を行うことる．としている．そして１系統の排ガスについては配管内のガスの入れ替えと吸引で５分，計測に５分，計 10分で測定を行い，多点サンプリング装置にて測定対象を順次切り替えることによって 12 系統の測定を２時間ピッチで計測することで作業環境が適正でかつ施設外にも影響を与えずに施設が運営されていることを確認する．公定分析では３日間要するが，排ガス計を適用することで２時間おきに施設が適正管理されていることが確認できる．
3．2

排水管理PCB 及び PCB 含浸有機物を分解する水熱分解設備から排出される排水をオンラインで取り込み，排水中の PCB 濃度を排水計にて２時間ピッチで計測することで水熱分解設備が正常に運転されていることを確認する．なお，２時間ピッチの計測の間は UV モニタで排水中の芳香族系有機物量を監視することで水熱分解装置の運転状況を把握することが可能である．公定分
析では３日間要するところを排水計の適用によって２時間で水熱分解装置の運転状況確認が可能となる．
3．3

参 考 文 献（1）植田勝征ほか，環境負荷の低い PCB 処理設備，
三菱重工技報 Vol.41 No.1（2004）p.36（2）土橋晋作ほか，リアルタイムガス中 PCB 濃度計（MOHMS-21GP），三菱重工技報 Vol.40 No.5
（2003）p.286（3）吉良雅治ほか，レーザイオン化 TOFMS 法のガス中 PCB モニタリングへの適用，第 13 回廃棄物学会研究発表講演論文集 Vol.13（2002）p.775（4）吉良雅治ほか，レーザイオン化 TOFMS 法を適用した排気中 PCB モニタリングの信頼性向上，第14 回廃棄物学会研究発表講演論文集 Vol.14（2003）p.756（5）澤津橋徹哉ほか，PCB 迅速モニタリング技術と装置化に関する研究− PCB 一貫処理プラントへの適用−，環境化学 Vol.15 No.1（2005）p.61（6）福永義徳ほか，排水中 PCB 迅速オンラインモニタリング装置の開発，第 14 回環境化学討論会
Vol.14（2005）p.200（7）澤津橋徹哉ほか，溶剤中 PCB 迅速モニタリング装置の開発，第 14 回環境化学討論会 Vol.14（2005）p.202

容器処理設備性能管理PCB 汚染容器処理物の卒業判定法として洗浄液試
験法，拭き取り試験法，部材採取試験法の３方法が規定されているが，大量の汚染物を処理する場合は洗浄液試験法が卒業判定法としては最適である．本施設においては自動採取装置にて最終仕上げ洗浄槽における洗浄液を採取しておき，これを作業員が定期的に回収

一ノ瀬利光

立石正和

澤津橋徹哉

土橋晋作

植田勝征

山口啓樹

して，溶剤計にて洗浄液中の PCB 濃度を分析して洗浄液試験法における卒業基準 0.5 mg-PCB/kg-溶剤以下であることを確認することで容器処理設備の性能管理を行う．公定分析では３日間要するところを溶剤計の適用によって２時間で卒業判定が可能となる．

三菱重工技報 Vol.42 No.4（2005-11）