JP2002153834A

JP2002153834A - 灰・土壌の無害化処理方法び装置

Info

Publication number: JP2002153834A
Application number: JP2000349122A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kawamura; 啓介川村; Norihiro Fukuda; 憲弘福田; Kohei Kawazoe; 浩平川添; Katsuhiko Kobayashi; 勝彦小林; Megumi Shida; 惠志田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】灰・土壌の無害化処理方法及び無害化処理装
置を提供する。【解決手段】円筒電極１２と該円筒電極１２内に配設
された線電極１３とからなり、上記円筒電極１２を負極
とし、上記線電極１３を正極とすると共に、上記円筒電
極１２の外周から内部を過熱する過熱手段（ヒータ）１
４と、両電極１２，１３間にパルス電圧を印加するパル
ス電源１５とを設けてなり、ヒータ１４の加熱により灰
細孔内のダイオキシン類前駆体を気体状態にしつつ追い
出し、追い出されたダイオキシン類前駆体物質、灰・土
壌の表面側に存在する前駆体物質及びダイオキシン類を
プラズマ分解すると共に、上記灰・土壌の細孔内に残存
するダイオキシン類をプラズマ分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灰・土壌の無害化
処理方法及び無害化処理装置に関するものである。かか
る本発明は、放電に起因するプラズマによりラジカルを
発生させ、このラジカルや副生したオゾンを利用して、
灰・土壌に含まれている有害物質（ダイオキシン等）を
分解して無害化するものである。なお本明細書では、
「灰・土壌」とは、灰や土壌や各種の粉状物や粒状物や
固形物や固体状の物質を含む概念として使用する。

【０００２】

【従来の技術】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や、熱分解炉や、溶融炉等から
は、灰や排ガスが排出される。このような灰や排ガスに
有害物質が含まれている場合には、このような有害物質
を無害化する必要がある。

【０００３】また、旧式の焼却炉等から排出されていた
排ガス中には、有害物質が含まれていたこともあり、そ
の場合には、近隣の土壌が有害物質により汚染されてい
た。このような汚染された土壌を無害化することも要望
されている。

【０００４】なお、本発明が対象とする有害物質として
は、ダイオキシン等のハロゲン化芳香族化合物，高縮合
度芳香族炭化水素，環境ホルモン，窒素酸化物，硫黄酸
化物等がある。

【０００５】有害物質を含む灰や土壌や各種の粉状物や
粒状物や固形物や固体状の物質（以下これらを「灰・土
壌」と記載する）を無害化するには、従来では、焼却処
理法、高温熱分解法、太陽光線分解法、熱脱着分解法、
化学分解法、光分解法、微生物分解法などが知られてい
る。このような各種の処理方法の中で、現在実用化され
ているのは、焼却処理法である。

【０００６】この焼却処理法では、有害物質を含む灰・
土壌を、ロータリーキルン式焼却炉にて焼却して灰・土
壌を焼却処理（約９００°Ｃ）し、灰・土壌中に含まれ
ている有害物質を分解する。また灰・土壌の焼却処理に
伴って発生した排ガスは、アフターバーナーにより再燃
焼処理されて、排ガス中に含まれている有害物質を無害
化している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の焼却
処理法では、無害化処理に多くの手間や時間を要し、ま
た費用もかさんでいた。また、従来の他の手法は、原理
的には効果はあっても実用化できていない。

【０００８】本発明は、上記従来技術に鑑み、従来に無
い新規な手法（原理）により灰・土壌中に含まれている
ダイオキシン等の有害物質を分解して無害化する灰・土
壌の無害化処理方法及び無害化処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】本発明は、ダイオキシンを環境基準（土
壌）の１０００ｐｇ／ｇ以下に低減することを目的とし
ており、原理的には１ｐｇ／ｇ以下に低減することがで
きる。そして灰・土壌中のダイオキシン分解率は９９パ
ーセント以上が期待できる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する第１
の灰・土壌の無害化処理方法の発明は、有害物質が含ま
れている灰・土壌をプラズマ反応容器内に入れ、上記有
害物質をプラズマ分解により無害化する灰・土壌の無害
化処理方法であって、灰・土壌の細孔内に存在するダイ
オキシン類前駆体物質を、気体状態にしつつ灰・土壌の
細孔から追い出し、該追い出されたダイオキシン類前駆
体物質、灰・土壌の表面側に存在する前駆体物質及びダ
イオキシン類をプラズマ分解すると共に、上記灰・土壌
の細孔内に残存するダイオキシン類をプラズマ分解する
ことを特徴とする。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、灰・
土壌を１４０℃以上に加熱してダイオキシン類前駆体物
質を細孔内から追い出すことを特徴とする。

【００１２】第３の発明は、第１の発明において、上記
加熱の際に、プラズマ反応容器内に窒素ガスを供給する
と共に排気し、容器内をＮ₂雰囲気としつつ加熱し、該
加熱により細孔内から追い出されたダイオキシン類前駆
体物質を上記Ｎ₂ガスに同伴させて反応容器の外部へ排
出し、その後、容器内を窒素ガス雰囲気下から酸素含有
雰囲気へ置換しつつプラズマ分解することを特徴とす
る。

【００１３】第４の発明は、第１乃至３のいずれか一項
の発明において、前記灰・土壌は、連続的または断続的
に前記反応容器に入れられることを特徴とする。

【００１４】第５の灰・土壌の無害化処理装置の発明
は、パルス幅が極めて短い高電圧のパルス電圧が印加さ
れる正電極と負電極を有する反応容器と、上記反応容器
内の灰・土壌を加熱する加熱手段とを具備してなり、上
記反応容器に、有害物質が含まれている灰・土壌を入
れ、反応容器内を１４０℃以上に加熱した後、正電極と
負電極との間で発生した放電に起因するプラズマにより
ラジカルを発生させ、このラジカルにより前記有害物質
を分解させることを特徴とする。

【００１５】第６の発明は、第５の発明において、上記
反応容器が、円筒電極と、この円筒電極の内部空間に配
置された線電極またはロッド状電極とを備えてなり、前
記線電極またはロッド状電極と前記円筒電極には、パル
ス幅が極めて短い高電圧のパルス電圧が印加されること
を特徴とする。

【００１６】第７の発明は、第５又６の発明において、
上記反応容器に窒素ガス及び／又は空気を供給するガス
供給手段と、容器内のガスを排出するガス排出手段を具
備してなり、上記加熱の際に、プラズマ反応容器内に窒
素ガスを供給して窒素ガス雰囲気下とし、加熱により細
孔内から追い出された気体状のダイオキシン類前駆体物
質をガス排出手段により、反応容器の外部へ排出し、そ
の後窒素ガス雰囲気下から酸素含有雰囲気へ置換しつつ
プラズマ分解することを特徴とする。

【００１７】第８の灰・土壌の無害化システムの発明
は、都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等
の各種焼却炉から排出される排ガス中の飛灰を除去する
除塵手段と、該除塵手段から払い落とされた飛灰中のダ
イオキシン類を分解する請求項５乃至７のいずれか一項
の灰・土壌の無害化処理装置とからなることを特徴とす
る。

【００１８】第９の発明は、第８の発明において、上記
除塵手段が複数のバグフィルタからなり、各バグフィル
タからの除塵物を請求項５乃至７のいずれか一項の灰・
土壌の無害化処理装置の容器内に供給し、無害化処理す
ることを特徴とする。

【００１９】第１０の発明は、第８又は９の発明におい
て、灰・土壌の無害化処理装置の後流側に、プラズマ処
理後の飛灰をオゾン処理するオゾン処理槽を設けてなる
ことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。なお、以下の説明では有害物質としてダ
イオキシンを例にして説明するが、他の有害物質も同様
にして無害化処理するものである。また灰・土壌を代表
して灰を例にして説明するが、灰以外の土壌等も同様に
して無害化処理するものである。

【００２１】［第１の実施の形態］図１に本実施の形態
にかかる灰・土壌の無害化処理方法のためのプラズマ反
応容器を示す。図１は本実施の形態にかかるプラズマ分
解処理装置１１の一例を示す概略図であり、線（＋極）
対円筒（−極）プラズマ処理容器（反応容器）の一例で
ある。図１に示すように、本実施の形態にかかるプラズ
マ分解処理装置１１は、円筒電極１２と該円筒電極１２
内に配設された線電極１３とからなり、上記円筒電極１
２を負極（−）とし、上記線電極１３を正極（＋）とす
ると共に、上記円筒電極１２の外周から内部を過熱する
過熱手段（ヒータ）１４と、両電極１２，１３間にパル
ス電圧を印加するパルス電源１５とを設けてなるもので
ある。本実施の形態においては、上記円筒電極１２が反
応容器を兼用している。そして、円筒電極１２内に外部
より灰・土壌１６を投入し、その後パルス印加により発
生するプラズマ放電により投入された灰・土壌１６中有
害物質をプラズマのストリーマ放電により分解するもの
である。

【００２２】本発明では、反応容器円筒電極１２の内部
に、有害物質を含む灰１６を入れる。そして正電極と負
電極との間に、パルス幅が極めて短い（例えばパルス幅
が数１０ｎｓの）高電圧のパルス電圧を印加して、正負
電極間でストリーマ放電を発生させる。放電は、灰粒子
の間の空間を進展していく。このとき正負の電極間距離
ｄを５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度にしておくと、印加電圧
を短パルス化したことと相俟って、ストリーマ放電が発
生し易くなる。

【００２３】この放電によりプラズマ（電子やイオン）
が発生する。発生した電子のうち、エネルギーの高い
（１０ｅＶ以上の）電子は、灰粒子の間の空間に存在す
る気体分子に衝突してラジカルを発生する。ラジカルと
しては、酸素ラジカル（Ｏ・）、窒素ラジカル（Ｎ
・）、水酸化ラジカル（ＯＨ・）、水素ラジカル（Ｈ
・）等がある。

【００２４】このようなラジカルは、灰に含まれている
有害物質をラジカル化学反応により分解して無害化す
る。また、酸素ラジカル（Ｏ・）が酸素分子と結合して
オゾン（Ｏ₃）が同時に生成され、このオゾン（Ｏ₃）
もダイオキシン分解に寄与する。なお、発生確率的には
小さいが、電子がダイオキシンに直接衝突してダイオキ
シンを解離（分解）して無害化することもある。

【００２５】なお、ストリーマ放電は、エネルギーの高
い（１０ｅＶ以上の）電子を多く発生するので、放電と
してはストリーマ放電の発生割合を多くするように、パ
ルス幅および電極間距離を工夫している。具体的には、
放電が正電極と負電極の間を短絡する時間を、パルス幅
とすることが理想的であるが、それ以上のパルス幅とし
ても消費エネルギーが多少上昇されるのみである。かか
る高エネルギーの電子を発生させれば、多量のラジカル
やオゾンを発生させることができ、ひいては、無害化処
理（分解処理）が効率的に行われる。

【００２６】また、パルス幅を短くしているので、軽い
電子は移動しても、重いイオンは殆ど移動することはな
い。このようにイオンの移動が殆どないので、イオンの
移動に伴う振動熱は殆ど発生せず、熱損失を低減して効
率を高めることができる。

【００２７】ここで、本発明で処理する対象の有害物質
の１つのダイオキシン類のプラズマ分解原理は現時点に
おいて定かではないが、下記「化１」を参照してその分
解メカニズムの一例を説明する。先ず、上記プラズマ分
解処理装置においては、ストリーマ放電プラズマが発生
する。すなわち、線電極（＋）１３から円筒電極（−）
１２に向かって発生するストリーマ放電プラズマによ
り、該プラズマ中の高エネルギー電子の物理的衝突によ
り、有害物質であるダイオキシン類のエテール結合を解
離させたり、ベンゼン環を破壊させたりする。また、高
エネルギー電子がダイオキシン類に直接衝突し、その衝
撃によりダイオキシン類のエーテル結合やベンゼン環等
を分解する。また、上記ストリーマ放電により、空気中
の水分やＮ₂，Ｏ₂を分解し、ヒドロシキラジカル（Ｏ
Ｈ・）、窒素ラジカル（Ｎ・）、酸素ラジカル（Ｏ・）
等の活性体が発生し、これらの種々のラジカルにより排
ガス中の有害物質を分解している。

【００２８】

【化１】

【００２９】本発明では、上記過熱手段１４が設けられ
ているので、灰・土壌の細孔内に存在するダイオキシン
類前駆体物質を、気体状態にしつつ灰・土壌の細孔から
追い出し、該追い出されたダイオキシン類前駆体物質、
灰・土壌の表面側に存在する前駆体物質及びダイオキシ
ン類をプラズマ分解すると共に、上記灰・土壌の細孔内
に残存するダイオキシン類をプラズマ分解するようにし
ている。

【００３０】すなわち、図２に示すように、初期状態で
は、灰・土壌（以下「灰」を例示して説明する）の細孔
２１内とその表面２２近傍には、ダイオキシン類（×）
２３とダイオキシン類の前駆体（▲）２４とが存在して
る。次に、過熱手段１４により、容器１２内を１４０〜
２００℃となるように過熱すると、内部の灰骨格２０が
過熱され、細孔２１内からダイオキシン類の前駆体２４
のみが気体状態で追い出されることになる。なお、この
とき、ダイオキシン類２３は気化されないので、細孔２
１内に残存する。

【００３１】これは、図３に示すダイオキシン類及びダ
イオキシン類前駆体の蒸気圧と温度との関係図に示すよ
うに、ダイオキシン類前駆体のひとつであるジクロロベ
ンゼンは１４０〜２００℃の範囲では気化するが、ダイ
オキシン類（例えばＴ₄ＣＣＦｓ、Ｐ₅ＣＤＦｓ、Ｈ₆
ＣＣＦｓ、Ｈ₇ＣＣＦｓ、Ｏ₈ＣＣＦｓ等）は当該温度
範囲では全く気化しないからである。なお、ダイオキシ
ン類前駆体とは、ベンゼン、クロロベンゼン、ジロロベ
ンゼン、フェノール、クロロフェノール等をいうがこれ
らに限定されるものではない。

【００３２】ここで、窒素雰囲気下で灰を過熱しないで
灰（平均粒子軽：数十ミクロン）中の有害物質をプラズ
マ分解処理をする場合について図４を参照して説明す
る。図４に示すように、初期状態は図２と同様である
が、窒素雰囲気下においてプラズマ印加直後は、灰骨格
２０の表面２２近傍にＮラジカルが発生する。該発生し
たＮラジカルの作用によって灰表面２２のダイオキシン
類２３及び前駆体２４は分解されるが、灰の細孔２１の
内部では、Ｎラジカルの寿命が短いため、内部まで到達
しがたく、分解率が低い（３２％）ものとなる。これ
は、特に粒子径の大きな灰全体の分解率の向上を図るこ
とができない要因となる。

【００３３】また、空気（Ｎ₂＋Ｏ₂）雰囲気下で灰を
過熱しないでプラズマ分解処理をする場合について図５
を参照して説明する。図５に示すように、初期状態は図
２と同様であるが、空気雰囲気下においてプラズマ印加
直後は、灰骨格２０の表面２２近傍にＮラジカルとＯラ
ジカルとオゾン（Ｏ₃）が発生し、当該ＮラジカルとＯ
ラジカルとオゾン（Ｏ₃）との作用によって灰表面２２
のダイオキシン類２３及び前駆体２４は分解される。一
方灰の細孔２１の内では、Ｎラジカルの寿命が短いた
め、細孔２１の内部まで到達しがたく分解はなされな
い。一方、Ｏ₃は長寿命であるので細孔２１の内部まで
到達し、ダイオキシン類２３の分解と同時に前駆体２４
からダイオキシン類２３への再合成がなされる場合があ
る。

【００３４】このため、灰骨格２０の表面２２及び細孔
２１の内部において、ダイオキシン類の分解ができ、し
かもダイオキシン類への再合成がない分解手法は、上述
したように、先ず灰を過熱をして灰の細孔２１内からダ
イオキシン類の前駆体２４のみを追い出し、これをプラ
ズマ分解することで無害化処理をなすことができる。

【００３５】すなわち、図２に示す場合では、灰骨格２
０内から前駆体２４を追い出しているので、細孔２１内
にプラズマ分解により生じたオゾン（Ｏ₃）があっても
当該オゾンの作用による前駆体の再合成がなく、細孔２
１内に残存していた固体状のダイオキシン類２３のみが
分解処理されることになる。

【００３６】また、本発明は空気雰囲気下に限定され
ず、水蒸気雰囲気下若しくは酸素雰囲気下とするように
してもよい。この場合、酸素１００％の場合には、Ｎラ
ジカルは生成することはない。

【００３７】また、過熱処理とプラズマ分解処理とは連
続的に行うことなく、両者の処理を同時に実行するよう
にしてもよい。

【００３８】さらに、プラズマ印加雰囲気を空気雰囲気
とする以外に窒素雰囲気とすることもできる。この窒素
雰囲気でのプラズマ分解の処理の一例を以下に説明す
る。

【００３９】［第２の実施の形態］図６に本実施の形態
にかかる灰・土壌の無害化処理方法のためのプラズマ反
応容器を示す。図６は本実施の形態にかかるプラズマ分
解処理装置１１の他の一例を示す概略図であり、図１の
装置と同様の構成であるが、容器を兼用する円筒電極１
２内に外部から窒素ガスを供給するＮ₂ガス供給手段３
１と内部の窒素ガスを排出するＮ₂ガス排出手段３２
と、内部にＯ₂ガスを供給するＯ₂ガス供給手段３３と
を設けている。この装置を用いてプラズマ分解処理をす
る工程を図７を参照して説明する。

【００４０】すなわち、図７に示すように、初期状態で
は、図２と同様であり、灰・土壌（以下「灰」を例示し
て説明する）の細孔２１内とその表面２２近傍には、ダ
イオキシン類（×）２３とダイオキシン類の前駆体
（▲）２４とが存在してる。次に、外部より窒素
（Ｎ₂）ガスをガス供給手段３１を介して導入する。そ
の後、過熱手段１４により、円筒電極１２内を１４０〜
２００℃となるように過熱すると、容器内部に充填され
た灰の灰骨格２０が過熱され、細孔２１内からダイオキ
シン類の前駆体２４のみが気体状態で追い出される。こ
の追い出された前駆体２４は窒素ガスの排出に伴って、
ガス排出手段により、円筒電極１２の外部へ出ることに
なる。

【００４１】次いで、プラズマ印加すると共に、外部よ
りＯ₂供給手段よりＯ₂又は空気又は水蒸気を内部へ供
給させ、灰骨格２０の表面２２近傍にＮラジカルとＯラ
ジカル及びオゾン（Ｏ₃）を発生させる。

【００４２】上記加熱により、灰骨格２０の細孔２１内
はダイオキシン類の前駆体２４が追い出されており、さ
らに、灰表面２２からも気体状の前駆体２４は窒素ガス
に同伴されて外部へ追い出されているので、酸素含有雰
囲気とした場合でも長寿命のオゾン、及び過酸化水素
（Ｈ₂Ｏ₂）により、ダイオキシン類の再合成が全く１
じない状態で分解することができる。水蒸気の場合に
は、過酸化水素が発生することになる。これにより、細
孔内に過酸化水素及びオゾンが侵入し、残存したダイオ
キシン類の完全分解が可能となる。

【００４３】以下に、灰細孔内にパーオキサイト（過酸
化物）が進入することで、細孔２１内に吸着しているダ
イオキシン類２３を酸化分解する機構を説明する。水蒸
気を別途導入するにより、酸素分子から生成されるオゾ
ン（Ｏ₃）に加えて過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）も発生する
ことになる。それぞれのパーオキサイトの生成反応は次
の通り。

【００４４】オゾン：Ｏ₂＋高エネルギー電子 → ２ＯＨ＋低エネルギー電子Ｏ₂＋Ｏ→ Ｏ₃ ………式(1) 過酸化水素：Ｈ₂Ｏ＋高エネルギー電子 → ＯＨ＋Ｈ＋低エネルギー電子ＯＨ＋ＯＨ＋Ｍ（中性粒子） → Ｈ₂Ｏ₂＋中性粒子 ………式(2) なお、ここでいう中性粒子は安定な分子で酸素、水蒸
気、窒素等である。

【００４５】これらパーオキサイトは酸素を過剰に持つ
ため酸素原子を放出し、酸化作用が極めて大きなものと
なる。ちなみに式(2) の反応速度は式(1) の１０００倍
程度も速く、過酸化水素の生成量は大きくできる。この
反応は低温でも可能であるので、前駆物質２４を排除す
るために150℃以上した後、必ずしもいこの温度を保持
する必要はない。

【００４６】前記灰・土壌は、連続的または断続的に前
記反応容器に入れられ、処理するようにしてもよい。

【００４７】上述したプラズマ分解処理装置１１は、都
市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種
焼却炉から排出される排ガス中の飛灰を除去する除塵手
段から払い落とされた飛灰中のダイオキシン類を分解す
る処理することができる。

【００４８】［第３の実施の形態］図８に連続的に灰を
無害化処理するシステムの実施の形態を説明する。図８
に示すように、本無害化処理システムは、上述したよう
な分解装置を２系列設けて灰・土壌１６の供給ライン３
５と、該ライン３５を２分割し、上述したような第１の
実施の形態にかかる第１の分解処理装置１１Ａと、第２
の分解装置１１Ｂを各々の分割ライン３５Ａ，３５Ｂに
介装し、交互に灰１６を供給して、灰の無害化処理を行
うようにしている。これにより、連続して灰の無害化処
理ができることになる。なお、第１の実施の形態の分解
装置の代わりに、第２の実施の形態の分解装置としても
よい。

【００４９】［第４の実施の形態］図９に連続的に灰を
さらに効率よく無害化処理するシステムの実施の形態を
説明する。図９は、本無害化処理システムは、上述した
ような第３の実施の形態のシステムにおいて、プラズマ
分解でもなおダイオキシン類が残存する場合に、完全に
無害化するシステムである。図９に示すように、第４の
実施の形態のシステムは、第３のシステムにおいて、無
害化した処理灰１７を供給する供給ライン３７に、オゾ
ン発生器４１を具備したオゾン処理槽４２を介装してな
るものである。プラズマ処理においてもなお、未分解の
ダイオキシン類があるような場合には、後処理として上
述したオゾン処理装置の処理灰１７を充填し、内部にオ
ゾン発生器４１からのオゾン（Ｏ₃）を注入し、これに
よりオゾン分解を行うようにすればよい。このオゾン分
解は長時間かけて分解するようにすればよい。

【００５０】［第５の実施の形態］図１０に除塵装置と
本実施の形態の無害化装置とを一体化した無害化処理す
るシステムの実施の形態を説明する。図１０は、本無害
化処理システムは、上述したような第１又は第２の実施
の形態の処理装置を用いた装置の具体例を示す。図１０
に示すように、本無害化処理システムは、除塵装置とし
ての複数個のバグフィルタ５１の下端側に、無害化処理
装置５２を各々一体に設けてなるものである。なお、図
１０中符号１５はパルス電源を図示する。図１０に示す
ように、グフィルタ５１の直下に無害化処理装置１１を
各々独立に設置してなり、バグフィルタ５１からに定期
的に落ちてくる捕集灰（一時間に一回程度）を捕集し、
その場で上述したようなプラズマ分解の一連のプロセス
を経て分解するようにした。また、上記処理においても
なお、残留ダイオキシン類がある場合は、図９に示した
後処理としてオゾン処理槽４２を下流側に設置するよう
にしてもよい。

【００５１】図１１オゾン図１２は無害化処理装置であ
るプラズマ分解処理装置５２の一例であり、複数の円筒
電極（反応容器）１２を上蓋５４ａ及び下蓋５４ｂを備
えたケーシング５４内に立設させ、各々の円筒電極１２
の内部に線電極１３を配してなり、反応空間５５内に灰
等を充填し、ヒータ１４による加熱により、上述したよ
うなプラズマ処理をなすようにしている。

【００５２】本実施の形態では、プラズマ処理した処理
灰１７は処理灰搬送手段５３により、オゾン処理槽４２
内は処理灰を導き、ここでさらにオゾン処理を行うよう
にし、ダイオキシン類処理の完全化を図ることにしてい
る。

【００５３】また上述した本発明の各実施例によれば、
つぎのような効果や特長がある。 (1) 灰中ダイオキシン類濃度１ｎｇ−ＴＥＱ／ｇの規制
値を満たすことができ、さらに、規制の強化があった場
合でもこれに十分に対応することができる。 (2) これまで灰１トン当たり１万円の処理費用が必要で
あったものを大幅に低減する（１／５以下）。 (3) 加熱処理は、２００℃以下の低温で動作可能で、反
応容器とパルス電源との組み合わせで良いので初期投資
費用の低廉化を図ることができる。 (4) 高濃度ダイオキシン汚染物質（固体）中のダイオキ
シン分解ができ、灰や土壌以外の汚染物質にも適用でき
る。例えば焼却炉前のＲＤＦ（Refuse Derive Fuel）の
ダイオキシン分解も可能となる。 (5)液中ダイオキシン（焼却炉排水等）を分離し、固体
状にしたダイオキシン分解にも適用可能である。 (6) 灰・土壌中のダイオキシン分解率は９９パーセント
以上を期待できる。 (7) 乾式処理である。

【００５４】

【発明の効果】以上実施の形態と共に説明したように、
第１の灰・土壌の無害化処理方法の発明によれば、有害
物質が含まれている灰・土壌をプラズマ反応容器内に入
れ、上記有害物質をプラズマ分解により無害化する灰・
土壌の無害化処理方法であって、灰・土壌の細孔内に存
在するダイオキシン類前駆体物質を、気体状態にしつつ
灰・土壌の細孔から追い出すことにより、追い出された
ダイオキシン類前駆体物質、灰・土壌の表面側に存在す
る前駆体物質及びダイオキシン類をプラズマ分解するこ
とができ、これと共に、上記灰・土壌の細孔内に残存す
るダイオキシン類をプラズマ分解処理することができ
る。

【００５５】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、灰・土壌を１４０℃以上に加熱してダイオキシン類
前駆体物質を細孔内から追い出すので、前駆体のみが細
孔から追い出される。

【００５６】第３の発明によれば、第１の発明におい
て、上記加熱の際に、プラズマ反応容器内に窒素ガスを
供給すると共に排気し、容器内をＮ₂雰囲気としつつ加
熱し、該加熱により細孔内から追い出されたダイオキシ
ン類前駆体物質を上記Ｎ₂ガスに同伴させて反応容器の
外部へ排出し、その後、容器内を窒素ガス雰囲気下から
酸素含有雰囲気へ置換しつつプラズマ分解するので、容
器内に前駆体が存在しない状態で再合成がなくプラズマ
分解することができる。

【００５７】第４の発明によれば、第１乃至３のいずれ
か一項の発明において、前記灰・土壌は、連続的または
断続的に前記反応容器に入れられるので、効率的に灰・
土壌の分解ができる。

【００５８】第５の灰・土壌の無害化処理装置の発明に
よれば、パルス幅が極めて短い高電圧のパルス電圧が印
加される正電極と負電極を有する反応容器と、上記反応
容器内の灰・土壌を加熱する加熱手段とを具備してな
り、上記反応容器に、有害物質が含まれている灰・土壌
を入れ、反応容器内を１４０℃以上に加熱した後、正電
極と負電極との間で発生した放電に起因するプラズマに
よりラジカルを発生させ、このラジカルにより前記有害
物質を分解させるので、追い出されたダイオキシン類前
駆体物質、灰・土壌の表面側に存在する前駆体物質及び
ダイオキシン類をプラズマ分解することができ、これと
共に、上記灰・土壌の細孔内に残存するダイオキシン類
をプラズマ分解することができる。

【００５９】第６の発明によれば、第５の発明におい
て、上記反応容器が、円筒電極と、この円筒電極の内部
空間に配置された線電極またはロッド状電極とを備えて
なり、前記線電極またはロッド状電極と前記円筒電極に
は、パルス幅が極めて短い高電圧のパルス電圧が印加さ
れるので、ストリーマ放電が発生し易くなり、ダイオキ
シン類の分解効率が向上する。

【００６０】第７の発明によれば、第５又６の発明にお
いて、上記反応容器に窒素ガス及び／又は空気を供給す
るガス供給手段と、容器内のガスを排出するガス排出手
段を具備してなり、上記加熱の際に、プラズマ反応容器
内に窒素ガスを供給して窒素ガス雰囲気下とし、加熱に
より細孔内から追い出された気体状のダイオキシン類前
駆体物質をガス排出手段により、反応容器の外部へ排出
し、その後窒素ガス雰囲気下から酸素含有雰囲気へ置換
しつつプラズマ分解するので、容器内に前駆体が存在し
ない状態で再合成ななくプラズマ分解することができ
る。

【００６１】第８の灰・土壌の無害化システムの発明に
よれば、都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却
炉等の各種焼却炉から排出される排ガス中の飛灰を除去
する除塵手段と、該除塵手段から払い落とされた飛灰中
のダイオキシン類を分解する請求項５乃至７のいずれか
一項の灰・土壌の無害化処理装置とからなるので、無害
化処理を効率よく且つ迅速に行うことができる。

【００６２】第９の発明によれば、第８の発明におい
て、上記除塵手段が複数のバグフィルタからなり、各バ
グフィルタからの除塵物を請求項５乃至７のいずれか一
項の灰・土壌の無害化処理装置の容器内に供給し、無害
化処理するので、効率よくダイオキシン類を分解処理す
ることができる。

【００６３】第１０の発明によれば、第８又は９の発明
において、灰・土壌の無害化処理装置の後流側に、プラ
ズマ処理後の飛灰をオゾン処理するオゾン処理槽を設け
てなるので、未分解のダイオキシン類があった場合でも
分解処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態にかかる無害化処理装
置の概略図である。

【図２】第１の実施の形態にかかる灰のプラズマ分解処
理の工程図である。

【図３】ダイオキシン類及びダイオキシン類前駆体の蒸
気圧と温度との関係図である。

【図４】Ｎ₂雰囲気下における灰のプラズマ分解処理の
工程図である。

【図５】Ｎ₂＋Ｏ₂雰囲気下における灰のプラズマ分解
処理の工程図である。

【図６】本発明の第２実施の形態にかかる無害化処理装
置の概略図である。

【図７】第２の実施の形態にかかる灰のプラズマ分解処
理の工程図である。

【図８】本発明の第３実施の形態にかかる無害化処理装
置の概略図である。

【図９】本発明の第４実施の形態にかかる無害化処理シ
ステムの概略図である。

【図１０】本発明の第５実施の形態にかかる無害化処理
システムの概略図である。

【図１１】本発明の第５実施の形態にかかる無害化処理
装置の概略図である。

【図１２】本発明の第５実施の形態にかかる無害化処理
装置の概略図である。

【符号の説明】

１１プラズマ分解処理装置１２円筒電極１３線電極１４過熱手段（ヒータ）１５パルス電源１６灰・土壌１７処理灰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０９Ｃ 1/06 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＬＣ０７Ｄ 319/24 ＺＡＢＨ０５Ｈ 1/42 ３０３Ｐ (72)発明者川添浩平長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者小林勝彦神奈川県横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者志田惠神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１三菱重工業株式会社横浜研究所内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BB00 BB01 BD18 4D004 AA36 AA41 AB05 AB07 CA12 CA27 CA43 CA50 CB32 CC01 DA06 4D058 JA04 KB02 RA19 SA20 TA01 UA01 UA30 4G075 AA37 BA01 BA05 BD05 BD12 CA02 CA63 EA02 EA06 EB21 EB41 EC21 FC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有害物質が含まれている灰・土壌をプラ
ズマ反応容器内に入れ、上記有害物質をプラズマ分解に
より無害化する灰・土壌の無害化処理方法であって、灰・土壌の細孔内に存在するダイオキシン類前駆体物質
を、気体状態にしつつ灰・土壌の細孔から追い出し、該追い出されたダイオキシン類前駆体物質、灰・土壌の
表面側に存在する前駆体物質及びダイオキシン類をプラ
ズマ分解すると共に、上記灰・土壌の細孔内に残存する
ダイオキシン類をプラズマ分解することを特徴とする灰
・土壌の無害化処理方法。
【請求項２】請求項１において、灰・土壌を１４０℃以上に加熱してダイオキシン類前駆
体物質を細孔内から追い出すことを特徴とする灰・土壌
の無害化処理方法。
【請求項３】請求項１において、上記加熱の際に、プラズマ反応容器内に窒素ガスを供給
すると共に排気し、容器内をＮ₂雰囲気としつつ加熱
し、該加熱により細孔内から追い出されたダイオキシン
類前駆体物質を上記Ｎ₂ガスに同伴させて反応容器の外
部へ排出し、その後、容器内を窒素ガス雰囲気下から酸素含有雰囲気
へ置換しつつプラズマ分解することを特徴とする灰・土
壌の無害化処理方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項におい
て、前記灰・土壌は、連続的または断続的に前記反応容器に
入れられることを特徴とする灰・土壌の無害化処理方
法。
【請求項５】パルス幅が極めて短い高電圧のパルス電
圧が印加される正電極と負電極を有する反応容器と、上記反応容器内の灰・土壌を加熱する加熱手段とを具備
してなり、上記反応容器に、有害物質が含まれている灰・土壌を入
れ、反応容器内を１４０℃以上に加熱した後、正電極と負電極との間で発生した放電に起因するプラズ
マによりラジカルを発生させ、このラジカルにより前記
有害物質を分解させることを特徴とする灰・土壌の無害
化処理装置。
【請求項６】請求項５において、上記反応容器が、円筒電極と、この円筒電極の内部空間
に配置された線電極またはロッド状電極とを備えてな
り、前記線電極またはロッド状電極と前記円筒電極に
は、パルス幅が極めて短い高電圧のパルス電圧が印加さ
れることを特徴とする灰・土壌の無害化処理装置。
【請求項７】請求項５又６において、上記反応容器に窒素ガス及び／又は空気を供給するガス
供給手段と、容器内のガスを排出するガス排出手段を具
備してなり、上記加熱の際に、プラズマ反応容器内に窒素ガスを供給
して窒素ガス雰囲気下とし、加熱により細孔内から追い
出された気体状のダイオキシン類前駆体物質をガス排出
手段により、反応容器の外部へ排出し、その後窒素ガス雰囲気下から酸素含有雰囲気へ置換しつ
つプラズマ分解することを特徴とする灰・土壌の無害化
処理装置。
【請求項８】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から排出される排ガス中の飛灰
を除去する除塵手段と、該除塵手段から払い落とされた飛灰中のダイオキシン類
を分解する請求項５乃至７のいずれか一項の灰・土壌の
無害化処理装置とからなることを特徴とする灰の無害化
システム。
【請求項９】請求項８において、上記除塵手段が複数のバグフィルタからなり、各バグフ
ィルタからの除塵物を請求項５乃至７のいずれか一項の
灰・土壌の無害化処理装置の容器内に供給し、無害化処
理することを特徴とする灰の無害化システム。
【請求項１０】請求項８又は９において、灰・土壌の無害化処理装置の後流側に、プラズマ処理後
の飛灰をオゾン処理するオゾン処理槽を設けてなること
を特徴とする灰の無害化システム。