JP4336260B2 - 汚染物質の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイオキシンや重金属類などの汚染物質により汚染された土壌、あるいは同様な物質に汚染されたヘドロ等の堆積物である底質を加熱処理して改良するための汚染物質の加熱処理方法に関するものである。

周知のように、化学工場などの工場跡地、或いは河口や特定海域などに堆積しているヘドロなどの底質には人体に有害な物質が含まれている。特に、ＰＣＤＤ_s （ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン）、ＰＣＤＦ_s （ポリ塩化ジベンゾフラン）、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）等のような高毒性の芳香族系塩素化合物や重金属類などの汚染物質により環境が汚染されることが知られている。また、汚染土壌や底質を無害化処理するために、特定の薬剤を添加したり、汚染土壌を高温で加熱溶融して固化したり、あるいは微生物で処理する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

都市ごみなどを焼却処理する焼却炉においては、燃焼工程でダイオキシン類が発生する。従って、これを除去するためにバグフィルターやその他の媒塵除去装置が設置され、この装置で飛灰を捕集しているが、この飛灰はそのまま埋め立てに使用すると、汚染物質が地下水に溶け出して人体や動・植物に還流するという問題がある。

この飛灰などを処理する装置として、横置式円筒形飛灰加熱部（ロータリーキルン型の加熱炉）内に、飛灰を攪拌するための複数枚のパドルを取付けた攪拌パドル軸を設け、更に前記加熱部内に窒素ガスを供給して酸欠状態としながら約４００℃以上に加熱し、加熱部の一方の供給部より飛灰を供給し、これを攪拌しながら他方の排出部より排出して飛灰中のダイオキシン類を分解・無害化する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

前記特許文献２中には、攪拌パドルを使用した飛灰加熱部を有する処理装置により、飛灰を加熱処理するためには、例えば、飛灰の処理量が１ton/h の装置の場合、攪拌パドル軸の長さが１０ｍを超える長さとなり、しかも、その直径は５００〜６００ｍｍにもなる大型の構造物となり、その結果、装置が脆弱で耐久性に劣っている。その上、パドル軸を抜き取るようなメンテナンス作業を行うための広場に広い面積を必要とするという問題があることが指摘されている。このような理由からパドル軸と処理胴の長さを２つに分割短縮して装置を小型化して耐久性とメンテナンス性を向上させることがこの特許文献２で提案されている。

また、飛灰などの焼却灰を処理する装置として、筒型の加熱炉内を軸方向に貫通して複数の加熱管を設け、この加熱管の内部に、焼却灰を攪拌・混合・移送および付着物除去する手段を設け、この加熱管の一方より他方に焼却灰を移送しながらこの加熱管を外部から加熱する装置であって、この加熱管に公転（旋回）と自転作用を与えることによって、焼却灰がなるべく付着する部分がない構造の装置によって加熱処理する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、筒型又は角型の加熱部内に複数本の加熱管を配置し、この加熱管を回転させながらこの加熱管の一方より灰を供給し、他方より排出する灰加熱脱塩素化装置において、この加熱管を加熱する加熱ユニットを、加熱部に沿って複数段に分割して設け、前段側の加熱部と後段側の加熱部の温度をそれぞれ変更制御するようにした装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

この特許文献４に記載された装置においては、前段に供給される灰は低温で湿っており、これを加熱するためには大量に熱エネルギーを必要とするので、これに見合った加熱を行なってダイオキシン類生成温度域を短時間に通過させることで、加熱ユニットの入口近傍においてダイオキシン類の再合成を抑制し、後段の加熱ユニット内でダイオキシン類を分解処理している。更に、後段の加熱ユニット内の既に加熱されている灰を必要以上に加熱しないように排出される灰の温度によって制御することによって加熱管内の高温腐食を回避するようにした装置と運転方法を提案している。
特開平８−５２４５４号公報（第２〜４頁） 特許第３２４７０５９号公報 特許第２５２６３５０号公報 特開２００２−２６３６０５号公報

特許文献１における汚染土壌の処理において、特定の薬剤を添加する方法は処理時間や分解除去性能の確定が困難であるばかりでなく、土壌汚染地域が住宅地近傍の場合、住人の理解が得られないという問題がある。また、汚染土壌を溶融固化する方法はコスト的に問題があり、かつ土壌としての再利用が困難となることが多い。更に、微生物を使用する方法は処理時間が長く、かつ、分解除去性能の確認が困難であった。更に、化学的方法は、有機物などの特殊物質を添加する必要があり、コスト的に問題がある。また、この特許文献１には汚染土壌を効率的に処理する方法を教示していない。

次に、特許文献２には、焼却灰や飛灰を処理するために、灰投入部と灰排出部を両端に設けた横置式の円筒形の灰加熱部を複数基、直列的に並べる構成する装置が提案されている。この装置によると、攪拌軸が従来の装置に比較して半分程度に短くなり、軸受けを飛灰の流れを阻害しないような位置に固定することができ、灰加熱部を大きくしなくても多量の灰を処理することができ、しかも、メンテナンス時に灰加熱部を軸方向に引き抜く場合に大きなスペースを確保する必要がなく、効率的に処理することができることを教えている。

この特許文献２に記載された装置には攪拌手段として攪拌パドルが使用されているが、この攪拌パドルは、水分の多い被処理物が付着して断熱層を形成することから熱伝導効率が悪くなり、被処理物を高温に加熱できなくなるので、ダイオキシンの分解効率が低いという問題がある。

また、この特許文献２に記載された装置は、２本の円筒形飛灰加熱部を直列に連結して飛灰を２段で加熱処理する装置を提案している。そして第１段目の飛灰加熱部に不活性ガスを供給して発火を防止するようにしている。しかし、この装置は湿度の少ない飛灰の加熱処理を目的とするものであり、大量に水蒸気が発生する汚染土壌の加熱処理には適していないものである。

更に、特許文献３に記載された灰の処理方法と処理装置は、加熱管の内部に灰の付着を防止しながら比較的円滑に灰を移動させて処理する方法が提案されており、焼却炉の飛灰のように比較的均質で、しかも水分を多く含まないものの処理には有効な装置であると考えられる。しかしながら、例えば工場跡地などの汚染土壌のように多量の水分を含み、かつ、汚染物質を含んだものを処理する方法については何ら教示されていない。

また、特許文献４に記載された灰加熱脱塩素化装置とその制御方法も、前記特許文献３に記載された発明のように、焼却炉の飛灰のような比較的均質なものの処理には適しているが、水分を多量に含んでいる土壌のダイオキシン等の有機塩素化合物を熱分解する装置としては、前段と後段の複数の段階におけるダイオキシン等を熱分解する能力が不十分であり、ダイオキシン等をほぼ完全に熱分解することが困難である。

ダイオキシンなどの汚染物質を含んでいる土壌は、焼却灰や焼却炉の飛灰のように水分が少ないものはあまりなく、多くの場合、前記汚染物質と共に有機物や廃油などの可燃分も含まれており、その性質は不揃いである。従って、これを処理するためには個々に条件を決める必要がある。その上、このような土壌を加熱処理すると大量の水蒸気や可燃物が燃焼した大量のガスを発生する。

また、水底の堆積物である底質は汚染物質を含んでいる上に多量の水分を含んでおり、これの処理には前処理として乾燥などの脱水処理が必要である。

前記水蒸気やガスは、加熱炉に供給される空気の中の酸素濃度を低下させて汚染土壌の分解能力を低下させることになる。例えば、２基の加熱炉を直列に連結して汚染土壌を処理する加熱装置の場合、１基目の加熱炉で発生した水蒸気やガスを２基目の加熱炉にそのまま供給すると、この２基目において供給される前記水蒸気やガスに、この加熱炉で発生するガスが付加され、その結果、加熱炉内の雰囲気の条件を悪化させて分解性能が更に低下してしまうことになる。

本発明は、この点に着目して得られたものであって、汚染物質を含んでいる汚染土壌、即ち被処理物を効率的に加熱処理する方法と装置を提供することを目的とするものである。

特に本発明は、かなりの水分を含んでいる土壌、あるいは底質などを２段階で加熱空気を接触させながら加熱して無害化処理をする方法を提供するものである。そのために、本発明においては加熱処理を前段と後段とに分け、各段で空気（好ましくは加熱空気）を供給し、中間（連結部分）で各加熱炉で発生したガスを排出するように構成することを特徴としている。

本発明においては、特に第２の加熱炉における雰囲気と、加熱状態とを乱さないようにすると共に、この第２の加熱炉内の加熱空気の流れの方向を規制した点に特徴がある。

前記目的を達成するための本発明に係る汚染物質の加熱処理方法は次のように構成されている。

１）２基の加熱装置を連結ダクトを介して直列に連結した装置で土壌及び底質等のダイオキシン汚染物質を加熱処理する方法において、
第１の加熱装置は、加熱炉とこの加熱炉を貫通して加熱管群が回転可能に支持され、この加熱管群の供給側より汚染物質と共に第１の空気を供給し、その加熱管群の内部で前記汚染物質に攪拌作用を与えながら排出側に移動する間に加熱管群の外部からの熱によって加熱処理するように構成されており、
第２の加熱装置は、加熱炉とこの加熱炉を貫通して加熱管群が回転可能に支持され、この加熱管群の供給側より第１の加熱装置で処理された汚染物質を供給し、排出側より排出すると共に、第２の空気を排出側より供給して供給側より排出し、前記加熱管群の内部で汚染物質に攪拌作用を与えながら排出側に移動する間に加熱管群の外部からの熱によって加熱処理するように構成されており、前記第１の加熱装置内で発生したガスと、第２の加熱装置内で発生したガスを高温分離装置に供給してガスを分離する共に、このガスに同伴された浮遊物質を前記第２の加熱装置の供給側に還流供給されるように構成されていることを特徴としている。

２）前記加熱装置は、加熱炉と、この加熱炉を貫通すると共に加熱炉に対して回転可能に支持された加熱管群を有し、この加熱管群は支持体に固定されて管群全体として前記加熱炉の内部で旋回するか、あるいは支持体に回転可能に支持され、個々に回転しながら、支持体と共に管群全体として旋回するように構成されていることを特徴としている。

３）前記第１の加熱装置の排出側と、第２の加熱装置の供給側とを連結ダクトを介して直列に連結すると共に、両加熱装置の加熱管群と連結ダクトとは、上下にコ字形に配置されていることを特徴としている。

４）第１の加熱装置の排出側と第２の加熱装置の供給側とは連結ダクトで連結され、更に、この連結ダクトに高温分離装置が接続されており、前記第１の加熱装置と第２の加熱装置とから発生したガスを纏めて分離処理するように構成されていることを特徴としている。

５）前記加熱管の内部には被処理物質を攪拌・混合・移送および付着物除去手段を設けたことを特徴としている。

６）第１の加熱装置の前に設けられた乾燥機によって処理する汚染物質を前乾燥することを特徴としている。

７）第１の加熱装置の制御目標温度を４００〜７５０℃とし、第２の加熱装置の制御目標温度を４５０〜８００℃とすることを特徴としている。

本発明により、汚染土壌や底質などのダイオキシン類汚染物質を２段階で加熱処理することにより、第１の加熱処理で汚染土壌中の水分を加熱炉による加熱により蒸発させ、更に可燃分を第１の空気（加熱空気の場合も、非加熱空気の場合もある。）の供給と加熱炉からの外部加熱で燃焼させ、その熱エネルギーを利用して効率良く汚染土壌などに含まれているダイオキシン類の処理温度まで昇温させることができる。

また、第２の加熱装置を構成する加熱管群の排出側より第２の空気を供給して供給側より排出することにより、第１の加熱装置で加熱処理された汚染土壌（中間処理土壌）を仕上げ温度で加熱処理するので、多量に水分を含む汚染土壌や底質でも、土壌の水分を迅速に蒸発させながらダイオキシンを効率的に加熱分解処理できる。

第１の加熱装置の加熱管群内に、汚染土壌の移動方向と同方向（並流）に第１の空気（新鮮な空気、加熱した新鮮な空気、排気ガスに新鮮な空気を加えて加熱した空気など）を流し、加熱炉から受ける熱エネルギーと汚染土壌の可燃分の燃焼による熱エネルギーを総合的に利用して汚染土壌中の水分を効率良く蒸発させ、加熱しながらその汚染物に含まれているダイオキシン類を殆んど除去できる。

第２の加熱装置では第２の空気（新鮮な空気）を汚染物質の移動方向と逆方向（向流）に流している点に特徴がある。即ち、第２の空気を加熱管群の被処理土壌が排出される側より供給して供給側より排出するように流しており、加熱処理される汚染土壌の移動方向とは逆方向にして供給側より排出するように流している。

そして第１の加熱装置で使用された空気（加熱空気）を第２の加熱装置で使用することを避けるようにしている。

従って、第１の加熱装置で処理された汚染土壌を第２の加熱装置内に受け入れ、この装置内で、しかも、排出側から新鮮な空気を含んだ高温の第２の加熱空気を導入して高温加熱による仕上げ加熱を行なって、ダイオキシン類をさらに酸化分解し、９９％以上まで処理することができるのである。

また、本発明においては、第１の加熱装置の加熱によって発生した蒸気や燃焼ガスを、第２の加熱装置側への流入を阻止できる排出経路を構成しているので、この第２の加熱装置における汚染土壌の仕上げ加熱状態に影響を与えないようにしている。

第１と第２の加熱装置は、加熱炉（好ましくはロータリーキルン型の炉）と、この加熱炉を貫通して回転可能に支持された加熱管群（管束）とを有する。そしてこの加熱管群の一端の供給側から汚染物質を供給して加熱処理しながら他端の排出側から排出するようにしている。

通常の処理能力の加熱装置の場合は、複数の加熱管を支持体上に「固定状態」で支持し、この支持体と共に加熱管を大きく旋回させるように構成した装置を採用するのがよい。

しかし、大型の装置の場合には、この加熱管の内部で汚染物質の動きを活発にするためにこの加熱管を支持体に対して回転（自転）させる構造を採用することができる。しかし、この装置は高温において作動する駆動装置の耐熱構造に工夫を必要とする。

この加熱管には支持体に対する回転と、この支持体の回転に伴って大きく円を描くように回転する公転運動が付加されることになり、加熱管内において汚染土を加熱しながら積極的に攪乱することになり、管内部や攪拌板への汚染物質の付着を防止し、また、固まらないよいように分離させながら円滑に移動させて全体的に加熱処理できる、加熱管の回転構造を採用するのが良い。

特に、本発明においては、第１の加熱装置の汚染物質の排出側と、第２の加熱装置の汚染土壌の供給側とからそれぞれ排出されるガスを、そのまま高温分離装置に案内して蒸気を多量に含んだガス中から汚染土壌由来の浮遊物質を分離するように操作することで装置の加熱処理効果を効率的に行なうようにしている。

第１の加熱装置において、汚染土壌中の可燃分を燃焼してその熱エネルギーを利用しながら加熱管の外部から加熱して汚染土壌から発生した大量の蒸気や燃焼ガスを、第２の加熱装置に供給しないようなガスの流路を形成することにより、第２の加熱装置において効率良く、第１段の加熱処理された汚染土壌に含まれているダイオキシン類を更に仕上げ分解できる。

２基の加熱装置は、第１の加熱装置処理物の排出側と第２の加熱装置処理物の供給側とを、連結ダクトを介してコンパクトな「コの字形」に連結している。そしてこの連結ダクトを利用して第１の加熱装置で発生した大量のガスを積極的に分離・放出して第２の加熱装置による加熱処理を、より効率的に行うことができようにしている。

また、第１の加熱装置で発生したダスト、即ち、汚染土壌由来の浮遊物質を第２の加熱装置に供給することで、浮遊物質を効率的に捕集し、同時に無害化処理できる。

また、加熱装置の重要な要素である複数本の加熱管の内部に、汚染土壌を攪拌・混合・移送する手段および付着物除去手段を設けることにより、この加熱管を常時、伝熱効果を良好に保持できる。

更に、汚染物質（被処理物）の含水率が高い場合、特に汚泥状の土壌である底質の場合には、第１の加熱装置の前段部分に乾燥機を設けて加熱処理される汚染物質を粉体にし易い状態に改善し、加熱むらをなくしてまんべんなく加熱処理できる。

以下、図面を参照して本発明に係る汚染土の加熱処理方法とその装置の実施の形態を説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の主要部を構成するダイオキシンなどで汚染された土壌やヘドロなどの底質（汚染物質あるいは被処理物）を加熱処理する一連の装置の概略図である。

この加熱処理装置〔１〕は、第１の加熱装置２と第２の加熱装置３を連結ダクト４によって連結している。そして第２の加熱装置３の出口側フード５より排出される処理物質ｅ2 を冷却する冷却装置６が接続されている。

また、前記連結ダクト４の上方には高温分離装置７（高温バグフィルタ、セラミックフィルタ、サイクロンなど）が設けられ、前記連結ダクト４内を上昇するガスＧ1 を分離処理してガス分は上方から排気され、分離された微粉状の浮遊物質ｐを、この連結ダクト４を経由して第２の加熱装置３に供給するようにしている。

（加熱管の自転と公転）
詳細な構造は後述するが、汚染物質である原土ｅは、第１の加熱装置２の入口側フード２ａに原料投入機２ｂ（コンベア、スクリューフィ−ダ、電磁フィ−ダなど）によって投入され、更に入口側フード２ａより第１の空気Ａ1 （好ましくは加熱空気）が供給される。そしてこの第１の加熱装置２を構成している加熱炉内において、支持体に支持されて回転（自転）する加熱管群内を転動・攪拌されながら、停滞することなく通過する間に第１の空気Ａ１と接触し、加熱炉からの伝熱及び放射加熱により所定の高温で加熱処理され、その結果、ダイオキシン類の大部分が除去され、前記連結ダクト４側に排出される。

なお、この実施例１の装置の場合は、加熱管を支持体の周囲に回転可能に支持して「自転」と支持体の回転にしたがって「公転」する複合的な回転をするようになっている。この装置は汚染度が強い場合や大型の装置に適している。

また、後述する第２の実施例に記載するように、汚染の比較的少ない汚染物質を処理する加熱装置の場合は、この加熱管を支持体の周囲に環状に固定した管束ないし管群とし、この支持体の回転に伴なって加熱管の束を旋回（前記公転に同じ）できる装置を使用しても十分なダイオキシン類の加熱処理能力を発揮することができる。この装置の場合は、加熱管が支持体に固定されていることから、この加熱管の駆動装置が不要であることから、装置を単純化して耐久性のあるものとすることができる。

再び図１を参照して、汚染物である被処理物ｅは加熱装置２内で加熱処理されて中間処理物ｅ1 となり、この加熱装置２の排出側に接続されている連結ダクト４を経由して第２の加熱装置３に供給される。そして第１の加熱装置２と同様に加熱炉内で自転と公転を伴なって駆動される加熱管束内を通過する間に、更に加熱処理されて処理物ｅ2 となり、出口側フード５を経由して冷却装置６に供給され、これでダイオキシンが再生しない温度（例えば１００〜８０℃）に冷却されて出口側フード８より冷却処理土ｅ3 として排出される。

この第２の加熱装置３おいても空気Ａ２（通常は新鮮な空気を使用）が出口側フード５側より供給され、加熱管の内部で中間処理物ｅ1 を加熱処理して処理物ｅ2 としながら連結ダクト４内にガスＧ2 として排出され、前記高温分離装置７によって分離処理されるようになっている。

ここで注目すべき点は、第１の加熱装置２内においては矢印で示す中間処理物ｅ1 の移動方向と空気Ａ1 の流れとが同一方向、即ち、「並流」となっていることである。従って、被処理物ｅ（汚染土壌や底質など) が加熱処理されて被処理物ｅに含まれていた可燃分を燃焼させながらその熱エネルギーも利用して水分が蒸発させる。その間に空気Ａ1 は加熱炉から与えられる熱エネルギーで加熱される。水蒸気などが混入して発生するガスＧ1 の湿度が次第に増加する。しかし、このガスＧ1 は押し込まれた空気Ａ１により速やかに連結ダクト４内に排出されることになるから、これの影響を第２の加熱装置３に与えないように排気路を構成している。

そして第２の加熱装置３の場合は出口側フード５に空気Ａ2 が供給される。従って加熱炉内（加熱管の外側）を通過する高温のガスＧ2 は処理物ｅ2 の流れに対向する、いわゆる「向流」となっており、従って、高温に加熱されている処理物ｅ2 に対して多量の酸素を含んだ空気Ａ2 （加熱空気、非加熱空気がある）が供給されて接触し、酸化分解反応を良好に行わせることができる。

前記２段処理する加熱装置〔１〕を構成する第１の加熱装置２に、加熱処理されていない地盤の土壌（あるいは水底の堆積土である底質）のように水分含有量の多い汚染物質を加熱処理する場合は、この第１段の加熱処理において大量の蒸気が発生するため、処理効率が低下する。また、汚染土壌などの処理における反応は、乾燥状態で処理される飛灰の加熱処理とは熱の与え方や水蒸気の発生量などが著しく異なるものである。

従って、入口側フード２ａ側に加熱空気Ａ1 を供給し、第１の加熱装置２内で発生した大量の蒸気を含むガスＧ1 をそのまま連結ダクト４（出口側フード）側に排出して高温集塵器７で処理すると共に、第１の加熱装置２の中を流れたガスＧ1 と、第２の加熱装置３で発生したガスＧ2 とを合わせて必要に応じて排ガス加熱装置９で加熱する。

更に、これにこの排ガス加熱装置９に適宜新鮮な空気を供給して成分の調整を行って前記加熱空気Ａ1 とＡ2 用の加熱空気として（必要に応じて別の加熱装置を併設して各汚染物質の加熱装置に適した温度に調整しながら）循環使用することができる。なお、この排ガス加熱装置９には、新鮮な空気Ａ3 と灯油Ｆを供給して必要とする温度に加熱するようになっている。

なお、図示されていないが、加熱処理する土壌やヘドロ状の底質などの汚染物質が多量の水分（例えば、含水率が５％以上）を含んでいる場合には、第１加熱装置２の前に、その水分含有量に見合った乾燥能力を持つ乾燥機を設置するのが好ましい。

図２は第１と第２の加熱装置２に使用される加熱装置の概略断面図である。なお、この加熱装置の基本構造は、支持体に複数本の加熱管を固定した構造のものである。

前後に開口を持つ耐火物からなる加熱炉１５を貫通して複数本の加熱管１６の束が設けられているが、これらの加熱管１６は、円板状の支持体１７の回転中心軸を中心として同心状かつ側面視で平行に支持されている。この円板状の支持体１７は回転台１８に支持され、駆動装置１９とチエンなどの動力伝達部材２０と大型のスプロケットホイールなどの駆動手段２１により駆動されるようになっている。

加熱炉１５の底部には燃焼バーナー２３、２４・・（設計によっては電熱加熱装置）が設けられ、加熱炉１５の内部をその燃焼ガスによって加熱するようになっている。また、加熱炉１５の前後には円板状のシール板２５が設けられ、これによって加熱炉１５の内部と外部とを区画しながら前記加熱管１６の集合体を一体として回転させるようにしている。

前記のように同心円状に配置された複数の加熱管１６を相互に接続するように複数枚の整流板２６が、前記加熱炉１５内を長さ方向に複数の連続した部屋ないし通路に仕切り、これによって燃焼ガスをジグザグに区画して整流することによって加熱管１６を周囲より均一に加熱するようになっている。

なお、この加熱管１６の内部には、特許第２５２６３５０号（特許文献３）に詳細に記載されている「攪拌、混合、移送および付着物除去手段」を設けることができる。この手段とは、連続または不連続のリフター、リボンスクリュー、ショートリンクチエーンなどを採用できる。

そしてこの加熱管１６の上流側には入口側フード２８が、また、下流側には出口側フード２９（図１の連結ダクト４）がそれぞれ設けられ、原料投入機３０に供給された原土（被処物）ｅを、この入口側フード２８を経由して複数本の加熱管１６の上流の入り口に等量宛供給し、この加熱管１６内において回転を伴う混合作用と加熱作用を与えながら加熱処理されて中間処理物（図１のｅ1 あるいはｅ2 ）となり、出口側フード２９内に排出され、このフード２９の下方に設けてあるスクリューコンベア３１により計量されながら移送管３２に供給され、保管場所や処理設備などに移送されるようになっている。

（加熱管回転型の装置）
図３は複数の加熱管１６を一斉に駆動する装置の斜視図であり、また、図４は同駆動装置の正面図である。

多数の穴を開口した円板状の支持板２１ａ（支持体）の周囲にスプロケットホイールやギヤなどの駆動機構２１が同心円状に設けられ、更に、この支持板２１ａ上に、軸受とスプロケットホイールあるいはギヤなどの駆動手段２１ｂを介して加熱管１６を回転させるように支持している。

また、図４に示すように支持板２１ａ上には従動スプロケットホイール３５と駆動スプロケットホイール３６が、同心円状に配置された加熱管１６に対応して内周側に設けられている。そして前記駆動スプロケットホイール３６と従動スプロケットホイール３５とスプロケットホイール２１ｂの周りにチエン３７を花弁状に蛇行させて設けており、この加熱管１６を一斉に同方向に回転させるようになっている。

そして駆動装置１９（図２）を駆動して駆動部材であるチエン２０と駆動装置を構成するスプロケットホイール２１により支持板２１ａ（支持体）を矢印Ｋのように回転させながら、前記駆動スプロケットホイール３６（図４）を図示しない駆動機構を介して駆動することによって、この加熱管１６を円板状の支持板２１ａ上で一斉に自転させるように構成されている。従って、支持板２１ａ上に支持されている加熱管１６は、この支持板２１ａ上で「自転」をしながら支持板２１ａと共に回転する「公転」が付加されて回転する。従って、これらの加熱管１６の内部に供給された汚染物質を均一に加熱することができるのである。

再び図１を参照して説明すると、湿った被処理物ｅ（汚染物質）から大量に蒸気が発生する第１の加熱装置２においては、被処理物ｅ、中間処理物ｅ1 とガス（加熱空気や可燃分が燃焼したガス）Ｇ1 とが「並流」状態で連結ダクト４（出口側フード）に向けて移動している。この連結ダクト４には高温分離装置７が接続されており、前記ガスＧ1 を積極的に排出しながら分離処理する。従って、この第１段の処理工程におけるガスＧ1 は第２の加熱装置３に実質的に供給されることがなく、その処理工程に影響を与えない。

また、多くの場合、汚染物質である被処理物ｅには可燃分が含まれており、加熱管１６内において、これが燃焼した熱量を利用して効率良く昇温させて被処理物ｅ中のダイオキシン類を加熱分解することができる。そして、第１段の加熱処理工程で加熱処理された中間処理物ｅ1 は、第２の加熱装置３に供給されるが、この第２の加熱装置３内においては前段の加熱処理によって加熱された中間処理物ｅ1 を更に加熱処理するものであるから、ダイオキシン類の分解温度に容易に保持することが可能である。

しかも、この加熱装置３内においては、排出される中間処理物ｅ2 の移動方向に対して逆方向、つまり「向流」で空気Ａ2 を供給して高温に加熱されている中間処理物ｅ2 に対して高温でしかも酸素を多量に含んだ加熱空気Ａ2 と接触させながら加熱管１６内で加熱処理できることから、驚くほど簡単にダイオキシン類を分解処理することが可能となる。

（実施例２）
図５は、本発明の第２の実施例に係る汚染物質の加熱処理装置４０の概略断面図である。この加熱処理装置４０は、第１の加熱装置４１と第２の加熱装置４２が連結ダクト部４３によって連結されて構成されていることである。

加熱装置４１、４２の主要部は、円筒状の加熱炉４４（この例においては電気炉）の内部に図２と同様な加熱管１６の束からなる加熱管部４５が図２と同様な構成で、同様な駆動装置によって緩速で駆動されるように支持され、その前後に入口側フード４６と出口側フード４７がそれぞれ固定状態で設けてある。

定量供給装置４８に加熱処理すべき被処理物ｅ（汚染物質）を受入れてホッパーの底部に配置されているスクリューコンベア４８ａで前記第１の加熱装置４１の入口側フード４６に処理量に応じて供給する。この入口側フード４６には押し込み空気Ａ３の供給管４６ａが接続され、常温の空気あるいは加熱された押し込み空気Ａ３が供給され、被処理物ｅと同方向（並流）に流れる。

そして加熱炉４４からの加熱により大量の水蒸気や燃焼ガスの混合体であるガスＧ４を発生し、高温分離装置４９によって浮遊物とガスＧ４とに分離し、ガスＧ４は適宜空気が添加されて酸素が調整され、更に、必要に応じてバーナーによって加熱されて押し込み空気Ａ３、Ａ４として利用できるようになっている。なお、前記押し込み空気Ａ３、Ａ４は処理条件によって常温の空気を使用する場合もある。

連結ダクト部４３は、第１の加熱装置４１の出口側フード４７と第２の加熱装置４２の入口側フード４６ａを結ぶ手段であって、出口側フード４７から排出される中間処理物ｅ１と、第２の加熱装置４２内で発生したガスＧ５を前記出口側フード４７に送給するようになっている。

第２の加熱装置４２の入口側フード４６ａには中間処理物ｅ1 を受入れるホッパー４２ａが設けられ、第１の加熱装置４１で処理された中間処理物ｅ1 を受入れてスクリューコンベアなどの移送装置４２ｂで第２の加熱装置４２の加熱管部４５ａに逐次供給するようになっている。

また、前記第２の加熱装置４２の出口側フード４７ａには押し込み空気Ａ４を供給する配管が接続され、この押し込み空気Ａ４は前記中間処理物ｅ１と逆方向の「向流」で流すように構成されていることは前記実施例１と同様である。

前記第２の加熱装置４２で加熱処理された処理物ｅ２は冷却水ｗで冷却されるジャケット型冷却装置５０に供給されて冷却され冷却処理物ｅ３となって次の工程に移送されるようになっている。

図１に示した実施例１の加熱処理装置１においては、第１の加熱装置２より排出された中間処理物ｅ１を第２の加熱装置３に供給する手段が図示されていないが、図５に示した加熱処理装置においてはこれが明示されている。
（実験例）
次に、１０〜２０ｋｇ／ｈの無害化試験装置を用いて実際のダイオキシン汚染土壌と底質（汚染物質）の無害化試験を行なった結果について説明する。

試験装置は、図２に示した汚染物質の加熱装置の加熱管と加熱炉の簡略化した「間接加熱型酸化分解試験装置」を使用した。

試験装置の処理能力は５〜２０ｋｇ／ｈであり、加熱方法は電気ヒーターを使用して処理温度５００℃と６００℃で加熱処理した。この試験の際、加熱管の外部からの加熱と共に新鮮な空気を供給した。

（試験試料）
試料１（底質１、底質２、底質３）
浚渫した底質は、脱水後でも含水率が５０％以上もあり、また、木根・石・ビニール片等の処理不適物が多いことから、粉砕乾燥機を使用して粉砕・乾燥したものを、５ｍｍふるいに通して試料とした。

試料２（汚染土壌）
廃棄処分された化学工場跡地の汚染土壌は、含水率が４．５％と低いものの、石・草木等の処理不適物が多く含まれており、５ｍｍふるいで前処理したものを試料とした。

（試験結果）
Ａ．試料の組成
１）表１に処理前の底質（底質１、底質２）の組成の一例を示す。

底質は未燃Ｃが多いのが特徴である。主成分はＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの不燃分で、酸化物換算すると合計７０％となる。

２）また、表１に汚染土壌の組成を併記している。この土壌の主成分はＳｉ、Ａｌ、Ｆｅであり、酸化換算濃度で合計すると９０％となる。また、未燃Ｃは０．２５％と底質に比較すると非常に小さい。
Ｂ．ダイオキシン類の除去結果
表２に主な試験条件と試験結果例を示している。

１）供試試料：底質１（No.1）と、底質２（No.２）と、底質３（No.３）の処理前のダイオキシン類（ＤＸＮｓ濃度：ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ）の濃度はそれぞれ６５００、６５００および６６００であった。

この底質１（No.１）を加熱温度５００℃で加熱処理すると、ダイオキシン類の濃度は１２と低下している。この低下率は、ダイオキシン類の除去率で９９．８％である。

また、底質２（No.２）を加熱温度６００℃で加熱処理すると、ダイオキシン類の濃度は５．７ｐｇ−ＴＥＱ／ｇと極端に低下している。この低下率は、ダイオキシン類の除去率で９９．９％である。

更に、底質３（No.３）を加熱温度５００℃で加熱処理すると、ダイオキシン類の濃度は０．２９ｐｇ−ＴＥＱ／ｇと極端に低下している。この低下率は、ダイオキシン類の除去率で９９．９％である。

２）供試試料：汚染土壌（No.４）のダイオキシン類の濃度は７４００ｐｇ−ＴＥＱ／ｇであった。これを加熱温度５００℃で加熱処理すると濃度は１３に変化しており、この除去率は９９．８％である。

前記試験結果より、ベンチスケール試験において、加熱温度５００〜６００℃で約７０００ｐｇ−ＴＥＱ／ｇのダイオキシン類（ＤＸＮｓ）に汚染された土壌や底質を加熱処理した結果、９９．８％と非常に高いダイオキシン類の分解性能を確認した。

本発明に係る汚染物質の処理方法を実施する装置の概略図である。 汚染物質の加熱装置の内部構造を示す側断面図である。 加熱装置の加熱管の駆動構造を示す斜視図である。 加熱装置の加熱管の駆動構造を図３に対応して示す正面図である。 加熱管固定型、２段式の汚染物質加熱装置の概要説明図である。

符号の説明

１ 加熱処理装置 ２ 第１の加熱装置 ３ 第２の加熱装置
４ 連結ダクト ５ 出口側フード ６ 冷却装置
７ 高温分離装置 ８ 出口側フード ９ 排ガス加熱処理装置
１５ 加熱炉 １６ 加熱管 １７ 支持体
２１ｂ スプロケットホイール（駆動手段）
２３、２４ 燃焼バーナー ２６ 整流板 ２８ 入口側フード
２９ 出口側フード ３５ 従動スプロケットホイール
３６ 駆動スプロケットホイール

Claims (7)

1. ２基の加熱装置を連結ダクトを介して直列に連結した装置で土壌及び底質等のダイオキシン類汚染物質を加熱処理する方法において
   第１の加熱装置は、加熱炉とこの加熱炉を貫通して加熱管群が回転可能に支持され、この加熱管群の供給側より汚染物質と共に第１の空気を供給し、その加熱管群の内部で前記汚染物質に攪拌作用を与えながら排出側に移動する間に加熱管群の外部からの熱によって加熱処理するように構成されており、
   第２の加熱装置は、加熱炉とこの加熱炉を貫通して加熱管群が回転可能に支持され、この加熱管群の供給側より第１の加熱装置で処理された汚染物質を供給し、排出側より排出すると共に、第２の空気を排出側より供給して供給側より排出し、前記加熱管群の内部で汚染物質に攪拌作用を与えながら排出側に移動する間に加熱管群の外部からの熱と向流する第２の空気によって加熱処理するように構成されており、
   前記第１の加熱装置内で発生したガスと、第２の加熱装置内で発生したガスを高温分離装置に供給してガスを分離する共に、このガスに同伴された浮遊物を前記第２の加熱装置の供給側に還流供給されるように構成されていることを特徴とする汚染物質の処理方法。
2. 前記加熱装置は、加熱炉と、この加熱炉を貫通すると共に加熱炉に対して回転可能に支持された加熱管群を有し、この加熱管群は支持体に固定されて管群全体として前記加熱炉の内部で旋回するか、あるいは支持体に回転可能に支持され、個々に回転しながら、支持体と共に管群全体として旋回するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
3. 前記第１の加熱装置の排出側と、第２の加熱装置の供給側とを連結ダクトを介して直列に連結すると共に、両加熱装置の加熱管群と連結ダクトとは、上下にコ字形に配置されていることを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
4. 第１の加熱装置の排出側と第２の加熱装置の供給側とは連結ダクトで連結され、更に、この連結ダクトに高温分離装置が接続されており、前記第１の加熱装置と第２の加熱装置とから発生したガスを纏めて分離処理するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
5. 前記加熱管の内部には被処理物質を攪拌、混合、移送および付着物除去手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
6. 第１の加熱装置の前に設けられた汚染物質乾燥機によって汚染物質を前乾燥することを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
7. 第１の加熱装置の制御目標温度を４００〜７５０℃とし、第２の加熱装置の制御目標温度を４５０〜８００℃とすることを特徴とする請求項１記載の汚染物質の処理方法。
   

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