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【発明の名称】 毒性化合物処理装置及び処理方法
【発明者】 【氏名】窪田 康夫
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内

【氏名】竹内 善幸
【住所又は居所】広島県広島市西区観音新町四丁目６番２２号 三菱重工業株式会社広島研究所内

【氏名】多谷 淳
【住所又は居所】広島県広島市西区観音新町一丁目２０番２４号 菱明技研株式会社内

【氏名】荒木 一郎
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内

【氏名】大石 剛司
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内

【氏名】長野 肇
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内
【要約】 【課題】毒性化合物及び毒性化合物の分解によって生じる有毒物質を安全に処理する。

【解決手段】化学兵器１を冷凍破砕して得られた毒性化合物及び爆薬を、ロータリーキルン２１及びアフターバーナ２２で燃焼させて分解し、燃焼により発生した有毒ガスをガス洗浄塔３１に導入して水酸化ナトリウム水溶液で中和し、ガス洗浄塔３１から排出される排ガスを脱硝装置４３やダイオキシン除去装置４５で浄化して排出する一方、ガス洗浄塔３１から排出される排液をドラム乾燥機５３に導入することにより有毒物質を固化して分離する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 毒性化合物を燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される有毒ガスをアルカリ性溶液で洗浄する洗浄部と、前記洗浄部から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化部と、前記洗浄部から排出される排液より有毒物質を分離する分離部とを備えることを特徴とする毒性化合物処理装置。
【請求項２】 前記毒性化合物は、外殻内に当該毒性化合物及び爆薬を収容した化学兵器を破砕あるいは切断して得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項３】 前記燃焼部には、前記毒性化合物と共に前記外殻及び爆薬を投入することを特徴とする請求項２に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項４】 前記排ガス浄化部は、前記洗浄部から排出される排ガスより窒素酸化物を除去する窒素酸化物除去部と、前記窒素酸化物除去部から排出される排ガスよりダイオキシンを除去するダイオキシン除去部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項５】 前記分離部は、前記洗浄部から排出される排液を加熱する加熱部と、加熱により固化した固形物を回収する固形物回収部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項６】 前記分離部は、前記洗浄部から排出される排液中の前記有毒物質を沈降させる沈降部と、前記沈降部より沈降物を回収する沈降物回収部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項７】 回収された前記沈降物を焼成する焼成部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の毒性化合物処理装置。
【請求項８】 毒性化合物を燃焼する燃焼工程と、燃焼により発生した気体成分をアルカリ性溶液で洗浄する洗浄工程と、洗浄後の気体成分を浄化する排ガス処理工程と、洗浄後のアルカリ性溶液より有毒物質を分離する溶液処理工程とを備えることを特徴とする毒性化合物処理方法。
【請求項９】 前記燃焼工程の前に、化学兵器から毒性化合物を取り出す毒性化合物取出工程を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の毒性化合物処理方法。
【請求項１０】 前記排ガス処理工程は、酸化チタンに酸化バナジウム、酸化タングステンあるいは酸化モリブデンのうちの少なくとも一種を含有させた触媒を用いて前記洗浄後の気体成分より窒素酸化物を除去する窒素酸化物除去工程を備えることを特徴とする請求項８に記載の毒性化合物処理方法。
【請求項１１】 前記溶液処理工程は、前記洗浄後のアルカリ性溶液を加熱する加熱工程と、加熱により固化した有毒物質を固形物として回収する固形物回収工程とを備えることを特徴とする請求項８に記載の毒性化合物処理方法。
【請求項１２】 前記溶液処理工程は、前記洗浄後のアルカリ性溶液中の前記有毒物質を沈降させる沈降分離工程と、沈降した沈降物を回収する沈降物回収工程とを備えることを特徴とする請求項８に記載の毒性化合物処理方法。
【請求項１３】 回収された前記沈降物を焼成する焼成工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の毒性化合物処理方法。
【請求項１４】 前記毒性化合物が、硫化ジクロルジエチル（(CH2ClCH2)2S）、ジクロル-２-クロルビニルアルシン（ClCH=CHAsCl2）、２-クロルビニルアルシン（(ClCH=CH)2AsCl）、ジフェニルシアノアルシン（(C6H5)2AsCN）あるいはジフェニルクロロアルシン（(C6H5)2AsCl）のうちのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の毒性化合物処理方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、毒性化合物を処理する毒性化合物処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の化学兵器として、例えば紡錘型、箱状あるいは筒状の形状を有する外殻と、この外殻に内蔵される爆薬と、同じくこの外殻に内蔵される毒性化合物とを有するものが知られている。また、この種の化学兵器で使用される毒性化合物としては、例えばマスタード（イペリット、硫化ジクロルジエチル：(CH2ClCH2)2S）及びルイサイト（ジクロル-２-クロルビニルアルシン：ClCH=CHAsCl2、２-クロルビニルアルシン：(ClCH=CH)2AsCl）、ジフェニルシアノアルシン（(C6H5)2AsCN）あるいはジフェニルクロロアルシン（(C6H5)2AsCl）等が挙げられる。
【０００３】近年、化学兵器禁止条約の発効に対応して、上述した化学兵器を安全に処理する処理方法の確立が急がれている。このような化学兵器の処理プロセスは、化学兵器より毒性化合物及び爆薬を取り出す前処理プロセス、前処理プロセスで取り出した毒性化合物及び爆薬を他の物質に変質させる本処理プロセス、本処理プロセスで発生した発生物を環境に影響を与えないように処理する後処理プロセスとに大きく分けられる。ここで、前処理プロセスとしては、例えば冷凍した砲弾を外殻ごと粉砕して内部の毒性化合物及び爆薬を取り出すものや、機械的に砲弾を切断して内部の毒性化合物及び爆薬を取り出すもの（例えば特開２００１−６６１００号公報参照）が知られている。また、本処理プロセスとしては、例えば毒性化合物及び爆薬を熱処理（燃焼）するものや、毒性化合物および爆薬を化学的に処理するものなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記本処理プロセスでは、マスタードやルイサイト等の毒性化合物の分解に伴って、塩素化合物、ヒ素化合物（特に酸化物）及び硫黄化合物（特に酸化物）等が新たに発生するため、後処理プロセスでこれらを固定化する必要がある。しかしながら、このような後処理プロセスの詳細については何等提案がなされていなかった。尚、特開平１０−１４１６３６号公報には、アルミニウム粉体及び金属酸化物粉体からなるテルミット系反応剤を主成分とするテルミット系自燃性燃料を用いてルイサイト等の毒性化合物を燃焼させる技術が記載されているが、燃焼に伴って発生する塩素やヒ素の化合物を最終的にどのように処理するかについては言及されていない。
【０００５】本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的は、毒性化合物及び毒性化合物の分解によって生じる有毒物質を安全に処理するための毒性化合物処理装置及び処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の毒性化合物処理装置は、毒性化合物を燃焼する燃焼部と、燃焼部から排出される有毒ガスをアルカリ性溶液で洗浄する洗浄部と、洗浄部から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化部と、洗浄部から排出される排液より有毒物質を分離する分離部とを備えることを特徴としている。本発明の毒性化合物処理装置では、燃焼部で燃焼させることにより毒性化合物を分解し、燃焼部から排出される酸性の有毒ガスを洗浄部においてアルカリ性溶液で洗浄し中和するので、有毒ガス中の有毒成分をアルカリ性溶液中に取り込み、ガス成分と分離することができる。そして、分離部で洗浄部から排出される排液から有毒物質を分離するので、有毒物質が固定化される一方、洗浄部から排出される排ガスを排ガス浄化部で浄化するので、排ガス中に残存する有毒物質を除去することができる。ここで、毒性化合物は、外殻内に毒性化合物及び爆薬を収容した化学兵器を破砕あるいは切断して得られたものを用いることができ、これによれば、この毒性化合物処理装置を遺棄用化学兵器の処理装置として使用することができる。そして、このタイプのものにおいては、燃焼部に毒性化合物と共に外殻及び爆薬を投入することにより、爆薬の処理及び外殻に付着した毒性化合物の分解も行うことができる。
【０００７】また、排ガス浄化部は、洗浄部から排出される排ガスより窒素酸化物を除去する窒素酸化物除去部と、窒素酸化物除去部から排出される排ガスよりダイオキシンを除去するダイオキシン除去部とを備えるものとすることができ、これによれば、アルカリ性溶液では除去しきれない窒素酸化物及びダイオキシンを排ガスから取り除くことができる。
【０００８】更に、分離部は、洗浄部から排出される排液を加熱する加熱部と、加熱により固化した固形物を回収する固形物回収部とを備えるものとすることができ、これによれば、排液から固形物として有毒物質を得ることができる。更にまた、分離部は、洗浄部から排出される排液中の前記有毒物質を沈降させる沈降部と、沈降部より沈降物を回収する沈降物回収部とを備えるものとすることもでき、これによれば、加熱による有毒物質の固化が困難な場合にあっても、排液からの有毒物質の分離、固定化を容易にすることができる。そして、このような態様にあっては、回収された沈降物を焼成する焼成部を更に備えるようにすれば、有毒物質を含む沈降物を水に溶けにくい難溶性物質とすることができる。
【０００９】また、本発明の毒性化合物処理方法は、毒性化合物を燃焼する燃焼工程と、燃焼により発生した気体成分をアルカリ性溶液で洗浄する洗浄工程と、洗浄後の気体成分を浄化する排ガス処理工程と、洗浄後のアルカリ性溶液より有毒物質を分離する溶液処理工程とを備えることを特徴としている。本発明の毒性化合物処理方法では、燃焼により発生した気体成分をアルカリ性溶液で洗浄し中和した後、洗浄後のアルカリ性溶液より有毒物質を分離しているので、有毒物質を固定化することができる。また、洗浄後の気体成分も浄化される。ここで、燃焼工程の前に、化学兵器から毒性化合物を取り出す毒性化合物取出工程を更に備えるようにすれば、この毒性化合物処理方法を遺棄化学兵器の処理方法として使用することができる。
【００１０】ここで、排ガス処理工程は、酸化チタンに酸化バナジウム、酸化タングステンあるいは酸化モリブデンのうちの少なくとも一種を含有させた触媒を用いて洗浄後の気体成分より窒素酸化物を除去する窒素酸化物除去工程を備えるものとすることができ、これによれば、アルカリ性溶液では除去しきれない窒素酸化物を排ガスから取り除くことができる。また、上述した遷移金属酸化物を含有する触媒はヒ素により触媒性能が劣化することが知られているが、ヒ素（ヒ素酸化物）は排ガス処理工程より前の洗浄工程ですでに取り除かれているため、触媒性能の劣化が抑制され、触媒の長寿命化を図ることができる。
【００１１】また、溶液処理工程は、洗浄後のアルカリ性溶液を加熱する加熱工程と、加熱により固化した固形物を回収する固形物回収工程とを備えるものとすることができ、これによれば、洗浄後のアルカリ性溶液から固形物として有毒物質を分離、固定化することができる。また、溶液処理工程は、洗浄後のアルカリ性溶液中の有毒物質を沈降させる沈降分離工程と、沈降した沈降物を回収する沈降物回収工程とを備えるものとすることができ、これによれば、加熱による有毒物質の固化が困難な場合にあっても、排液からの有毒物質の分離、固定化を容易にすることができる。そして、このような態様にあっては、回収された沈降物を焼成する焼成工程を更に備えるようにすれば、有毒物質を含む沈降物を水に溶けにくい難溶性物質とすることができる。
【００１２】また、本発明の毒性化合物処理方法で処理される毒性化合物としては、例えば硫化ジクロルジエチル（(CH2ClCH2)2S）、ジクロル-２-クロルビニルアルシン（ClCH=CHAsCl2）、２-クロルビニルアルシン（(ClCH=CH)2AsCl）、ジフェニルシアノアルシン（(C6H5)2AsCN）あるいはジフェニルクロロアルシン（(C6H5)2AsCl）などがある。ここで、硫化ジクロルジエチル（マスタード）は燃焼により亜硫酸ガスや塩酸ガス等の有毒ガスを発生するもの、ジクロル-２-クロルビニルアルシン及び２-クロルビニルアルシン（ルイサイト）は燃焼により亜ヒ酸ガスや塩酸ガス等の有毒ガスを発生するもの、ジフェニルシアノアルシンは燃焼により亜ヒ酸ガス等の有毒ガスを発生するもの、ジフェニルクロロアルシンは燃焼により亜ヒ酸ガスや塩酸ガス等の有毒ガスを発生するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
―実施の形態１―図１は、実施の形態１に係る化学兵器処理装置のシステムフローを示している。この化学兵器処理装置は、毒性化合物を内蔵する化学兵器１を冷凍破砕する冷凍破砕装置１０と、冷凍破砕された化学兵器１を燃焼する燃焼装置２０と、燃焼によって発生した有毒ガスを洗浄する洗浄装置３０と、洗浄後の排ガスを処理する排ガス処理装置４０と、洗浄後の洗浄液を処理する排水処理装置５０とを備えている。
【００１４】ここで、冷凍破砕装置１０は、液体窒素を用いて化学兵器１を冷凍する冷凍機（図示せず）と、冷凍された化学兵器１を破砕する破砕機（図示せず）とを有している。また、燃焼装置２０は、粉砕された化学兵器１すなわち弾殻２、弾殻２から取り出された爆薬及び毒性化合物（共に図示せず）を焼却するロータリーキルン２１と、ロータリーキルン２１から排出されるガス成分を再焼却するアフターバーナ２２と、ロータリーキルン２１から排出される弾殻２を収容する弾殻収容部２３とを有している。そして、アフターバーナ２２の下流側には、排ガスとダスト（未燃焼毒性化合物や残留炭素等からなる）を分離する分離機２４、ロータリーキルン２１に供給する空気を加熱する空気加熱機２５、水冷却機２６が設けられている。尚、分離機２４で分離されたダストは、ロータリーキルン２１に戻されて完全に燃焼される。
【００１５】更に、洗浄装置３０は、アフターバーナ２２からの排出ガスが導入されるガス洗浄塔３１と、このガス洗浄塔３１に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液（濃度３０％）を供給する溶液供給タンク３２と、ポンプ３３ａによってガス洗浄塔３１内に水を供給する水供給タンク３３とを有している。そして、ガス洗浄塔３１内には上述した水酸化ナトリウム水溶液及び水からなる洗浄液を攪拌する攪拌機３１ａと、洗浄液を霧状に噴射するノズル（図示せず）とが設けられている。尚、ポンプ３４はガス洗浄塔３１下部の洗浄液を汲み出してノズルに供給するものであり、ミストエリミネータ３５はガス洗浄塔３１上部から排出される排ガスに含まれるミストを除去するものである。
【００１６】また、排ガス処理装置４０は、洗浄後の排ガス中に含まれる塵を収集する湿式集塵機４１と、この湿式集塵機４１を通過した排ガスを加熱する加熱機４２と、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置４３と、脱硝装置４３を通過した排ガスを冷却する冷却機４４と、排ガス中に含まれるダイオキシンを除去するダイオキシン除去装置４５と、ダイオキシン除去装置４５を通過した排ガスを冷却する冷却機４６と、排ガス中に含まれる微量物質を除去する微量物質除去装置４７と、微量物質除去装置４７を通過した排ガスを吸引するファン４８と、大気中に排ガスを放出する煙突４９とを備えている。ここで、湿式集塵機４１は、霧状の水の中に排ガスを通すことで排ガス中の塵を収集するものであり、ＮａＯＨを含む洗浄水を供給するためのタンク４１ａ及びタンク４１ａから水を汲み出すポンプ４１ｂを有している。尚、湿式集塵機４１から排出される排水は、後述する貯留槽５１に送られる。また、脱硝装置４３は、アンモニア（ＮＨ3）ガス及び酸化チタンに酸化バナジウムを含有させた触媒（図示せず）を用いて排ガスに含まれる窒素酸化物を除去するものである。この触媒が活性化する温度は３５０℃であるため、脱硝装置４３の上流側に設けられる加熱機４２は、それに見合う温度に排ガスを加熱するようになっている。尚、使用可能な触媒としては、上述したものの他に、例えば、酸化チタンに酸化タングステン、酸化モリブデンを含有させたものが挙げられる。更に、ダイオキシン処理装置４５には、ダイオキシン分解触媒が充填してあり、ダイオキシン類を含む排ガスを流通させることにより排ガスに含まれるダイオキシンを完全に分解するものである。一般に、ダイオキシン類は３００〜４００℃で分解するが、本実施の形態では、ダイオキシン分解触媒を通過させることにより低温の約２００℃で分解することが可能である。そこで、ダイオキシン除去装置４５の上流側に設けられる冷却機４４は、それに見合う温度まで排ガスを冷却するようになっている。更にまた、微量物質除去装置４７としては、活性炭フィルタを備えたものが用いられる。
【００１７】一方、排水処理装置５０は、洗浄装置３０のガス洗浄塔３１から排出された排水及び上記湿式集塵機４１から排出された排水を貯留する貯留槽５１と、貯留槽５１から排水を汲み出すポンプ５２と、ドラム体５３ａを有し汲み出された排水を蒸気加熱により乾燥するドラム乾燥機５３と、ドラム乾燥機５３のドラム体５３ａ表面に付着した固形物を分離回収する回収箱５４と、ドラム乾燥機５３から排出される蒸気を洗浄中和するスクラバ５５と、スクラバ５５を通過した排ガス中の微量成分を除去するフィルタ５６とを備えている。尚、フィルタ５６を透過した排ガスは、煙突４９により大気中に排出される。また、スクラバ５５で回収された水は、洗浄装置３０の水供給タンク３３に戻されるようになっている。また、この化学兵器処理装置では、緊急トラブルの発生を考慮し、洗浄装置３０、排ガス処理装置４０及び排水処理装置５０を２系列としている。尚、他方の１系列の詳細は図示していない。
【００１８】次に、具体例を挙げてこの化学兵器処理装置の処理プロセスを説明する。ここで表１及び表２は、図１に示す化学兵器処理装置において、マスタード、ルイサイト、ジフェニルシアノアルシン（ＤＣ）、ジフェニルクロロアルシン（ＤＡ）からなる毒性化合物及びピクリン酸からなる爆薬を弾殻２内に備えた化学兵器１を処理する場合の物質収支表を示している。尚、表１、２中の（１）〜（８）、（１０）、（１３）、（１４）、（１６）〜（１８）は、夫々図１に示す同符号のものに対応する。また、表１、２に示す値は、単位時間当たりの物質の発生量あるいは消費量（ｋｇ／ｈ）を示している。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】まず、化学兵器１（表１（１）参照）は、冷凍破砕装置１０に搬入されて冷凍、破砕される。破砕により、化学兵器１は、弾殻２、毒性化合物としてのマスタード、ルイサイト、ジフェニルシアノアルシン、ジフェニルクロロアルシン、爆薬としてのピクリン酸とが混在した状態になる（表１（２）参照）。尚、冷凍破砕を行えば、化学兵器１に内蔵される爆薬が爆発するような事態は生じない。尚、表１（２）において、左側は燃焼前の成分を、右側は燃焼後の成分を示している。
【００２２】次に、破砕した化学兵器１を燃焼装置２０で燃焼させる。まず、ロータリーキルン２１に投入して８５０℃で燃焼させ、爆薬及び毒性化合物を分解する。ここで、ロータリーキルン２１の焼却温度を８５０℃に設定しているのは、毒性化合物を構成する有毒物質の一つであるヒ素の分解反応生成物が、８５０℃を超える領域では後処理プロセスで固定化し難い水溶性のヒ素化合物になる傾向があるためである。そして、本実施の形態では、弾殻２も一緒にロータリーキルン２１内に投入しているので、弾殻２に付着した毒性化合物も分解できる。そして、ロータリーキルン２１から排出されたガスをアフターバーナ２２に導入して１５００℃で再燃焼させる一方、弾殻２を弾殻収容部２３に収容する（表１（３）参照）。このとき、弾殻収容部２３に収容された弾殻２からは、毒性化合物が完全に除去された状態となっている。また、アフターバーナ２２の焼却温度を１５００℃に設定しているのは、ロータリーキルン２１で焼却し切れなかった未燃成分及びロータリーキルン２１で発生するおそれのあるダイオキシンを完全に燃焼させるためである。尚、表１（４）はロータリーキルン２１に供給する空気量を、表１（５）はロータリーキルン２１及びアフターバーナ２２で使用される灯油量を示している。尚、この例では、毒性化合物中に含まれるカーボン量が多く、燃焼による発熱量が高いため、使用される灯油量は０となっている。ただし、予熱、起動時等には灯油を使用することがあり得る。
【００２３】アフターバーナ２２から排出されたガス（表１（６）参照）は、次に洗浄装置３０すなわちガス洗浄塔３１に導入される。表１（６）から明らかなように、ガス洗浄塔３１に導入されるガスは、塩酸、二酸化硫黄、三酸化ヒ素などの酸性の有毒ガスを多く含んだものとなっている。ガス洗浄塔３１内部にはｐＨセンサ（図示せず）及び液量センサ（図示せず）が設置されており、計測されるｐＨ値及び液量に応じて水酸化ナトリウム水溶液あるいは水を供給し、所定のｐＨ値（アルカリ性）を維持するようになっている。ここで、表２（１０）は、ガス洗浄塔３１内に供給される水酸化ナトリウム水溶液の量を、表２（１４）はガス洗浄塔３１内に供給される空気の量を示している。そして、ガス洗浄塔３１内に導入されたガスは、所定のｐＨ値に設定された水酸化ナトリウム水溶液のミストの中を通過していき、上述した塩酸、二酸化硫黄及び三酸化ヒ素などの酸性物質が水酸化ナトリウム水溶液により中和され、水溶液中に取り込まれていく。そして、ミストエリミネータ３５によりミストが除去された状態でガスが排出される。
【００２４】ガス洗浄塔３１から排出されたガスは、次に排ガス処理装置４０に導入される。排ガス処理装置４０では、まず湿式集塵機４１により塵分を取り除き、次に脱硝装置４３で窒素酸化物が取り除かれる。ここで表２（１６）は、窒素酸化物を除去するために脱硝装置４３に供給されるアンモニア量を示している。そして、ダイオキシン除去装置４５及び微量物質除去装置４７を通過した排ガス（表１（７）参照）は、煙突４９より排出される。表１（７）から明らかなように、排出される排ガスは、有毒物質が完全に除去されたものとなっている。ここで、本実施の形態では、脱硝装置４３の触媒として酸化チタンに酸化バナジウムを含有させたものを使用している。この種の触媒はヒ素の存在により触媒作用が劣化するという問題を有しているが、ヒ素成分はガス洗浄塔３１で既に除去されていることから、このような不具合が生じることはない。
【００２５】一方、ガス洗浄塔３１内への水酸化ナトリウム水溶液の供給に伴い、水酸化ナトリウム水溶液の一部が排水として排出されて貯留槽５１に貯められ、ポンプ５２により所定量ずつドラム乾燥機５３へと供給される。ここで、表２（８）はポンプ５２により送られる排水の成分を示している。表２（８）から明らかなように、排水にはヒ素化合物（ヒ酸ナトリウム、亜ヒ酸ナトリウム）が溶解し、ガス中に存在した塩素成分は塩化ナトリウムとなって溶解している。そして、ドラム乾燥機５３では、蒸気（表２（１３）参照）の供給により排水中の溶解物の固化が行われる。ここで表２（１７）は、取り出された固形物の成分を示している。この固形物は回収箱５４に回収されるが、これらは水溶性物質であるため、固形物は更に水溶性物質処理工程に送られ、難溶性物質に処理した後、ドラム缶等に封入して保管される。また、ヒ素自体は工業用原料として重要なものであることから、得られた固形物を精製して金属ヒ素を取り出すことも可能である。また、ドラム乾燥機５３では、下部からは凝縮した凝縮水が排出され、上部からは蒸発した気体成分が排出される。この蒸発した気体成分は、次に、スクラバ５５に導入されて水分が取り除かれ、フィルタ５６を透過した後、煙突４９から排出される（表２（１８）参照）。尚、スクラバ５５で得られた水は、洗浄装置３０の水供給タンク３３に循環供給される。
【００２６】本実施の形態では、化学兵器１中の毒性化合物を燃焼により分解し、発生した酸性の有毒ガスを水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和し、この水酸化ナトリウム水溶液の排液を加熱することで有毒物質を含む固形物として分離することができる。尚、本実施の形態では、化学兵器１を冷凍破砕することにより化学兵器１から爆薬及び毒性化合物を取り出すようにしていたが、これに限られるものではなく、化学兵器１を切断して内部の爆薬や毒性化合物を取り出すようにしてもよいことは勿論である。
【００２７】―実施の形態２―図２は、実施の形態２に係る化学兵器処理装置のシステムフローを示している。この化学兵器処理装置は、実施の形態１で説明したものと略同様の構成を有しているが、排水処理装置５０の構成が異なっている。尚、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施の形態において、排水処理装置５０は、洗浄装置３０のガス洗浄塔３１から排出された排水及び上記湿式集塵機４１から排出された排水を貯留する貯留槽５１と、貯留槽５１から排水を汲み出すポンプ５２と、汲み出された排水を化学処理する反応槽群６０と、反応槽群６０から排出された固形物と排水との混合物を脱水する脱水機６１と、脱水された固形物を焼成する焼成炉６２とを備えている。また、本実施の形態では、反応槽群６０から排出された排水がドラム乾燥機５３に投入されるようになっている。ここで、反応槽群６０は、貯留槽５１からの排水及び水酸化カルシウムが投入される第一反応槽５７と、第一反応槽５７からの排水及び塩化鉄が投入される第二反応槽５８と、第二反応槽５８からの排水及び高分子凝集剤が投入される第三反応槽５９とを有している。
【００２８】次に、具体例を挙げてこの化学兵器処理装置の処理プロセスを説明する。ここで表３及び表４は、図２に示す化学兵器処理装置において、実施の形態１と同じ化学兵器１を処理する場合の物質収支表を示している。尚、表３、４中の（１）〜（１９）は、夫々図２に示す同符号のものに対応する。また、表３、４に示す値は、単位時間当たりの物質の発生量あるいは消費量（ｋｇ／ｈ）を示している。
【００２９】
【表３】

【００３０】
【表４】

【００３１】まず、化学兵器１（表３（１）参照）は、冷凍破砕装置１０に搬入されて冷凍、破砕される。破砕により、化学兵器１は、弾殻２、毒性化合物としてのマスタード、ルイサイト、ジフェニルシアノアルシン及びジフェニルクロロアルシン、爆薬としてのピクリン酸とが混在した状態になる（表３（２）参照）。尚、冷凍破砕を行えば、化学兵器１に内蔵される爆薬が爆発するような事態は生じない。尚、表３（２）において、左側は燃焼前の成分を、右側は燃焼後の成分を示している。次に、破砕した化学兵器１を燃焼装置２０で燃焼させる。まず、ロータリーキルン２１に投入して８５０℃で燃焼させ、爆薬及び毒性化合物を分解する。そして、ロータリーキルン２１から排出されたガスをアフターバーナ２２に導入して１５００℃で再燃焼させる一方、弾殻２を弾殻収容部２３に収容する（表３（３）参照）。このとき、弾殻収容部２３に収容された弾殻２からは、毒性化合物が完全に除去された状態となっている。尚、表３（４）はロータリーキルン２１に供給する空気量を、表３（５）はロータリーキルン２１及びアフターバーナ２２で使用される灯油量を示している。尚、この例では、実施の形態１と同様に使用される灯油量は０である。
【００３２】アフターバーナ２２から排出されたガス（表３（６）参照）は、次に洗浄装置３０すなわちガス洗浄塔３１に導入される。表から明らかなように、ガス洗浄塔３１に導入されるガスは、塩酸、二酸化硫黄、三酸化ヒ素などの有毒ガスを多く含んだものとなっている。ガス洗浄塔３１内部にはｐＨセンサ（図示せず）及び液量センサ（図示せず）が設置されており、計測されるｐＨ値及び液量に応じて水酸化ナトリウム水溶液あるいは水を供給し、所定のｐＨ値を維持するようになっている。ここで、表４（１０）は、ガス洗浄塔３１内に供給される水酸化ナトリウム水溶液の量を、表４（１４）はガス洗浄塔３１内に供給される空気の量を示している。そして、ガス洗浄塔３１内に導入されたガスは、所定のｐＨ値に設定された水酸化ナトリウム水溶液のミストの中を通過していき、上述した塩酸、二酸化硫黄及び三酸化ヒ素などの酸性物質が水酸化ナトリウム水溶液により中和され、水溶液中に取り込まれていく。そして、ミストエリミネータ３５によりミストが除去された状態でガスが排出される。
【００３３】ガス洗浄塔３１から排出されたガスは、次に排ガス処理装置４０に導入される。排ガス処理装置４０では、まず湿式集塵機４１により塵分を取り除き、次に脱硝装置４３で窒素酸化物が取り除かれる。ここで表４（１６）は、窒素酸化物を除去するために脱硝装置４３に供給されるアンモニア量を示している。そして、ダイオキシン除去装置４５及び微量物質除去装置４７を通過した排ガス（表３（７）参照）は、煙突４９より排出される。表３（７）から明らかなように、排出される排ガスは、有毒物質が完全に除去されたものとなっている。
【００３４】一方、ガス洗浄塔３１内への水酸化ナトリウム水溶液の供給に伴い、水酸化ナトリウム水溶液の一部が排水として排出されて貯留槽５１に貯められポンプ５２により所定量ずつ第一反応槽５７へと供給される。ここで、表３（８）はポンプ５２により送られる排水の成分を示している。表３（８）から明らかなように、排水には、ヒ素化合物（ヒ酸ナトリウム、亜ヒ酸ナトリウム）が溶解し、ガス中に存在した塩素成分は安全な塩化ナトリウムとなって溶解している。そして、第一反応槽５７では、水酸化カルシウム（表４（１１）参照）の投入により可溶性のヒ素がヒ酸カルシウムＣａ3（ＡｓＯ4）2、溶液中の硫酸イオンＳＯ42-が硫酸カルシウムＣａＳＯ4として沈殿物を生成し、この沈殿物が第一反応槽５７下部より脱水機６１に送られる。また、第二反応槽５８では、塩化鉄（表４（１２）参照）の投入により水酸化鉄Ｆｅ(ＯＨ)2が生成して、排水中に浮遊している微粒子の表面に付着し、これらが凝集して重くなって沈殿物が生成され、この沈殿物が第二反応槽５８下部より脱水機６１に送られる。更に、第三反応槽５９では、樹脂製の高分子凝集剤（表４（１５）参照）の投入により、第二反応槽５８内で沈殿しきれなかった微粒子の表面に吸着し、これらが凝集して重くなって沈殿物が生成され、この沈殿物が第三反応槽５９の下部より脱水機６１に送られる。
【００３５】また、反応槽群６０から排出された固形物と排水との混合物は脱水機６１で脱水された後、焼成炉６２により１１００℃で焼成され、完全に水分が除去される。焼成により得られた焼成物は難溶性物質に処理された後、セメント固化され管理型廃棄物として保管される。ここで表３（９）は最終的に得られる難溶性物質の成分を示している。
【００３６】一方、第三反応槽５９から排出された排水（表４（１９）参照）は、所定量ずつドラム乾燥機５３へと供給される。表４（１９）から明らかなように、排水には、少量のヒ素化合物（ヒ酸ナトリウム、亜ヒ酸ナトリウム）が溶解している。そして、ドラム乾燥機５３では、蒸気（表４（１３）参照）の供給により排水中の溶解物の固化が行われる。ここで表４（１７）は、取り出された固形物の成分を示している。この固形物は回収箱５４に回収されるが、これらは水溶性物質であるため、固形物は更に水溶性物質処理工程に送られ、難溶性物質に処理した後、ドラム缶等に封入して保管される。また、ヒ素自体は工業用原料として重要なものであることから、得られた固形物を精製して金属ヒ素を取り出すことも可能である。また、ドラム乾燥機５３では、下部からは凝縮した凝縮水が排出され、上部からは蒸発した気体成分が排出される。この蒸発した気体成分は、次に、スクラバ５５に導入されて水分が取り除かれ、フィルタ５６を透過した後、煙突４９から排出される（表４（１８）参照）。尚、スクラバ５５で得られた水は、洗浄装置３０の水供給タンク３３に循環供給される。
【００３７】本実施の形態では、ヒ酸や亜ヒ酸が溶解した水酸化ナトリウム水溶液の排液を化学処理し、ヒ酸あるいは亜ヒ酸の大半をより安定（水に溶けにくい）なルシウム化合物とすることができる。これにより、分離後の有毒物質を安定した状態で保管することができる。
【００３８】―実施の形態３―図３は、実施の形態３に係る化学兵器処理装置のシステムフローを示している。この化学兵器処理装置は、実施の形態２で説明したものと略同様の構成を有しているが、ガス洗浄塔３１に投入する薬品として水酸化ナトリウムに代えて石灰石（炭酸カルシウム：ＣａＣＯ3）を用いるようにしたものである。尚、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、ドラム乾燥機５３で得られた固形物が、焼成炉６２に導入される点も実施の形態２と異なっている。
【００３９】次に、具体例を挙げてこの化学兵器処理装置の処理プロセスを説明する。ここで表５及び６は、図３に示す化学兵器処理装置において、実施の形態１、２と同じ化学兵器１を処理する場合の物質収支表を示している。尚、表５、６中の（１）〜（１９）は、夫々図３に示す同符号のものに対応する。また、表５、６に示す値は、単位時間当たりの物質の発生量あるいは消費量（ｋｇ／ｈ）を示している。
【００４０】
【表５】

【００４１】
【表６】

【００４２】まず、化学兵器１（表５（１）参照）は、冷凍破砕装置１０に搬入されて冷凍、破砕される。破砕により、化学兵器１は、弾殻２、毒性化合物としてのマスタード及びルイサイト、ジフェニルシアノアルシン及びジフェニルクロロアルシン、爆薬としてのピクリン酸とが混在した状態になる（表５（２）参照）。尚、冷凍破砕を行えば、化学兵器１に内蔵される爆薬が爆発するような事態は生じない。尚、表５（２）において、左側は燃焼前の成分を、右側は燃焼後の成分を示している。次に、破砕した化学兵器１を燃焼装置２０で燃焼させる。まず、ロータリーキルン２１に投入して８５０℃で燃焼させ、爆薬及び毒性化合物を分解する。そして、ロータリーキルン２１から排出されたガスをアフターバーナ２２に導入して１５００℃で再燃焼させる一方、弾殻２を弾殻収容部２３に収容する（表５（３）参照）。このとき、弾殻収容部２３に収容された弾殻２からは、毒性化合物が完全に除去された状態となっている。尚、表５（４）はロータリーキルン２１に供給する空気量を、表５（５）はロータリーキルン２１及びアフターバーナ２２で使用される灯油量を示している。尚、この例では、実施の形態１と同様に使用される灯油量は０である。
【００４３】アフターバーナ２２から排出されたガス（表５（６）参照）は、次に洗浄装置３０すなわちガス洗浄塔３１に導入される。表から明らかなように、ガス洗浄塔３１に導入されるガスは、塩酸、二酸化硫黄、三酸化ヒ素などの有毒ガスを多く含んだものとなっている。ガス洗浄塔３１内部にはｐＨセンサ（図示せず）及び液量センサ（図示せず）が設置されており、計測されるｐＨ値及び液量に応じて石灰石あるいは水を供給し、所定のｐＨ値（アルカリ性）を維持するようになっている。ここで、表６（１０）は、ガス洗浄塔３１内に供給される石灰石の量を、表６（１４）はガス洗浄塔３１内に供給される空気の量を示している。そして、ガス洗浄塔３１内に導入されたガスは、所定のｐＨ値に設定された石灰水（炭酸カルシウム水溶液）のミストの中を通過していき、上述した塩酸、二酸化硫黄及び三酸化ヒ素などの酸性物質が石灰水により中和され、水溶液中に取り込まれていく。そして、ミストエリミネータ３５によりミストが除去された状態でガスが排出される。
【００４４】ガス洗浄塔３１から排出されたガスは、次に排ガス処理装置４０に導入される。排ガス処理装置４０では、まず湿式集塵機４１により塵分を取り除き、次に脱硝装置４３で窒素酸化物が取り除かれる。ここで表６（１６）は、窒素酸化物を除去するために脱硝装置４３に供給されるアンモニア量を示している。そして、ダイオキシン除去装置４５及び微量物質除去装置４７を通過した排ガス（表５（７）参照）は、煙突４９より排出される。表５（７）から明らかなように、排出される排ガスは、有毒物質が完全に除去されたものとなっている。
【００４５】一方、ガス洗浄塔３１内への石灰水の供給に伴い、石灰水の一部が排水として排出されて貯留槽５１に貯められポンプ５２により所定量ずつ第一反応槽５７へと供給される。ここで、表５（８）はポンプ５２により送られる排水の成分を示している。表５（８）から明らかなように、排水には、ヒ素化合物（亜ヒ酸カルシウム）が含まれ、ガス中に存在した塩素成分は安全な塩化カルシウムとなって溶解している。そして、第一反応槽５７では、水酸化カルシウム（表６（１１）参照）の投入により溶液中のヒ酸イオンＡｓＯ2-がヒ酸カルシウムＣａ3（ＡｓＯ4）2、溶液中の硫酸イオンＳＯ24-が硫酸カルシウムＣａＳＯ4として沈殿物を生成し、この沈殿物が第一反応槽５７下部より脱水機６１に送られる。また、第二反応槽５８では、塩化鉄（表６（１２）参照）の投入により水酸化鉄Ｆｅ(ＯＨ)2が生成して排水中に浮遊している微粒子の表面に付着し、これらが凝集して重たくなって沈殿物が生成され、この沈殿物が第二反応槽５８下部より脱水機６１に送られる。更に、第三反応槽５９では、樹脂製の高分子凝集剤（表６（１５）参照）の投入により、第二反応槽５８内で沈殿しきれなかった微粒子の表面に付着し、これらが凝集して重くなって沈殿物が生成され、得られた沈殿物が第三反応槽５９の下部より脱水機６１に送られる。
【００４６】また、反応槽群６０から排出された固形物と排水との混合物は脱水機６１で脱水された後、焼成炉６２により１１００℃で焼成され、完全に水分が除去される。焼成により得られた焼成物は難溶性物質であり、セメント固化され管理型廃棄物として保管される。ここで表５（９）は最終的に得られる難溶性物質の成分を示している。
【００４７】一方、第三反応槽５９から排出された排水（表６（１９）参照）は、所定量ずつドラム乾燥機５３へと供給される。そして、ドラム乾燥機５３では、蒸気（表６（１３）参照）の供給により排水中の溶解物の固化が行われる。表６（１９）から明らかなように、排水に有毒物質は含有されていないが、ドラム乾燥機５３で取り出された固形物は、念のため焼成炉６２に導入され、脱水機６１で得られた混合物と一緒に焼成されるようになっている。また、ドラム乾燥機５３では、下部からは凝縮した凝縮水が排出され、上部からは蒸発した気体成分が排出される。この蒸発した気体成分は、次に、スクラバ５５に導入されて水分が取り除かれ、フィルタ５６を透過した後、煙突４９から排出される（表６（１８）参照）。尚、スクラバ５５で得られた水は、洗浄装置３０の水供給タンク３３に循環供給される。
【００４８】本実施の形態では、水酸化ナトリウム水溶液に代えて石灰水を使用しているので、ヒ酸あるいは亜ヒ酸を当初より安定（水に溶けにくい）なカルシウム化合物とすることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、毒性化合物及び毒性化合物の分解によって生じる有毒物質を安全に処理することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目１６番５号
【出願日】 平成１４年４月２５日（２００２．４．２５）
【代理人】 【識別番号】１００１０００７７
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−３１０７９２（Ｐ２００３−３１０７９２Ａ）
【公開日】 平成１５年１１月５日（２００３．１１．５）
【出願番号】 特願２００２−１２４４３９（Ｐ２００２−１２４４３９）