JP2001347131A - 燃焼排ガス中の有害物の除去方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却設備から排出する燃焼排ガス中のダ
イオキシン、水銀、重金属などを除去するだけでなく、
廃水処理、燃焼灰などの処理を十分行ってより燃焼排ガ
ス浄化を図ること。 【解決手段】 ごみ焼却炉２から発生する燃焼排ガスに
は、固形物以外に硫黄酸化物、窒素酸化物、ハロゲン化
合物、ダイオキシンや重金属、水銀などが含まれる。こ
のような燃焼排ガスを電気集塵機４、脱硝装置３、ソー
ダ洗浄塔（スクラバー）５によるスクラビングによりハ
ロゲン化合物や重金属を十分に捕集するためにごみ焼却
炉２に添加量を調整した石炭を混ぜて混焼し、燃焼排ガ
ス中の硫黄／塩素濃度モル比に基づき、スクラバー５内
の吸収液中の亜硫酸塩濃度を調整する。こうして、ごみ
焼却炉２などから発生する燃焼排ガスの浄化対策が可能
であり、二次公害を出さない処理システムが構築でき
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、都市ごみ、産業排
出ごみあるいは一般の焼却炉の燃焼排ガス中の有害物除
去法として、特に、燃焼排ガス中のダイオキシン、水
銀、ハロゲン化合物、硫黄酸化物などの除去方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ごみと称される廃棄物の約７０％は、専
焼炉で焼却処分されている。この焼却炉から発生する燃
焼排ガス量は、１キログラム当たり７〜１４立方メート
ルである。この燃焼排ガスには、硫黄酸化物が３０〜１
００ｐｐｍ、窒素酸化物が１５０〜２５０ｐｐｍ、炭化
水素が４００〜８００ｐｐｍ含まれ、ダストが排ガス量
１立方メートル当たり１〜３グラムが含まれている。そ
の他に塩素、フッ素、臭素などのハロゲン化合物、微量
金属、水銀化合物、ダイオキシンなどが前記燃焼排ガス
中に含まれている。

【０００３】このようなごみ焼却設備は、都市やその近
郊に設けられるが、より安全な排ガス処理設備の建設と
その排ガス浄化対策が要請される。

【０００４】ごみ焼却炉としては、ストーカーや流動床
を備えた炉が多く採用されており、これに付設する排ガ
ス浄化対策設備としては、固形物を除去する電気集塵機
と、窒素酸化物を除去する脱硝装置と、硫黄酸化物を除
去するソーダ洗浄塔等を備えている。

【０００５】また、最近のごみ焼却設備では、ダイオキ
シン、水銀、重金属などを除去するだけでなく、廃水処
理、燃焼灰などの処理を十分行ってより環境浄化を図る
ことが強く要請されてきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ごみ焼却炉から発生す
る燃焼排ガスには、固形物以外に硫黄酸化物、窒素酸化
物、ハロゲン化合物、ダイオキシンや重金属、水銀など
が含まれる。このような燃焼排ガスを電気集塵機、脱硝
装置、ソーダ洗浄塔によるスクラビングのみでは、十分
にハロゲン化合物や重金属を捕集することができない。
本発明の課題は、ごみ焼却設備から排出する燃焼排ガス
中のダイオキシン、水銀、重金属などを除去するだけで
なく、廃水処理、燃焼灰などの処理を十分行って、より
燃焼排ガス浄化を図ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気集塵機で
ごみを含む被焼却物に石炭などの硫黄含有物を混ぜて燃
焼させ、得られる燃焼排ガス中の固形物を除去した後
に、脱硝装置により窒素酸化物を除去し、カルシウム、
マグネシウム、バリウム、ナトリウムのいずれかを含む
水酸化物あるいは炭酸塩を水に溶解させたもの、あるい
は水にスラリー状にしたものを吸収液とするスクラバー
に導入し、燃焼排ガス中の硫黄酸化物の一部を吸収液に
亜硫酸塩として捕集して、この亜硫酸塩を還元剤として
ハロゲン化合物や水銀を効率よく捕集するものである。

【０００８】ごみ焼却炉の燃焼排ガス中の硫黄酸化物
（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、ハロゲン化合物、
水銀化合物は、以下の反応により捕集される。以下で
は、スクラバーに供給する吸収剤として炭酸カルシウム
（ＣａＣＯ_３）を用いる場合について述べている。

【０００９】ごみ中の硫黄分（Ｓ）は、焼却炉内で酸化
されて大部分が二酸化硫黄ガス（ＳＯ_２）として排出さ
れる。燃焼排ガスからは固形物が除去され、さらに脱硝
された後にスクラバーに導入されるが、この際、スクラ
バー中の吸収液により排ガス中のＳＯ_２は吸収される
が、その反応は以下の通りである。

【００１０】ＳＯ_２が水に吸収されると、（１）式のよ
うに亜硫酸イオン（ＨＳＯ_３）として捕集される。

【００１１】 ＳＯ_２（ガス）＋Ｈ_２Ｏ＝ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋ （１） スクラバー内の吸収液中に含まれる炭酸カルシウム（Ｃ
ａＣＯ_３）は、亜硫酸ガス（ＳＯ_２）を吸収することに
より、（２）式の吸収液中への溶解反応が進行する。 ＣａＣＯ_３＋２ＳＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＝Ｃａ^２＋＋２ＨＳＯ_３ ⁻＋ＣＯ_２ （２）

【００１２】本発明で定義する亜硫酸塩は、例えばカル
シウムイオンがカウンターとして共存し、カルシウムイ
オン、亜硫酸イオンが飽和溶解度以上になると、亜硫酸
カルシウム（ＣａＳＯ_３）として晶析沈殿してくる。従
って、亜硫酸塩は部分的に常にＨＳＯ_３ ⁻として吸収液
中に溶解している状態にある。

【００１３】スクラバータンク内の吸収液に酸素を含む
ガスを微粒化して導入すると、ガス中の酸素が吸収液中
に吸収され、亜硫酸塩の一部は酸化されて（３）式に示
すように硫酸塩ＳＯ_４ ^２−として安定化する。 ＨＳＯ_３ ⁻＋１／２Ｏ_２＝ＳＯ_４ ^２−＋Ｈ^＋ （３）

【００１４】（３）式の酸化反応が進行すると、Ｈ^＋を
生成して水素イオン濃度指数である吸収液のｐＨが低下
してくるのと同時に、吸収液に供給されるＣａＣＯ_３の
溶解が進行する。 ＣａＣＯ_３＋２Ｈ^＋＝Ｃa^２＋＋ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ （４）

【００１５】スクラバー内で（３）式の亜硫酸塩の酸化
反応が進行し、ＳＯ_４ ^２−、Ｃa^{２ ＋}の過飽和度が高ま
ると、次の（５）式の晶析反応により石膏が生成し、沈
殿する。 Ｃａ^２＋＋ＳＯ_４ ^２−＋２Ｈ_２Ｏ＝ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ↓ （５） 燃焼排ガス中のハロゲン化合物として代表的な塩素は、
塩酸（ＨＣｌ）となり、燃焼排ガス中の酸素により酸化
され、塩素（Ｃｌ_２）となり、スクラバーの吸収液に吸
収されると、ｐＨの条件により塩素イオンＣｌ⁻あるい
は次亜鉛素酸イオンＣｌＯ⁻に解離する。

【００１６】ここで、還元剤として亜硫酸塩が吸収液中
に存在すると、次塩素酸ＨＣｌは、（６）、（７）式の
ように亜硫酸により還元されて塩素イオンＣｌ⁻として
解離する。ここで、本発明に関与している還元剤として
亜硫酸塩が吸収液中に存在すると、次塩素酸ＨＣｌＯ
は、（６）、（７）式のように亜鉛酸により還元されて
塩素イオンＣｌ⁻として解離する。 Ｃｌ_２＋ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＝２Ｃｌ⁻＋ＳＯ_４ ^２−＋２Ｈ^＋ （６） ＨＣｌＯ＋ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＝２Ｃｌ⁻＋ＳＯ_４ ^２−＋２Ｈ^＋ （７）

【００１７】燃焼排ガスには、塩素などのハロゲン化合
物以外に脱硝装置からリークしてくる窒素酸化物が含ま
れるが、この窒素酸化物も吸収液中で酸化され、スクラ
バー内の吸収液中で硫黄−窒素化合物（Ｓ−Ｎ化合物）
が生成する。このＳ−Ｎ化合物は、吸収液に還元剤とし
ての亜硫酸塩が共存していない場合、更に酸化反応が進
行し、硫黄−窒素−塩素化合物（Ｓ−Ｎ−Ｃｌ化合物）
が生成する。Ｓ−Ｎ−Ｃｌ化合物は、排水処理する際に
処理が困難なＣＯＤ物質であり、更に、ＢＯＤ処理を行
う微生物処理工程で脱窒菌の繁殖を低下させ、あるいは
死滅させる原因物質となる。

【００１８】燃焼排ガス中の窒素酸化物は大部分が脱硝
装置で捕集されるが、リークする窒素酸化物の一部が吸
収液中で酸化され、（８）式のように二酸化窒素（ＮＯ
_２）を生成する。 ２ＮＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＝ＨＮＯ_２＋ＨＮＯ_３ （８）

【００１９】スクラバーの吸収液に吸収されたＨＮ
Ｏ_２、ＨＮＯ_３は吸収液中のＨＳＯ_３ ⁻により還元され
る。

【００２０】 ＨＮＯ_２＋ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋＝ＮＯ（ＳＯ_３Ｈ）＋Ｈ_２Ｏ （９） ＮＯ（ＳＯ_３Ｈ）＋ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋ ＝ＨＯＮ（ＳＯ_３Ｈ）_２＋Ｈ_２Ｏ （１０） （ＳＯ_３Ｈ）＋ＨＳＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋＝Ｎ（ＳＯ_３Ｈ）_３＋Ｈ_２Ｏ （１1） ニトリドトリス硫酸Ｎ（ＳＯ_３Ｈ）_３は、速やかに加水
分解し、（１２）式のイミドビス硫酸ＨＮ（ＳＯ_３Ｈ）
_２を生成する。 Ｎ（ＳＯ_３Ｈ）_３＋Ｈ_２Ｏ＝ＨＮ（ＳＯ_３Ｈ）_２＋Ｈ_２ＳＯ_４ （１２）

【００２１】同様にヒドロキシアミドビス硫酸ＨＯＮ
（ＳＯ_３Ｈ）_２も加水分解し、（１３）式に示すような
ヒドロキシアミド硫酸を生成する。 ＨＯＮ(ＳＯ_３Ｈ）_２＋Ｈ_２Ｏ ＝ＨＮ（ＯＨ）（ＳＯ_３Ｈ）＋Ｈ_２ＳＯ_４ （１３）

【００２２】このような窒素酸化物、硫黄酸化物から生
成するＳ−Ｎ化合物は、吸収液中に亜硫酸塩が多量に存
在する場合には、吸収液中のＣｌ_２は（６）、（７）式
に示した反応により、Ｃｌ⁻として解離するが、還元剤
としての亜硫酸塩が存在しない場合、Ｓ−Ｎ−Ｃｌ化合
物としての酸化性物質として、ＮＣｌ_ｎ（ＳＯ_３Ｈ）
_３−ｎ（ｎは１〜２）を生成する。酸化性物質ＮＣｌ_ｎ
（ＳＯ_３Ｈ）_３−ｎは、亜硫酸塩が共存すると還元され
てＣｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_４ ⁻とな
る。

【００２３】従って、吸収液中に亜硫酸塩が共存する場
合には、スクラバー内の吸収液に酸化性物質ＮＣｌ
_ｎ（ＳＯ_３Ｈ）やＮＣｌ（ＳＯ_３Ｈ）_２が生成しないの
で、スクラバーの後工程である排水処理が容易になる。

【００２４】一方、スクラバーの吸収液に捕集された水
銀は、吸収液中に塩素が共存すると、高次のクロロ錯体
として液中に溶解してくるが、吸収液中に還元剤として
亜硫酸塩が共存すると、塩化物として溶解している水銀
は還元されて金属水銀として沈殿し、（５）式で生成す
る石膏と同時に固形物として回収できるので、スクラバ
ーの後工程である排水処理で水銀回収が不要となる。

【００２５】吸収液中の塩素（Ｃｌ_２）や次亜塩素酸
（ＨＣｌＯ）により燃焼排ガス中に含まれる水銀は酸化
され、吸収液に溶け出してくる。燃焼排ガス中の水銀回
収には亜硫酸塩が共存すること又は共存しないことを条
件として選択することで水銀化合物を回収できる。

【００２６】（１）亜硫酸塩が吸収液に共存する場合：
吸収液に捕集された水銀は亜硫酸塩により還元され、金
属水銀として（５）式で示す生成石膏中に沈殿回収され
る。 （２）亜硫酸塩が共存していない場合：燃焼排ガス中の
水銀化合物はハロゲン化合物である塩素（Ｃｌ_２）など
により酸化され、塩化水銀として吸収液に溶解してい
る。吸収液の一部をスクラバー系から抜き出し、これに
新たに亜硫酸塩を添加して液中の水銀を還元することに
より、金属水銀として回収できる。

【００２７】このように燃焼排ガス中の硫黄酸化物、ハ
ロゲン化合物、水銀化合物を効率よく捕集するには、ス
クラバー運用上、吸収液中の亜硫酸塩の管理が必要であ
る。

【００２８】亜硫酸塩の供給物質としては、被燃焼物質
中に硫黄分が含まれる場合には、被燃焼物質を燃焼させ
ることで硫黄酸化物を得て、これをスクラバーの吸収液
に捕集させて亜硫酸塩として固定させる。亜硫酸塩の供
給物質として、石炭をごみに混合して燃焼することが、
焼却炉内を高温状態に維持できるので有効である。

【００２９】また、最近、焼却炉から排出されるダイオ
キシンが重要な問題となっており、焼却炉でダイオキシ
ンを生成させない技術の開発が渇望されている。

【００３０】石炭専焼炉のボイラで発生するダイオキシ
ン類の量が、排ガス量１立方メートル当たり、０．１ナ
ノグラム以下とごみ焼却炉などに比較して非常に低濃度
である点に注目されてきている。従って、ごみに石炭を
混合させて焼却炉で燃焼させ、排出排ガスをスクラバー
で吸収液で処理することにより、石炭をスクラバーの吸
収液中の亜硫酸塩の供給物質とすることができ、この亜
硫酸塩で水銀化合物、ハロゲン化合物を捕集でき、焼却
炉とスクラバーの間で有害なダイオキシンを同時に低減
できる。

【００３１】スクラバーから吸収液の一部を抜き出して
固液分離した固形物は、吸収剤としてカルシウムを用い
た場合には石膏として回収できるが、バリウム、マグネ
シウムなどを吸収剤として用いると固液分離した固形物
はそれぞれ硫酸バリウム、硫酸マグネシウムである。

【００３２】しかし、水銀などの重金属などが前記固形
物に含まれる。この固形物は、電気集塵機の燃焼灰と混
合して管理区域のバンカーに投棄することやセメントと
混合した硬化物として安定化処理した後で管理区域のバ
ンカーに投棄することもできる。

【００３３】吸収液中の還元剤としての亜硫酸塩を高濃
度レベルに維持することで酸化性物質や水銀の塩化物を
生成することなく有害物を回収できるが、スクラバーで
の脱硫性能が亜硫酸濃度に大きく依存してくる。

【００３４】吸収液中の亜硫酸濃度が１立方メートル当
たり零以上で２〜３ミリモル領域で排ガスの脱硫性能が
大きく影響される。吸収液中の亜硫酸濃度が１立方メー
トル当たり零から増加するに従い、徐々に脱硫率が低下
し、１立方メートル当たり亜硫酸濃度が２ミリモル領域
で脱硫性能が最も低下する。その後の亜硫酸塩の増加に
従って固体の亜硫酸カルシウムが石膏と同時に晶析する
ようになると、再度、脱硫性能は徐々に高くなる現象が
ある。このように、亜硫酸塩の増加に従って脱硫性能が
低下した後に再び高くなる傾向は、吸収液への硫黄酸化
物の吸収機構が異なるためと考えられる。本発明では、
吸収液中の亜硫酸濃度が１立方メートル当たり零から２
〜３ミリモル領域で運用することが好ましい。

【００３５】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態の代表
的な燃焼排ガスから有害物を除去する処理システムを図
１に示す。ごみ焼却炉（あるいは専焼炉）２には、被焼
却物（ごみ等）１００が供給される。被焼却物１００中
の硫黄含有率に応じて被焼却物１００に硫黄供給物質１
０８が補給されるが、硫黄供給物質１０１として、例え
ば石炭が混合器１に供給され、被焼却物１００と混合さ
れる。混合排ガス１０２は焼却炉２に供給される。焼却
炉２はストカー型、流動床型など、いずれの方式のもの
でも良いが、被焼却物１００に石炭を混合させることで
焼却炉２内で高温でかつ、均一に被焼却物１００は燃焼
される。焼却炉２からの燃焼排ガス１０４には、前述し
た代表的なガス組成、固形物が含まれる。このような燃
焼排ガス１０４は脱硝装置３に導入され、燃焼排ガス１
０４中の窒素酸化物が除去される。脱硝装置３は後流側
の電気集塵機４で固形物が除去された後の排ガス１０６
の流路に設置することも可能である。

【００３６】通常、脱硝装置３は石炭火力発電設備のボ
イラにおける燃焼排ガス処理装置として多く採用されて
いるアンモニヤ１０３を還元剤として導入して、脱硝装
置３内の触媒上で排ガス中の窒素酸化物を接触還元する
方式のものが有効である。

【００３７】脱硝された燃焼排ガス１０５は電気集塵機
４に供給される。燃焼排ガス１０５には前述したように
固形物が燃焼排ガス１０５の１立方メートル当たり２グ
ラム程度含まれており、電気集塵機４の出口では固形物
を１立方メートル当たり２０ミリグラム程度に低減でき
る。

【００３８】脱塵された燃焼排ガス１０６は、吸収液１
０７が供給されるスクラバー５に導入され、ここで燃焼
排ガス１０６中の硫黄酸化物、ハロゲン化合物、水銀化
合物及び重金属の一部が除去される。スクラバー５は吸
収液１０７と燃焼排ガス１０６を効率よく接触させ、燃
焼排ガス１０６から有害物を吸収液１０７に吸収させ
る。

【００３９】スクラバー５に設けられるガスと吸収液を
接触させる気液接触装置には、種々の方式のものが提案
されているが、構造が簡単で、製作が容易で、通風損失
が小さく、ガス中の粉塵も除去できるスプレ方式のもの
が有効である。スプレ方式の気液接触装置を採用したス
クラバー５については図２に示す。

【００４０】有害物を除去した燃焼排ガス１０６はスク
ラバー５に導入され、ここで冷却と加湿がなされるた
め、約５０℃の飽和ガスとなっている。この状態の浄化
ガス１０８を煙突７から放出すると白煙が発生する。こ
のために、浄化ガス１０８を露点以上に加熱して煙突７
から放出する必要がある。浄化ガス１０８の加熱方法に
は、前流の高温ガスと熱交換する方法、加熱器６で新た
な燃料を燃焼させて、発生する高温ガスと混合する方法
などが採用される。浄化ガス１０８は１００℃近傍に加
熱され、浄化ガス１０９となり、煙突７より放出され
る。

【００４１】スクラバー５には、吸収剤としてカルシウ
ム、マグネシウム、バリウム等の水酸化物あるいは炭酸
塩を供給する。また、吸収液中の亜硫酸塩の濃度調整の
ために、スクラバー５の液溜めタンク１１９（図２）内
に酸素を含むガス１２０を供給し、硫酸塩とする。スク
ラバー５から吸収液の一部を流路１１０から抜き出し、
固液分離機８で固液分離し、硫酸塩を含む固形物は流路
１１４から抜き出し、排水は流路１１２から抜き出す。

【００４２】前記固形物には重金属や水銀が含まれる
が、固形物は硬化器９に送られ、セメント等の硬化剤１
１３及び ／又は燃焼灰１１８と混ぜ、流路１１５から
安定な硬化物１０として取り出す。硬化物１０中の水銀
や重金属は硬化剤１１３及び／又は燃焼灰１１８中のア
ルミ、シリカなどと安定な固形物を形成する。従って、
硬化物１０は雨水に晒されても、重金属などが溶出する
ことなく固定されるので、管理区域のバンカー等に投棄
できる。

【００４３】固液分離機８から抜き出された排水は排水
処理装置１１で放流できる基準を達成するように浄化処
理され、流路１１１から放流される。

【００４４】スクラバー５にスプレ方式の気液接触装置
を採用した例を図２に示す。スクラバー５の下部に設け
た液溜めタンク１１９には、亜硫酸塩濃度を調整するた
めに酸素を含むガス（空気など）１２０を攪拌機１２４
で微粒化して吹き込む。液溜めタンク１１９には、タン
ク１１９内の吸収液（炭酸カルシウムなど）の水素イオ
ン濃度指数計としてのｐＨ計１２５が設けられる。ま
た、液溜めタンク１１９内の吸収液中の亜硫酸濃度は直
読センサーが無いので、吸収液を採取して分析して測定
する。

【００４５】液溜めタンク１１９内の吸収液は循環ポン
プ１２２により、気液接触装置のスプレ部１２１に供給
される。スプレ部１２１で微粒化された吸収液の液滴と
燃焼排ガス１０６が接触し、燃焼排ガス１０６中の硫黄
酸化物などの有害物が吸収液中に吸収される。有害物を
除去された浄化ガス１０８は加熱器６（図１）に送られ
る。

【００４６】スクラバー５の吸収液中でＳ−Ｎ化合物か
ら生成する酸化性物質（Ｓ−Ｎ−Ｃｌ化合物）の生成を
抑制するため及び水銀が液中に溶出しないようにするた
めには、過剰な酸化処理を行わないことである。この酸
化性物質（Ｓ−Ｎ−Ｃｌ化合物）の生成の抑制及び水銀
の液中への溶出を防止するには、吸収液中の溶存酸素濃
度、酸化還元電位、亜硫酸塩濃度を管理する必要があ
る。

【００４７】図３に示すグラフは吸収液中の溶存酸素濃
度と酸化性物質の生成量の関係を示す。吸収液中の溶存
酸素濃度が高くなるほど酸化性物質の生成量が増加する
ので、酸化性物質を抑制し、金属水銀が吸収液中に溶出
してくるのを防止するには、亜硫酸塩を酸化させるに際
して、過剰な酸化を防止することである。

【００４８】また、図４に示すように、酸化性物質の生
成には吸収液の酸化還元電位が大きく関与している。吸
収液中の酸化還元電位が高まると酸化性物質の生成量が
増加しており、酸化性物質の生成量は吸収液中の酸化還
元電位と溶存酸素に密接に関係していることが分かる。

【００４９】従って、スクラバー５内の吸収液中での酸
化性物質の生成量を抑制し、水銀を吸収液に溶出させな
いためには、吸収液中に亜硫酸塩を常に共存させる必要
がある。

【００５０】図５に亜硫酸塩の代表例として、亜硫酸カ
ルシウムの溶解度と吸収液のｐＨの関係を示し、図６に
脱硫率と吸収液中の亜硫酸カルシウム濃度の関係を示
す。吸収液中のｐＨが５近傍では概略、吸収液１リット
ル当たり約１ミリモルの亜硫酸イオンが溶解している。
この溶解している亜硫酸イオンが存在している飽和溶解
度域までは脱硫性能は低下し、その後、亜硫酸塩濃度が
飽和溶解度以上になると、亜硫酸カルシウムが固体とし
て晶析してくる。この亜硫酸カルシウムが固体として共
存してくると、脱硫性能が僅か上昇してくる。これは、
亜硫酸カルシウム自体が緩衝作用を奏し、吸収液の界面
のｐＨ低下を抑えるように働くためである。

【００５１】従って、吸収液中の酸化性物質の生成抑
制、水銀の溶出防止のためには、本発明のように亜硫酸
塩を還元剤として吸収液に共存させ、亜硫酸塩濃度を吸
収液の飽和溶解度以下で運用すること、固体として亜硫
酸カルシウムを共存させて運用することができる。

【００５２】しかし、吸収液中の亜硫酸塩は排水などＣ
ＯＤ物質として管理されているので、放流時には再酸化
して亜硫酸塩濃度を許容値以下に低減する必要がある。
ごみ焼却時には、ごみ１００トン当たり、約０．７５ト
ンの塩素量が含まれ、その中で燃焼性塩素量は約０．６
４トンと言われている。このうちの一部がダイオキシン
（ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン）に含まれる。ダイ
オキシンには塩素原子８個が結合できるから、塩素原子
の配置位置により７５種の異性体が存在する。これらダ
イオキシンの異性体の生成は燃料の燃焼過程での不完全
燃焼、燃焼ガスからの熱回収過程、燃焼ガスの冷却過程
及び排ガス処理過程で発生する。

【００５３】石炭火力でのダイオキシンの発生量が燃焼
排ガス１立方メートル当たり、０．１ナノグラム以下と
少ないことから、ごみ燃焼時の硫黄添加について検討さ
れていることはすでに述べた。

【００５４】本発明は、スクラバーの亜硫酸塩の供給物
質として、図１に示すように被焼却物（ごみ）１００に
硫黄酸化物の供給物質として石炭１０１を混ぜ、焼却炉
２で混焼させることで、ダイオキシン類の生成量も減少
させるものである。

【００５５】表１には、硫黄／塩素のモル比を調整して
被焼却物（ごみ）１００と石炭１０１を混ぜて、焼却炉
２で燃焼させたときの燃焼排ガス中の硫黄／塩素のモル
比とダイオキシン類の生成量との関係を示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】石炭で硫黄濃度を調整しない場合（石炭無
添加時）、ダイオキシン類の発生量は燃焼排ガス１立方
メートル当たり１０００〜５０００ナノグラムであるの
に対して、硫黄含有率を無添加時の約４倍に増加させる
と、ダイオキシン類の発生量を約１／１００に低減でき
る。硫黄／塩素モル比の値を大きくすると更にダイオキ
シン類の発生量を低減できる。

【００５８】スクラバー５から取り出した吸収液を固液
分離機８で固液分離した固形物は、吸収液中の吸収剤と
してカルシウム、バリウム、マグネシウム、ナトリウム
の水酸化物及び炭酸化物のいずれを用いるかにより成分
が異なる。例えば、炭酸カルシウムを吸収剤としたとき
には、固形物は２水塩の石膏が主成分となる。この石膏
内に水銀、重金属などが共存する。従って、この石膏を
有価物として使用しないで、水銀や重金属などが雨水な
どに晒されたときに溶出しないような安定化処理して管
理区域のバンカーに保管することが必要である。

【００５９】重金属などが溶出しない程度に石膏を安定
化処理する方法としては、固液分離機８で固液分離した
固形物をセメントと混練し、固化することが有効であ
る。この時セメント中のＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２
は重金属、石膏などと共に安定な固形物を作り、硬化物
に閉じこめることが可能である。この回収石膏に電気集
塵機８から回収される焼却灰を混練し、水熱反応を行わ
せることにより、重金属などを固形物から溶出させない
安定なエトリンガイト類似の複塩が生成する。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、燃焼排ガス中の有害物とし
て、窒素酸化物、硫黄酸化物、ハロゲン化合物、水銀化
合物、ダイオキシン類を除去する処理システムに関する
もので、特に、燃焼排ガス中の硫黄濃度を調整し、ダイ
オキシン類及び酸化性物質、水銀化合物を除去するよう
にしたものである。これによって、ごみ焼却炉などから
発生する燃焼排ガスの環境対策が可能であり、二次公害
を出さない処理システムが構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の燃焼排ガスからの有害
物を処理するプロセスを示す図である。

【図２】 図１のフローの中のスクラバーの構成図であ
る。

【図３】 図１のスクラバー内の吸収液中の溶存酸素濃
度と酸化性物質の発生挙動の関係を示す図である。

【図４】 図１のスクラバー内の吸収液中の酸化還元電
位と酸化性物質の発生挙動の関係を示す図である。

【図５】 図１のスクラバー内での吸収液のｐＨと亜硫
酸カルシウム溶解度の関係を示す図である。

【図６】 図１のスクラバー内の吸収液中の亜硫酸塩濃
度と脱硫性能の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 混合器 ２ 燃焼炉（焼却
炉） ３ 脱硝装置 ４ 電気集塵機 ５ スクラバー ６ ガス再加熱器 ７ 煙突 ８ 固液分離機 ９ 硬化器 １０ 硬化物 １１ 排水処理装置 １００ 被焼却物 １０１ 硫黄供給物質（石炭） １０２ 混合排ガ
ス １０３ アンモニヤ １０４、１０５、
１０６ 燃焼排ガス １０７ 吸収剤 １０８、１０９
浄化ガス １１０、１１１、１１２、１１４、１１５ 流路 １１３ 硬化剤（例 セメント） １１８ 燃焼灰 １１９ 液溜めタンク １２０ 酸素を含
むガス（例 空気） １２１ スプレ部 １２２ 循環ポン
プ １２４ 撹拌機 １２５ ｐＨ計

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｂ 15/04 Ｄ (72)発明者 小山 俊太郎 茨城県日立市大みか町７丁目１番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 野沢 滋 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Ｆターム(参考） 3K070 DA02 DA03 DA05 DA12 DA13 DA22 DA30 DA38 DA60 DA83 4D002 AA02 AA12 AA17 AA21 AA29 AB01 AC01 BA02 BA06 CA01 DA02 DA04 DA05 DA06 DA07 DA12 DA16 GB08 HA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみを含む被焼却物に硫黄含有物を混ぜ
   て混焼させ、前記硫黄酸化物を含む燃焼排ガス中の固形
   物を除去し、次いで燃焼排ガスを脱硝剤と接触させて燃
   焼排ガス中の窒素酸化物を除去した後に、カルシウム、
   マグネシウム、バリウム、ナトリウムの少なくともいず
   れかを含む水酸化物又は炭酸塩を水に溶解した又はスラ
   リー状にした吸収液を燃焼排ガスと接触させて吸収液に
   燃焼排ガス中の硫黄酸化物の一部を亜硫酸塩と硫酸塩と
   して捕集し、該亜硫酸塩を還元剤として燃焼排ガス中の
   ハロゲン化合物、水銀化合物を捕集することを特徴とす
   る燃焼排ガス中の有害物の除去方法。
2. 【請求項２】 燃焼排ガス中の全塩素モル数の０．５モ
   ル以上の硫黄分が得られる量の硫黄含有物をごみを含む
   被焼却物に供給することを特徴とする請求項１記載の燃
   焼排ガス中の有害物の除去方法。
3. 【請求項３】 吸収液中の亜硫酸塩濃度が１立方メート
   ル当たり零から２〜３ミリモルであることを特徴とする
   請求項１又は２記載の燃焼排ガス中の有害物の除去方
   法。
4. 【請求項４】 吸収液中に塩化物として捕集した水銀を
   金属水銀として回収するために、吸収液中のｐＨが５以
   下で、亜硫酸塩濃度が零以上で該亜硫酸塩の飽和溶解度
   以下になるように吸収液を酸化調製し、スクラバーの気
   液接触部に搬送する吸収液の溶存酸素が零で、酸化還元
   電位が２００ミリボルト以下になるように調整すること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃焼
   排ガス中の有害物の除去方法。
5. 【請求項５】 吸収液中の亜硫酸塩濃度が飽和溶解度以
   下となるように、ごみを含む被焼却物に混ぜる石炭の供
   給量を調整することを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の燃焼排ガス中の有害物の除去方法。
6. 【請求項６】 燃焼排ガスを処理した後の吸収液中の固
   形分を分離除去した後の排水中の亜硫酸塩濃度が許容値
   以下になるように酸化させた後に放流することを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれかに記載の燃焼排ガス中
   の有害物の除去方法。
7. 【請求項７】 硫黄含有物は石炭であることを特徴とす
   る請求項１ないし６のいずれかに記載の燃焼排ガス中の
   有害物の除去方法。
8. 【請求項８】 燃焼排ガスを処理した後の吸収液中の固
   形分を分離し、該固形分にセメントなどの硬化剤を混ぜ
   て固化することを特徴とする請求項１ないし７のいずれ
   かに記載の燃焼排ガス中の有害物の除去方法。
9. 【請求項９】 ごみを含む被焼却物に硫黄含有物を混ぜ
   て混焼させる焼却炉と、 該焼却炉で発生した硫黄分を含む燃焼排ガス中の固形物
   を分離除去する電気集塵機と、 脱硝剤を供給して燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する
   脱硝装置と、 カルシウム、マグネシウム、バリウム、ナトリウムのい
   ずれかを含む水酸化物あるいは炭酸塩を水に溶解したも
   の又はスラリー状にしたものを吸収液として脱硝後の燃
   焼排ガスと接触させるスクラバーとを備えたことを特徴
   とする燃焼排ガス中の有害物の除去装置。