JP2002079054A

JP2002079054A - 有害物質の除去方法

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Publication number: JP2002079054A
Application number: JP2000268440A
Authority: JP
Inventors: Junichi Miyake; 純一三宅; Toru Ishii; 徹石井
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物焼却施設の排ガス湿式洗浄塔内で有害
物質、特にダイオキシン類を効率よく分解して、この排
ガス湿式洗浄塔から排出される廃棄ガスおよび廃棄洗浄
液中の有害物質含量を著しく低減させる。【解決手段】排ガス湿式洗浄塔内で排ガスと洗浄液と
を接触させて排ガスを処理するにあたり、洗浄塔内に触
媒を存在させ、洗浄液中に移行した有害物質と排ガス中
に残存する有害物質とを同時に分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有害物質の除去方法
に関し、詳しくは廃棄物焼却施設などから排出されるダ
イオキシン類などの有害物質を含有する排ガスの処理方
法に関する。特に、本発明は廃棄物焼却施設の排ガス湿
式洗浄塔から排出される廃棄ガスおよび廃棄洗浄液に含
まれるダイオキシン類の含量を著しく低減させる方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に廃棄物焼却施設の排ガス湿式洗浄
塔は、燃焼排ガス中に含まれる塩化水素などの有害成分
を除去するために設置されており、水酸化ナトリウムな
どのアルカリ水溶液を洗浄液として用いることにより、
有害成分の中和処理などを行う。ここで、排ガス中に含
まれているダイオキシン類の一部は洗浄液中に移行し、
排ガス中に残存したダイオキシン類はそのまま排ガスと
ともに次工程または大気中へ排出されることが多い（本
発明では、この次工程または大気中に排出されるガスを
「廃棄ガス」という。）。洗浄液は、通常、排ガス湿式
洗浄塔内で循環利用された後、後段の洗浄液処理設備に
送られる（本発明では、この排ガス湿式洗浄塔から、そ
の後の処理設備に送られる使用済み洗浄液を「廃棄洗浄
液」という。）。洗浄液処理設備では、排ガスから洗浄
液に吸収された重金属類を処理するために、凝集沈殿処
理やキレート吸着処理などが施され、重金属類は汚泥と
して排出される。ここで、排ガス中から洗浄液中に移行
したダイオキシン類の大部分は、重金属類とともに汚泥
として排出される。この洗浄液処理設備は、洗浄液中の
重金属類を除去するために設置されたものであり、ダイ
オキシン類の処理を主目的としたものではないことが一
般的である。ここで発生した汚泥は最終処分場に埋め立
てられることが多く、最終処分場浸出水のダイオキシン
類濃度を増加させる原因になっている。洗浄液中のダイ
オキシン類を処理する方法は、何通りか提案されてはい
るものの、未だ技術的に未確立のものが多い。

【０００３】また、排ガス中の有害物質、特にダイオキ
シン類を分解除去する方法も種々提案されているが必ず
しも満足のいくものではなく、工業的に有利な排ガス処
理方法の開発が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、廃棄物焼却施設の排ガス湿式洗浄塔内で有害物質、
特にダイオキシン類を効率よく分解して、この排ガス湿
式洗浄塔から排出される廃棄ガスおよび廃棄洗浄液中の
有害物質含量を著しく低減させる方法を提供することに
ある。

【０００５】本発明の他の目的は、排ガス中の有害物
質、特にダイオキシン類を効率よく分解する方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らの研究によれ
ば、排ガス湿式洗浄塔内において、排ガスと洗浄液とが
向流接触する部位に触媒を存在させると、排ガスと洗浄
液との接触により洗浄液に移行したダイオキシン類と排
ガス中に残存するダイオキシン類とを同時に分解でき、
その結果、排ガス湿式洗浄塔から排出される廃棄ガスお
よび廃棄洗浄液中のダイオキシン類の含量を著しく低減
できることがわかった。また、一般にダイオキシン類の
多くはダストに付着して存在しているので、排ガスと洗
浄液とを触媒の存在下に向流接触させると、ダイオキシ
ン類は洗浄液中に移行し、触媒によって分解され易くな
ることがわかった。本発明は、このような知見に基づい
て完成されたものである。すなわち、本発明は、排ガス
湿式洗浄塔内で排ガスと洗浄液とを接触させて排ガスを
処理するにあたり、該洗浄塔内に触媒を存在させて有害
物質を分解することを特徴とする有害物質の除去方法で
ある。

【０００７】また、本発明は、排ガスを触媒の存在下に
水性媒体と接触させて排ガス中の有害物質を分解するこ
とを特徴とする有害物質の除去方法である。

【０００８】本発明の「有害物質」とは、環境ホルモン
（特にダイオキシン類）などの有害な物質を意味し、
「分解」とは、このような有害物質を酸化あるいは分解
するなどして無害化、あるいはその毒性を低減させるこ
とを意味し、また「触媒」とは、上記有害物質を上記の
ように分解する機能を有するものを意味する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の排ガスとは、ゴミなどの
一般廃棄物や産業廃棄物などの焼却によって発生する燃
焼排ガスであり、通常、環境ホルモン（特にダイオキシ
ン類）などの有害物質を含むものである。具体的には、
都市ゴミの処理を目的とした一般廃棄物焼却施設および
産業廃棄物の処理を目的とした産業廃棄物焼却施設を総
称する廃棄物焼却施設から排出される排ガスである。

【００１０】廃棄物焼却施設には、一般に排ガス湿式洗
浄塔が設けられている場合が多い。この排ガス湿式洗浄
塔では、廃棄物燃焼施設の焼却炉から排出される排ガス
と一般に洗浄液といわれる、水酸化ナトリウムなどを含
むアルカリ水溶液とを向流接触させ、排ガス中に含まれ
ている塩化水素などの成分を中和処理して除去してい
る。しかし、前記のとおり、既存の排ガス湿式洗浄塔か
ら排出される廃棄ガスおよび廃棄洗浄液中の有害物質の
含量は高く、環境に与える影響は大きなものがある。

【００１１】本発明の一つは、上記のような廃棄物焼却
施設に設けられた既存の排ガス湿式洗浄塔から排出され
る廃棄ガスおよび廃棄洗浄液中の有害物質の含量を低減
させるために、洗浄塔内に触媒を存在させ、この触媒の
存在下に排ガスと洗浄液とを接触させるというものであ
る。

【００１２】本発明で用いる排ガス湿式洗浄塔には特に
制限はなく、充填塔、流動層スクラバー、スプレー塔、
サイクロンスクラバー、ベンチュリースクラバー、濡れ
壁塔、十字流接触装置、段塔、気泡塔、ジェットスクラ
バー、濡れ棚塔などの形式の各種排ガス湿式洗浄塔を用
いることができる。また、この排ガス湿式洗浄塔で用い
る洗浄液についても特に制限はなく、一般に排ガス湿式
洗浄塔の洗浄液として用いれられている公知の洗浄液を
用いることができる。例えば、水酸化ナトリウムなどを
含むアルカリ水溶液を挙げることができる。

【００１３】一般的に、排ガスは、焼却炉から排出され
た後、ろ過式集塵器や電気集塵器などの集塵装置を経て
排ガス湿式洗浄塔に供給されることが多い。特に電気集
塵器の後段に設けられた排ガス湿式洗浄塔に供給される
排ガス中に含まれるダイオキシン類濃度は高くなる場合
が多いため、本発明の処理方法は、電気集塵器の後段に
排ガス湿式洗浄塔が設けられている場合に特に有効であ
る。

【００１４】図１は、本発明の一実施態様を示した説明
図である。以下、図１に基づいて本発明を詳細に説明す
る。なお、図１に示す態様においては、排ガス湿式洗浄
塔としてスプレー塔が用いられているが、本発明はこれ
に限定されるものではないことはいうまでもない。

【００１５】焼却炉、または焼却炉後段に設けられた集
塵装置から排出された排ガスは排ガス供給ライン２から
排ガス湿式洗浄塔１の下部に供給される。一方、洗浄液
は洗浄液循環ポンプ４によって洗浄液ライン５を経てノ
ズル６から噴霧され、ガス供給ライン２から供給された
排ガスと向流接触しながら触媒層１３を通過し、塔底に
貯まる。塔底に貯まった洗浄液は洗浄液循環ライン７か
ら洗浄液循環ポンプ４により引き抜かれ、循環利用され
る。循環利用により洗浄能力の低下した洗浄液は、廃棄
洗浄液として調節バルブ１０を経て廃棄洗浄液引抜ライ
ン１１から廃棄洗浄液処理工程へ供給される。廃棄洗浄
液の引き抜きに伴う洗浄液の減少分は、洗浄液追加供給
ポンプ９により洗浄液供給タンク８から新たな洗浄液を
供給することにより補われる。この際、廃棄洗浄液の引
き抜きおよび新たな洗浄液の補給はバッチ式、連続式の
いずれの方式でもよい。また、触媒は図１のように触媒
層１３として存在させてもよいし、触媒層１３を設置せ
ず洗浄液中に混入させ、洗浄液とともに循環させて存在
させてもよい。

【００１６】排ガス中のダイオキシン類は、排ガス湿式
洗浄塔内部のノズル６より下の部分において触媒の存在
下に洗浄液と接触することにより分解される。このと
き、排ガス中に含まれるダストの大部分は洗浄液と接触
したときに洗浄液中に取り込まれる。排ガス中のダイオ
キシン類は、排ガス中のダストに付着した状態で存在し
ているものの比率が高いため、そのほとんどが洗浄液と
接触したときに洗浄液中にダストとともに取り込まれ
る。排ガス中に残存した微量のダイオキシン類は触媒層
１３において分解される。一方、洗浄液中に移行したダ
イオキシン類は、触媒層１３を通過する際に触媒表面上
で分解される。

【００１７】上記分解においては、排ガス中に含まれる
酸素を利用することができるが、必要に応じて、空気や
過酸化水素、オゾン、純酸素などの酸素供給源から供給
することもできる。

【００１８】本発明で使用する触媒については特に制限
はなく、有害物質、特にダイオキシン類の分解に一般に
用いられている触媒を用いることができる。また、本発
明で用いる触媒は固体触媒でも、あるいは均一系触媒の
いずれでもよい。

【００１９】固体触媒としては、活性と耐久性とを兼ね
備えた触媒であれば、いずれも使用することができる。
例えば、チタン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウ
ム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、セリウム、タ
ングステン、銅、銀、金、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウムおよびイリジウムから選ばれる少なくと
も１種の元素、および／または活性炭を含有する触媒を
挙げることができる。なかでも、次の触媒Ａ成分と触媒
Ｂ成分とを含有する固体触媒が好適に用いられる。ここ
で、触媒Ａ成分とは、チタン、ケイ素、アルミニウム、
ジルコニウムおよび鉄から選ばれる少なくとも１種の元
素の酸化物、および／または活性炭であり、また触媒Ｂ
成分とは、マンガン、コバルト、ニッケル、セリウム、
タングステン、銅、銀、金、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウムおよびイリジウムから選ばれる少なくと
も１種の元素の金属および／または化合物である。

【００２０】触媒Ａ成分の具体例としては、チタン酸化
物、鉄酸化物、ジルコニウム酸化物などの金属酸化物、
チタン酸化物−ジルコニウム酸化物、チタン酸化物−鉄
酸化物などの２元または多元系酸化物（複合酸化物も含
む。）の他に、活性炭、もしくは金属酸化物と活性炭の
混合物などを挙げることができる。触媒Ａ成分の固体触
媒に占める割合は、３０〜９９．９５質量％の範囲が好
ましく、触媒Ａ成分を３０質量％以上の割合で用いるこ
とにより、固体触媒の耐久性が向上する。

【００２１】触媒Ｂ成分の具体例としては、前記元素の
金属、酸化物および複合酸化物を挙げることができる。
固体触媒中の触媒Ｂ成分の割合は０．０５〜７０質量％
とするのが好ましく、その割合を０．０５重量％以上と
することにより、洗浄液中のダイオキシン類を十分に分
解することが可能となる。なお、前記元素のうち、銀、
金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびイ
リジウム（以下、「Ｂ−１成分」という。）の場合に
は、その金属および／または化合物の割合（合計量）は
固体触媒の０．０５〜１０質量％とするのがよい。１０
質量％を超える割合で使用しても、それに相応した処理
性能の向上は認められず、かえって高価な原料であるが
ために、固体触媒のコストアップとなって経済的に不利
となる。そのほかの、マンガン、コバルト、ニッケル、
セリウム、タングステンおよび銅（以下、「Ｂ−２成
分」という。）の場合には、その金属および／または化
合物の割合（合計量）は固体触媒の０．０５〜７０質量
％とするのがよい。もちろん、合計量が０．０５〜７０
質量％の範囲において、Ｂ−１成分とＢ−２成分とをそ
れぞれ０．０５〜１０質量％および０．０５〜７０質量
％の範囲で組み合わせて用いることもできる。

【００２２】固体触媒のなかでも、触媒Ｂ成分として、
Ｂ−１成分を含有している場合が特に触媒活性が高く、
効果的である。特に、Ｂ−１成分の中でも、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムから選
ばれる少なくとも１種の元素の金属および／または化合
物を含有している場合は触媒活性が高く好ましい。Ｂ−
２成分の中では、マンガン、コバルト、ニッケルおよび
銅が好適に用いられる。

【００２３】固体触媒の形状については特に制限はな
く、例えば粒状、球状、ペレット状、粉末状、およびリ
ング状のいずれでもよく、またハニカム状などの一体構
造体でもよい。図１のように触媒層を設置する場合に
は、粉末状の固体触媒は適さない。触媒層を設置する場
合で固形物や沈殿物などにより触媒層での閉塞が起こる
可能性があるときには、ハニカム状のものが好適に用い
られる。また、触媒層を設置せずに洗浄液中に混入させ
て使用する場合には、粒状、球状、ペレット状、粉末状
が適している。

【００２４】均一系触媒を用いる場合には、洗浄液に溶
解し得る触媒であれば、いずれも使用することができ
る。例えば、チタン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニ
ウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、セリウム、
タングステン、銅、銀、金、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウムおよびイリジウムから選ばれる少なくと
も１種の元素を含有する触媒を挙げることができる。均
一系触媒を用いる場合には、触媒は洗浄液中に混入させ
て使用する。

【００２５】排ガス湿式洗浄塔内部の排ガスと洗浄液と
が接触する部位の温度については特に制限はないが、排
ガスが有する熱により加熱されるため、通常、２０〜２
５０℃の範囲で運転されるが、４０〜２００℃であるこ
とが好ましく、６０〜１５０℃であることが更に好まし
い。必要に応じて外部熱源を用いて加熱することもでき
る。処理温度は、２５０℃を超えると装置の耐熱性に問
題を生じることが多く、一方、温度が２０℃未満では、
処理効率が低下する。

【００２６】固体触媒を設置して使用する場合の触媒量
については、特に限定されるものではないが、洗浄液循
環量に対する空間速度（ＬＨＳＶ）として、０．１〜２
０ｈｒ^-1が効果的であり、０．５〜１０ｈｒ^-1がより効
果的であり、１〜５ｈｒ^-1が更に効果的である。

【００２７】本発明の他の一つは、排ガスを触媒の存在
下に水性媒体と接触させて排ガス中の有害物質を分解す
る排ガス処理方法である。この方法は、排ガス湿式洗浄
塔の代わりに任意の装置を用い、また洗浄液の代わりに
任意の水性媒体を用いる点を除けば、前記排ガス湿式洗
浄塔を用いた排ガス処理方法と同様にして実施すること
ができる。水性媒体としては、通常、水が用いられる
が、本発明はこれに限定されるものではない。この方法
によれば、排ガス中のダイオキシン類はダストに付着し
て水性媒体中に移行し、触媒によって分解され易くなる
ので、ダイオキシン類を効率よく分解することができ
る。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例１図１の装置を用いて排ガスの処理を行った。この排ガス
には１．２ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³のダイオキシン類が含
まれていた。また、この排ガスの温度は２４０℃であっ
た。この排ガスをガス供給ライン２から８００ＮＬ（リ
ットル）／ｍｉｎの流量で排ガス湿式洗浄塔１の下部に
供給した。一方、洗浄液（５質量％水酸化ナトリウム水
溶液）は洗浄液循環ポンプ４によって２Ｌ／ｍｉｎの流
量で洗浄液ライン５を経てノズル６から噴霧し、ガス供
給ライン２から供給された排ガスと向流接触しながら触
媒層１３を通過し、塔底に貯まるようにした。触媒層１
３にはチタン−鉄の酸化物とルテニウムとからなる触媒
（全触媒質量基準でルテニウム０．６質量％）１００Ｌ
を充填した。処理後の排ガスはミストセパレータ１２を
経て塔頂部のガス排出ライン３から排出した。この排ガ
スに含まれるダイオキシン類濃度は０．４３ｎｇ−ＴＥ
Ｑ／Ｎｍ³であった。一方、塔底の洗浄液の温度は８１
℃であり、塔底に貯まった洗浄液は洗浄液循環ライン７
から洗浄液循環ポンプ４により抜き出し、循環利用し
た。処理終了後、洗浄液中のダイオキシン類濃度を測定
したところ、９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌであった。実施例２図１の装置を用いて、触媒層１３を設置せず、粒状触媒
を洗浄液中に混入させて洗浄液とともに循環させること
により排ガスの処理を行った。洗浄液には、チタン−鉄
の酸化物とルテニウムとからなる触媒（全触媒質量基準
でルテニウム１質量％）３０Ｌを混入させた。その他の
条件は実施例１と同様であった。塔頂部のガス排出ライ
ン３から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類
濃度は０．５１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³であり、処理終了
後に測定した洗浄液中のダイオキシン類濃度は７ｐｇ−
ＴＥＱ／Ｌであった。比較例実施例１において触媒を用いずに処理を行った。処理の
条件は実施例１と同様であった。塔頂部のガス排出ライ
ン３から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類
濃度は０．８ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³であり、処理終了後
に測定した洗浄液中のダイオキシン類濃度は３６０ｐｇ
−ＴＥＱ／Ｌであった。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物焼却施設の排ガ
ス湿式洗浄塔から排出される廃棄ガスおよび廃棄洗浄液
中の有害物質含量を著しく低減させることができる。し
たがって、既存の排ガス湿式洗浄塔において発生する有
害物質に係わる問題を、既存の洗浄塔の簡単な改修によ
り、工業的に十分満足がいく程度まで解決することがで
きる。

【００３０】また、本発明によれば、排ガス中の有害物
質を効率よく分解除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す説明図である。

【符号の説明】

１．排ガス湿式洗浄塔２．排ガス供給ライン３．廃棄ガス排出ライン４．洗浄液循環ポンプ５．洗浄液ライン６．ノズル７．洗浄液循環ライン８．洗浄液供給タンク９．洗浄液追加供給ポンプ１０．調節バルブ１１．廃棄洗浄液引抜ライン１２．ミストセパレータ１３．触媒層

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＤＦターム(参考） 3K070 DA05 DA25 DA38 DA87 4D048 AA11 AB03 BA03Y BA05Y BA06Y BA07X BA08Y BA13X BA20Y BA27Y BA28Y BA30Y BA31Y BA32X BA33Y BA34Y BA35Y BA36X BA37Y BA38Y BA41Y BA42X BB01 BB02 CA04 CB10 CC38 CC52 CD02 4H006 AA05 AC13 AC26 AD18 BA10 BA16 BA18 BA19 BB31 BB47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガス湿式洗浄塔内で排ガスと洗浄液と
を接触させて排ガスを処理するにあたり、該洗浄塔内に
触媒を存在させて有害物質を分解することを特徴とする
有害物質の除去方法。
【請求項２】洗浄液に分解触媒を混入して洗浄塔内に
触媒を存在させる請求項１記載の有害物質の除去方法。
【請求項３】排ガスを触媒の存在下に水性媒体と接触
させて排ガス中の有害物質を分解することを特徴とする
有害物質の除去方法。