JP2003164727A - ダイオキシン類の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式洗煙塔に活性炭を添加してダイオキシン
類を除去するに当たり、湿式洗煙塔の運転上のトラブル
を引き起こすことなく、低コストで効率的な処理を行
う。 【解決手段】 湿式洗煙塔の手前で活性炭を５０〜１０
００ｇ／ｈｒで乾式供給する。活性炭としてはモラセス
ナンバー３５０以上の活性炭を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿式洗煙塔から排
出される排ガス中に含まれるポリ塩化−ｐ−ジベンゾダ
イオキシン類（ＰＣＤＤ）やポリ塩化ジベンゾフラン類
（ＰＣＤＦ）、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、コプラ
ナーＰＣＢ等の有機塩素化合物（以下、これらを併せて
「ダイオキシン類」と称す。）を除去する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却炉、廃棄物焼却炉等の焼却
炉においては、燃焼中に、フェノール、ベンゼン、アセ
チレン等の有機化合物、クロロフェノール、クロロベン
ゼン等の塩素化芳香族化合物や塩素化アルキル化合物等
のダイオキシン類前駆体が発生する。これらのダイオキ
シン類前駆体は、飛灰が共存するとその触媒作用でダイ
オキシン類となって焼却灰や排ガス中に存在することと
なる。

【０００３】従って、このようなダイオキシン類の排出
が問題となっている施設では、排ガス処理設備をダイオ
キシン類の発生しにくい構造、即ち排ガスがダイオキシ
ン類生成温度域にある時間をできるだけ短くするような
構造へ改造することや、後段に触媒分解塔や吸着塔など
のダイオキシン類除去設備を増設すること、集塵機を電
気集塵機からバグフィルタへ交換することが主として提
案されているが、いずれも多大な改造費が必要である。
そこで、簡便にコストをかけずにダイオキシン類を処理
する方法として、粉末活性炭による吸着除去方法が提案
されている。

【０００４】ところで、ごみ焼却炉等においては、被焼
却物中に混入した塩化ビニル系プラスチック、塩化ナト
リウムや塩化カルシウム等の水溶性塩素、塩化ビニル以
外の有機塩素類の燃焼により大量の塩化水素（ＨＣｌ）
が発生し、大気汚染、金属腐食の原因となることから、
排ガス中のＨＣｌを除去するための処理設備が設けられ
ている。このＨＣｌの除去方法としては、焼却炉からの
排ガスに煙道にてアルカリ剤（通常は消石灰）を吹き込
み、中和生成物を飛灰と共に回収する乾式ないし半乾式
方式と、焼却炉からの排ガスを湿式洗煙塔に導き、湿式
洗煙塔にて排ガスに洗煙水としてアルカリ水（通常は水
酸化ナトリウム水溶液）を散布してアルカリ水中にＨＣ
ｌを吸収する湿式方式とがある。湿式方式は乾式方式に
比べて、排水処理が必要であるという難点があることか
ら、現状にて湿式洗煙塔が採用されている焼却設備は少
ないが、気−固反応の乾式方式に比べて、気−液反応で
あるため、反応効率が良く、集塵器からの飛灰の排出量
が少なく、また、排ガスのＨＣｌ濃度を１０ｐｐｍ以下
に抑制できるという利点があり、今後の拡充が期待され
る。

【０００５】湿式洗煙塔は多くの場合、排ガス処理工程
の最終段階に設けられ、この湿式洗煙塔の出口排ガスの
ダイオキシン類濃度が、規制対象である煙突排ガスのダ
イオキシン類濃度に大きな影響を与えている。また、ダ
イオキシン類は疎水性であるため、湿式洗煙塔内部のゴ
ム又は樹脂ランニングやプラスチック充填材に洗煙水を
介して吸脱着することがあり、湿式洗煙塔で排ガスのダ
イオキシン類濃度が増加することが知られている。

【０００６】前述の如く、従来、焼却炉の排ガス中のダ
イオキシン類の除去方法として、活性炭を用いることが
知られている。湿式洗煙塔を有する施設におけるダイオ
キシン類の除去方法として、特表２０００−５１１１０
８には、湿式洗煙塔に１〜２０ｋｇ／ｈｒの割合で粉末
活性炭を注入し、排ガスを洗浄することにより排ガス中
のダイオキシン類濃度の低減が可能であり、粉末活性炭
は湿式洗煙塔手前にて乾式注入しても、スラリーとして
洗浄水に直接混ぜても良いと記載されている。

【０００７】なお、特開平１１−２４４６５８号公報に
は、主に乾式方式による排ガスプロセスの煙道に散布さ
れるための活性炭として、孔径１０〜１６Åの細孔容積
が０．１ｍＬ／ｇ以上である粉末活性炭を用いることが
提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
な都市ごみ焼却炉の湿式洗煙塔からの洗浄水のブロー水
量は概ね１〜２ｍ^３／ｈｒであるため、１〜２０ｋｇ／
ｈｒの活性炭注入量で活性炭を注入すると、洗浄水中の
活性炭濃度が１０００〜１００００ｍｇ／Ｌと高濃度と
なる。このような高活性炭濃度の洗浄水を湿式洗煙塔で
循環させると、活性炭が洗煙塔や洗浄水貯留槽内や配管
内で沈降し、デッドスペースに堆積したり、配管やノズ
ルの閉塞を招く恐れがある。また、一般に粉末活性炭粒
子は堅いため、長期の運転により配管等が摩耗すること
もある。そして、これらのトラブルにより、メンテナン
スコストが高くなったり、メンテナンス頻度が増えたり
する。

【０００９】また、活性炭をスラリーとして注入する場
合には、ダイオキシン類の除去が十分に行えないことが
あった。即ち、洗浄水に活性炭を添加して排ガスを洗浄
する方法では、排ガスと活性炭との接触時間が短く、洗
浄水と接触して洗浄水に取り込まれたダイオキシン類が
主に除去されることとなるため、ダイオキシン類の除去
率が低い場合が多い。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決し、湿式
洗煙塔に活性炭を添加してダイオキシン類を除去するに
当たり、湿式洗煙塔の運転上のトラブルを引き起こすこ
となく、低コストで効率的な処理を行う方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のダイオキシン類
の除去方法は、湿式洗煙塔から排出される排ガス中のダ
イオキシン類の除去方法において、該湿式洗煙塔手前の
排ガス中に活性炭を５０〜１０００ｇ／ｈｒの割合で乾
式供給することを特徴とする。

【００１２】本発明者らは、湿式洗煙塔手前の排ガス中
に活性炭を５０〜１０００ｇ／ｈｒの割合で乾式供給す
ると、特表２０００−５１１１０８に記載される１〜２
０ｋｇ／ｈｒという活性炭供給量よりも少ない活性炭供
給量で、ダイオキシン類を十分に除去することができる
ことを見出した。

【００１３】５０〜１０００ｇ／ｈｒの活性炭供給量で
あれば、１〜２ｍ^３／ｈｒの湿式洗煙塔のブロー水量に
対して、予想される洗浄水中の活性炭濃度は５０〜５０
０ｍｇ／Ｌとなり、高濃度活性炭による前述のようなト
ラブルは防止される。

【００１４】即ち、湿式洗煙塔の洗浄水中の活性炭濃度
が低いため、洗煙塔内等での活性炭の沈降や、配管及び
ノズルの閉塞、摩耗を抑制することができ、メンテナン
スに要する時間、経費を節約できる。

【００１５】また、湿式洗煙塔手前で活性炭を乾式供給
することにより、排ガスとの接触時間を長くすることが
可能となる。しかも、活性炭が排ガス中のダイオキシン
類を直接吸着除去するため、洗煙塔内で高いダイオキシ
ン類除去率を得ることができるようになる。

【００１６】本発明では、５０〜１０００ｇ／ｈｒとい
う少ない活性炭供給量で高いダイオキシン類除去率を達
成するために、モラセスナンバーが３５０以下の、ダイ
オキシン類除去性能の高い活性炭を用いることが好まし
い。

【００１７】モラセスナンバーが３５０以下の活性炭
が、ダイオキシン類除去性能に優れる理由は次の通りで
ある。

【００１８】吸着材として幅広い分野に用いられている
活性炭の一般的な吸着指標としては、ヨウ素吸着量、メ
チレンブルー吸着量、比表面積、細孔容積等の項目があ
り、前述の特開平１１−２４４６５８号公報では、この
うち、細孔容積を取り上げて吸着指標としている。

【００１９】しかしながら、ダイオキシン類は分子量約
３００〜４５０の中分子であるため、上述のような活性
炭の一般的な吸着指標では、吸着性能を正しく評価する
ことはできず、例えば直径１０〜１６Åの細孔容積が
０．１ｍＬ／ｇ以上の活性炭でもダイオキシン類を効率
良く吸着することができるとは限らない。

【００２０】このような中分子のダイオキシン類が吸着
される部位は、主として孔径が２０〜２００Åの中間孔
（マクロ孔）とこのような中間孔への導入部であるメソ
孔（孔径２００Å以上）である。この中間孔及びメソ孔
の細孔容積を評価し、ダイオキシン類に対する活性炭の
吸着性能を表す指標として適切なものが、モラセスナン
バーである。モラセスナンバーは、特殊糖蜜の脱色力の
測定値であり、この値が大きいことは、分子量が２００
〜１００００程度の中〜高分子化合物に対する吸着力が
低いことを、逆に小さいことは中〜高分子化合物に対す
る吸着力が高いことを示す。しかして、モラセスナンバ
ーが３５０以下の活性炭であれば、良好なダイオキシン
類の吸着性能を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明のダイオキシン類の
除去方法の実施の形態を詳細に説明する。

【００２２】本発明においては、湿式洗煙塔の手前、即
ち、湿式洗煙塔の入口側の煙道に活性炭を５０〜１００
０ｇ／ｈｒの供給量で乾式供給する。この活性炭の供給
量が５０ｇ／ｈｒ未満では、十分なダイオキシン類除去
効果を得ることができない。活性炭の供給量が１０００
ｇ／ｈｒを超えると前述の如く、高濃度活性炭によるト
ラブルが発生するため、活性炭の供給量は５０〜１００
０ｇ／ｈｒ、好ましくは１００〜６００ｇ／ｈｒ、特に
好ましくは２００〜４００ｇ／ｈｒとする。

【００２３】本発明では、このような少ない活性炭供給
量で良好なダイオキシン類除去効果を得るために、好ま
しくはモラセスナンバー３５０以下、好ましくはモラセ
スナンバー１５０〜２５０以下のダイオキシン類吸着性
能に優れた粉末活性炭を用いる。

【００２４】モラセスナンバーは、糖蜜脱色力試験法Ｎ
ＳＴＭ２．１９によって測定される数値であり、標準と
なるＡ８１００活性炭３５０ｍｇで脱色できるある量の
糖蜜を脱色するのに必要なサンプル活性炭のｍｇ数を示
す。本発明で好適に用いられるモラセスナンバー３５０
ｍｇ以下の活性炭は、この標準活性炭８１００と同等以
上の糖蜜脱色力を有する。この標準活性炭８１００はノ
リット クラツィーナフェーン（Ｎｏｒｉｔ Ｋｌａｉ
ｅｎａｖｅｅｎ）より入手される。

【００２５】また、本発明で用いる活性炭は、モラセス
ナンバーが３５０以下、好ましくは１５０〜２５０の範
囲であって、更にブラスト試験によるＳＵＳ−３０４の
摩耗性が０．０１ｇ／ｃｍ^２以下で、平均粒径が２０μ
ｍ以下、５％懸濁液のＳＶ３０が５０％以上であること
が好ましい。

【００２６】即ち、一般に活性炭は硬い粒子であるた
め、湿式洗煙塔の洗浄水の配管やノズルの閉塞や摩耗、
洗浄水循環ポンプ等にトラブルを発生させることがあ
る。このようなトラブルが発生した場合、焼却を停止し
て対応しなければならず、焼却炉にとっては重大な問題
となる。このため、湿式洗煙塔で用いる活性炭の硬度は
低いことが好ましく、具体的には、活性炭を５００ｇ／
ｈｒの速度で４時間金属表面に吹き付けて金属の重量変
化を測定するブラスト試験において、ＳＵＳ−３０４の
摩耗量（以下「ブラスト試験値」と称す。）が０．０１
ｇ／ｃｍ^２以下、特に０．００２ｇ／ｃｍ^２以下である
ような、比較的低硬度のものであることが望まれる。

【００２７】また、湿式洗煙塔や貯留槽、配管、その他
のデッドスペース等における活性炭の堆積を防止するた
めには、沈降し難い活性炭を使用することが好ましく、
このため、５％懸濁液のＳＶ３０が５０％以上、特に６
０％以上で、平均粒径が２０μｍ以下、特に５〜１５μ
ｍであることが望ましい。

【００２８】モラセスナンバー３５０以下の活性炭、即
ち中間孔以上の孔が多い活性炭、更に好ましくは、上記
硬度、懸濁特性を有する活性炭を製造する場合、原材料
が大きな要因となり、具体的にはピート、リグナイト、
木質、瀝青等が適している。また、賦活方法によっても
影響を受け、ピート炭、リグナイト炭の賦活には９００
℃以上の蒸気賦活が適しており、木質炭の賦活には、リ
ン酸や塩化亜鉛等を用い、５００〜６００℃で処理する
化学賦活が適している。

【００２９】本発明に好適な活性炭の市販品としては、
日本ノリット（株）社製のノリットＧＬＡ２０、ＣＰ等
を用いることができる。

【００３０】このような本発明のダイオキシン類の除去
方法は、都市ごみ、産業廃棄物、医療廃棄物等の焼却施
設に限らず、排ガス処理工程に湿式洗煙塔を採用してい
るプロセスであれば、その他の焼結炉、電炉、亜鉛回収
プロセス、アルミ精錬プロセス等に良好に適用可能であ
る。

【００３１】なお、これらのプロセスに採用される湿式
洗煙塔は、前述の如く、一般的には、ブロー水量１〜２
ｍ^３／ｈｒ程度であり、焼却施設の場合の焼却能力は５
０〜３００ｔ／日、排ガス発生量１０，０００〜８０，
０００Ｎｍ^３／ｈｒ程度である。

【００３２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３３】なお、以下において用いた活性炭の仕様は
次の通りである。 粉末活性炭：ノリット社製「ＧＬＡ２０（ピート炭）」 モラセスナンバー：２００ 平均粒径：１０μｍ ５％懸濁液のＳＶ３０：６０％ ブラスト試験値：０．００１６ｇ／ｃｍ^２

【００３４】実施例１ １２０ｔ／日の焼却能力を有するストーカ式全連続都市
ごみ焼却炉において、湿式洗煙塔の手前で粉末活性炭を
２５０ｇ／ｈｒで噴霧した。１ヶ月の継続処理後、湿式
洗煙塔出口のダイオキシン類濃度をＪＩＳ法に従って測
定した。

【００３５】その結果、湿式洗煙塔出口のダイオキシン
類濃度は０．３ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ ^３であった。なお、
試験期間中、湿式洗煙塔の運転トラブルは認められなか
った。

【００３６】実施例２〜４ 実施例１において、粉末活性炭の供給量を表１に示す値
としたこと以外は同様にして処理を行い、湿式洗煙塔出
口のダイオキシン類濃度と湿式洗煙塔の運転トラブルの
有無を調べ、結果を表１に示した。

【００３７】比較例１ 実施例１と同じ都市ごみ焼却炉において活性炭の注入を
行わずに、湿式洗煙塔入口及び出口のダイオキシン類濃
度の測定を行った。

【００３８】その結果、湿式洗煙塔出口のダイオキシン
類濃度は１．８ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ ^３であり、洗煙塔入
口のダイオキシン類濃度１．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ^３よ
りも増えていた。なお、試験期間中、湿式洗煙塔の運転
トラブルは認められなかった。

【００３９】比較例２ 実施例１と同じ都市ごみ焼却炉において、湿式洗煙塔の
洗浄水として粉末活性炭の１０００ｍｇ／Ｌ濃度のスラ
リーを活性炭供給量２５０ｇ／ｈｒとなるように噴霧し
た。１ヶ月の継続処理後、湿式洗煙塔出口のダイオキシ
ン類濃度をＪＩＳ法に従って測定した。

【００４０】その結果、湿式洗煙塔出口のダイオキシン
類濃度は１．０ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ ^３であった。なお、
試験期間中、湿式洗煙塔の運転トラブルは認められなか
った。

【００４１】比較例３ 実施例１と同じ都市ごみ焼却炉において、湿式洗煙塔の
手前で粉末活性炭を２．５ｋｇ／ｈｒで噴霧した。１ヶ
月の継続処理後、湿式洗煙塔出口のダイオキシン類濃度
をＪＩＳ法に従って測定した。

【００４２】その結果、湿式洗煙塔出口のダイオキシン
類濃度は０．２５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ^３であった。しか
しながら、本試験の間、湿式洗煙塔の洗浄水噴霧ノズル
が３本閉鎖した。また、湿式洗煙塔底部に大量の活性炭
の堆積が認められた。

【００４３】比較例４，５ 実施例１において、粉末活性炭の供給量を表１に示す値
としたこと以外は同様にして処理を行い、湿式洗煙塔出
口のダイオキシン類濃度と湿式洗煙塔の運転トラブルの
有無を調べた。

【００４４】以上の結果を表１にまとめて示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１より、本発明によれば、少ない活性炭
供給量で湿式洗煙塔の運転トラブルの問題を生じること
なく、ダイオキシン類を確実に吸着除去することができ
ることがわかる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のダイオキシ
ン類の除去方法によれば、湿式洗煙塔に活性炭を添加し
てダイオキシン類を除去するに当たり、従来法に比べて
少ない活性炭供給量で高いダイオキシン類除去効果を得
ることができ、湿式洗煙塔の運転トラブルを防止して、
湿式洗煙塔のメンテナンス頻度やメンテナンス費用を大
幅に低減することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D002 AA21 BA02 BA04 CA01 DA02 DA12 DA41 EA01 GA01 GB05 GB12 HA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿式洗煙塔から排出される排ガス中のダ
   イオキシン類を除去する方法において、 該湿式洗煙塔手前の排ガス中に活性炭を５０〜１０００
   ｇ／ｈｒの割合で乾式供給することを特徴とするダイオ
   キシン類の除去方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、該活性炭は、モラセ
   スナンバーが３５０以下の活性炭であることを特徴とす
   るダイオキシン類の除去方法。