JP2004167332A - 燃焼排ガス・排水浄化方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボイラその他の燃焼装置1からの燃焼排ガスに対し脱硝装置2、脱塵装置3、脱硫装置4による処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔5から脱硫排水設備6の排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水し、燃焼排ガス・排水の浄化において、触媒水の反応により放流排水からの全窒素の大幅な削減を実現する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、ろ過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図3は燃焼排ガス・排水浄化システムの従来の構成例を示す図、図4は脱硫排水設備の従来の構成例を示す図である。図中、1はボイラその他の燃焼装置、2は脱硝装置、3は電気集塵装置、4は脱硫装置、5は酸化塔、6は脱硫排水設備、11は排水調整槽、12はPH調整槽、13は反応槽、14、18は薬注槽、15、19は凝集槽、16、20は沈殿槽、17は混合槽、21は再中和槽、22はろ過原水槽、23はろ過器、24は処理水槽、35はスラリーピット、36は脱水機を示す。
【0003】
大気汚染が地球的規模で環境問題として大きな問題となっている。鉄鋼や電力用などのボイラその他の燃焼装置では、硫黄分を比較的多く含む石油や石炭等の化石燃料を燃焼させるので、排ガス中の煤塵や硫黄酸化物(SO2 、SO3 、SOx など)、窒素酸化物(NOx など)を除去するため、例えば図3に示すようにボイラその他の燃焼装置1からの排ガスに対し、脱硝装置2により脱硝し、電気集塵装置3により脱塵し、さらに、脱硫装置4により脱硫して煙突から大気に放出されるようになっている。そして、脱硫装置4からの排水は、酸化塔5で酸化した後、脱硫排水設備6で脱硫して排出口へ放流排水される。
【0004】
脱硫排水設備6では、図4に示すように酸化塔5からの脱硫排水を排水調整槽11で受け、まず、PH調整槽12で塩酸25を加えてPH調整を行って、反応槽13で消石灰26を加えて反応させフッ素を除去する。しかる後、薬注槽14で塩化鉄27を加え、凝集槽15で高分子の凝集剤28を加えて凝集させ、沈殿槽16で沈殿させる。さらに、上澄みの水を混合槽17で活性炭29と混合させて、再度第1の薬注槽18、凝集槽19を通して消石灰30、PAC31、凝集剤32を加えて沈殿槽20で沈殿させる。そして、再中和槽21で塩酸33、スケール防止剤34を加え再中和して、ろ過原水槽22に溜める。これをろ過器23を通して処理水槽24に送り、排出口へ放流排水する。他方、沈殿槽16、20に沈殿させた凝集物は、スラリーピット35に送り、脱水機36で脱水して固形物にし、それを脱水ケーキとして、あるいは濾布に包んで廃棄物として搬出する。
【0005】
しかし、上記従来の燃焼排ガス・排水浄化システムにおいて、最終的に脱硫排水設備6から放出される排水の全窒素(T−N)に着目すると、充分な削減がなされていないのが現状である。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、燃焼排ガス・排水の浄化において、排水からの全窒素を大幅に削減できるようにするものである。
【0007】
そのために本発明は、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法において、
遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成し、該生成した触媒水を、少なくとも脱硫装置、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットのいずれかに給水して反応させるようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させ、前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係る燃焼排ガス・排水浄化システムの実施の形態を示す図、図2は本発明に係る脱硫排水設備の実施の形態を示す図である。図中、7はポンプ、8は注入装置、9はメカセラ装置を示し、他の符号は図3及び図4に示す符号のものと同じである。
【0010】
図1において、メカセラ装置9は、機能セラミックの粒体を収容し、ポンプ7により送られ注入装置8で遊離塩素を含んだ水溶液、例えば次亜塩素酸ソーダ又は塩素を添加した水溶液を導入して機能セラミックの粒体と通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成する水触媒処理装置である。さらに次亜塩素酸ソーダ又は塩素に加えて明礬を注入してもよい。ポンプ7は、脱硫排水設備6からの放流排水の一部をメカセラ装置9に還流させるものであり、この還流された排水の一部に塩素を注入するのが注入装置8である。本実施形態の燃焼排ガス・排水浄化システムにおいては、脱硫排水設備6からの放流排水の一部を還流させてメカセラ装置1で触媒水を生成し、その触媒水を、少なくとも脱硫装置4に給水し、さらには酸化塔5、脱硫排水設備6に給水する。脱硫排水設備6では、図2に示すように排水調整槽11、沈殿槽16、混合槽17、再中和槽21、そしてスラリーピット35に給水する。
【0011】
メカセラ装置9には、例えば概略次のようなものを使用することができる(例えば、特許第3074266号明細書参照)。天井付近に排気部、排気ファン、その下部に給水部、散水ノズルを、底付近に給気部、排水部をそれぞれ有し、内部に複数の機能セラミックの粒体を混合して収容したカゴを多段に配置した処理タンクで構成される。そして、給水部から、次亜塩素酸ソーダ(NaClO)を注入した1〜3ppm程度の濃度の次亜塩素酸ソーダ水溶液(遊離塩素を含んだ水溶液)を散水ノズルに供給し上方からメカセラ装置の中に導入し、排水部から、散水ノズルでシャワリングされ、機能セラミックの粒体と通過接触するときに触媒作用により生成された触媒水が取り出される。また、給気部から、バルブを通して例えば悪臭成分含有ガスその他のガス、空気などの気体が供給されて底付近からメカセラ装置9の中、貯留された触媒水の中に導入され、排気部から、複数の機能セラミックの粒体2及び触媒水と通過接触するときに脱臭、浄化された気体が排気ファンにより送り込まれバルブを通して排気される。
【0012】
従来より、鉄の原料や研磨材、セラミックなど工業的に使用されている酸化鉄は、4酸化3鉄(Fe3 O4 )であり、この4酸化3鉄は、特に遠赤外線の発生効率がよいことから遠赤外セラミックとして使われていることで良く知られている。他方、酸化第2鉄(Fe2 O3 )は、陶磁器の釉薬、うわぐすりとして使われている。本実施形態の機能セラミックの粒体は、後者の酸化第2鉄を含むものであり、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、少なくとも、酸化第2鉄を含む複数の金属酸化物を組み合わせて焼結してなる複数種の粒体を混合したものである。
【0013】
例えば第1の粒体、第2の粒体、第3の粒体からなる成分濃度の異なる複数種の粒体を機能セラミックの粒体としてカゴに混合収容し、これを数段に重ねて着脱交換可能に配置する。第1の粒体は、少なくとも酸化第2鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせて焼結してなり、第2の粒体は、少なくとも酸化第2鉄、マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせて焼結してなり、第3の粒体は、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせて焼結してなる。
【0014】
機能セラミックの粒体は、成分濃度を制御し、原子パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を良くすることができ、第1の粒体では、特に殺菌、脱臭作用に顕著な効果を有し、第2の粒体では、油分解、殺菌作用に顕著な効果を有し、第3の粒体では、油分解作用に顕著な効果を有することが確認された。また、第1の粒体と第2の粒体とを混合させると、第1の粒体と第2の粒体とは、成分濃度が違うためお互いに反応しあい、イオンの発生の効率がよくなり、さらに、第3の粒体を少量追加することにより、油分解がより進むことも実証されている。しかも、第3の粒体は、凝結作用が強く、分子をフロック状に形成し、油分を親水、親油性にする作用がある。そのため、汚泥の沈降速度が早くなる効果も、排水処理場で多数確認されている。つまり、有機分解する働きがよくなるので、水質の改善に寄与し、油の酸化臭を除去して脱臭効果をさらによくすることにつながっている。このことは、長年の機能セラミックの研究にわたる経験と繰り返し試験によるものであり、この経験値により、脱臭、水質改善等に応用して各粒体の比率基準が決定される。
【0015】
したがって、成分濃度を制御し、さらに第1〜第3の粒体の混合比率を変えることにより、処理目的に応じた効果を高めることができる。例えば養豚等の畜産業の排水や農業集落排水、一般家庭生活雑排水に対しては、アンモニアや硫化水素、チッソ、リン等が多く、脱臭の効果が特に要求される。また、食品工場の排水や食堂、レストランの排水を含む工場排水に対しては、油、チッソ、リン等が多く、油分解の効果が特に要求される。このようなそれぞれの要求に応じて第1〜第3の粒体の混合比率が設定される。
【0016】
機能セラミックの粒体として、第1の粒体は、25φの球で、酸化第2鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせ、第2の粒体は、15φの球で、酸化第2鉄、マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせ、第3の粒体は、15φの球で、酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムを含む金属酸化物を組み合わせ焼結して、25kgの重量の内訳として、第1及び第2の粒体と第3の粒体との比率を95対5、第1の粒体と第2の粒体との比率を7対3とした。つまり、第1の粒体を約16.525kg、第2の粒体を7.125kg、第3の粒体を1.250kgとした。
【0017】
これら各粒体は、各原料を所定の割合でミキシング混合し混練して造粒したものを、80℃で12時間かけて乾燥させた後、1150℃〜1200℃で24時間かけて焼成した。また、各原料の混合割合は、第1の粒体を、Al2 O3 :13.3、Fe2 O3 :19.0、TiO2 :20.0、MgO:4.0、K2 O:0.7、ZrO2 :5.0、CoO:15.0、SiO2 :11.0、MoO2 :12.0とし、第2の粒体を、Al2 O3 :26.5、Fe2 O3 :21.2、TiO2 :5.0、MgO:4.2、K2 O:0.7、ZrO2 :5.0、MnO:5.0、CoO:7.3、SiO2 :25.1とし、第3の粒体を、セルメン、珪石、カオリン、粘土を基礎原料として、ZrO2 :5.0、CuO:10.0、Al2 O3 :10.0、BaTiO3 :20.0、SiO2 :38.0とした。
【0018】
この機能セラミックの粒体に1ppmの次亜塩素酸ソーダを添加混合した原水を通過接触させることにより触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成し、この触媒水を脱硫装置に供給し噴霧しながら脱硫した本発明の実施例と、従来の比較例で図1に示す▲1▼〜▲3▼での排水の全窒素(T−N)は、次のようであった。▲1▼のポイントにおいては、比較例では26であったところ、実施例では13に削減され、▲2▼のポイントにおいては、比較例では19であったところ、実施例では9.5に削減され、▲3▼のポイントにおいては、比較例では7であったところ、実施例では2と3分の1以下に、大幅な削減が実現できた。このことは、触媒水を供給することにより、初期の段階で通常より酸化(硝化)が進むことにより、アンモニア態窒素(NH4 −N)が亜硝酸態窒素(NO3 −N)、硝酸態窒素(NO3 −N)となり、
〔化1〕
5CH3 OH+6NO3 − +6H+
→ 5CO2 +3N2 +13H2 O
のように有機物と硝酸態窒素(NO3 −N)が反応してCO2 (二酸化炭素)、N2 (窒素)、H2 O(水)となるため、窒素ガス(N2 )として空中に放散され、脱窒素の効果がでているからである。さらに、次亜塩素酸ソーダ又は塩素に明礬を加えて注入した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させると、例えば〔表1〕の畜産排水処理試験結果に現れているようにその効果はより向上することが確認され、水産加工処理試験結果に現れているように機能セラミックの粒体に通過接触させた触媒水でなく、明礬処理だけでも相当の効果が得られることも確認されている。
【0019】
【表1】
【0020】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、機能セラミックの触媒水を脱硫装置に供給し噴霧したが、脱硝装置や脱塵装置に供給して噴霧してもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水するので、燃焼排ガス・排水の浄化において、排水からの全窒素を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃焼排ガス・排水浄化システムの実施の形態を示す図である。
【図2】本発明に係る脱硫排水設備の実施の形態を示す図である。
【図3】燃焼排ガス・排水浄化システムの従来の構成例を示す図である。
【図4】脱硫排水設備の従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1…ボイラその他の燃焼装置、2…脱硝装置、3…電気集塵装置、4…脱硫装置、5…酸化塔、6…脱硫排水設備、7…ポンプ、8…注入装置、9…メカセラ装置、11…排水調整槽、12…PH調整槽、13…反応槽、14、18…薬注槽、15、19…凝集槽、16、20…沈殿槽、17…混合槽、21…再中和槽、22…ろ過原水槽、23…ろ過器、24…処理水槽、35…スラリーピット、36…脱水機
Claims (6)
- ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法において、
遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成し、該生成した触媒水を、少なくとも脱硫装置、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットのいずれかに給水して反応させるようにしたことを特徴とする燃焼排ガス・排水浄化方法。 - 前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させることを特徴とする請求項1記載の燃焼排ガス・排水浄化方法。
- 前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼排ガス・排水浄化方法。
- ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝装置、脱塵装置、脱硫装置で処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、pH調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化システムにおいて、
遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体と通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成する水触媒処理装置を備え、前記水触媒処理装置により生成した触媒水を、少なくとも脱硫装置、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットのいずれかに給水して反応させるようにしたことを特徴とする燃焼排ガス・排水浄化システム。 - 前記水触媒処理装置は、前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させることを特徴とする請求項4記載の燃焼排ガス・排水浄化システム。
- 前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とする請求項4又は5に記載の燃焼排ガス・排水浄化システム。
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