JP2006305510A - 燃焼排ガス処理装置及び湿式集塵機排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼排ガスを処理する際に、系外への排水を最小限に抑え、排ガス中のＮＯｘ等を効率的に低減する
【解決手段】 燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機２と、湿式集塵機２を通過した燃焼排ガスＧ中のＮＯｘ及び／又は残留性有機汚染物質を分解して除去する触媒塔と、湿式集塵機２から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機６、７と、固液分離機６、７で分離された液体中の水銀を吸着する水銀吸着塔８と、固液分離機６、７で分離された液体中の微量溶解成分を分解処理するオゾン触媒塔９と、水銀吸着塔８及び／又はオゾン触媒塔９からの排水を湿式集塵機２に戻す循環ルート１１とを備える燃焼排ガス処理装置１。湿式集塵機２に導入される燃焼排ガスＧに添加する次亜塩素酸ソーダを発生させる次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に、循環ルート１１からの排水を供給することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、都市ごみ焼却炉、セメント焼成設備等の燃焼排ガスを処理する燃焼排ガス処理装置、及びこのような燃焼排ガス処理装置等に用いられる湿式集塵機から排出される液体を処理する方法に関する。

都市ごみ等を焼却する焼却炉からの燃焼排ガス中には、ＳＯｘ、ＮＯｘ等に加え、微量の毒性の強い残留性有機汚染物質が含まれている。この残留性有機汚染物質等を除去するため、種々の技術が提案されている。しかし、残留性有機汚染物質等の除去に活性炭等の吸着剤を用いると、残留性有機汚染物質を吸着した活性炭が廃棄物として排出されるため、使用済みの活性炭を処分する必要がある。また、都市ごみ焼却炉等ではＮＯｘを低減するために脱硝剤を使用しているが、脱硝剤の使用量が多いと運転コストが高騰するという問題もあった。

また、近年、リサイクル資源活用の要請に応え、セメント焼成設備には、種々のリサイクル資源が原料系及び焼成系に投入されているが、今後、リサイクル資源の投入量が増加し続けると、上記都市ごみ焼却炉等と同様、有害物質の排出量の増加、及び運転コストの増加が懸念される。特に、セメント焼成設備で発生する燃焼排ガスは多量であるため、燃焼排ガスに含まれる有害物質が微量であっても、有害物質を除去するための設備は大規模なものとなり、設備コスト及び運転コストの増大に繋がる可能性がある。

そこで、本出願人は、特許文献１において、都市ごみ焼却炉、セメントキルン等に適用することができ、使用済みの活性炭を処分する必要がなく、設備コスト及び運転コストを低減することのできる燃焼排ガス処理装置及び処理方法を提案した。

この燃焼排ガス処理装置３１は、図２に示すように、セメント焼成設備５１の後段に配設された電気集塵機３２と、燃焼排ガス中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機３３と、再加熱器３７と、ＮＯｘ等を分解して除去する触媒塔３８と、熱回収器３９と、湿式集塵機３３から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機４２と、固液分離機４２で分離された液体中の水銀を吸着する水銀吸着塔４３と、水銀が除去された液体を処理する排水処理設備４４等で構成される。

上記燃焼排ガス処理装置３１において、セメントキルン５２からの燃焼排ガスＧは、電気集塵機３２にもたらされ、燃焼排ガスＧ中のほとんどのダストが回収された後、湿式集塵機３３に導入される。ここで、燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及び残存ダストを捕集し、後段の触媒塔の寿命に大きな影響を与えるダスト、水銀（Ｈｇ）等を除去する。

湿式集塵機３３で発生したスラリーは、循環液槽３５及びポンプ３６を介して循環し、燃焼排ガスＧと液体との接触が充分に行われ、酸化剤添加装置４５から供給された次亜塩素酸ソーダ等による水銀等の酸化、並びに水溶性成分及びダストの回収が行われる。

水溶性成分、ダスト等が除去された燃焼排ガスＧは、ミストセパレーター３４から再加熱器３７に導入されて加熱された後、触媒塔３８に導入される。再加熱器３７の入口側には、触媒塔３８において用いる脱硝剤としてのアンモニア（ＮＨ₃）を注入する。燃焼排ガスＧは、触媒塔３８において、ＮＯｘ、残留性有機汚染物質が分解される。触媒塔３８からの燃焼排ガスＧは、熱回収器３９、ファン４０及び煙突４１を経て大気に放出される。

一方、循環液槽３５から排出されたスラリーＳは、固液分離機４２によって固液分離され、分離された液体中の水銀は、クロロ錯イオン（ＨｇＣｌ₄ ^2-）として水に溶解し、これを水銀吸着塔４３で吸着した後、系外で処理する。水銀が除去された液体は、排水処理設備４４で処理され、湿式集塵機３３で再利用したり、セメントキルン５２の燃焼排ガスＧの冷却等に利用することもできる。

上記文献の他に、特許文献２には、窒素化合物を効率的に処理するとともに、装置の小型化を図るため、 電気化学的手法により処理された後の被処理水を、次亜塩素酸、若しくは、オゾン、又は、活性酸素を用いて化学的手法により脱窒処理する後処理手段を備えた窒素処理装置が記載されている。

また、特許文献３にも、窒素化合物を効率的に処理するため、アンモニア除去処理において処理された被処理水を、次亜塩素酸若しくはオゾン又は活性酸素を用いて化学的手法により脱窒処理する方法が開示されている。

ＷＯ２００５／００５０２５号公報 特開２００３−１９０９５８号公報 特開２００３−１６４８７７号公報

上記特許文献１に記載の燃焼排ガス処理装置及び処理方法において、湿式集塵機３３は、燃焼排ガスＧ中の水分を凝縮、回収する作用も持つ。そのため、水銀を除去した後の排水処理設備４４からの排水は、例えば、セメントキルン排ガスの減温や調湿に利用することのできる水量を超え、余剰となる場合が生ずることが判明した。そこで、この余剰水の処理法が求められていた。

また、上記に加え、水銀等を酸化した後、酸化された水銀等を湿式集塵機において吸収するため、湿式集塵機３３の循環水にオゾンを添加した場合には、排ガス中のＮＯが酸化されてＮＯ₂となり、かえって臭気を増加させるという問題もあった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、燃焼排ガスを処理するにあたって、系外への排水を最小限に抑えることを目的とする。また、本発明は、これに加え、排ガス中のＮＯｘ等を効率的に低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、燃焼排ガス処理装置であって、燃焼排ガス中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機と、該湿式集塵機を通過した燃焼排ガス中のＮＯｘ及び／又は残留性有機汚染物質を分解して除去する触媒塔と、前記湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機と、該固液分離機で分離された液体中の水銀を吸着する水銀吸着塔と、前記固液分離機で分離された液体中の微量溶解成分を分解処理するオゾン触媒塔と、前記水銀吸着塔及び／又はオゾン触媒塔からの排水を前記湿式集塵機に戻す循環ルートとを備えることを特徴とする。尚、ここで、微量溶解成分とは、ＮＯｘ、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）やポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、臭気物質等をいう。

そして、本発明によれば、循環ルートを介して水銀吸着塔及び／又はオゾン触媒塔からの排水を湿式集塵機に戻すことができるため、系外への排水を最小限に抑えることができる。この際、排水の循環使用により、固液分離機で分離された液体中の微量溶解成分が濃縮するが、オゾン触媒塔によってこれらの溶解成分を除去することができる。

前記燃焼排ガス処理装置において、前記湿式集塵機に導入される燃焼排ガスに添加する次亜塩素酸ソーダを発生させる次亜塩素酸ソーダ生成装置と、前記循環ルートを介して前記湿式集塵機に戻される排水の少なくとも一部を前記次亜塩素酸ソーダ生成装置に導く給水ルートとを備えることができる。次亜塩素酸ソーダを添加することにより、燃焼排ガス中の水銀を捕集するとともに、循環ルートを介して塩化ナトリウムを含む排水を次亜塩素酸ソーダ生成装置で有効利用することができる。

前記燃焼排ガス処理装置において、前記循環ルートに設置され、該循環ルートを流れる排水から塩化ナトリウムを濃縮して前記次亜塩素酸ソーダ生成装置に供給する塩濃縮膜を備えることができる。これによって、湿式集塵機に戻す排水の一部を系外に放出するような場合でも、排水に含まれる塩化ナトリウムを有効利用することができる。

また、本発明は、湿式集塵機排水処理方法であって、燃焼排ガス中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離し、分離された液体中の水銀を吸着するとともに、分離された液体中の微量溶解成分を分解し、前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体を前記湿式集塵機に戻すことを特徴とする。

そして、本発明によれば、水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体を湿式集塵機に戻すため、系外への排水を最小限に抑えることができる。

前記湿式集塵機排水処理方法において、前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体の少なくとも一部を、該湿式集塵機の循環水に添加する次亜塩素酸ソーダの製造に利用することができる。排水には塩化ナトリウムが含まれるので、これを次亜塩素酸ソーダの生成に有効利用することができる。

前記湿式集塵機排水処理方法において、前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体の少なくとも一部を系外に排水し、前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体から製造した塩化ナトリウムを、該湿式集塵機の循環水に添加する次亜塩素酸ソーダの製造に利用することができる。これによって、排水を系外に放出しながら、排水中の塩化ナトリウムを有効利用することができる。

前記微量溶解成分の分解をオゾン触媒塔で行うことができる。特に、二酸化マンガンを触媒として用いることにより、ＮＯｘ、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）やポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、臭気物質等をＮ₂、ＣＯ₂、水等に分解することができる。

また、前記湿式集塵機で循環するスラリーに水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを供給し、硫酸ミストを石膏に転換することができる。

以上のように、本発明によれば、燃焼排ガスを処理するにあたって、系外への排水を最小限に抑えるとともに、排ガス中のＮＯｘ等を効率的に低減することが可能となる。

図１は、本発明にかかる燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この燃焼排ガス処理装置１は、図示しないセメント焼成設備の後段に配設された電気集塵機等から排出された燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機２と、ミストセパレーター３と、循環液槽４と、ポンプ５と、循環液槽４から排出されたスラリーＳに含まれるスラッジＳＬ１を沈降除去するための沈降装置６と、沈降装置６から排出されたスラリーＳを固液分離してスラッジＳＬ２を排出するろ過フィルタ７と、ろ過フィルタ７から排出された液体中の水銀を吸着する水銀吸着塔８と、液体中の微量溶解成分を分解処理するオゾン触媒塔９と、オゾン触媒塔９に供給するオゾンを発生させるオゾン発生装置１０と、オゾン触媒塔９の排水Ｗを湿式集塵機２に戻す循環ルート１１と、循環ルート１１上に配置され、排水Ｗ中の塩を濃縮して電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に供給するための塩濃縮膜１２と、湿式集塵機２へ導入される燃焼排ガスＧに添加する次亜塩素酸ソーダを発生させる電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３とで構成される。

湿式集塵機２は、燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集するために備えられ、後段の図示しない触媒塔の寿命に大きな影響を与えるダスト、硫酸ミスト、塩化水素（ＨＣｌ）、水銀（Ｈｇ）等を除去する。この湿式集塵機２には、例えば、ミキシングスクラバー（株式会社ミューカンパニーリミテッド製ミュースクラバー等）を用いることができる。

湿式集塵機２の下方には、循環液槽４が設けられ、さらに、循環液槽４内の集塵ダストスラリーの一部を湿式集塵機２に戻すためのポンプ５が配置される。また、循環液槽４の下流側には、ミストセパレーター３が配置される。

沈降装置６は、湿式集塵機２の循環液槽４から排出されたスラリーＳに含まれるスラッジＳＬ１を沈降除去するために備えられる。また、ろ過フィルタ７は、沈降装置６から排出されたスラリーＳを固液分離する。

水銀吸着塔８は、沈降装置６及びろ過フィルタ７を経て導入された液体中の水銀を吸着する。

オゾン触媒塔９には、オゾン発生装置１０で発生したオゾンが供給され、二酸化マンガン触媒のもとで、ＮＯｘ、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）やポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、臭気物質等をＮ₂、ＣＯ₂、水等に分解除去する。

循環ルート１１は、オゾン触媒塔９からの排水Ｗを塩濃縮膜１２を介して湿式集塵機２に戻すために備えられる。また、循環ルート１１には、系外に排水Ｗを放出するルートを併設する。循環ルート１１上には、塩濃縮膜１２が設けられ、排水Ｗ中の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を濃縮して電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３で利用することができる。また、この塩濃縮膜１２によって、電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に影響を及ぼすスケール成分（Ｃａ、Ｍｇ等）を排除することもできる。

電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３は、燃焼排ガスＧに含まれる水銀等を酸化するための酸化剤としての次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）を添加するために備えられる。この次亜塩素酸ソーダは、湿式集塵機２の循環スラリーに添加される。電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３は、また、次亜塩素酸ソーダを生成するだけでなく、循環スラリーに含まれる硝酸性窒素等をＮ₂に分解することもできる。

図示しない触媒塔は、ＮＨ₃等を用いて燃焼排ガスＧ中のＮＯｘ及び残留性有機汚染物質を分解して除去するため、例えば、ハニカム状に構成される。

次に、上記構成を有する燃焼排ガス処理装置１の動作について図１を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、セメントキルンの燃焼排ガスを処理する場合を例にとって説明する。

図示しないセメントキルンからの燃焼排ガスＧは、図示しない電気集塵機にもたらされ、燃焼排ガスＧ中のダストが回収された後、湿式集塵機２に導入される。湿式集塵機２において、燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集し、後段の触媒塔の寿命に大きな影響を与えるダスト、水銀（Ｈｇ）等を除去する。

湿式集塵機２で発生したスラリーは、循環液槽４及びポンプ５を介して循環するため、燃焼排ガスＧと液体との接触が充分に行われ、電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３から供給された次亜塩素酸ソーダ等による水銀等の酸化、並びに水溶性成分及びダスト等の回収を効率よく行うことができる。硫酸ミストは、湿式集塵機２に導入されたダストに含まれるＣａＯによって石膏に転換することができるが、ＣａＯの量が不足する場合には、ポンプ５の入口側等に水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）又は酸化カルシウム（ＣａＯ）を供給する。水溶性成分、ダスト等が除去された燃焼排ガスＧは、ミストセパレーター３から図示しない触媒塔へ導かれ、ＮＯｘ、残留性有機汚染物質が分解される。

一方、循環液槽４から排出されたスラリーＳは、沈降装置６においてスラッジＳＬ１が除去され、ろ過フィルタ７においてスラッジＳＬ２が除去される。ろ過フィルタから排出された液体に含まれる水銀は、水銀吸着塔８で吸着され、さらに、オゾン触媒塔９において、液体中の微量溶解成分がＮ₂、ＣＯ₂、水等に分解処理される。

水銀、ＮＯｘ等が除去されたオゾン触媒塔９からの排水Ｗは、循環ルート１１を介して湿式集塵機２に戻される。排水Ｗは、次亜塩素酸ソーダを用いて水銀を酸化した際に発生する塩化ナトリウムを含む。そこで、排水Ｗを塩濃縮膜１２に供給し、塩濃縮膜１２で濃縮することにより濃縮した塩化ナトリウムが得られるとともに、電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に影響を及ぼすスケール成分（Ｃａ、Ｍｇ等）を排除することができる。この塩化ナトリウムを電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に供給し、次亜塩素酸ソーダの製造に利用することができる。これによって、薬剤費の低減、及び排水Ｗをセメントへ添加した場合のセメント中の塩素量を低減することができる。尚、塩濃縮膜１２からの排水Ｗは、湿式集塵機２に戻されて湿式集塵に利用される。

尚、塩濃縮膜１２を設けないで、循環ルート１１からの排水Ｗの一部を直接電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３に導入することも可能である。さらに、循環ルート１１の一部を系外に排出してもよい。

また、上記実施の形態においては、湿式集塵機２から独立して電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３を設けたが、循環液槽４に直接電極等を設け、湿式集塵機２と電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置１３とを一体化することも可能である。

本発明にかかる燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示すフローチャートである。 従来の燃焼排ガス処理装置の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 燃焼排ガス処理装置
２ 湿式集塵機
３ ミストセパレーター
４ 循環液槽
５ ポンプ
６ 沈降装置
７ ろ過フィルタ
８ 水銀吸着塔
９ オゾン触媒塔
１０ オゾン発生装置
１１ 循環ルート
１２ 塩濃縮膜
１３ 電解式次亜塩素酸ソーダ生成装置

Claims (8)

1. 燃焼排ガス中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機と、
   該湿式集塵機を通過した燃焼排ガス中のＮＯｘ及び／又は残留性有機汚染物質を分解して除去する触媒塔と、
   前記湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機と、
   該固液分離機で分離された液体中の水銀を吸着する水銀吸着塔と、
   前記固液分離機で分離された液体中の微量溶解成分を分解処理するオゾン触媒塔と、
   前記水銀吸着塔及び／又はオゾン触媒塔からの排水を前記湿式集塵機に戻す循環ルートとを備えることを特徴とする燃焼排ガス処理装置。
2. 前記湿式集塵機に導入される燃焼排ガスに添加する次亜塩素酸ソーダを発生させる次亜塩素酸ソーダ生成装置と、
   前記循環ルートを介して前記湿式集塵機に戻される排水の少なくとも一部を前記次亜塩素酸ソーダ生成装置に導く給水ルートとを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガス処理装置。
3. 前記循環ルートに設置され、該循環ルートを流れる排水から塩化ナトリウムを濃縮して前記次亜塩素酸ソーダ生成装置に供給する塩濃縮膜を備えることを特徴とする請求項２に記載の燃焼排ガス処理装置。
4. 燃焼排ガス中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離し、
   分離された液体中の水銀を吸着するとともに、分離された液体中の微量溶解成分を分解し、
   前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体を前記湿式集塵機に戻すことを特徴とする湿式集塵機排水処理方法。
5. 前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体の少なくとも一部を、該湿式集塵機の循環水に添加する次亜塩素酸ソーダの製造に利用することを特徴とする請求項４に記載の湿式集塵機排水処理方法。
6. 前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体の少なくとも一部を系外に排水し、前記水銀の吸着後、及び前記微量溶解成分の分解後の液体から製造した塩化ナトリウムを、該湿式集塵機の循環水に添加する次亜塩素酸ソーダの製造に利用することを特徴とする請求項４又は５に記載の湿式集塵機排水処理方法。
7. 前記微量溶解成分の分解をオゾン触媒塔で行うことを特徴とする請求項４、５又は６に記載の湿式集塵機排水処理方法。
8. 前記湿式集塵機で循環するスラリーに水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを供給し、硫酸ミストを石膏に転換することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の湿式集塵機排水処理方法。

Images