JP2011078876A - 亜酸化窒素の還元方法及び還元装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】亜酸化窒素を含む排ガスを、アンモニアを還元剤としてプラズマにより無触媒で窒素と酸素と水に還元する。プラズマとして大気圧非平衡プラズマを用い、還元剤を複数段に分割注入することにより、亜酸化窒素の再生成を抑制し、排ガス中の亜酸化窒素をほぼ完全に分解することができる。なお、前段で排ガス中の亜酸化窒素の濃縮を行うことが好ましい。
【選択図】図1
Description
図1において、1は下水処理プロセスの曝気槽であり、10〜30ppmの亜酸化窒素を含む大気温度付近のガスを排出している。この排ガスを直接処理することも可能であるが、この実施形態では排ガスを濃縮装置である吸着塔2に導いて濃縮処理する。吸着塔2は少なくとも2塔を用い、一方の吸着塔2に排ガスを導入して亜酸化窒素を吸着させ、破過に達したら導入先を他方の吸着塔2に切替える。吸着塔2で亜酸化窒素を吸着させた排ガスは誘引ファン3により大気中に放出する。吸着剤としては活性炭やゼオライトを使用することができる。
Ar+e→Ar++2e・・・・・(1)
Ar++N2O→Ar+N2O+・・ (2)
N2O++e→N2+O・・・・・・(3)
O+O→O2・・・・・・・・・・(4)
O2+e→O+O・・・・・・・・(5)
N2+e→N+N・・・・・・・・(6)
N2+O→N2O・・・・ ・・・・(7)
N+O→NO・・・・・・・・・・(8)
・アンモニアの分解反応
NH3+e→NH2+H・・・・・・(9)
NH3+e→NH+2H ・・・・・(10)
・(7)で生成した亜酸化窒素の還元反応
N2O+2NH→2N2+H2O・・・(11)
・(8)で生成した一酸化窒素の還元反応
NO+NH2→N2+H2O・・・・・(12)
NH+O→NO+H
が進行し、NOが多量に生成してしまう。そこで第1段ではせいぜい50%程度の還元率が得られるように、反応に必要な量の半分以下の還元剤を注入し、第2段以降で残部を注入するのがよい。このように第2ノズル15から再度還元剤を注入して未反応の亜酸化窒素と一酸化窒素を(9)〜(12)の反応で完全に分解することができる。
曝気槽排ガス流量を5000m3/h、亜酸化窒素濃度30ppm、温度20℃とすると、1年間に排出される亜酸化窒素は2.4トン(0℃、大気圧)である。これを亜酸化窒素の温暖化係数310を乗じて二酸化炭素に換算すると、746トン/年となる。
2 吸着塔
3 誘引ファン
4 押込ファン
5 キャリアガス
6 プラズマ反応器
7 高電圧パルス電源
8 熱交換器
9 還元剤
10 ガス混合器
11 管型反応管
12 高電圧電極
13 接地電極
14 第1ノズル
15 第2ノズル
16 誘引ファン
Claims (6)
- 亜酸化窒素を含む排ガスを、アンモニアを還元剤としてプラズマにより無触媒で窒素と水に還元する方法であって、プラズマとして大気圧非平衡プラズマを用い、還元剤を複数段に分割注入することを特徴とする亜酸化窒素の還元方法。
- 前段で亜酸化窒素の濃縮を行うことを特徴とする請求項1記載の亜酸化窒素の還元方法。
- 3kV〜30kVの印加電圧により発生させた大気圧非平衡プラズマを用いることを特徴とする請求項1記載の亜酸化窒素の還元方法。
- 大気圧非平衡プラズマを発生するプラズマ反応器の入口部に、亜酸化窒素を含む排ガスと還元剤であるアンモニアとの混合ガスを供給する第1ノズルを設け、また前記プラズマ反応器の中間部に、還元剤であるアンモニアを注入する第2ノズルを設けたことを特徴とする亜酸化窒素の還元装置。
- 前記プラズマ反応器の前段に、亜酸化窒素の濃縮装置を備えたことを特徴とする請求項4記載の亜酸化窒素の還元装置。
- 亜酸化窒素の前記濃縮装置が吸着塔であることを特徴とする請求項5記載の亜酸化窒素の還元装置。
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