JP2733156B2 - 排ガス中の水銀の除去方法 - Google Patents

排ガス中の水銀の除去方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、処理すべき燃焼排ガ
ス中から、重金属類、特に水銀を除去するための方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ゴミ焼却工場のゴミ焼却炉等から排出さ
れる燃焼排ガス中から、重金属類、特に水銀を除去する
方法として、苛性ソーダ水溶液あるいは次亜塩素酸水溶
液等の溶液によって洗絛除去する方法、即ち、湿式方法
が知られており、従来は、この方法が主体に使用されて
いた。しかしながら、湿式方法は、洗煙装置および同排
水処理で水銀を分離するための装置が極めて大型にな
り、設備費用、保守点検、維持管理等に難点が多いとい
った問題点がある。
【0003】上記の湿式方法の有する問題点を解決する
方法として、従来、特殊助剤等の噴霧と、集塵装置とを
組み合わせた乾式方法が検討されている。即ち、燃焼排
ガスを集塵装置に導入する前に、前記燃焼排ガスの煙道
中に、重金属類、特に水銀と反応する薬剤を噴霧するこ
とにより、ガス状またはイオン状の水銀等の重金属類を
粒子状となし、そして、粒子状の水銀等の重金属類を集
塵装置によって除去する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、重金属
類、特に水銀と反応する薬剤を燃焼排ガス中に噴霧する
上記乾式方法においては、燃焼排ガス中のガス状または
イオン状の水銀等の重金属類の粒子状化が弱いため、粒
子状化されなかったガス状またはイオン状の水銀等の重
金属類が集塵装置で集塵されずにそのまま通過してしま
う問題がある。従って、水銀等の重金属類を集塵装置で
完全に集塵するのは困難である。特に、前記薬剤噴霧前
後の総水銀の除去率は、60〜80%程度である。
【0005】従って、この発明の目的は、上述の問題点
を解決し、乾式方法によって、燃焼排ガス中の重金属
類、特に、水銀を、従来よりも高い効率で除去すること
ができる排ガス中の水銀の除去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】我々は、上述した課題を
解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、燃焼排ガ
ス中に、重金属類、特に水銀と反応する薬剤とともにア
ルカリ剤を噴霧することにより、水銀等の重金属類の粒
子状化効率が良化し、そして、除去率が上昇することを
知見した。この発明は、上記知見に基づいてなされたも
のである。即ち、第1の発明は、200から300℃の
温度範囲内の燃焼排ガスを集塵装置に導入する前に、前
記燃焼排ガス中に含有されるガス状またはイオン状の重
金属類、特に水銀と反応する薬剤をガスクーラ内に噴霧
して、ガス状またはイオン状の水銀等の重金属と反応さ
せて化合物を生成させ、次いで前記ガスクーラを出た後
の煙道中にアルカリ剤を噴霧して再度反応させ、前記ガ
ス状またはイオン状の重金属類、特に水銀を粒子状とな
し、次いで、前記粒子状の重金属類、特に水銀を含有す
る前記燃焼排ガスを前記集塵装置に導入し、前記集塵装
置において、前記粒子状の重金属類、特に水銀を、前記
燃焼排ガス中から除去することに特徴を有するものであ
る。第2の発明は、前記燃焼排ガスは、ゴミ焼却炉から
排出される燃焼排ガスであることに特徴を有するもので
ある。第3の発明は、前記薬剤は、ジチオカルバミン酸
ナトリウム系化合物、ジチオカルバミン酸アンモニウム
系化合物、脂肪族ポリジチオカルバミン酸系化合物、チ
オール系化合物またはメルカプタン系化合物であること
に特徴を有するものである。
【0007】
【作用】水銀が、ガス状またはイオン状で存在している
と思われる燃焼排ガス中に、水銀と反応する薬剤(以
下、「キレート剤」という)の溶液とともにアルカリ剤
を噴霧させ、溶液と排ガスの接触効率を良くすることに
より、キレート結合させ、結合力が強く、且つ、不溶解
性の固形状(粒子状)のキレート化合物を生成させ、そ
して、生成した粒子状の水銀を集塵装置によって集塵す
る。アルカリ剤は、ガス状またはイオン状の水銀の固形
物化を促進させるために、キレート剤とともに用いられ
る。これにより、キレート剤を単独で使用する場合と比
較して、より水銀除去率の向上を図ることができる。ま
た、本発明方法によれば、水銀に限らず、燃焼排ガス中
に含まれる重金属類全般、例えば、鉛、カドミウム等の
高効率の固形物化が実現でき、重金属類全般の集塵効率
を向上させることができる。
【0008】燃焼排ガスの温度は、200 から300 ℃の範
囲内とする。燃焼排ガスの温度が200 ℃未満では、燃焼
排ガス中の水銀のガス化が十分でなく、キレート剤噴霧
作用に所望の効果が得られない。一方、300 ℃を超える
と、キレート剤が熱分解してしまうため、所望の効果が
得られない。
【0009】ジチオカルバミン酸ナトリウム系化合物、
ジチオカルバミン酸アンモニウム系化合物、脂肪族ポリ
ジチオカルバミン酸系化合物、チオール系化合物または
メルカプタン系化合物が、キレート剤として使用され
る。これらの薬剤は、液状で使用できることから、噴霧
処理することにより、燃焼排ガスと気液接触処理をさせ
ることができ、また、水溶液になっているので、アルカ
リ剤と混合して使用できる。また、これらの薬剤は、人
体に触れて毒性を示すことは無く、危険性が無い。
【0010】水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化マグネシ
ウム (Mg(OH)2 ) または消石灰( Ca(OH)2 ) が、アルカ
リ剤として使用される。
【0011】本発明方法は、ゴミ焼却炉から排出される
燃焼排ガス、および、ゴミ焼却炉から排出される燃焼排
ガス以外の、重金属類、特に水銀を含有した燃焼排ガス
等、種々の燃焼排ガスに適用できる。
【0012】
【実施例】次に、この発明の実施例を比較例と比較しな
がら、更に、詳細に説明する。 〔実施例1〕図1は、この発明の実施例1に使用した装
置を示す工程図である。図1において、1は焼却炉、2
はボイラ、3はガスクーラ、4はバグフィルター、5は
誘引通風機、6はスタックである。図1中に示す矢印は
燃焼排ガスの流れを示す。ボイラ2から排出された約30
0 ℃(300℃未満)の温度の燃焼排ガスを、プラント内再
利用水等によって、バグフィルター4の適温約200 ℃(2
00℃以上) の温度まで冷却した。この冷却に必要な滞留
時間を併有するガスクーラ3を利用し、流体ノズルによ
って、キレート剤(10%ピペリジンジチオカルバミン酸
ナトリウム水溶液)を燃焼排ガス煙道中に噴霧し、ガス
クーラ3内において燃焼排ガス中のガス状またはイオン
状の水銀等の重金属と反応させ、化合物を生成させた。
次いで、ガスクーラ3の下流の燃焼排ガス煙道中におい
て、アルカリ剤(消石灰( Ca(OH)2 ) )を噴霧し、バグ
フィルター4の濾過層上で再度反応させるとともに、粒
子状の水銀等の重金属をダストとともに捕集した。次い
で、清浄になった燃焼排ガスを、誘引通風機5を経て、
大気へ放出した。そして、本実施例における総水銀除去
率を調べた。総水銀除去率の計算方法は、下記(1) 式の
通りである。 但し、 薬剤:キレート剤+アルカリ剤。 その結果を表1に示す。また、実施例1で使用したキレ
ート剤、アルカリ剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温
度、キレート剤噴霧量、アルカリ剤噴霧量を表1に併せ
て示す。
【0013】〔実施例2〕図2は、この発明の実施例2
に使用した装置を示す工程図である。図2において、1
は焼却炉、2はボイラ、7は有害ガス除去装置、4はバ
グフィルター、5は誘引通風機、6はスタックである。
図2中に示す矢印は燃焼排ガスの流れを示す。ボイラ2
から排出された約300 ℃(300℃未満) の温度の燃焼排ガ
スを、有害ガス除去装置7においてアルカリ剤(水酸化
ナトリウム(NaOH) )を高速旋回流で噴霧し、酸性ガス
を除去する。このアルカリ剤のラインにキレート剤(10
%エチレンビスジチオカルバミン酸ナトリウム水溶液)
を噴霧することによって、有害ガス除去装置7内におい
て燃焼排ガス中のガス状またはイオン状の重金属と反応
させ、化合物を生成させた。次いで、有害ガス除去装置
7の下流に設置してあるバグフィルター4の濾過層上で
再度反応させるとともに、粒子状の水銀等の重金属をダ
ストとともに捕集した。次いで、清浄になった燃焼排ガ
スを、誘引通風機5を経て、大気へ放出した。そして、
総水銀除去率を実施例1と同一の方法によって調べた。
その結果を表1に示す。また、実施例2で使用したキレ
ート剤、アルカリ剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温
度、キレート剤噴霧量、アルカリ剤噴霧量を表1に併せ
て示す。
【0014】〔実施例3〕実施例2と同一の装置を使用
して、キレート剤(10%エチレンビスジチオカルバミン
酸ナトリウム水溶液)、および、アルカリ剤として消石
灰( Ca(OH)2 ) スラリーを使用して、実施例2と同一の
方法によって実験を行った。そして、総水銀除去率を実
施例1と同一の方法によって調べた。その結果を表1に
併せて示す。また、実施例3で使用したキレート剤、ア
ルカリ剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温度、キレート
剤噴霧量、アルカリ剤噴霧量を表1に併せて示す。
【0015】〔比較例1〕実施例1と同一の装置を使用
して、キレート剤(10%ピペリジンジチオカルバミン酸
ナトリウム水溶液)を使用し、アルカリ剤を使用せず
に、実施例1と同一の方法によって実験を行った。そし
て、総水銀除去率を実施例1と同一の方法(但し、(1)
式において、薬剤は、キレート剤のみを示す)によって
調べた。その結果を表1に併せて示す。また、比較例1
で使用したキレート剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温
度、キレート剤噴霧量を表1に併せて示す。
【0016】〔比較例2〕実施例1と同一の装置を使用
して、キレート剤(10%ピペリジンジチオカルバミン酸
ナトリウム水溶液)を使用し、アルカリ剤を使用せず
に、実施例1と同一の方法によって実験を行った。そし
て、総水銀除去率を比較例1と同一の方法によって調べ
た。その結果を表1に併せて示す。また、比較例2で使
用したキレート剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温度、
キレート剤噴霧量を表1に併せて示す。
【0017】〔比較例3〕実施例2と同一の装置を使用
して、キレート剤(10%エチレンビスジチオカルバミン
酸ナトリウム水溶液)を使用し、アルカリ剤を使用せず
に、実施例2と同一の方法によって実験を行った。そし
て、総水銀除去率を比較例1と同一の方法によって調べ
た。その結果を表1に併せて示す。また、比較例3で使
用したキレート剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温度、
キレート剤噴霧量を表1に併せて示す。
【0018】〔比較例4〕実施例2と同一の装置を使用
して、キレート剤(10%エチレンビスジチオカルバミン
酸ナトリウム水溶液)を使用し、アルカリ剤を使用せず
に、実施例2と同一の方法によって実験を行った。そし
て、総水銀除去率を比較例1と同一の方法によって調べ
た。その結果を表1に併せて示す。また、比較例4で使
用したキレート剤、燃焼排ガス流量、燃焼排ガス温度、
キレート剤噴霧量を表1に併せて示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1から明らかなように、キレート剤のみ
使用した比較例1〜4は、いずれも、総水銀除去率が80
%未満であった。
【0021】これに対して、アルカリ剤およびキレート
剤を併用した実施例1〜3は、いずれも、総水銀除去率
が80%以上の数値が得られた。このことから、この発明
方法によれば、燃焼排ガス中の水銀除去効率が比較例よ
りも向上することがわかった。また、実施例において
は、水銀の除去効果の例しか示されていないが、この発
明方法によれば、水銀に限らず、燃焼排ガス中に含まれ
る重金属類全般の除去効率を向上させることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、種々の問題をかかえる従来の湿式方法に変わり、完
全な乾式方法によって燃焼排ガス中の水銀の除去が可能
となり、従来と比べ設備の縮小による大幅な設備コスト
の低減がはかれ、更に、この発明の延長線上には、集塵
灰の中に取り込んだ燃焼排ガス中の重金属類を安定化さ
せることも期待できる、排ガス中の水銀の除去方法が得
られ、かくして、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】排ガス処理装置の第1の例を示す工程図である
【図2】排ガス処理装置の第2の例を示す工程図である
【符号の説明】
1 焼却炉 2 ボイラ 3 ガスクーラ 4 バグフィルター 5 誘引通風機 6 スタック 7 有害ガス除去装置。
フロントページの続き (72)発明者 森重 敦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 仲尾 強 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 義男 埼玉県大宮市大和田町2−1438 (56)参考文献 特開 平5−208117(JP,A) 特開 昭60−129125(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 200から300℃の温度範囲内の燃焼
    排ガスを集塵装置に導入する前に、前記燃焼排ガス中に
    含有されるガス状またはイオン状の重金属類、特に水銀
    と反応する薬剤をガスクーラ内に噴霧して、ガス状また
    はイオン状の水銀等の重金属と反応させて化合物を生成
    させ、次いで前記ガスクーラを出た後の煙道中にアルカ
    リ剤を噴霧して再度反応させ、前記ガス状またはイオン
    状の重金属類、特に水銀を粒子状となし、次いで、前記
    粒子状の重金属類、特に水銀を含有する前記燃焼排ガス
    を前記集塵装置に導入し、前記集塵装置において、前記
    粒子状の重金属類、特に水銀を、前記燃焼排ガス中から
    除去することを特徴とする排ガス中の水銀の除去方法。
  2. 【請求項2】 前記燃焼排ガスは、ゴミ焼却炉から排出
    される燃焼排ガスである請求項記載の排ガス中の水銀
    の除去方法。
  3. 【請求項3】 前記薬剤は、ジチオカルバミン酸ナトリ
    ウム系化合物、ジチオカルバミン酸アンモニウム系化合
    物、脂肪族ポリジチオカルバミン酸系化合物、チオール
    系化合物またはメルカプタン系化合物である請求項1ま
    たは2記載の排ガス中の水銀の除去方法。
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