JP2940855B2 - 生コンクリートスラッジおよび建設廃材を利用した脱硫・脱硝装置 - Google Patents

生コンクリートスラッジおよび建設廃材を利用した脱硫・脱硝装置

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JP2940855B2 JP7211679A JP21167995A JP2940855B2 JP 2940855 B2 JP2940855 B2 JP 2940855B2 JP 7211679 A JP7211679 A JP 7211679A JP 21167995 A JP21167995 A JP 21167995A JP 2940855 B2 JP2940855 B2 JP 2940855B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、大気中の窒素酸
化物や硫黄酸化物を除去する脱硫・脱硝技術に関する。
さらに詳細には、生コンクリートスラッジや建設廃材を
利用した脱硫・脱硝技術に関する。
【0002】
【従来の技術】大気汚染の原因の一つとなる硫黄酸化物
(SO2,SO3)は、そのほとんどが工場から排出され
るものであり、環境対策や産業政策や企業努力等によっ
てその対策が進んだことから、二酸化硫黄の環境濃度
は、昭和63年度では昭和42年度の1/6程度にまで
減少し、一般環境大気測定局の環境基準の99.7%と
なり、この環境基準を達成している。
【0003】一方、窒素酸化物(NO,NO2を総称し
てNOXという)は、東京都特別区等,横浜市,大阪市
等の総量規制3地域で目標とされた昭和60年度でのN
2の環境基準を達成することができず、かえって近年
の濃度増加傾向によって対策の必要性に注目が集まるよ
うになった。ここで、発電所や大規模工場等の固定発生
源におけるNOXの発生量は、脱硝技術の開発および対
策の進展によってかなり改善されている。
【0004】しかし、自動車等の移動発生源や一般家
庭,小型ボイラー等の民生発生源や中小規模の燃焼施設
を有する固定発生源に対する脱硝技術は、経済性や設置
スペース等の観点からみて、適切なものは提供されてい
ない。つまり、これらの発生源からの窒素酸化物はたれ
流しの状態にあるといえる。このことが、窒素酸化物の
環境基準を達成出来ない原因といえる。
【0005】これまでに実用化された脱硝法には、乾式
の選択接触還元法(SCR法)と無触媒還元法(SNC
R法)がある。これらの方法は、いずれもアンモニア
(NH3)によるNOの選択還元反応を利用したもので
ある。そして湿式脱硝法では、NOを気相において酸化
させたNO2あるいはN23をアルカリ水溶液に吸収さ
せる方式と、液相において酸化剤の作用で酸化固定させ
る方式等が有る。しかしながら、液相で反応を行なう
と、水と固形分との分離を行なわなければならず、この
ような分離装置を備えるだけ複雑となりコストおよび装
置設置面積の面からも不利である。
【0006】一方、生コンクリート工場の主な産業廃棄
物は、主としてバッチャープラントのミキサーや生コン
クリート車の洗浄水、出荷したが手付かずに持ち帰った
戻りコンクリート、および出荷コンクリートの一部を荷
卸しした後残りを持ち帰った、残りコンクリートから発
生するスラッジである。このスラッジのほとんどは、ス
ラッジ脱水機を用いて強制脱水を行なってケーキ状態で
廃棄されるか、残りコンクリートまたは戻りコンクリー
トをそのまま固まらせて砕いた状態で廃棄されているの
が現状である。また、このスラッジは、生コンクリート
工場だけの問題ではなく、石灰系の硬化材(たとえばセ
メント等)を利用して製品化を行なっている工場すべて
の問題でもある。
【0007】このコンクリートスラッジは強いアルカリ
性の廃棄物であり、今後廃棄場所の確保が困難となり、
自然にやさしいリサイクル化を考えなければならない状
況にある。また、解体した構築物のコンクリート廃材か
ら、再生骨材を取り出して再生粗骨材・再生細骨材を生
産するときには、水洗工程が必要であり、この場合もコ
ンクリートのスラッジが多く発生する。このスラッジの
リサイクルも考えておかなければならない問題である。
【0008】本発明者らは、特開平5−375128号
公報に示すように、産業廃棄物のスラッジのリサイクル
法としてスラッジをペレット化し、硫黄酸化物(S
X)の脱硫に用いることを既に提案した。石灰分の多
い山林においては酸性雨被害が少ないこと、アルカリ性
が強いスラッジに脱硫行程を加えることによってアルカ
リ性の強さをおさえた自然にやさしいペレットがえられ
ることから、この方法によってえられた脱硫後のペレッ
トを今現在酸性雨で問題になっている山林に散布した
り、石灰系肥料として自然界にもどして再利用すること
ができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みなされたもので、大気中に放出されたNOXおよびS
Xをランニングコストの安価な装置を用いて取り除く
方法を提案するものである。さらに、本発明は生コンク
リートなどのスラッジの有効利用を図ることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、大気中に放出
されたNOXおよびSOXを生コンクリート等のセメント
系スラッジ及びコンクリート廃材の微粉とをセメント等
をバインダーとして粒状に形成したペレットを利用して
取り除く。特に自動車トンネル、屋内駐車場、交通量の
激しい道路等にこの技術を適用することによって、大気
中の窒素酸化物や硫黄酸化物を減少させる効果を上げる
ことができる。また、別の利用法としては、小規模ボイ
ラー等の窒素酸化物民生発生源からの脱硝・脱硫にも効
果が有る。本発明は、上記課題を解決するために、本発
明は、脱硫・脱硝装置を、排ガス中の窒素酸化物もしく
は硫黄酸化物を気相で酸化させるガス酸化手段と、該酸
化ガスを気相で水和させる水和手段と、この水和したガ
スに含まれる酸を固定する生コンクリートスラッジおよ
び/または建設廃材を破砕したコンクリート粒子をセメ
ントをバインダとして形成したペレットを充填した酸固
定槽からなる酸固定手段とから構成した。さらに、本発
明は、上記脱硫・脱硝装置において、ガス酸化手段を、
排ガスが供給されるガス酸化槽内にオゾンを供給するこ
とによって、気相で排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄
酸化物を酸化させる手段とした。また、本発明は、上記
脱硫・脱硝装置において、水和手段を、ガス酸化手段か
らの酸化ガスが供給される水和槽内に水蒸気を供給する
ことによって、気相で酸化物を水和する手段とした。さ
らに、本発明は、上記脱硫・脱硝装置において、水和槽
を加熱して水和物が液体となることを防いだ。
【0011】本発明は、大気中に含まれるNO,SO2
を気相において酸化させてNO2とSO3を作り、さらに
NO2,SO3を水蒸気と気相において反応させて気相の
硝酸・硫酸を作り、最後にコンクリートが酸と激しく反
応することを利用した気相−固相の反応によって脱硫・
脱硝を行なうものである。気相−固相で反応を行なうこ
の方法の利点として、液相で反応を行なう場合に比較し
て、水と固形分との分離を行なう必要がなくなり、気相
と固相の反応物が得られ、反応物の扱いが楽になる。
【発明の実施の形態】
【0012】以下、本発明について説明する。図1は、
本発明に係る生コンクリートスラッジおよび建設廃材を
利用した脱硫・脱硝装置をトンネルの換気装置に適用し
た実施例の概略図である。
【0013】本発明に係る脱硫・脱硝装置1は、例えば
トンネル内から自動車排気ガスを吸引して取り出すガス
吸引管2と、ガス酸化槽4と、水和槽6と、ファンまた
はコンプレッサ7と、酸固定槽8とから構成される。ガ
ス酸化槽4にはオゾン発生手段3が設けられ、水和槽6
には水蒸気発生手段5が設けられている。さらに酸固定
槽8には、バグフィルタ9が設けられるとともに、槽内
には本発明に特徴的な生コンクリート等のセメント系ス
ラッジおよびコンクリート廃材の微分とをセメント等を
バインダーとして製造したペレットからなる脱硫・脱硝
剤81が層をなして充填されている。
【0014】酸固定槽8は、従来のセメントサイロや穀
物サイロと同様の構造のものとすることができ、槽8の
下部に設けた酸化ガス吸入口82から気体を圧力を加え
て送入し、槽内に充填された脱硫・脱硝剤81と接触し
て脱硫・脱硝された気体が集塵用のバグフィルタ9を得
て排出される。酸固定槽8には、下部に酸化ガス吸入口
82と密閉型のペレット排出口83が設けられ、上部に
未反応ペレット投入口84が設けられている。したがっ
て、酸固定槽8の未反応ペレット投入口84から未反応
ペレットを投入し、下部の排出口82から反応後のペレ
ットを取り出すことによって、装置の運転を継続しなが
ら脱硫・脱硝剤81を更新することができる。
【0015】本発明に係る脱硫・脱硝装置の働きを以下
説明する。トンネル内の自動車排気ガスが大気に混入し
た換気ガスをガス吸引管2を介してガス酸化槽4に供給
する。ガス酸化槽4には、オゾン発生手段3で発生した
酸化剤(O3)が供給され、槽4内に供給された換気ガ
ス中の窒素酸化物(NO)および硫黄酸化物(SO2
の酸化の程度を下記式(1)式(2)によって高め、N
2,SO3とする。
【0016】
【数1】
【0017】次いで、ガス酸化槽4で生成したNO2
SO3を、蒸気発生手段5から供給される水蒸気と水和
槽6内で接触させ、下記式(3)式(4)の反応によっ
て、水和する。
【0018】
【数2】
【0019】ここで、水和槽6を電気ヒーターなどによ
り加熱しておくことによって、水蒸気や生成された硝酸
・硫酸等が液化しないようする必要がある。さらに、水
蒸気の発生量を反応に必要な量に管理して、生成された
硝酸・硫酸等が液化しないようにすることが重要であ
る。
【0020】この後、前段までにできた硫酸・硝酸等の
酸を含む換気ガスを、酸固定槽8へ送り込む。酸固定槽
8は、コンクリートが硝酸・塩酸・硫酸等の酸と非常に
激しく反応する性格を利用した酸固定手段で、生コンク
リートミキサーなどを洗浄した際に出る生コンクリート
系スラッジや建設廃材を破砕したときに生じるコンクリ
ート廃材微粒子とを、セメントをバインダーとして粒子
状に形成した脱硫・脱硝ペレット81が充填されてい
る。この酸固定槽8においては、下記式(5)式(6)
の反応によって、硝酸および硫酸がペレット81に固定
される。
【0021】
【数3】
【0022】以上の反応によってNOX,SOXが脱硫・
脱硝された換気ガスは、バグフィルタ9で集塵されて、
排出される。
【0023】未反応ペレットおよび反応後ペレットは、
一般的なセメントバルク車によって輸送することがで
き、取扱いは容易である。また、ファンもしくはコンプ
レッサー7は、図に示す位置に限らず任意の位置、例え
ばガス吸引管2内やガス酸化槽4と水和槽6の間にも設
けることができる。さらに、本装置は、オゾン(O3
発生手段3とガス酸化槽4を取りはずすことによって二
酸化炭素(CO2)固定装置として使用することができ
る。
【0024】
【実施例】図2に示す実験装置を用いて本発明に係る脱
硝装置の脱硝効果を測定した。実験装置は、ジーゼルト
ラックのマフラー近くから排ガスを吸入すると同時にサ
ブポンプ72を用いて大気をオゾン発生手段3を介して
ガス酸化槽4に強制注入し、測定器の制度を確保するた
めにガス酸化槽4内でのNOXの濃度が一般的なトンネ
ル内の排気ガス濃度の10倍位になるようにセッティン
グした。すなわち、一般的にジーゼルトラックの排気ガ
ス中の窒素酸化物(NOx)濃度は、300ppm程度
であり、自動車トンネル内の換気ガスの窒素酸化物(N
Ox)濃度は1〜5ppm程度であるところ、この実験
ではガス酸化層4内の窒素酸化物濃度は40ppmであ
った。また、本実験では、メインポンプ7の流量を10
リットル/分とし、サブポンプ72の流量を4リットル
/分とした。酸固定槽8内に850gのペレットを充填
して脱硝効果を調べた。参考点としてガス酸化槽4の入
口A点で吸入排ガスの窒素酸化物(NOx)の濃度を測
定し、ガス酸化槽4内のB点で、希釈した排ガスの窒素
酸化物(NOx)の濃度を測定し、酸固定槽8の出口C
点で排出ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度を測定し
た。実験の結果は、以下のとおりである。
【0025】
【表1】
【0026】以上のように、この時の吸引した排ガスの
NOX濃度は65ppmであり、ガス酸化層4中で大気
を混ぜて作り出した換気ガスのNOX濃度は40ppm
であった。この酸化された換気ガスを、次の、水和槽6
へ送り、気相で水和反応を行わせて、窒素酸化物(NO
x)を硝酸(HNO3)とし、酸固定槽8へと送った。
この酸固定槽8通過後の換気ガス中のNOX濃度を測定
した結果12ppmとなっていた。この実験を1時間継
続した後も酸固定槽8通過後の換気ガス中のNOX濃度
は12ppmで変化はなかった。この結果、この実験の
換気ガスの脱硝効率((固定された硝酸の量/換気ガス
の硝酸の量)×100%)は70%となった。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、産業廃
棄物である生コンクリートスラッジやコンクリート廃材
を用いて、大気中の窒素酸化物や硫黄酸化物を固定して
除去し大気の酸化物濃度を低減させることができる。
【0028】さらに、本発明によれば、生コンクリート
スラッジやコンクリート廃材の産業廃棄物のアルカリ性
を下げることができ、環境改善材として使用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る脱硫・脱硝装置の構成の概要を示
す概念図。
【図2】本発明の効果確認時の脱硫・脱硝装置の構成を
示す概念図。
【符号の説明】
1:脱硫・脱硝装置、 2:ガス吸引管、 3:オゾン発生手段、 4:ガス酸化槽、 5:水蒸気発生手段、 6:水和槽、 7:ファン、ポンプ、 8:酸固定槽、 9:バグフィルタ、 81:脱硫・脱硝ペレット、 82:酸化ガス吸入口、 83:ペレット排出口、 84:ペレット投入口。
フロントページの続き (72)発明者 里川 学 滋賀県栗太郡栗東町大字上鈎115番地の 1 共栄工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−275126(JP,A) 特開 平7−88328(JP,A) 特開 昭50−150675(JP,A) 特開 昭54−96472(JP,A) 実開 昭59−184930(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/34 - 53/85

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス中の窒素酸化物もしくは硫黄酸化
    物を気相で酸化させるガス酸化手段と、該酸化ガスを気
    相で水和させる水和手段と、この水和したガスに含まれ
    る酸を固定する酸固定手段とからなる脱硫・脱硝装置に
    おいて、ガス酸化手段は、排ガスが供給されるガス酸化槽内にオ
    ゾンを供給することによって、気相で排ガス中の窒素酸
    化物もしくは硫黄酸化物を酸化させる手段であり、 水和手段は、ガス酸化手段からの酸化ガスが供給される
    水和槽内に水蒸気を供給することによって、気相で酸化
    物を水和する手段であるとともに、水和槽を加熱する加
    熱手段を設けて水和物が液体となることを防いでおり、 酸固定手段は、生コンクリートスラッジおよび/または
    建設廃材を粉砕したコンクリート粒子をセメントをバイ
    ンダとして形成したペレットを充填した酸固定槽である
    ことを特徴とする脱硫・脱硝装置。
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