JP3297839B2 - ゴミ焼却炉からの排ガスの処理および水銀の回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却炉からの
排ガスの処理および水銀の回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴミ焼却炉からの排ガス中の水銀
などの有害物質の公知の除去処理方法としては、湿式法
と乾式法とがある。

【０００３】湿式法は、図１にフローチャートとして示
す様に、ゴミ焼却炉から電気集塵機を通過した高温の排
ガス（200〜300℃程度）を触媒脱硝装置に導いて脱硝処
理した後、スクラバーなどの洗浄装置において、排ガス
とアルカリ水溶液とを接触させ、排ガス中の有害物質を
水に吸収させて除去するものである。しかしながら、こ
の湿式方法においては、排ガス中の水銀および水銀化合
物の中、水溶性である塩化第二水銀（HgCl₂）は、捕捉
できるものの、非水溶性である金属水銀（Hg⁰）は、捕
捉できない。また、水銀化合物を吸収したスクラバー廃
水を処理して、水銀を除去するための廃水処理設備が別
途必要となるので、工程管理を厳重に行う必要があり、
且つコスト高となる難点がある。

【０００４】乾式法は、図２にフローチャートとして示
す様に、ゴミ焼却炉からの高温の排ガスに消石灰（Ca
（OH）₂）の微粉末を散布して、消石灰と排ガス中の酸
性ガス（SO_x、HClなど）とを反応させた後、排ガス中に
活性炭微粉末を散布して、ガス中の金属水銀を吸着除去
し、次いで、上記の反応生成物と水銀を吸着した活性炭
微粉末とをバグフィルターにより除去している。この方
法は、スクラバー廃水の処理を必要としない点では、湿
式法に比して、有利ではあるが、特有の欠点をも有して
いる。すなわち、消石灰は、塩化第二水銀に対しては高
い除去率を示すが、金属水銀の除去率は低い。従って、
金属水銀の吸着除去のために、高価な活性炭を多量に使
用する必要があり、コスト高となる。また、活性炭は、
180℃以上の温度では、吸着能力が著しく低下するの
で、消石灰散布後の高温の排ガス中にそのまま活性炭を
散布することは極めて不利であり、排ガスの温度低下を
待って散布を行わなければならないが、触媒脱硝を行う
場合には、バグフィルター通過後に行われる200℃以上
での触媒脱硝反応が阻害されることになる。さらに、多
量の消石灰散布により形成されるバグフィルター捕集灰
の処理経費が高いことも、乾式法の大きな難点である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、水
銀を含有するゴミ焼却炉からの排ガスを高価な設備や薬
剤を使用することなく、安価に且つ高効率で処理して、
水銀を回収除去しうる方法を提供することを主な目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
従来技術の現状に留意しつつ鋭意研究を重ねた結果、バ
グフィルターに堆積したゴミ焼却炉からの飛灰（ＢＦ堆
積灰）とゴミ焼却炉排ガスとを接触させる場合には、Ｂ
Ｆ堆積灰が極めて高度の水銀吸着能を発揮して、排ガス
中に含まれる水銀が高い除去率で除去されることを見出
した。また、バグフィルターを通過した排ガスは、水銀
を実質的に含まないので、スクラバーなどの洗浄装置に
より洗浄するだけで、排ガス中の有害物質を水に吸収さ
せて、その除去精製を行い得ることをも、見出した。さ
らに、水銀を捕集したＢＦ堆積灰をゴミ焼却炉で得られ
る過熱蒸気により処理することにより、捕集した水銀を
容易に回収しうることを見出した。

【０００７】すなわち、本発明は、下記のゴミ焼却炉か
らの排ガスの処理および水銀の回収方法を提供するもの
である：１．ゴミ焼却炉からの排ガスを焼却炉飛灰が堆
積したバグフィルターにそのまま送って金属水銀を捕集
除去した後、処理ガスを排ガス洗浄装置で洗浄して酸性
ガスを除去するとともに、バグフィルターにより捕集さ
れた水銀を過熱蒸気を使用して回収することを特徴とす
るゴミ焼却炉からの排ガスの処理および水銀の回収方
法。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しつつ、本発明を
さらに詳細に説明する。

【０００９】本発明方法の概要をフローチャートとして
図３に示す。本発明方法においては、焼却炉からの高温
の排ガスは、バグフィルターに送られる。バグフィルタ
ーには、予め飛灰（消石灰を散布しない状態での焼却炉
飛灰）が堆積されている。この状態で水銀含有排ガスと
バグフィルターに堆積した飛灰とが接触すると、排ガス
中の水銀が飛灰に捕捉され、排ガスから除去される。本
発明においては、排ガス温度が200℃程度の高温のまま
でも、十分な水銀除去率が得られ、排ガス温度が低温に
なると、水銀除去率はさらに改善される。

【００１０】バグフィルターに堆積した飛灰（ＢＦ堆積
灰）では、時間の経過とともに捕集された水銀の量が増
大して、やがて水銀の捕集能力が低下する。従って、一
定時間（ゴミ焼却炉とその付属設備の能力などにより、
大きく異なるが、通常３０〜６０分間程度）経過後に
は、バグフィルターを通常の払い落とし操作に供して、
ＢＦ体積灰を払い落とし、反応器に送る。反応器には、
焼却炉に併設されたボイラーでの熱回収により発生する
過熱蒸気が供給されており、空気が存在しない或いは殆
ど存在しない雰囲気において、ＢＦ体積灰と過熱蒸気と
が接触すると、水銀は、ＢＦ体積灰から揮散する。揮散
した水銀は、蒸気とともにコンデンサーに送られ、凝縮
回収される。

【００１１】水銀の回収率は、過熱蒸気の温度に依存す
るので、過熱蒸気温度は、250℃以上であることが好ま
しく、280℃以上であることがより好ましい。

【００１２】なお、コンデンサーからの排気は、必要な
らば、反応器に循環し、再度処理することもできる。

【００１３】バグフィルターにより水銀を除去された排
ガスは、スクラバーなどの公知の排ガス洗浄装置により
洗浄され、酸性ガス（SO_x、HClなど）が除去される。洗
浄排水は、凝集沈殿処理法などの公知の排水処理法によ
り処理される。

【００１４】処理を終えた排ガスは、煙突から大気中に
放出される。

【００１５】なお、焼却炉からの飛灰の組成が所定値
（塩化カルシウムとして3重量％以上、炭素系吸着能物
質として3重量％以上）を下回る場合、或いはＢＦ堆積
灰の払い落とし促進のための助剤などの薬剤散布のため
に、ＢＦ堆積灰中の有効成分が所定値に達しない場合に
は、塩化カルシウムの散布或いは水酸化カルシウムを排
ガスに添加して排ガス中のHClとの反応により、ＢＦ堆
積灰中に塩化カルシウムを形成させても良く、不足する
炭素系吸着能物質を補うために活性炭を補給しても良
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、飛灰を有効利用するこ
とにより、水銀除去のための薬剤が不要となる。或いは
この様な薬剤を使用する場合にも、その使用量を減少さ
せることができる。

【００１７】200℃以上の高温においても、塩化第二水
銀のみならず、金属水銀をも高い除去率で除去できる。

【００１８】酸性ガス処理のための消石灰の散布を行わ
ないので、バグフィルター灰の生成量が大幅に減少す
る。

【００１９】ＢＦ堆積灰により捕集された水銀は、焼却
炉発生熱により生成する過熱蒸気を利用して回収される
ので、外部からのエネルギー供給を行うことなく、焼却
炉排ガス中の水銀をほぼ完全に回収することが出来る。

【００２０】

【実施例】以下に参考例および実施例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。

【００２１】なお、金属水銀を含有するが、その他の不
純成分を含有しない模擬排ガスを使用する以下の実施例
においては、水銀除去後のガスからの酸性ガスの洗浄除
去処理および洗浄排水の処理は、示していないが、これ
らの後処理は、すでに確立されている常法により、容易
に行いうるところである。

【００２２】参考例１本発明において、高温における飛
灰による高い金属水銀除去能は、飛灰に含まれる塩化カ
ルシウムと炭素系吸着能物質（未燃焼の多孔質炭素成分
からなり、比表面積100〜500m²/g程度で、活性炭に類似
する吸着特性を有している）とにより発揮されるもので
ある。

【００２３】これらの含有率と水銀除去率との関係をよ
り一層明確にするために、先ず疑似ＢＦ堆積灰による水
銀除去を下記の要領で行った。

【００２４】カオリン（不活性物質）に塩化カルシウム
と炭素系吸着能物質に代替する活性炭（比表面積約800m
²/g）とを等量の割合で添加して疑似ＢＦ堆積灰を調製
し、図４に示す装置を使用して、高温ガス中の水銀除去
効果を確認した。

【００２５】金属水銀0.15mg/Nm³を含む模擬排ガスをラ
イン１からヒーターにより350℃に加熱された予熱管３
を経て、フィルター７を備え、ヒーターにより200℃に
加熱保持されたガラス管５に供給した。予熱管３および
ガラス管５の温度は、熱電対により温度測定を行いつ
つ、調整した。フィルター７では、上記で調製した模擬
ＢＦ堆積灰により、約5mmの厚さの粉体層（フィルター
ケーキ層）を形成させた。この状態で、フィルター７を
出た模擬排ガスを水銀分析用吸収液９、ガスメーター１
１および吸引ポンプ１３を経て系外に取り出した。

【００２６】水銀除去効果を図５に示す。塩化カルシウ
ムと活性炭の各含有量が5重量％の場合には、約80％と
いう高い水銀除去率が達成されている。

【００２７】実施例１ 上記参考例１によりＢＦ堆積灰の高い金属水銀除去能が
確認できたので、図６に示す装置を使用して、水銀を捕
集したゴミ焼却炉の飛灰からの水銀回収を行った。反応
器本体は、縦型に設置した内径3cmのガラス管からな
り、このガラス管にはガラス繊維フィルターを装着し、
その上に水銀を捕集した飛灰層（厚さ8mm、2ｇ）を保持
した。

【００２８】反応器は、温度コントローラーにより制御
されるマントルヒーターにより350℃に加熱保持した。
フラスコで発生させた水蒸気（3g/分）をスーパーヒー
ターに導き、350℃の過熱蒸気とし、反応器に導いて飛
灰層中を通過させた後、コンデンサーで凝縮させ、ドレ
ンびんで回収し、ガスをガス吸収びんで回収した。

【００２９】実験終了後、飛灰、ドレンびんの回収水お
よびガス吸収びん中のKMnO₄溶液の水銀を分析定量し
た。なお、比較のため、過熱蒸気に代えて350℃の空気
（1リットル／分）を供給する以外は同様にして実験を
行った。結果は表１に示す通りである。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示す結果から明らかな様に、水銀回
収率は、加熱空気を使用する場合には、40％にとどまっ
ているのに対し、過熱蒸気を使用する場合には、98.0％
にも達している。これは、過熱蒸気を使用する場合に
は、空気が存在しない条件となるので、飛灰中の水銀化
合物（HgCl₂、Hg₂Cl₂、HgOなど）が、灰中の還元性物質
と酸素不存在下の還元雰囲気で反応することにより揮散
しやすい金属水銀（Hg⁰）に還元されたためであると推
測される。

【００３２】実施例２ 飛灰からの水銀回収に際しての温度依存性を明らかにす
るために、過熱蒸気および空気の温度を変える以外は実
施例１と同様にして、飛灰中の水銀の回収を行った。結
果は、表２に示す通りである。ただし、各温度における
水銀回収率は、350℃における回収率を100％とする相対
値で示してある。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２に示す結果から明らかな様に、過熱蒸
気を使用する場合および空気を使用する場合のいずれに
おいても、温度上昇とともに水銀回収率は向上してい
る。しかしながら、温度上昇による水銀回収効果の改善
は、過熱蒸気の場合の方が著しく、200℃において、す
でに60％以上となっている。これに対し、空気を使用す
る場合には、300℃においても、水銀回収率は、40％に
も達していない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴミ焼却炉からの排ガスの公知の湿式処理方法
を示すフローチャートである。

【図２】ゴミ焼却炉からの排ガスの公知の乾式処理方法
を示すフローチャートである。

【図３】本発明によるゴミ焼却炉からの排ガスの処理お
よび水銀の回収方法を示すフローチャートである。

【図４】参考例１による高温排ガス中の水銀除去処理で
使用した装置を示すフローチャートである。

【図５】参考例１における水銀除去効果を示すグラフで
ある。

【図６】実施例１において使用した飛灰からの水銀除去
装置の概要を示す図面である。

【符号の説明】

１…排ガス導入ライン ３…予熱管 ５…ガラス管 ７…フィルター ９…水銀分析用吸収液 １１…ガスメーター １３…吸引ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 朗 兵庫県宝塚市雲雀丘山手２−15−40− 202 (72)発明者 藤川 輝昭 大阪府大阪狭山市大野台２−16−10 (72)発明者 野邑 奉弘 大阪府大阪市淀川区塚本１−１−10 (72)発明者 西村 伸也 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２−６−39 −305 (72)発明者 伊與田 浩志 大阪府大阪市阿倍野区文の里３−14−19 (56)参考文献 特開 平８−117554（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−142507（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−305278（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−256230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/34 B01J 20/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ゴミ焼却炉からの排ガスを、塩化カルシウ
   ム３重量％以上及び炭素系吸着能物質３重量％以上を含
   む焼却炉飛灰が堆積したバグフィルターにそのまま送っ
   て金属水銀を捕集除去した後、処理ガスを排ガス洗浄装
   置で洗浄して酸性ガスを除去するとともに、バグフィル
   ターにより捕集された水銀を過熱蒸気を使用して回収す
   ることを特徴とするゴミ焼却炉からの排ガスの処理およ
   び水銀の回収方法。