JP3725763B2 - 燃焼排ガスの処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却炉等から排出される重金属を含む燃焼排ガスの処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の燃焼排ガス中には、ダストのほかにＰｂ，Ｃｄ，Ａｓ，Ｓｅ等の重金属が含有されている。このような燃焼排ガスを処理する従来の代表的なシステムは図６に示す通りである。すなわち、焼却炉１から排出される８００℃以上の排ガスを空気予熱器２、白煙防止器３に通し、更に冷却器４に通して２００℃以下にまで冷却したうえでバグフィルタ５に導いてダストを除去し、更にスクラバ６に通してＮＯＸやＳＯＸを除去して大気中に放出している。
【０００３】
このような処理方法によれば、ダストと重金属とをバグフィルタ５で一挙に除去することができる。しかし、バグフィルタ５により回収されるダスト中に重金属及びダイオキシンが含まれるため、このダストの後処理が容易ではなく、埋設処分した場合にもダストからの重金属溶出のおそれがある。また図５に示すようにシステム構成が複雑となるうえ、スクラバ６等からの廃液処理の必要も生ずるために多くのコストがかかるという問題がある。
【０００４】
このほか、セラミックフィルタ等の高温集塵機を用いて５００〜８００℃の高温場でダストの除去を行う燃焼排ガスの処理方法も知られている。この方法はシステム構成が簡単となり廃液処理の必要もない利点がある。しかしこのような温度においては重金属成分の多くがガス化しているため、重金属は高温集塵機を通過してしまい、捕捉することは容易ではないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、高温場において燃焼排ガス中からダストと重金属とを経済的に除去することができ、しかもダストの後処理が容易である燃焼排ガスの処理方法を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、燃焼排ガスを高温集塵機に通して重金属を含まないダストを除去するとともに、この高温集塵機の後段の５００〜８００℃の温度域においてガス状の重金属を含む燃焼排ガスを重金属吸着材と接触させ、重金属を除去するようにした重金属とダストとを別々に除去する方法であって、その重金属吸着材を前記高温集塵機のフィルタエレメントのクリン側に塗布して燃焼排ガスと接触させることを特徴とするものであり、また、燃焼排ガスを高温集塵機に通して重金属を含まないダストを除去するとともに、この高温集塵機の後段の５００〜８００℃の温度域においてガス状の重金属を含む燃焼排ガスを重金属吸着材と接触させ、重金属を除去するようにした重金属とダストとを別々に除去する方法であって、その重金属吸 着材が粘土鉱物に、ＣａＯを併用したものであることを特徴とすることを特徴とするものである。さらに、重金属吸着材である粘土鉱物がアロフェン、イモゴライト、ゼオライトのいずれかであることが好ましい。
【０００７】
【０００８】
本発明の燃焼排ガスの処理方法によれば、高温集塵機により高温場でダストを除去するためにシステム構成が簡単となり、また高温場においてガス化している重金属成分を粘土鉱物等からなる重金属吸着材に吸着させるため、重金属が大気中に放出されることがない。しかもダスト中には重金属は含まれないのでその後処理は容易であり、重金属が溶出するおそれもない。以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は第１の実施形態を示す図であり、１０は例えば都市ごみや下水汚泥等を焼却するための廃棄物焼却炉である。この実施形態では流動床炉が用いられているが、これに限定されるものではない。その燃焼排ガス中には焼却灰を主体とするダストとともに、前記したような重金属が含まれていることがある。ダイオキシンの発生を抑制するために、燃焼排ガスは８００℃前後に維持されているのが普通である。なお、廃棄物焼却炉１０の炉内にはＣａＣｌ２等の脱硫剤を投入しておくものとする。
【００１０】
１１はセラミックフィルタ等の高温集塵機である。廃棄物焼却炉１０の燃焼排ガスは高温集塵機１１に導かれ、高温場でダストが除去される。ここで高温場とは５００〜８００℃の温度域を意味するものである。このような温度域では燃焼排ガス中の重金属成分の多くがガス化しており、高温集塵機１１で捕捉されることなく通過してしまう。そこで本発明ではガス化している重金属を重金属吸着材により吸着して除去する。この実施形態では、重金属吸着材が固定された吸着装置１２の内部に５００〜８００℃の燃焼排ガスを通し、重金属成分を吸着させる。
【００１１】
本発明では、好ましい重金属吸着材として粘土鉱物が用いられる。具体的には、モンモリロナイト、ハロイサイト、カオリン、ベントナイト、ディッカイト、イライト等の鉱物である。これらの粘土鉱物はＳｉ，Ａｌを主成分とする層状の結晶構造を有し、ＰｂやＣｄ等の重金属は層間に入り込んで固定されるものと考えられる。例えばカオリンの場合には、高温場においてはメタカオリンとなり、水分子が付加されるとＳｉ−Ｏ−、Ａｌ−Ｏ−の層状構造ができる。そこに燃焼排ガス中のＰｂＣｌ２やＣｄＣｌ２が通過すると、Ｓｉ−Ｏ−、Ａｌ−Ｏ−の構造の間に取り込まれ、ＰｂＯ、ＣｄＯ結合として固定される。またＡｓも高温場では不対電子により＋にチャージされており、ＰｂやＣｄと同様に、Ｓｉ−Ｏ−、Ａｌ−Ｏ−の層状構造の間に入り込んで固定されるものと考えられる。
このほか、重金属吸着材としてアロフェン、イモゴライト、ゼオライトのいずれかを用いることもできる。アロフェンはアルミニウムの含水珪酸塩であり、ガラス状の塊または粉末として産する。またゼオライトは周知のように珪酸質のイオン交換体である。
【００１２】
このように、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓは粘土鉱物等からなる重金属吸着材に高温場で確実に吸着されるが、燃焼排ガスに含まれる重金属のうちＳｅは粘土鉱物を用いてもあまり吸着されない。このため、Ｓｅの吸着材としてはＣａＯを用いることが好ましい。高温場でＳｅはＣａＯと反応してＣａＳｅとなり、８０％以上を除去することができる。このほか、珪藻土や下水汚泥の焼却灰にもＰｂ、Ｃｄ、Ａｓ等の重金属を吸着する能力があることが確認されているため、前記した粘土鉱物と併用することができる。
参考のため、上記した粘土鉱物等の重金属吸着効果を表１として示す。数値は実験に使用した試料ガス中から重金属を回収できた割合である。特にアロフェン、イモゴライト、ゼオライトを用いれば優れた回収率を達成できる。
【００１３】
【表１】
このような重金属吸着材は種々の形態で用いることができるが、第１の実施形態では重金属吸着材を粒状またはハニカム状とし、吸着装置１２の内部に固定層として配置しておく。高温集塵機１１から出た高温の燃焼排ガスは吸着装置１２を通過する間にガス状の重金属成分を吸着される。なお重金属の種類により吸着に最適な温度が異なるため、吸着装置１２の内部に粒状またはハニカム状の重金属吸着材を直列に配置しておけば、次第にガス温度が低下してくるために、各温度域においてそれぞれ重金属を効率よく吸着させることができる。このよにしてダスト及び重金属が除去された燃焼排ガスは、空気予熱器１３で冷却されたうえ煙突１４から大気中に放出される。
【００１５】
図２は第２の実施形態を示す図である。
この第２の実施形態では、吸着装置１２を別個に設けずに重金属吸着材を高温集塵機１１のフィルタエレメントに塗布して燃焼排ガスと接触させる。この場合、フィルタエレメントをハニカム状としてそのクリーン側に重金属吸着材を層状に塗布して焼結させておけば、重金属吸着材がダストにより覆われて接触効率が低下することがなく、また吸着重金属とダストとの分別が容易である。
【００１６】
図３は第３の実施形態を示す図である。
この第３の実施形態では、重金属吸着材を粉粒状として高温集塵機１１の入口で燃焼排ガス内に噴霧し、燃焼排ガスと高温場で接触させる。噴霧された重金属吸着材は重金属を吸着し、高温集塵機１１のフィルタエレメントによりダストとともに回収される。重金属吸着材とダストとは粒度や比重が異なるために後工程で分離可能ではあるが、回収時には両者が混合状態にあるため、そのままでは従来法と同様に重金属を含むダストとなる欠点がある。またダスト量に重金属吸着材量が上乗せされるため、ダスト回収量が増加してしまう欠点もある。従ってこの第３の実施形態のような使用法は、前記した重金属吸着材を固定層として使用する方法が適用できない場合にのみ有効である。
【００１７】
図４は第４の実施形態を示す図である。
この第４の実施形態では、重金属吸着材を粒状とし、廃棄物焼却炉１の炉内で燃焼排ガスと接触させる。特に廃棄物焼却炉１が流動炉である場合には、燃焼排ガスとの間で高い接触効率を得ることができる。また重金属吸着材の粒度を適切に設定しておけば、サイクロンによりダストと分離して炉内に戻すことも可能である。この方法では炉内の重金属濃度が次第に増加するため、定期的に重金属吸着材を交換するか、常に新しい重金属吸着材を投入して古いものを抜き出す必要がある。
【００１８】
図５は第５の実施形態を示す図である。
この実施形態では、重金属を吸着した重金属吸着材を溶出槽１５において溶出液と接触させ、重金属を溶離させる。溶出液としては排煙処理塔１６からの廃液を用いることができる。溶出液と重金属吸着剤との混合物は脱水機１７で固液分離され、重金属吸着材は再利用される。また溶出液はイオン交換樹脂１８に通液して重金属を回収したうえ、再び溶出槽１５に戻される。
【００１９】
なお、重金属吸着材としてカオリンを使用して塩化鉛を吸着させたうえ、ｐＨを３から１２の範囲内で変化させ、時間を０．５〜１２時間の範囲内で変化させながら溶出試験を行ったところ、表２の通りの結果が得られた。このデータに示されるように、ｐＨや溶出時間にかかわらず重金属吸着材に吸着された重金属を高い溶出率で溶出させることができることが確認された。
【００２０】
【表２】
【発明の効果】
以上に示したいずれの実施形態においても、高温集塵機により高温場でダストを除去するために図６に示した従来法よりもシステム構成が簡単となり、廃液処理の必要もない。また高温場においてガス化している重金属成分を粘土鉱物等からなる重金属吸着材に吸着させて除去するため、燃焼排ガス中の重金属が大気中に放出されることがないうえ、ダイオキシンの吸着効果も期待できる。またダスト中には重金属は含まれないのでダストの後処理は容易であり、ダスト中から重金属が溶出するおそれもない。更に使用される重金属吸着材は粘土鉱物等の安価な天然鉱物であるから、経済性に優れる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す系統図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す系統図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す系統図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す系統図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す系統図である
【図６】従来例を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 焼却炉、２ 空気予熱器、３ 白煙防止器、４ 冷却器、５ バグフィルタ、６ スクラバ、１０ 廃棄物焼却炉、１１ 高温集塵機、１２ 吸着装置、１３ 空気予熱器、１４ 煙突、１５ 溶出槽、１６ 排煙処理塔、１７ 脱水機、１８ イオン交換樹脂
Claims (2)
- 燃焼排ガスを高温集塵機に通して重金属を含まないダストを除去するとともに、この高温集塵機の後段の５００〜８００℃の温度域においてガス状の重金属を含む燃焼排ガスを重金属吸着材と接触させ、重金属を除去するようにした重金属とダストとを別々に除去する方法であって、その重金属吸着材を前記高温集塵機のフィルタエレメントのクリン側に塗布して燃焼排ガスと接触させることを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
- 燃焼排ガスを高温集塵機に通して重金属を含まないダストを除去するとともに、この高温集塵機の後段の５００〜８００℃の温度域においてガス状の重金属を含む燃焼排ガスを重金属吸着材と接触させ、重金属を除去するようにした重金属とダストとを別々に除去する方法であって、その重金属吸着材が粘土鉱物に、ＣａＯを併用したものであることを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
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