JP3769517B2 - ダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法 - Google Patents
ダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法に関し、詳しくはオゾンと過酸化水素とを含む活性水を用いてダイオキシン含有ガスに含まれているダイオキシン類を処理するダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の活性水を用いてダイオキシン類を処理するダイオキシン含有ガスの処理技術に就いては、特開２０００−８５２１７１号公報により従来から公知である。図１０および図１１は、同公報に開示された上記の処理技術を説明するものであって、図１０は同技術におけるダイオキシン含有ガスの処理装置の概略説明図であり、図１１は図１０中の活性水供給装置の詳細説明図である。
【０００３】
図１０および図１１において、９は焼却炉、１０は排ガス通路、１１は減温塔、１２は活性水散布部、１３は電気集塵機、１４は誘引送風機、１５は煙突、１７はオゾン含有水供給配管、２はオゾン化ガス供給配管、１６は活性水供給装置である。活性水供給装置１６は、水ポンプ１６ａ、逆止弁１６ｂ、逆止弁１６ｃ、オゾン発生器１６ｄ、エジェクタ１６ｅ、気液混合器１６ｆ、過酸化水素供給装置１６ｇ、および活性水散布部１２から構成されている。
【０００４】
つぎに図１０および図１１の装置の動作について説明する。焼却炉９において可燃性の廃棄物などが焼却され、この焼却により８５０℃程度の高温度の燃焼ガスたる排ガスが発生する。焼却対象とされる上記の廃棄物がポリ塩化ビニルなどの含塩素物質である場合には、上記の排ガスは、ダイオキシン類を含有する場合が多い。排ガスは、ボイラー（図示せず）などを介して６５０℃程度あるいはそれ以下に冷却され、誘引送風機１４により減温塔１１に誘引される。減温塔１１には、二流体噴霧ノズルを有する活性水散布部１２が取り付けられており、減温塔１１に誘引された排ガスに向けて活性水散布部１２から活性水が粒子状に噴霧される。この活性水は、図１１により後記する活性水供給装置１６から供給され、冷却水にオゾンと過酸化水素とを含有せしめて得たものであって、排ガスは、活性水の噴霧により２００℃程度に急速に冷却されると共にダイオキシン類が分解処理される。冷却した後の当該ガスは、電気集塵機１３で煤塵が除去された後、誘引送風機１４を経て煙突１５から大気中に放出される。
【０００５】
図１１において、上記の活性水は、空気または酸素を原料としてオゾン発生器１６ｄにおいて製造されたオゾン化ガス（オゾンと空気または酸素との混合ガス）をエジェクタ１６ｅの吸引作用と気液混合器１６ｆの混合作用により冷却水中にオゾン化ガスを溶け込ませて得られたオゾン含有水と過酸化水素供給装置１６ｇから供給される過酸化水素とオゾン化ガスとで生成される。この活性水は、減温塔１１内の通路を通過する排ガスに向けて活性水散布部１２から粒子状に噴霧される。排ガスは、活性水の噴霧により急速に冷却し、この冷却過程で活性水中に生成しているＯＨラジカルの強力な酸化作用により排ガス中のダイオキシン類およびダイオキシン類の前駆体は酸化分解する。排ガスは、その後、電気集塵機１３で煤塵が除去され、誘引送風機１４を経て煙突１５から大気中に放出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、排ガス中に含有されているダイオキシン類の分解度が未だ十分でない、あるいはダイオキシン類の分解度を高めるには多量のオゾンを必要とするなどの問題がある。よって本発明は、従来技術における上記の問題に鑑みて、ダイオキシン含有ガスに含まれているダイオキシン類を高効率で分解処理が可能な、あるいは従来より少ないオゾン量でダイオキシン類の分解処理が可能なダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法を提案することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する２個の順方向活性水散布部分を含み、且つ上記２個の順方向活性水散布部分の設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記２個の順方向活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．３〜２倍程度となるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する順方向活性水散布部分と上記順方向活性水散布部分の下流側に設置されて上記流動方向とは逆の方向に上記活性水を散布する逆方向活性水散布部分を含み、且つ上記順方向活性水散布部分と上記逆方向活性水散布部分との設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記両活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．５〜３倍程度となるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、請求項１または請求項２において、上記ガス通路は、ダイオキシン含有ガスを発生する焼却炉に設けられた減温塔内の排ガス通路であり、上記ガス輸送装置は、上記減温塔の下流に設けられた誘引送風機であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係るダイオキシン含有ガスの処理方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のダイオキシン含有ガスの処理装置を用い、上記活性水を１００〜６５０℃程度の高温度のダイオキシン含有ガスに散布することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下の諸実施の形態においては、前記図１０および図１１にて表示された部位と同じ部位に就いては同じ符号を付して説明を省略し、また一部の部位の符号付けも省略することがある。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図５は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の処理装置の断面図、図２はダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ、図３はオゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル量の時間的変化を示すグラフ、図４はオゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル間における簡略化した反応モデルにおける反応スキーム、図５は供給オゾン量とダイオキシン類の分解度との関係を示すグラフである。
【００１３】
図１において、１０は排ガス通路、１１は減温塔、１２は活性水散布部、矢印Ｆは減温塔１１内のガス通路における前記ダイオキシン含有ガスの一例としての排ガスの流動方向を示す。なお実施の形態１および後続の実施の形態において、排ガス通路１０および減温塔１１を含むダイオキシン含有ガスの処理装置の全体につき言及する必要がある場合には前記図１０を参照することとする。また活性水散布部１２には、前記図１１に示す活性水供給装置１６から活性水が供給される。
【００１４】
活性水散布部１２は、活性水を排ガスに向けて噴霧するものであって、上記の排ガスの流動方向たる矢印Ｆの方向に活性水を噴霧する順方向活性水散布部分１２１と当該部分１２１の下流側に設置された順方向活性水散布部分１２２から構成されている。順方向活性水散布部分１２１、１２２とも、図１１に示す活性水散布部１２と同じ構造並びに機能を有する二流体噴霧ノズル構造のものである。
【００１５】
しかして実施の形態１の装置は、前記図１０に示した従来のダイオキシン含有ガスの処理装置とは、活性水供散布部１２が２個の順方向活性水散布部分１２１、１２２とから構成されている点において異なり、その他の構成は同じである。
【００１６】
図１において、排ガス通路１０は焼却炉９の下流にあり、減温塔１１の下端には電気集塵機１３に繋がる排ガス通路１１ａが設けられている。順方向活性水散布部分１２１および１２２へのオゾン含有水と過酸化水素の供給はオゾン含有水供給配管１７から、またオゾン化ガスはオゾン化ガス供給配管２から並列に供給される。順方向活性水散布部分１２１および１２２への当該配管１７および当該配管２からの供給割合は、１対１とされている。焼却炉９から排ガス通路１０を経由して減温塔１１に至った６００〜６５０℃程度の高温度の排ガスは、活性水供散布部１２からの活性水の噴霧を受けて冷却され、その間にダイオキシンが分解処理され、減温塔１１の出口では２００℃程度あるいはそれ以下に冷却されて電気集塵機１３移送される。
【００１７】
つぎに実施の形態１の装置の動作について説明する。順方向活性水散布部分１２２は、その上流側に設置された順方向活性水散布部分１２１から矢印Ｆの方向に間隔Ｌだけ隔てた設置されており、間隔Ｌは、上記排ガスが順方向活性水散布部分１２１、１２２間を通過するに要する平均所要時間、即ち滞留時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温(−３０℃〜５０℃)における半減期の０．３〜２倍程度となる大きさに設定されている。いま半減期の１倍となる間隔をＤ（以下同じ）とすると、間隔Ｌは０．３Ｄ〜２Ｄ程度と表現される。本発明らの実験によれば、間隔Ｌが過小でも過大でもＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解効率が低下する傾向があって、しかして間隔Ｌは、０．５Ｄ〜１．５Ｄ程度が特に好ましい。なお本発明において、ＯＨラジカルの常温における半減期は、下記の方法にて測定される。
【００１８】
ＯＨラジカルの半減期の測定方法：ＯＨラジカルの生成量および生成したＯＨラジカルの量の時間的変化は、イニシエーション、プロパゲーション、およびターミネーションの３段階に分け、Ｊ．Ｈｏｉｇｎｅらの反応モデルに基づき、但し・ＨＯ3、・ＨＯ4、・Ｏ2などのラジカルおよびその生成反応などを考慮せずに簡略化した下記のモデル反応式（１）〜（６）、および図４に示す反応スキームを適用して算出する。
[・ＨＯ2]＋[Ｏ3]＋[Ｈ+]→[・ＯＨ]＋[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ2] (１）
[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ3] →[・ＯＨ]＋[Ｏ2] （２）
[・ＯＨ]＋[Ｏ3] → [・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ2] (３）
[・ＯＨ]＋[Ｈ2Ｏ2] →[・ＨＯ2]＋ [Ｈ2Ｏ] (４）
[・ＯＨ]＋・ＯＨ]＋[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）] →[Ｈ2Ｏ]＋[Ｏ2] (５）
[Ｒ]＋[・ＯＨ] →[Ｈ2Ｏ]＋[Ｏ2] （６）
なお、反応式（１）〜（６）の各反応速度常数(Ｋ１)〜(Ｋ６)として、５．５×１０6(Ｋ１)、１．０×１０8(Ｋ２)、１．０×１０8(Ｋ３)、２．７×１０7(Ｋ４)、６．６×１０8(Ｋ５)、および８．５×１０7(Ｋ６)をそれぞれ用いる。
【００１９】
図３(ａ)、(ｂ)、および(Ｃ)は、活性水中でのオゾンと過酸化水素との接触混合に基づく化学反応によるオゾン量、過酸化水素量、および生成したＯＨラジカル量の時間的変化を上記モデル反応式（１）〜（６）および各反応速度常数(Ｋ１)〜(Ｋ６)に基づいてシミュレーションした結果を示し、横軸はオゾンと過酸化水素とが互いに接触し混合した時点を０秒としてその後の経過時間(秒)であり、縦軸は上記各物質の量である。この計算例によれば、オゾンと過酸化水素の初期濃度が、いずれも１０×１０-4ｍｏｌ／リットルである場合、両者の接触混合の６ミリ秒後にＯＨラジカルの生成量が最大(約０．５×１０-7ｍｏｌ／リットル)となり、その０．４秒後に自己分解によりＯＨラジカルの量が半減することが分かる。なお上記シミュレーションでは、オゾンと過酸化水素との各全量が瞬時に接触混合するとして計算しているが、実際には瞬時ではなく本発明者の研究によれば０．１秒程度の遅れが生じる。よって、上記の例ではＯＨラジカルの半減期は、上記シミュレーションで計算された半減期に０．１秒の遅れを加算した値、即ち０．５秒とする。
【００２０】
ＯＨラジカルの半減期が０．５秒であることから、図２は、図１における順方向活性水散布部分１２１と順方向活性水散布部分１２２との間隔Ｌを０．５Ｄに設定した場合における上記両散布部分１２１、１２２から粒子状に噴霧された活性水中のＯＨラジカル量と経過時間の関係をシミュレーションした結果を示す。図２において、横軸は減温塔１１内での排ガスの滞留時間であり、縦軸はＯＨラジカル量、並びに排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積である。横軸のＡ点は順方向活性水散布部分１２１の活性水噴霧位置を示し、Ｂ点は順方向活性水散布部分１２２の活性水噴霧位置を示す。また図２において、曲線Ｇ１は図１の装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ２は図１０の従来装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ３は排ガスと活性水粒子との接触面積の変化を示す。その際、活性水の総噴霧量をＮリットルとすると、曲線Ｇ１では順方向活性水散布部分１２１と順方向活性水散布部分１２２とから互いに等量のＮ／２ずつが噴霧されており、曲線Ｇ２では図１０の活性水散布部１２からＮリットルが噴霧されている。
【００２１】
図２の曲線Ｇ２から明らかな通り、従来装置ではＯＨラジカル量は、活性水を排ガスに噴霧した直後が最大であり、その後、自己分解、熱分解、排ガス中の有機物との反応などにより急激に減少する。一方、曲線Ｇ３から、ＯＨラジカル量が急激に減少した直後であっても排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積は、ピーク値の未だ1／４程度に過ぎず、したがって大部分のＯＨラジカルは排ガスと、換言すると同ガス中のダイオキシンと未接触のままで消費されることが分かる。
【００２２】
これに対して、曲線Ｇ１ではＯＨラジカル量は二つのピークを持ち、このために実施の形態１の処理装置では、活性水の粒子と排ガスとの接触が１００％となる滞留時間領域において多量のＯＨラジカルが存在し、このためにＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解効率が向上して、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各量を低減可能なことが分かる。
【００２３】
図５は、図２におけるシミュレーションの結果を実験により明らかにしたものであって、順方向活性水散布部分１２１、１２２間の間隔Ｌの大きさをパラメータとし、縦軸は減温塔１１の入り口において実測された排ガス中のダイオキシン類量に対する減温塔１１の出口で実測されたダイオキシン類の残留量との比（ＤＸＮｓ）であり、横軸は減温塔１１内での排ガスの通過流量と順方向活性水散布部分１２１、１２２に供給された合計オゾン量から計算された排ガス中のオゾン濃度（ｇ／Ｎｍ3）である。図５において、曲線Ｇ４は参考の目的で取り上げた従来装置の場合、曲線Ｇ５は実施の形態１の装置おける間隔Ｌが１．０Ｄの場合、曲線Ｇ６は同間隔Ｌが０．７Ｄの場合である。図５から、ＤＸＮｓを０．０１とするためには、実施の形態１の装置では従来装置の場合より供給オゾン量が１／２程度にできること、並びに供給オゾン量を増やせばＤＸＮｓを０．００１程度あるいはそれ以下とし得ることも明らかである。
【００２４】
実施の形態２．
図６および図７は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法における実施の形態２を説明するものであって、図６は実施の形態２の処理装置の断面図、図７は排ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフである。図６において、１２３は逆方向活性水散布部分である。よって実施の形態２における活性水散布部１２は、順方向活性水散布部分１２１とその下流側に設置された逆方向活性水散布部分１２３とから構成されており、且つ両散布部分１２１、１２３の設置間隔Ｌは、ダイオキシン含有ガスが両散布部分１２１、１２３間を通過するに要する平均所要時間、即ち滞留時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温(−３０℃〜５０℃)における半減期の０．５〜３倍程度となる大きさ、即ち０．５Ｄ〜３Ｄとされている。
【００２５】
しかして実施の形態２の処理装置は、前記実施の形態１の処理装置とは順方向活性水散布部分１２２に代えて逆方向活性水散布部分１２３が採用されると共に設置間隔Ｌが０．５Ｄ〜３Ｄとされた点において異なり、その他の構成は同じである。なお上記設置間隔Ｌは、特に好ましくは０．７Ｄ〜２．５Ｄである。逆方向活性水散布部分１２３は、順方向活性水散布部分１２１と同じ構造を有し、活性水の散布方向が逆なだけである。順方向活性水散布部分１２１および逆方向活性水散布部分１２３へのオゾン含有水と過酸化水素の供給はオゾン含有水供給配管１７から、またオゾン化ガスはオゾン化ガス供給配管２から並列に供給される。順方向活性水散布部分１２１および逆方向活性水散布部分１２３への当該配管１７および当該配管２からの供給割合は、１対１とされている。
【００２６】
つぎに実施の形態２の装置の動作について説明する。逆方向活性水散布部分１２３からは、排ガスの流動方向Ｆとは逆方向に活性水が噴霧されるので、両散布部分１２１、１２３からの噴霧は両者の中間辺りで互いに衝突し合って乱流を生ぜしめる。このために、排ガスと活性水の粒子との混合が良好となって接触面積が増大し、ＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解が促進される。
【００２７】
図７では、上記設置間隔Ｌを０．９Ｄとした場合において、上記両散布部分１２１、１２３から粒子状に噴霧された活性水中のＯＨラジカル量と経過時間の関係をシミュレーションした結果を示す。図７において、横軸は減温塔１１内での排ガスの滞留時間であり、縦軸はＯＨラジカル量、並びに排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積である。横軸のＡ点は順方向活性水散布部分１２１の活性水噴霧位置を示し、Ｃ点は逆方向活性水散布部分１２３の活性水噴霧位置を示す。また図７において、曲線Ｇ７は図６の処理装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ２は前記図２での曲線Ｇ２の採録であり、曲線Ｇ８は排ガスと活性水粒子との接触面積の変化を示す。その際、活性水の総噴霧量をＮリットルとして、曲線Ｇ７では順方向活性水散布部分１２１と逆方向活性水散布部分１２３とから互いに等量のＮ／２ずつが噴霧されており、曲線Ｇ２では図１０の活性水散布部１２からＮリットルが噴霧されている。
【００２８】
図７から、実施の形態２の処理装置では順方向活性水散布部分１２１からの噴霧直後から既に排ガスと活性水の粒子との接触が始まっていることが分かり、減温塔１１内ではＯＨラジカルが排ガスの流れ方向に均一分散しているものと思われる。この結果、排ガス中のダイオキシン類の分解がコンパクトな空間で効果的に達成され、しかしてダイオキシン類の分解に必要なオゾンや過酸化水素の量の低減が可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
図８は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置における実施の形態３の断面図であって、活性水散布部１２は２個の、排ガスの流動方向たる矢印Ｆの方向に活性水を散布する順方向活性水散布部分１２４、１２５から構成されており、上記両散布部分１２４、１２５とも、複数の散布口ａを備えている。このために上記両散布部分１２４、１２５の各散布口ａから噴霧された活性水の粒子は、実施の形態１で用いられた、単一散布口を備えた順方向活性水散布部分１２１、１２２から噴霧された場合よりも減温塔１１の内部の隅々にまで行き渡り易い利点がある。オゾンと過酸化水素とでダイオキシン類を分解する技術においては、短寿命のＯＨラジカルをごく短時間内で効率よく排ガスと均一に接触させることが要求されるところ、実施の形態３の処理装置はかかる要求に応える得る効果を有する。
【００３０】
実施の形態４．
図９は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置における実施の形態４の断面図であって、活性水散布部１２は、順方向活性水散布部分１２４と逆方向活性水散布部分１２６から構成されており、散布部分１２４、１２６とも、複数の散布口ａを備えている。このために上記両散布部分１２４、１２６の各散布口ａから噴霧された活性水の粒子は、実施の形態３の処理装置と同様に活性水の粒子が減温塔１１の内部の隅々にまで行き渡り易い利点に加えて、前記実施の形態２において説明した両散布部分１２４、１２６の中間での粒子同士の衝突に基づく乱流発生の効果もある。
【００３１】
以上実施の形態１〜４により本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法を詳細に説明したが、本発明は、それら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の課題並びに解決手段の精神に沿った種々の変形実施をも包含する。例えば活性水散布部は、実施の形態１〜４では合計２個の散布部分が採用されたが、本発明では活性水散布部は合計３個以上の順方向活性水散布部分および／または逆方向活性水散布部分から構成されてもよい。さらにいま順方向活性水散布部分をＸと、逆方向活性水散布部分をＹと略称すると、活性水散布部内でのＸとＹの配列も任意であってよく、例えば、ＸＸＸＸ、ＹＹＹＹ、ＸＹＸＹ、ＸＹＹＹ（文字列の左端は上流側とする。）などである。
【００３２】
さらに上記配列中での各順方向活性水散布部分および逆方向活性水散布部分としては、実施の形態１、２で採用されたような単一ノズル型のものであってもよく、実施の形態３、４で採用されたような複数ノズル型のものであってもよい。
【００３３】
本発明におけるダイオキシン含有ガスを流す前記のガス通路やガス輸送手段としても、焼却炉に設けられた減温塔や誘引送風機に限らず、ダイオキシン含有ガスを流し得る種々の管路やガス移送手段であってもよい。また本発明のダイオキシン含有ガスの処理方法において、処理対象とされるダイオキシン含有ガスは、焼却炉からの排ガスに限らず、ダイオキシンを含有する種々のガスを処理対象とすることができる。処理対象とするダイオキシン含有ガスは、１００〜６５０℃程度の温度範囲において活性水が散布されるが、上記温度範囲は、１５０〜６００℃程度が特に好ましい。かくすることにより、一層高効率でダイオキシン類を処理することができる。
【００３４】
活性水を製造する際の過酸化水素とオゾンの各使用量および過酸化水素とオゾンの使用量比については特に制限はないが、例えば使用量に就いては過酸化水素とオゾンとも水中濃度にして１×１０-5ｍｏｌ／リットル〜１×１０-2ｍｏｌ／リットル程度であり、過酸化水素／オゾンの使用量比は、例えば０．１〜２程度である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置は、以上説明した通り、オゾンと過酸化水素とを含む活性水をダイオキシン含有ガスに散布するダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスに上記活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたことを特徴とするものであるので、上記活性水に生成しているごく短寿命のＯＨラジカルを効果的にダイオキシン類の酸化分解に活用することができ、この結果、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各使用量を低減することができる。
【００３６】
また上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する順方向活性水散布部分または上記流動方向とは逆の方向に上記活性水を散布する逆方向活性水散布部分を少なくとも１個含み、さらに上記活性水散布部は、２個の順方向活性水散布部分を含み、且つ上記２個の順方向活性水散布部分の設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記２個の順方向活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．３〜２倍程度となるようにし、あるいは上記活性水散布部は、上記順方向活性水散布部分と上記順方向活性水散布部分の下流側に設置された逆方向活性水散布部分とを含み、且つ上記順方向活性水散布部分と上記逆方向活性水散布部分との設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記両活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．５〜３倍程度となるようにしたことにより、ＯＨラジカルを一層効果的にダイオキシン類の酸化分解に活用することができ、この結果、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各使用量を一層低減することができる。
【００３７】
また上記ガス通路は、ダイオキシン含有ガスを焼却炉に設けられた減温塔内の排ガス通路であり、上記ガス輸送装置は、上記減温塔の下流に設けられた誘引送風機であると、全国に多数存在する焼却炉から発生するダイオキシン含有ガスを効果的に且つ経済的に処理することができる。
【００３８】
本発明のダイオキシン含有ガスの処理方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のダイオキシン含有ガスの処理装置を用い、上記活性水を１００〜６５０℃程度の高温度のダイオキシン含有ガスに散布することを特徴とするものであって、上記高温度のダイオキシン含有ガスを処理対象とすることにより、一層高効率でダイオキシン類を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の処理装置の断面図。
【図２】 ダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ。
【図３】 オゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル量の時間的変化を示すグラフ。
【図４】 オゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル間における簡略化したモデルの反応スキーム。
【図５】 供給オゾン量に対するダイオキシンの分解度との関係を示すグラフ。
【図６】 実施の形態２の処理装置の断面図。
【図７】 ダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ。
【図８】 実施の形態３の処理装置の断面図。
【図９】 実施の形態４の処理装置の断面図。
【図１０】 従来の処理装置の概略説明図。
【図１１】 図１０の一部詳細説明図。
分拡大説明図。
【符号の説明】
９ 焼却炉、１０ 排ガス通路、１１ 減温塔、１２ 活性水散布部、
１３ 電気集塵機、１４ 誘引送風機、１５ 煙突、１６ 活性水供給装置、
２ オゾン化ガス供給配管、１６ｄ オゾン発生器、１６ｅ エジェクタ、
１６ｆ 気液混合器、１６ｇ 過酸化水素供給装置、
２ オゾン化ガス供給配管、１７ オゾン含有水供給配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法に関し、詳しくはオゾンと過酸化水素とを含む活性水を用いてダイオキシン含有ガスに含まれているダイオキシン類を処理するダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の活性水を用いてダイオキシン類を処理するダイオキシン含有ガスの処理技術に就いては、特開２０００−８５２１７１号公報により従来から公知である。図１０および図１１は、同公報に開示された上記の処理技術を説明するものであって、図１０は同技術におけるダイオキシン含有ガスの処理装置の概略説明図であり、図１１は図１０中の活性水供給装置の詳細説明図である。
【０００３】
図１０および図１１において、９は焼却炉、１０は排ガス通路、１１は減温塔、１２は活性水散布部、１３は電気集塵機、１４は誘引送風機、１５は煙突、１７はオゾン含有水供給配管、２はオゾン化ガス供給配管、１６は活性水供給装置である。活性水供給装置１６は、水ポンプ１６ａ、逆止弁１６ｂ、逆止弁１６ｃ、オゾン発生器１６ｄ、エジェクタ１６ｅ、気液混合器１６ｆ、過酸化水素供給装置１６ｇ、および活性水散布部１２から構成されている。
【０００４】
つぎに図１０および図１１の装置の動作について説明する。焼却炉９において可燃性の廃棄物などが焼却され、この焼却により８５０℃程度の高温度の燃焼ガスたる排ガスが発生する。焼却対象とされる上記の廃棄物がポリ塩化ビニルなどの含塩素物質である場合には、上記の排ガスは、ダイオキシン類を含有する場合が多い。排ガスは、ボイラー（図示せず）などを介して６５０℃程度あるいはそれ以下に冷却され、誘引送風機１４により減温塔１１に誘引される。減温塔１１には、二流体噴霧ノズルを有する活性水散布部１２が取り付けられており、減温塔１１に誘引された排ガスに向けて活性水散布部１２から活性水が粒子状に噴霧される。この活性水は、図１１により後記する活性水供給装置１６から供給され、冷却水にオゾンと過酸化水素とを含有せしめて得たものであって、排ガスは、活性水の噴霧により２００℃程度に急速に冷却されると共にダイオキシン類が分解処理される。冷却した後の当該ガスは、電気集塵機１３で煤塵が除去された後、誘引送風機１４を経て煙突１５から大気中に放出される。
【０００５】
図１１において、上記の活性水は、空気または酸素を原料としてオゾン発生器１６ｄにおいて製造されたオゾン化ガス（オゾンと空気または酸素との混合ガス）をエジェクタ１６ｅの吸引作用と気液混合器１６ｆの混合作用により冷却水中にオゾン化ガスを溶け込ませて得られたオゾン含有水と過酸化水素供給装置１６ｇから供給される過酸化水素とオゾン化ガスとで生成される。この活性水は、減温塔１１内の通路を通過する排ガスに向けて活性水散布部１２から粒子状に噴霧される。排ガスは、活性水の噴霧により急速に冷却し、この冷却過程で活性水中に生成しているＯＨラジカルの強力な酸化作用により排ガス中のダイオキシン類およびダイオキシン類の前駆体は酸化分解する。排ガスは、その後、電気集塵機１３で煤塵が除去され、誘引送風機１４を経て煙突１５から大気中に放出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、排ガス中に含有されているダイオキシン類の分解度が未だ十分でない、あるいはダイオキシン類の分解度を高めるには多量のオゾンを必要とするなどの問題がある。よって本発明は、従来技術における上記の問題に鑑みて、ダイオキシン含有ガスに含まれているダイオキシン類を高効率で分解処理が可能な、あるいは従来より少ないオゾン量でダイオキシン類の分解処理が可能なダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法を提案することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する２個の順方向活性水散布部分を含み、且つ上記２個の順方向活性水散布部分の設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記２個の順方向活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．３〜２倍程度となるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する順方向活性水散布部分と上記順方向活性水散布部分の下流側に設置されて上記流動方向とは逆の方向に上記活性水を散布する逆方向活性水散布部分を含み、且つ上記順方向活性水散布部分と上記逆方向活性水散布部分との設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記両活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．５〜３倍程度となるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係るダイオキシン含有ガスの処理装置は、請求項１または請求項２において、上記ガス通路は、ダイオキシン含有ガスを発生する焼却炉に設けられた減温塔内の排ガス通路であり、上記ガス輸送装置は、上記減温塔の下流に設けられた誘引送風機であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係るダイオキシン含有ガスの処理方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のダイオキシン含有ガスの処理装置を用い、上記活性水を１００〜６５０℃程度の高温度のダイオキシン含有ガスに散布することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下の諸実施の形態においては、前記図１０および図１１にて表示された部位と同じ部位に就いては同じ符号を付して説明を省略し、また一部の部位の符号付けも省略することがある。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図５は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の処理装置の断面図、図２はダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ、図３はオゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル量の時間的変化を示すグラフ、図４はオゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル間における簡略化した反応モデルにおける反応スキーム、図５は供給オゾン量とダイオキシン類の分解度との関係を示すグラフである。
【００１３】
図１において、１０は排ガス通路、１１は減温塔、１２は活性水散布部、矢印Ｆは減温塔１１内のガス通路における前記ダイオキシン含有ガスの一例としての排ガスの流動方向を示す。なお実施の形態１および後続の実施の形態において、排ガス通路１０および減温塔１１を含むダイオキシン含有ガスの処理装置の全体につき言及する必要がある場合には前記図１０を参照することとする。また活性水散布部１２には、前記図１１に示す活性水供給装置１６から活性水が供給される。
【００１４】
活性水散布部１２は、活性水を排ガスに向けて噴霧するものであって、上記の排ガスの流動方向たる矢印Ｆの方向に活性水を噴霧する順方向活性水散布部分１２１と当該部分１２１の下流側に設置された順方向活性水散布部分１２２から構成されている。順方向活性水散布部分１２１、１２２とも、図１１に示す活性水散布部１２と同じ構造並びに機能を有する二流体噴霧ノズル構造のものである。
【００１５】
しかして実施の形態１の装置は、前記図１０に示した従来のダイオキシン含有ガスの処理装置とは、活性水供散布部１２が２個の順方向活性水散布部分１２１、１２２とから構成されている点において異なり、その他の構成は同じである。
【００１６】
図１において、排ガス通路１０は焼却炉９の下流にあり、減温塔１１の下端には電気集塵機１３に繋がる排ガス通路１１ａが設けられている。順方向活性水散布部分１２１および１２２へのオゾン含有水と過酸化水素の供給はオゾン含有水供給配管１７から、またオゾン化ガスはオゾン化ガス供給配管２から並列に供給される。順方向活性水散布部分１２１および１２２への当該配管１７および当該配管２からの供給割合は、１対１とされている。焼却炉９から排ガス通路１０を経由して減温塔１１に至った６００〜６５０℃程度の高温度の排ガスは、活性水供散布部１２からの活性水の噴霧を受けて冷却され、その間にダイオキシンが分解処理され、減温塔１１の出口では２００℃程度あるいはそれ以下に冷却されて電気集塵機１３移送される。
【００１７】
つぎに実施の形態１の装置の動作について説明する。順方向活性水散布部分１２２は、その上流側に設置された順方向活性水散布部分１２１から矢印Ｆの方向に間隔Ｌだけ隔てた設置されており、間隔Ｌは、上記排ガスが順方向活性水散布部分１２１、１２２間を通過するに要する平均所要時間、即ち滞留時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温(−３０℃〜５０℃)における半減期の０．３〜２倍程度となる大きさに設定されている。いま半減期の１倍となる間隔をＤ（以下同じ）とすると、間隔Ｌは０．３Ｄ〜２Ｄ程度と表現される。本発明らの実験によれば、間隔Ｌが過小でも過大でもＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解効率が低下する傾向があって、しかして間隔Ｌは、０．５Ｄ〜１．５Ｄ程度が特に好ましい。なお本発明において、ＯＨラジカルの常温における半減期は、下記の方法にて測定される。
【００１８】
ＯＨラジカルの半減期の測定方法：ＯＨラジカルの生成量および生成したＯＨラジカルの量の時間的変化は、イニシエーション、プロパゲーション、およびターミネーションの３段階に分け、Ｊ．Ｈｏｉｇｎｅらの反応モデルに基づき、但し・ＨＯ3、・ＨＯ4、・Ｏ2などのラジカルおよびその生成反応などを考慮せずに簡略化した下記のモデル反応式（１）〜（６）、および図４に示す反応スキームを適用して算出する。
[・ＨＯ2]＋[Ｏ3]＋[Ｈ+]→[・ＯＨ]＋[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ2] (１）
[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ3] →[・ＯＨ]＋[Ｏ2] （２）
[・ＯＨ]＋[Ｏ3] → [・ＨＯ2（・Ｏ2 -）]＋[Ｏ2] (３）
[・ＯＨ]＋[Ｈ2Ｏ2] →[・ＨＯ2]＋ [Ｈ2Ｏ] (４）
[・ＯＨ]＋・ＯＨ]＋[・ＨＯ2（・Ｏ2 -）] →[Ｈ2Ｏ]＋[Ｏ2] (５）
[Ｒ]＋[・ＯＨ] →[Ｈ2Ｏ]＋[Ｏ2] （６）
なお、反応式（１）〜（６）の各反応速度常数(Ｋ１)〜(Ｋ６)として、５．５×１０6(Ｋ１)、１．０×１０8(Ｋ２)、１．０×１０8(Ｋ３)、２．７×１０7(Ｋ４)、６．６×１０8(Ｋ５)、および８．５×１０7(Ｋ６)をそれぞれ用いる。
【００１９】
図３(ａ)、(ｂ)、および(Ｃ)は、活性水中でのオゾンと過酸化水素との接触混合に基づく化学反応によるオゾン量、過酸化水素量、および生成したＯＨラジカル量の時間的変化を上記モデル反応式（１）〜（６）および各反応速度常数(Ｋ１)〜(Ｋ６)に基づいてシミュレーションした結果を示し、横軸はオゾンと過酸化水素とが互いに接触し混合した時点を０秒としてその後の経過時間(秒)であり、縦軸は上記各物質の量である。この計算例によれば、オゾンと過酸化水素の初期濃度が、いずれも１０×１０-4ｍｏｌ／リットルである場合、両者の接触混合の６ミリ秒後にＯＨラジカルの生成量が最大(約０．５×１０-7ｍｏｌ／リットル)となり、その０．４秒後に自己分解によりＯＨラジカルの量が半減することが分かる。なお上記シミュレーションでは、オゾンと過酸化水素との各全量が瞬時に接触混合するとして計算しているが、実際には瞬時ではなく本発明者の研究によれば０．１秒程度の遅れが生じる。よって、上記の例ではＯＨラジカルの半減期は、上記シミュレーションで計算された半減期に０．１秒の遅れを加算した値、即ち０．５秒とする。
【００２０】
ＯＨラジカルの半減期が０．５秒であることから、図２は、図１における順方向活性水散布部分１２１と順方向活性水散布部分１２２との間隔Ｌを０．５Ｄに設定した場合における上記両散布部分１２１、１２２から粒子状に噴霧された活性水中のＯＨラジカル量と経過時間の関係をシミュレーションした結果を示す。図２において、横軸は減温塔１１内での排ガスの滞留時間であり、縦軸はＯＨラジカル量、並びに排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積である。横軸のＡ点は順方向活性水散布部分１２１の活性水噴霧位置を示し、Ｂ点は順方向活性水散布部分１２２の活性水噴霧位置を示す。また図２において、曲線Ｇ１は図１の装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ２は図１０の従来装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ３は排ガスと活性水粒子との接触面積の変化を示す。その際、活性水の総噴霧量をＮリットルとすると、曲線Ｇ１では順方向活性水散布部分１２１と順方向活性水散布部分１２２とから互いに等量のＮ／２ずつが噴霧されており、曲線Ｇ２では図１０の活性水散布部１２からＮリットルが噴霧されている。
【００２１】
図２の曲線Ｇ２から明らかな通り、従来装置ではＯＨラジカル量は、活性水を排ガスに噴霧した直後が最大であり、その後、自己分解、熱分解、排ガス中の有機物との反応などにより急激に減少する。一方、曲線Ｇ３から、ＯＨラジカル量が急激に減少した直後であっても排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積は、ピーク値の未だ1／４程度に過ぎず、したがって大部分のＯＨラジカルは排ガスと、換言すると同ガス中のダイオキシンと未接触のままで消費されることが分かる。
【００２２】
これに対して、曲線Ｇ１ではＯＨラジカル量は二つのピークを持ち、このために実施の形態１の処理装置では、活性水の粒子と排ガスとの接触が１００％となる滞留時間領域において多量のＯＨラジカルが存在し、このためにＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解効率が向上して、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各量を低減可能なことが分かる。
【００２３】
図５は、図２におけるシミュレーションの結果を実験により明らかにしたものであって、順方向活性水散布部分１２１、１２２間の間隔Ｌの大きさをパラメータとし、縦軸は減温塔１１の入り口において実測された排ガス中のダイオキシン類量に対する減温塔１１の出口で実測されたダイオキシン類の残留量との比（ＤＸＮｓ）であり、横軸は減温塔１１内での排ガスの通過流量と順方向活性水散布部分１２１、１２２に供給された合計オゾン量から計算された排ガス中のオゾン濃度（ｇ／Ｎｍ3）である。図５において、曲線Ｇ４は参考の目的で取り上げた従来装置の場合、曲線Ｇ５は実施の形態１の装置おける間隔Ｌが１．０Ｄの場合、曲線Ｇ６は同間隔Ｌが０．７Ｄの場合である。図５から、ＤＸＮｓを０．０１とするためには、実施の形態１の装置では従来装置の場合より供給オゾン量が１／２程度にできること、並びに供給オゾン量を増やせばＤＸＮｓを０．００１程度あるいはそれ以下とし得ることも明らかである。
【００２４】
実施の形態２．
図６および図７は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法における実施の形態２を説明するものであって、図６は実施の形態２の処理装置の断面図、図７は排ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフである。図６において、１２３は逆方向活性水散布部分である。よって実施の形態２における活性水散布部１２は、順方向活性水散布部分１２１とその下流側に設置された逆方向活性水散布部分１２３とから構成されており、且つ両散布部分１２１、１２３の設置間隔Ｌは、ダイオキシン含有ガスが両散布部分１２１、１２３間を通過するに要する平均所要時間、即ち滞留時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温(−３０℃〜５０℃)における半減期の０．５〜３倍程度となる大きさ、即ち０．５Ｄ〜３Ｄとされている。
【００２５】
しかして実施の形態２の処理装置は、前記実施の形態１の処理装置とは順方向活性水散布部分１２２に代えて逆方向活性水散布部分１２３が採用されると共に設置間隔Ｌが０．５Ｄ〜３Ｄとされた点において異なり、その他の構成は同じである。なお上記設置間隔Ｌは、特に好ましくは０．７Ｄ〜２．５Ｄである。逆方向活性水散布部分１２３は、順方向活性水散布部分１２１と同じ構造を有し、活性水の散布方向が逆なだけである。順方向活性水散布部分１２１および逆方向活性水散布部分１２３へのオゾン含有水と過酸化水素の供給はオゾン含有水供給配管１７から、またオゾン化ガスはオゾン化ガス供給配管２から並列に供給される。順方向活性水散布部分１２１および逆方向活性水散布部分１２３への当該配管１７および当該配管２からの供給割合は、１対１とされている。
【００２６】
つぎに実施の形態２の装置の動作について説明する。逆方向活性水散布部分１２３からは、排ガスの流動方向Ｆとは逆方向に活性水が噴霧されるので、両散布部分１２１、１２３からの噴霧は両者の中間辺りで互いに衝突し合って乱流を生ぜしめる。このために、排ガスと活性水の粒子との混合が良好となって接触面積が増大し、ＯＨラジカルによるダイオキシン類の分解が促進される。
【００２７】
図７では、上記設置間隔Ｌを０．９Ｄとした場合において、上記両散布部分１２１、１２３から粒子状に噴霧された活性水中のＯＨラジカル量と経過時間の関係をシミュレーションした結果を示す。図７において、横軸は減温塔１１内での排ガスの滞留時間であり、縦軸はＯＨラジカル量、並びに排ガスと噴霧された活性水の粒子との接触面積である。横軸のＡ点は順方向活性水散布部分１２１の活性水噴霧位置を示し、Ｃ点は逆方向活性水散布部分１２３の活性水噴霧位置を示す。また図７において、曲線Ｇ７は図６の処理装置におけるＯＨラジカル量の変化を示し、曲線Ｇ２は前記図２での曲線Ｇ２の採録であり、曲線Ｇ８は排ガスと活性水粒子との接触面積の変化を示す。その際、活性水の総噴霧量をＮリットルとして、曲線Ｇ７では順方向活性水散布部分１２１と逆方向活性水散布部分１２３とから互いに等量のＮ／２ずつが噴霧されており、曲線Ｇ２では図１０の活性水散布部１２からＮリットルが噴霧されている。
【００２８】
図７から、実施の形態２の処理装置では順方向活性水散布部分１２１からの噴霧直後から既に排ガスと活性水の粒子との接触が始まっていることが分かり、減温塔１１内ではＯＨラジカルが排ガスの流れ方向に均一分散しているものと思われる。この結果、排ガス中のダイオキシン類の分解がコンパクトな空間で効果的に達成され、しかしてダイオキシン類の分解に必要なオゾンや過酸化水素の量の低減が可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
図８は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置における実施の形態３の断面図であって、活性水散布部１２は２個の、排ガスの流動方向たる矢印Ｆの方向に活性水を散布する順方向活性水散布部分１２４、１２５から構成されており、上記両散布部分１２４、１２５とも、複数の散布口ａを備えている。このために上記両散布部分１２４、１２５の各散布口ａから噴霧された活性水の粒子は、実施の形態１で用いられた、単一散布口を備えた順方向活性水散布部分１２１、１２２から噴霧された場合よりも減温塔１１の内部の隅々にまで行き渡り易い利点がある。オゾンと過酸化水素とでダイオキシン類を分解する技術においては、短寿命のＯＨラジカルをごく短時間内で効率よく排ガスと均一に接触させることが要求されるところ、実施の形態３の処理装置はかかる要求に応える得る効果を有する。
【００３０】
実施の形態４．
図９は、本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置における実施の形態４の断面図であって、活性水散布部１２は、順方向活性水散布部分１２４と逆方向活性水散布部分１２６から構成されており、散布部分１２４、１２６とも、複数の散布口ａを備えている。このために上記両散布部分１２４、１２６の各散布口ａから噴霧された活性水の粒子は、実施の形態３の処理装置と同様に活性水の粒子が減温塔１１の内部の隅々にまで行き渡り易い利点に加えて、前記実施の形態２において説明した両散布部分１２４、１２６の中間での粒子同士の衝突に基づく乱流発生の効果もある。
【００３１】
以上実施の形態１〜４により本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置および処理方法を詳細に説明したが、本発明は、それら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の課題並びに解決手段の精神に沿った種々の変形実施をも包含する。例えば活性水散布部は、実施の形態１〜４では合計２個の散布部分が採用されたが、本発明では活性水散布部は合計３個以上の順方向活性水散布部分および／または逆方向活性水散布部分から構成されてもよい。さらにいま順方向活性水散布部分をＸと、逆方向活性水散布部分をＹと略称すると、活性水散布部内でのＸとＹの配列も任意であってよく、例えば、ＸＸＸＸ、ＹＹＹＹ、ＸＹＸＹ、ＸＹＹＹ（文字列の左端は上流側とする。）などである。
【００３２】
さらに上記配列中での各順方向活性水散布部分および逆方向活性水散布部分としては、実施の形態１、２で採用されたような単一ノズル型のものであってもよく、実施の形態３、４で採用されたような複数ノズル型のものであってもよい。
【００３３】
本発明におけるダイオキシン含有ガスを流す前記のガス通路やガス輸送手段としても、焼却炉に設けられた減温塔や誘引送風機に限らず、ダイオキシン含有ガスを流し得る種々の管路やガス移送手段であってもよい。また本発明のダイオキシン含有ガスの処理方法において、処理対象とされるダイオキシン含有ガスは、焼却炉からの排ガスに限らず、ダイオキシンを含有する種々のガスを処理対象とすることができる。処理対象とするダイオキシン含有ガスは、１００〜６５０℃程度の温度範囲において活性水が散布されるが、上記温度範囲は、１５０〜６００℃程度が特に好ましい。かくすることにより、一層高効率でダイオキシン類を処理することができる。
【００３４】
活性水を製造する際の過酸化水素とオゾンの各使用量および過酸化水素とオゾンの使用量比については特に制限はないが、例えば使用量に就いては過酸化水素とオゾンとも水中濃度にして１×１０-5ｍｏｌ／リットル〜１×１０-2ｍｏｌ／リットル程度であり、過酸化水素／オゾンの使用量比は、例えば０．１〜２程度である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のダイオキシン含有ガスの処理装置は、以上説明した通り、オゾンと過酸化水素とを含む活性水をダイオキシン含有ガスに散布するダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスに上記活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたことを特徴とするものであるので、上記活性水に生成しているごく短寿命のＯＨラジカルを効果的にダイオキシン類の酸化分解に活用することができ、この結果、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各使用量を低減することができる。
【００３６】
また上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する順方向活性水散布部分または上記流動方向とは逆の方向に上記活性水を散布する逆方向活性水散布部分を少なくとも１個含み、さらに上記活性水散布部は、２個の順方向活性水散布部分を含み、且つ上記２個の順方向活性水散布部分の設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記２個の順方向活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．３〜２倍程度となるようにし、あるいは上記活性水散布部は、上記順方向活性水散布部分と上記順方向活性水散布部分の下流側に設置された逆方向活性水散布部分とを含み、且つ上記順方向活性水散布部分と上記逆方向活性水散布部分との設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記両活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．５〜３倍程度となるようにしたことにより、ＯＨラジカルを一層効果的にダイオキシン類の酸化分解に活用することができ、この結果、所定のダイオキシン分解率を得るために必要とされるオゾンおよび過酸化水素の各使用量を一層低減することができる。
【００３７】
また上記ガス通路は、ダイオキシン含有ガスを焼却炉に設けられた減温塔内の排ガス通路であり、上記ガス輸送装置は、上記減温塔の下流に設けられた誘引送風機であると、全国に多数存在する焼却炉から発生するダイオキシン含有ガスを効果的に且つ経済的に処理することができる。
【００３８】
本発明のダイオキシン含有ガスの処理方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のダイオキシン含有ガスの処理装置を用い、上記活性水を１００〜６５０℃程度の高温度のダイオキシン含有ガスに散布することを特徴とするものであって、上記高温度のダイオキシン含有ガスを処理対象とすることにより、一層高効率でダイオキシン類を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の処理装置の断面図。
【図２】 ダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ。
【図３】 オゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル量の時間的変化を示すグラフ。
【図４】 オゾン、過酸化水素、およびＯＨラジカル間における簡略化したモデルの反応スキーム。
【図５】 供給オゾン量に対するダイオキシンの分解度との関係を示すグラフ。
【図６】 実施の形態２の処理装置の断面図。
【図７】 ダイオキシン含有ガスの滞留時間とＯＨラジカル量との関係を示すグラフ。
【図８】 実施の形態３の処理装置の断面図。
【図９】 実施の形態４の処理装置の断面図。
【図１０】 従来の処理装置の概略説明図。
【図１１】 図１０の一部詳細説明図。
分拡大説明図。
【符号の説明】
９ 焼却炉、１０ 排ガス通路、１１ 減温塔、１２ 活性水散布部、
１３ 電気集塵機、１４ 誘引送風機、１５ 煙突、１６ 活性水供給装置、
２ オゾン化ガス供給配管、１６ｄ オゾン発生器、１６ｅ エジェクタ、
１６ｆ 気液混合器、１６ｇ 過酸化水素供給装置、
２ オゾン化ガス供給配管、１７ オゾン含有水供給配管。
Claims (4)
- ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する２個の順方向活性水散布部分を含み、且つ上記２個の順方向活性水散布部分の設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記２個の順方向活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．３〜２倍程度となるようにしたことを特徴とするダイオキシン含有ガスの処理装置。
- ダイオキシン含有ガスをガス通路内において一方方向に流すガス輸送装置、および上記ガス通路内に上記ダイオキシン含有ガスの流動方向に間隔を置いて設けられて上記ダイオキシン含有ガスにオゾンと過酸化水素とを含む活性水を散布する複数の活性水散布部を含む活性水供給装置を備えたダイオキシン含有ガスの処理装置であって、上記活性水散布部は、上記ダイオキシン含有ガスの上記ガス通路内における流動方向に上記活性水を散布する順方向活性水散布部分と上記順方向活性水散布部分の下流側に設置されて上記流動方向とは逆の方向に上記活性水を散布する逆方向活性水散布部分を含み、且つ上記順方向活性水散布部分と上記逆方向活性水散布部分との設置間隔は、上記ダイオキシン含有ガスの上記両活性水散布部分を通過するに要する平均所要時間が、上記活性水に含まれているＯＨラジカルの常温における半減期の０．５〜３倍程度となるようにしたことを特徴とするダイオキシン含有ガスの処理装置。
- 上記ガス通路は、ダイオキシン含有ガスを発生する焼却炉に設けられた減温塔内の排ガス通路であり、上記ガス輸送装置は、上記減温塔の下流に設けられた誘引送風機であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のダイオキシン含有ガスの処理装置。
- 請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のダイオキシン含有ガスの処理装置を用い、上記活性水を１００〜６５０℃程度の高温度のダイオキシン含有ガスに散布することを特徴とするダイオキシン含有ガスの処理方法。
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