JP3791789B2

JP3791789B2 - 燃焼排ガス・排水浄化方法及びシステム

Info

Publication number: JP3791789B2
Application number: JP2002334512A
Authority: JP
Inventors: 政己庄子
Original assignee: 株式会社セイスイ
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004167332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、ｐＨ調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通すことにより、沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状の廃棄物を取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、ろ過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図３は燃焼排ガス・排水浄化システムの従来の構成例を示す図、図４は脱硫排水設備の従来の構成例を示す図である。図中、１はボイラその他の燃焼装置、２は脱硝装置、３は電気集塵装置、４は脱硫装置、５は酸化塔、６は脱硫排水設備、１１は排水調整槽、１２はＰＨ調整槽、１３は反応槽、１４、１８は薬注槽、１５、１９は凝集槽、１６、２０は沈殿槽、１７は混合槽、２１は再中和槽、２２はろ過原水槽、２３はろ過器、２４は処理水槽、３５はスラリーピット、３６は脱水機を示す。
【０００３】
大気汚染が地球的規模で環境問題として大きな問題となっている。鉄鋼や電力用などのボイラその他の燃焼装置では、硫黄分を比較的多く含む石油や石炭等の化石燃料を燃焼させるので、排ガス中の煤塵や硫黄酸化物（ＳＯ₂、ＳＯ₃、ＳＯ_xなど）、窒素酸化物（ＮＯ_xなど）を除去するため、例えば図３に示すようにボイラその他の燃焼装置１からの排ガスに対し、脱硝装置２により脱硝し、電気集塵装置３により脱塵し、さらに、脱硫装置４により脱硫して煙突から大気に放出されるようになっている。そして、脱硫装置４からの排水は、酸化塔５で酸化した後、脱硫排水設備６で脱硫して排出口へ放流排水される。
【０００４】
脱硫排水設備６では、図４に示すように酸化塔５からの脱硫排水を排水調整槽１１で受け、まず、ＰＨ調整槽１２で塩酸２５を加えてＰＨ調整を行って、反応槽１３で消石灰２６を加えて反応させフッ素を除去する。しかる後、薬注槽１４で塩化鉄２７を加え、凝集槽１５で高分子の凝集剤２８を加えて凝集させ、沈殿槽１６で沈殿させる。さらに、上澄みの水を混合槽１７で活性炭２９と混合させて、再度第１の薬注槽１８、凝集槽１９を通して消石灰３０、ＰＡＣ３１、凝集剤３２を加えて沈殿槽２０で沈殿させる。そして、再中和槽２１で塩酸３３、スケール防止剤３４を加え再中和して、ろ過原水槽２２に溜める。これをろ過器２３を通して処理水槽２４に送り、排出口へ放流排水する。他方、沈殿槽１６、２０に沈殿させた凝集物は、スラリーピット３５に送り、脱水機３６で脱水して固形物にし、それを脱水ケーキとして、あるいは濾布に包んで廃棄物として搬出する。
【０００５】
しかし、上記従来の燃焼排ガス・排水浄化システムにおいて、最終的に脱硫排水設備６から放出される排水の全窒素（Ｔ−Ｎ）に着目すると、充分な削減がなされていないのが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、燃焼排ガス・排水の浄化において、排水からの全窒素を大幅に削減できるようにするものである。
【０００７】
そのために本発明は、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、ｐＨ調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通し、沈殿槽からの沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状にして取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法或いはシステムにおいて、遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成し、該生成した触媒水を、脱硝装置、脱塵装置、および脱硫装置に給水して噴霧しながら燃焼排ガスから脱硝、脱塵、および脱硫するとともに、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットに給水して反応させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させ、前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る燃焼排ガス・排水浄化システムの実施の形態を示す図、図２は本発明に係る脱硫排水設備の実施の形態を示す図である。図中、７はポンプ、８は注入装置、９はメカセラ装置を示し、他の符号は図３及び図４に示す符号のものと同じである。
【００１０】
図１において、メカセラ装置９は、機能セラミックの粒体を収容し、ポンプ７により送られ注入装置８で遊離塩素を含んだ水溶液、例えば次亜塩素酸ソーダ又は塩素を添加した水溶液を導入して機能セラミックの粒体と通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成する水触媒処理装置である。さらに次亜塩素酸ソーダ又は塩素に加えて明礬を注入してもよい。ポンプ７は、脱硫排水設備６からの放流排水の一部をメカセラ装置９に還流させるものであり、この還流された排水の一部に塩素を注入するのが注入装置８である。本実施形態の燃焼排ガス・排水浄化システムにおいては、脱硫排水設備６からの放流排水の一部を還流させてメカセラ装置１で触媒水を生成し、その触媒水を、少なくとも脱硫装置４に給水し、さらには酸化塔５、脱硫排水設備６に給水する。脱硫排水設備６では、図２に示すように排水調整槽１１、沈殿槽１６、混合槽１７、再中和槽２１、そしてスラリーピット３５に給水する。
【００１１】
メカセラ装置９には、例えば概略次のようなものを使用することができる（例えば、特許第３０７４２６６号明細書参照）。天井付近に排気部、排気ファン、その下部に給水部、散水ノズルを、底付近に給気部、排水部をそれぞれ有し、内部に複数の機能セラミックの粒体を混合して収容したカゴを多段に配置した処理タンクで構成される。そして、給水部から、次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）を注入した１〜３ｐｐｍ程度の濃度の次亜塩素酸ソーダ水溶液（遊離塩素を含んだ水溶液）を散水ノズルに供給し上方からメカセラ装置の中に導入し、排水部から、散水ノズルでシャワリングされ、機能セラミックの粒体と通過接触するときに触媒作用により生成された触媒水が取り出される。また、給気部から、バルブを通して例えば悪臭成分含有ガスその他のガス、空気などの気体が供給されて底付近からメカセラ装置９の中、貯留された触媒水の中に導入され、排気部から、複数の機能セラミックの粒体２及び触媒水と通過接触するときに脱臭、浄化された気体が排気ファンにより送り込まれバルブを通して排気される。
【００１２】
従来より、鉄の原料や研磨材、セラミックなど工業的に使用されている酸化鉄は、４酸化３鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）であり、この４酸化３鉄は、特に遠赤外線の発生効率がよいことから遠赤外セラミックとして使われていることで良く知られている。他方、酸化第２鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）は、陶磁器の釉薬、うわぐすりとして使われている。本実施形態の機能セラミックの粒体は、後者の酸化第２鉄を含むものであり、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、少なくとも、酸化第２鉄を含む複数の金属酸化物を組み合わせて焼結してなる複数種の粒体を混合したものである。
【００１３】
例えば第１の粒体、第２の粒体、第３の粒体からなる成分濃度の異なる複数種の粒体を機能セラミックの粒体としてカゴに混合収容し、これを数段に重ねて着脱交換可能に配置する。第１の粒体は、少なくとも酸化第２鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせて焼結してなり、第２の粒体は、少なくとも酸化第２鉄、マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせて焼結してなり、第３の粒体は、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせて焼結してなる。
【００１４】
機能セラミックの粒体は、成分濃度を制御し、原子パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を良くすることができ、第１の粒体では、特に殺菌、脱臭作用に顕著な効果を有し、第２の粒体では、油分解、殺菌作用に顕著な効果を有し、第３の粒体では、油分解作用に顕著な効果を有することが確認された。また、第１の粒体と第２の粒体とを混合させると、第１の粒体と第２の粒体とは、成分濃度が違うためお互いに反応しあい、イオンの発生の効率がよくなり、さらに、第３の粒体を少量追加することにより、油分解がより進むことも実証されている。しかも、第３の粒体は、凝結作用が強く、分子をフロック状に形成し、油分を親水、親油性にする作用がある。そのため、汚泥の沈降速度が早くなる効果も、排水処理場で多数確認されている。つまり、有機分解する働きがよくなるので、水質の改善に寄与し、油の酸化臭を除去して脱臭効果をさらによくすることにつながっている。このことは、長年の機能セラミックの研究にわたる経験と繰り返し試験によるものであり、この経験値により、脱臭、水質改善等に応用して各粒体の比率基準が決定される。
【００１５】
したがって、成分濃度を制御し、さらに第１〜第３の粒体の混合比率を変えることにより、処理目的に応じた効果を高めることができる。例えば養豚等の畜産業の排水や農業集落排水、一般家庭生活雑排水に対しては、アンモニアや硫化水素、チッソ、リン等が多く、脱臭の効果が特に要求される。また、食品工場の排水や食堂、レストランの排水を含む工場排水に対しては、油、チッソ、リン等が多く、油分解の効果が特に要求される。このようなそれぞれの要求に応じて第１〜第３の粒体の混合比率が設定される。
【００１６】
機能セラミックの粒体として、第１の粒体は、２５φの球で、酸化第２鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせ、第２の粒体は、１５φの球で、酸化第２鉄、マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせ、第３の粒体は、１５φの球で、酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムを含む金属酸化物を組み合わせ焼結して、２５ｋｇの重量の内訳として、第１及び第２の粒体と第３の粒体との比率を９５対５、第１の粒体と第２の粒体との比率を７対３とした。つまり、第１の粒体を約１６．５２５ｋｇ、第２の粒体を７．１２５ｋｇ、第３の粒体を１．２５０ｋｇとした。
【００１７】
これら各粒体は、各原料を所定の割合でミキシング混合し混練して造粒したものを、８０℃で１２時間かけて乾燥させた後、１１５０℃〜１２００℃で２４時間かけて焼成した。また、各原料の混合割合は、第１の粒体を、Ａｌ₂Ｏ₃：１３．３、Ｆｅ₂Ｏ₃：１９．０、ＴｉＯ₂：２０．０、ＭｇＯ：４．０、Ｋ₂Ｏ：０．７、ＺｒＯ₂：５．０、ＣｏＯ：１５．０、ＳｉＯ₂：１１．０、ＭｏＯ₂：１２．０とし、第２の粒体を、Ａｌ₂Ｏ₃：２６．５、Ｆｅ₂Ｏ₃：２１．２、ＴｉＯ₂：５．０、ＭｇＯ：４．２、Ｋ₂Ｏ：０．７、ＺｒＯ₂：５．０、ＭｎＯ：５．０、ＣｏＯ：７．３、ＳｉＯ₂：２５．１とし、第３の粒体を、セルメン、珪石、カオリン、粘土を基礎原料として、ＺｒＯ₂：５．０、ＣｕＯ：１０．０、Ａｌ₂Ｏ₃：１０．０、ＢａＴｉＯ₃：２０．０、ＳｉＯ₂：３８．０とした。
【００１８】
この機能セラミックの粒体に１ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダを添加混合した原水を通過接触させることにより触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成し、この触媒水を脱硫装置に供給し噴霧しながら脱硫した本発明の実施例と、従来の比較例で図１に示す▲１▼〜▲３▼での排水の全窒素（Ｔ−Ｎ）は、次のようであった。▲１▼のポイントにおいては、比較例では２６であったところ、実施例では１３に削減され、▲２▼のポイントにおいては、比較例では１９であったところ、実施例では９．５に削減され、▲３▼のポイントにおいては、比較例では７であったところ、実施例では２と３分の１以下に、大幅な削減が実現できた。このことは、触媒水を供給することにより、初期の段階で通常より酸化（硝化）が進むことにより、アンモニア態窒素（ＮＨ₄−Ｎ）が亜硝酸態窒素（ＮＯ₃−Ｎ）、硝酸態窒素（ＮＯ₃−Ｎ）となり、
〔化１〕

のように有機物と硝酸態窒素（ＮＯ₃−Ｎ）が反応してＣＯ₂（二酸化炭素）、Ｎ₂（窒素）、Ｈ₂Ｏ（水）となるため、窒素ガス（Ｎ₂）として空中に放散され、脱窒素の効果がでているからである。さらに、次亜塩素酸ソーダ又は塩素に明礬を加えて注入した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させると、例えば〔表１〕の畜産排水処理試験結果に現れているようにその効果はより向上することが確認され、水産加工処理試験結果に現れているように機能セラミックの粒体に通過接触させた触媒水でなく、明礬処理だけでも相当の効果が得られることも確認されている。
【００１９】
【表１】

【００２０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、機能セラミックの触媒水を脱硫装置に供給し噴霧したが、脱硝装置や脱塵装置に供給して噴霧してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、ｐＨ調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通し、沈殿槽からの沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状にして取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法或いはシステムとして、遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成し、該生成した触媒水を、脱硝装置、脱塵装置、および脱硫装置に給水して噴霧しながら燃焼排ガスから脱硝、脱塵、および脱硫するとともに、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットに給水して反応させるようにしたので、燃焼排ガス・排水の浄化において、排水からの全窒素を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼排ガス・排水浄化システムの実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る脱硫排水設備の実施の形態を示す図である。
【図３】燃焼排ガス・排水浄化システムの従来の構成例を示す図である。
【図４】脱硫排水設備の従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…ボイラその他の燃焼装置、２…脱硝装置、３…電気集塵装置、４…脱硫装置、５…酸化塔、６…脱硫排水設備、７…ポンプ、８…注入装置、９…メカセラ装置、１１…排水調整槽、１２…ＰＨ調整槽、１３…反応槽、１４、１８…薬注槽、１５、１９…凝集槽、１６、２０…沈殿槽、１７…混合槽、２１…再中和槽、２２…ろ過原水槽、２３…ろ過器、２４…処理水槽、３５…スラリーピット、３６…脱水機

Claims

ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝、脱塵、脱硫の処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、ｐＨ調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通し、沈殿槽からの沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状にして取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化方法において、
遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成し、該生成した触媒水を、脱硝装置、脱塵装置、および脱硫装置に給水して噴霧しながら燃焼排ガスから脱硝、脱塵、および脱硫するとともに、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットに給水して反応させるようにしたことを特徴とする燃焼排ガス・排水浄化方法。
前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させることを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガス・排水浄化方法。
前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼排ガス・排水浄化方法。
ボイラその他の燃焼装置からの燃焼排ガスに対し脱硝装置、脱塵装置、脱硫装置で処理を施して大気に放出すると共に、脱硫排水を酸化塔から排水調整槽、ｐＨ調整槽、反応槽、薬注槽、凝集槽、沈殿槽を通し、沈殿槽からの沈殿物をスラリーピットと脱水機で脱水ケーキ、粉末状にして取り出し、上澄み水を混合槽、再中和槽、濾過原水槽を通して放流排水する燃焼排ガス・排水浄化システムにおいて、
遊離塩素を含んだ水溶液を機能セラミックの粒体と通過接触させることにより機能セラミックの触媒作用を利用して触媒水を生成する水触媒処理装置を備え、前記水触媒処理装置により生成した触媒水を、脱硝装置、脱塵装置、および脱硫装置に給水して噴霧しながら燃焼排ガスから脱硝、脱塵、および脱硫するとともに、排水調整槽、混合槽、再中和槽、スラリーピットに給水して反応させるようにしたことを特徴とする燃焼排ガス・排水浄化システム。
前記水触媒処理装置は、前記放流排水の一部を還流させて遊離塩素を含んだ水溶液を前記機能セラミックの粒体と通過接触させることを特徴とする請求項４記載の燃焼排ガス・排水浄化システム。
前記遊離塩素にさらに明礬を添加した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃焼排ガス・排水浄化システム