JP5918590B2 - 排ガス中のダイオキシン類分解処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、排ガス中のダイオキシン類分解処理方法及び処理装置に関する。

ダイオキシン類は、人の生命及び健康に重大な影響を与える恐れのある物質であることから、ダイオキシン類による環境の汚染防止に努めなければならず、燃焼炉等の特定施設から排出される排ガスには排出基準値が設けられ、環境基準も定められている。

しかしながら、産業廃棄物処理施設から漏洩するガス中には、ダイオキシン類が含まれており、現状では漏洩ガスを捕集し、活性炭吸着処理した後、大気放出している。

特許文献１には、ダイオキシン類を水素化脱塩素触媒及びアルカリ化合物の存在下で第２級アルコールと反応させる、ダイオキシン類の無害化処理方法が開示されている。この方法によれば、ダイオキシン類を含む吸着剤や焼却灰からダイオキシン類を溶媒抽出等で取り出して第２級アルコールに溶解させることにより、吸着剤や焼却灰の無害化処理が可能になることが開示されている。

しかしながら、燃焼排ガス中のダイオキシン類は、存在するとしても、極めて低濃度でガス中に存在するため、溶媒抽出法で無害化処理することは難しい。一方で、既存の産業廃棄物処理施設には、既に活性炭処理装置が設置されているため、活性炭処理装置と併設可能な装置で、かつ、持ち運び容易な処理装置があれば、非常に便宜である。

特開２００１−３４０４８８号公報（特許請求の範囲、［００１８］）

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、燃焼炉等の特定施設から排出される排ガス中のダイオキシン類を分解処理する分解処理方法、及びそれに用いる持ち運び容易な処理装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、ダイオキシン類を含有する排ガスを吸収溶媒に吸収させた後、該吸収液を触媒充填装置に循環させながら分解処理するだけで、ダイオキシン類を短時間に分解処理できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、除塵フィルターを通過したダイオキシン類を含有する排ガスを、イソプロピルアルコールよりなる冷却溶媒に吸収させるガス吸収工程と、
ダイオキシン類を吸収させた吸収液を、ダイオキシン類分解触媒を充填した触媒充填装置に循環させるとともに、該触媒充填装置において、循環させる吸収液にマイクロ波を照射することにより、吸収液中のダイオキシン類を分解処理する分解処理工程と、を有する
ことを特徴とする排ガス中のダイオキシン類の分解処理方法を提供する。

また、本発明は、 除塵フィルターを通過したダイオキシン類を含有する排ガス中のダイオキシン類を吸収するガス吸収装置と、前記ガス吸収装置に吸収されたダイオキシン類を分解する分解処理装置とを備えるダイオキシン類処理装置であって、
前記ガス吸収装置は、イソプロピルアルコールよりなる排ガス吸収溶媒を入れる吸収タンクと、該吸収溶媒を冷却する液冷却器と、を備え、
前記分解処理装置は、排ガス吸収溶媒に吸収されたダイオキシン類を分解処理する触媒充填装置と、該触媒充填装置にマイクロ波を照射するマイクロ波処理装置と、吸収タンク内の排ガス吸収溶媒を該触媒充填装置に循環させる液循環系統と、を備える
ことを特徴とする排ガス中のダイオキシン類処理装置を提供する。

本発明によれば、排ガス中に含まれるダイオキシン類の９９％を吸収溶媒に吸収させ、かつ吸収したダイオキシン類の９９％以上を分解処理できる。

本発明の処理装置は、持ち運びが容易であり、既存の産業廃棄物処理施設に取り付けて使用することができる。

本発明に係る燃焼排ガス中のダイオキシン類の分解処理方法の概略を示す処理フロー図である。 ガス吸収工程の説明図である。 分解処理工程の説明図である。

以下、本発明に係るダイオキシン類分解処理方法及び処理装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る排ガス中のダイオキシン類の分解処理方法の概略を示す処理フロー図である。図１に示すように、産業廃棄物処理施設等から排出される、バグフィルターを経た、ダイオキシン類を含有する排ガスを、排ガス中のダイオキシン類を吸収するガス吸収装置１０において、冷却溶媒に吸収させるガス吸収工程と、ガス吸収装置１０にて吸収されたダイオキシン類を分解処理装置２０において分解する、分解処理工程を有している。すなわち、分解処理工程では、排ガスを冷却溶媒に吸収させた吸収液を、ダイオキシン類分解触媒を充填した触媒充填装置に循環させるとともに、該触媒充填装置において、循環させる吸収液にマイクロ波を照射することにより、吸収液中のダイオキシン類を分解処理する。ガス吸収工程を経た排ガスは、活性炭処理装置を経て、大気中に放出する。

ガス吸収工程では、図２に示す様に、ダイオキシン類を含有する排ガスを、除塵フィルター（バグフィルター）を経由させた後、調整弁を用いて、吸収タンク１１内に入れた排ガス吸収溶媒の中に導入し、吸収液１２を得る。吸収溶媒は、排ガス吸気口１６と排ガス排気口１７を有する吸収タンク１１の内部に、所定量入れておく。吸収タンク１１は、タンク液面計１５を備えている。排ガス導入の際には、散気管１３等を用いるとガス吸収効率が良い。また、吸収タンク１１に入れた吸収溶媒を、冷却コイル等の冷却器１４を用いて、約５〜１５℃に冷却すると、ガス吸収効率が向上する。５℃以上であれば一般的な冷却器で充分であり、１５℃以下であれば高いガス吸収効率を保持することができる。

このガス吸収工程において、ダイオキシン類は吸収溶媒に溶解し、吸収溶媒で吸収しきれなかった排ガスは、吸収タンク１１に連結したガス冷却器３０、ガス流量計３１を経由して、活性炭処理装置３２で吸着処理された後、大気中に放出される。活性炭処理装置３２は、既設の活性炭処理装置を使用することができる。

上記の吸収溶媒としては、水素供与性の溶剤をベースとするものが好ましい。吸収液１２中のダイオキシン類を、分解処理工程において、触媒を用いて還元分解する際には水素が必要であるが、別途水素を供給するとなると、防爆装置が必要となり安全性も懸念される。しかし、溶媒が水素供与体であれば別途水素を供給する必要がない。溶媒は、ダイオキシン類を溶解させる機能と、ダイオキシン類を分解させるための水素供与体機能との、２つの機能を有しているものが好ましい。

上記の観点より、吸収溶媒としては、イソプロピルアルコールが好ましい。

分解処理工程では、図３に示す様に、ダイオキシン類を含有する排ガスを吸収した吸収液１２を、ダイオキシン類を分解処理可能な触媒を充填した触媒充填装置２１と、該触媒充填装置２１にマイクロ波を照射するマイクロ波処理装置２２と、該吸収液１２を該触媒充填装置２１に循環させる液循環系統（ポンプ２３、配管２４、流量計２５、各種弁等）を有する分解処理装置２０に供給し、吸収液１２中のダイオキシン類を分解処理する。吸収タンク１１には、吸収液１２の出口１８と戻り口１９を設けておく。

分解処理工程を実施するに当たり、吸収溶媒又は吸収液１２に、予めアルカリを添加しておくことが好ましく、これにより、ダイオキシン類の分解処理効率を向上させることができる。アルカリとしては、脱ハロゲン化効率が高く、コスト及びハンドリング性に優れている点より、ＫＯＨ又はＮａＯＨが好ましく、単独または２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。アルカリは、ダイオキシン類の分解により脱離した塩素を中和する中和剤となるため、中和剤の量が多すぎても経済性に劣り、少なすぎると反応速度が低下することになる。アルカリは、吸収液１２中の濃度が２．０質量％以下となるよう、添加することが好ましい。

触媒充填装置２１に充填する触媒としては、ダイオキシン類の脱ハロゲン化反応を促進しうるものであれば、その種類は特に限定されない。無機系触媒は、触媒寿命が長く、かつ、アルカリ存在下でも安定であるため、有機系触媒よりも好ましい。無機系触媒としては、脱ハロゲン化効率を高める観点より、複合金属酸化物、炭素結晶化合物、金属担持炭素化合物、金属担持酸化物、金属担持複合金属酸化物及び金属酸化物等が好ましく、その中でも、アルカリ性雰囲気で安全性が高く、マイクロ波吸収性の高い、金属担持炭素化合物が特に好ましい。これらの触媒は、単独又は２種以上を任意に組合せて使用することができ、使用後に再生された再生触媒であっても良い。

また、金属担持炭素化合物は、金属を担持した炭素化合物であれば良いが、金属担持量は触媒全量に対して０．１〜２０質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜１０質量％である。担持される金属としては、鉄、銀、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム等が挙げられるが、脱ハロゲン化効率を高める観点からは、パラジウム、ルテニウム、白金が好ましく、パラジウムが特に好ましい。金属担持炭素化合物の具体例としては、Ｐｄ／Ｃ（パラジウム担持炭素化合物）、Ｒｕ／Ｃ（ルテニウム担持炭素化合物）、Ｐｔ／Ｃ（白金担持炭素化合物）等が挙げられる。

触媒使用量は、排ガス中のダイオキシン類濃度や吸収タンク１１の大きさに応じて、適宜決定すれば良い。触媒が少なすぎると、ダイオキシン類の分解処理効率が悪くなるため分解処理時間が長くなり、触媒が多すぎると不経済である。通常、吸収タンク１１への溶媒張込量３６Ｌに対し、触媒を２００〜３０００ｇ程度使用することが好ましい。

分解処理工程では、吸収液１２を、ポンプ２３を用い、触媒充填装置２１に循環させながら、マイクロ波処理装置２２よりマイクロ波を照射し、吸収液１２中のダイオキシン類を分解する。分解処理は、常圧、常温以上６０℃以下の温度で実施することが好ましい。吸収液１２を触媒充填装置２１に循環させる際に、該触媒充填装置２１内で吸収液１２にマイクロ波を照射し、加熱することによって、ダイオキシン類の分解を促進することができる。

マイクロ波は連続的または断続的に照射すれば良い。この場合、マイクロ波の出力、周波数は、設定する分解処理条件に応じて適宜決定することができ、周波数１〜３００ＧＨｚのマイクロ波を電気的に制御（ＰＩＤ制御）しながら、１０Ｗ〜２０ｋＷの範囲で照射することが好ましい。

吸収液１２を触媒充填装置２１に循環させる際の液流量は、０．５〜２．０Ｌ／ｍｉｎ程度で実施することが好ましい。循環させる液流量が少なすぎると非効率であり、多すぎるとダイオキシン類と触媒との接触時間が減少することによる分解処理効率の低下や、マイクロ波処理装置２２で加熱された吸収液１２が吸収タンク１１に戻った際に、冷却器１４の能力によっては、吸液タンク１１内の吸収液１２の液温が高くなり、排ガスの吸収効率が低下する恐れがある。

本発明のダイオキシン類の分解処理方法では、ガス吸収工程中に随時分解処理工程を実施することが好ましい。すなわち、排ガス中のダイオキシン類濃度が約１０００ｐｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎと非常に低いことを考慮すると、ガス吸収工程でダイオキシン類を吸収溶媒に吸収させるガス吸収工程を継続して実施し、得られる吸収液を、随時分解処理工程に供してダイオキシン類を分解処理することにより、省エネになる。また、触媒劣化の際の触媒交換も容易になる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
−ガス吸収工程−
図２に示す処理フロー及び処理装置を用い、排ガス吸収試験を実施した。吸気ガスは、既存の産業廃棄物処理施設から排出される排ガスの一部を吸気ポンプにて処理装置に導入した。矢印はガスの流れを示す。即ち、除塵フィルター通過後の排ガスを、流量調整しながら、散気管を用いて、吸収タンク内に入れた吸収溶媒（イソプロピルアルコール）の中に導入し、表１に示す試験条件で、イソプロピルアルコールに吸収させた。運転時間は、１日８時間、２日間とした。

吸収処理後の排ガス中のダイオキシン類濃度を測定した結果を表２に示す。表２より、吸気ガスのダイオキシン類濃度は約８００ｐｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎであり、吸収タンクでダイオキシン類を除去後のダイオキシン類濃度は、活性炭入口で約１０ｐｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎであった。この結果より、９９％のダイオキシン類がイソプロピルアルコールに吸収されたことが分かる。

吸収タンクから出た排気ガス中のイソプロピルアルコール濃度を表３に示す（測定ポイント：排気フード）。表３より、イソプロピルアルコールの揮発量は３０〜５０ｐｐｍであり、イソプロピルアルコール爆発下限値の２．０ｖｏｌ％（換算１５７００ｐｐｍ）に比べ低い値であった。

吸収タンク吸収水分量（実測値）と、通気量当たりの総水分量（計算値）を表４に示す。表４より、通気ガス１ｍ^３当たり約６ｇの水分が吸収タンクに吸収されたことがわかる。

−分解処理工程−
吸収試験終了後、吸収タンク内の吸収液に３６０ｇのＫＯＨを溶解させた。その後、図３に示す処理フロー及び処理装置を用い、上記の吸収試験で得た吸収液中のダイオキシン類分解試験を実施した。矢印は液の流れを示す。すなわち、ダイオキシン類を吸収した吸収液を、パラジウムを５％担持した活性炭触媒２ｋｇを充填した触媒充填装置に循環させながら、表５に示す試験条件で、ダイオキシン類を分解処理した。運転時間は、１日８時間、２日間とした。

吸収液のダイオキシン類濃度の時間変化を表６に示す。表６より、分解開始時の吸収タンク内のイソプロピルアルコール中ダイオキシン類濃度は、７１００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌであったが、分解処理１６時間後のダイオキシン類濃度は３．８ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌになった。分解試験開始４時間で、９９％以上の分解率を得た。

本発明に係る処理方法および処理装置は、ダイオキシン類の吸収効率、分解効率が非常に高く、既存の処理施設に持ち運び容易な処理装置であるため、産業廃棄物処理施設等の不燃物取出装置等から発生するダイオキシン類の分解処理に有用である。

１０ ガス吸収装置
１１ 吸収タンク
１２ 吸収液
１３ 散気管
１４ 冷却器
１５ タンク液面計
１６ 排ガス吸気口
１７ 排ガス排気口
１８ 出口
１９ 戻り口
２０ 分解処理装置
２１ 触媒充填装置
２２ マイクロ波処理装置
２３ ポンプ
２４ 配管
２５ 流量計
３０ ガス冷却器
３１ ガス流量計
３２ 活性炭処理装置

Claims (4)

1. 除塵フィルターを通過したダイオキシン類を含有する排ガスを、イソプロピルアルコールよりなる冷却溶媒に吸収させるガス吸収工程と、
   ダイオキシン類を吸収させた吸収液を、ダイオキシン類分解触媒を充填した触媒充填装置に循環させるとともに、該触媒充填装置において、循環させる吸収液にマイクロ波を照射することにより、吸収液中のダイオキシン類を分解処理する分解処理工程と、を有する
   ことを特徴とする排ガス中のダイオキシン類の分解処理方法。
2. ガス吸収工程中に随時分解処理工程を実施する、請求項１に記載のダイオキシン類の分解処理方法。
3. 除塵フィルターを通過したダイオキシン類を含有する排ガス中のダイオキシン類を吸収するガス吸収装置と、前記ガス吸収装置に吸収されたダイオキシン類を分解する分解処理装置とを備えるダイオキシン類処理装置であって、
   前記ガス吸収装置は、イソプロピルアルコールよりなる排ガス吸収溶媒を入れる吸収タンクと、該吸収溶媒を冷却する液冷却器と、を備え、
   前記分解処理装置は、排ガス吸収溶媒に吸収されたダイオキシン類を分解処理する触媒充填装置と、該触媒充填装置にマイクロ波を照射するマイクロ波処理装置と、吸収タンク内の排ガス吸収溶媒を該触媒充填装置に循環させる液循環系統と、を備える
   ことを特徴とする排ガス中のダイオキシン類処理装置。
4. 吸収タンクが、排ガス吸気口と排ガス排気口、並びに、液循環出口と戻り口を有している請求項３に記載のダイオキシン類処理装置。
   

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