JPH02184356A - ガスからジオキシン類を分離する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスからジオキシン及びそれに類似する高度
に有毒な有機化合物を分離する方法に関する。特に、本
発明は、大量に大気中に放出されるガス、特に例えば、
ゴミ焼却炉、及び特定の種類の化学及び冶金工業におい
て塩素を含む物質が処理されるような焼却炉及び工業過
程から排出されるガスの処理に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ジオキ
シン類は、環境保護の専門家によって繰り返し警告され
ている高度に有毒な有機化合物に属し、放出前における
、その制限値は進歩的なより洗練された分解方法の開発
によって、当然のことながら連続的に低く抑えられてき
た。ジオキシンの最もありふれたタイプの一つは、通常
ＰＣＤＤで表されるポリクロロジメンソ　（ｍｅｎｚｏ
）　−Ｐジオキシンである。通常、このようなジオキシ
ン量は、テトラクロロジベンゾ−Ｐ−ジオキシン（ＴＣ
ＤＤ）に変換され、したがって、Ｔ”　ＣＤ　Ｄ等価物
（Ｔ　ＣＤ　Ｄ−ｅｑｕ、　）が生じる。フランも同様
の事情に関連する高度に毒性の化合物群に属する。ここ
で重要なフラン化合物はテトラクロロジベンソーフラン
（ＴＣＤＦ）である。

／オニ１−ンンとフランの発生及び放出における主な源
は、コミ及び他の限定された廃棄物を処理する焼却炉で
ある。多くの国において、このような特質の非常に毒性
の強い物質の発生と放出の危険は、新しいゴミ焼却場の
建設を制限し、かつ更にこのようなプラントの建設を不
可能とし、その結果、環境保全の見地からより安全で魅
力のあるコミの焼却方法が緊急に必要とされている。

これらの毒性物質の生成及び放出を最小にするために、
焼却温度及び煙道ガスの温度の最適な選択を行うことに
関しである種の進歩があった。ＷＯ２８１００６７２は
、ジオキシンの生成を避ける試みとして、ガスからＨＣ
Ｉ及び／又はＣＩ２除去する目的で炭酸ナトリウムを加
える方法を開示している。ある場合において、多くの水
分を含む廃棄物が大量のジオキシン及びフランを生じさ
せることかできることも立証されている。

また、あるゴミ焼却プラントにおいてアフターバー−Ｊ
−−−ｆ−ヤンバーを用いることにより、ジオキシンと
フランの放出を本質的に減少させることができろことが
見出された。後燃焼に続いて、湿乾−石灰スクラム＝（
ｓｃｒｕｂｂｅｒ）及び湿式静電気沈澱器を使用するシ
ステムが、文献に開示されている（ウェイストマネージ
メント及びり勺−チ（Ｗａｓｔｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎ
ｔ＆Ｒｅ５ｅａｒｃｈ）　５（３）　４１４−４１６頁
（１９８７））。この刊行物には、毒性物質ＴＣＤＤ及
びＴＣＤＦに関してできる限り高い純度を得るとの見地
から廃棄物を燃焼させた、実際に行った実験が、記載さ
れている。この実験は、燃焼工程で発生したスモークガ
スの助けにより石灰スラリーを噴霧乾燥することを含ん
でおり、それによって、このガス中に固体石灰粒子を形
成した。

この実験の目的は、新たに形成された微細な石灰粒子に
ジオキシン及び類似のｆｉ５性物質を吸収させ、次いで
、この粒子を降下気流（ｄｏν＋ｎｓｔｒｅａｍ）湿式
静電気沈殿器において分離することであった。この石灰
スクラバー湿式静電気沈澱器ンステｌ、は、アフクーバ
ーナーチャンハーから放出されたＴＣＤＤ等価物の減少
をもたらしたが、この誠少量は、湿式静電気沈澱器にお
いて粒子の９８％が補足されたにもかかわらず、５０％
未満に達しただけてあった。スラリーが活性炭粒子を含
む同様の方法が、ヨーロンパ公開公報第０２　（１，８
４９０号に開示されている。これは、かかる毒性物質の
放出及び形成に関する今日設定されている低い制限値を
、前記の進歩しかつ最近のゴミ処理プラントにさえ適合
させることができないことを示している。

他方、類似の解決方法は、ガスに乾燥石灰を添加するこ
と、及びサイクロンと“ホース及びバッグフィルター′
″を組合せるゴミと石灰を伴うガスの分離に基すいてい
る。この方法は、湿式静電気沈殿器における石灰粒子上
のジオキシンの前記分離との比較において、改良された
ガス／粒子接触を達成しており、このジオキシンの分離
は、好ましいものである。サイクロンーパホースーパノ
グフィルター′″分離工程の一つの欠点は、ゴミ焼却工
程において浄化されるべきガスの量がしばしば相当な量
になるため、分離用装置に関してプラントのコストカｑ
ヒ較的高いことである。分離を前記゛乾式゛′方法で行
う場合、ジオキノンが、過剰量でガス相に存在し、吸着
されず、乾−湿式静電気沈殿器におけるよりもホースフ
ィルターにおいて、より容易に補足することができるよ
うな最も細かい粒子においてさえ吸着されなくないとい
う事実に帰因してジオキシンの除去に関して前記方法の
有効性は問題の高いガス温度によって制限される。

例えば、西ドイツ公開公報第３４２６０５９号には活性
炭の床を汚染物質吸着に使用する類似の乾式方法が開示
され、ＷＯ３０−００９２２号には汚染物質と化学的に
反応するような固体反応粒子を含むエーロゾルを使用す
るような前記と類似の乾式方法が開示されている。

主要な別のスモーク−ガス精製システムが、ゲタベルケ
ンエネルギーシステｌ−（Ｇ６ｔａｖｅｒｋｅｎＥｎｅ
ｒｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍ）及びストクホルムエネルギー（
Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ　Ｂｎｅｒｇｉ）によって新たに開
発され、この／ステムは、近年スエーデンのグーテンハ
ーグ（Ｇｏｔｈｅｎｂｕｒｇ）において運転されている
。このシステムは、２つのインライン結合、密封された
タワーウォシャーを含み、最初タワーは６５〜７０℃で
運転される洗浄反応器であり、他のタワーは、３０〜３
５℃で運転される凝縮反応器である。この比較的長期間
操業しているテストプラントに流入するスモークガスの
ＴＣＤＤ−等傷物成分は、１８〜６．４ｎｇ／ｍ’の間
であり、フルスケールプラントにおいては、０．５ｎｇ
／ｍ’以上で行うことができるとは考えられないが、こ
こでは、排出される成分は、０．１２〜０．２４　ｎｇ
／ｍ’である。将来的なプラントは、０．１．ｎｇＴＣ
ＤＤ等価物／　ｍ＋未満の制限値を達成すべきものと考
えられる。

その他の湿式方法として、システムに対して化学物質を
加えて水溶性の汚染物質の分離を行う方法がスウェーデ
ン特許公報第４４０６０８号に、ガスと水滴混合物の乱
気流によって、粒子表面上で発熱性のイオン反応を利用
する方法が、ヨーロッパ公開公報第０２９１２２５号に
開示されている。他の湿式方法として、高ｆ、（７５０
〜１８００℃）でガス−水混合物を加熱することにより
、有機汚染物質を減少させる方法があり、Ｗ○８８１０
１７１１号に開示されている。

〔課題を解決するための手段〕

今日、驚くべきことに、ジオキシン及びそのような有毒
な有機物質を効果的に分離することができ、予期される
精製に関する増大する要求に答える将来的なガス精製プ
ラントによって、これらの有毒な物質に関する制限値を
達成できる方法が、見出された。本発明に係る方法は、
次の項に述べられる進行工程によって特徴づけられる。

ここで、分離とは、汚染物質のガスを浄化するために、
ガスから汚染物質を一般的に除去することを意味する。

したがって、本発明に係る方法によると、ジオキシン源
から発生したガスを、所定時間を越えるように液体エー
ロゾルに接触させ、その後、そのガス中をエーロゾルに
存在する粒子、固体及び液体粒子両方から分離し、続い
てこの粒子に電荷をかける。

ここで、エーロゾルとは、一般的に、空気又は他のガス
中に非常に細かい固体又は液体粒子を含む懸濁液を意味
する。これについての通常の例としては、スモーク、霧
及びスモッグがあげられる。

続いて、液体粒子を含むエーロゾルも、液体ミストと呼
ばれ、この技術分野において最もよく使用される技術用
語である。

本発明に係る方法において使用される液体は、腐食及び
他の問題を生じさせることなく、エーロゾルを形成でき
、かつ容器及び導管において取り扱うことができれば、
如何なる液体であってもよい。最も単純で安価に人手で
きる液体は、水であるが、処理するガスの成分である酸
を吸収する結果、徐々に酸性になりやすい。その結果、
水の酸性化を抑えるためアルカリを添加することが望ま
しい。この液体を適当なノズルを用いて又は霧吹きによ
ってエーロゾルの形態にする。エーロゾルを形成する目
的のためにスクラバータイプの洗浄器を使用することは
、実用的な見地から高度な利点がある。

エーロゾルとガスの接触時間は、装置の寸法の適切な選
択により、容易に制御し、調整することができる。かか
る観点より、速い拡散速度を有するガス状汚染物質に注
意を払うばかりでなく、さらに液体ミストに捕らえられ
ているさらに緩やかな固体ミクロ粒子に対しても注意を
払わなければならない。

エーロゾル中の固体及び波付両方の粒子は、エーロゾル
を形成するとき直接帯電させるか、又はエーロゾルを形
成した後エーロゾルに電荷を二次的にかけることによっ
て、帯電させることができる。

ガス中において液滴の存在下で分離を行うのが重要であ
るが、帯電したエーロゾル粒子は、種々の方法でガスか
ら分離することができる。分離は、湿った静電気的な沈
殿器において発生した電場において行われることが好ま
しい。このガスは、効果的な分離を達成するために分離
工程中で、約６０℃以下の温度に冷却されるのが好まし
い。

コミ焼却プラントのスモークガス降下気流の浄化に適合
した本発明の好適な具体例の記載、及び化学Ｔ業から排
出されるガスの浄化に使用される本発明の具体的手段に
より本発明をさらに詳細に記述する。

コミ焼却工程から発生するガスは、最初にボイラー及び
乾−湿部電気沈殿器を通過し、ここでガスは冷却され、
コミの大まかな浄化が行われる。

降下気流スクラバーに流入するガスの温度をさらに下げ
るために、該スクラバーの人口上部に直接取りつけた熱
交換器において、好ましくは間接的に水を用いて冷却す
る。このことは、ガスの熱エネルギーを回収することを
可能にする。該スクラバーは、円錐形の−Ｆ、部と底部
を有するタワーの構造を有するのが好ましく、好適には
、上部にセントツルガス導入管を有し、かつタワーの底
部に近い冠状チャンバーを介して取りつけられたガスの
放出管を有する。この構造を採用した目的は、できるか
ぎりの範囲に対して均一なガス分布とともに十分な洗浄
効果を達成することである。タワ部分の挿入パイプから
ガスの出口に近接して生じる乱気流の結果として、ガス
の人口近くに配置されたノズルリングを通って入るスク
ラバー液は、小さい液滴にされ、液体ミストを形成し、
スクラバー内においてガスと効果的かつ徹底的に混合さ
れるので、ガスによって運ばれる汚染物質は、液体ミス
ト中に捕らえられる。このタワーは、液体ミストによる
汚染物質の効果的な捕獲のために十分な接触時間を提供
するように規格されている。

スラッジコーチインクができることを避けるために、タ
ワーの底部は、通常の運転条件下でほからであり、必要
な場合は、スクラバー液の緩衝帯として使用することが
できる。スクラバーから出た液は、ポンプタンクに導か
れ、巡回路のノズルリングに汲み上げられる。

ゴミの焼却炉によって発生するガスは、しばしば大量の
塩酸を含むため、中和しない場合、スクラバー液は強い
酸性になる。該溶液は、ポンプタンクに規定量の石灰ス
ラリーを入れることによって中和することが好ましい。

この場合において、消和した石灰サイロは、石灰をスラ
リータンクに容易に測定して投入できる位置に設置する
。該石灰を、攪拌機を使用してスラリータンクにおいて
、スクラバー液と混合し、ついて制御ポンプによってポ
ンプタンクに入れ、ここでさらに効果的な攪拌機によっ
てスクラバーからの還流と混合する。

スクラバー液に加える石灰スラリー〇量は、巡回路にお
ける液のｐＨによって制御される。酸吸収、石膏沈殿の
リスク、腐食及び次の水精製工程における改良されたｐ
Ｈ制御の可能性について考慮した場合、ｐｆｌｌ、５〜
２．０が最適値と考えられる。相当量のスクラバー液を
放出する必要から、冷却工程としても機能する、降下気
流湿式静電気沈澱器からの凝縮物もタンクに移され、ス
クラバー液の対応量をとめる（ｂｌｅｅｄ　ｏｆｆ）必
要がある。エーロゾルの比表面積は、エーロゾルの容量
と比べて非常に大きいことから、ジオキシンのような汚
染物質はスクラバーにおけるエーロゾル中に濃縮される
。

次いで、ガスは、湿式静電気沈澱器を通り先に説明され
た濃縮タイプのフィルターにおいては、工ロゾル粒子の
汚染物質成分を効果的に分離する。

該湿式静電気沈殿器も、沈澱チューブ（電極）が冷却水
を循環しているジャケットに囲まれていることから、冷
却機として機能する。湿式静電気沈澱器における汚染物
質の分離に関する冷却効果は、次の記述から明らかにな
るような他の利点を有する。

凝縮が通常の冷却表面で起こる場合、水蒸気は表面上に
放散し、液体を形成する。しかしながら、ガス相におい
て既に前記表面の近接部において飽和状態にすることが
でき、かつミスト粒子が濃縮される。これらのミスト粒
子は、水蒸気の放散の法則に従わず、したがって、ガス
流の中に引き戻すことがができ、このことはミスト飛沫
上に蓄積された汚染物質もガス中に引き戻すことを意味
する。しかしながら、この濃縮工程を湿式静電気沈澱器
における電場で行うことにより、このミスト粒子は、そ
れよりも、高度に効果的な様式で分離することができ、
そのうえ、洗浄効果をかなり増強することができる。

湿式静電気沈殿器におけるガスの冷却は、このような場
合において通常使用されるものと異なるる構造材料、す
なわち鉛及びプラスチックの使用を可能にする。例えば
、優れた腐食特性を有するステンレススチールは、沈澱
チューブにおいて有利に使用することができ、そのうえ
、容易に維持できよう丈夫に取付けることができる。イ
ンレットチャンバーはファイバーグラスで補強したプラ
スチンつて作るのに対し、放射電極も、スチールで作る
ことができる。

冷却水を、近くの水主管から湿式静電気沈殿器に導入す
るのが好ましい。ステンレススチールから作られた前記
の種類の湿式静電気沈澱器は、商品名ＥＤ　ＩＴＵＢＥ
　（Ｅｄｉｆｏ　八Ｂ、　５ｋｅｌｌｅｆｔｅａ、　　
スエーデン）で販売されている。

実施例 工業的工程から生じ、かつ環境保護の見地からみて非常
に大量のジオキシン及びジベンゾフランを含むカスを、
比較的長期間、本発明の方法により処理した。この方法
では、スクラバーにおいてエーロゾルを作り、かつ湿式
静電気沈澱器において分離した。ガスを毎時３１ＯＮｍ
’の割合で処理し、このガスは、平均的５０ｎｇ／ｍ’
のＴＣＤＤ等価物（ノルデック基準）を含んでいた。

試料は、試験期間中採取され、当該分野における２つの
相互に独立したり゛ループにより分析が行われた。この
分析の結果から、分離の平均値が９９．７〜９９．９％
であることがわかった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを液体エーロゾルと所定時間以上接触させ、
   エーロゾル中に存在するエーロゾル粒子、固体及び液体
   両方の粒子を帯電させ、該粒子をガスから分離すること
   を特徴とする、ガスからジオキシン及びその類似高度毒
   性有機物質を分離する方法。
2. （２）ノズルを使用して液体をエーロゾルとするか、又
   は液体蒸気をガスに供給することを特徴とする請求項（
   １）記載の方法。
3. （３）スクラバーにエーロゾルが形成されることを特徴
   とする請求項（２）記載の方法。
4. （４）前記エーロゾル接触を達成するために適当な装置
   寸法の選択により所定時間を制御することを特徴とする
   請求項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の方法。
5. （５）電場においてガスからエーロゾル粒子を分離する
   ことを特徴とする請求項（１）〜（４）のいずれか１項
   に記載の方法。
6. （６）湿式静電気沈澱器において前記分離を行うことを
   特徴とする請求項（１）記載の方法。
7. （７）分離工程中ガスを約６０℃又はそれ以下に冷却す
   ることを特徴とする請求項（１）〜（６）のいずれか１
   項に記載の方法。