JPH08117554A - ごみ焼却炉からの排ガス中の水銀除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水銀のみならず、ダストをも含有するごみ焼却
工場からの高温の排ガス中の水銀を安価に且つ特別な装
置を使用することなく高効率で除去しうる方法を提供す
ることを主な目的とする。 【構成】１．ごみ焼却工場からの排ガスをバグフィルタ
ーを通過させて有害物質を除去するに先立ち、ごみ焼却
工場で捕集された飛灰を排ガス中に散布することを特徴
とするごみ焼却工場からの排ガス中の水銀除去方法。
２．ごみ焼却工場からの排ガスをバグフィルターを通過
させて有害物質を除去するに先立ち、塩化カルシウムと
吸着能物質とを排ガス中に散布することを特徴とするご
み焼却工場からの排ガス中の水銀除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみ焼却炉からの排ガ
ス中の水銀蒸気および水銀化合物の除去方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来、ごみ焼却炉乃至ごみ焼
却工場で発生する排ガス中に含まれる水銀などの有害物
質の除去方法としては、湿式法および乾式法がある。

【０００３】図１にフローチャートの一例を示す湿式法
は、ごみ焼却炉からの高温の排ガス（２００〜３００℃
程度）を触媒脱硝装置に導いて脱硝処理した後、スクラ
バーなどにおいて排ガスとアルカリ水溶液とを接触さ
せ、排ガス中の有害物質を水に吸収させて除去するもの
である。しかしながら、この方法によれば、排ガス中の
水銀および水銀化合物のうち、水溶性である塩化第二水
銀（ＨｇＣｌ₂）は、捕捉できるものの、非水溶性であ
る金属水銀（Ｈｇ⁰）は捕捉できない。また、水銀化合
物を吸収したスクラバー廃水を処理して、水銀を除去す
るための廃水処理設備が別途必要となるので、工程管理
を厳重にする必要があり、且つコスト高となる難点があ
る。

【０００４】図２にフローチャートの一例を示す乾式法
は、基本的には、ごみ焼却炉からの高温の酸性ガスなど
の排ガス中に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を散布すること
により消石灰と排ガス中の有害物質とを反応させ、反応
生成物をダストともにバグフィルターにより除去する方
法である。しかしながら、この方法では、水銀と消石灰
とは反応しないので、水銀を除去するためには、消石灰
散布後の２００℃程度の排ガス中に活性炭を散布し、活
性炭に吸着された水銀を活性炭とともにバグフィルター
により除去しなければならない。従って、高価な活性炭
を多量に使用する必要があり、コスト高となる。また、
活性炭は、１８０℃以上の高温では、吸着能力が著しく
低下するので、焼却炉からの高温の排ガス中にそのまま
活性炭を散布することは不適であり、排ガスの温度低下
を待って散布を行わなければならないが、この場合に
は、バッグフィルター通過後に行われる２００℃以上で
の触媒脱硝反応が良好に行われなくなる。

【０００５】ところで、特公昭４６−２２３３４号公報
は、「塩化カルシウムを担持せしめた活性炭を有効成分
とする水銀蒸気捕集剤」を開示している。ここに開示さ
れた水銀蒸気捕集剤は、活性炭を塩化カルシウム溶液に
浸漬した後、乾燥することにより得られるものである。
ここに開示された方法は、ガス中の水銀の除去という点
においては、上記の乾式法の一例であると考えられる。
本発明者は、ここに開示された水銀蒸気捕集剤をごみ焼
却炉からの排ガス中の水銀除去に適用することを試み
た。しかしながら、塩化カルシウムを担持した活性炭
は、ごみ焼却炉からの排ガス中の水銀除去には、十分な
効果を発揮せず、実用には供し得ないことが判明した。
その理由は明確ではないが、恐らくごみ焼却炉からの排
ガス中に必ず含まれているダスト（含有量０．５〜２０
ｇ／Ｎｍ³程度）が活性炭の微細孔を塞ぐので、活性炭
に吸着された塩化カルシウムが十分にその作用を発揮で
きず、目的とする水銀蒸気の吸着除去が阻害されるため
であると推測される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、水
銀のみならず、ダストをも含有するごみ焼却炉からの高
温の排ガス中の水銀を安価に且つ特別な装置を使用する
ことなく高効率で除去しうる方法を提供することを主な
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
従来技術の現状を考慮しつつ鋭意研究を進めた結果、偶
然にも、湿式法排ガス処理を行うごみ焼却炉から得られ
る飛灰の１種である電気集塵灰（ＥＰ灰）とごみ焼却炉
からの高温の排ガスとを接触させる場合には、排ガス中
に含まれる水銀を高い除去率で除去されることを見出し
た。

【０００８】そして、本発明者は、さらに研究を重ねた
結果、上記の飛灰に含まれる各種の成分の中でも、特に
塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）と炭素系吸着能物質とが
相乗的に作用しあって、上記の様な顕著な水銀除去効果
を発揮することを見出した。

【０００９】本発明は、この様な新知見に基づいて完成
されたものであり、下記の様なごみ焼却炉乃至焼却工場
からの排ガス中の水銀除去方法を提供するものである； １．ごみ焼却炉からの排ガスをバグフィルターを通過さ
せて有害物質を除去するに先立ち、ごみ焼却炉で捕集さ
れた塩化カルシウムと吸着能物質とを含む飛灰を排ガス
中に散布することを特徴とするごみ焼却炉からの排ガス
中の水銀除去方法。

【００１０】２．ごみ焼却炉からの排ガスをバグフィル
ターを通過させて有害物質を除去するに先立ち、塩化カ
ルシウムと吸着能物質とを排ガス中に散布することを特
徴とするごみ焼却炉からの排ガス中の水銀除去方法。

【００１１】以下図面を参照しつつ本発明をより詳細に
説明する。

【００１２】図３に本発明方法の概要をフローチャート
として示す。図２と図３との対比から明らかな様に、一
見したところでは、本発明方法は、従来の乾式法の改良
である様にも見受けられる。しかしながら、本発明方法
が従来技術と根本的に異なる点は、焼却炉からの高温の
水銀含有排ガスに対し、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）
と炭素系吸着能物質とを含むごみ焼却炉からの飛灰（Ｅ
Ｐ灰、サイクロン灰など）或いは塩化カルシウムと炭素
系吸着能物質とを接触させる乃至散布することにある。

【００１３】図３にフローチャートとして示す本発明方
法において、焼却炉からの高温の排ガスは、反応塔にお
いてスラリー状のＣａ（ＯＨ）₂を散布された後、冷却
されることなく、ＥＰ灰が散布される。排ガスに対する
ＥＰ灰の散布量は、特に限定されず、排ガス中の水銀濃
度、ＥＰ灰中の主要有効成分である塩化カルシウム含有
量と炭素系吸着能物質含有量とで定まる水銀除去能など
に応じて、バグフィルターを通過後の排ガス中の水銀濃
度が所定値以下になる量を設定すればよい。因みに、Ｅ
Ｐ灰は、電気集塵機の集塵部から回収される微小な粉体
（通常１〜１５０μｍ程度）であり、従来廃棄物として
処分されていたものである。

【００１４】ＥＰ灰中の炭素系吸着能物質は、ごみ中の
炭素成分が、高温下で活性化されることにより形成され
た多孔質の高比表面物質（比表面積は１００〜５００ｇ
／ｇ程度と推測される）であり、構造的に活性炭に類似
する物質である。但し、ＥＰ灰中では、炭素系吸着能物
質と塩化カルシウムとは、ほぼ単なる混合状態にあり、
前者が後者を吸着した状態とはなっていないものと推測
される。何故ならば、炭素系吸着物質が塩化カルシウム
を吸着している場合には、特公昭４６−２２３３４号に
関連して述べた様に、排ガス中の水銀除去能が極めて低
くなるからである。

【００１５】本発明方法においては、上記のＥＰ灰に代
えて、炭素系吸着能物質と塩化カルシウムとを焼却炉か
らの高温の排ガスに対し散布しても良い。炭素系吸着能
物質と塩化カルシウムとは、混合物として散布しても良
く、或いは別々に散布しても良い。また、塩化カルシウ
ムは、水溶液として散布し、煙道中で粉体化させて供給
することも可能である。炭素系吸着能物質としては、活
性炭、活性コークスなどが挙げられる。炭素系吸着能物
質と塩化カルシウムの粒径などは、特に限定されるもの
ではないが、通常０．０５〜１ｍｍ程度とすることが好
ましい。また、炭素系吸着能物質は、８００〜１５００
ｍ²／ｇ程度の比表面積を有していることが好ましい。
本発明においては、炭素系吸着能物質に代えて、シリカ
ゲル、ゼオライトなどの無機系の吸着能物質を使用する
こともできる。無機系の吸着能物質を使用する場合の粒
径および比表面積も、炭素系吸着能物質の場合と同様で
よい。吸着能物質としては、炭素系吸着能物質がより好
ましい。

【００１６】なお、吸着能物質と塩化カルシウムとを使
用する場合には、排ガスのダスト中に含まれるＣａＣｌ
₂と未燃焼の多孔質の炭素成分も、水銀の除去に貢献す
ることが見出された。すなわち、乾式法の排ガスのダス
ト中に含まれるＣａＣｌ₂と未燃焼の多孔質炭素成分
は、それだけでは、恐らく量が少ないためと思われる
が、水銀の除去に対して、ほとんど効果を示さない。し
かるに、炭素系吸着能物質と塩化カルシウムとを導入す
る場合には、ダスト中のＣａＣｌ₂と未燃焼の多孔質炭
素成分も、水銀除去能を発揮するので、炭素系吸着能物
質と塩化カルシウムの使用量を理論量よりも低減させる
ことができる。

【００１７】本発明においては、除去された金属水銀お
よび水銀化合物は、バグフィルター上に形成されるＥＰ
灰（または塩化カルシウムと吸着能物質）を含むフィル
ターケーキ層中に捕捉される。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、下記の様な効果が達成
される。

【００１９】（１）廃水処理設備を必要としない乾式法
により、ごみ焼却炉からの排ガス中の金属水銀を高い効
率で除去できる。

【００２０】（２）高価な活性炭を大量に使用する必要
がない。

【００２１】（３）ごみ焼却炉からの２００℃以上の高
温の排ガス中の塩化第二水銀のみならず、金属水銀をも
除去することができる。

【００２２】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。

【００２３】実施例１ 図４に示す装置を使用して、本発明方法による高温ガス
中の水銀蒸気の除去効果を確認した。

【００２４】金属水銀０．１５ｍｇ／Ｎｍ³を含む模擬
排ガスをライン１からヒータにより３５０℃に加熱され
た予熱管３を経て、フィルター７を備え、ヒータにより
２００℃に加熱保持されたガラス管５に供給した。２つ
の管の温度は、熱電対による温度測定結果により調整さ
れた。フィルター７では、ごみ焼却工場で回収された電
気集塵機灰（ＥＰ灰）が約５ｍｍの厚さに粉体層（フィ
ルターケーキ層）を形成していた。

【００２５】この状態で、フィルター７を出た模擬排ガ
スを水銀分析用吸収液９、ガスメーター１１および吸引
ポンプ１３を経て系外に取り出した。

【００２６】異なるごみ焼却工場からの６種のＥＰ灰の
水銀除去性能を測定した結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】本発明方法は、いずれのＥＰ灰を使用する
場合にも、高温で優れた水銀除去能を発揮することが明
らかである。

【００２９】なお、参考までに、表１に示す焼却工場Ｂ
−１からのＥＰ灰中の炭素含有量（これは、炭素系吸着
能物質の量にほぼ相当すると考えられる）は、４．７％
であり、塩化カルシウム含有量は、６．７％であった。
また、このＥＰ灰の熱灼減量（可燃性物質の含有量）は
５．３％であった。

【００３０】実施例２ 表２に示す塩化カルシウムと活性炭との配合物（或いは
さらに増量剤としてカオリンを加えた配合物）を使用す
る以外は実施例１と同様にして、模擬排ガスに対する水
銀除去率を測定した。

【００３１】結果を表２に示す。なお、表２には、比較
のため、塩化カルシウムおよび活性炭をそれぞれ単独で
使用する場合の結果を併せて示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】塩化カルシウムと活性炭との配合物を使用
する場合にも、本発明が優れた効果を発揮することが明
らかである。

【００３４】実施例３ 実施例１のごみ焼却工場Ｄで捕集されたＥＰ灰を使用
し、温度条件を１５０〜３００℃の範囲で段階的に変え
る以外は実施例１と同様にして、模擬排ガスに対する水
銀除去率を測定した。

【００３５】結果を図５に曲線Ｉとして示す。なお、比
較のため、活性炭を使用する場合の結果を曲線ＩＩとし
て併せて示す。

【００３６】図５に示す結果から明らかな様に、ＥＰ灰
は、温度の如何に関わらず、活性炭に比して、はるかに
優れた水銀除去効果を発揮する。

【００３７】実施例４ ごみ処理量３００トン／日のごみ焼却工場からの排ガス
を図６にフローを示す本発明方法により、処理した。ご
み焼却工場からの排ガスの詳細は、以下の通りである。

【００３８】排ガス量＝８００００Ｎｍ³／時間、排ガ
ス温度＝２００℃、ダスト濃度＝５ｇ／Ｎｍ³、塩酸ガ
ス濃度＝８００ｐｐｍ、消石灰噴霧量＝３倍当量比、排
ガス中の水銀濃度＝０．２ｍｇ／Ｎｍ³、Ｈｇ⁰：ＨｇＣ
ｌ₂＝２０：８０（重量比） 図６において、バグフィルター上流の煙道中の排ガスに
活性炭（平均粒径約０．２ｍｍ、比表面積約１２００ｍ
²／ｇ）と塩化カルシウム（平均粒径約０．１ｍｍ）と
をそれぞれ噴霧し、バグフィルター表面に活性炭５％と
塩化カルシウム５％とを含む厚さ約５ｍｍの飛灰層を形
成させた。噴霧時間は、バグフィルター堆積飛灰の払い
落とし間隔である１時間の前半３０分間とした。

【００３９】その結果、活性炭１７．５ｋｇ／時間と塩
化カルシウム８．８ｋｇ／時間とを使用して、水銀除去
率９１．４％を達成することができた。

【００４０】なお、活性炭に変えて、活性コークスを使
用する場合にも、上記と同様の結果が得られた。

【００４１】なお、比較として、従来技術に従って活性
炭のみを噴霧する場合には、水銀除去率８５％を達成す
るために、活性炭３５ｋｇ／時間を必要とした。

【００４２】実施例５ まず、実施例１で使用したと同様の焼却工場Ｂ−１から
のＥＰ灰を水洗して、塩化カルシウムを洗浄水中に除去
した後、残存物（以下ＥＰ炭素成分という；これは、炭
素系吸着能物質にほぼ相当すると考えられる）を乾燥し
た。

【００４３】一方、上記（ａ）で得られた洗浄水を濾過
し、乾燥して、塩化カルシウムを含む乾固物（以下ＥＰ
乾固物という）を得た。

【００４４】さらに、ＥＰ炭素成分とＥＰ乾固物との混
合物（以下復元ＥＰ灰という）を調製した。

【００４５】次いで、実施例１の手法に従って、ＥＰ炭
素成分、ＥＰ乾固物および復元ＥＰ灰をそれぞれ使用し
て、模擬排ガスの処理を行った。結果を表３に示す。な
お、表３には、参考のため、焼却工場Ｂ−１からのＥＰ
灰を使用した結果を表１から転載してある。

【００４６】

【表３】

【００４７】表３に示す結果は、ＥＰ炭素成分単独では
水銀除去率が半減し、ＥＰ乾固物単独では水銀除去率が
極めて低いのに対し、ＥＰ炭素成分とＥＰ乾固物との混
合物である復元ＥＰ灰を使用する場合には、当初のＥＰ
灰と同様の優れた水銀除去効果が達成できることを示し
ている。従って、これらの結果は、ＥＰ灰による水銀除
去効果は、主に炭素成分と塩化カルシウムとにより達成
されるものであることを証明している。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による湿式法の一例を示すフローチャ
ートである。

【図２】従来技術による乾式法の一例を示すフローチャ
ートである。

【図３】本発明方法の一実施態様を示すフローチャート
である。

【図４】実施例１で使用した装置の概要を示すブロック
線図である。

【図５】実施例２における各温度での水銀除去率を示す
グラフである。

【図６】実施例３における実施状況を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１…排ガス導入ライン ３…予熱管 ５…ガラス管 ７…フィルター ９…水銀分析用吸収液 １１…ガスメーター１１ １３…吸引ポンプ１３

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】ＥＰ灰中の炭素系吸着能物質は、ごみ中の
炭素成分が、高温下で活性化されることにより形成され
た多孔質の高比表面物質（比表面積は１００〜５００ｍ
² ／ｇ程度と推測される）であり、構造的に活性炭に類
似する物質である。但し、ＥＰ灰中では、炭素系吸着能
物質と塩化カルシウムとは、ほぼ単なる混合状態にあ
り、前者が後者を吸着した状態とはなっていないものと
推測される。何故ならば、炭素系吸着物質が塩化カルシ
ウムを吸着している場合には、特公昭４６−２２３３４
号に関連して述べた様に、排ガス中の水銀除去能が極め
て低くなるからである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみ焼却炉からの排ガスをバグフィルター
   を通過させて有害物質を除去するに先立ち、ごみ焼却炉
   で捕集された塩化カルシウムと吸着能物質とを含む飛灰
   を排ガス中に散布することを特徴とするごみ焼却炉から
   の排ガス中の水銀除去方法。
2. 【請求項２】ごみ焼却炉からの排ガスをバグフィルター
   を通過させて有害物質を除去するに先立ち、塩化カルシ
   ウムと吸着能物質とを排ガス中に散布することを特徴と
   するごみ焼却炉からの排ガス中の水銀除去方法。