JPH119961A - ダイオキシン類の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素成分を含む被処理物を熱的に処理するこ
とでダイオキシン類生成に起因する有害な塩素系ガスが
発生する。従来から排ガス中から発生した塩素系ガスを
除去する手段が行われているが、十分ではなく環境上の
問題点がある。 【解決手段】 加熱炉１で塩素成分を含む被処理物２を
加熱処理する際に発生する有害な塩素系ガスを含有する
排ガスの排出路５中に、塩素系ガスと反応する炭酸系の
カリウム物質からなる脱塩素剤を加えて反応させ、塩素
系ガスと脱塩素剤の反応により有害な塩素系ガスを無害
な塩化物に置換生成させることで、排ガスからダイオキ
シン類生成に起因する塩素系ガスを除去するようにした
ダイオキシン類の除去方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塩素成分を含有する
廃棄物等の被処理物を加熱処理した際に生成するダイオ
キシン類を除去する方法に関し、特に塩素系ガスを多量
に発生する廃棄物とか産業処理物等の被処理物を加熱処
理することで発生する塩素系ガス（塩化水素ガス，塩素
ガス）と反応して無害なガスと塩化物を生成することに
より、ダイオキシン類の生成を防止するようにしたダイ
オキシン類の除去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉などから排出されるダイオキ
シン類はその生成過程に不明な点が多いが、主としてゴ
ミ中の有機物とポリ塩化ビニル系のプラスチックなどか
ら発生する塩素系ガス（塩化水素ガス，塩素ガス）に起
因しているものと考えられている。

【０００３】このことから塩素系ガスを除去することで
ダイオキシン類の生成を防止しようとする手段が行われ
ている。つまり、従来より塩素系ガスの発生防止又は除
去のために消石灰，炭酸カルシウム等のアルカリ物質を
脱塩素剤として添加して焼却処理する方法が例えば特公
平２−１０３４１号公報，特開昭５９−１２７３３号公
報等で知られている。

【０００４】又、別の方法として特開平５−１６１８２
２号公報に示されているように、焼却炉から排出された
排ガスに６００℃〜３００℃の温度範囲でアンモニアガ
スまたは尿素を還元剤として添加した後、排ガスを耐熱
性フィルタに通して、排ガス中及び飛灰中のダイオキシ
ン類を分解させるようにした無害化方法が提案されてい
る。

【０００５】又、焼却炉に投入された被処理物を焼却処
理した後、必要に応じて各種排ガスの浄化処理，例えば
バグフィルタで消石灰と反応させて有害な塩素系ガスと
ダイオキシンが大気中に放散されないようにする手段も
知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の被処理物を焼却
処理した場合に問題となるのは、焼却過程で発生した有
害なダイオキシン類の生成に関与する塩素系ガスの処理
である。

【０００７】このようなことから、従来から発生した塩
素系ガスをバグフィルタ等で消石灰等と反応させて大気
中に塩素系ガスが排出されないようにしたり、還元剤を
用いて無害化する方法が採られている。

【０００８】しかし、焼却処理後にガスを浄化処理する
ことで一定の効果は期待できるものの、まだ十分なもの
ではないのが現状である。

【０００９】従って、ダイオキシン類の発生原因となる
塩素系ガスの除去又は塩素系ガスの発生防止の技術の早
急な確立が望まれている。

【００１０】そこで本発明は、被処理物を熱的に処理す
ることで発生する有害な塩素系ガス等の成分と反応して
無害なガスとする上、無害化な塩化物を生成することで
ダイオキシン類の生成に関与する塩素系ガスの除去、即
ち、ダイオキシン類の除去方法を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明の発明者らは、
種々実験調査の結果、塩素成分を多量に含む被処理物を
熱的に処理する際に発生する有害な塩素系ガス（塩化水
素ガス，塩素ガス）を含有する排ガス中に、塩素系ガス
と反応する炭酸系のカリウム物質を脱塩素剤として加え
て反応させることにより、有害な塩素系ガスが無害な塩
化物に置換生成されることを見い出した。

【００１２】即ち、加熱処理炉から排出された塩素系ガ
スを含む排ガスを、排気管から調温塔に導いて最適な温
度に調温した後、排ガスの排出路を通過させる際に、こ
の排出路の中途部において、脱塩素剤として炭酸系のカ
リウム物質，例えば炭酸カリウム、炭酸水素カリウムか
ら選択した単体、２種類以上の単体混合物の粉末又は溶
液又は懸濁液を排ガス中に噴霧する。

【００１３】これによって塩素系ガスの脱塩素処理が行
われて無害化されたガスと反応生成物（塩化カリウム
等）が得られる。

【００１４】本発明で使用される脱塩素剤の供給箇所
は、被処理物の加熱処理後に発生した排ガスの一連の処
理系における任意の位置で供給することができる。

【００１５】なお、脱塩素剤を供給して無害化した排ガ
スは、塩素系ガス成分は残存しないので、排出のための
後処理（二次燃焼などの加熱処理等の処理）をすること
は必要に応じてできる。勿論そのまま排出してもよい。

【００１６】本発明に使用される脱塩素剤としては、 （１）炭酸系のカリウム物質の単体、２種類以上の単体
の混合物から選択したもの。 （２）炭酸カリウム、炭酸水素カリウムから選択した単
体、２種類以上の単体の混合物から選択したもの。から
適宜選択して使用する。

【００１７】また、脱塩素剤の形状は、粉体状（粉末、
顆粒又はこれらの混合）、溶液（水溶液、その他の溶
液）、懸濁液もしくは多孔質形状のいずれでもよい。使
用に際しては、これらのいずれか、又はこれらを組み合
わせて使用する。

【００１８】また、脱塩素剤の使用量は、被処理物から
発生する塩素系ガス量と当量以上添加する。若しくは許
容される塩素系ガスの排出基準以下となるように添加量
を選定する。

【００１９】以上の条件により塩素系ガスと脱塩素剤と
を反応させると、例えば、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ
₃）を添加した場合には、塩化水素（ＨＣｌ）と反応し
て、次のようになる。

【００２０】（ＫＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＫＣｌ）
＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） このように塩化水素は炭酸水素カリウムと反応して、残
渣の一部となる塩化カリウム（ＫＣｌ）と、水分（Ｈ₂
Ｏ）と炭酸ガス（ＣＯ₂）になり、ダイオキシン類生成
の原因となる塩素系ガスを除去することができて、排ガ
スの無害化が実現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１は実施の形態を示す概念図であ
り、１は加熱炉、２は被処理物、３は排気管、４は調温
塔、５は排出路、６は集塵機、７は耐熱性フィルタ、８
はガス処理装置、９は煙突、１０は脱塩素剤が充填され
たタンクである。

【００２２】この加熱炉１内に被処理物２を投入して低
酸素条件下で加熱処理を行い、この加熱炉１の頂部から
排出された塩素系ガスを含む排ガスを排気管３から調温
塔４に導き、この調温塔４で最適な温度に調温してから
排ガスの排出路５を通過させて集塵機６内に送り込む。

【００２３】上記排出路５の中途部において、タンク１
０内に充填されている炭酸系のカリウム物質，図示例の
場合には炭酸水素カリウムの粉末を管体１１を利用して
排出路５内に噴霧する。

【００２４】この炭酸水素カリウムの脱塩素作用によっ
て塩素系ガスを含む排ガスの脱塩素処理が行われる。

【００２５】次に排ガスが集塵機６内に配置された耐熱
性フィルタ７を通過する際に、排ガス中に含まれている
飛灰が該フィルタ７上に吸塵され、更に次段のガス処理
装置８でＮＯ_X等のガス成分が除去され、無害化されて
から煙突９を利用して大気中に放散される。なお、フィ
ルタ７に付着した飛灰等の残渣は定期的に除去する。

【００２６】図２は上記の実施の形態の変形例を示す要
部断面図であり、この例では図１における排ガスの排出
路５内に、脱塩素剤を収納可能なスポット５ａを設け
て、このスポット５ａ内に多孔質形状に構成した脱塩素
剤１２を収納する。尚、このスポット５ａに開閉機構を
設けて、脱塩素剤１２を定期的に交換するように構成す
ることがよい。

【００２７】この変形例によれば、排ガスの排出路５を
通過する排ガスが脱塩素剤１２の多孔質部分を通過する
際に、上記例と同様に脱塩素作用によって塩素系ガスを
含む排ガスの脱塩素処理が行われる。

【００２８】上記したように、脱塩素剤としての炭酸水
素カリウムの形状は、粉末，溶液，懸濁液として排ガス
の排出路５中に噴霧するか、もしくは脱塩素剤を多孔質
形状に構成して、排出路５内にこの脱塩素剤を収納して
使用することができる。

【００２９】また、図１に示した排ガス中への脱塩素剤
の噴霧処理と、図２に示した排出路５内に多孔質形状の
脱塩素剤１２を収納する方法とを組み合わせて用いるこ
ともできる。

【００３０】本発明によれば、加熱により塩素系ガスを
発生する塩素成分を含有する被処理物２を加熱処理する
際、排ガス中に炭酸系のカリウム物質を脱塩素剤として
添加することにより、所定温度で被処理物２に含まれて
いる塩素成分が分解し、この分解により生成された有害
な塩素系ガスと、脱塩素剤とが反応して無害な塩化物を
生成するとともに排ガスから有害な塩素系ガスが除去さ
れる。

【００３１】有害な塩素系ガスが脱塩素剤と反応して無
害な塩化物に置換生成される理由は次の実験調査によっ
て明らかになった。

【００３２】実験は塩素成分を多量に含有するポリ塩化
ビニリデンを被処理物として脱塩素実験を行った。

【００３３】表１に示したように、被処理物としてのポ
リ塩化ビニリデン４ｇに脱塩素剤として粉砕した炭酸水
素カリウム１０ｇを添加した試料を実施例１とし、標準
コミに脱塩素剤として粉砕した炭酸水素カリウム１０ｇ
を添加した試料を実施例２とした。比較例１にはポリ塩
化ビニリデン４ｇに脱塩素剤を添加しない試料、比較例
２は同じ被処理物４ｇに従来の脱塩素剤である消石灰２
０ｇを添加した試料、比較例３は同じ被処理物４ｇに脱
塩素剤として炭酸カルシウムを添加した試料とした。脱
塩素剤として平均粒径が１００μｍの粉体を用いた。

【００３４】なお、標準ゴは、次のような標準的都市ゴ
ミを模擬して作り、これを用いた。

【００３５】・標準ゴミ ２０重量％ ・プラスチック
（ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＤＣ） ５０重量％ ・紙（テッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料
パック） ２０重量％ ・布（ウエスなど） １０重量％ ・厨芥

【００３６】

【表１】

【００３７】上記の実施例１，２及び比較例１〜３の各
試料を排気管付きのタンク内に入れ、外気を遮断してか
ら加熱コイルによりタンクを加熱し、各試料を表１に示
す２５０℃，３００℃，３５０℃，４００℃，４５０
℃，５００℃，５５０℃，６００℃，６００℃〜１００
０℃の９段階に分け、各温度にて５分間保持し、昇温時
とキープ時に排気管を開けて塩化水素ガス濃度を測定し
た。ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０４に規定され
ている検知管によって測定した。

【００３８】表１中に測定結果を示す。塩化水素ガス濃
度は実験１０回における測定値で実施例１，２では最高
値、比較例１〜４は最低値を示す。

【００３９】なお、“ＮＤ”は“検出されず”を表し、
１０回の実験でいずれも検出されなかったことを示す。

【００４０】実験の結果、表１の比較例１に示すよう
に、熱処理により塩化水素が多量に生成されていること
がわかる。

【００４１】次に、従来より脱塩素剤として知られてい
る消石灰及び炭酸カルシウムを添加して実験した結果、
比較例２，３に示したように、塩化水素の生成が相当抑
制されてはいるものの、まだ十分なものではないことが
わかった。

【００４２】そこで、種々検討し熟考の結果、炭酸系の
カリウム物質に着目し、炭酸水素カリウムを選定して実
験を行った。その結果は表１の実施例１，２に示すよう
に非常に良好な結果が得られた。

【００４３】その結果、ほぼ何れの温度領域において
も、塩化水素の生成はみられず炭酸系のカリウム物質が
脱塩素剤として有効な物質であることが判った。

【００４４】このことによって、被処理物から発生する
塩素系ガスを脱塩素処理する場合、塩素系ガスと反応す
る炭酸系のカリウム物質を脱塩素剤として加えて処理す
れば、無害化処理ができることを見いだした。

【００４５】表１に示した結果から以下のように考察さ
れる。先ず比較例１のように塩素成分を多量に含有する
ポリ塩化ビニリデンを被処理物とし、脱塩素剤を添加し
ないで熱処理を行うと、各温度に渡って塩化水素ガスが
多量に発生している。そこでこの被処理物に従来の脱塩
素剤である消石灰及び炭酸カルシウムを添加して熱処理
した比較例２，３は、比較例１と較べて塩化水素ガスの
発生がかなり抑制されているものの、まだ十分であると
はいえない。

【００４６】これに対して被処理物としてのポリ塩化ビ
ニリデン４ｇに脱塩素剤として炭酸水素カリウム１０ｇ
を添加した実施例１と、標準ゴミに脱塩素剤として炭酸
水素カリウム１０ｇを添加した実施例２の場合には、実
施例２における温度が３５０℃及び４００℃における昇
温時と、５分キープ時に僅かな塩化水素ガスの発生が見
られたが、全温度範囲に渡って塩化水素ガスが検出され
ず、きわめて良好な結果が得られた。従って本実施例に
よれば、比較例１〜３に較べ非常に良好な結果が得られ
た。

【００４７】炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）の場合に
は、塩化水素（ＨＣｌ）が分解析出する温度（２５０℃
以上）以下の温度で分解してＣＯ₃が分離し、次のよう
に残りのＫＨと発生するＨＣｌとの反応がスムーズに行
える雰囲気状態となっている。

【００４８】 ＫＨ＋ＣＯ₃＋ＨＣｌ → ＫＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 従って、分解したＨＣｌとＫＨとが迅速に反応して無害
な塩化物（ＫＣｌ）を新たに生成する。

【００４９】一方、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、消
石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）の場合には、同様に無害な塩化
物（ＣａＣｌ）を生成するもののカリウム系に比較して
反応がスムーズでないものと思われる。

【００５０】以上の実験調査によって、塩素成分を含有
する物質を熱的処理する場合、塩素成分と反応する炭酸
系のカリウム物質を脱塩素剤として加えて処理すれば、
無害処理ができることを確認できた。

【００５１】なお、６００℃以上１０００℃以下の温度
においても実験を行い同様の効果が得られた。

【００５２】炭酸系のカリウム物質が塩素系ガスと反応
すると、排ガスおよび残渣の無害化が実現できる理由
は、次のように有害な塩素系ガスを無害な塩化物に置換
生成されることによる。

【００５３】ここで炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）を
脱塩素剤として用いて被処理物中に添加した場合の反応
は、前記したように炭酸水素カリウムが塩化水素（ＨＣ
ｌ）との間で以下の反応式が進行する。

【００５４】（ＫＨＣＯ₃） ＋ （ＨＣｌ） → （ＫＣ
ｌ） ＋（ Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） このように炭酸水素カリウムは塩化水素と反応して無害
な塩化カリウムと水と炭酸ガスを生成する。

【００５５】炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）を用いた場合の
反応式は、 （Ｋ₂ＣＯ₃） ＋ （２ＨＣｌ） → （２ＫＣｌ） ＋（
Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） として炭酸カリウムは塩化水素と反応して無害な塩化カ
リウムと水と炭酸ガスになる。

【００５６】得られた残渣を分析したところ、有害な塩
素系ガスは検出されず、無害な塩化物である塩化カリウ
ム（ＫＣｌ）が検出された。更に該残渣を１０分間撹拌
しながら水洗浄することにより塩化カリウムはともに水
中に溶解し、炭化物が残存したが、この炭化物中にも塩
素系ガス成分は検出されなかった。

【００５７】従って脱塩素剤中に塩素系ガスと反応して
無害な塩化物を生成する炭酸系のカリウム物質が存在す
れば塩化カリウムとして残渣の一部となり、ダイオキシ
ン類の発生原因となる塩素系ガスを生成することはな
く、排ガスおよび残渣の無害化が実現できる。

【００５８】このことから、脱塩素剤としては、上記と
同様の反応を示す次の物質が使用できる。

【００５９】（１）炭酸系のカリウム物質の単体、２種
類以上の単体の混合物から選択したもの。

【００６０】（２）炭酸カリウム、炭酸水素カリウムか
ら選択した単体、２種類以上の単体の混合物から選択し
たもの。

【００６１】一方、反応により塩化カリウム（ＫＣｌ）
が生成されるが、生成したＫＣｌは無害な塩化物であ
り、水などの溶液による洗浄処理により効果的に除去で
き、洗浄後には、再利用可能な炭化物質が残る。

【００６２】なお、洗浄後の処理液には、有害な物質は
ほとんど含まれていないので、そのまま河川又は海洋に
放流することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるダイ
オキシン類の除去方法は、塩素成分を含む被処理物を加
熱処理する際に発生する塩素系ガスを含有する低酸素の
排ガス中に、炭酸系のカリウム物質からなる脱塩素剤を
加えて反応させることにより、塩素系ガスと脱塩素剤の
反応によってダイオキシン類生成の原因となる有害な塩
素系ガスを無害な塩化物に置換生成して無害化するよう
にしたので、次の効果を奏する。

【００６４】（１）有害な塩素系ガスを含まない無害な
排ガスを得ることができ、大気中にそのまま放出しても
大気汚染防止法にも適合する。更にダイオキシン類生成
の原因となる塩素系ガスが除去されているので、ダイオ
キシン類の生成が防止されることになり、環境上の安全
性が向上する。

【００６５】（２）既設の設備に使用されている従来の
消石灰による脱塩素剤を使用した場合に較べて効率が良
く、しかも少量の排ガスの脱塩素化による無害化が達成
される。

【００６６】（３）脱塩素剤添加による生成物には有害
な塩化物は存在せず、無害な塩化物（ＫＣｌ）が存在す
るが、この無害な塩化物は容易に水等の溶液にて洗浄除
去してそのまま河川、海洋に放出できる。もちろん、他
の有害物質を除去するための手段をとることは任意であ
る。

【００６７】（４）脱塩処理したガスは無害であるから
そのままガスエンジンの燃料、温水器の熱源、熱ガスと
して暖房などの各種の用途に再利用ができる。

【００６８】（５）排ガス中には有害な塩素系ガスが存
在しないので、必要に応じて排ガスの後処理手段として
二次燃焼させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理を加熱炉に適用した例を示す概念
図。

【図２】図１の実施の変形例を示す要部断面図。 １…加熱炉 ２…被処理物 ３…排気管 ４…調温塔 ５…（排ガスの）排出路 ６…集塵機 ７…フィルタ ８…ガス処理装置 ９…煙突 １０…（炭酸系のカリウム物質の）タンク １２…脱塩素剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩素成分を含む被処理物を加熱処理する
   際に発生する有害な塩素系ガスを含む低酸素の排ガス中
   に、塩素系ガスと反応する炭酸系のカリウム物質からな
   る脱塩素剤を加えて反応させ、塩素系ガスと脱塩素剤の
   反応により有害な塩素系ガスを無害な塩化物に置換生成
   させることにより、ダイオキシン類の生成を防止するこ
   とを特徴とするダイオキシン類の除去方法。
2. 【請求項２】 脱塩素剤として、炭酸系のカリウム物質
   の単体、２種類以上の単体の混合物から選択した請求項
   １に記載のダイオキシン類の除去方法。
3. 【請求項３】 脱塩素剤として、炭酸カリウム、炭酸水
   素カリウムから選択した単体、２種類以上の単体混合物
   から選択した請求項１に記載のダイオキシン類の除去方
   法。
4. 【請求項４】 脱塩素剤を、粉体状、溶液、懸濁液又は
   多孔質形状の何れかの状態、もしくはこれらを組み合わ
   せて有害な塩素系ガスと接触させるようにした請求項１
   乃至請求項３の何れか１項に記載のダイオキシン類の除
   去方法。
5. 【請求項５】 添加する脱塩素剤は、被処理物から発生
   する塩素成分と同じ当量以上とした請求項１乃至請求項
   ４の何れか１項に記載のダイオキシン類の除去方法。
6. 【請求項６】 前記脱塩素剤を、許容される排出基準に
   適合する塩素系ガスの排出量以下となるように添加する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に
   記載のダイオキシン類の除去方法。