(57)【要約】【課題】小型で簡単な構成からなり、被処理物の連続的かつ大量処理が可能で、後の工程でのスケールの生成やその成長を抑制することなどが可能な連続式ガス反応装置等を提供する。【解決手段】反応槽３Ａ〜３Ｄを複数段直列に接続し、各反応槽内で固体スラリーＳ又は液体とガスＧ１〜Ｇ４とを反応させるガス反応装置であって、各反応槽での反応に応じて、各反応槽でのガスの散気状態を変化させる連続式ガス反応装置３等。前記ガスの散気状態の変化を、散気するガスの流量、気泡径及び種類から選択される一以上を変化させることにより行うことができる。固体スラリー又は液体及びガスとは、相互に反応してスケールを誘発させる物質とすることもできる。固体スラリー又は液体を反応槽３以外で生成する必要がある場合には、反応槽３Ａの前段に溶解槽２を配設することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽を複数段直列に接続し、該各反応槽内で固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応装置であって、
該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式ガス反応装置。
【請求項２】
前記ガスの散気状態の変化を、前記散気するガスの流量、気泡径及び種類から選択される一以上を変化させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載の連続式ガス反応装置。
【請求項３】
前記固体スラリー又は液体及び前記ガスとは、相互に反応してスケールを誘発させる物質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式ガス反応装置。
【請求項４】
固体スラリー又は液体を生成する溶解槽と、
複数段直列に接続され、前記溶解槽で生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応槽とを備える連続式溶解ガス反応装置であって、
該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式溶解ガス反応装置。
【請求項５】
反応槽を複数段直列に接続し、該各反応槽内で固体スラリー又は液体を生成しながら、該生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させる連続式溶解ガス反応装置であって、
該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式溶解ガス反応装置。
【請求項６】
前記ガスの散気状態の変化を、前記散気するガスの流量、気泡径及び種類から選択される一以上を変化させることにより行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の連続式溶解ガス反応装置。
【請求項７】
前記固体スラリー又は液体及び前記ガスとは、相互に反応してスケールを誘発させる物質であることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の連続式溶解ガス反応装置。
【請求項８】
複数段直列に接続された反応槽において、固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応方法であって、
該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式ガス反応方法。
【請求項９】
溶解槽で固体スラリー又は液体を生成し、複数段直列に接続された反応槽で、前記溶解槽で生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させる溶解ガス反応方法であって、
前記各反応槽での反応に応じて、該各反応槽での該ガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式溶解ガス反応方法。
【請求項１０】
複数段直列に接続された反応槽で固体スラリー又は液体を生成しながら、該生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させる溶解ガス反応方法であって、
該各反応槽内での反応に応じて、該各反応槽内での該ガスの散気状態を変化させることを特徴とする連続式溶解ガス反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続式ガス反応装置等に関し、特に、小型で簡単な構成からなり、被処理物の連続的かつ大量処理が可能で、後の工程でのスケールの生成やその成長を抑制することなどが可能な連続式ガス反応装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、産業廃棄物の再資源化が加速的に推進されつつあるが、この産業廃棄物には、リサイクル可能な有益物質が含まれる反面、再資源化工程を非効率なものとする有害物質をも含有する場合が多い。【０００３】
例えば、都市ごみ焼却設備等で発生する焼却灰は炭素分を多く含むことからセメント原燃料等として再資源化されるが、その一方で、カルシウム分も多量に含むため、再資源化工程で必要となる水洗脱塩設備で溶解し、スケーリング障害を引き起こして設備の稼働率低下や保全コストの増大をもたらす。【０００４】
その解決手段の代表例が、バッチ式溶解ガス反応装置である（特許文献１参照）。特許文献１は、バッチ式溶解ガス反応装置を処理システムの一部に採用し、焼却灰等の塩含有粉体を再資源化する方法等について開示する。【０００５】
このバッチ式溶解ガス反応装置２１は、図２に示すように、溶解槽２２内で焼却灰等の廃棄物Ａに水Ｗを添加して固体スラリーＳとし、廃棄物Ａに含まれる塩分を水に溶解させ、固体スラリーＳを、バッチ式ガス反応槽２３内で特定ガスＧと接触させ、スケール成分を析出させる。その後、バッチ式ガス反応槽２３での反応生成物Ｒを中継槽２４に供給し、中継槽２４内でスケール成分を沈殿させ、ろ過機２５で沈殿物Ｐと、塩分を含むその他の成分Ｏとに分離してスケール成分を確実に除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特開２００８−２２９４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、バッチ式溶解ガス反応装置２１は、溶解、反応、ろ過の各工程をこの順に一工程づつ行うものであるため、連続式に比べて処理効率がかなり劣る。そのため、バッチ式溶解ガス反応装置２１を用いて被処理物を大量に処理しようとすれば、反応槽等の各装置を大掛かりなものとせざるを得ない。【０００８】
また、バッチ式溶解ガス反応装置２１は、バッチ式ガス反応槽２３内全体で一律条件の下でスケール成分を析出させるため、槽内の反応状態が均一でない場合においても、その状態に応じて個別的に処理態様を見直すなどの対応ができず、結果的に、必要のない処理を過度に施すことになるなど、効率的運用の妨げとなる虞がある。【０００９】
そこで、本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、小型で簡単な構成からなり、被処理物の連続的かつ大量処理を可能とすると共に、スケールを誘発する物質を事前に反応させて析出させることで、後の工程でのスケールの生成やその成長を抑制することなどが可能な連続式ガス反応装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、反応槽を複数段直列に接続し、該各反応槽内で固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応装置であって、該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする。【００１１】
そして、本発明によれば、一般的な反応槽を複数段直列に接続するのみであるため、小型で簡単な構成を実現することが可能となる。また、従来のバッチ式と異なり、被処理物を連続的に処理できるため、装置規模を小型化しても、従来と同量程度の被処理物を処理できる。さらに、該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることで、槽内の処理態様やガスの種類を最適化することができるため、必要のない過度な処理や散気ガスの使用を抑えることができ、被処理物の処理効率をさらに高めることができる。【００１２】
上記ガス反応装置において、前記ガスの散気状態の変化を、前記散気するガスの流量、気泡径及び種類から選択される一以上を変化させることにより行うことができる。例えば、複数段ある反応槽のうち、反応速度が速い上流側の槽には散気能力の大きい散気盤やガス供給装置を使用し、反応速度が遅くなる下流側の槽には散気能力が小さい散気盤やガス供給装置を使用する。加えて、各反応槽内のｐＨ値等をモニタリングし、その結果に応じて、その下流に位置する反応槽へのガス散気量を増減等すれば、所望の分量の反応物をより安定して生成することができる。【００１３】
上記ガス反応装置において、前記固体スラリー又は前記液体及び前記ガスを、相互に反応してスケールを誘発させる物質とすることもできる。これにより、スケールを誘発させる物質を前もって反応させ、反応物として析出させることができるため、後工程の設備内においてスケールが生成し、成長するのを抑制することが可能となる。【００１４】
また、本発明は、固体スラリー又は液体を生成する溶解槽と、複数段直列に接続され、前記溶解槽で生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応槽とを備える連続式溶解ガス反応装置であって、該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする。【００１５】
上記連続式溶解ガス反応装置において、反応槽の前段に溶解槽を設けずに、反応槽内で固体スラリー又は液体を生成しながら、該生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させることもできる。【００１６】
上記連続式溶解ガス反応装置によれば、小型で簡単な構成で、装置規模を小型化しても従来と同量程度の被処理物を処理でき、必要のない過度な処理や散気ガスの使用を抑えて被処理物の処理効率をさらに高めることができる。【００１７】
前記ガスの散気状態の変化を、前記散気するガスの流量、気泡径及び種類から選択される一以上を変化させることにより行うこともできる。さらに、前記固体スラリー又は液体及び前記ガスとを、相互に反応してスケールを誘発させる物質とすることもできる。【００１８】
さらに、本発明は、複数段直列に接続された反応槽において、固体スラリー又は液体とガスとを反応させるガス反応方法であって、該各反応槽での反応に応じて、該各反応槽でのガスの散気状態を変化させることを特徴とする。【００１９】
また、本発明は、溶解槽で固体スラリー又は液体を生成し、複数段直列に接続された反応槽で、前記溶解槽で生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させる溶解ガス反応方法であって、前記各反応槽での反応に応じて、該各反応槽での該ガスの散気状態を変化させることを特徴とする。【００２０】
上記連続式溶解ガス反応方法において、反応槽の前段に溶解槽を設けずに、反応槽内で固体スラリー又は液体を生成しながら、該生成した固体スラリー又は液体とガスとを反応させることもできる。【００２１】
上記各方法によれば、被処理物の連続的かつ大量処理が可能となると共に、各反応槽内での反応状態に応じて槽内の処理態様やガスの種類を最適化することができ、その結果として、装置規模の縮小やガス使用量の低減、安定的な反応物の生成等が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、小型で簡単な構成からなり、被処理物の連続的かつ大量処理を可能とすると共に、スケールを誘発する物質を事前に反応させて析出させることで、後の工程でのスケールの生成やその成長を抑制することなどが可能な連続式ガス反応装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかる連続式溶解ガス反応装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】従来のバッチ式溶解ガス反応装置の一例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚
、以下の説明においては、焼却灰をスラリー化した後、セメントキルン排ガス（以下「排ガス」という）を用いて処理する場合を例にとって説明する。
【００２５】
図１は、本発明にかかる連続式溶解ガス反応装置の一実施の形態を示し、この連続式溶解ガス反応装置１は、溶解槽２と、連続式ガス反応槽３と、ろ過機５等で構成される。
【００２６】
溶解槽２は、槽内に撹拌羽根等を備え、焼却灰Ａに水Ｗを添加して固体スラリーＳとし、焼却灰Ａに含まれる塩分を水に溶解させるために備えられる。
【００２７】
連続式ガス反応槽３は、直列に配置された４段の反応槽３Ａ〜３Ｄからなり、各段の反応槽３Ａ〜３Ｄには、底面に散気盤（不図示）と、ガス供給装置（不図示）を備え、オーバーフロー式で反応槽３Ａから反応槽３Ｄに向かって固体スラリーＳが移動するように構成される。ガス供給装置は、槽内に供給するガス量を調整することができ、また、散気盤によって、槽内に吹き込むガスの気泡径を調整することができる。
【００２８】
ろ過機５は、連続式ガス反応槽３内で生成した反応生成物Ｒを、炭酸カルシウム等の固体成分Ｐと、塩分を含む液体成分Ｏとに固液分離するために備えられる。
【００２９】
次に、上記構成を有する連続式溶解ガス反応装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３０】
焼却灰Ａと水Ｗとを溶解槽２へ投入し、混合撹拌して固体スラリーＳを生成した後、固体スラリーＳを第１反応槽３Ａの上端から供給する。焼却灰Ａに含まれる塩分は、水に溶解する。第１反応槽３Ａ内に固体スラリーＳが溜まりはじめると、第１反応槽３Ａの底面に設置された散気盤からガス供給装置を用いて排ガスＧ１を導入する。
【００３１】
排ガスＧ１が固体スラリーＳ内に吹き込まれると、排ガスＧ１は無数の気泡となって固体スラリーＳ内を上昇し、槽の上部から供給される固体スラリーＳと効率良く相互に接触し合い、固体スラリーＳ中のカルシウム分と排ガスＧ１中の炭酸ガスとが反応して、炭酸カルシウムが生成される。
【００３２】
固体スラリーＳは、溶解槽２から連続的に供給されるため、第１反応槽３Ａの容量を超えると、その超過分が溢れ、下流の第２反応槽３Ｂへと流れる。第２反応槽３Ｂにおいても、第１反応槽３Ａと同様に、その底面に設けられる散気盤から排ガスＧ２が導入され、炭酸カルシウムが生成される。
【００３３】
第２反応槽３Ｂ内の固体スラリーＳは、第１反応槽３Ａ内で既に排ガスＧ１が導入されているため、そこに含まれるカルシウムイオン濃度は、第１反応槽３Ａ内に比べて当然に低い。従って、反応速度も遅くなるため、第２反応槽３Ｂに設置する散気盤やガス供給装置は、第１反応槽３Ａに使用するものに比べ、散気能力の低いもので足りる。
【００３４】
第１反応槽３Ａと第２反応槽３Ｂの上記関係は、その下流側に接続される第３反応槽３Ｃ及び第４反応槽３Ｄにおいても同様である。従って、各反応槽３Ａ〜３Ｄの下流側の槽ほど散気盤等の散気能力は低いものでよく、これにより、装置規模の縮小や散気ガス量の削減が見込まれる。
【００３５】
上記各反応槽３Ａ〜３Ｄに設置される散気盤から噴出するガスの気泡径や、ガス供給装置からのガス供給量は、予め所定の値に固定してもよいが、各反応槽３Ａ〜３Ｄの槽内の固体スラリーＳのｐＨ値等をモニタリングし、反応生成物の反応性の変化を随時把握することで、その変化に応じて、ガスの気泡径や供給量をその都度変更するようなフィードバックシステムを用いることもでき、所望の反応をより安定して行うことができる。さらに、排ガスＧ１〜Ｇ４の導入態様の変更以外にも、例えば、各反応槽３Ａ〜３Ｄ内での反応状態に応じて、供給するガスの種類を変えたり、薬剤を添加するなどの新たな機能を付加することもできる。
【００３６】
連続式ガス反応槽３内で生成したスラリー状の反応生成物Ｒは、ろ過機５によって、炭酸カルシウム等の固体成分Ｐと、塩分を含む液体成分Ｏとに固液分離され、事前に炭酸カルシウム等の固体成分Ｐを除去することで、ろ過機５の後段に配置された装置等におけるスケールの生成やその成長を抑制することができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、小型で簡単な構成により、連続的かつ大量処理を可能とすると共に、各反応槽３Ａ〜３Ｄでの反応に応じて、各反応槽３Ａ〜３Ｄでの排ガスＧ１〜Ｇ４の散気状態を変化させることで、各反応槽３Ａ〜３Ｄの槽内の反応を最適化することができ、必要のない過度の散気ガスの使用等を抑えることができ、運転コストを低減することができる。
【００３８】
尚、上記実施の形態では、連続式ガス反応槽３の段数を４段としたが、２段以上であれば段数は４段に限定されない。
【００３９】
また、上記実施の形態では、連続式溶解ガス反応装置１に溶解槽２と連続式ガス反応槽３の双方を設けたが、連続式ガス反応槽３内で固体スラリーＳを生成すれば、溶解槽２を省略することもできる。
【００４０】
さらに、上記実施の形態では、相互に反応してスケールを誘発させる物質として、固体スラリーＳを焼却灰Ａと水Ｗとの混合物と、炭酸ガスを含有する排ガスＧ１〜Ｇ４ガスを例示したが、その他の相互に反応してスケールを誘発させる物質を処理することもできる。また、スケール生成防止のための処理に留まらず、種々の目的に利用することができる。さらに、固体スラリーとガスとの反応に限らず、液体とガスとの反応にも用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  連続式溶解ガス反応装置
２  溶解槽
３  連続式ガス反応槽
３Ａ  第１反応槽
３Ｂ  第２反応槽
３Ｃ  第３反応槽
３Ｄ  第４反応槽
５  ろ過機
Ａ  焼却灰
Ｇ１〜Ｇ４  セメントキルン排ガス
Ｏ  液体成分
Ｐ  固体成分
Ｒ  反応生成物
Ｓ  固体スラリー
Ｗ  水
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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