(57)【要約】【課題】排水中に含まれる浮遊微粒子等の固形物を効率良く分離及び燃焼除去することができる煤塵含有排水の処理装置を提供する。【解決手段】本発明に係る煤塵含有排水の処理装置は、排ガス源１０からの排ガス１１を湿式で処理して浄化ガス１２とする湿式排ガス処理装置１３と、湿式排ガス処理装置１３からの排水１４に含まれる固形物１５を触媒燃焼させる触媒燃焼装置１６とを具備するものであり、湿式排ガス処理装置１３からの排水１４中に存在する例えば浮遊微粒子等の煤塵、固形物を効率良く触媒燃焼除去できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを湿式で処理する湿式排ガス処理装置と、
前記湿式排ガス処理装置からの排水に含まれる固形物を触媒燃焼させる触媒燃焼装置とを具備することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記触媒燃焼装置が、前記排水に含まれる固形物を捕集する捕集部と、該捕集した固形物表面に触媒溶液を付着させる触媒付着部とを備えてなり、捕集した固形物を燃焼分解することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【請求項３】
請求項２において、湿式排ガス処理装置と、前記触媒燃焼装置との間に固液分離装置を設けてなることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記固形物を捕集する少なくとも２基からなる捕集部と、捕集部で捕集した固形物の水切りを行う水切り部と、前記水切り後に固形物に触媒溶液を付着させる触媒付着部とを備えてなり、前記捕集部で排水中の固形物を交互に捕集し、一方の捕集部に排水を供給して固形物を捕集すると共に、排水の水切りガスを供給して水切りし、その後熱により固形物を燃焼させている間に、他方の捕集部で排水中の固形物を捕集することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記湿式排ガス処理装置が、活性炭素繊維層で形成される触媒層を有する脱硫装置、海水スクラバ、湿式電気集塵機のいずれかであることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスがディーゼル排ガス、ボイラ排ガス、ガス化炉排ガスのいずれかであることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船舶用、陸上走行用、陸上定置用の例えばディーゼルエンジン等の内燃機関等からの排ガスを湿式で処理した後の排水中に含まれる浮遊微粒子（ＳＰＭ）等の固形物を分解除去する煤塵含有排水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶用、陸上走行用、陸上定置用ディーゼルからの排ガス中に含まれる煤塵、ＳＯｘ等を処理するための脱硫装置、海水スクラバ、湿式電気集塵機等の湿式排ガス処理装置が設置されている（特許文献１）。また、本出願人は排ガス中の煤塵を燃焼処理する方法を先に提案している（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６６００９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらこの湿式排ガス処理装置からの排水中には、例えば浮遊微粒子（ＳＰＭ、以下「微粒子」という。）の煤塵、固形物が存在するのでそのまま廃棄することができず、例えばフィルタ等の濾過装置により、浄化していたが、その濾過物の処理が別途必要である、という問題がある。例えば濾過物をヒータ燃焼させる場合には、通常６００℃以上の高温加熱が必要であり、処理コストが嵩むという問題がある。
【０００５】
特に、船舶等における排ガスの脱硫において、前記活性炭素繊維を用いた処理の場合では、船外に排水である希硫酸を放出するために、希硫酸中の固形物の効率的な除去が切望されている。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑み、排水中に含まれる浮遊微粒子（ＳＰＭ）等の固形物を効率良く分離及び燃焼除去することができる煤塵含有排水の処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガスを湿式で処理する湿式排ガス処理装置と、前記湿式排ガス処理装置からの排水に含まれる固形物を触媒燃焼させる触媒燃焼装置とを具備することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記触媒燃焼装置が、前記排水に含まれる固形物を捕集する捕集部と、該捕集した固形物表面に触媒溶液を付着させる触媒付着部とを備えてなり、捕集した固形物を燃焼分解することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、湿式排ガス処理装置と、前記触媒燃焼装置との間に固液分離装置を設けてなることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明において、前記固形物を捕集する少なくとも２基からなる捕集部と、捕集部で捕集した固形物の水切りを行う水切り部と、前記水切り後に固形物に触媒溶液を付着させる触媒付着部とを備えてなり、前記捕集部で排水中の固形物を交互に捕集し、一方の捕集部に排水を供給して固形物を捕集すると共に、排水の水切りガスを供給して水切りし、その後熱により固形物を燃焼させている間に、他方の捕集部で排水中の固形物を捕集することを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【００１１】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記湿式排ガス処理装置が、活性炭素繊維層で形成される触媒層を有する脱硫装置、海水スクラバ、湿式電気集塵機のいずれかであることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【００１２】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスがディーゼル排ガス、ボイラ排ガス、ガス化炉排ガスのいずれかであることを特徴とする煤塵含有排水の処理装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、湿式排ガス処理装置からの排水中に存在する例えば浮遊微粒子等の煤塵、固形物を効率良く触媒燃焼除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１５】
本発明による実施例に係る煤塵含有排水の処理装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る煤塵含有排水の処理装置を示す概念図である。図１に示すように、本実施例に係る煤塵含有排水の処理装置は、排ガス源１０からの排ガス１１を湿式で処理して浄化ガス１２とする湿式排ガス処理装置１３と、湿式排ガス処理装置１３からの排水１４に含まれる固形物１５を触媒燃焼させる触媒燃焼装置１６とを具備するものである。
【００１６】
前記触媒燃焼装置１６は、例えば図２に示すように、前記排水１４に含まれる固形物１５を捕集する捕集部であるフィルタ２１と、該捕集した固形物１５を含む煤塵スラリ２０の表面に触媒溶液２２を付着させる触媒付着部２３とを備えてなり、捕集した固形物を例えばヒータ等の加熱部２４により燃焼分解するようにしている。前記触媒付着部２３は触媒溶液２２を貯留する貯留部２３ａと触媒溶液２２を送給するポンプ２３ｂを介装した配管２３ｃとから構成されている。
また、前記触媒燃焼装置１６には、排水の水切り用の水切りガス２５を供給して、煤塵スラリ２０中の水分をできるだけ除去するようにしている。
【００１７】
ここで、本発明で触媒溶液２２の触媒とは、炭酸カリウム，炭酸ナトリウム等のアルカリ金属，アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含むものである。また、アルカリ触媒として海水を利用することもできる。また、前記アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の少なくとも１種を海水中に含有するようにしてもよい。
【００１８】
本発明ではアルカリ触媒溶液をフィルタに捕集された煤塵スラリ中の固形物の表面を覆うように噴霧、含浸、担持させることにより、当該触媒と煤塵を均一に接触させることがでる。この結果、燃焼場を均一化させることができると共に、３００〜４００℃の範囲において触媒燃焼を可能としている。
【００１９】
前記フィルタ２１の材質は燃焼と水溶液の散布を繰り返すことになるので、耐熱衝撃性に優れる材料を用いる必要がある。耐熱衝撃性のフィルタとしては、金属製のフィルタ、セラミックスフィルタ等を例示することができる。また、フィルタ強度を保持する支持層の上に金属フィルタを積層してなる積層金属メッシュ型フィルタや、フィルタ強度を保持する支持層の上に金属不織布を積層してなる積層金属不織布型フィルタを例示することができる。
【００２０】
また、前記フィルタには、必要に応じて白金等の金属触媒等を担持するようにしてもよい。ここで、白金以外に、例えばロジウム、パラジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル等を、また酸化物触媒としては、例えば酸化チタン、アルミナ、シリカ、ゼオライト、や、ペロブスカイト型構造、スピネル型構造を有する複合酸化物を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
これにより、触媒と接触する部分の固形物の触媒燃焼を促進することができる。
また、前記フィルタの白金等を担持すると共に、触媒溶液を供給することにより、フィルタの表面側では前記固形物と接触する触媒の触媒作用と、固形物に付着したアルカリ触媒の触媒作用との併用効果により、さらに燃焼効率を向上させることができる。
【００２１】
また、図３に示すように、前記湿式排ガス処理装置１３と、前記触媒燃焼装置１６との間に固液分離装置３０を設けるようにしてもよい。
前記固液分離装置３０は、排水１４中の水分を除去して、固形分３１と水分(煤塵除去）３２とに分離するものであり、この固形分３１を前述した触媒燃焼装置１６に供給して触媒燃焼させるようにしてもよい。
【００２２】
図３においては、触媒燃焼装置１６の燃焼熱源としては、排ガス１１の一部を用いるようにしている。
前記固液分離装置３０を用いることにより、図２の装置に較べて排水をそのまま処理するものではないので、ガス量を約１／１０程度低減することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２３】
図４は触媒燃焼を効率良く行うために、触媒燃焼部分を２台設けたものである。図４に示すように、触媒燃焼装置１６は、第１フィルタ２１−１を有する第１捕集部４１−１と、第２フィルタ２１−２を有する第２捕集部４１−２とを具備してなると共に、第１捕集部４１−１と第２捕集部４１−２とに、捕集部で捕集した固形物の水切りを水切りガス２５で行う水切り部と、前記水切り後に固形物に触媒溶液を付着させる触媒付着部（図示せず）とを備えてなるものである。Ｖ１〜Ｖ４は水切りガス２５を供給するバルブである。
【００２４】
そして、前記捕集部で排水中の固形物１５を交互に捕集し、一方の第１捕集部４１−１に触媒溶液２２を供給する。水切りガス２５を供給して煤塵スラリ２０の水切りをし、その後排ガス１１を供給してその熱により固形物を燃焼させている間に、他方の第２の捕集部４１−２で排水１４中の固形物１５を捕集するようにしている。
これにより連続して排水の処理をすることが可能となる。
【００２５】
本発明では、前記湿式排ガス処理装置としては、特に限定されるものではなく、例えば活性炭素繊維層で形成される触媒層を有する脱硫装置、海水スクラバ、湿式電気集塵機のいずれかを例示することができる。
【００２６】
また、排ガスとしては、例えばディーゼル排ガス、ボイラ排ガス、ガス化炉排ガスのいずれかとすることができ、特に限定されるものではない。
【００２７】
次に、舶用ディーゼルエンジンからの排ガスの処理装置として活性炭素繊維層を有する湿式排ガス処理装置を適用して、排ガス中のＳＯｘ及びＰＭを除去すると共に、その排水の処理を効率良く行う方法について説明する。
【００２８】
図５を参照して排ガス中の硫黄酸化物を脱硫する方法について説明する。
図５に示すように、舶用ディーゼルエンジン２００からの硫黄酸化物を含有する排ガス１１が流通する浄化塔１０４は、脱硫を行う活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７を有し、脱硫後のＳＯｘを水で洗い流して希硫酸を貯留するようにしている。そして、貯留された希硫酸１０６を処理する触媒燃焼装置１６が設けられている。
【００２９】
本実施例では、図４に示した第１捕集部４１−１と第２捕集部４１−２とからなる触媒燃焼装置１６を設けている。
本装置では、例えばボイラ等から排出された排ガス１１は、集塵機２０１で煤塵を除去した後、押込ファン１２１により送られ、排ガス温度を冷却すると共に湿度を付与する増湿冷却装置１１６を経て下部側壁の導入部１０４ａから浄化塔１０４内に導入される。導入された排ガス１１は、活性炭素繊維層で形成される触媒槽１０７で脱硫が行われる。前記触媒槽１０７には１０５が水タンク１１１ａと供給ポンプ１１１ｂとからなる水供給手段１１１から供給される。供給手段１１１からの水１０５を上部から供給すると共に、前記触媒槽１０７の内部にガス１０１を下部から通過させることにより、ガス１１からＳＯｘを除去する。触媒槽１０７を通過した浄化ガス１０９は浄化塔１０４上部の排出部１０４ｂから排出され、煙突を通して大気に放出される。
【００３０】
前記触媒槽１０７は複数の活性炭素繊維層からなる触媒を備え、各々の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
即ち、（１）触媒の活性炭素繊維層への排ガス中の二酸化硫黄ＳＯ2の吸着。（２）吸着した二酸化硫黄ＳＯ2と排ガス中の酸素Ｏ2（別途供給することも可である）との反応による三酸化硫黄ＳＯ3への酸化。（３）酸化した三酸化硫黄ＳＯ3の水Ｈ2Ｏへの溶解による硫酸Ｈ2ＳＯ4の生成。（４）生成された硫酸Ｈ2ＳＯ4の活性炭素繊維層からの離脱。
【００３１】
この時の反応式は以下の通りである。
ＳＯ2＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2ＳＯ4
【００３２】
このようにして、触媒槽１０７の活性炭素繊維層の中でガス１１の二酸化硫黄（ＳＯ2）を吸着して酸化し、水（Ｈ2Ｏ）と反応させて硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を生成して離脱除去することにより、排ガス中の脱硫が行われる。
この脱硫の模式図を図７に示す。
【００３３】
ここで、本発明の触媒槽１０７で用いる活性炭素繊維の一例及びその製造例の一例を下記に示す。
本発明で用いられる活性炭素繊維としては、例えばピッチ系活性炭素繊維、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維、フェノール系活性炭素繊維、セルロース系活性炭素繊維を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、前記触媒作用を奏する活性炭素繊維であれば何等限定されるものではない。
【００３４】
具体的な製造例を下記に示す。
（製造例１）
フェノール系活性炭素繊維（「クラクティブ−２０」，クラレケミカル（株）製）を用い、これを窒素雰囲気中で９００〜１２００度の温度範囲で１時間焼成する。
（製造例２）
ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維（「ＦＸ−６００」、東邦レーヨン（株）製）を用い、これを窒素雰囲気中で９００〜１２００℃の温度範囲で１時間焼成する。
【００３５】
図８は、本実施例に係る浄化塔１０４に配設される活性炭素繊維層の斜視図である。図８に示すように、触媒槽１０７の一単位を形成する活性炭素繊維層１２５は、平板状の平板活性炭素繊維シート１２６と波板状の波板活性炭素繊維シート１２７とが交互に積層され、間に形成される直線状の空間が通路１２８となり、該通路１２８が上下に延びた状態になっている。
平板活性炭素繊維シート１２６及び波板活性炭素繊維シート１２７は板状であると共に、前記波板活性炭素繊維シート１２７は、さらに例えばコルゲータ等を用いて波型に成型されている。
また、波板状とする以外に、例えばハニカム形状等、排ガスが活性炭素繊維シートに対して平行に通過する形状に成形するようにしてもよい。
【００３６】
そして、図６に示すように、散水ノズル１２２から水が噴霧状に供給されると共にガス１０１が下から送られ、活性炭素繊維層１２５を流通した水１０５は粒径が数ｍｍ程度となって下部に落下する。そして、ガス１１は、平板活性炭素繊維シート１２６及び波板活性炭素繊維シート１２７を交互に積層して形成される通路１２８を流通するようになっているので、圧力損失の増大が抑制されている。
【００３７】
また、図９−１〜図９−２、図１０に示すように、活性炭素繊維層を２段以上連続して用いる場合には、１段目の活性炭素繊維層１２５−１と２段目の活性炭素繊維層１２５−２との目開きが重なるように配置するようにしてもよい。なお、図９−１は１段目の活性炭素繊維層１２５−１と２段目の活性炭素繊維層１２５−２との目開きを少しずらしたものであり、図９−２は１段目の活性炭素繊維層１２５−１と２段目の活性炭素繊維層１２５−２とを直交するように配置させたものである。また、直交ではなく、任意の角度ずらしでも可である。図１０は、１段目の活性炭素繊維層１２５−１の目開きの間に２段目の活性炭素繊維層１２５−２の目開きを配置するように設置したものである。これにより、活性炭素繊維層の通路を通過する際の排ガス中のＳＯｘを効率良く除去することができる。
【００３８】
また、図５において触媒燃焼装置１６に用いる、燃焼ガスとしては、増湿冷却装置１１６の上流側の排ガスを分岐して導入し、燃焼処理に供するようにしている。なお、エコノマイザー設置の際にはその上流とするのがよい。これにより固形物が除去されるので目詰まりの防止を図ることができる。
【００３９】
また、燃焼用排ガスの戻し経路としては、増湿冷却上流の他に、過給機上流、浄化塔１０４とミストエリミネータ２０３との間、煙突２０２の前流等とするのがよい。
触媒燃焼装置１６の燃焼の熱源に排ガス１１を使用することにより、別途ヒータ等の加熱装置を設置することがなく、装置ランニングコストの低下を図ることが可能となる。
なお、排ガス１１を導入する経路の選定によりブロア無しで、ガス通気が可能となる。
【００４０】
また、煤塵等が浄化された希硫酸は、増湿冷却装置１１６の増湿冷却水１１５及び添加水に排水を再び再利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る煤塵含有排水の処理装置は、湿式排ガス処理装置からの排水中に存在する例えば浮遊微粒子等の煤塵、固形物を効率良く触媒燃焼除去することに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施例に係る煤塵含有排水の処理装置の概略図である。
【図２】本実施例に係る触媒燃焼装置の概略図である。
【図３】本実施例に係る他の触媒燃焼装置の概略図である。
【図４】本実施例に係る他の触媒燃焼装置の概略図である。
【図５】本実施例に係る排ガス処理システムの模式図である。
【図６】本実施例に係る浄化塔の模式図である。
【図７】脱硫反応を示す模式図である。
【図８】活性炭素繊維層の斜視図である。
【図９−１】活性炭素繊維層の配置の模式図である。
【図９−２】活性炭素繊維層の配置の模式図である。
【図１０】活性炭素繊維層の配置の模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  排ガス源
１１  排ガス
１２  浄化ガス
１３  湿式排ガス処理装置
１４  排水
１５  固形物
１６  触媒燃焼装置
２１  フィルタ
２２  触媒溶液
２３  触媒付着部
２４  加熱部
２５  水切りガス
【図１】
2006241976.tif 000003
【図２】
2006241976.tif 000004
【図３】
2006241976.tif 000005
【図４】
2006241976.tif 000006
【図５】
2006241976.tif 000007
【図６】
2006241976.tif 000008
【図７】
2006241976.tif 000009
【図８】
2006241976.tif 000010
【図９−１】
2006241976.tif 000011
【図９−２】
2006241976.tif 000012
【図１０】
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