(57)【要約】【課題】少ない使用量で確実に排ガスの浄化および重金属類の安定化処理を行うことができる排ガス処理剤とその処理システムを提供する。【解決手段】消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなり、排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属を安定化することを特徴とする排ガス処理剤であり、好ましくは、混合粉末中に２０％〜４５％のドーソナイト粉末を含有し、消石灰粉末およびドーソナイト粉末の比表面積が３０ｍ2/ｇ以上である排ガス処理剤、および該排ガス処理剤を排ガスに添加して排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属類を吸着させ、この排ガス処理剤を添加した排ガスを集塵機に通じて排ガス中のダストを集塵し、集塵した粉体を加水混練して粘土状にすることを特徴とする排ガスの処理方法と処理システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなり、排ガス中の酸性成分を中和すると共に排ガス中の重金属を安定化することを特徴とする排ガス処理剤。
【請求項２】
混合粉末中に２０％〜４５％のドーソナイト粉末を含有する請求項１に記載する排ガス処理剤。
【請求項３】
消石灰粉末およびドーソナイト粉末の比表面積が３０ｍ2/ｇ以上である請求項１または請求項２に記載する排ガス処理剤。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載する排ガス処理剤を排ガスに添加して排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属類を吸着させ、次いでこの排ガスを集塵機に通じて排ガス中の煤塵と排ガス処理剤とを集塵し、集塵した粉体を加水混練して粘土状にすることを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項５】
消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなる排ガス処理剤を排ガス中に添加する手段と、排ガスに含まれる煤塵と排ガス処理剤とを捕集する集塵機と、集塵した粉体を加水混練する手段とを有することを特徴とする排ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの中和処理と重金属類の安定化処理を同時に行うことができ、少ない使用量によって優れた処理効果を得ることができる排ガス処理剤とその処理方法および処理システムに関する。なお、本発明において、排ガス処理と煤塵処理を併せて排ガス処理と略称し、排ガス中の酸性成分や重金属類は煤塵中のものも含み、排ガスの中和処理は煤塵の中和処理を含む。
【背景技術】
【０００２】
通常、ゴミ焼却施設の排ガス処理系には排ガスに含まれる酸性成分や煤塵を処理する設備が設けられている。具体的には、例えば、図２に示すように、ゴミ焼却施設２０の排ガス流路２１には、排ガス冷却部２２、排ガス中の酸性成分を中和するアルカリ薬剤の投入部２３、集塵機２４、ブロワー２５などが設けられている。一方、集塵機２４には捕集した煤塵の処理設備が設けられている。該処理設備には、煤塵を留める貯槽２７、混練装置３０、混練装置３０の煤塵に重金属処理剤を添加する手段３１および給水手段３２、処理物を外部に排出するホッパ３３などが設けられている。
【０００３】
ゴミ焼却施設２０の燃焼排ガスは排ガス冷却部２２において廃熱ボイラーまたは水噴霧などによって冷却される。次いで、排ガスに含まれるＨＣｌやＳＯｘなどの酸性成分を中和するアルカリ薬剤が投入される。この中和剤としては一般に消石灰粉末が用いられている。中和剤を添加した排ガスは集塵機２４に導かれて飛灰等の煤塵が捕集され、煤塵が除去された排ガスはブロワー２５に吸引されて煙突２６から外部に放出される。
【０００４】
一方、集塵機２４で捕集された煤塵は貯槽２７に溜められ、定量フィーダ２９を通じて混練装置３０に導入される。混練装置３０の煤塵には重金属類を不溶化処理する薬剤が水と共に一定量または流量が調整されて添加され、煤塵に含まれる重金属類を不溶化（安定化）すると共に粉状の煤塵を混練して粘土状にし、取り扱いやすくして外部に搬出している。
【０００５】
従来、重金属類の安定化剤として各種薬剤が知られており、例えば、(1)ジチオカルバミン酸系やピペラジン系のキレート剤、(2)リン酸系薬剤、(3)シリカやアルミニウムシリケートの吸着剤、(4)水酸化アルミニウムや硫酸バンドなどのアルミニウム化合物、(5)ケイ酸ナトリウムなどの水ガラス類などが用いられている。
【０００６】
従来の排ガス処理設備では、排ガス中の酸性成分を中和するために消石灰を添加し、この中和処理後に捕集した煤塵について重金属類の安定化剤を添加している。このような二段階処理のために従来の設備は構成が煩雑になり、処理操作も煩わしいと云う問題があった。
【０００７】
そこで、排ガス中和剤と重金属安定化剤を混合した複合処理剤が提案されている。この複合処理剤は、排ガス中和剤として主に消石灰が用いられており、重金属の不溶化剤として各種の薬剤が用いられている。例えば、消石灰粉末とセメント類や硫酸塩等の中和剤やキレート剤や水ガラスやリン酸塩などを混合してなる処理剤（特許文献１）、消石灰と水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物とを混合してなる処理剤（特許文献２）、石灰粉末に石膏等の硫酸塩物質と水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物とを混合してなる処理剤（特許文献３および特許文献４）、消石灰粉末に水酸化アルミニウム及び又は活性アルミナ粉末を混合してなる処理剤（特許文献５）が知られている。
【特許文献１】特開平０９−９９２３４号公報（特許第３８６７３０７号公報）
【特許文献２】特開２０００−４２３６０号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１１０１号公報
【特許文献４】特開２００１−３２７８３４号公報
【特許文献５】特開２００３−３１１１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の複合処理剤の大部分は、排ガス中和成分として消石灰を用い、これに重金属安定化剤を混合したものであり、いわゆる分業性薬剤を混合したものであるため、処理剤の全使用量が排ガス中和剤と重金属処理剤とを個別に使用する従来の方法に比較して、さほど減少せず、複合処理剤としてのメリットが少ないものであった。
【０００９】
本発明は、排ガス処理剤について、従来の上記問題を解決したものであり、より少ない使用量で確実に排ガスの中和処理および重金属類の安定化処理を行うことができる排ガス処理剤とその処理システムを提供する。
【００１０】
本発明は以下の構成を有する排ガス処理剤とその処理システムに関する。
〔１〕消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなり、排ガス中の酸性成分を中和すると共に排ガス中の重金属を安定化することを特徴とする排ガス処理剤。
〔２〕混合粉末中に２０％〜４５％のドーソナイト粉末を含有する上記[１]に記載する排ガス処理剤。
〔３〕消石灰粉末およびドーソナイト粉末の比表面積が３０ｍ2/ｇ以上である上記[１]または上記[２]に記載する排ガス処理剤。
〔４〕上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する排ガス処理剤を排ガスに添加して排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属類を吸着させ、次いでこの排ガスを集塵機に通じて排ガス中の煤塵と排ガス処理剤とを集塵し、集塵した粉体を加水混練して粘土状にすることを特徴とする排ガスの処理方法。
〔５〕消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなる排ガス処理剤を排ガス中に添加する手段と、排ガスに含まれる煤塵と排ガス処理剤とを捕集する集塵機と、集塵した粉体を加水混練する手段とを有することを特徴とする排ガス処理システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガス処理剤は、消石灰粉末とドーソナイト粉末を含有しており、ドーソナイト粉末は重金属類を吸着して安定化すると共に排ガス中の酸性成分を中和する作用を有するので、消石灰粉末とドーソナイト粉末による相乗的な中和効果を得ることができ、またドーソナイト粉末は重金属類を安定化する効果に優れるので、確実に排ガスを中和し、重金属類を安定化することができる。
【００１２】
本発明の排ガス処理剤に含まれるドーソナイトは、３００℃以下では分解せず安定であり、アルカリ粉末と混合しても反応せず安定に存在する。従って、本発明の排ガス処理剤はゴミ焼却施設の排ガスに投入しても安定であり、排ガス煙道の吹込み剤として適する。また、ドーソナイトは、排ガス中の酸性成分と反応した後にも十分に重金属類を不溶化する効果を有しているので、消石灰粉末と混合してその中和作用を補助しつつ、重金属安定化剤として使用することができる。このため、従来の処理剤よりも格段に少い使用量によって排ガスに含まれる酸性成分を中和し、重金属類を不溶溶化（安定化）することができる。
【００１３】
本発明の排ガス処理剤は、排ガスに含まれる酸性成分に対する中和作用と重金属類に対する不溶化作用とを同時に有するので、排ガスへの投入が一度で済み、処理操作および処理設備を簡略化することができる。また、本発明の排ガス処理剤を用いたものは、重金属類が不溶化しており、埋立溶出基準値を下回っているので、そのまま埋立処分することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。なお、％は単位固有の場合を除き質量％であり、比表面積はＢＥＴ比表面積である。
【００１５】
本発明の排ガス処理剤は、消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなり、排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属を安定化することを特徴とする排ガス処理剤である。
【００１６】
本発明の排ガス処理剤に含まれる消石灰粉末は、排ガスに含まれる酸性成分（ＨＣｌ、ＳＯ2やＳＯ3等の硫黄酸化物）と反応し、これを中和する作用を有する。
【００１７】
本発明の排ガス処理剤に含まれるドーソナイト[ＮａＡｌＣＯ3(ＯＨ)2]は、排ガスに含まれる酸性成分と反応してこれを中和する作用を有し、さらに煤塵に含まれる重金属類に対してこれを炭酸化して安定し、また煤塵中に残留する未反応の消石灰分とドーソナイトが反応してＣａ−Ａｌ化合物を形成し、この反応生成物がイオン交換等によって重金属類を取り込んで安定化する作用を有する。
【００１８】
ドーソナイトの排ガス中の酸性成分に対する中和効果は、消石灰の約半分程度であるので、中和効果を高めるにはドーソナイト単味で使用するよりも消石灰と併用するのが適当である。本発明の排ガス処理剤は消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなる。
【００１９】
本発明の排ガス処理剤に含まれるドーソナイト粉末の含有量は２０％〜４５％が好ましく、消石灰粉末の含有量は５５％〜８０％が好ましい。ドーソナイト含有量が２０％より少ないとドーソナイトの効果が不十分になる。一方、ドーソナイト含有量が４５％よりも多いと相対的に消石灰の含有量が少なくなるので排ガスの酸性成分に対する中和効果が低下し、このため排ガス処理剤の必要量が増加し、処理剤の費用が嵩むと共に埋立処分場に廃棄する処理物量が増加するので好ましくない。
【００２０】
消石灰粉末およびドーソナイト粉末の比表面積は３０ｍ2/ｇ以上が好ましく、消石灰粉末の比表面積は３０〜５０ｍ2/ｇ程度、ドーソナイト粉末の比表面積は６０〜１００ｍ2/ｇ程度がより好ましい。消石灰粉末およびドーソナイト粉末の比表面積が好ましい上記範囲よりも小さいと、排ガスに含まれる酸性成分および重金属類との接触が不十分になる虞がある。
【００２１】
本発明の排ガス処理剤に含まれるドーソナイトは、排ガスに含まれている酸性ガス成分を中和すると共に重金属類を不溶化する作用を有する。一方、従来の排ガス処理剤は消石灰粉末と共に水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニウム化合物を含むものが知られているが、これらのアルミニウム化合物は重金属類を固定化する作用を有するものの、排ガスの酸性成分を中和する作用を有さないか、もしくは極めて小さい。一方、ドーソナイトは重金属類の固定化作用と共に酸性成分の中和作用も併せて有するので、従来の処理剤に含まれるアルミニウム化合物とは異なり、少ない使用量でも優れた処理効果を発揮することができる。
【００２２】
本発明の排ガス処理剤は、これを排ガスに添加して排ガスに含まれる酸性成分を中和すると共に重金属類を吸着させ、この処理剤を添加した排ガスを集塵機に通じて排ガス中の煤塵および処理剤を集塵し、集塵した粉体を加水混練して粘土状にする排ガス処理方法として好適に用いることができる。
【００２３】
本発明の排ガス処理剤は、排ガスに含まれる酸性成分に対する中和作用と重金属類に対する不溶化作用とを同時に有するので、排ガスへの投入が一度で済む。一方、消石灰粉末を添加した後に煤塵を集塵し、この集塵した煤塵に重金属処理剤と水を添加して混練する従来の処理システムでは、処理剤の添加を二段階に行っているが、本発明の処理剤を用いる処理システムでは処理剤の添加は一段階でよく、煤塵を集塵した後に処理剤を添加する工程を省略することができる。
【００２４】
本発明の排ガス処理システムは、具体的は、例えば、図１に示すように、焼却施設１０の排ガス冷却部１１の下流に、消石灰粉末とドーソナイト粉末との混合粉末からなる排ガス処理剤を排ガス中に添加する手段１２と、排ガスに含まれるダストと排ガス処理剤とを捕集する集塵機１３と、集塵した粉体を貯める貯槽１４と、貯槽１４から定量フィーダ１９を通じて排出された煤塵を加水混練する手段１５、給水手段１７、排ガスを吸引するブロワ１８を有するものであればよく、煤塵を集塵した後に重金属類に対する処理剤を添加する手段を設ける必要はない。なお、貯槽１４は省略しても良い。浄化された排ガスは煙突１６を通じて外部に排出される。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例によって具体的に示し、実施例と共に比較例、参考例を示す。これら各例において使用した排ガス処理剤の成分を表１に示した。また、排ガス処理剤を使用した焼却施設の概要を表２に示した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
消石灰は比表面積39.5ｍ2/gのものを用いた。水酸化アルミニウムは非結晶性であって比表面積90ｍ2/gのものを用いた。ドーソナイトは比表面積79ｍ2/gのものを用いた。平均粒径は、堀場製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置（LA-920）を用いて測定した。かさ比重はホソカワミクロン製パウダーテスターを用いて測定した。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
〔排ガス中和処理〕実施例１、比較例１〜３、参考例
施設Ｉの排ガス流路に、表１の処理剤（No１〜５）を導入して排ガスの中和処理試験を実施した。各処理剤は、図３に示す既設の消石灰供給配管において、消石灰定量供給機Ａおよび消石灰移送ブロワーＢと、集塵機の上流側に位置する消石灰供給口Ｃの間に、排ガス処理剤タンクＤおよび定量供給フィーダＥを設け、実施例の処理剤はタンクＤから定量供給し、比較例の消石灰は供給機Ａから定量供給した。試験方法は、焼却施設Ｉのごみ分別が進んでおり、ゴミピット内のゴミ攪拌が十分に実施されていることから、排ガス中に存在するＨＣｌ、ＳＯ2の酸性ガス濃度が極めて安定しているので、排ガス中のＨＣｌおよびＳＯ2の運転管理基準値（HCl＜30ppm、SO2＜30ppm）を１週間連続して維持することができる処理剤の固定使用量（Ｘkg/hr）を求めた。この結果を表３に示した。
【００３０】
表３に示すように、本発明実施例１の処理剤必要量は比較例１〜２に比べてかなり低減されている。具体的には、排ガスの中和処理に必要な消石灰の量は、比較例１〜２および参考例１では３４.７kg/hr〜３５kg/hrであるが、実施例１ではドーソナイトが中和作用を有するので消石灰の使用量は少なく、２９.６kg/hrで足り、消石灰量を約１５％程度低減することができる。
【００３１】
なお、参考例１の排ガス処理剤量は少ないが、これは全量が消石灰であり、中和処理に必要な消石灰量は比較例１〜２とほぼ同量である。また、参考例１の処理剤は重金属安定化剤を含有しないので、次の重金属処理の結果（表４）に示すように、Ｐｂの溶出量が格段に多く、重金属類を不溶化できない。このため、例えば参考例３に示すように、重金属類を不溶化するための薬剤処理等が別途必要になる。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
〔重金属処理〕実施例２、比較例４〜６、参考例２〜３
上記排ガス中和処理を行った後に、集塵機で捕集した煤塵に一定量の水を加えて常法処理と同じ混練装置に導入し、参考例３を除いて従来の重金属処理剤を供給せずに水混練のみの処理を行った。これらの処理物について昭和４８年環境庁告示１３号試験を行い、Ｐｂ溶出量とｐＨを測定した。この結果を表４に示した。
【００３４】
表４に示すように、本発明の実施例２は、比較例４および比較例６と同程度にＰｂの溶出量が低減されている。一方、表３に示すように、比較例４(表３の比較例１)および比較例６(表３の比較例３)は排ガスの中和処理および煤塵の重金属安定化処理に必要な処理剤の使用量が格段に多く、従って、中和処理から重金属処理に至る一連の処理行う場合、実施例２の処理剤は比較例４(表３の比較例１)および比較例６(表３の比較例３)よりも少ない使用量で同程度の処理効果を達成している。また、表３の比較例２はドーソナイトに代えてほぼ同量の水酸化アルミニウムを含有しているが、表４の比較例５(表３の比較例２)に示すように、Ｐｂの溶出量が多く、重金属類を十分に安定化することができない。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
〔排ガス中和処理〕実施例３〜５、比較例７〜８
焼却施設(II)において、表５に示す処理剤を施設(Ｉ)と同様に供給し、排ガスの中和処理を行った。処理剤の必要量は、排ガス中のＨＣｌおよびＳＯ2の運転管理基準値（ＨＣｌ＜200ppm、ＳＯ2＜35ppm）を１週間連続して維持することができる処理剤の固定使用量（Ｘkg/hr）として求めた。この結果を表５に示した。
【００３７】
表５に示すように、何れの処理剤も排ガスに含まれるＨＣｌおよびＳＯ2の酸性ガス成分の濃度は十分に運転管理基準を下回っており、満足できる値であった。ただし、ドーソナイトの配合割合が増すのに伴い、排ガス処理剤の必要量が増加する傾向にあり、従って、表５のNo.23とNo.24とを考慮するとドーソナイト含有量は４５％未満が好ましい。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
〔重金属処理〕実施例３〜５、比較例７〜８
上記実施例３〜５、および上記比較例７〜８の排ガス中和処理の後に、集塵機で捕集した煤塵に一定量の水を加えて常法処理と同じ混練装置に導入し、従来の重金属処理剤を供給せずに水混練のみの処理を行った。これらの処理物について昭和４８年環境庁告示１３号試験を行い、Ｐｂ溶出量とｐＨを測定した。この結果を表６に示した。
【００４０】
表６に示すように、ドーソナイト含有量２０％以上の試料No.26〜No.29 は何れもＰｂの溶出量が十分に小さく、埋立溶出基準を満たしている。例えば、試料No.２６のＰｂ溶出量は０.０２mg/Lであり、埋立溶出基準０.３mg/Lの約１/１０以下であり、十分に埋立基準を満たしている。一方、ドーソナイト含有量１０％の試料No.２５はＰｂの溶出量が５.６mg/Lと多く、埋立溶出基準を満たしていない。従って、表６の結果からドーソナイトの含有量は２０％以上が適当であり、表５の結果を併せてみれば、ドーソナイトの含有量は２０％〜４５％が好ましいことが分かる。
【００４１】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の排ガス処理システムを示す概略図。
【図２】従来の排ガス処理システムを示す概略図。
【図３】試験において使用した排ガス処理システムを示す概略図。
【符号の説明】
【００４３】
１０−焼却施設、１１−排ガス冷却部、１２−排ガス処理剤の添加手段、１３−集塵機、１４−貯槽１４、１５−加水混練手段、１６−煙突、１７−給水手段、１８−ブロワ、１９−定量フィーダ、２０−焼却施設、２１−排ガス流路、２２−排ガス冷却部、２３−アルカリ薬剤の投入部、２４−集塵機、２５−ブロワー、２６−煙突、２７−貯槽、２９−定量フィーダ、３０−混練装置、３１−重金属処理剤添加手段、３２−給水手段、３３−ホッパ。Ａ−消石灰供給機、Ｂ−ブロワ、Ｃ−処理剤供給口、Ｄ−処理剤タンク、Ｅ−定量フィーダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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