(57)【要約】【課題】ＯＨラジカルを高効率で生成することができ、オゾン化ガスおよび過酸化水素の供給量を抑制することができ、コストの低下が可能となる排ガス処理方法およびそのための装置の提供。【解決手段】オゾン化ガス、過酸化水素および水を含む活性水を、排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、排ガスに含まれる被処理成分を分解する排ガス処理方法において、活性水が、オゾン化ガスの導入された混合反応器１ｄに過酸化水素を噴霧し、ＯＨラジカル生成反応を促進し、続いて水と混合して得られたものである排ガス処理方法およびそのための装置。【選択図】　　　　図１
2004016892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン化ガス、過酸化水素および水を含む活性水を、排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する排ガス処理方法において、
前記活性水が、前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に前記過酸化水素を噴霧し、ＯＨラジカル生成反応を促進し、続いて前記水と混合して得られたものであることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
過酸化水素に超音波振動を施した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
過酸化水素を加熱した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
過酸化水素を加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
過酸化水素を濃縮するとともに加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にオゾン分解処理手段を設け、前記排ガス通路に残存するオゾンを分解することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
オゾン分解処理手段が、活性炭微粒子を排ガス通路に噴霧する手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法。
【請求項８】
オゾン分解処理手段が、排ガスを活性炭微粒子が充填された充填塔に通過させる手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にアンモニア水を噴霧し、前記排ガスに含まれる窒素酸化物を低減することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１０】
排ガスが上昇および下降方向に順次流れるように排ガス通路を構成し、前記上昇および下降区間においてそれぞれ活性水が前記排ガスと接触するようにするとともに、前記排ガス通路の活性水の残余を排出可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１１】
排ガス通路において排ガスとオゾン化ガスとを接触させ、続いてその下流の排ガス通路内に排ガス流れ方向に対し所定の間隔で過酸化水素を噴霧することにより、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１２】
オゾン化ガスを供給する排ガス通路内の排ガスの温度を２５０℃以下に制御することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１３】
過酸化水素を空気とともに排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１４】
過酸化水素に超音波振動を施した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１５】
過酸化水素を加熱した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１６】
過酸化水素に含まれる水分を加熱蒸発させ高濃度化した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法。
【請求項１７】
過酸化水素および空気を加熱して排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１３に記載の排ガス処理方法。
【請求項１８】
排ガス温度測定手段、排ガス量測定手段、オゾン量・過酸化水素量決定手段、オゾン発生器、過酸化水素供給装置、混合反応器および活性水供給手段を備え、前記排ガス温度測定手段により排ガス通路を流れる排ガス温度を測定するとともに前記排ガス量測定手段により前記排ガス通路内における排ガス流量を測定し、これらの測定結果に基づき、前記オゾン量・過酸化水素量決定手段が、被処理成分の分解に必要なオゾンおよび過酸化水素量を決定し、この決定された量に基いて前記オゾン発生器および過酸化水素供給装置が前記混合反応器内にオゾン化ガスおよび過酸化水素を導入し、ここで、前記過酸化水素が前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に噴霧され、続いて水と混合することにより活性水を得、この活性水を、前記活性水供給手段により排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解するようにした、請求項１に記載の方法を行うための排ガス処理装置。
【請求項１９】
排ガス処理装置が冷却水量決定手段および冷却水量制御器をさらに備え、排ガス温度測定手段により測定された排ガス通路を流れる排ガス温度が、排ガス温度設定値よりも高い場合、冷却水量決定手段により決定された量の冷却水が、排ガス通路内に導入され温度制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス処理方法およびそのための装置に関するものであり、詳しくは、ＯＨラジカルを高効率で生成することができ、オゾン化ガスおよび過酸化水素の供給量を抑制することができ、コストの低下が可能となる排ガス処理方法およびそのための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は例えば特開２０００−１８５２１７号公報に示された焼却炉排ガス中のダイオキシン類の分解が可能な排ガス処理方法および装置の概略構成図である。図１２において、５９は焼却炉、６０は排ガス通路、６１は減温塔、６２は二流体噴霧ノズルで構成された活性水供給部、６３は電気集塵機、６４は誘引送風機、６５は煙突、５１はオゾン含有水製造装置、５２はオゾン化ガス供給配管、６７はオゾン含有水供給配管である。図１３はオゾン含有水製造装置のフロー図である。図１３において、５１ａは水ポンプ、５１ｂ，５１ｃは逆止弁、５１ｄはオゾン発生器、５１ｅはエジェクター、５１ｆは気液混合器、５１ｇは過酸化水素供給装置である。
次に動作について説明する。図１２において、可燃性の廃棄物などが焼却炉５９で焼却されると約８５０℃程度の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは図示されていないボイラーなどを介して、６５０℃以下に冷却された後、減温塔６１に誘引送風機６４により誘引される。減温塔６１では減温塔に取り付けられた活性水供給部６２から、冷却水にオゾンが含まれたオゾン含有水、過酸化水素およびオゾン化ガスからなる活性水を燃焼ガス（排ガスとも呼ぶ）に粒子状に噴霧供給することにより、燃焼ガスを約２００℃まで急速に冷却する。冷却された後の燃焼ガスは電気集塵機６３で媒塵が除去された後、誘引送風機６４を経て煙突６５から大気に排気される。
また図１３において、活性水は、空気または酸素を原料としてオゾン発生器５１ｄで発生したオゾン化ガス（オゾンと空気または酸素の混合気体）と、該オゾン化ガスをエジェクター５１ｅの吸引作用と気液混合器５１ｆにより冷水中に溶け込ませて得られるオゾン含有水と、過酸化水素供給装置５１ｇから供給される過酸化水素とから構成される。この活性水を減温塔内の排ガスに活性水供給部から粒子状に噴霧・供給する。
従来の排ガス処理装置は以上のように構成されており、減温塔内で噴霧流体としての活性水を粒子状に燃焼ガス（排ガスとも呼ぶ）に供給して急速冷却を行い、この冷却過程で、活性水中のオゾン化ガスと過酸化水素の接触化学反応や、オゾン化ガスの熱分解反応などにより強力な酸化力をもつＯＨラジカルが生成する。この従来の排ガス処理装置の特徴は、生成したＯＨラジカルと燃焼ガス中のダイオキシン類が反応することで、ダイオキシン類の前躯体物質の分解や、ダイオキシン類の分解が行われることである。さらにダイオキシン類の分解が行われた後の２００℃程度の燃焼ガスは、燃焼ガス中の煤塵が電気集塵機で大半が集塵された後、煙突から排気される。この結果、煙突から排出される排ガス中のダイオキシン類の低減とともに、電気集塵機で集塵された煤塵のダイオキシン類も大幅に低減可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の排ガス処理装置は、図１２、１３のように構成されており、その作用は燃焼ガス中（以後排ガスと呼ぶ）に活性水を粒子状に供給し、活性水に含まれるオゾン含有水、オゾン化ガスおよび過酸化水素により、ダイオキシン類の分解に強力な作用を持つと考えられるＯＨラジカルを化学反応、熱分解反応により効率的に大量に生成させ、ダイオキシン類を分解するものであるが、このとき、ＯＨラジカルと排ガス中のダイオキシン類を効率良く反応させることが重要である。しかしながら、従来の装置では、減温塔内でのオゾン化ガスと過酸化水素の反応によるＯＨラジカルの生成効率があまり高くないことが判明した。このため、排ガス中のダイオキシン類を分解するためには多量のオゾン化ガスと過酸化水素の供給が必要であった。
【０００４】
したがって本発明の目的は、上記問題点を解決することにあり、ＯＨラジカルを高効率で生成することができ、オゾン化ガスおよび過酸化水素の供給量を抑制することができ、コストの低下が可能となる排ガス処理方法およびそのための装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、オゾン化ガス、過酸化水素および水を含む活性水を、排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する排ガス処理方法において、
前記活性水が、前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に前記過酸化水素を噴霧し、ＯＨラジカル生成反応を促進し、続いて前記水と混合して得られたものであることを特徴とする排ガス処理方法である。
請求項２の発明は、過酸化水素に超音波振動を施した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
請求項３の発明は、過酸化水素を加熱した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
請求項４の発明は、過酸化水素を加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理方法である。
請求項５の発明は、過酸化水素を濃縮するとともに加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理方法である。
請求項６の発明は、活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にオゾン分解処理手段を設け、前記排ガス通路に残存するオゾンを分解することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
請求項７の発明は、オゾン分解処理手段が、活性炭微粒子を排ガス通路に噴霧する手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法である。
請求項８の発明は、オゾン分解処理手段が、排ガスを活性炭微粒子が充填された充填塔に通過させる手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法である。
請求項９の発明は、活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にアンモニア水を噴霧し、前記排ガスに含まれる窒素酸化物を低減することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１０の発明は、排ガスが上昇および下降方向に順次流れるように排ガス通路を構成し、前記上昇および下降区間においてそれぞれ活性水が前記排ガスと接触するようにするとともに、前記排ガス通路の活性水の残余を排出可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１１の発明は、排ガス通路において排ガスとオゾン化ガスとを接触させ、続いてその下流の排ガス通路内に排ガス流れ方向に対し所定の間隔で過酸化水素を噴霧することにより、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解することを特徴とする排ガス処理方法である。
請求項１２の発明は、オゾン化ガスを供給する排ガス通路内の排ガスの温度を２５０℃以下に制御することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１３の発明は、過酸化水素を空気とともに排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１４の発明は、過酸化水素に超音波振動を施した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１５の発明は、過酸化水素を加熱した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１６の発明は、過酸化水素に含まれる水分を加熱蒸発させ高濃度化した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法である。
請求項１７の発明は、過酸化水素および空気を加熱して排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１３に記載の排ガス処理方法である。
請求項１８の発明は、排ガス温度測定手段、排ガス量測定手段、オゾン量・過酸化水素量決定手段、オゾン発生器、過酸化水素供給装置、混合反応器および活性水供給手段を備え、前記排ガス温度測定手段により排ガス通路を流れる排ガス温度を測定するとともに前記排ガス量測定手段により前記排ガス通路内における排ガス流量を測定し、これらの測定結果に基づき、前記オゾン量・過酸化水素量決定手段が、被処理成分の分解に必要なオゾンおよび過酸化水素量を決定し、この決定された量に基いて前記オゾン発生器および過酸化水素供給装置が前記混合反応器内にオゾン化ガスおよび過酸化水素を導入し、ここで、前記過酸化水素が前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に噴霧され、続いて水と混合することにより活性水を得、この活性水を、前記活性水供給手段により排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解するようにした、請求項１に記載の方法を行うための排ガス処理装置である。
請求項１９の発明は、排ガス処理装置が冷却水量決定手段および冷却水量制御器をさらに備え、排ガス温度測定手段により測定された排ガス通路を流れる排ガス温度が、排ガス温度設定値よりも高い場合、冷却水量決定手段により決定された量の冷却水が、排ガス通路内に導入され温度制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の排ガス処理装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図１において、１は活性水生成装置、１ａはオゾン発生装置、１ｂは水供給ポンプ、１ｃは空気供給装置、１ｄは混合反応器、１ｅは過酸化水素供給装置、１ｆは過酸化水素用逆止弁、１ｇはオゾン化ガス用逆止弁、１ｈは過酸化水素噴霧ノズル、１ｉは空気供給配管、１ｊは過酸化水素供給配管、２は活性水用配管、１２は活性水噴霧ノズル、１７は活性水用水配管である。
【０００７】
作用について説明する。本実施の形態では、オゾン発生装置１ａにより生成されたオゾン化ガスが、オゾン化ガス用逆止弁１ｇを介して円筒形の混合反応器１ｄの中に導入される。続いて過酸化水素供給装置１ｅから供給される過酸化水素が、過酸化水素用防止弁１ｆおよび過酸化水素供給配管１ｊを介して混合反応器１ｄの中に導入される。このとき過酸化水素の導入は、混合反応器１ｄ内に設けられた過酸化水素噴霧ノズル１ｈからの噴霧により行われる。すなわち、空気供給装置１ｃおよび空気供給配管１ｉから供給される空気（エア）とともに過酸化水素が過酸化水素噴霧ノズル１ｈによって、二流体噴霧される。このとき過酸化水素は微粒子化されるために、オゾン化ガスと効率よく混合して、ＯＨラジカルが多量に発生する。ＯＨラジカルを多量に含むオゾン化ガスは、活性水供給部である活性水噴霧ノズル１２に導かれ、水供給ポンプ１ｂおよび活性水用水配管１７から供給された水と混合され、活性水となり、排ガス中に噴霧される。
図２は、本実施の形態における、混合反応器内の滞留時間と残存オゾン率およびＯＨラジカル濃度との関係を示す図である。ＯＨラジカル濃度は残存オゾン率の実験結果から推定した。なお比較として従来方式（混合反応器内に過酸化水素を噴霧せずに水とともに導入したもの）も併せて示した。図２の結果から、従来方式では、混合反応器内でオゾン化ガスと過酸化水素が十分に接触していないために、滞留時間を長くしてもオゾン化ガスが多量に残存していることが分かった。その結果からＯＨラジカルの生成効率が高くなく、その濃度が低いことが推定される。しかし、本実施の形態では、混合反応器内でオゾン化ガスと過酸化水素が十分に接触するために、残存オゾンが少なく、従って、ＯＨラジカルの生成効率が高く多量のＯＨラジカルが生成されていることが推定される。
【０００８】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態２における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図３において、１ｋは超音波発生装置、１ｍは過酸化水素微粒子化装置、１ｎは空気供給装置である。その他の符号は、図１と同じである。
【０００９】
作用について説明する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、円筒形の混合反応器１ｄの中にオゾン化ガスを導入し、同時に過酸化水素およびエアを混合反応器の中に二流体噴霧する。本実施の形態では、過酸化水素微粒子化装置１ｍを設けたことに特徴があり、超音波発生装置１ｋにより、過酸化水素に予め超音波振動を与え、そこに空気供給装置１ｎからエアを導入することにより、過酸化水素は微粒子化され、混合反応器内の過酸化水素噴霧ノズル１ｈに導かれ、混合反応器１ｄ内に二流体噴霧する。このとき過酸化水素はさらに微粒子化されるために、オゾン化ガスと効率よく混合し、ＯＨラジカルの発生量は増大する。ＯＨラジカルを多量に含むオゾン化ガスは、活性水供給部である活性水噴霧ノズル１２に導かれ、水供給ポンプ１ｂおよび活性水用水配管１７から供給された水と混合され、活性水となり、排ガス中に噴霧される。
【００１０】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。図４は本発明の実施の形態３における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図４において、１ｏは活性水ヒーターである。その他の符号は、図１と同じである。
【００１１】
作用について説明する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、円筒形の混合反応器１ｄの中にオゾン化ガスを導入し、同時に過酸化水素およびエアを混合反応器の中に二流体噴霧する。本実施の形態では、活性水ヒーター１ｏにより過酸化水素を予め高温加熱し、過酸化水素の活性を高めておき、混合反応器１ｄ内の過酸化水素噴霧ノズル１ｈに導き、二流体噴霧する。このとき過酸化水素は活性が高いため、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。ＯＨラジカルを多量に含むオゾン化ガスは、活性水供給部である活性水噴霧ノズル１２に導かれ、水供給ポンプ１ｂおよび活性水用水配管１７から供給された水と混合され、活性水となり、排ガス中に噴霧される。
【００１２】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を図５に基づいて説明する。図５は本発明の実施の形態４における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図５において、１ｐは加熱蒸気供給装置、１ｑは逆止弁、１ｒは圧力弁である。その他の符号は、図１と同じである。
【００１３】
作用について説明する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、円筒形の混合反応器１ｄの中にオゾン化ガスを導入し、同時に過酸化水素およびエアを混合反応器の中に二流体噴霧する。本実施の形態では、加熱蒸気供給装置１ｐにより過酸化水素を予め高温加熱し加熱蒸気として、過酸化水素の活性を高めさらに蒸気状とすることで、オゾン化ガスとの接触反応特性を高めておいた上で、混合反応器１ｄ内の過酸化水素噴霧ノズル１ｈに導き、二流体噴霧する。このとき過酸化水素は活性が高いために、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。ＯＨラジカルを多量に含むオゾン化ガスは、活性水供給部である活性水噴霧ノズル１２に導かれ、水供給ポンプ１ｂおよび活性水用水配管１７から供給された水と混合され、活性水となり、排ガス中に噴霧される。
【００１４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５を図６に基づいて説明する。図６は本発明の実施の形態５における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図６において、１ｓは水蒸気排出管である。その他の符号は、図１、図５と同じである。
【００１５】
作用について説明する。本実施の形態においても、実施の形態４と同様に、円筒形の混合反応器１ｄの中にオゾン化ガスを導入し、同時に過酸化水素およびエアを混合反応器の中に二流体噴霧する。本実施の形態では、加熱蒸気供給装置１ｐにより過酸化水素を予め高温加熱し加熱蒸気とするとともに、水蒸気排出管１ｓにより水蒸気を蒸発させ、高濃度の過酸化水素とすることで、過酸化水素の活性を高め、混合反応器１ｄ内の過酸化水素噴霧ノズル１ｈに導き、二流体噴霧する。このとき過酸化水素は活性が高くかつ高濃度であるために、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。活性水供給部である活性水噴霧ノズル１２に導かれ、水供給ポンプ１ｂおよび活性水用水配管１７から供給された水と混合され、活性水となり、排ガス中に噴霧される。
【００１６】
実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６を図７に基づいて説明する。図７は本発明の実施の形態６における活性水製造装置とオゾン分解処理装置を備えた焼却炉システムを示す図である。
図７において、２０はオゾン分解処理装置である。その他の符号は、図１および図１２と同じである。
【００１７】
作用について説明する。本実施の形態では、ダイオキシンを分解した後の排ガス通路に設置したオゾン分解処理装置２０により、活性水が供給されたあとの下流側の排ガス通路に残存するオゾンを分解する。オゾンを分解処理する手段は、例えば、オゾンを含む排ガスに活性炭微粒子を噴霧する方法である。あるいは、その手段として、活性炭粒が充填された充填塔を通過させるようにした方法である。
【００１８】
実施の形態７．
以下、本発明の実施の形態７を図８に基づいて説明する。図８は本発明の実施の形態７における活性水噴霧装置とアンモニア水供給装置を備えた焼却炉システムを示す図である。
図７において、２１はアンモニア水供給装置、２１ａはアンモニア水噴霧装置である。その他の符号は、図１および図１２と同じである。
【００１９】
作用について説明する。本実施の形態では、ダイオキシンを分解した後の排ガス通路に設置したアンモニア水供給装置２１およびアンモニア水噴霧装置２１ａにより、排ガス通路にアンモニア水が噴霧され、窒素酸化物が還元し窒素ガスとなり、有害な窒素酸化物を低減する。アンモニア水を噴霧する手段として、アンモニア水を微粒子状にして噴霧供給することにより、排ガスとの接触が増え、窒素酸化物を大幅に低減することができる。
【００２０】
実施の形態８．
以下、本発明の実施の形態８を図９に基づいて説明する。図９は本発明の実施の形態８における排ガス通路と複数設置した活性水噴霧部および排水穴を示す図である。
図９において、１０は排ガス通路、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはそれぞれ活性水噴霧ノズル、２２は排ガス、２３１は排水通路、２３２は排水穴、２４は排水タンクである。その他の符号は、図１２および１３で示した従来の排ガス処理装置と同じである。
【００２１】
作用について説明する。本実施の形態では、排ガス２２が排ガス通路１０（従来の減温塔に相当）内で上昇および下降方向に順次流れるようになっている。その各区間において、活性水を活性水噴霧ノズル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから少量ずつ複数回噴霧することで、連続的にＯＨラジカルを生成し、ダイオキシン等の有機物を分解する。また、少量噴霧することにより、低温の排ガスであっても蒸発できない活性水が残ることを可能な限り防ぎ、さらに上昇および下降方向に順次複数段噴霧することにより、蒸発できなかった活性水を下面部に速やかに落下させ、蒸発できずに残った活性水は排水通路２３１、排水穴２３２を通じ、排水タンク２４内に回収することができる。
【００２２】
実施の形態９．
以下、本発明の実施の形態９を図１０に基づいて説明する。図１０は本発明の実施の形態９における排ガス通路とその上流側に設置したオゾン化ガス噴霧装置、およびその下流部に複数設置した過酸化水素噴霧部および排水穴を示す図である。
図１０において、２５はオゾン化ガス噴霧ノズル、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは過酸化水素噴霧ノズルである。その他の符号は、図１および図９と同じである。
【００２３】
作用について説明する。本実施の形態では、排ガス２２が流れる排ガス通路１０内の最上流部に、オゾン化ガス噴霧ノズル２５によってオゾン化ガスを噴霧し、その下流部に所定の間隔で過酸化水素噴霧ノズル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄを設け、これらによって過酸化水素を噴霧する。過酸化水素はオゾンと反応してＯＨラジカルを生成し、ダイオキシン等の有機物を分解するが、本実施の形態のように過酸化水素を分散して排ガス通路１０内に噴霧することにより、ＯＨラジカルを必要量のみ生成することができ、これによりＯＨラジカルの自己分解が少なくなり、効果的にダイオキシン等の有機物を分解することができる。
なお、オゾン化ガスは高温で自己分解するが、２５０℃の雰囲気では５秒以内では、ほとんど分解しないことが分かっており、排ガスを２５０℃以下に保つことによりオゾンの自己分解がなくなり、必要最小限のオゾンで効果的にダイオキシン等の有機物を分解する。
さらに、実施の形態１で説明したように、過酸化水素の噴霧を空気との二流体噴霧にすることにより、過酸化水素を微粒化し、オゾン化ガスとの接触が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができる。
さらに、実施の形態２で説明したように、過酸化水素を、超音波振動を使って霧化することにより、過酸化水素を微粒化し、オゾン化ガスとの接触が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができる。
さらに、実施の形態３で説明したように、過酸化水素を加熱し微粒子化して噴霧することにより、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができる。
さらに、実施の形態４または５で説明したように、過酸化水素を加熱し水蒸気を蒸発させ過酸化水素を濃縮して噴霧することにより、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができる。
なお、過酸化水素を加熱するとともに、これとともに噴霧される空気も加熱することで、過酸化水素の噴霧ガスが一層高温となり、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができる。
また、排ガス通路の下面部に蒸発できずに残った活性水は排水穴２３２を通じて排水され、排水タンク２４内に回収することができる。
【００２４】
実施の形態１０．
以下、本発明の実施の形態１０を図１１に基づいて説明する。図１１は本発明の実施の形態１０における過酸化水素供給量制御、オゾン化ガス発生量制御および冷却水供給量制御のフローを示す図である。
図１１において、３０は排ガス通路、３１は温度検出器、３２は流量検出器、３３は排ガス温度測定手段、３４は排ガス流量測定手段、３５はオゾン量・過酸化水素量決定手段、３６はダイオキシン類分解演算モデルが収納されたデータベース、３７はオゾン発生器、３８はオゾン量検出器、３９はオゾン量測定手段、４０は過酸化水素供給装置、４１は過酸化水素量検出器、４２は過酸化水素量測定手段、４３は混合反応器、４４は排ガス温度設定値、４５は冷却水量決定手段、４６は冷却水量制御器、４７は活性水噴霧ノズルである。
【００２５】
作用について説明する。温度検出器３１の検出信号を入力とする排ガス温度測定手段３３、および流量検出器３２の検出信号を入力とする排ガス量測定手段３４により、排ガス通路３０中の排ガス温度および流量が求められる。これらの出力（排ガス温度、排ガス流量）はオゾン量・過酸化水素量決定手段３５に入力される。オゾン量・過酸化水素量決定手段３５はデータベース３６に収納されたダイオキシン類分解演算モデルを参照し、必要なオゾン量および過酸化水素量を決定する。データベース３６内のダイオキシン類分解演算モデルは、過去の実験および解析結果に基づき構築された計算モデルで、排ガス温度や排ガス量などの条件からダイオキシン類分解を高精度に予測することができる。
オゾン化ガス発生量制御については、オゾン量・過酸化水素量決定手段３５で得られた目標値が、実際のオゾン発生量の測定値（オゾン量検出器３８の測定値に基くオゾン量測定手段３９の出力）と比較され、その結果がオゾン発生器３７内の制御装置に入力され、オゾン化ガス発生量を制御する。
過酸化水素供給量制御については、オゾン量・過酸化水素量決定手段３５で得られた目標値が、実際の過酸化水素供給量の測定値（過酸化水素量検出器４１の測定値に基く過酸化水素量測定手段４２の出力）と比較され、その結果が過酸化水素供給装置４０に入力され、過酸化水素供給量を制御する。
オゾン発生器３７で発生されたオゾン化ガスおよび過酸化水素供給装置４０から供給された過酸化水素は、前記の実施の形態で説明したように、混合反応器４３で混合され、活性水を生成する。
排ガス温度制御については、排ガス温度測定手段３３の出力が排ガス温度設定値４４と比較され、その結果を冷却水量決定手段４５に入力、冷却水量決定手段４５の結果が冷却水量制御器４６に入力され、冷却水量を制御する。
混合反応器４３で生成された活性水および冷却水量制御器４６で調整された冷却水は、噴霧ノズルにて混合され、排ガス通路３０内に活性水噴霧ノズル４７により噴霧される。
【００２６】
なお、前記の実施の形態１〜１０では、焼却炉の排ガス通路内に活性水を供給して排ガスの冷却過程でダイオキシン類の分解を行う例を説明したが、本発明は焼却炉の排ガスに限ることなく、灰溶融炉、金属精錬炉、アルミ溶解炉、焼成炉、電気炉などの排ガスの分解に適用し、前記の実施の形態１〜１０と同様にダイオキシン類はもちろんのこと、その他有機物の分解も可能なことは言及するまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、オゾン化ガス、過酸化水素および水を含む活性水を、排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する排ガス処理方法において、前記活性水が、前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に前記過酸化水素を噴霧し、ＯＨラジカル生成反応を促進し、続いて前記水と混合して得られたものであることを特徴とする排ガス処理方法であるので、オゾン化ガスと過酸化水素の反応によるＯＨラジカル生成反応が促進され、ＯＨラジカルが高効率に生成され、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００２８】
請求項２の発明は、過酸化水素に超音波振動を施した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法であるので、混合反応器内で過酸化水素がオゾン化ガスと効率よく混合され、ＯＨラジカル生成反応が促進され、ＯＨラジカルの発生量は増大する。従って、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００２９】
請求項３の発明は、過酸化水素を加熱した後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が高くなり、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。従って、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００３０】
請求項４の発明は、過酸化水素を加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が高くなり、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。従って、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００３１】
請求項５の発明は、過酸化水素を濃縮するとともに加熱蒸気とした後、混合反応器に噴霧することを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が高くなり、オゾン化ガスと混合したとき、ＯＨラジカルが多量に発生する。従って、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００３２】
請求項６の発明は、活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にオゾン分解処理手段を設け、前記排ガス通路に残存するオゾンを分解することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法であるので、活性水との接触後の排ガス中に残存する微量のオゾン化ガスが排ガス通路を介して大気に放出されることを防止し、なおかつオゾン化ガスが排ガス通路を腐食することも防止することができる。
【００３３】
請求項７の発明は、オゾン分解処理手段が、活性炭微粒子を排ガス通路に噴霧する手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法であるので、活性水との接触後の排ガス中に残存する微量のオゾン化ガスが排ガス通路を介して大気に放出されることを防止し、なおかつオゾン化ガスが排ガス通路を腐食することも防止することができる。
【００３４】
請求項８の発明は、オゾン分解処理手段が、排ガスを活性炭微粒子が充填された充填塔に通過させる手段であることを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理方法であるので、活性水との接触後の排ガス中に残存する微量のオゾン化ガスが活性炭微粒子に吸着分解除去され、排ガス通路を介して大気に放出されることを防止し、なおかつオゾン化ガスが排ガス通路を腐食することも防止することができる。
【００３５】
請求項９の発明は、活性水を排ガスと接触させた後に、その下流の排ガス通路にアンモニア水を噴霧しているので、排ガスに含まれる窒素酸化物が還元され窒素ガスとなり、窒素酸化物を低減することができる。従って、有害な窒素酸化物を大気中に放出することがない。
【００３６】
請求項１０の発明は、排ガスが上昇および下降方向に順次流れるように排ガス通路を構成し、前記上昇および下降区間においてそれぞれ活性水が前記排ガスと接触するようにするとともに、前記排ガス通路の活性水の残余を排出可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法であるので、被処理物質を連続的に生成したＯＨラジカルで分解することになり、したがって、活性水の使用量を低減し、排ガスが低温であっても活性水が残ることを可能な限り防ぐことができる、また、蒸発できなかった活性水を排ガス通路の下面部に速やかに落下させ排水穴を通じて排水できることから、排ガス通路内での活性水が凝縮せず、排ガス通路を封鎖をすることがない。
【００３７】
請求項１１の発明は、排ガス通路において排ガスとオゾン化ガスとを接触させ、続いてその下流の排ガス通路内に排ガス流れ方向に対し所定の間隔で過酸化水素を噴霧することにより、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解することを特徴とする排ガス処理方法であるので、ＯＨラジカルの生成が分散化し、高濃度のＯＨラジカルが存在することにより自己分解が少なくなり、効果的に被処理成分の分解が可能になった。また、排ガス通路をシンプルにすることができることから、排ガス通路内での活性水が凝縮せず、排ガス通路を封鎖をすることがない。
【００３８】
請求項１２の発明は、オゾン化ガスを供給する排ガス通路内の排ガスの温度を２５０℃以下に制御することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法であるので、オゾン化ガスが自己分解することがない。すなわち、２５０℃以下の雰囲気において、オゾン化ガスは５秒以内ではほとんど分解しないことが分かっており、排ガスを２５０℃以下に保つことによりオゾン化ガスの自己分解がなくなり、必要最小限のオゾンで効果的に被処理成分を分解することができるようになった。
【００３９】
請求項１３の発明は、過酸化水素を空気とともに排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素を微粒化することができ、オゾン化ガスとの接触が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができ、必要最小限の過酸化水素で、被処理成分を分解することができるようになった。
【００４０】
請求項１４の発明は、過酸化水素に超音波振動を施した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素を微粒化することができ、オゾン化ガスとの接触が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができ、必要最小限の過酸化水素で、被処理成分を分解することができるようになった。
【００４１】
請求項１５の発明は、過酸化水素を加熱した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができ、必要最小限の過酸化水素で、被処理成分を分解することができるようになった。
【００４２】
請求項１６の発明は、過酸化水素に含まれる水分を加熱蒸発させ高濃度化した後、排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができ、必要最小限の過酸化水素で、被処理成分を分解することができるようになった。
【００４３】
請求項１７の発明は、過酸化水素および空気を加熱して排ガス通路内に噴霧することを特徴とする請求項１３に記載の排ガス処理方法であるので、過酸化水素の活性が増し、ＯＨラジカルを多量に生成することができ、必要最小限の過酸化水素で、被処理成分を分解することができるようになった。
【００４４】
請求項１８の発明は、排ガス温度測定手段、排ガス量測定手段、オゾン量・過酸化水素量決定手段、オゾン発生器、過酸化水素供給装置、混合反応器および活性水供給手段を備え、前記排ガス温度測定手段により排ガス通路を流れる排ガス温度を測定するとともに前記排ガス量測定手段により前記排ガス通路内における排ガス流量を測定し、これらの測定結果に基づき、前記オゾン量・過酸化水素量決定手段が、被処理成分の分解に必要なオゾンおよび過酸化水素量を決定し、この決定された量に基いて前記オゾン発生器および過酸化水素供給装置が前記混合反応器内にオゾン化ガスおよび過酸化水素を導入し、ここで、前記過酸化水素が前記オゾン化ガスの導入された混合反応器に噴霧され、続いて水と混合することにより活性水を得、この活性水を、前記活性水供給手段により排ガス通路を流れる排ガスと接触させ、前記排ガスに含まれる被処理成分を分解するようにした、請求項１に記載の方法を行うための排ガス処理装置であるので、オゾン化ガスと過酸化水素の反応によるＯＨラジカル生成反応が促進され、ＯＨラジカルが高効率に生成され、所定の被処理成分の分解率を得るための供給オゾン化ガス量、過酸化水素量の低減が可能となった。この結果、オゾン発生器の小型化が可能であり、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になった。
【００４５】
請求項１９の発明は、排ガス処理装置が冷却水量決定手段および冷却水量制御器をさらに備え、排ガス温度測定手段により測定された排ガス通路を流れる排ガス温度が、排ガス温度設定値よりも高い場合、冷却水量決定手段により決定された量の冷却水が、排ガス通路内に導入され温度制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の排ガス処理装置であるので、排ガス温度を設定値に等しくなるよう制御することができるようになり、必要かつ最小限のオゾン化ガス量および過酸化水素量の供給が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における、混合反応器内の滞留時間と残存オゾン率およびＯＨラジカル濃度との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態４における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態５における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態６における活性水噴霧装置とオゾン分解処理装置を備えた焼却炉システムを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態７における活性水噴霧装置とアンモニア水供給装置を備えた焼却炉システムを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態８における排ガス通路と複数設置した活性水噴霧部および排水穴を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態９における排ガス通路とその上流側に設置したオゾン化ガス噴霧装置、およびその下流部に複数設置した過酸化水素噴霧部および排水穴を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１０における過酸化水素供給量制御、オゾン化ガス発生量制御および冷却水供給量制御のフローを示す図である。
【図１２】従来の排ガス処理装置の概略構成図である。
【図１３】従来の排ガス処理装置に用いられるオゾン含有水製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１　活性水生成装置、１ａ　オゾン発生装置、１ｂ　冷却水供給ポンプ、１ｃ　空気供給装置、１ｄ　反応混合器、１ｅ　過酸化水素供給装置、１ｆ　　過酸化水素用逆止弁、１ｇ　オゾン化ガス用逆止弁、１ｈ　過酸化水素噴霧ノズル、１ｉ　空気供給配管、１ｊ　過酸化水素供給配管、１ｋ　超音波発生装置、１ｍ　過酸化水素微粒子化装置、１ｎ　空気供給装置、１ｏ　活性水ヒーター、１ｐ　加熱蒸気供給装置、１ｑ　逆止弁、１ｒ　圧力弁、１ｓ　水蒸気排出管、２　活性水用配管、１０　排ガス通路、１２　活性水噴霧ノズル、１７　冷却水配管、２０　オゾン分解処理手段、２１　アンモニア水供給装置、２１ａ　アンモニア水噴霧装置、２２　排ガス、２３１　排水通路、２３２　排水穴、２４　排水タンク、２５　オゾン化ガス噴霧ノズル、２６　過酸化水素噴霧ノズル、３０　排ガス通路、３１　温度検出器、３２　流量検出器、３３　排ガス温度測定手段、３４　排ガス量測定手段、３５　オゾン量・過酸化水素量決定手段、　３６　　データベース、３７　オゾン発生器、３８　オゾン量検出器、３９　　オゾン量測定手段、４０　過酸化水素供給装置、４１　過酸化水素量検出器、　４２　過酸化水素量測定手段、４３　混合反応器、４４　排ガス温度設定値、４５　冷却水量決定手段、４６　冷却水量制御器、４７　活性水噴霧ノズル。
【図１】
2004016892.tif 000003
【図２】
2004016892.tif 000004
【図３】
2004016892.tif 000005
【図４】
2004016892.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004016892.tif 000009
【図８】
2004016892.tif 000010
【図９】
2004016892.tif 000011
【図１０】
2004016892.tif 000012
【図１１】
2004016892.tif 000013
【図１２】
2004016892.tif 000014
【図１３】
2004016892.tif 000015