(57)【要約】【課題】特別な工程や、処理剤なしに、効率よく焼却処理に際し排出される排ガス中の有害ガスの発生を抑制する方法を提供する。【解決手段】ＳｉＯ２４０〜６５質量％、ＣａＯ２５〜４０質量％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜６．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０．１〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水０〜１５質量％の化学組成を有する多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物、あるいはＳｉＯ２０．１〜５．０質量％、ＣａＯ２５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３１０〜２５質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水３０〜６０質量％の化学組成を有する多孔質アルミン酸カルシウム水和物、を主成分とする粉末からなる有害ガス発生抑制材を、有害ガスを発生する生活又は産業廃棄物を焼却処理するに際し、噴霧して有害ガスの発生を抑制する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２４０〜６５質量％、ＣａＯ２５〜４０質量％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜６．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水０〜１５質量％の化学組成を有する多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物を主成分とする粉末からなる有害ガス発生抑制材。
【請求項２】
ＳｉＯ２０．１〜５．０質量％、ＣａＯ２５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３１０〜２５質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水３０〜６０質量％の化学組成を有する多孔質アルミン酸カルシウム水和物を主成分とする粉末からなる有害ガス発生抑制材。
【請求項３】
ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＯ及びＣＯ２の中の少なくとも１種の有害ガスを発生する生活又は産業廃棄物を焼却処理するに際し、請求項１又は２記載の有害ガス発生抑制材を噴霧することを特徴とする有害ガス発生抑制方法。
【請求項４】
生活又は産業廃棄物の質量に基づき、有害ガス発生抑制材０．１〜２０．０質量％を用いる請求項３記載の有害ガス発生抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活又は産業廃棄物を焼却処理する際に伴う有害ガスの発生を防止するための、有害ガス発生抑制材及びそれを用いた有害ガス発生抑制方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみのような生活廃棄物や各種生産工場から排出される産業廃棄物の大部分は焼却処理されているが、その際、その中に含まれているプラスチックや有機物に起因して、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＯ、ＣＯ２のような有害ガスを発生し、それが排ガス中に混入して排出され、大気汚染の原因となっている。このため、焼却処理の際の排ガスから有害ガスを抑制することが環境汚染防止の上で課題の１つとなっている。
【０００３】
これまで、焼却処理の際の排ガス中の有害ガスを除去する方法としては、排ガスを活性炭、合成ゼオライト、石灰石、消石灰、シリカゲル、合成吸着剤のような吸着剤と接触させて、これらに有害ガスを吸着させる方法、排ガスをアンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液や石灰水などの中和剤溶液に通して、これらに有害ガスを吸収させる方法、酸化チタンのような触媒を用いて有害ガスを分解し、無害化する方法などが知られているが、その効果は十分でなく、またこれらはいずれも除去のための工程を付加することが必要であり、操作が煩雑になる上に、吸着剤、吸収剤、触媒などの処理剤を使用しなければならないため、ランニングコストが高くなるのを免れない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑み、従来方法のもつ欠点を克服し、特別な工程を付加したり、特別な処理剤を用いることなしに、簡単な噴霧装置の取り付けで効率よく焼却処理に際し排出される排ガス中の有害ガスの発生を抑制する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、生活又は産業廃棄物を焼却する際に排出される排ガス中の有害ガス、例えばＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＯ、ＣＯ２などの発生を抑制する方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、焼却時にある種の多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物あるいは多孔質アルミン酸カルシウム水和物を添加すれば、上記の有害ガスが生成する前に、このものが廃棄物中の有害ガス発生源と結合して、有害ガスの発生が抑制され、排ガス中の有害ガスの濃度が著しく低下することを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、ＳｉＯ２４０〜６５質量％、ＣａＯ２５〜４０質量％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜６．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０．１〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水０〜１５質量％の化学組成を有する多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物、あるいはＳｉＯ２０．１〜５．０質量％、ＣａＯ２５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３１０〜２５質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水３０〜６０質量％の化学組成を有する多孔質アルミン酸カルシウム水和物、を主成分とする粉末からなる有害ガス発生抑制材、及びＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＯ及びＣＯ２の中の少なくとも１種の有害ガスを発生する生活又は産業廃棄物を焼却処理するに際し、上記の有害ガス発生抑制材を噴霧することを特徴とする有害ガス発生抑制方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の有害ガス発生抑制材は、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、アルミン酸カルシウムなどを主体とする複合酸化物又はそれらの水和物からなる、ＳｉＯ２４０〜６５質量％、ＣａＯ２５〜４０質量％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜６．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水０〜１５質量％の化学組成を有する多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物か、あるいはケイ酸アルミニウム、アルミン酸カルシウムなどを主体とする複合酸化物の水和物からなる、ＳｉＯ２０．１〜５．０質量％、ＣａＯ２５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３１０〜２５質量％、Ｆｅ２Ｏ３０〜２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０５〜１．０質量％、Ｎａ２Ｏ０．０５〜１．０質量％及び水３０〜６０質量％の化学組成を有する多孔質アルミン酸カルシウム水和物であって、水に難溶、酸性溶液に一部溶解する、白色、無臭の粉体である。
【０００８】
この多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物、あるいは多孔質アルミン酸カルシウム水和物は、空気中で徐々に炭酸化するか二酸化炭素の存在下、相対湿度の高い雰囲気中で促進的に炭酸化され、微細孔構造のものに変質する傾向があるが、本発明の有害ガス発生抑制材としては、このような変質物を用いてもよい。
【０００９】
本発明の有害ガス発生抑制材の中の多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物は、例えば生石灰とケイ石又は水酸化アルミニウムとケイ石、あるいは生石灰と水酸化アルミニウムの粉末混合物を水に懸濁し、さらに必要に応じ、アルミニウム源、カルシウム源、鉄源を加えて原料スラリーを調製し、オートクレーブ中で５０〜３００℃、１×１０２〜２０×１０２ｋＰａで１０〜２４時間加熱加圧処理し、次いで１×１０２ｋＰａよりも低い圧にもたらして発泡させたのち、得られた生成物を粉砕することによって製造することができる。この際の原料として用いる生石灰の代りに消石灰を用いてもよい。またケイ石としては、白ケイ石、仏印ケイ砂、丹波ケイ石、津奈木ケイ石などが知られており、それらは石英を主体とし、少量のＡｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯなどを含有したものであるが、いずれも用いることができる。また、ケイ酸質原料として、セメントや生石灰のような石灰質原料及びセッコウを混合したものを用いてもよい。
【００１０】
他方、本発明の有害ガス発生抑制材の中の多孔質アルミン酸カルシウム水和物は、例えば生石灰又は消石灰と水酸化アルミニウム粉末とを混合し、さらに水を加えてスラリーを調製したのち、これを５０〜８０℃で１時間以上加熱し、上記と同様にして発泡させて得た生成物を粉砕することによって製造することができる。
この際、必要に応じ５．０質量％以下の量でセメントを配合することもできるし、さらにアルミニウム源や鉄源を補給することもできる。
【００１１】
この多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物あるいは多孔質アルミン酸カルシウム水和物は、原料配合比率や生成条件などを調整することにより、結晶構造、比表面積、細孔構造、表面性状、陰イオン交換能を変化させ又は制御することができる。特に吸着能を左右する比表面積は、酸化カルシウム／シリカ比、酸化カルシウム／アルミナ比、また硫黄含有成分を用いる場合は、酸化カルシウム／硫黄比の調整、懸濁液状態でのオートクレーブ養生、若しくはオートクレーブ養生条件の変化により、容易に制御することが可能である。例えば多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物の場合、酸化カルシウム／シリカ比は、質量に基づき０．６〜１．０の範囲内で選ばれ、シリカの割合が多くなるほど比表面積は大きくなるし、酸化カルシウム／アルミナ比は、質量に基づき０．４〜２０の範囲内で選ばれ、アルミナの割合が多くなるほど、比表面積は大きくなる傾向がある。また多孔質アルミン酸カルシウム水和物の場合、酸化カルシウム／アルミナ比は、質量に基づき１〜４．５の範囲内で選ばれ、アルミナの割合が多くなるほど、比表面積は大きくなる。
【００１２】
この多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物や多孔質アルミン酸カルシウム水和物を有害ガス発生抑制材として用いる場合、比表面積が小さすぎると、除去効率が低下するし、逆に比表面積が大きすぎると、かさ比重が小さくなるためにハンドリングが困難となるので、この比表面積は、窒素吸着法で測定されるＢＥＴ比表面積で、２０〜１０００ｍ２／ｇの範囲に制御することが好ましい。
【００１３】
多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物あるいは多孔質アルミン酸カルシウム水和物は、２０〜３０質量％以上の多量の水分を可逆的に吸脱着することができるが、有害ガスの発生を抑制するには、１〜１５質量％程度に乾燥したものが好ましい。また、多孔質ケイ酸カルシウム又はその水和物粉末や多孔質アルミン酸カルシウム水和物粉末の粒径は、細かいほど有害ガスの抑制効率が高いが、実際の使用におけるハンドリングや後工程での処理を考慮すると、平均粒径で５０〜５００μｍ程度が好ましい。
【００１４】
次に、この有害ガス発生抑制材を用いて、生活又は産業廃棄物の焼却処理の際の有害ガスの発生を抑制するには、通常の焼却炉、例えばストーカー炉中に該廃棄物を投入し、火格子を介して加熱することにより燃焼させながら焼却炉にこの有害ガス発生抑制材を噴霧する。この際、有害ガス発生抑制材は、粉末のままで噴霧してもよいし、また水に懸濁させて噴霧してもよい。
さらに、この有害ガス発生抑制材は、焼却処理に先立ってあらかじめ廃棄物中に均一に噴霧してもよいし、焼却炉の炉体以外の構成部分、例えばバグフィルタ、電気集塵器において噴霧してもよい。
【００１５】
この有害ガス発生抑制材の添加量としては、廃棄物の質量に基づき０．１〜１０質量％、好ましくは０．２〜５．０質量％の範囲内で選ばれる。
このようにして、含水量１０〜２０体積％、温度１７０〜２００℃の排ガス２５０００〜３５０００ｍ３／ｈの割合で排出する条件下において、有害ガス発生抑制材を用いない場合、ＮＯｘ１５０〜２００体積ｐｐｍ、ＳＯｘ１０〜１５０体積ｐｐｍ、ＨＣｌ２００〜３５０体積ｐｐｍ及びＣＯ８５〜２００体積ｐｐｍ、ＣＯ２８５〜２００体積ｐｐｍを含む排ガスであったのを、有害ガス発生抑制材を噴霧することにより、ＮＯｘ１４５体積ｐｐｍ以下、ＳＯｘ９体積ｐｐｍ以下、ＨＣｌ４５体積ｐｐｍ以下、ＣＯ２体積ｐｐｍ以下、ＣＯ２２体積％以下まで低下することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、生活又は産業廃棄物の焼却処理に際し、排ガス中の有害ガス濃度を著しく低下させることができる上に、バグフィルターの付着物中の有害物濃度を低下させ、燃焼用ガス量を節減しうるという効果を奏する。
【００１７】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
参考例１
白ケイ石（福島産）と生石灰と水酸化アルミニウムとを、質量比ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．７、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が１０になる割合で混合し、粉砕したのち、同量の水を加えてスラリーを調製した。
次に、これをオートクレーブを用いて１５０℃、５×１０２ｋＰａの圧力下で１０時間処理し、次いで０．８×１０２ｋＰａに減圧して１時間保持したのち、生成物を取り出し、粉砕して粒径５０〜５００μｍの範囲の粉末を回収した。
このようにして、ＳｉＯ２５０質量％、ＣａＯ３０質量％、Ａｌ２Ｏ３４．０質量％、Ｆｅ２Ｏ３１．５質量％、ＳＯｘ２．０質量％、Ｋ２Ｏ０．７質量％、Ｎａ２Ｏ０．１質量％、残分水よりなる多孔質ケイ酸カルシウム水和物を得た。
【００１９】
参考例２
生石灰と水酸化アルミニウムとを質量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が２．０になる割合で混合し、さらに白ケイ石少量を加えて粉砕したのち、同量の水を加えてスラリーを調製した。
次に、これを参考例１と同様に処理して、ＳｉＯ２１．０質量％、ＣａＯ３０．０質量％、Ａｌ２Ｏ３１５．０質量％、Ｋ２Ｏ０．０６質量％、Ｎａ２Ｏ０．０６質量％、残分水よりなる多孔質アルミン酸カルシウム水和物を製造した。
【００２０】
実施例１
廃棄物焼却炉の煙突部分に装着したバグフィルター出口における各有害ガスを測定した。このバグフィルター出口における排ガス温度は１８４℃、排ガス圧力は−０．１５ｋＰａ、排ガス密度は０．７４０ｋｇ／ｍ３、圧力は１０１．３Ｐａ、平均流速は１９．７ｍ／ｓ、断面積は０．７８５ｍ２、湿りガス流量は３３，２００ｍ３／ｈｒ、乾きガス流量は２７，９００ｍ３／ｈｒであった。
この焼却炉に対し、２ｋｇ／ｔｏｎ廃棄物の割合で有害ガス発生抑制材を投入し、その前後における経時的な有害ガス量の変化を測定した。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
2004035682.tif 000002
【００２２】
この表から分るように、多孔質ケイ酸カルシウム水和物からなる有害ガス発生抑制材を投入し、操業を続けると、２時間後には、ほとんど有害ガスの発生はなくなる。特にＣＯ２に対する抑制効果が著しい。
【００２３】
実施例２
参考例２で得た多孔質アルミン酸カルシウム水和物を用い、実施例１と同じ廃棄物焼却炉の排ガスを実施例１と同様にして処理した。その結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
2004035682.tif 000003
【００２５】
この表から分るように、多孔質アルミン酸カルシウム水和物からなる有害ガス発生抑制材も優れた有害ガス抑制効果を示す。