(57)【要約】【課題】硝酸塩や亜硝酸塩などの酸化態窒素を含有する物質（工場廃液）を安価に無害化処理する。【解決手段】プラスチック含有廃棄物を焼却炉で焼却処理するさいに，その焼却処理中の炉内に酸化態窒素含有物質を導入し，炉内に導入された酸化態窒素含有物質が分解して生じた窒素酸化物を，プラスチック含有廃棄物から発生した炉内の還元性ガスにより窒素に還元することを特徴とする酸化態窒素含有物質の無害化処理法である。焼却炉としては例えばロータリキルンを使用し，酸化態窒素含有物質の炉内への導入は，プラスチック含有廃棄物の初期燃焼帯域若しくはそれ以前の帯域に向けて行う。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック含有廃棄物を焼却炉で焼却処理するさいに，その焼却処理中の炉内に酸化態窒素含有物質を導入し，炉内に導入された酸化態窒素含有物質が分解して生じた窒素酸化物を，プラスチック含有廃棄物から発生した炉内の還元性ガスにより窒素に還元することを特徴とする酸化態窒素含有物質の無害化処理法。
【請求項２】
焼却炉はロータリキルンである請求項１に記載の処理法。
【請求項３】
酸化態窒素含有物質の炉内への導入は，プラスチック含有廃棄物の初期燃焼帯域若しくはそれ以前の帯域に向けて行われる請求項１または２に記載の処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラスチック含有廃棄物の焼却炉を利用して，酸化態窒素含有物質を無害化処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
処理を必要とする廃水中の窒素分には，アンモニア系の「還元態窒素」と，硝酸系，亜硝酸系およびそれらの塩類を含む「酸化態窒素」とがある。後者の酸化態窒素を含有する物質（液体である場合が普通であるが，固形物が混在するものを含む）を無害化処理する方法には各種のものが知られているが，次の二つの方法が代表的である。
【０００３】
その一つは，熱分解炉においてプロパンガス等の燃料を空気不足の条件で燃焼させて炉内を還元性雰囲気に保持し，そこに酸化態窒素含有物質（硝酸塩など）を導入することによって窒素酸化物（ＮＯＸ）を発生させたあと，脱硝剤例えばアンモニア（または硫化水素，一酸化炭素，水素等）のガスを添加して窒素にまで還元する方法である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
その二は，酸化態窒素含有廃水を８５０℃以上で焼却処理し（バーナー炎にむけて該廃水を噴霧し），そのさい，脱硝剤，例えば尿素，アンモニア水，塩化アンモニウム，炭酸アンモニウムなどを共存させることによって，発生する窒素酸化物（ＮＯＸ）を窒素にまで還元する方法である（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−５６１６３号公報
【特許文献２】特開平８−１０８１７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の酸化態窒素含有物質の無害化処理は，乾式法が主流となっているが，前記の代表例に見られるように，いずれも脱硝剤の使用が不可欠である。このためにランニングコストが嵩む。また，酸化態窒素を還元するには厳格な条件が必要となる。処理温度も８５０℃以上を要するので，そのための燃料消費も嵩むと共に，無害化処理用の炉の建設に初期投資も必要である。
【０００７】
したがって，本発明の課題は，脱硝剤や脱硝触媒が不要で，燃料費も不要な経済的な酸化態窒素含有物質の無害化処理法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，プラスチック含有廃棄物を焼却炉で焼却処理するさいに，その焼却処理中の炉内に酸化態窒素含有物質を導入し，炉内に導入された酸化態窒素含有物質が分解して生じた窒素酸化物を，プラスチック含有廃棄物から発生した炉内の還元性ガスにより窒素に還元することを特徴とする酸化態窒素含有物質の無害化処理法を提供する。焼却炉は好ましくはロータリキルンであり，ロータリーキルンに二次燃焼炉さらには三次燃焼炉が付設されたものが望ましい。酸化態窒素含有物質の炉内への導入は，プラスチック含有廃棄物の初期燃焼帯域若しくはそれ以前の帯域に向けて行うのがよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は，廃プラスチックや有機物含有汚泥等の有機固形化合物（これらを総称して本明細書ではプラスチック含有廃棄物と言う）を焼却処理するさいの燃焼熱と，そのさいに発生する炭化水素ガス類を利用して，酸化態窒素含有物質を無害化処理しようとするものである。本発明で対象とする「酸化態窒素含有物質」は，代表的には硝酸銅，硝酸カルシウム，硝酸マグネシウムなどの硝酸塩を含む廃液を意味するが，硝酸系のみならず，亜硝酸系やそれらの塩類，その他の夾雑物を含有していてもよく，その形態も液状物のみならず固形物が混在するものであってもよい。
【００１０】
このような酸化態窒素含有物質を，プラスチック含有廃棄物を焼却処理している途中の焼却炉に，適正に導入すると，導入された酸化態窒素含有物質は窒素酸化物に分解すると共に生成した窒素酸化物は窒素ガスにまで還元されることがわかった。適正に導入するとは，後述するが，炉内のプラスチック含有廃棄物が燃焼の初期段階にあるところに，場合によってはそれ以前のところに，酸化態窒素含有物質を添加すること，酸化態窒素含有物質の分解によって生じる窒素酸化物とプラスチック含有廃棄物の燃焼段階でガス化した炭化水素類とが良好に混合接触できるようにすること等を意味する。
【００１１】
ロータリーキルンを用いたプラスチック含有廃棄物の焼却処理では，軸回りに回転する横置された炉（ロータリキルン）の一端からプラスチック含有廃棄物を連続的に投入すると同時に，同じ端から酸素源（空気または酸素）と補助燃料を吹き込み，転動による攪拌を受けながら他端に向けて移動している炉内のプラスチック含有廃棄物を燃焼させ，プラスチック含有廃棄物の燃焼段階でガス化した炭化水素類は，炉内に供給される空気または酸素によって一酸化炭素ないし二酸化炭素まで酸化分解させることを内容としている。いわゆるプラスチック含有廃棄物の燃焼に必要な理論酸素量よりもやや多めに空気を吹き込んで完全燃焼が図れるように運転している。
【００１２】
この状態で，プラスチック含有廃棄物を投入する側の端から酸化態窒素含有物質を同時に添加すると，酸化態窒素含有物質は窒素ガスにまで還元され，排ガス中にはＮＯＸなどが殆ど残存しないことがわかった。
【００１３】
図面を参照しながら具体的に説明すると，図１において，１は軸回りに回転するロータリキルンであり，その一端に処理物の投入装置２が取付けられ，他端は二次燃焼炉３に接続されている。プラスチック含有廃棄物４は投入装置２からキルン１内に連続的に投入され，補助燃料５および酸素源６も同じ側からキルン１内に導入される。キルン１内にその一端から投入されたプラスチック含有廃棄物は転動・攪拌されながら二次燃焼炉３の方向に移動し，その移動の間に燃焼が続く。実際には，投入された直後は加熱されて水分等が気化し蒸発する非燃焼の状態にあり，やがて燃焼初期の帯域に至り，徐々に燃焼が激しくなり，次いで燃焼物の減少に応じて固形物の燃焼は少なくなる。すなわち，プラスチック含有廃棄物の固体状態からの燃焼のゾーンを区切ると，投入装置２の側から順に，非燃焼帯域，燃焼初期帯域，燃焼帯域および燃焼後期帯域に分けることができ，燃焼後期帯域を経たあとは二次燃焼炉３に入る。
【００１４】
二次燃焼炉３では，ロータリキルン１の側から送られてくるガス類や浮遊物類等が未反応の酸素に触れて再燃焼し，燃え尽きた灰分７は二次燃焼炉３の下部に堆積すると共に，ガス分は炉の上部から三次燃焼炉８に送られる。三次燃焼炉８では，必要に応じて補助燃料５’や酸素源６’を炉内に導入していわゆる後炊きを行って温度を上げ，二次燃焼炉３で燃焼しきれなかった炭化水素類を燃焼させたり，ＣＯをＣＯ２に酸化させたりする。
【００１５】
炉の運転にさいしては，排ガス管路途中のサンプラー９で排ガスをサンプリングし分析することにより，排ガス中のＣＯ，ＣＯ２濃度や炭化水素ガス濃度を監視し続け，それらの濃度が設定範囲となるように，補助燃料や酸素源の供給量を制御する。通常は，プラスチック含有廃棄物の酸化に理論的に必要となる酸素量の２倍弱の酸素を送り込むことにより，炭化水素類をほぼ完全に酸化・分解させている。
【００１６】
このようなロータリキルンを用いたプラスチック含有廃棄物の焼却処理において，その焼却処理中に酸化態窒素含有物質１０をロータリキルン１内に適正に導入すると，酸化態窒素含有物質１０を無害化処理することができる。前述のようにキルン１内では投入装置２の側から非燃焼帯域，燃焼初期帯域，燃焼帯域および燃焼後期帯域が形成されているが，本発明者らの数多くの試験によると，燃焼帯域より前の帯域，すなわち燃焼初期帯域か，或いは非燃焼帯域に液状の酸化態窒素含有物質１０を導入するのがよく，また炉内に供給する酸素源は，プラスチック含有廃棄物の酸化に理論的に必要となる酸素量の２倍未満とするのがよいことがわかった。さらに，酸化態窒素含有物質１０の導入にあたっては，炉内において未だ固形分として存在しているプラスチック含有廃棄物に対して，液状の酸化態窒素含有物質１０を噴霧するのがよいことがわかった。その状況を図２に示した。
【００１７】
図２は，図１のＸ−Ｘ’矢視断面部分を図解的に示したものであり，軸回りに回転しているロータリーキルン１内において，プラスチック含有廃棄物の未燃焼固形分１１は，上昇する側の炉壁１２に沿って上方に持ち上げられ，やがて重力で炉内に落下するという挙動を繰り返しながら燃焼し，二次燃焼炉３の方向に転動してゆく。この転動する燃焼初期の固形分１１に対して，ノズル１３から酸化態窒素含有物質１０を噴霧すると，酸化態窒素含有物質１０は炉内の熱を受けて水分の蒸発を伴いながら固形分１１と接触する。この酸化態窒素含有物質１０の接触により固形分１１の燃焼は平時より制限され，プラスチック含有廃棄物から炭化水素ガス類が発生し易くなるのではないかと考えられる。同時に，酸化態窒素含有物質１０内の硝酸塩や亜硝酸塩なども熱分解し，ガス状の各種の窒素酸化物（ＮＯＸ）を生成する。
【００１８】
発生した炭化水素ガスとＮＯＸガスは炉内を熱流として流れる間に反応し，ＮＯＸはＮ２にまで還元される。この還元は下記のようなＮＯ，ＮＯ２の還元反応によって行われると考えてよい。ΔＧは８００℃でのギブス自由エネルギー変化（ｋｃａｌ）であり，その値がマイナスであればその反応が自発的に進む。
【００１９】
2004141716.tif 000002
【００２０】
このような炭化水素類および炭酸ガスによるＮＯＸ→Ｎ２の還元反応は，ロータリキルン１内の燃焼帯域以降で起きやすくなり，二次燃焼炉３内でも進行し，三次燃焼炉８を出た排ガス中には殆どＮＯＸは存在しなくなる。また，二次燃焼炉３および三次燃焼炉８から排出される灰分中にも酸化態窒素含有物質の移行は認められなくなる。
【００２１】
このため，焼却炉からでる排ガスは，以後の後続処理において，通常のとおり処理することができる。例えば，三次燃焼炉３を出た排ガスを急冷塔に導いたあと洗浄設備で洗浄してから系外に排出する。洗浄設備では排水が発生するが，その排水中には酸化態窒素含有物質やＮＯＸに由来する化合物は殆ど見られなくなる。
【００２２】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に示したロータリーキルン１，二次燃焼炉３および三次燃焼炉８からなるプラスチック含有廃棄物の焼却処理設備において，プラスチック含有廃棄物をほぼ１０００Ｋｇ／ｈｒの投入量で投入装置２からロータリーキルン１内に投入し続け，三次燃焼炉８からは炭化水素類が検出されないように酸素源６（空気）を炉内に供給して，平常運転している設備に対し，酸化態窒素含有物質１０を以下のようにしてロータリーキルン１に導入して無害化処理を行った。
【００２３】
ロータリーキルン１の投入装置２と同じ側の炉端に並設したノズル１３から，酸化態窒素含有物質１０として硝酸銅を含むＡ社の工場廃液を噴霧した。この酸化態窒素含有物質１０は液中に全窒素量（Ｔ−Ｎと記す）を約５．２重量％含有している。この噴霧は，図２に図解したように，炉内の燃焼初期帯域に存在しているプラスチック含有廃棄物の未燃焼固形物１１に対し，酸化態窒素含有物質１０の液が吹き付けられるようにして行った。酸化態窒素含有物質１０の噴霧量は２２８Ｌ／ｈｒの一定量とした。これはＴ−Ｎの導入量に換算すると１１８５６Ｌ／ｈｒとなる。
【００２４】
設備の運転中は，排ガス管路途中のサンプラー９で排ガスをサンプリングし続け，排ガス中のＮＯＸが２５０ｐｐｍ以下となるように炉内に供給する酸素源６を可能な限り低減した。実際には，処理するプラスチック含有廃棄物のカロリーは３５００〜４０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ　と算出されるので，これを１０００Ｋｇ／ｈｒの投入量で処理する場合には，これを処理するに必要な空気量は５０００〜６０００Ｎｍ３／ｈｒと算出されるが，その２倍弱である約１００００Ｎｍ３／ｈｒの空気を送気して操業した。
【００２５】
炉内温度の測定ではロータリキルン１出口での燃焼温度は８００℃以上を維持しており，三次燃焼炉８の出口でのガス温度が８３０℃を維持するように，それより温度が低下した場合には，三次燃焼炉８において補助燃料５’および酸素源６’を炉内に導入して昇温すると共に，残留する炭化水素類を燃焼させた。
【００２６】
操業中の三次燃焼炉８を出る排ガス量はほぼ１２０００ｄｒｙ−ｍ３／ｈｒ，焼却灰の発生量はほぼ０．３１ｄｒｙ−ｔ／ｈｒであった。これら排ガスおよび焼却灰に酸化態窒素がどのように分布したかを調査した。その結果を表１に示した。表１には，排ガスを次工程で洗浄したときの排水について調査結果も示した。なお，処理したプラスチック含有廃棄物にも酸化態窒素含有物質が含有されているが，表１のデータ，その要因は除去した結果について評価を行ったものである。
【００２７】
【表１】
2004141716.tif 000003
【００２８】
表１の結果から，排ガス中に残存するＴ−Ｎ量は７％に過ぎず，ロータリキルンに噴霧された廃液中の酸化態窒素（Ｔ−Ｎ）の９３％はＮ２ガスに還元されて排出されたことがわかる。
【００２９】
〔実施例２〕
酸化態窒素含有物質１０としてＢ社の硝酸銅の工場廃液を使用した以外は，実施例１を繰り返した。Ｂ社の硝酸銅の工場廃液はＴ−Ｎ量が７．４５重量％であり，この廃液を２２９ｋｇ／ｈｒ　の量で（これはＴ−Ｎ噴霧量＝ほぼ１７０３１ｇ／ｈｒ　に相当する），実施例１と同じ条件でプラスチック含有廃棄物を処理しているロータリキルン１の燃焼初期帯域に，噴霧した。実施例１と同様にして，排ガス，焼却灰および排水に酸化態窒素がどのように分布したかを調査した。その結果を表２に示した。
【００３０】
〔参考例１〕
実施例２と同様のＢ社の工場廃液を，ほぼ２２ｋｇ／ｈｒ　の量で（Ｔ−Ｎ噴霧量＝ほぼ１６４９ｇ／ｈｒ　に相当する）を，ロータリーキルン１に代えて三次燃焼炉８の胴部１４から，炉内に噴霧した以外は実施例２を繰り返した。実施例１と同様にして，排ガス，焼却灰および排水に酸化態窒素がどのように分布したかを調査した。その結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】
2004141716.tif 000004
【００３２】
表２の結果から，ロータリキルンに噴霧した場合には，実施例１と同様に廃液中の酸化態窒素（Ｔ−Ｎ）の９４％はＮ２ガスに還元されて排出されたことがわかる。しかし，参考例１のように三次燃焼炉に噴霧した場合には，硝酸成分を殆ど分解しなかったので，実施例２の１／１０の量に減らして噴霧せざるを得なかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，プラスチック含有廃棄物の焼却処理を利用して酸化態窒素含有物質を無害化処理することができる。そのさい，その焼却設備を大きく改造するようなことは必要ではなく，焼却炉の運転も酸化態窒素含有物質を添加しない場合の平常時とそれほど変更する必要もない。しかも，炉内で発生する炭化水素類のガスをＮＯＸの還元に利用できるので，還元剤を外部から供給する必要もないし，酸化態窒素含有物質の分解・還元に必要な高温の維持はプラスチック含有廃棄物の燃焼熱によって十分にまかなうことができる。したがって，設備的にも操業的にも非常に経済的に酸化態窒素含有物質を無害化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無害化処理を実施するプラスチック含有廃棄物の焼却設備の例を示した略断面図である。
【図２】図１のロータリキルンのＸ−Ｘ’線矢視部分の略断面図である。
【符号の説明】
１　ロータリキルン
２　プラスチック含有廃棄物の投入装置
３　二次燃焼炉
５　補助燃料
６　酸素源（空気）
７　焼却灰
８　三次燃焼炉
９　サンプラー
１０　酸化態窒素含有物質（硝酸銅の工場廃液等）
１１　ロータリキルン内の未燃焼固形物
１３　液状の酸化態窒素含有物質の噴霧ノズル
【図１】
2004141716.tif 000005
【図２】
2004141716.tif 000006