(57)【要約】【課題】高濃度のＯＨラジカルを効率的に生成することのできる活性水の製造方法の提供と、排ガス中の被処理成分、例えばダイオキシンを迅速に分解することのできる排ガス処理方法の提供。【解決手段】排ガスと接触させて前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する活性水の製造方法において、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器１ｄに供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することを特徴とする活性水の製造方法と、前記活性水を排ガスに含まれる被処理成分と接触させて分解する排ガス処理方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスと接触させて前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する活性水の製造方法において、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することを特徴とする活性水の製造方法。
【請求項２】
高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成した直後に、空気を混合し、ＯＨラジカルの濃度を下げ、多量のＯＨラジカルの自己分解による消滅を防止することを特徴とする請求項１に記載の活性水の製造方法。
【請求項３】
高濃度のＯＨラジカルを生成した直後に、低温の空気を混合し、ＯＨラジカルの活性および濃度を下げ、多量のＯＨラジカルの自己分解による消滅を防止することを特徴とする請求項２に記載の活性水の製造方法。
【請求項４】
混合反応器においてＯＨラジカルを生成する際に、前記混合反応器を加熱し、ＯＨラジカル生成反応の反応速度を高め、多量のＯＨラジカルを生成することを特徴とする請求項１に記載の活性水の製造方法。
【請求項５】
混合反応器においてＯＨラジカルを生成する際に、前記混合反応器を加熱し、ＯＨラジカル生成反応の反応速度を高め、多量のＯＨラジカルを生成し、その直後に、低温の空気を混合し、ＯＨラジカルの活性を下げ、多量のＯＨラジカルの自己分解による消滅を防止することを特徴とする請求項４に記載の活性水の製造方法。
【請求項６】
オゾン化ガスおよび過酸化水素を空気または水で希釈し、オゾン化ガスにおけるオゾン濃度および過酸化水素の濃度を調整した後、混合反応器に投入することにより、生成するＯＨラジカル濃度を調整可能にしたことを特徴とする請求項２または３に記載の活性水の製造方法。
【請求項７】
濃度を調整したオゾン化ガスおよび過酸化水素を、加熱した混合反応器に投入し、ＯＨラジカル生成反応の反応速度を高め、その直後に、低温の空気を混合し、ＯＨラジカルの活性を下げ、多量のＯＨラジカルの自己分解による消滅を防止することを特徴とする請求項６に記載の活性水の製造方法。
【請求項８】
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、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することによっ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性水の製造方法および排ガス処理方法に関するものであり、詳しくは、例えば廃棄物を焼却する焼却炉、金属精錬炉等から排出される排ガス中のダイオキシン類を酸化、分解処理するための活性水の製造方法および排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば焼却炉から排出された排ガスは、次のような排ガス処理装置により処理されていた。
可燃性の廃棄物等が焼却炉で焼却されると約８５０℃程度の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスはボイラー等を介して６５０℃以下に冷却された後、減温塔に誘引され、ここでオゾン化ガス、過酸化水素および水を含む活性水が噴霧され排ガス中の被処理成分が分解されるとともに、約２００℃まで急速に冷却される。冷却された後の燃焼ガスは電気集塵機で煤塵が除去された後、誘引送風機を経て煙突から大気に排気される（例えば、特許文献１参照）。
前記活性水は、減温塔内での冷却過程において、オゾン化ガスと過酸化水素との接触化学反応や、オゾン化ガスの熱分解反応等により強力な酸化力を有するＯＨラジカルを生成する。このＯＨラジカルは、排ガス中の例えばダイオキシン類またはダイオキシン類前駆体物質等を分解することができる。その結果、大気中へのダイオキシン類の排出が低減するとともに、電気集塵機で集塵された煤塵のダイオキシン類も低減する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８５２１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排ガス処理装置は、高濃度のＯＨラジカルを効率的に生成することが困難であるという問題点がある。ＯＨラジカルの濃度が低い場合には、排ガス中の被処理成分、例えばダイオキシンを迅速に分解することができない。
【０００５】
したがって本発明の目的は、高濃度のＯＨラジカルを効率的に生成することのできる活性水の製造方法の提供にある。
さらに本発明の別の目的は、排ガス中の被処理成分、例えばダイオキシンを迅速に分解することのできる排ガス処理方法の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排ガスと接触させて前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する活性水の製造方法において、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することを特徴とする活性水の製造方法を提供するものである。
また本発明は、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、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することによっ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を提供するものである。
【０００７】
【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を図面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の活性水製造装置１は、オゾン発生装置１ａ、冷却水供給ポンプ１ｂ、空気供給装置１ｃ、混合反応器１ｄ、過酸化水素供給装置１ｅ、酸素供給装置１ｆ、配管２を備えている。また活性水供給部は、活性水噴霧ノズル１２、冷却水配管１７からなる。
【０００８】
作用について説明する。本実施の形態では、酸素供給装置１ｆから酸素を得、該酸素がオゾン発生装置１ａに導入され、高濃度のオゾン化ガスを生成する。これとは別に過酸化水素供給装置１ｅにより高濃度の過酸化水素を得、これらの高濃度のオゾン化ガスおよび過酸化水素が混合反応器１ｄの中に導入される。混合反応器１ｄの内部では、オゾン化ガスと過酸化水素との接触化学反応や、オゾン化ガスの熱分解反応等により強力な酸化力を有するＯＨラジカルが生成され、配管２に導かれる。その後、二流体噴霧が可能なように空気供給装置１ｃより空気が配管２に導入され、冷却水供給ポンプ１ｂより供給される水とともに活性水噴霧ノズル１２に導かれ、排ガス中に活性水として噴霧される。オゾン化ガスと過酸化水素との化学反応により生成するＯＨラジカルの生成速度は、オゾン濃度と過酸化水素濃度の積に比例するため、両者とも高濃度のとき、多量のＯＨラジカルが生成する。排ガス中の被処理成分、例えばダイオキシンの分解量は、ＯＨラジカル量に比例するため、この多量のＯＨラジカルを排ガス中に噴霧することで、多くのダイオキシンを分解することができる。なお、高濃度のＯＨラジカルは自己分解し消滅しやすいので、排ガスへの活性水の噴霧は、混合反応器１ｄにおいてＯＨラジカルが生成した直後に行うようにするのが好ましい。
なお、本発明でいう高濃度とは、混合反応器１ｄ中にオゾン濃度が１００ｇ／ｍ３以上であり、過酸化水素濃度が３０％以上であることを意味する。
また本実施の形態によれば、ダイオキシンの分解効率が高まるので、供給オゾン量、過酸化水素量の低減が可能となり、結果として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も可能である。
【０００９】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を図２に基づいて説明する。図２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２の活性水製造装置１は、空気混合器１ｇをさらに備えている。その他の符号は、図１と同じである。
【００１０】
作用について説明する。本実施の形態では、酸素供給装置１ｆから酸素を得、該酸素がオゾン発生装置１ａに導入され、高濃度のオゾン化ガスを生成する。これとは別に過酸化水素供給装置１ｅにより高濃度の過酸化水素を得、これらの高濃度のオゾン化ガスおよび過酸化水素が混合反応器１ｄの中に導入される。
ところが、高濃度のＯＨラジカルは、自己分解により、活性水噴霧ノズル１２で噴霧する前に、消費される傾向にある。そこで、混合反応器１ｄの出口付近に、空気混合器１ｇを設け、希釈用の空気を混合し、ＯＨラジカル濃度を低下させる。
図３（ａ）は、混合反応器内滞留時間とＯＨラジカル濃度の関係を説明するための図であり、図３（ｂ）は、混合反応器内滞留時間とＯＨラジカル総量の関係を説明するための図である。図３（ａ）、（ｂ）において、希釈用の空気を混合せずＯＨラジカル濃度を低下を行わない場合（実線３２）、オゾン化ガスと過酸化水素とを混合した直後から、急激にＯＨラジカルが生成し始め、ＯＨラジカル濃度はピークに達する。その後、有機物との反応がなくても、ＯＨラジカルは自己分解により少しずつ消滅していく。この現象はＯＨラジカル総量についても同様である。これに対し、希釈用の空気を混合し、ＯＨラジカル濃度を低下させた本実施の形態の場合（太線３１）、オゾン化ガスと過酸化水素とを混合した直後から、急激にＯＨラジカルが生成し始め、ＯＨラジカル濃度はピークに達するが、その直後に空気を混合しているため、ＯＨラジカル濃度が下がり、自己分解の速度が低下する。ＯＨラジカルの総量は空気を混合しても変化がないので、図３（ｂ）に示したようにＯＨラジカル総量は多量のままに維持される。したがって、この多量のＯＨラジカルを排ガス中に噴霧することで、例えば多くのダイオキシンを分解することができる。
【００１１】
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の活性水製造装置１は、空気冷却器１ｈをさらに備えてなる。その他の符号は、図１、図２と同じである。
【００１２】
作用について説明する。本実施の形態は、実施の形態２とほぼ同じく、混合反応器１ｄの出口付近に、空気混合器１ｇを設け、希釈用の空気を混合する。その希釈用の空気をあらかじめ、空気冷却器１ｈにて冷却しておき、混合後のＯＨラジカルを含む流体を冷却する。その結果、ＯＨラジカルの活性が下がり、自己分解速度がさらに低下し、ＯＨラジカルを多量に含んだまま、噴霧することが可能である。
なお、本実施の形態において、空気は、１０℃程度まで冷却することが好ましい。
【００１３】
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の活性水製造装置１は、混合反応器ヒーター１ｉをさらに備えてなる。その他の符号は、図１、２と同一である。
【００１４】
作用について説明する。本実施の形態は、混合反応器１ｄに混合反応器ヒーター１ｉを取り付け、混合反応器１ｄを加熱する。混合反応器１ｄに導入されたオゾン化ガスと過酸化水素は温められ、ＯＨラジカルの生成速度が増加する。従って、多量のＯＨラジカルを生成することができる。従って、ＯＨラジカルを多量に含んだまま、噴霧することが可能である。
なお、本実施の形態において、ヒーター温度は、２００℃程度が好ましい。
【００１５】
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の符号は、図１，３，４，５と同一である。
【００１６】
作用について説明する。本実施の形態は、混合反応器１ｄに混合反応器ヒーター１ｉを設け、オゾン化ガスと過酸化水素を温めることにより、ＯＨラジカルの生成速度は増加し、多量のＯＨラジカルを生成することができる。さらに空気冷却器１ｈにて冷却された空気を、空気混合器１ｇにて混合することにより、ＯＨラジカルの自己分解速度を低下させ、ＯＨラジカルの消滅を防止し、ＯＨラジカルを多量に含んだまま、噴霧することが可能である。
【００１７】
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活性水供給部を示す図である。
図７の活性水製造装置１は、空気制御弁１ｊ、水制御弁１ｋをさらに備えてなる。その他の符号は、図１，２，４，５，６と同一である。
【００１８】
作用について説明する。本実施の形態は、高濃度のオゾン化ガスに空気制御弁１ｊにて調整された空気を混合することでオゾン化ガスのオゾン濃度を調整し、高濃度の過酸化水素に水制御弁１ｋにて調整された水を混合することで、過酸化水素濃度を調整し、混合反応器１ｄに導入する。前述のように、高濃度のオゾンガスと過酸化水素を混合反応器１ｄで反応させた場合、ＯＨラジカルの生成反応だけでなく、自己分解反応も激しいが、空気混合器１ｇを設け、希釈用の空気を混合し、ＯＨラジカルの自己分解を抑制しているため、混合反応器１ｄに導入するオゾン化ガスおよび過酸化水素濃度を容易に設定することができる。
【００１９】
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における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
図８の符号は、図１，２，４，５，６，７と同一である。
【００２０】
作用について説明する。本実施の形態は、高濃度のオゾン化ガスに空気制御弁１ｊにて調整された空気を混合することでオゾン化ガスのオゾン濃度を調整し、高濃度の過酸化水素に水制御弁１ｋにて調整された水を混合することで、過酸化水素濃度を調整し、混合反応器１ｄに導入する。さらに、混合反応器１ｄにヒーター１ｉを設け、ＯＨラジカル生成の反応速度を高める。さらにまた、混合反応器１ｄの出口に空気混合器１ｇから空気冷却器１ｈで冷却された空気を混合して希釈している。前述のように、高濃度のオゾンガスと過酸化水素を混合反応器１ｄで反応させた場合、ＯＨラジカルの生成反応だけでなく、自己分解反応も激しいが、冷却された空気を混合しているため、ＯＨラジカルの活性および自己分解を抑制している。したがって、混合反応器１ｄに導入するオゾン化ガスおよび過酸化水素濃度をさらに容易に設定することができる。
【００２１】
なお、前記の実施の形態１〜７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、焼却炉の排ガスにかぎることなく、灰溶融炉、アルミ溶解炉、焼成炉、電気炉等の排ガス通路内であれば通路の流れ方向に沿って活性水供給部を備えることで、実施の形態１〜７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。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、排ガスと接触させて前記排ガスに含まれる被処理成分を分解する活性水の製造方法において、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスと高濃度の過酸化水素とを混合反応器に供給し、高濃度のＯＨラジカルを生成し、続いて水と混合することを特徴としているので、高濃度のＯＨラジカルを効率的に生成することができる。また、このような活性水を排ガス処理に用いれば、排ガス中の被処理成分、例えばダイオキシンを迅速に分解することができる。
【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】（ａ）は、混合反応器内滞留時間とＯＨラジカル濃度の関係を説明するための図であり、（ｂ）は、混合反応器内滞留時間とＯＨラジカル総量の関係を説明するための図である。
【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における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態７における活性水製造装置と活性水供給部を示す図である。
【符号の説明】
１　活性水製造装置、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　混合反応器、１ｅ　過酸化水素供給装置、１ｆ　酸素供給装置、１ｇ　空気混合器、１ｈ　空気冷却器、１ｉ　混合反応器ヒーター、１ｊ　空気制御弁、１ｋ　水制御弁、２　配管、１２　活性水噴霧ノズル、１７　冷却水配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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