(57)【要約】【課題】ＳＯ２及び及び塵埃粒子をほぼ１００％削減できるだけでなく、温暖化の原因となるＣＯｘ及びＮＯｘを十分に除去することができ、かつ、船舶に搭載可能な程度に小型で安価な排ガス処理方法及びその装置を得ること。【解決手段】被処理排ガスと塩水とを気液接触させるスクラバを用いて被処理排ガス中の有害成分を除去するに当たり、前記スクラバ内での塩水の流動方向に関して上流側と下流側との間に少なくとも一対の電極を介して直流電圧を印加し、前記上流側から下流側へ流動する塩水を介して両電極間を導通させて前記被処理排ガスと前記スクラバ内及び電極の表面を流動する塩水とを気液接触処理及び電解酸化・還元処理する。【選択図】　図１
2004089770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理排ガスと塩水とを気液接触させるスクラバを用いて被処理排ガス中の有害成分を除去するに当たり、前記スクラバ内での塩水の流動方向に関して上流側と下流側との間に少なくとも一対の電極を介して直流電圧を印加し、前記上流側から下流側へ流動する塩水を介して両電極間を導通させて前記被処理排ガスと前記スクラバ内及び電極の表面を流動する塩水とを気液接触処理及び電解酸化・還元処理することを特徴とする排ガス浄化方法。
【請求項２】
前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して上流側と下流側に配設された一対の電極の各表面に塩水を噴霧又は散布し、前記上流側電極から下流側電極へ流動する塩水により両電極間を導通させて電解処理塩水を生成させると共に、前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側から上流側へ被処理排ガスを流動させ、該被処理排ガスを前記スクラバ内に噴霧又は散布される塩水及び前記電極表面を流動する電解処理塩水と接触させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側の電極に正電位を、上流側の電極に負電位を印加して被処理排ガスを気液接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側の電極を配設した処理領域に酸性塩水を噴霧又は散布し、上流側の電極を配設した処理領域にアルカリ性塩水を噴霧又は散布することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
前記被処理排ガスを前記スクラバ内に導入する前に、塩水と気液接触させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の方法。
【請求項６】
前記塩水が、海水、又は天日乾燥海水塩又は結晶岩塩を淡水又は汽水域水に溶解した塩水であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の方法。
【請求項７】
前記塩水が、エンジン冷却、タービン冷却、タービン復水器冷却、プロセス冷却等の温排水から選択された温塩水であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の方法。
【請求項８】
前記塩水を電解処理してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成させ、そのアルカリ性塩水及び／又は酸性塩水を散布することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の方法。
【請求項９】
前記気液接触処理部を流動する被処理排ガス流がカルマン渦流である、請求項１〜８のいずれか一に記載の方法。
【請求項１０】
前記直流電圧が、純直流、脈流及びパルス流のいずれか一種である、請求項１〜９のいずれか一に記載の方法。
【請求項１１】
前記直流が正弦波交流を全波整流して得られる直流である、請求項１〜９のいずれか一に記載の方法。
【請求項１２】
前記被処理排ガスが、ボイラ、タービン、エンジン、燃焼炉、燃料分解ガス化炉、溶鉱炉、焼結炉、焙焼炉、加熱炉、焼成炉、焼却炉、醗酵槽、トンネル等からの排気ガスであって、該排ガス中のＣＯ２を前記気液接触処理液に溶解させてＨＣＯ３−イオンを含む水溶液として水中に固定化する、請求項１〜１１のいずれか一に記載の方法。
【請求項１３】
前記被処理排ガスを陽極側で電解酸化処理した後、陰電極側で電解還元処理する、請求項１〜１２のいずれか一に記載の方法。
【請求項１４】
前記直流電圧を印加する電極対のうち一方の電極で発生するガスを他方の電極に導き、それぞれの発生ガスの対極で分解して水に溶解させる、請求項１〜１３のいずれか一に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも一対の電極に印加する電圧の極性を周期的に反転させる、請求項１〜１４のいずれか一に記載の方法。
【請求項１６】
前記被処理排ガスを２〜２０μｍの範囲内の波長の赤外線放射光線に被曝させて、被処理排ガス中の有害成分の水溶化を促す、請求項１〜１５のいずれか一に記載の方法。
【請求項１７】
被処理排ガスを浄化処理した廃液を、少なくとも電解酸化及び微細空気気泡による酸化処理、懸濁した固形物の除去による清澄化処理、及び電解還元による中和処理により無害化し、その清澄液を海洋に排水する、請求項１〜１６のいずれか一に記載の方法。
【請求項１８】
前記無害化した清澄液を、排水前に船舶のバラスト水として使用する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記清澄化処理で回収した含水固形物を、前記被処理高温排ガスを用いて気流乾燥処理し、乾燥物として回収する、請求項１〜１６のいずれか一に記載の方法。
【請求項２０】
前記廃液処理槽底部の高温液を抜き出して４０℃以下に冷却し、該冷却液を前記廃液処理槽の上部水面に層流状に噴出させて前記廃液処理槽の上部水面に浮上したスカムを前記廃液処理槽外へ押し流してスカムを回収する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記廃液に、石灰石、蛇紋石（ドロマイト）、高炉滓、転炉滓及び電気炉滓から選択された粉粒体を溶解させ、未溶解物を前記廃液の無害化処理で回収した含水固形物と共に前記被処理高温排ガスを用いて気流乾燥して、被処理排ガス中の硫黄及び又はフッ素成分を除去することにより被処理排ガス浄化処理廃液の無害化を行う、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記被処理排ガスの浄化処理において、通信回線を使用して、計測及び又は送受信した排出量のデータを、排出ガスの排出権取引に用いる、請求項１〜２１のいずれか一に記載の方法。
【請求項２３】
被処理排ガス供給口と浄化ガス排出口を有するスクラバ本体と、スクラバ本体に塩水を供給する塩水供給手段と、直流電圧印加手段と、前記スクラバ本体で生じる廃液を排出する廃液排出手段とからなり、前記スクラバ本体内に前記被処理排ガスと塩水とを気液接触させる気液接触処理部を設け、該気液接触処理部に、塩水の流動方向に関して上流側と下流側に少なくとも一対の電極を設け、該電極対に直流電圧を印加すると共に、前記塩水供給手段により少なくとも上流側電極の表面に塩水を散布又は噴霧するようにしてなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２４】
前記気液接触処理部が、スクラバ本体内に気液接触処理部の塩水の流動方向に関して直交方向に多段に配設された複数の多孔電極板と、該多孔電極板の表面に塩水を噴霧又は散布する噴霧ノズルとで構成され、前記塩水の流動方向に関して最も上流側の多孔電極板と下流側の多孔電極板を電極対とし、両電極間に直流電圧を印加して前記塩水の流動方向に関して上流側多孔電極板から下流側多孔電極板へ流動する塩水により電極間を導通させて塩水を電解させる一方、前記被処理排ガスを前記多孔電極板の孔を介して流動させることにより当該多孔電極板上の塩水及び前記多孔電極板の表面に噴霧又は散布される塩水と気液接触を行わせる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記気液接触処理部が、スクラバ本体の上部に配設され電極対の一方の電極を構成する多孔電極板と、その下方に配設され前記多孔電極板から流下する塩水を貯留する貯液槽と、該貯液槽を貫通し、その溢流液を薄膜状に流下させると共に他方の電極を構成する貯留槽貫通管とで構成され、前記被処理排ガスを前記貯液槽貫通管の内壁面に形成される溢流液薄膜に接触させた後、前記多孔電極板に散布される塩水と接触させる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記気液接触処理部に、気液接触促進手段を設けてなる請求項２３〜２５のいずれか一に記載の装置。
【請求項２７】
前記気液接触促進手段が、電極を構成する貯留槽貫通管内に配設されている請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記気液接触促進手段が、前記貯留槽貫通管の内壁面に点在する突起である、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記気液接触促進手段が、前記貯留槽貫通管の内壁面に隣接又は所定間隔をおいて配設され、スパイラル状流路を形成する円筒状部材又は多数の孔を穿設した円筒状部材である、請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】
前記気液接触促進手段が、前記貯留槽貫通管が気流の流動方向に関して上流側よりも下流側を拡径した管で構成され、気流の流動方向に関して上流側に形成される流動層である、請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
前記気液接触促進手段が、等間隔に穿設された多数の開口を有する複数の板材を相互に所定間隔をおいて、かつ、各板材の開口を透視不能にずらして結合してなる多孔板型複合隔膜からなり、該多孔板型複合隔膜が被処理排ガスの流動方向に対して平行に又は傾斜して、かつ、直流電圧を印加可能に前記気液接触処理部に配設されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項３２】
前記気液接触処理部が、スクラバ本体の上部に配設され電極対の一方の電極を構成する多孔電極板と、その下方に配設され複数の連通管を備えた第一貯液槽と、該第一貯液槽の下方に配設され、その溢流液を貯留する第二貯留槽と、該第二貯液槽を貫通し、その溢流液を薄膜状に流下させると共に他方の電極を構成する第二貯留槽貫通管とで構成され、前記第二貯留槽貫通管を流動する被処理排ガスと該第二貯留槽貫通管を流下する溢流液との間で気液接触させた後、前記多孔電極板の表面に噴霧又は散布される塩水と該多孔電極板の孔を流動する被処理排ガスとの間で気液接触させる、請求項２３に記載の装置。
【請求項３３】
スクラバ内部に被処理排ガスの流動方向に沿って少なくとも二段の気液接触処理部を配設し、その上流側の気液接触処理部に前記酸性塩水を噴霧して被処理排ガスと気液接触させた後、下流側の気液接触処理部に前記アルカリ性塩水を噴霧することにより被処理排ガスと気液接触させる、請求項２３に記載の装置。
【請求項３４】
前記多孔電極板が、円形状平板に多数の孔又はスリットを穿設したもの、複数の環状平板を所定間隔をおいて円錐状に配置したもの、又は多数の孔又はスリットを穿設した平板を円錐状又は角錐状に形成したものである、請求項２３〜３３のいずれか一に記載の装置。
【請求項３５】
前記気液接触処理部が、少なくとも被処理排ガス流の上流部と下流部のそれぞれに配設された貯液棚段で構成され、陰電極が配置された下流部の電解処理液の一部又は全部を陽極が配置された上流部に供給して酸化処理するラインを設けてなる、請求項２３に記載の装置。
【請求項３６】
前記気液接触処理部の少なくとも一対の電極間に、前記気液による導通回路と並列に通電回路を設け、当該通電回路間の直流電圧を可変とし、当該直流電圧を前記電極対間に印加する、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項３７】
少なくとも被処理排ガス流の上流部に第１の電極対を備えた気液接触処理部を設ける一方、その下流部に第２の電極対を備えた電解気液接触処理部を設け、前記電極対間の通電回路とは別の気液による通電回路に並列に、電圧調整機構を備えた通電回路を設け、電位が同じか又は電位の異なる直流電圧を前記第１と第２の電極対のそれぞれに印加する、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項３８】
前記貯液電解処理部の少なくとも一つの棚段のスクラバ側面に開ロ部を設ける一方、該開ロ部に隔膜を挾んで一方の電極が配置された塩水電解槽を配置し、当該電極とスクラバ内部の電極との間に直流通電を印加して、スクラバ内被処理気液の酸化又は還元の電解処理を行う、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項３９】
前記スクラバ内に少なくとも一つの隔壁とその隔壁に開ロ部を設け、該開ロ部に隔膜を配置して、２室の気液接触処理部を形成し、各気液処理部に電極を配置し、電極に前記直流電圧を印加することにより被処理排ガスを浄化する、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項４０】
前記貯液電解処理の棚段の貯液のｐＨを検出して、そのｐＨに基づいて前記電解処理の棚段への給水量及び前記棚段貯液の外部への排水量を制御する、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項４１】
前記電解処理液又は気液の電気伝導度を検出して、その信号に基づいて電極対への通電量を切り替えて電極対に一定電流で通電を行う、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項４２】
前記スクラバの主要部材が金属チタン又はチタン合金製であって、被処理被処理排ガスの気流が垂直方向及び又は水平方向になるように配置されている、請求項２３〜４１のいずれか一に記載の装置。
【請求項４３】
前記気液接触処理部が、最下流部気流を８０℃以下に冷却する気流冷却手段を備えてなる請求項２３〜４２のいずれか一に記載の装置。
【請求項４４】
前記気流冷却手段による冷却により生成した淡水を回収する淡水回収槽を設けてなる、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記スクラバヘの導入前の高温被処理排ガスにより前記スクラバ本体からの排ガスを加熱する熱交換器を前記スクラバ本体を流動する気流の最下流部に設けてなる、請求項２３〜４４のいずれか一に記載の装置。
【請求項４６】
前記廃液排出手段により供給される廃液を無害化処理する廃液無害化処理手段を備え、該廃液無害化処理手段が、前記廃液を収容する廃液処理槽と、該廃液処理槽槽内に配設され前記廃液を電解酸化させる電解酸化電極と、該電解酸化電極電極との間に隔膜を介在させて前記廃液処理槽に配設された対向電極と、前記廃液中に微細気泡を供給する微細気泡発生手段と、前記廃液処理槽に廃液処理促進剤を供給する処理剤供給槽とを含んでなる、請求項２３〜４５のいずれか一に記載の装置。
【請求項４７】
前記廃液処理促進剤が、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉、高炉滓、転炉滓、電気炉滓、ならびに鉄鋼設備からの集塵粉からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記廃液処理槽の下部高温液の一部を所定温度（４０℃）以下に冷却し、該冷却した液を前記廃液処理槽の上部水面に層流を成すように噴射する冷却手段と、前記冷却層状噴流水で押し流される前記廃液処理槽の表層上のスカムを回収するスカム回収手段とを含んでなる、請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
水温温度差発電装置又は水温温度差発電装置を含み、その循環熱搬送媒体液を高温酸化処理液が保有する熱エネルギーにより加熱するようにしてなる、請求項４６に記載の装置。
【請求項５０】
前記被処理排ガス中の微粒子及び浄化処理液を含む廃液から回収されたスラッジ及び又はスカム等の回収含水固形物を、前記スクラバヘ導入前の高温被処理排ガスを用いて気流乾燥する乾燥装置と、その乾燥固形物を回収する捕集器とを備え、前記捕集器からの排出ガスを前記スクラバに導入して被処理排ガスを浄化処理するようにしてなる、請求項４６〜４９のいずれか一に記載の装置。
【請求項５１】
前記乾燥装置が、フラッシュ乾燥器、スプレー乾燥器、アトマイズ乾燥器、流動層乾燥器及びロータリキルンから選択された一種の乾燥装置である、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
回収含水固形物を乾燥装置に搬送する乾燥管の内面及びその内部に、２〜２０μｍの範囲内の波長を高効率で放射する赤外線放射体を配置してなる、請求項５０に記載の装置。
【請求項５３】
前記赤外線放射体が、金属チタン製罐品内面を５００〜８００℃の酸化炎で焼成して得たチタニア皮膜、若しくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された粉体の溶射皮膜、又は焼成成型品である、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記電極が、チタン又はチタン合金材を基体とし、該基体表面に白金、白金イリジウム合金又はロジウムからなるメッキ層を形成してなるメッキ板材若しくはメッシュ状板材、又は前記メッキ層の表面を、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、遷移金属酸化物、タングステン酸化物、白金族金属酸化物及び酸化レニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属酸化物で部分修飾したメッキ板材若しくはメッシュ状板材である、請求項２３〜５３のいずれか一に記載の装置。
【請求項５５】
前記電極と該電極への電極端子とを接続する導電材が、チタン又はチタン合金材の単数又は複数の線材又は板材であっで、その厚みが０．５〜３ミリメートルの成型材の両端に、前記電極と該電極端子とを接続する接続部材を溶接した成型材料を基体材として、該基体に白金、白金イリジウム合金又はロジウムのメッキを施して得た可撓性成型材である、請求項２３〜５３のいずれか一に記載の装置。
【請求項５６】
前記電極端子が、前記導電材に接続可能な接続具を備えた、チタン又はチタン合金材の線材又は板材に、白金、白金イリジウム合金又はロジウムのメッキを施した部材を、金属製ソケットの芯部位に貫通して配置し、セラミックスの碍子でシールした前記金属製ソケットと前記耐食性の導電部材とが一体となった耐熱性の導電端子材である、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記隔膜が、比抵抗値が０．１〜１０オームｃｍの、ポリフッ化エチレン系多孔質膜又はＰＢＯ繊維布材である、請求項３８〜４０のいずれか一に記載の装置。
【請求項５８】
前記隔膜が、等間隔に穿設された多数の開口を有する複数の板材を相互に所定間隔をおいて、かつ、各板材の開口を透視不能にずらして結合してなる多孔板型複合隔膜である請求項３８〜４０のいずれか一に記載の装置。
【請求項５９】
前記隔膜が、等間隔に穿設された多数の開口を有する金属板とポリフッ化エチレン系多孔質膜又はＰＢＯ繊維布材との多孔板型複合隔膜である、請求項３８〜４０のいずれか一に記載の装置。
【請求項６０】
前記多孔板型複合隔膜の少なくとも一枚の板材が電極である、請求項５８又は５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記多孔板型複合隔膜が、多数の孔を穿設したチタン金属板を酸化性雰囲気中５００〜８００℃に保持、焼成して表面にチタニア皮膜を形成した板材、又は多数の孔を穿設したチタン材を含む非磁性の金属板の表面に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された金属酸化物を溶射して得た金属酸化物被覆板材からなる請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
船舶の煙突内に配設されている、請求項２３〜６１のいずれか一に記載の装置。
【請求項６３】
前記少なくとも一対の電極に印加する直流電圧の電源が、交流電源とその交流を全波整流する整流器とからなることを特徴とする、請求項２３〜６２のいずれか一に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス浄化方法及びその装置、特に、海水や人工塩水など塩化ナトリウムを含む塩水を用いて発電所のボイラー、或いは焼却炉、燃焼炉、燃料分解ガス化炉、溶鉱炉、焼結炉、焙焼炉、加熱炉、焼成炉、焼却炉その他の燃焼機器、並びに海洋を運行する船舶の内燃機関等の排ガスを浄化する排ガス浄化方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関やバーナー等の燃焼機器には化石燃料や生物資源などの炭化水素化合物を含む燃料が使用され、その燃焼によって排出される排ガス、被処理排ガス中には、熱だけでなく硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）、未燃焼炭化水素、塵埃粒子及び煤塵（ＰＭ）等が含まれるため、これらが大気汚染や水質汚染など環境汚染や地球温暖化の一因となっている。従って、生物の死滅を予防し人類が経済活動を持続可能にするためには、汚染物質発生源で可能な限り汚染物質の排出量を削減し、環境破壊を防止することが急務である。これを解決するため、燃料処理、燃焼改善及び触媒による排ガス処理など種々提案されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方策を軽油や重油を燃料とする船舶機関やボイラーや加熱炉におけるバーナーその他の燃焼機器に適用しようとすると、排気量や燃料消費量が極めて多いため製造コストや運転コストが著しく増大し、経済的観点からは実用的でないという問題がある。このため、この種の内燃機関や燃焼機器では、従来使用されていた硫黄分や残留炭素分の多い安価な超低質油に代えて、硫黄分の少ない燃料の使用が推奨されているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２０００年１月に規定された船舶でのＮＯｘやＳＯｘについての排出規制は未発効ではあるが、低硫黄燃料を使用するだけではその排出規定値を達成できず、しかも、前記低硫黄燃料は、超低質油に比べて高価であるばかりでなく、抜本的解決法とは言いがたく、また、ディーゼルエンジン等の内燃機関の場合には、ピストンリングとシリンダーライナー間の摩擦、磨耗によりエンジンが多大な損傷を受けるという新たな問題が明らかとなった。
【０００５】
他方、排ガス浄化法として海水をＳＯ２吸収剤として用いる方法が提案されている（ＴＯＫＥＲＵＤＥ　Ａ．　”Ｓｅａｗａｔｅｒ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ＳＯ２　ｒｅｍｏｖａｌ　ａｇｅｎｔ”　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ，　ｐｐ−２１，　２３，　２５，　１９８９、及びＮＹＭＡＮ　Ｇ　Ｂ　Ｇ　”Ｓｅａｗａｔｅｒ　ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ　ｒｅｍｏｖｅｓ　ＳＯ２ｆｒｏｍ　ｒｅｆｉｎｅｒｙ　ｆｌｕｅ　ｇａｓｅｓ”　Ｏｉｌ　＆　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｖｏｌ．　８９，　Ｎｏ．　２６，　ｐｐ５２−５４，　１９９１）。これらの方法は、凝縮器からの海水の一部をスクラバに導入して気液接触させて被処理排ガス中のＳＯ２を吸収させ、その生成した酸性海水を凝縮器からの海水と混合した後、エアレーションによりＳＯ２を酸化させて海水の天然成分である硫酸イオンに変換すると共に、液中の酸素を飽和させた後、海に排出するものである。この方法は、被処理排ガス中のＳＯ２を大部分除去できる利点があるが、被処理排ガス中に含まれる他の硫黄化合物Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ２や他の成分、ＮＯｘ、ＣＯｘ及び塵埃粒子等については対処できないという問題がある。
【０００６】
この問題を解決する手段として、本発明者は、西田修身等と共同して舶用被処理排ガス脱硫脱硝システムを開発した（西田修身、安　淑憲、田代正憲他、「海水電解法による舶用被処理排ガス脱硫脱硝システムの開発」、関西支部　第７６期　定時総会講演会　講演論文集　Ｎｏ．０１４−１、１４−９〜１４−１０、日本機械学会関西支部発行）。この舶用被処理排ガス脱硫脱硝システムは、頂部に被処理排ガス導入口を、側壁下部に排気口をそれぞれ備えたスクラバーと、海水を電気分解してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成する海水電解装置とからなり、前記スクラバーの内部に噴霧ノズルを配設し、前記スクラバの頂部から降下する被処理排ガスに前記噴霧ノズルを介して前記海水電解装置で生成したアルカリ性塩水又は酸性塩水を噴霧して気液接触させるようにしたものである。
【０００７】
前記装置は、海水をポンプで汲み上げ、濾過した後、電気分解してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成させ、生成したアルカリ性塩水をスクラバ内に噴霧して硫黄酸化物を中和させるか、正極室で生成した酸性塩水をスクラバ内に噴霧してＮＯをＮＯ２に酸化させて窒素酸化物を処理するものである。この場合、アルカリ性塩水のｐＨ値を１０前後にすればＳＯ２をほぼ１００％削減でき、また、ＣＯ及びＮＯｘはそれぞれ最大で７５％、９５％削減できる効果が得られるが、ＣＯｘ及びＮＯｘ全体としては半分にも満たない削減効果しか得られず、より一段と処理能力を高める必要があった。
【０００８】
この問題を解決するため、本発明者は、西田修身等と共同して、電気分解槽自体を排ガス処理槽として用い、該電気分解槽をスクラバと一体的に構成し、前記スクラバ内に被処理排ガスを導入すると共に海水を噴霧して気液接触させ、スクラバで処理した被処理排ガスを前記電気分解槽の隔膜で区画されるアルカリ性塩水生成室と酸性塩水生成室に順次導入させるようにした排ガス処理装置を開発した（安　淑憲、西田修身、田代正憲他、「海水電解水の薄液膜層反応による排ガス処理効果」、平成１３年秋期　日本マリンエンジニアリング学術講演会）。この装置は、被処理排ガスが流動する処理室内に海水を噴霧して気液接触させるスクラバと、当該スクラバと一体的に構成されアルカリ性塩水及び酸性塩水を生成する電解装置とからなり、前記電解装置が、隔膜で相互に区画され底部にそれぞれ被処理排ガス噴出口を有する二つの処理室を有し、その一方の処理室底部の噴出口に前記スクラバの被処理排ガス排出口を接続すると共に、当該処理室の被処理排ガス排出口を他方の処理室底部に接続してなることを特徴とするものである。
【０００９】
しかしながら、この装置では、電気分解槽とスクラバとを一体化しているため、必然的に装置の占有容積が大きくなり、船舶に設置するには制約が多く、また、被処理排ガスを処理室底部に微細気泡にして圧入する構造上、圧力損失が大きくなって余剰の動力が必要になる。しかも、この装置では、スクラバで回収した固形物の排出をベルトコンベアにより行うため、洗浄液として使用した酸性塩水によりコンベア駆動機構が腐食し、これを防止するため耐食性を高めようとすると、コストの増大を招くなどの問題がある他、温暖化の原因となるガス、特に、ＣＯｘ及びＮＯｘを十分に除去できないことが明らかとなった。
【００１０】
従って、本発明は、ＳＯ２及び及び塵埃粒子をほぼ１００％削減できるだけでなく、温暖化の原因となるＣＯｘ及びＮＯｘを十分に除去することができ、かつ、船舶に搭載可能な程度に小型で安価な排ガス処理方法及びその装置を得ることを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、基本的には、被処理排ガスと塩水とを気液接触させるスクラバを用いて被処理排ガス中の有害成分を除去するに当たり、前記スクラバ内での塩水の流動方向に関して上流側と下流側との間に少なくとも一対の電極を介して直流電圧を印加し、前記上流側から下流側へ流動する塩水を介して両電極間を導通させて前記被処理排ガスと前記スクラバ内及び電極の表面を流動する塩水とを気液接触処理及び電解酸化・還元処理するようにしたものである。
【００１２】
本発明方法の一実施態様においては、前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して上流側と下流側に配設された一対の電極の各表面に塩水を噴霧又は散布し、前記上流側電極から下流側電極へ流動する塩水により両電極間を導通させて電解処理塩水を生成させると共に、前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側から上流側へ被処理排ガスを流動させ、該被処理排ガスを前記スクラバ内に噴霧又は散布される塩水及び前記電極表面を流動する電解処理塩水と接触させることが行われる。
【００１３】
本発明方法の一実施態様においては、前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側の電極に正電位を、上流側の電極に負電位を印加して被処理排ガスを気液接触させることが行われる。
【００１４】
本発明方法の他の実施態様においては、前記スクラバ内の塩水の流動方向に関して下流側の電極を配設した処理領域に酸性塩水を噴霧又は散布し、上流側の電極を配設した処理領域にアルカリ性塩水を噴霧又は散布することが行われる。
【００１５】
本発明方法の他の実施態様においては、前記被処理排ガスを前記スクラバ内に導入する前に、塩水と気液接触させることが行われる。
【００１６】
本発明方法の他の実施態様においては、前記塩水を電解処理してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成させ、そのアルカリ性塩水及び／又は酸性塩水を散布することが行われる。
【００１７】
本発明方法の他の実施態様においては、前記被処理排ガスを陽極側で電解酸化処理した後、陰電極側で電解還元処理することが行われる。
【００１８】
本発明方法の他の実施態様においては、前記直流電圧を印加する電極対のうち一方の電極で発生するガスを他方の電極に導き、それぞれの発生ガスの対極で分解してＨ２はＨ＋イオンに、Ｃｌ２はＣｌ−イオンにして水に溶解させることが行われる。これにより対極側の消費電力を低減することが可能となる。
【００１９】
本発明方法の他の実施態様においては、前記少なくとも一対の電極に印加する電圧の極性を周期的に反転させることが行われる。
【００２０】
本発明方法の他の実施態様においては、前記被処理排ガスを２〜２０μｍの範囲内の波長の赤外線放射光線に被曝させて、被処理排ガス中の有害成分の水溶化を促すことが行われる。
【００２１】
本発明方法の他の実施態様においては、被処理排ガスを浄化処理した廃液を、少なくとも電解酸化及び微細空気気泡による酸化処理、懸濁した固形物の除去による清澄化処理、及び電解還元による中和処理により無害化し、その清澄液を海洋に排水する、さらには、前記廃液を、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉、高炉滓、転炉滓、電気炉滓、ならびに鉄鋼設備からの集塵粉からなる群から選ばれた物質と廃液処理槽で反応させ、その反応生成物を固液分離した後、その清澄液をｐＨ５〜８に調整して海洋に排水することが行われる。これにより、中和成分と鉄分を海洋水に溶解させて、植物プランクトンの繁殖に供することができる。
【００２２】
本発明方法の他の実施態様においては、前記ｐＨ５〜８に調整し無害化処理した清澄液を船舶のバラスト水として使用することが行われる。これにより、バラスト水の排水がもたらしていた海洋汚染（例えば、外来種の生物による汚染）を防止することができる。
【００２３】
本発明方法の他の実施態様においては、前記酸性塩水を、排ガス浄化装置及びその関連設備の防汚処理剤として、原料海水に添加使用することが行われる。また、前記酸性塩水を船舶のバラスト水として使用してもよい。
【００２４】
本発明方法の他の実施態様においては、前記廃液処理槽底部の高温液を抜き出して４０℃以下に冷却し、該冷却液を前記廃液処理槽の上部水面に層流状に噴出させて前記廃液処理槽の上部水面に浮上したスカムを前記廃液処理槽外へ押し流してスカムを回収することが行われる。
【００２５】
本発明方法の他の実施態様においては、被処理排ガスを浄化処理した廃液を、少なくとも電解酸化及び微細空気気泡による酸化処理、懸濁した固形物の除去による清澄化処理、及び電解還元による中和処理により無害化した後、海洋に排水する。この場合、前記廃液に、石灰石、蛇紋石（ドロマイト）、高炉滓、転炉滓及び電気炉滓から選択された粉粒体を溶解させ、生成した溶解スラリーを気流乾燥して、被処理排ガス中の硫黄及び又はフッ素成分を除去することにより被処理排ガス浄化処理廃液の無害化してもよい。廃液中のフッ素イオン濃度を低減することにより装置材料の腐食を防止することが可能となる。また、前記清澄化処理で回収した含水固形物を、前記被処理高温排ガスを用いて気流乾燥処理し、乾燥物として回収するようにしてもよい。
【００２６】
前記塩水は、海水、又は天日乾燥海水塩又は結晶岩塩を淡水又は汽水域水に溶解した塩水など任意のものを使用することができる。この場合、前記塩水は、電気伝導度が３．５ｓ／ｍ以上のものであれば、任意のものを使用できるが、コストの観点からは海水を使用するのが好ましい。塩水を使用するのは、塩水に含まれるハロゲン化物が、電解時にＣｌＯ−等の次亜ハロゲン酸イオンを生成し、これが被処理排ガス中のＳＯ２、ＮＯ等の亜酸化物の酸化処理に重要な役割を果たすからである。
【００２７】
前記塩水としては、エンジン冷却、タービン冷却、タービン復水器冷却、プロセス冷却等の温排水であってもよい。水温が高ければ、電解効率が高まるので都合が良い。
【００２８】
前記気液接触処理部を流動する被処理排ガス流は、気液接触効率を高めるため、カルマン渦流であるのが好ましい。
【００２９】
前記直流電圧には、純直流電圧のみならず、脈流電圧及びパルス波電圧も含まれる、正弦波交流を全波整流して得られる直流電圧は、波形の平滑回路が不要なため、純直流より力率が高くなるため、塩水の隔膜電解槽及びスクラバの電極対間への印加電圧は、正弦波全波整流電圧を使用するか、これに他の自然エネルギー発電の直流電圧を重畳させた直流電圧を使用するのが好ましい。
【００３０】
前記被処理排ガスは、ボイラ、タービン、エンジン、燃焼炉、燃料分解ガス化炉（例えば、石炭、褐炭、石油、石油ガス、天然ガス、バイオガス、バイオマス等の燃料）、溶鉱炉、焼結炉、焙焼炉、加熱炉、焼成炉、焼却炉、醗酵槽、トンネル等からの排気ガスの処理に適用できる。前記被処理排ガス中のＣＯ２は前記気液接触処理液に溶解させてＨＣＯ３−イオンを含む水溶液として水中に固定化される。
【００３１】
また、通信回線を使用して、計測及び又は送受信した排出量のデータを、排出ガスの排出権取引に用いることもできる。前記排出権取引となるガスは、地球温暖化をもたらすＣＯ２、酸性雨の原因となるＳＯ２等であり、その排出量が多く、取引が行われている。
【００３２】
前記方法を実施する排ガス浄化装置は、被処理排ガス供給口と浄化ガス排出口を有するスクラバ本体と、該スクラバ本体に塩水を供給する塩水供給手段と、直流電圧印加手段と、前記スクラバ本体で生じる廃液を排出する廃液排出手段とからなり、前記スクラバ本体内に前記被処理排ガスと塩水とを気液接触させる気液接触処理部を設け、該気液接触処理部に、塩水の流動方向に関して上流側と下流側に少なくとも一対の電極を設け、該電極対に直流電圧を印加すると共に、前記塩水供給手段により少なくとも上流側電極の表面に塩水を散布又は噴霧するようにしてなることを特徴とする。
【００３３】
排ガス処理は、排ガスの組成、除外対象物及び要求される除去率が、ユーザ毎に異なるためコストパフォーマンスを高めるためには、これらの要件を満たすべく、スクラバの気液接触処理部の構造及び機構を種々に変形できることが必要であるが、これは次のように構成することにより達成し得る。
【００３４】
一実施態様においては、前記気液接触処理部は、スクラバ本体内に気液接触処理部の塩水の流動方向に関して直交方向に多段に配設された複数の多孔電極板と、該多孔電極板の表面に塩水を噴霧又は散布する噴霧ノズルとで構成され、前記塩水の流動方向に関して最も上流側の多孔電極板と下流側の多孔電極板を電極対とし、両電極間に直流電圧を印加して前記塩水の流動方向に関して上流側多孔電極板から下流側多孔電極板へ流動する塩水により電極間を導通させて塩水を電解させる一方、前記被処理排ガスを前記多孔電極板の孔を介して流動させることにより当該多孔電極板上の塩水及び前記多孔電極板の表面に噴霧又は散布される塩水と気液接触させることが行われる。
【００３５】
他の実施態様においては、前記気液接触処理部は、スクラバ本体の上部に配設され電極対の一方の電極を構成する多孔電極板と、その下方に配設され前記多孔電極板から流下する塩水を貯留する貯液槽と、該貯液槽を貫通し、その溢流液を薄膜状に流下させると共に他方の電極を構成する貯留槽貫通管とで構成され、前記被処理排ガスを前記貯液槽貫通管の内壁面に形成される溢流液薄膜に接触させた後、前記多孔電極板に散布される塩水と接触させることが行われる。この場合、前記貯留槽貫通管は、電気的に絶縁して前記貯液槽の底部に立設しても良く、また、前記貯液槽の底部に立設された非電極管部と、該非電極管部の外周又は内周に、電気的に絶縁して装着された電極管部とで構成し、電極管部を差し込みシール又はネジ止めして取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
前記気液接触処理部に気液接触促進手段を設けてもよい。前記気液接触促進手段は、前記貯留槽貫通管の内壁面に点在させた突起であってもよく、前記貯留槽貫通管の内壁面に隣接又は所定間隔をおいて配設され、スパイラル状流路を形成する円筒状部材又は多数の孔を穿設した円筒状部材であってもよい。また、前記気液接触促進手段は、前記貯留槽貫通管が気流の流動方向に関して上流側よりも下流側を拡径した管で構成され、気流の流動方向に関して上流側に形成される流動層としてもよい。さらに、前記気液接触促進手段として、等間隔に穿設された多数の開口を有する複数の板材を相互に所定間隔をおいて、かつ、各板材の開口を透視不能にずらして結合してなる多孔板型複合隔膜を用い、この多孔板型複合隔膜を被処理排ガスの流動方向に対して平行に又は傾斜して、かつ、直流電圧を印加可能に前記気液接触処理部に配設するようにしてもよい。また、前記多孔板型複合隔膜を前記多孔電極板に代替して前記気液接触処理部に配設して使用するようにしても良い。
【００３７】
他の好ましい実施態様においては、前記気液接触処理部は、スクラバ本体の上部に配設され電極対の一方の電極を構成する多孔電極板と、その下方に配設され複数の連通管を備えた第一貯液槽と、該第一貯液槽の下方に配設され、その溢流液を貯留する第二貯留槽と、該第二貯液槽を貫通し、その溢流液を薄膜状に流下させると共に他方の電極を構成する第二貯留槽貫通管とで構成され、前記第二貯留槽貫通管を流動する被処理排ガスと該第二貯留槽貫通管を流下する溢流液との間で気液接触させた後、前記多孔電極板の表面に噴霧又は散布される塩水と該多孔電極板の孔を流動する被処理排ガスとの間で気液接触反応させることが行わせる。
【００３８】
他の実施態様においては、隔膜を介在させて配設された一対の電極を有し、塩水を電解してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成する電解装置を設けると共に、スクラバ内部に被処理排ガスの流動方向に沿って少なくとも二段の気液接触処理部を配設し、前記電解装置で生成する酸性塩水を前記被処理排ガスの流動方向に関して上流側の気液接触処理部に噴霧して被処理排ガスと気液接触させた後、前記電解槽で生成するアルカリ性塩水を前記被処理排ガスの流動方向に関して下流側の気液接触処理部に噴霧することにより被処理排ガスと気液接触反応させることが行われる。
【００３９】
前記電解装置は、その内部を隔膜により少なくとも正極室と負極室とに隔離されていることが好ましい。これは、より高い酸化電位とより低い還元電位の両方の処理液を得るためである。前記隔膜の材料としては、ポリテトラフルオルエチレン（例えば、テフロン（登録商標））などのポリフッ化エチレン系樹脂からなる親水性多孔質膜やＰＢＯ繊維布や前記多孔板型複合隔膜を使用するのが好適である。
【００４０】
また、前記スクラバの気液接触処理部に供給される酸性塩水は、通常、ｐＨ６以下、好ましくは、ｐＨ２〜４に設定される。また、前記気液接触処理部に供給されるアルカリ性塩水は、通常、ｐＨ８以上、好ましくは、ｐＨ８〜１１、最も好ましくはｐＨ９．５〜１０．５に設定される。
【００４１】
前記多孔電極板としては、円形状平板に多数の孔又はスリットを穿設したもの、複数の環状平板を所定間隔をおいて円錐状に配置したもの、又は多数の孔又はスリットを穿設した平板を円錐状又は角錐状に形成したものなどなど任意の形態が使用される。
【００４２】
他の実施態様においては、前記気液接触処理部は、少なくとも被処理排ガス流の上流部と下流部のそれぞれに配設された貯液棚段で構成され、陰電極が配置された下流部の電解処理液の一部又は全部を陽極が配置された上流部に供給して酸化処理するラインを設けられる。
【００４３】
他の実施態様においては、前記気液接触処理部の少なくとも一対の電極間に、前記気液による導通回路と並列に通電回路を設け、当該通電回路間の直流電圧を可変とし、当該直流電圧が前記電極対間に印加される。
【００４４】
他の実施態様においては、少なくとも被処理排ガス流の上流部に第１の電極対を備えた気液接触処理部を設ける一方、その下流部に第２の電極対を備えた電解気液接触処理部を設け、前記電極対間の通電回路とは別の気液による通電回路に並列に、電圧調整機構を備えた通電回路を設け、電位が同じか又は電位の異なる直流電圧が前記第１と第２の電極対のそれぞれに印加される。
【００４５】
他の実施態様においては、前記貯液電解処理部の少なくとも一つの棚段のスクラバ側面に開ロ部を設ける一方、該開ロ部に隔膜を挾んで一方の電極が配置された塩水電解槽を配置し、当該電極とスクラバ内部の電極との間に直流通電を印加して、スクラバ内被処理気液の酸化又は還元の電解処理が行われる。
【００４６】
他の実施態様においては、前記スクラバ内に少なくとも一つの隔壁とその隔壁に開ロ部を設け、該開ロ部に隔膜を配置して、２室の気液接触処理部を形成し、各気液処理部に電極を配置し、電極に前記直流電圧を印加することにより被処理排ガスを浄化することが行われる。
【００４７】
他の実施態様においては、前記貯液電解処理の棚段の貯液のｐＨを検出して、そのｐＨに基づいて制御装置により電動式給排水ポンプの回転速度を変化させることにより、前記電解処理の棚段への給水量及び前記棚段貯液の外部への排水量を制御することが行われる。
【００４８】
他の実施態様においては、前記被電解処理塩水又は気液の電気伝導度を検出して、その信号を基づいて電極対への通電量を切り替える通電量切替機構により電極対に一定電流量の通電を確保することが行われる。通電量切替は、変圧器の入力側又は出力側のいずれかに巻線比の異なる多数の端子を設け、その端子をコンピュータ又はシーケンサを用いて切り替え選択するようにしてもよい。
【００４９】
他の実施態様においては、前記スクラバの主要部材が金属チタン又はチタン合金製であって、被処理被処理排ガスの気流が垂直方向及び又は水平方向になるように配置される。
【００５０】
他の実施態様においては、前記気液接触処理部に、最下流部気流を８０℃以下に冷却する気流冷却手段が配設される。前記気流冷却手段による冷却により生成した淡水を回収する淡水回収槽及びＦＲＰ製ブロワによる排気手段を設けてもよい。
【００５１】
他の実施態様においては、前記スクラバヘの導入前の高温被処理排ガスにより前記スクラバ本体からの排ガスを加熱する熱交換器を前記スクラバ本体を流動する気流の最下流部に設け、これにより白煙の排出を防止することが行われる。
【００５２】
他の実施態様においては、前記廃液排出手段により供給される廃液を無害化処理する廃液無害化処理手段を備え、該廃液無害化処理手段が、前記廃液を収容する廃液処理槽と、該廃液処理槽槽内に配設され前記廃液を電解酸化させる電解酸化電極と、該電解酸化電極電極との間に隔膜を介在させて前記廃液処理槽に配設された対向電極と、前記廃液中に微細気泡を供給する微細気泡発生手段と、前記廃液処理槽に廃液処理促進剤を供給する処理剤供給槽とを含んでなる。この場合、微粒子を除外処理した清澄液を対極の陰電極が配置された還元処理槽に導き、前記電極対への直流電圧の印加によりｐＨを５〜８に調整し、河川を含む海洋に排水するのが好ましい。
【００５３】
前記廃液処理促進剤は、中和処理と鉄イオンの溶解、添加処理を兼ねるもので、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉、高炉滓、転炉滓、電気炉滓、ならびに鉄鋼設備からの集塵粉からなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。また、凝集剤であっても良い。この凝集剤は、アルミニウムイオンを含む無機系のものが好適である。
【００５４】
他の実施態様においては、前記廃液処理槽の下部高温液の一部を所定温度（通常、４０℃以下）に冷却し、該冷却した液を前記廃液処理槽の上部水面に層流を成すように噴射する冷却手段と、前記冷却層状噴流水で押し流される前記廃液処理槽の表層上のスカムを回収するスカム回収手段とが付設される。
【００５５】
また、水温温度差発電装置又は水温温度差発電装置を付設し、その循環熱搬送媒体液を前記廃液処理槽内の高温液が保有する熱エネルギーで加熱してもよい。前記循環熱搬送媒体液としては、アンモニア水、臭化リチウム水溶液等が好適である。
【００５６】
前記ｐＨ５〜８に調整した清澄液は船舶のバラスト水として使用することができる。また、前記酸性塩水を、該被処理排ガス浄化処理装置及びその関連設備の防汚処理剤として、原料海水に添加使用してもよい。
【００５７】
また、前記廃液から回収されたスラッジ及び又はスカム等の回収含水固形物を、前記スクラバヘ導入前の高温被処理排ガスを用いて気流乾燥する乾燥装置と、その乾燥固形物を回収する捕集器とを付設し、前記捕集器からの排出ガスを前記スクラバに導入して被処理排ガスを浄化処理するようにしてもよい。
【００５８】
前記乾燥装置としては、フラッシュ乾燥器、スプレー乾燥器、アトマイズ乾燥器、流動層乾燥器及びロータリキルンから選択された一種の乾燥装置を使用すれば良い。この場合、回収含水固形物を乾燥する乾燥管の内面及びその内部に、２〜２０μｍの範囲内の波長を高効率で放射する赤外線放射体を配置してもよい。前記赤外線放射体としては、金属チタン製罐品内面を５００〜８００℃の酸化炎で焼成して得たチタニア皮膜、若しくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された一種の材料の溶射皮膜、又は焼成成型品などを使用することができる。
【００５９】
また、前記高温被処理排ガスを用いた回収含水固形物の気流乾燥は、該回収乾燥物の一部を被乾燥用含水固形物と混合して、前記乾燥のために供給する回収固形物の水分濃度を調整するようにしてもよい。
【００６０】
他の好ましい実施態様においては、被処理排ガス浄化処理廃液の無害化処理は、前記被処理排ガス浄化処理廃液に、石灰石、蛇紋石（ドロマイト）、高炉滓、転炉滓及び電気炉滓から選択された粉粒体を溶解させ、生成した溶解スラリーを、気流乾燥して、被処理排ガス中の硫黄及び又はフッ素成分を除去することが行われる。
【００６１】
前記電極は、チタン又はチタン合金材を基体とし、該基体表面に白金、白金イリジウム合金又はロジウムからなるメッキ層を形成してなるメッキ板材若しくはメッシュ状板材、又は前記メッキ層の表面を金属酸化物で部分修飾したメッキ板材若しくはメッシュ状板材が好適である。なお、電極材料としてのロジウムは、白金に比べて耐食性が若干劣るが、電極のコストを低減することができる利点がある。前記電極表面を部分修飾する金属酸化物としては、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、遷移金属酸化物、タングステン酸化物、白金族金属酸化物及び酸化レニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種を使用すれば良い。この場合、電極表面部分修飾物は、電極のジュール熱で赤外線放射効率を高めるほか、水の電解効率を高める作用がある。
【００６２】
他の実施態様においては、前記電極と該電極への電極端子とを接続する導電材として、チタン又はチタン合金材の単数又は複数の線材又は板材であっで、その厚みが０．５〜３ミリメートルの成型材の両端に、前記電極と該電極端子とを接続する接続部材を溶接した成型材料を基体材として、該基体に白金、白金イリジウム合金又はロジウムのメッキを施して得た可撓性成型材が使用される。
【００６３】
好ましい実施態様においては、前記電極端子は、前記導電材に接続可能な接続具を備えた、チタン又はチタン合金材の線材又は板材に、白金、白金イリジウム合金又はロジウムのメッキを施した部材を、金属製ソケットの芯部位に貫通して配置し、セラミックスの碍子でシールした前記金属製ソケットと前記耐食性の導電部材とが一体となった耐熱性の導電端子材で構成される。
【００６４】
好ましい実施態様においては、前記隔膜は、比抵抗値が０．１〜１０オームｃｍの合成繊維隔膜、金属隔膜又は合成樹脂隔膜が使用される。例えば、ポリフッ化エチレン系多孔質膜、ＰＢＯ繊維布材、又は等間隔に穿設された円形又は角形の開ロ部をもつチタン金属板又は塩化ビニル樹脂板を、それらの開口部を透視不能に偏芯させて、かつ、相互に所定の間隔を開けて張り合わせた多孔板型複合隔膜、又は等間隔に穿設された多数の開口を有する金属板とポリフッ化エチレン系多孔質膜又はＰＢＯ繊維布材とを組み合わせた多孔板型複合隔膜から選択された隔膜が挙げられる。前記多孔板型複合隔膜は、チタン金属板又は塩化ビニル樹脂板を所定の寸法に孔開けした板材を少なくとも二枚所定間隔をおいて張り合わせて構成した隔膜が好ましい。
【００６５】
他の実施態様においては、前記多孔板型複合隔膜は、チタン金属板を所定の寸法に孔開けし、該材の表面を酸化炎で５００〜８００℃に保持、焼成してチタニア皮膜を形成した板材、又は前記チタン材を含む非磁性の金属板を所定の寸法に孔開けし、該孔開け金属板表面に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された一種の金属酸化物を溶射して得た金属酸化物被覆板材が使用される。前記多孔板型複合隔膜の少なくとも一枚が電極として使用することもできる。
【００６６】
前記多孔板型複合隔膜を、被処理排ガスの流動方向に対して平行に又は傾斜して、かつ、直流電圧を印加可能に前記気液接触処理部に配設してもよい。
【００６７】
前記方法により浄化された被処理排ガスを排出する排気筒を船舶の煙突として利用するか、又は船舶の煙突内に被処理排ガス浄化装置を設置して前記方法を行う。
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説明する。図中、同一又は類似の部材には同符号を付してある。
【００６９】
図１に示す本発明の一実施態様に係る排ガス浄化処理装置は、縦型スクラバ１からなり、該縦型スクラバ１は、円筒状スクラバ本体２と、その下部に配設された廃液貯留槽３とを含む。前記スクラバ本体２は、その側壁に被処理排ガス導入口４を、上部に排気口５をそれぞれ備え、前記被処理排ガス導入口４は、ブロワ６及び排ガス供給ライン７を介して排ガス発生源（図示せず）に接続されている。前記ブロアは、必ずしも必要ではないが、エンジンに直結した場合、その背圧を利用することができる。
【００７０】
前記スクラバ本体２の内部には、上下二段の気液接触処理部８Ａ，８Ｂが配設され、各気液接触処理部８Ａ，８Ｂは、多孔電極板９Ａ，９Ｂと各多孔電極板９Ａ，９Ｂに向けて塩水を散布又は噴霧する少なくとも一つの噴霧ノズル１０Ａ，１０Ｂで構成されている。各多孔電極板９Ａ，９Ｂは、前記スクラバ本体２から電気的に絶縁して配設され、各多孔電極板９Ａ，９Ｂ上に形成される浅いバブリング層の処理液を下方に導く導管１１Ａ，１１Ｂが配設されている。各導管１１Ａ，１１Ｂは多孔電極板９Ａ，９Ｂの底部にそれと電気的に絶縁して取り付けられ、その下端は、気流が導管１１を経て流動するのを防止するため、下方のバブリング層又は貯留層内に伸長し、その液面下で終端している。
【００７１】
また、前記多孔電極板９Ａ，９Ｂを対の電極として使用するため、上段側多孔電極板９Ｂは陰電極端子１２を介して直流電源１３の負極に接続され、下段側多孔電極板９Ａは、陽極端子１４を介して直流電源１３の陽極に接続されている。前記電極対に直流電力を供給する直流電力供給手段若しくは直流電源１３としては、純直流を発生する燃料電池、太陽電池、直流発電機及び蓄電池の他、交流発電機や商用電源の交流を直流に変換したものなど任意のものを使用できるが、本実施例においては、商用電源からの交流を全波整流して直流に変換する整流装置で構成されている。
【００７２】
前記噴霧ノズル１０Ａ，１０Ｂは塩水供給ポンプ１５を備えた塩水供給ライン１６を介して原塩水槽１７に接続され、該原塩水槽１７は揚水ライン１８に接続され、該揚水ライン１８に配設された揚水ポンプ１９により海洋から塩水を供給される。
【００７３】
前記スクラバ本体２の下部に設けられた廃液貯留槽３は、廃液排出ライン２０を介して廃液無害化処理装置２１に接続され、そこで廃液は無害化処理して固液分離され、回収された含水固形物Ｓは底部から取り出され、無害化した廃液Ｌは排出ライン２２を介して海洋Ｍ又は河川に排出される。
【００７４】
使用に際しては、まず、揚水ポンプ１９で汲み上げられた原塩水槽１７内の海水が処理液として供給ポンプにより気液接触処理部８Ａ，８Ｂに送られ、前記上段側多孔電極板９Ｂの上方に配設された噴霧ノズル１０Ｂを介して前記上段側多孔電極板９Ｂに向けて噴霧されると共に、前記下段側多孔電極板９Ａの下方に配設された噴霧ノズル１０Ａを介して前記多孔電極板９Ｂに向けて上向きに噴霧される。このため、気液接触処理部８Ａ，８Ｂの多孔電極板９Ａ，９Ｂ上にはバブリング層が形成され、余剰の処理液は導管１１Ａ，１１Ｂを介して下方へ流出する。
【００７５】
前述の通り、各気液接触処理部８Ａ，８Ｂの多孔板Ａ，Ｂ間には直流電圧が印加され、両気液接触処理部８Ａ，８Ｂの処理液が上段側多孔電極板９Ｂから下方へ伸長している導管１１内を流れる処理液を介して導通するため、多孔電極板９Ａ，９Ｂの表面では電子の授受により酸化処理及び還元処理が行われる。即ち、直流電圧の印加により処理液である海水が下記反応により電気分解される。このため、下段側気液接触処理部８Ｂの処理液は酸性に傾き、上段側気液接触処理部８Ａの処理液はアルカリ性に傾くことになる。
正極側
２Ｈ２Ｏ　→　Ｏ２　＋　４Ｈ＋　＋　４ｅ−
ＮａＣｌ　→　Ｎａ＋　＋　Ｃｌ−、２Ｃｌ−　→　Ｃｌ２　＋　２ｅ−
Ｃｌ−　＋　２ＯＨ−　→　ＣｌＯ−　＋　Ｈ２Ｏ　＋　２ｅ−
Ｃｌ２　＋　Ｈ２Ｏ　＋　→　ＨＣｌＯ　＋　Ｃｌ−　＋　Ｈ＋
ＨＣｌＯ　＋　２Ｈ２Ｏ　→　ＣｌＯ３−　＋５Ｈ＋　＋　５ｅ−
負極側
２Ｈ２Ｏ　＋　２ｅ−　→　Ｈ２　＋　２ＯＨ−
【００７６】
他方、エンジン又はボイラー等の排ガス発生源からの被処理排ガスは、ブロワ６の作用を受けて排ガス供給ライン７から被処理排ガス導入口４を経てスクラバ本体２内に導入され、噴霧ノズル１０Ｂから噴霧される海水と共に、排ガスの流動方向に関して上流側、即ち、下段側の気液接触処理部８Ａに流入する。この排ガスは、下段側気液接触処理部８Ａの多孔電極板９Ａの孔を通過する際、気泡となって気液接触しながら多孔電極板９Ａ上の塩水層（バブリング層）を通過し、同様にして、上段側の気液接触処理部８Ｂを気液接触しながら通過する。なお、被処理排ガスは、カルマン渦流を形成する速度で流動させるのが好ましい。
【００７７】
各気液接触処理部８Ａ，８Ｂでは、被処理排ガス中に含まれる亜酸化物（ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯ等）が、電極面及びその近傍で生成される酸化力の強い成分（具体的には、次亜ハロゲン酸イオン（ＣｌＯ−、ＢｒＯ−、ＩＯ−）、・ＯＨラジカル）、酸化性ガス（Ｃｌ２、Ｏ２））や酸化還元電位（ＯＲＰ）の高い酸化電位等の作用により、海洋等の自然界で安定で無害な物質（ＮＯ３−、ＳＯ４２−）に変換され、高効率で有害成分の除去される。このときの諸反応は、次の通りと推測される。
【００７８】
排ガスの流動方向に関して上流側、即ち、下段側気液接触処理部８Ａに流入した排ガス中のＳＯ２、ＮＯ、ＣＯ等の亜酸化物は、処理液の電解により生成する次亜ハロゲン化物イオンの酸化作用によりそれぞれＳＯ３、ＮＯ２、ＣＯ２に酸化され、ＳＯ３及びＮＯ２は下記イ〜ロに示す反応により水溶化し、ＳＯ４２−、ＮＯ３−として処理液中に存在するようになる。
イ）ＮＯ２
２ＮＯ２　→　Ｎ２Ｏ４
Ｎ２Ｏ４　＋　Ｈ２Ｏ　→　ＨＮＯ３　＋　ＨＮＯ２
ＨＮＯ３　＋　ＮａＯＨ　→　ＮａＮＯ３　＋　Ｈ２Ｏ
ＨＮＯ２　＋　ＮａＯＨ　→　ＮａＮＯ３　＋　Ｈ２Ｏ
ロ）ＳＯ３
ＳＯ３　＋　Ｈ２Ｏ　→　Ｈ２ＳＯ４
【００７９】
排ガス中のＣＯ２及び下段側気液接触処理部８Ａで生成したＣＯ２は、排ガスの他の成分と共に、上段側気液接触処理部８Ａに入り、そのバブリング層の処理液と気液接触し、水及びアルカリ成分との反応により炭酸イオンを生成し、アルカリ性塩水に吸収除去される。
ＣＯ２　＋　Ｈ２Ｏ　→　ＨＣＯ３−　＋　Ｈ＋
Ｈ２ＣＯ３　＋　ＮａＯＨ　→　ＮａＨＣＯ３　＋　Ｈ２Ｏ
ＮａＨＣＯ３　＋　ＮａＯＨ　→　Ｎａ２ＣＯ３　＋　Ｈ２Ｏ
【００８０】
この場合、処理液のＨＣＯ３−イオン濃度とｐＨの関係は図１２に示すとおりで、処理液に二酸化炭素が吸収されるにつれてｐＨが低下することを示している。
【００８１】
また、未燃焼物のＣＨ４は、下段側多孔電極板９Ａの表面で・ＯＨラジカルにより酸化され、メタノールを経て水に可溶化し、さらに処理液中の酸素や微生物で酸化されて最終的にはＣＯ２と水に分解される。更に、排ガス中のＮ２Ｏは、陰電極となる上段側の多孔電極板９の表面及びその近傍で・Ｈラジカルにより還元され、Ｎ２と水とに分解される。なお、排ガス中の油分や煤塵等は水に難溶であるが、塩水との衝突により物理的に落下除去されると共に、電解作用を受けた活性の高い処理液を通る過程で捕捉されるため、除去効率を高めることができる。
【００８２】
このようにして有害成分を除去された排ガスは、スクラバ上部から大気中へ排気される。この場合、本実施例のように、被処理排ガスを電解酸化処理後に電解還元処理を行うことにより、下段側気液接触処理部で発生したｐＨの低い酸性ガス成分が上段側気液接触処理部を通過する過程で捕捉され中和されるため、酸性ガス成分が大気中に放出されることはない。
【００８３】
前記上段側気液接触処理部８Ａの余剰の処理液は、導管９Ａを経て下段側気液接触処理部に流下し、そのバブリング層の処理液と混合される。下段側気液接触処理部８Ｂの余剰の処理液は、導管１１Ｂを経て廃液貯留槽３に収集され、そこから廃液ポンプにより廃液無害化装置に送られて固形物を分離し、無害化した後、海洋へ廃棄される。
【００８４】
図２は、本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施態様を示し、この排ガス浄化装置は、横型スクラバ２３と隔膜型塩水電解槽２４とからなり、前記横型スクラバ本体２５は、被処理排ガス導入口４に前処理用気液接触筒２６を備えている。また、横型スクラバ本体２５の内部は、貯液部となる下部を堰板２７により気液酸化処理液貯槽２８と気液還元処理液貯槽２９とに区画されると共に、その上方空間を気液流邪魔板３０により電解酸化処理帯３１と電解還元処理帯３２とに区画され、各処理帯は隔膜板により区画して処理帯を長くしてある。
【００８５】
前記隔膜型塩水電解槽２４は、隔膜３３としての隔膜３３により陽電極電解処理液槽３４と陰電極電解処理液槽３５とに区画され、各槽には陽電極３６及び陰電極３７がそれぞれ配設され、両電極間に直流電圧を印加することにより陽電極電解処理液槽３４内には、通常、ｐＨ６以下、好ましくは、ｐＨ２〜４の酸性塩水が、陰電極電解処理液槽３５には、通常、ｐＨ８以上、好ましくは、ｐＨ８〜１１のアルカリ性塩水が生成される。この場合、図１３に示すように両電解槽内のｐＨは時間の経過と共に変化し、ある時間経過すると平衡する。
【００８６】
陽電極電解処理液槽３４は陽極電解処理液供給ライン３８により電解酸化処理帯３１内に配設された噴霧ノズル１０Ａに接続され、陰電極電解処理液槽３５は陰電極電解処理液供給ライン３９により電解還元処理帯３２に配設された噴霧ノズル１０Ｂに接続されている。また、前処理用気液接触筒２６内には、噴霧ノズル１０Ｃが配設され、排ガス供給ライン７から供給される排ガスに海水を噴霧して塵埃等を除去するようにしてある。前記隔膜３３は、ポリテトラフルオルエチレンからなる親水性多孔質膜が採用されている。
【００８７】
使用に際しては、原塩水槽１７内の塩水は、原塩水供給ラインにより隔膜型塩水電解槽２４に送られ、そこで電解されて酸性塩水とアルカリ性塩水とに変性され、陽電極電解処理液槽３４内の酸性塩水は、陽極電解処理液供給ライン３８を経て噴霧ノズル１０Ａにより電解酸化処理帯３１に噴霧され、陰電極電解処理液槽３５のアルカリ性塩水は、陰電極電解処理液供給ライン３９を経て噴霧ノズル１０Ｂにより電解還元処理帯３２に噴霧される。
【００８８】
被処理排ガスは、排ガス供給ライン７により前処理用気液接触筒２６内に供給され、そこで噴霧ノズル１０Ｃから噴霧される塩水と混合接触させられ、これにより塵埃等の微粒子が除去される。次いで、電解酸化処理帯３１に導入された被処理排ガスは、噴霧ノズル１０Ａからの霧状酸性塩水と接触し、当該被処理排ガスに含まれる亜酸化物が前記酸性塩水に含まれる酸化力の強い次亜ハロゲン酸イオン（ＣｌＯ−、ＢｒＯ−、ＩＯ−）等との反応及び陽極表面での電子授受による酸化反応により安定で無害な物質（ＮＯ３−、ＳＯ４−）に変換されて酸性塩水に溶解し、被処理排ガスから除去される。また、一酸化炭素も酸化されて二酸化炭素となる。
【００８９】
前記酸性塩水で処理された被処理排ガスは、電解酸化処理帯３１から電解還元処理帯３２に流入し、そこで噴霧ノズル１０Ｂからのアルカリ性塩水の微細な液滴と接触し、被処理排ガス中のＣＯ２は、アルカリ性塩水により水和反応が促進され、アルカリ性塩水に溶解し、除去される。これにより、ＣＯ２の大気中への排出濃度が低下させることができる。また、更に、排ガス中のＮ２Ｏは、陰電極３７の表面で生成する・Ｈラジカルにより還元され、Ｎ２と水とに分解される。アルカリ性塩水の液滴は、気液還元処理液貯槽２９に貯留されるが、余剰分は堰板２７を越えて気液酸化処理液貯槽２８に流入して酸性処理廃水の中和し、気液酸化処理液貯槽２８内の廃液は、図１の装置の場合と同様に廃液無害化処理装置２１に送られ無害化される。
【００９０】
本実施例においては、被処理排ガスを陰陽両電極表面で電解酸化処理及び電解還元処理するだけでなく、横型スクラバ本体２５内に処理液として酸性塩水及びアルカリ性塩水を噴霧して排ガス中の有害成分の水溶化を促進させるようにしているため、浄化効率を一段と向上させることができる。
【００９１】
ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２Ｏ等の地球温室効果ガスは、波長が２〜２０μｍの範囲内の赤外線に暴露させるとこにより反応活性が高められて活性化する。
【００９２】
この活性化した地球温室効果ガス、前記直流電圧の印加による電極面での電解反応及び気液接触処理部８での界面活性化作用が、排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘ、ＰＭ、メタン、有機塩化物等の有害な除去対象物質の水溶化を促し、前記スクラバ１での除去効率を一段と高める。
【００９３】
図３は、本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施態様を示し、この排ガス浄化装置は、図１の装置に於ける上下二段の多孔電極板７の代わりに、バブリングによる圧力損失を避けるため、多連型気液電解処理部を設けたもので、該気液電解処理部は、一方の電極を構成する多孔電極板９からなる第二気液接触処理部と、他方の電極を構成し、第二気液接触処理部からの流下液を貯留し、その溢流液を流下させて第一気液接触処理部を形成させる貯液槽貫通管６６を含む貯液槽とを含む。
【００９４】
前記排ガス浄化装置は、そのスクラバ本体２内に、陽電極貯液槽４０と陰電極貯液槽４１を配設し、前記陽電極貯液槽４０内に、その底壁を貫通し当該底壁から電気的に絶縁された複数の陽電極貯液槽貫通管４２を立設し、その上端開口部から溢流液を流下させて薄膜型気液接触処理部を形成させるようにしてある。また、各陽電極貯液槽貫通管４２は、その外周に導電管４３が装着され、各導電管４３は相互に電気的に接続され、陽極端子１４を介して直流電源１３の陽極に接続されている。前記陰電極貯液槽４１内には、その底壁を貫通する陰電極貯液槽貫通管４４が立設されると共に、下端が陽電極貯液槽４０の液面下で終端する複数の陰電極溢流液導管４５を設け、前記陰電極貯液槽４１の上方に前記陰電極貯液槽貫通管４４と同軸に複数の円錐状多孔電極板４６を配設し、気液接触を促進させるようにしてある。
【００９５】
前記円錐状多孔電極板４６は、図１０に示すように、所定間隔をおいて複数のリングプレート４７を複数の支持棒４８及び導電管４３又は可撓性導電材で連結して多段に配設することにより構成され、隣り合うリングプレート４７間の空間が気液通過部を形成している。最下位のリングプレート４７には複数の取付孔４９が形成され、この取付孔４９を介して塩水の流動方向に関して上流側の気液接触処理部８に固定される。なお、多孔電極板９は、これに限定されるものではなく、多孔電極板９に代えて、図１１に示すように、多数のスリットを穿設してなる円錐状電極板（ａ）、或いは多数の孔を穿設し、その一部に突起部材を装着してなる角錐状電極板（ｂ）などを使用してもよい。
【００９６】
また、スクラバ本体２は、その側壁に前記陽電極貯液槽４０に連通する陽極電解処理液抽出ライン５０が配設され、前記陽電極貯液槽４０内の陽極液の一部を取り出し、排ガス導入口に配設された噴霧ノズル１０Ｃを介して噴霧し排ガスを前処理するようにしてある。図中、５２は、各ポンプ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの回転数を制御する制御装置、５３はｐＨセンサーで、陽電極貯液槽４０及び陽極液のｐＨを検出し、その検出信号に基づいて前記制御装置５２により各ポンプ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが制御される。
【００９７】
使用に際しては、被処理排ガスは、排ガス供給ライン７により前処理用気液接触筒２６内に供給され、そこで噴霧ノズル１０Ｃから噴霧される塩水と混合接触させられ、塵埃等の微粒子を除去した後、スクラバ本体２に導入される。前記スクラバ本体２は、円錐状多孔電極板４６の表面に塩水供給ライン１６から噴霧ノズル１０を介して塩水が散布される。散布された塩水は、円錐状多孔電極板表面を経て陰電極貯液槽４１に流入し、その溢流液は陰電極溢流液導管４５を介して陽電極貯液槽４０に流入し、陽電極貯液槽貫通管４２から溢流液として廃液貯留槽３に流入する。
【００９８】
他方、スクラバ本体２に流入した被処理排ガスは、陽電極貯液槽貫通管４２を通って上昇するが、円錐状多孔電極板４６と陽電極貯液槽貫通管４２との間に直流電圧が印加されているため、両者間が陰電極貯液槽４１から陰電極溢流液導管４５を流下する溢流水を介して導通し、陽電極貯液槽貫通管４２の表面で電子の授受により塩水の電解及び活性化が行われる一方、陽電極貯液槽貫通管４２の内壁面では、その表面に沿って流下する溢流液と被処理排ガスとの気液接触反応により、当該被処理排ガスに含まれる亜酸化物や一酸化炭素が前記酸性塩水に含まれる酸化力の強い次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）等の酸化作用により酸化され、安定で無害な物質（ＮＯ３−、ＳＯ４−、ＨＣＯ３−）に変換されて酸性塩水に溶解し、廃液貯留槽３に流入する。
【００９９】
前記陽電極貯液槽貫通管４２を通り抜けた被処理ガスは、陰電極貯液槽４１の底部に立設された陰電極貯液槽貫通管４４を通って上昇し、円錐状多孔電極板４６のスリット状隙間を通過するが、その際に円錐状多孔電極板４６の表面で電解され、かつ、その表面に沿って流下する塩水との接触及び噴霧ノズル１０から散布される塩水との接触により被処理排ガス中の有害物質が除去される。即ち、被処理排ガス中のＣＯ２は水和反応により塩水に溶解して除去され、Ｎ２Ｏは円錐状多孔電極板４６の表面で生成する・Ｈラジカルにより還元されＮ２と水とに分解される。
【０１００】
図４は、本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施態様を示し、この排ガス浄化装置は、図３の装置に於ける多連型気液接触処理部を排ガスの流動方向に関して上流部（下段）と下流部（上段）との二段構成とし、各気液接触処理部８Ａ，８Ｂの電極対、即ち、円錐状多孔電極板４６と導電管４３との間に直流電圧を印加するようにしてある。また、本実施例においては、原塩水槽１７に給水管５４から水を供給する一方、岩塩供給管５５から岩塩を添加し、攪拌機５６で混合攪拌し、その溶液を塩水としてスクラバに供給するようにしてある。
【０１０１】
前記各陽電極貯液槽４０には、大径の陽電極貯液槽貫通管４２が陽電極貯液槽４０と同軸に配設され、その内壁面に隣接して同心円状断面を有する多数の孔を穿設した複数の円筒体（図示せず）を配設して気液接触面積を増大させるようにしてある。また、排ガスの流動方向に関して下流側（塩水の流動方向に関して上流側）の陽電極貯液槽４０内の処理液の一部又は全部をライン５７を介して排ガスの流動方向に関して上流側の陽電極貯液槽４０に供給し、そこで酸化処理した後に廃液貯留槽３に排出するようにしてある。
【０１０２】
また、塩水又は気液接触処理部８での気液間の電気伝導度に変化が生じた場合でも安定した浄化性能を発揮できるように、スクラバ本体２内での円錐状多孔電極板４６と陽電極貯液槽貫通管４２間の処理液を介しての通電回路とは別に、それと並列に導電体による通電回路をスクラバ本体外に設け、その両電極間に印加する電圧を電圧調整手段としての可変抵抗５８により調節できるようにする一方、前記円錐状多孔電極板４６と陽電極貯液槽貫通管４２との間に印加する直流電圧の極性をスイッチ５９により所定周期で切り替えることができるようにしてある。このように所定の周期で電極に印加する直流電圧の極性を切り替えると、電極面へのＳｉＯ２等のスケール付着を防止できる。また、直流電圧として交流電圧を全波整流して得られる電圧、又はこれに純直流電圧を重畳させた電圧を使用すると、純直流電圧よりも力率が高くなり、使用電力の削減と低コスト化を図ることができる。この場合、可変抵抗５８の代わりに、入力側又は出力側のいずれかに巻線比の異なる多数の端子を有する変圧器を用い、その端子をコンピュータやシーケンサで切り替えて選択するようにしてもよい。
【０１０３】
前記の如くスクラバ本体外に外部通電回路を設けた場合、消費電力量は、スクラバ内の電気抵抗とスクラバ外に設けた電気回路の電気抵抗との合成抵抗に依存するため、スクラバ外の電気抵抗を適宜変化させることにより消費電力を最少化することができる。また、上段側の電極対間に印加する電位を、下段側の電極対間に印加する電位より低くすることにより、上段側の電極対を塩素ガス分解のトリガーとする通電方式をとり得る。
【０１０４】
図５に示す本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施態様においては、排ガス浄化装置は、気液接触処理部８が円板状の多孔電極板９と、その流下液を貯留する陽電極貯液槽４０内に立設され、当該貯液槽からの溢流液を壁面に沿って流下させる陽電極貯液槽貫通管４２とで構成されている。また、スクラバ本体２は、前記陽電極貯液槽４０を構成する側壁部位に開口部６０が形成され、該開口部６０に隔膜３３を介在させて塩水電解槽６１が配設され、該塩水電解槽６１には前記陽電極貯液槽４０内の陽極と対となる電解電極６２が配設され、両電極間に直流電圧を印加して塩水を電解するようにしてある。電解槽内で生成したガスを含む塩水は、フラッシュタンク６３に送られ、そこで水素ガスを分離した後、アルカリ性塩水として噴霧ノズル１０から円板状多孔電極板の表面に散布される。散布されたアルカリ性塩水は、円板状多孔電極板の孔を通過して上昇する被処理排ガスと気液接触した後、円板状多孔電極板の表面に落下し、その外周のスカートに沿って陽電極貯液槽４０に流下し、陽電極貯液槽４０から溢れた溢流液は陽電極貯液槽貫通管４２の内壁に沿って流下し、その過程で被処理排ガス導入口４から導入された被処理排ガスと接触した後、廃液貯留槽３に落下する。
【０１０５】
従って、図５に示す排ガス浄化装置では、塩水を塩水電解槽６１で電気分解してアルカリ性塩水と酸性塩水を生成させ、そのアルカリ性塩水を下流側の気液接触処理部８に散布させる一方、塩水電解槽６１と連通する陽電極貯液槽４０をその陽電極貯液槽貫通管４２の内壁面に沿って流下させるようにしているため、被処理排ガスを排ガス導入口から導入すると、まず、陽電極貯液槽貫通管４２の内壁面上で酸性塩水の溢流液薄膜と気液接触し、被処理排ガス中の亜酸化物は、酸化電位の高い酸性液と前記酸性塩水に含まれる酸化力の強い成分（具体的には、次亜ハロゲン酸イオン（ＣｌＯ−、ＢｒＯ−、ＩＯ−）、活性酸素種（・ＯＨラジカル）、酸化性ガス（Ｃｌ２、Ｏ２））との反応により酸化され、海洋等の自然界で安定で無害な物質（ＮＯ３−、ＳＯ４−）に変換され、排ガスが浄化される。
【０１０６】
次いで、酸性塩水薄膜との気液接触により浄化された排ガスは、円板状多孔電極板の孔を通過し、その上方から散布されるアルカリ性塩水と気液接触するため、被処理排ガス中のＣＯ２はアルカリ性塩水により水和反応が促進されＨＣＯ３−イオンを生成してアルカリ性塩水に吸収される。このため、ＣＯ２の大気中への排出濃度を低下させる。アルカリ性塩水で浄化された排ガスは、デミスタ６４を経てスクラバ本体２上部の排気口５から浄化ガスとして排気される。
【０１０７】
また、陰電極３７で発生したガスをフラッシュタンク６３でフラッシュさせて気液分離し、水素ガスを水素ガス供給ライン６５を介して対極の陽極側へ送るようにしているため、塩素ガスと水素ガスが電子搬送体となって電子の授受が行われ、Ｈ２、Ｃｌ２及び水中の溶解酸素（Ｏ２）による燃料電池回路が形成される。この場合、Ｈ２、Ｃｌ２及び水中の溶解酸素（Ｏ２）は、次式の反応により分解すると推測される。
（陰電極面でのＣｌ２の分解）
Ｃｌ２　＋　２ｅ−　→　２Ｃｌ−
（溶解によるＣｌ２の分解）
Ｃｌ２　＋　Ｈ２Ｏ　→　ＨＣｌＯ　＋　ＨＣｌ
（陽電極面でのＨ２の分解）
Ｈ２　−　２ｅ−　→　２Ｈ＋
（陰電極面でのＯ２の分解）
４Ｈ＋　＋　Ｏ２　＋　４ｅ−　→　２Ｈ２Ｏ
【０１０８】
このように隔膜３３で電極を区画して塩水の電解を行うと、その塩水のｐＨを種々に変化させることができるため、単に塩水を散布して気液接触させた場合よりも多様な浄化処理が可能となり、除去効率を高めることができる。
【０１０９】
図６に示す本発明に係る排ガス浄化装置は、被処理排ガスの流動方向に関して気液接触電解処理槽を備えた横型スクラバ２３と隔膜型塩水電解槽２４を備えた縦型スクラバ１とを一体的に配設したもので、横型スクラバ２３は、スクラバ本体２Ａの内部に被処理排ガスの流動方向に関して陽電極３６及び陰電極３７が順次配設され、各電極の上流側に噴霧ノズル１０Ａ，１０Ｂが配設され、該噴霧ノズル１０Ａ，１０Ｂから噴霧又は散布される塩水の少なくとも一部が前記電極表面に噴霧され、その表面に沿って薄膜状に流下するようにしてある。また、スクラバ本体２Ａは、その被処理排ガス導入口４Ａに前処理用気液接触筒２６を備え、その内部に噴霧ノズル１０Ｃが配設されている。
【０１１０】
前記縦型スクラバ１は、スクラバ本体２Ｂと、その下部に配設された廃液貯留槽３とを含み、その側壁に形成された被処理排ガス導入口４Ｂに前記横型スクラバ２３の排気口５Ａが連結され、スクラバ本体２Ａからの溢流液が廃液貯留槽３に流下するようにしてある。また、前記スクラバ本体２Ｂは、その上部に排気口５Ｂを備え、スクラバ本体２Ｂの内部には、陽電極貯液槽４０が形成され、その底部中央を貫通し前記陽電極貯液槽４０の溢流液で流下薄膜を形成する非電極の貯液槽貫通管６６が配設されている。
【０１１１】
また、前記スクラバ本体２Ｂは、前記陽電極貯液槽４０を構成する側壁部位に開口部６０が形成され、該開口部６０及びスクラバ本体２Ｂを包囲するように塩水電解槽６１が配設され、該塩水電解槽６１は隔膜３３により陽電極槽と陰電極槽とに区画され、各電極槽にそれぞれ配設された陽電極３６及び陰電極３７間に直流電圧を印加して塩水を電解するようにしてある。陰電極槽で生成したアルカリ性塩水は、アルカリ性塩水供給ライン６７を介して噴霧ノズル１０からスクラバ本体２Ｂ内に噴霧され、上昇する被処理排ガスと気液接触反応しながら降下する。
【０１１２】
前記陽電極槽で生成した酸性塩水は、その一部が溢流液となって、貯液槽貫通管６６の内壁に沿って流下薄膜を形成し、被処理排ガスと反応しながら廃液貯留槽３に降下し、他の一部は酸性塩水供給ライン６８を介して噴霧ノズル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによる横型スクラバ２３内に噴霧又は散布される。
【０１１３】
図７は淡水回収及び白煙防止手段を備えた排ガス浄化装置を示し、当該排ガス浄化装置は、図５の装置と同様の構成のスクラバ本体２に気液接触処理部８で浄化された浄化排ガスを冷却する気液接触冷却部６９と、冷却された浄化排ガスを加熱する排気加熱部７０とをスクラバ本体２の上部に設け、気液接触冷却部６９からの冷却水を循環使用するため、スクラバ本体外に冷却塔７１を設けたものである。前記気液接触冷却部６９は、冷却水噴霧ノズル７２と、気液接触を促進させる円錐状多孔板７３と、冷却水回収槽７４と、回収液貯留槽７５とを含み、当該回収液貯留槽７５の底部に気液接触式冷却筒７６が同軸上に配設され、冷却水噴霧ノズル７２から冷却水を円錐状多孔板７３の表面に散布して浄化排ガスを８０℃以下に冷却すると共に、当該浄化排ガスの含有水分を凝縮させ、その凝縮水を冷却水と共に冷却水回収槽７４を介して回収液貯留槽７５に回収した後、スクラバ本体外に設けた冷却塔７１で冷却して、再使用するようにしてある。
【０１１４】
前記冷却塔７１は、塔本体内に回収液を散布する回収液噴霧ノズル７７を備え、塔側壁に設けた外気吸入口７８から吸入される外気により空冷した後、冷却水貯水槽７９に蓄え、これを冷却水供給ライン８０を介して前記冷却水噴霧ノズル７２に供給するようにする一方、余剰の冷却水を冷却水排出ライン８１を介して排出する。なお、前記冷却水供給ライン８０に熱交換器８２Ｂを配設し、冷却水貯水槽７９からの冷却水を原塩水と熱交換させて冷却して前記冷却水噴霧ノズル７２に供給するようにすると、浄化排ガスの冷却効果を一段と高めることができる。
【０１１５】
前記排気加熱部７０は、排ガス発生源からの高温の被処理排ガスを熱交換媒体とする熱交換器８２であって、高温の被処理排ガスの一部又は全部を高温排ガスライン８３を介して熱交換器８２に導入し、冷却された浄化排ガスと熱交換させて浄化排ガスを加熱するものである。これにより白煙の発生が防止される。
【０１１６】
図８は図１の廃液無害化処理装置２１の構成を示し、該廃液無害化処理装置２１は、廃液を収容する廃液処理槽８４と、微細気泡発生手段としての微細気泡噴出器８５と、冷却液噴射器８６と、スカム受槽８７と、傾斜集泥固液分離板８８と、沈降固形物回収槽８９と、上澄液吸入ノズル９０と、微細空気気泡混入器９１と、エアフィルタ９２と、廃液処理槽排気管９３と、排泥濃縮器９４と、濾過器９５と、排滓受槽９６と、清浄濾液冷却器９７と、前記廃液処理槽８４に廃液処理促進剤を供給する処理剤供給槽９８とを含み、前記廃液処理槽８４内には陽極電極９９が配設され、それに対向する陰極電極１００は廃液処理槽８４に設けた開口部６０を隔膜３３で仕切られた還元処理槽１０１に配設されている。
【０１１７】
廃液貯留槽３内の廃液は、廃液排出ライン２０により廃液処理槽８４及び処理剤供給槽９８に供給される。前記処理剤供給槽９８は、攪拌機１０２を備え、廃液処理促進剤供給ライン１０３により供給される廃液処理促進剤を廃液排出ライン２０を介して供給される廃液と攪拌混合し、生成した混合液を混合液供給ライン１０４を介して廃液処理槽８４に供給する。この廃液処理促進剤としては、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉、高炉滓、転炉滓、電気炉滓、ならびに鉄鋼設備からの集塵粉からなる群から選ばれた材料が使用される。
【０１１８】
前記処理剤供給槽９８に供給された廃液は、その内部に配設された陽極電極９９により電解酸化されると共に、その上方に配設された微細気泡噴出器８５から噴出される微細空気気泡による酸化され、生成したスカム分は注入微細空気気泡により加圧気泡浮上分離され、重い固形物は槽下部へ沈降するが、沈降過程で傾斜集泥固液分離板８８により凝集沈降分離が行われる。
【０１１９】
廃液処理槽８４の表層部に浮上したスカムは、冷却液噴射器８６から前記廃液処理槽８４の上部水面に層流状に噴出される冷却液により冷却されると共に、冷却液噴射器８６の対岸に設置されている前記スカム受槽８７へ押し流され、そこから排泥濃縮器９４に送られる。前記冷却液は、前記廃液処理槽８４の底部の高温液を抜き出し、これを清浄濾液冷却器９７に通して４０℃以下に冷却することにより生成される。
【０１２０】
また、微粒子を除外処理した清澄液は対極の陰極電極１００が配置された還元処理槽１０１に導かれ、前記電極対への直流電力の印加によりｐＨを５〜８に調整して、河川を含む海洋に排水される。
【０１２１】
図９は本発明の装置に使用する隔膜３３の一態様を示し、この隔膜３３は、隔膜板材１０５Ａ，１０５Ｂとしてチタン金属板を用い、これに所定寸法の開口１０６Ａ，１０６Ｂを等間隔に穿設し、二枚の隔膜板材１０５Ａ，１０５Ｂを相互に所定間隔をおいて、かつ、両隔膜板材１０５の開口１０６Ａ，１０６Ｂを透視不能にずらして結合してなる多孔板型複合隔膜で構成されている。前記開口１０６Ａ，１０６Ｂは、図示の例では円形状に形成されているが、必ずしも円形である必要はなく、方形、矩形或いはスリット状であってもよい。
【０１２２】
なお、前記多孔板型複合隔膜の材料としては、チタン金属板である必要はなく、他の金属やプラスチックスなど任意の耐食性材料を使用できる。因みに、隔膜板材１０５の材料として板厚２ｍｍのポリ塩化ビニル樹脂板及び金属チタン板をそれぞれ用い、板間の間隔を０．２ｍｍ又は０．４ｍｍとして多孔板型複合隔膜を構成し、これを電解槽の隔膜３３として用いて、その内部を容積２．８リットルの陰極室と陽極室に区画し、これに塩水（電気伝導度：５．１０Ｓ／ｍ、１９．５℃）を供給しながら直流電圧（９．４Ｖ、３．０Ａ）を電極間に印加して電解した場合の電解槽の通電時間とｐＨの関係は、図１３に示すとおりであった。なお、図には、比較のため市販のポリフッ化エチレン系多孔質膜（テフロン、デュポン社の登録商標）からなる薄膜を用いた場合の結果も示してある。
【０１２３】
また、前記多孔板型複合隔膜は、多数の孔を穿設したチタン金属板を酸化性雰囲気中５００〜８００℃に保持、焼成して表面にチタニア皮膜を形成した隔膜３３であっても良く、多数の孔を穿設したチタン金属板材を含む非磁性の金属板の表面に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの金属酸化物の溶射被膜を形成した多孔板型複合隔膜でもよい。
【０１２４】
前記実施例において、乾燥管内面及びその内部に、２〜２０μｍの範囲内の波長を高効率で放射する赤外線放射体を配置し、前記高温被処理排ガスを用いた回収含水固形物の気流乾燥を促進させてもよい。前記赤外線放射体としては、通常、金属チタン製罐品内面を５００〜８００℃の酸化炎で焼成して得たチタニア皮膜、若しくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された粉体の溶射皮膜、又は焼成成型品が使用される。
【０１２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、前記本発明方法及び浄化装置を採用することにより、ＳＯ２をほぼ１００％削減できるだけでなく、ＮＯｘ、ＣＯｘ及び塵埃粒子を一段と削減することができる。また、排煙中に５〜１３容積％の濃度で含まれている地球温室効果ガスのＣＯ２をＨＣＯ３−イオンの水溶液にして高効率で海洋水中に溶解固定させることができる。しかも、スクラバ内部の気液接触処理部を上下方向に多段に分割配置できるので、設置空間をさほど必要とせず船舶に搭載可能な程度に小型化できる。また、気液流動層と流下液薄膜層の二種を組み合わせた構成とすることにより十分な気液接触反応を行わせると同時に、圧力損失を最小限度に抑制できる。
さらに、本発明は、小型船舶などの極めて小規模の排ガス発生装置であっても適用することができ、スクラバを縦型にすると、船舶の煙突に組み込んで使用できる。また、スクラバを他の構成機器と分離して配管接続することができるので、装置の設置場所に柔軟性があり、設置空間など場所的制限を少なくできるなど優れた効果が得られる。更に、本発明は、陸上の発電所等の大型の排ガス発生源からの排ガスの浄化にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置の一実施態様を示す概略説明図
【図２】本発明に係る排ガス処理装置の他の実施態様を示す概略説明図
【図３】本発明に係る排ガス処理装置の他の実施態様を示す概略説明図
【図４】本発明に係る排ガス処理装置の一実施態様を示す概略説明図
【図５】本発明に係る排ガス処理装置の他の実施態様を示す概略説明図
【図６】本発明に係る排ガス処理装置の他の実施態様を示す概略説明図
【図７】本発明に係る排ガス処理装置の一実施態様を示す概略説明図
【図８】本発明に係る排ガス処理装置の他の実施態様を示す概略説明図
【図９】隔膜の一態様を示す部分切欠平面図
【図１０】多孔電極板の一態様を示す斜視図
【図１１】多孔電極板の変形例を示す斜視図
【図１２】処理液のＨＣＯ３−イオン濃度とｐＨの関係を示すグラフ
【図１３】電解槽の通電時間とｐＨの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…縦型スクラバ
２…スクラバ本体
３…廃液貯留槽
４…被処理排ガス導入口
５…排気口
６…ブロワ
７…排ガス供給ライン
８、８Ａ、８Ｂ…気液接触処理部
９、９Ａ、９Ｂ…多孔電極板
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…噴霧ノズル
１１Ａ，１１Ｂ…導管
１２…陰電極端子
１３…直流電源
１４…陽極端子
１５…塩水供給ポンプ
１６…塩水供給ライン
１７…原塩水槽
１８…揚水ライン
１９…揚水ポンプ
２０…廃液排出ライン
２１…廃液無害化処理装置
２２…排出ライン
２３…横型スクラバ
２４…隔膜型塩水電解槽
２５…横型スクラバ本体
２６…前処理用気液接触筒
２７…堰板
２８…気液酸化処理液貯槽
２９…気液還元処理液貯槽
３０…気液流邪魔板
３１…電解酸化処理帯
３２…電解還元処理帯
３３…隔膜
３４…陽電極電解処理液槽
３５…陰電極電解処理液槽
３６…陽電極
３７…陰電極
３８…陽極電解処理液供給ライン
３９…陰電極電解処理液供給ライン
４０…陽電極貯液槽
４１…陰電極貯液槽
４２…陽電極貯液槽貫通管
４３…導電管
４４…陰電極貯液槽貫通管
４５…陰電極溢流液導管
４６…円錐状多孔電極板
４７…リングプレート
４８…支持棒
４９…取付孔
５０…陽極電解処理液抽出ライン
５１…ポンプ
５２…制御装置
５３…ｐＨセンサー
５４…給水管
５５…岩塩供給管
５６…攪拌機
５７…ライン
５８…可変抵抗
５９…スイッチ
６０…開口部
６１…塩水電解槽
６２…電解電極
６３…フラッシュタンク
６４…デミスタ
６５…水素ガス供給ライン
６６…貯液槽貫通管
６７…アルカリ性塩水供給ライン
６８…酸性塩水供給ライン
６９…気液接触冷却部
７０…排気加熱部
７１…冷却塔
７２…冷却水噴霧ノズル
７３…円錐状多孔板
７４…冷却水回収槽
７５…回収液貯留槽
７６…気液接触式冷却筒
７７…回収液噴霧ノズル
７８…外気吸入口
７９…冷却水貯水槽
８０…冷却水供給ライン
８１…冷却水排出ライン
８２…熱交換器
８３…高温排ガスライン
８４…廃液処理槽
８５…微細気泡噴出器
８６…冷却液噴射器
８７…スカム受槽
８８…傾斜集泥固液分離板
８９…沈降固形物回収槽
９０…上澄液吸入ノズル
９１…微細空気気泡混入器
９２…エアフィルタ
９３…廃液処理槽排気管
９４…排泥濃縮器
９５…濾過器
９６…排滓受槽
９７…清浄濾液冷却器
９８…処理剤供給槽
９９…陽極電極
１００…陰極電極
１０１…還元処理槽
１０２…攪拌機
１０３…廃液処理促進剤供給ライン
１０４…混合液供給ライン
１０５Ａ，１０５Ｂ…隔壁板材
１０６Ａ，１０６Ｂ…開口
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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