(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスを選択的に脱酸処理する排ガス処理方法であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスを一旦ＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液に吸収させ、このＨＣｌガス吸収後の洗浄液からプロトン選択透過性陽イオン交換膜を用いた電気透析によりＨＣｌを分離回収することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
ごみ焼却設備に用いられる請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスを選択的に脱酸処理する排ガス処理装置であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスをＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液にて吸収する排ガス洗浄装置と、この排ガス洗浄装置から抽出されるＨＣｌガス吸収後の洗浄液を導入する電気透析装置とを備え、この電気透析装置は、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されてなり、前記ＨＣｌガス成分吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入されるように構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
前記排ガス洗浄装置から排出される排ガスを導入する第２の排ガス洗浄装置が設けられるとともに、この第２の排ガス洗浄装置にて用いられる洗浄液にアルカリ剤が補給される請求項３に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスおよびＳＯｘガスを脱酸処理する排ガス処理装置であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスをＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液にて吸収する第１の排ガス洗浄装置と、この第１の排ガス洗浄装置から抽出されるＨＣｌガス吸収後の洗浄液を導入する第１の電気透析装置と、前記第１の排ガス洗浄装置によっては吸収されなかったＳＯ２ガスをｐＨ２〜５の洗浄液にて吸収する第２の排ガス洗浄装置と、この第２の排ガス洗浄装置から抽出されるＳＯ２ガス吸収後の洗浄液を導入する第２の電気透析装置とを備え、
前記第１の電気透析装置および第２の電気透析装置は、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されてなり、前記第１の電気透析装置にはＨＣｌガス吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入され、前記第２の電気透析装置にはＳＯ２ガス吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入されるように構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
前記第２の排ガス洗浄装置に用いられるｐＨ２〜５の洗浄液に、酸化剤としてオゾン、過酸化水素および／または鉄、マンガン系の触媒が加えられる請求項５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
ごみ焼却設備に用いられる請求項３〜６のいずれか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処理装置に関し、より詳しくはごみ焼却設備を含む燃焼設備、化学プラントから出る排ガス中の酸性ガス成分の脱酸処理を行う排ガス処理方法および処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ焼却設備（一般廃棄物もしくは産業廃棄物焼却プラント等）において、これらごみ焼却設備から出る排ガス中に含まれるＨＣｌ，ＳＯｘ等の酸性ガス成分を脱酸処理する方法としては、これら酸性ガス成分を水で洗浄し、苛性ソーダなどのアルカリ剤の中和によってｐＨ６〜７に調整することにより塩に変えて回収するという方法が最も一般的に採られている。
【０００３】
この従来方法を図７に示されるシステム構成図によって説明する。この図７に示される従来システムにおいては、第１洗浄塔５１と第２洗浄塔５２とが備えられている。図示されないごみ焼却設備からの排ガスは煙道５３を通して第１洗浄塔５１の頂部に導入され、この第１洗浄塔５１の下部に溜められた洗浄液５４が循環ポンプ５５にてその第１洗浄塔５１の上部に配されるスプレーノズル５６から噴霧され、これによって第１洗浄塔５１内に導入された排ガス中の酸性ガス成分（ＨＣｌ，ＳＯｘ等）が洗浄液５４にて吸収されるようになっている。この酸性ガス成分の吸収に伴って洗浄液５４のｐＨは小さな値になるため、循環する洗浄液５４中に苛性ソーダヘッドタンク５７から苛性ソーダが補給され、その洗浄液５４のｐＨが６〜７に保持される。なお、第１洗浄塔５１内の過剰の洗浄液５４は排出ポンプ５８により系外に排出される。
【０００４】
前記第１洗浄塔５１を出た排ガスは煙道５９により第２洗浄塔５２に導入される。この第２洗浄塔５２に導入された排ガス中にはまだ酸性ガス成分を含有しており、この第２洗浄塔５２の下部に溜められた洗浄液６０が循環ポンプ６１にてその第２洗浄塔５２の上部から投入されることで、排ガスと気液接触させて排ガス中の酸性ガス成分が洗浄液６０にて吸収される。この酸性ガス成分の吸収に伴って洗浄液６０のｐＨはやはり小さな値になるため、第１洗浄塔５１と同様、循環する洗浄液６０中に苛性ソーダヘッドタンク５７から苛性ソーダが補給され、その洗浄液６０のｐＨが６〜７に保持される。そして、この第２洗浄塔５２を出た排ガスは煙道６３から図示されないガス再加熱器等を経て煙突により大気に放出される。なお、第１洗浄塔５１および第２洗浄塔５２はスプレー塔に限定されず、ラシヒリング等の充填物を充填した方式など他の各種方式のものも使用可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述された従来の処理方法においては、次のような問題点がある。
（１）酸性ガス成分を中和させるために苛性ソーダが必要になる。
（２）苛性ソーダによる中和によって塩が生成されるが、この塩は、従来の排水処理設備では除去できず、その処理水を特に河川等に放流した場合に、地域によっては塩害の問題が発生する恐れがある。
（３）生成された塩のリサイクルを行う方法として蒸発乾固技術があるが、この技術を適用した場合には膨大なエネルギーが必要になる。
（４）生成された塩を酸とアルカリに分解して再利用する方法として、バイポーラ膜電気透析法があるが、この方法はバイポーラ膜を使うためにコストがかかり、また分解した酸、アルカリの純度、濃度にも問題があり、利用が進んでいない。
（５）ＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜による脱塩技術を利用することも考えられるが、この方法ではランニングコストがかかるだけでなく、濃縮塩の処分の問題が残ってしまう。
【０００６】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、中和用の苛性ソーダ等のアルカリ剤の量を極端に少なくすることができるとともに、塩の排出を削減することができ、かつ純度の高い酸を回収してリサイクルを行うことのできる排ガス処理方法および処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による排ガス処理方法は、
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスを選択的に脱酸処理する排ガス処理方法であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスを一旦ＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液に吸収させ、このＨＣｌガス吸収後の洗浄液からプロトン選択透過性陽イオン交換膜を用いた電気透析によりＨＣｌを分離回収することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、第１段階で、排ガス中に含まれるＨＣｌ，ＳＯｘ等の酸性ガス成分のうちＨＣｌガスが洗浄液にて選択的に吸収され、第２段階で、この吸収後の洗浄液がプロトン選択透過性陽イオン交換膜によって水溶液中のカチオンのうちプロトンのみが透過することを利用して、排ガス中の酸性ガス成分を中和することなく、脱酸処理が行われる。したがって、この方法を用いることで、純度の高い塩酸を回収してリサイクルを行うことが可能であり、しかも処理時に中和のための苛性ソーダ等のアルカリ剤が不要であり、また塩の排出を削減することが可能である。
【０００９】
本発明の排ガス処理方法は、ごみ焼却設備に用いるのが好ましい。
【００１０】
次に、本発明による排ガス処理装置は、前記排ガス処理方法を具体的に実施するための装置に関わるものである。すなわち、この排ガス処理装置は、第１に、図１の発明原理図に示されるように、
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスを選択的に脱酸処理する排ガス処理装置であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスをＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液にて吸収する排ガス洗浄装置１と、この排ガス洗浄装置１から抽出されるＨＣｌガス吸収後の洗浄液を導入する電気透析装置２とを備え、この電気透析装置２は、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されてなり、前記ＨＣｌガス成分吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、排ガスが排ガス洗浄装置１に導入されると、この排ガス中に含まれるＨＣｌ，ＳＯｘ等の酸性ガス成分のうちＨＣｌガスはその排ガス洗浄装置１において洗浄液にて選択的に吸収される。この際、前記排ガス洗浄装置１の洗浄液中のＨＣｌ濃度は、ＨＣｌガスを選択的に吸収させることを目的として例えば０．０４〜１０重量％の一定値に制御される。次いで、この排ガス洗浄装置１によりＨＣｌガスを吸収した洗浄液は電気透析装置２に導かれる。この電気透析装置２においては、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されており、前記ＨＣｌガス吸収後の洗浄液がそれら区画室のうちの１つおきの区画室に導入されると、荷電によりＨ＋はプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過するが、陰イオン交換膜を通過せず、またＮａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンはプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過しないため、隣接する区画室においてはプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過したＨ＋と、陰イオン交換膜を通過したＣｌ−とが結びついてＨＣｌが回収・濃縮される。この回収・濃縮されたＨＣｌは副生塩酸として再利用することができる。なお、洗浄液の循環ライン中には、Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンが濃縮されるため、適宜ブローされる。こうして、排ガス中のＨＣｌガスを中和することなく、純度の高い塩酸を回収することが可能となる。
【００１２】
図２の発明原理図に示されるように、本発明において、前記排ガス洗浄装置から排出される排ガスを導入する第２の排ガス洗浄装置３を設けるとともに、この第２の排ガス洗浄装置３にて用いられる洗浄液に苛性ソーダなどのアルカリ剤を補給するように構成するのが好ましい。これによって、ＳＯｘを主とする酸性ガス成分および前記排ガス洗浄装置１にて吸収されなかったＨＣｌガスなどの酸性ガス成分を確実に吸収することができる。
【００１３】
本発明による排ガス処理装置は、第２に、図３の発明原理図に示されるように、
排ガス中に含まれる酸性ガス成分中のＨＣｌガスおよびＳＯｘガスを脱酸処理する排ガス処理装置であって、前記酸性ガス成分中のＨＣｌガスをＨＣｌ濃度０．０４〜１０重量％の洗浄液にて吸収する第１の排ガス洗浄装置と、この第１の排ガス洗浄装置から抽出されるＨＣｌガス吸収後の洗浄液を導入する第１の電気透析装置と、前記第１の排ガス洗浄装置によっては吸収されなかったＳＯ２ガスをｐＨ２〜５の洗浄液にて吸収する第２の排ガス洗浄装置と、この第２の排ガス洗浄装置から抽出されるＳＯ２ガス吸収後の洗浄液を導入する第２の電気透析装置とを備え、
前記第１の電気透析装置および第２の電気透析装置は、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されてなり、前記第１の電気透析装置にはＨＣｌガス吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入され、前記第２の電気透析装置にはＳＯ２ガス吸収後の洗浄液が１つおきの区画室に導入されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、排ガスが第１の排ガス洗浄装置１に導入されると、この排ガス中に含まれるＨＣｌ，ＳＯｘ等の酸性ガス成分のうちＨＣｌガスはその第１の排ガス洗浄装置１において洗浄液にて選択的に吸収される。この際、前記第１の排ガス洗浄装置１の洗浄液中のＨＣｌ濃度は、ＨＣｌガスを選択的に吸収させることを目的として例えば０．０４〜１０重量％の一定値に制御される。次いで、この第１の排ガス洗浄装置１によりＨＣｌガスを吸収した洗浄液は第１の電気透析装置２に導かれる。さらに、前記第１の排ガス洗浄装置１によっては吸収されなかったＨＣｌガスおよびＳＯｘガスは第２の排ガス洗浄装置３に導かれる。この第２の排ガス洗浄装置３にて用いられる洗浄液はｐＨ２〜５、好ましくはｐＨ３〜４に保たれ、前記第１の排ガス洗浄装置１にて吸収されなかったＨＣｌガスおよびＳＯｘガス成分が確実に吸収される。前記電気透析装置２，４においては、プロトン選択透過性陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが交互に配されて区画室が形成されており、前記ＨＣｌガスまたはＳＯ２ガス吸収後の洗浄液がそれら区画室のうちの１つおきの区画室に導入されると、荷電によりＨ＋はプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過するが、陰イオン交換膜を通過せず、またＮａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンはプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過しないため、隣接する区画室においてはプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過したＨ＋と、陰イオン交換膜を通過したＣｌ−またはＳＯ４２−とが結びついてＨＣｌまたはＨ２ＳＯ４が回収・濃縮される。この回収・濃縮されたＨＣｌまたはＨ２ＳＯ４は副生塩酸または副生硫酸として再利用することができる。なお、洗浄液の循環ライン中には、Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンが濃縮されるため、適宜ブローされる。こうして、排ガス中のＨＣｌガスまたはＳＯ２ガスを中和することなく、純度の高い塩酸または硫酸を回収することが可能となる。
【００１５】
本発明において、前記第２の排ガス洗浄装置に用いられるｐＨ２〜５の洗浄液に、酸化剤としてオゾン、過酸化水素および／または鉄、マンガン系触媒を加えるのが好ましい。こうすることで、前記第１の排ガス洗浄装置１では吸収されなかったＳＯｘは洗浄液に吸収された後、上記の酸化物と接触することにより、容易に酸化されてＨ２ＳＯ４となる。こうして、ＳＯｘおよび前記第１の排ガス洗浄装置１にて吸収されなかったＨＣｌガス成分を確実に吸収することができる。
【００１６】
本発明の排ガス処理装置は、ごみ焼却設備に用いるのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による排ガス処理方法および処理装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図４には、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置のシステム構成図が示されている。
【００１９】
本実施形態の排ガス処理装置においては、第１洗浄塔（排ガス洗浄装置）１１と第２洗浄塔（第２の排ガス洗浄装置）１２と電気透析槽（電気透析装置）１３とが備えられている。図示されないごみ焼却設備より煙道１４を介して送られてきた排ガスは、第１洗浄塔１１の頂部からその第１洗浄塔１１内へ導入され、この第１洗浄塔１１の下部に溜められた洗浄液１５が循環ポンプ１６にて上方へ循環されて上部のスプレーノズル１７から塔内に噴霧され、これによって第１洗浄塔１１内に導入された排ガス中のＨＣｌガスを吸収するようにされている（ＳＯ２ガスは吸収されない。）。このＨＣｌガスの吸収に伴って洗浄液１５中のＨＣｌ濃度は高くなるので、後述の電気透析槽１３によって処理してその濃度が例えば０．０４〜１０重量％の範囲になるように制御される。ここで、ＨＣｌ濃度を上記範囲に規定したのは、０．０４重量％未満になると回収ＨＣｌ濃度が薄くなって効率が悪くなるためであり、１０重量％以上になるとＨＣｌガス吸収率の低下が大きくなるからである。洗浄液のｐＨが酸性側になるほど、ＳＯ２成分はほとんど洗浄液に吸収されなくなるため、ＨＣｌ成分のみの回収が可能となる。
【００２０】
このＨＣｌガス吸収後の洗浄液１５はポンプ１８により送液され、前処理装置１９にて固形物（ＳＳ），重金属等、電気透析槽１３の安定運転にとって有害なものが除去された後、水冷却器２０にて温度が６０℃以下に下げられて、電気透析槽１３に送入される。この前処理装置１９と水冷却器２０は、順序を逆に設置しても何ら問題はないことは勿論である。
【００２１】
前記電気透析槽１３は、両端に陽極２１と陰極２２とがそれぞれ配されるとともに、これら電極２１，２２間に後述のプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃと陰イオン交換膜Ａとが交互に多数枚設けられてなるものである。なお、陽極、陰極に隣接するプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃは、少なくとも１枚以上設けるものとする。こうして、前処理装置１９および水冷却器２０を介して送入される洗浄液は原液室２３内に流され、この電気透析槽１３における処理によってＨＣｌ濃度の低くなった洗浄液が配管２４を介して第１洗浄塔１１に戻される。
【００２２】
一方、前記電気透析槽１３の透過室２５には、ＨＣｌタンク２６からポンプ２７によって希薄ＨＣｌ液が送入される。この希薄ＨＣｌ液は、原液室２３からイオン交換膜を透過するＨ＋イオンおよびＣｌ−イオンとによって濃縮され、この濃縮ＨＣｌ液が配管２８からＨＣｌタンク２６に戻されるとともに、その一部が製品ＨＣｌとして配管２９から系外に抜き出される。なお、この製品ＨＣｌの抜き出し量に対応する純水が配管３０を介してＨＣｌタンク２６に供給される。
【００２３】
また、陽極２１と陰極２２の接液流路には使用目的に応じＮａＮＯ３，Ｎａ２ＳＯ４等の中性塩やＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４等の水溶液が流通されている。これらの水溶液は循環タンク３１に貯溜され、ポンプ３２によって陽極２１側および陰極２２側に送液されるとともに、電気透析槽１３を出た後、再度循環タンク３１に戻される。なお、循環タンク３１およびポンプ３２は、陽極２１側、陰極２２側それぞれ別個に専用のものを設けることもできる。
【００２４】
ＳＯｘを主とする酸性ガス成分および前記第１洗浄塔１１にて吸収されなかったＨＣｌガスなどの酸性ガス成分を吸収するために、第１洗浄塔１１を出た排ガスは煙道３３によって第２洗浄塔１２に導入される。この第２洗浄塔１２においては、下部に溜められた洗浄液３４が循環ポンプ３５にて上方へ循環されて投入され、これによって第２洗浄塔１２内に導入された排ガスと気液接触させて、この排ガス中のＳＯ２ガスおよび第１洗浄塔１１では吸収されなかったＨＣｌガスなどの酸性ガス成分を吸収するようにされている。また、この第２洗浄塔１２における洗浄液３４のｐＨを６〜７に維持するために、苛性ソーダなどのアルカリ剤がヘッドタンク３６から洗浄液３４に補給される。なお、この第２洗浄塔１２を出た排ガスは配管３７からガス再加熱器等を経て煙突（いずれも図示せず）から大気に放出される。
【００２５】
次に、電気透析槽１３における処理について図５を参照しつつより詳細に説明する。
【００２６】
この電気透析槽１３においては、陽極２１と陰極２２との間にプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃと陰イオン交換膜Ａとが交互に多数枚配されるとともに、各電極２１，２２に近接する側にはプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃが１枚以上重ねて配され、これらのイオン交換膜Ｃ，Ａによって多数の区画室が形成されている。そして、第１洗浄塔１１より抽出されて前処理装置１９および水冷却器２０を介して送入される洗浄液（ＨＣｌ水溶液）は、プロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃと陰イオン交換膜Ａとにより画成される１つおきの区画室内に供給される（図において実線の矢印にて示す）。電気透析によりそのＨＣｌ水溶液中の水素イオンＨ＋はプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃを通過するが、陰イオン交換膜Ａを通過せず、またＮａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンはプロトン選択透過性陽イオン交換膜を通過しない。したがって、隣接する区画室においてはプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃを通過した水素イオンＨ＋と、陰イオン交換膜Ａを通過した塩素イオンＣｌ−とが結びついてＨＣｌが回収・濃縮される。この回収・濃縮されたＨＣｌは前述のように濃縮ＨＣｌ液として配管２８からＨＣｌタンク２６に戻される（図において一点鎖線の矢印にて示す）。なお、洗浄液の循環ライン中には、Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンが濃縮されるため、適宜ブローされる。また、陽極２１と陰極２２の接液流路には前述のように循環タンク３１から金属塩水溶液が流通され（図において破線の矢印にて示す）、陽極２１には酸素のみ、陰極２２には水素のみが生成されるようになっている。
【００２７】
ここで、前記プロトン選択透過性陽イオン交換膜の一例としては、カチオン交換膜の上にアニオン交換膜の薄層を積層してなるものであって、このアニオン交換膜の膜厚を従来のものに比して著しく薄くするために、薄く製膜できる溶媒可溶型のポリマーを用いるとともに、アニオン交換層として、溶媒に可溶なポリスルホン骨格のアニオン交換ポリマーを用いてなるものである（「硫酸と工業」平成８年４月号、Ｐ５１〜Ｐ５８参照）。
【００２８】
本実施形態の排ガス処理装置によれば、純度の高いＨＣｌを回収してリサイクルすることができ、しかもその処理時に苛性ソーダ等のアルカリ剤の消費量を極端に少なくすることができるという効果を奏するものである。また、塩の排出量も最小限に抑えることができ、塩害の発生や塩のリサイクル時における各種問題点を解消することが可能である。
【００２９】
ところで、最近、ごみ焼却施設や灰溶融施設にて集塵される重金属を多く含む捕集灰について山元還元が提唱され、これら捕集灰からの重金属回収の研究が進められている。この山元還元を行うプロセスには、多量のＨＣｌ等の酸を必要とすることから、これら酸の供給元としても本システムは有効である。すなわち、本システムを用いることによって、重金属リサイクルの推進を図ることができるとともに、得られたＨＣｌ溶液の工場内再利用を図ることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図６には、本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置のシステム構成図が示されている。
【００３１】
本実施形態の排ガス処理装置において、第１洗浄塔１１、第２洗浄塔１２および電気透析槽（第１電気透析層）１３を備える点は前記第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と共通する部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
【００３２】
本実施形態では、第２洗浄塔１２においてその下部に溜められた洗浄液３４のｐＨ値をｐＨ２〜５、好ましくはｐＨ３〜４にして循環ポンプ３５にて上方へ循環させて投入するようにされ、これによって第２洗浄塔１２内に導入された排ガスと気液接触させて、この排ガス中のＳＯ２ガスおよび第１洗浄塔１１では吸収されなかったＨＣｌガスなどの酸性ガス成分が吸収されるようになっている。ここで、排ガス中のＳＯ２ガスは、洗浄液３４の酸性度が強くなるほど溶解度が小さくなる傾向にあるので、この洗浄液３４を前述のようにｐＨ２〜５、好ましくはｐＨ３〜４にするのが有効である。このｐＨ値が小さくなってより酸性側に移行すると、ＳＯ２の溶解度は小さくなる。一方、このｐＨ値が大きくなってよりアルカリ側に移行すると、ＳＯ２の溶解度は大きくなるが、吸収したＳＯ２の酸化により生成されるＨ２ＳＯ４の濃度が極端に低くなるので、すぐにＳＯ２を吸収しなくなってしまう。
【００３３】
また、本実施形態では、第２洗浄塔１２の洗浄液３４に酸化剤を注入するためのノズル３８が設けられており、このノズル３８から酸化剤としてのオゾン、過酸化水素水溶液が注入される。あるいは、鉄、マンガン系触媒が洗浄液中に注入される。この酸化剤の作用によって、洗浄液３４に吸収されたＳＯ２は酸化されてＨ２ＳＯ４になり、洗浄液３４によって抽出され易くなる。
【００３４】
すなわち、オゾン、過酸化水素により、洗浄液３４に吸収されたＳＯ２は酸化されて最終的にはＨ２ＳＯ４に移行する。また、鉄、マンガン系触媒の作用により、排ガス中に含まれる１０％程度の酸素と反応して、洗浄液３４に吸収されたＳＯ２は酸化されて、最終的にはＨ２ＳＯ４に移行する。こうして、洗浄液３４に溶解しているＳＯ２の濃度が低くなると、更に排ガス中のＳＯ２が洗浄液３４に溶解する。この洗浄液３４に溶解したＳＯ２の酸化速度が速くなるほど、排ガス中のＳＯ２の吸収速度は大きくなるので、洗浄液３４中に酸化剤を注入することは、ＳＯ２の吸収速度を高めるために特に有効である。なお、前記第２洗浄塔１２を出た排ガスが配管３７からガス再加熱気等を経て煙突から大気に放出されるのは、先の実施例と同様である。
【００３５】
さらに、本実施形態では、前記第２洗浄塔１２の洗浄液３４中の硫酸濃度が高くなるため、第２電気透析槽３９が設けられ、この第２電気透析槽３９によって硫酸回収を行うようにされている。なお、この第２電気透析槽３９は、図４および図５に示される電気透析層１３と同様の構成であるので、これら図４、図５における対応個所の符号に「'」記号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００３６】
このような構成において、第２洗浄塔１２においてＳＯ２ガス吸収後の洗浄液３４はポンプ４０により第２電気透析槽３９に送液され、この第２電気透析槽３９におけるプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃと陰イオン交換膜Ａとにより画成される１つおきの区画室内に供給される。この第２電気透析槽３９においては、電気透析によりそのＨ２ＳＯ４水溶液中の水素イオンＨ＋はプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃを通過するが、陰イオン交換膜Ａを通過せず、またＮａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンはプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃを通過しない。したがって、隣接する区画室においてはプロトン選択透過性陽イオン交換膜Ｃを通過した水素イオンＨ＋と、陰イオン交換膜Ａを通過した硫酸イオンＳＯ４２−とが結びついてＨ２ＳＯ４が回収・濃縮される。この回収・濃縮されたＨ２ＳＯ４は濃縮Ｈ２ＳＯ４液となって配管２８'からＨ２ＳＯ４タンク４１に戻される。なお、洗浄液の循環ライン中には、Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋等の陽イオンが濃縮されるため、適宜ブローされる。また、陽極２１'と陰極２２'の接液流路には前述のように循環タンク３１'から金属塩水溶液が流通され、陽極２１'には酸素のみ、陰極２２'には水素のみが生成されるようになっている。
【００３７】
以上のように、本実施形態の排ガス処理装置によれば、第１段の電気透析によって純度の高いＨＣｌを回収することができるとともに、第２段の電気透析によってＨ２ＳＯ４と低濃度ＨＣｌを含んだ混酸を回収してリサイクルすることができる。しかも、その処理時に苛性ソーダ等のアルカリ剤の消費量を極端に少なくすることができ、また塩の排出量も最小限に抑えることができる。
【００３８】
前記各実施形態においては、ごみ焼却プラントの排ガス処理装置に適用したものを説明したが、本発明は、産業廃棄物プラントやその他の燃焼等により発生したガス中の酸性ガス成分あるいは化学プラントから排出される酸性ガス成分の分離技術に適用することができる。
【００３９】
また、前記各実施形態による処理方法は、濃縮ＨＣｌおよびＨ２ＳＯ４の精製以外にも、ＨＮＯ３等他の酸の精製、回収に応用することができる。また、各種カチオンの除去にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の第１の発明原理図である。
【図２】  図２は、本発明の第２の発明原理図である。
【図３】  図３は、本発明の第３の発明原理図である。
【図４】  図４は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置のシステム構成図である。
【図５】  図５は、第１の実施形態における電気透析槽の詳細構造を示す図である。
【図６】  図６は、本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置のシステム構成図である。
【図７】  図７は、従来の排ガス処理装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１                排ガス洗浄装置（第１の排ガス洗浄装置）
２                電気透析装置（第１の電気透析装置）
３                第２の排ガス洗浄装置
４                第２の電気透析装置
１１              第１洗浄塔
１２              第２洗浄塔
１３              電気透析槽
１５              洗浄液
１９              前処理装置
２０              水冷却器
２１，２１'      陽極
２２，２２'      陰極
２３，２３'      原液室
２５，２５'      透過室
２６              ＨＣｌタンク
３１，３１'      循環タンク
３４              洗浄液
３６              ヘッドタンク
３８              ノズル
３９              第２電気透析槽
４１              Ｈ２ＳＯ４タンク
Ａ                陰イオン交換膜
Ｃ                プロトン選択透過性陽イオン交換膜
【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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