(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素化合物等の燃焼に伴って発生するダイオキシン類を燃焼排ガス中から分離除去するダイオキシン類の分離除去装置であって、
前記燃焼排ガスを下から上へ流通させる一方、その燃焼排ガス中に含まれる浮遊Ｃ及びＣ化合物を吸着させるための吸着液を上から下へ流通させる処理塔本体と、
処理塔本体内に複数段に配置されており、処理塔本体内に導入された吸着液を各段に一時的に滞留させると共に、処理塔本体内に導入された燃焼排ガスを各段の滞留液中に気泡化させて下から上へ通過させるように、各段のそれぞれに多数の気液通過孔が設けられた複数の漏れ棚と
を備えることを特徴とするダイオキシン類の分離除去装置。
【請求項２】
前記処理塔本体内を通過した吸着液をフィルタに通して、吸着液中の浮遊Ｃ及びＣ化合物を吸着液から分離除去する吸着液の濾過手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のダイオキシン類の分離除去装置。
【請求項３】
前記濾過手段を通過した吸着液を前記処理塔本体内に返送する吸着液の循環手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のダイオキシン類の分離除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素化合物等の燃焼に伴って発生するダイオキシン類を、燃焼排ガス中から分離除去するダイオキシン類の分離除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類は毒性の非常に強い物質であり、しかも、化学的に安定なため、このダイオキシン類による環境汚染が大きな社会問題になっている。
【０００３】
ダイオキシン類の最大の発生源は都市ゴミその他の廃棄物の焼却炉等と言われている。このため、法制面からも、廃棄物焼却施設から排出されるダイオキシンを削減するための施設の構造基準及び維持管理基準が強化されている。これによると、燃焼室での燃焼温度は８００℃以上とされ、滞留時間は２秒以上と定められている。また、高度の集塵機を配する排ガス処理装置の設置が義務付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
都市ゴミその他の廃棄物の焼却で問題となるダイオキシン類は、塩素化合物等の燃焼に伴って発生する。ダイオキシン類の分解温度に関しては、約７００℃以上が通説になっており、この観点から、燃焼室での燃焼温度は８００℃以上に制定されている。
【０００５】
しかしながら、８００℃以上の高温燃焼でもかなり多量のダイオキシン類が発生することが一部で報告されており、実際、本発明者らによる調査でも、このことは確認されている。このため、排ガス処理装置の重要性が非常に大きくなっている。現状の排ガス処理技術としては、ダイオキシン類を活性炭微粉末等に吸着させ、バッグフィルタで除去する方法が一般的であるが、バッグフィルタでは排ガスの温度を適正にコントロールする必要があり、これによる排ガス処理装置の構造複雑化及び大型化が、導入者にとって非常に大きな経済的負担となる。
【０００６】
本発明の目的は、塩素化合物等の燃焼で発生するダイオキシン類を、燃焼排ガス中から高い効率で、しかも簡単に分離除去できるダイオキシン類の分離除去装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは、塩素化合物等の燃焼におけるダイオキシン類の発生メカニズムについて詳細に検討した。その結果、以下のことが判明した。
【０００８】
（１）ダイオキシン類の発生上、従来問題がないと考えられている燃焼物ＰＶＣ、燃焼温度８００℃、反応時間３０秒、酸素過多の条件においても、例えば約２０ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ3 Ｎという比較的高い濃度で排ガス中にダイオキシン類が認められる。
【０００９】
（２）これは排ガス中に浮遊Ｃ及びＣ化合物が存在していることによる。即ち、８００℃の高温燃焼におけるダイオキシン類は、主として浮遊Ｃ及びＣ化合物の周囲の境界層内で生成される。より詳しくは、８００℃の高温燃焼においても、浮遊Ｃ及びＣ化合物の周囲の境界層内では、分解速度より生成速度が速く、浮遊Ｃ及びＣ化合物の周囲のダイオキシン類は見掛け上、分解しにくくなる。また、それらのダイオキシン類は温度の低下と共に浮遊Ｃ系物質に非常に吸着しやすくなる。
【００１０】
（３）排ガス中の浮遊Ｃ及びＣ化合物は、ダイオキシン類の分解を妨げるが、その一方では、生成したダイオキシン類の分離除去を容易にする。即ち、ダイオキシン類は、単独では排ガス中からの分離除去が極めて困難であるが、浮遊Ｃ及びＣ化合物に吸着された状態で排ガス中に存在するならば、その浮遊Ｃ及びＣ化合物を排ガス中から分離除去することにより、比較的簡単に排ガス中から分離除去することが可能となる。
【００１１】
（４）ダイオキシン類の付着の有無にかかわらず、浮遊Ｃ及びＣ化合物の分離除去は、ダイオキシン類単独の分離除去に比べると格段に容易であり、例えばダイオキシン類が付着する浮遊Ｃ及びＣ化合物を含む燃焼排ガスを、気泡状態で水中に注入して通過させる、いわゆるウォーターインジェクションにより、燃焼排ガス中の浮遊Ｃ及びＣ化合物が、これらに付着するダイオキシン類と共に水中に吸着分離され、その結果として、燃焼排ガス中のダイオキシン類が高い効率で燃焼排ガス中から分離除去される。
【００１２】
本発明のダイオキシン類の分離除去装置は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、燃焼排ガスが浮遊Ｃ及びＣ化合物を含む場合に、その浮遊Ｃ及びＣ化合物を燃焼排ガスから分離除去することにより、浮遊Ｃ及びＣ化合物に付着するダイオキシン類を燃焼排ガスから分離除去する点に最大の特徴があり、より具体的には、燃焼排ガスを下から上へ流通させる一方、その燃焼排ガス中に含まれる浮遊Ｃ及びＣ化合物を吸着させるための吸着液を上から下へ流通させる処理塔本体と、処理塔本体内に複数段に配置されており、処理塔本体内に導入された吸着液を各段に一時的に滞留させると共に、処理塔本体内に導入された燃焼排ガスを各段の滞留液中に気泡化させて下から上へ通過させるように、各段のそれぞれに多数の気液通過孔が設けられた複数の漏れ棚とを備える漏れ棚式としたものであり、ダイオキシン類の分離効率に優れ、経済性も優れる。なお、Ｃ化合物は代表的にはＨＣである。
【００１３】
（削除）
【００１４】
（削除）
【００１５】
（削除）
【００１６】
漏れ棚式の分離除去装置では、処理塔本体内を通過した吸着液をフィルタに通して、吸着液中の浮遊Ｃ及びＣ化合物を吸着液から分離除去した後、その吸着液を処理塔本体内に返送することにより、吸着液の循環使用が可能になり、吸着液から分離除去された浮遊Ｃ及びＣ化合物の処理も簡単に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るダイオキシン類の分離除去装置の概略構成図、図２は同分離除去装置に使用されている漏れ棚の拡大断面図である。
【００１８】
図１に示されたダイオキシン類の分離除去装置は、都市ゴミその他の廃棄物の焼却炉等（８００℃以上の高温燃焼）で発生するダイオキシン類の分離除去に好適に使用される漏れ棚式の分離除去装置である。
【００１９】
この分離除去装置は、焼却炉から排出される燃焼排ガスＧを吸着水Ｗにより処理する縦型のガス処理塔１０と、ガス処理塔１０のガス入側に設けられたガス冷却器２０と、ガス出側に設けられた吸引ブロア３０と、ガス処理塔１０の吸着水入側に設けられた液送ポンプ４０と、吸着水出側に設けられた液処理部５０とを備えている。
【００２０】
ガス処理塔１０は、円筒形状の処理塔本体１１と、処理塔本体１１の内部に複数段に水平配置された漏れ棚１２，１２・・とを備えている。処理塔本体１１の下部には、燃焼排ガスを処理塔本体１１内に導入するためのヘッダ１３が、最下段の漏れ棚１２の下方に位置して設けられている。一方、処理塔本体１１内の上部には、吸着液としての処理水を処理塔本体１１内に散布する導入管１４が、最上段の漏れ棚１２の上方に位置して設けられている。
【００２１】
ヘッダ１３を介して処理塔本体１１の下部内に導入された燃焼排ガスＧは、漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過しつつ処理塔本体１１内を下から上へ流通し、最上部から処理塔本体１１の外へ排出される。一方、導入管１４により処理塔本体１１の上部内に導入された吸着水Ｗは、燃焼排ガスＧとは逆に、漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過しつつ処理塔本体１１内を上から下へ流通し、最下部から処理塔本体１１の外へ排出される。
【００２２】
漏れ棚１２，１２・・は、処理塔本体１１内に導入された吸着水Ｗをその上方に一時的に滞留させながら下方へ通過させる。また、処理塔本体１１内に導入された燃焼排ガスＧを、気泡状態にして吸着水Ｗの滞留層中に下方から注入して上方へ通過させる。この燃焼排ガスＧのウォーターインジェクションを伴う気液向流通過のために、各漏れ棚１２には、図２に示すように、多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・が、所定のピッチで分散して設けられている。各気液通過孔１２ａは、垂直方向の貫通孔であり、下から上に向かって内径が漸減するテーパ孔が、燃焼排ガスＧの気泡化を促進する効果が大きいとされている。
【００２３】
ガス冷却器２０は、都市ゴミその他の廃棄物の焼却炉等から排出される高温の燃焼排ガスＧを、ガス処理塔１０へ導入する前に１８０℃程度に急冷する。液処理部５０は、ガス処理塔１０から排出される吸着水Ｗを貯留するタンク５１と、フィルタ５２とを備えている。フィルタ５２は、タンク５１内に導入された吸着水Ｗを通過させることにより、吸着水Ｗ中の浮遊Ｃと及び化合物（ＨＣ等）を吸着する。
【００２４】
次に、図１に示されたダイオキシン類の分離除去装置の運転方法及び機能について説明する。
【００２５】
運転中は、吸引ブロア３０及び液送ポンプ４０が作動する。吸引ブロア３０が作動することにより、都市ゴミの焼却炉（８００℃以上の高温燃焼）から排出される例えば８００℃の燃焼排ガスＧが、ガス冷却器２０により例えば１８０℃程度に急冷されてからガス処理塔１０内に下部から導入される。
【００２６】
都市ゴミその他の廃棄物の焼却処理では、浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）が共存するのを避け得ない。その結果、８００℃以上の高温燃焼でもダイオキシン類が発生するが、そのダイオキシン類は、大部分が浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）に付着した状態で存在している。
【００２７】
ガス処理塔１０内に下部から導入された冷却後の燃焼排ガスＧは、ガス処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過する。一方、液送ポンプ４０が作動することにより、吸着水Ｗがガス処理塔１０内に上部から導入される。ガス処理塔１０内に上部から導入された吸着水Ｗは、ガス処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過する。
【００２８】
各段の漏れ棚１２では、その上に所定の層厚Ｔで吸着水Ｗが滞留する。滞留水は多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・を通って下方へ流出するが、流出量と等量の吸着水Ｗが上方から供給されるため、滞留水の層厚Ｔは一定に維持される。この滞留水中には、下方から多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・を通って燃焼排ガスＧが注入される。注入ガスは細かな気泡になる。このウォーターインジェクションにより、注入ガス中の浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）が滞留水に吸着される。浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を吸着した滞留水は、多数の気液通過孔１２ａ，１２ａ・・から順次下方へ流出する。
【００２９】
ガス処理塔１０内に導入された燃焼排ガスＧは、ガス処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を下から上へ順番に通過することにより、ガス中の浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を吸着水Ｗ中へ移行させる形で段階的に減らし、最終的には浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を殆ど含まない状態となって、ガス処理塔１０の最上部から吸引ブロア３０を経て大気中へ放出される。
【００３０】
一方、ガス処理塔１０内に導入された吸着水Ｗは、ガス処理塔１０内の漏れ棚１２，１２・・を上から下へ順番に通過することにより、燃焼排ガスＧ中の浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を段階的に吸着してその量を増やし、最終的にはガス処理塔１０の最下部から液処理部５０へ排出される。
【００３１】
液処理部５０では、吸着水Ｗ中の浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）がフィルタ５２によって吸着除去される。これにより、吸着水Ｗは清浄水に再生され、液送ポンプ４０によってガス処理塔１０内へ戻される。これにより、吸着水Ｗが循環使用される。浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を吸着したフィルタ５２は焼却炉で高温燃焼により処理される。
【００３２】
なお、タンク５１に回収された吸着水Ｗ中に極く微量でもダイオキシン類の溶出が認められる場合には、この吸着水Ｗを小型の別の装置の多孔板を介して気泡化した気体と接触させ、吸着水Ｗ中のダイオキシン類を気体側へ移行させた後に活性炭吸着装置を用いて気体中のダイオキシン類を除去することにより、吸着水Ｗ中のダイオキシン類を効果的に除去することができる。
【００３３】
前述したように、都市ゴミその他の廃棄物の焼却処理では、浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）が共存するのを避け得ず、その結果として、８００℃以上の高温燃焼でもダイオキシン類が発生するが、そのダイオキシン類は、大部分が浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）に付着した状態で存在する。図１に示されたダイオキシン類の分離除去装置は、燃焼排ガスＧ中の浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）を効率よく分離除去することにより、ダイオキシン類の大部分を燃焼排ガスＧ中から分離除去する。その除去率は９５％以上となることを実験で確認している。
【００３４】
漏れ棚１２，１２・・・の段数は、浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）の分離除去の点からは多いほうが良いが、多すぎるとガス処理塔１０のコスト増大が問題になり、５〜１０段が好ましい。
【００３５】
各漏れ棚１２における気液通過孔１２ａ，１２ａ・・は、浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）の分離除去の点からは個々の孔径Ｄを小さくして個数を多くするのが良いが、余りにも微細な場合は吸着水Ｗの流通性が悪化し、多すぎる場合は加工コストの増加が問題になる。この観点から、孔径Ｄについては３〜１０ｍｍが好ましく、個数については、棚面積に対する合計孔面積の比率で表して０．３〜０．６が好ましい。
【００３６】
また、気液通過孔１２ａ，１２ａ・・の孔径Ｄ及びピッチＰは、漏れ棚１２の上に滞留させる吸着水Ｗの層厚Ｔに影響を与えるので、所定の層厚Ｔが得られるように、吸着水Ｗの導入量に基づいて上記範囲内で選択される。吸着水Ｗの層厚Ｔとしては３０〜５０ｍｍが好ましい。この層厚Ｔが小さすぎると、浮遊Ｃ及びＣ化合物（ＨＣ等）の吸着性が低下し、大きすぎる場合は排ガス用排風機（吸引ブロア３０）の動力が大きくなり、経済性が低下する。
【００３７】
また、フィルタ５２としては市販の紙フィルタ、不織布フィルタ等を用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明のダイオキシン類の分離除去装置は、燃焼排ガスを下から上へ流通させる一方、その燃焼排ガス中に含まれる浮遊Ｃ及びＣ化合物を吸着させるための吸着液を上から下へ流通させる処理塔本体と、処理塔本体内に複数段に配置されており、処理塔本体内に導入された吸着液を各段に一時的に滞留させると共に、処理塔本体内に導入された燃焼排ガスを各段の滞留液中に気泡化させて下から上へ通過させるように、各段のそれぞれに多数の気液通過孔が設けられた複数の漏れ棚とを備える漏れ棚式としたことにより、塩素化合物等の燃焼で発生するダイオキシン類を、燃焼排ガス中から高い効率で、しかも簡単に分離除去できる。これにより、大気中へのダイオキシン類の放出を抑えてダイオキシン類による環境汚染の防止に大きな効果を発揮するのは勿論のこと、例えば都市ゴミや産業廃棄物等の焼却炉に付設される排ガス処理装置の価格を引き下げ、導入者の負担を軽減してその導入を容易にする点からも、環境汚染の防止に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態にかかるダイオキシン類の分離除去装置の概略構成図である。
【図２】  同分離除去装置に使用されている漏れ棚の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  ガス処理塔
１１  処理塔本体
１２  漏れ棚
１２ａ  気液通過孔
２０  ガス冷却器
３０  吸引ブロア
４０  液送ポンプ
５０  液処理部
５２  フィルタ
【図１】
0003802308.tif 000002
【図２】
0003802308.tif 000003