(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰と、少なくとも酸性ガスである亜硫酸ガスおよび塩化水素ガスとを含有する一般廃棄物および／または産業廃棄物の焼却設備で発生した排ガスから上記酸性ガスおよび飛灰を除去する排ガスの処理方法であって、
反応槽内において、上記酸性ガスおよび飛灰を含む排ガスを、ｐＨが２．０〜４．０の範囲に保持され、上記反応槽内に平均１０〜４０時間滞留させた吸収剤であるアルカリ成分を含む吸収液と気液接触させることにより、上記酸性ガスを上記吸収液中に吸収して塩酸を生成させ、かつ当該反応槽内に導入される酸素含有ガスによって酸化させることにより、上記亜硫酸ガスを硫酸イオンとして固定するとともに、上記飛灰中に含まれる重金属類を上記吸収液で抽出して安定化させることを特徴とする飛灰を含む排ガスの処理方法。
【請求項２】
上記反応槽は、上記排ガスを多数本のスパージャーパイプを介して上記吸収液中に噴射させるジェットバブリング方式の反応槽であることを特徴とする請求項１に記載の飛灰を含む排ガスの処理方法。
【請求項３】
吸収剤としてカルシウム成分を含む上記吸収液を用い、上記反応槽内において生成した吸収液中に含まれる石膏と、洗浄後の上記飛灰とを、互いの粒径の相違を利用して分離することを特徴とする請求項１または２に記載の飛灰を含む排ガスの処理方法。
【請求項４】
上記排ガス中の飛灰の一部を、予め上記排ガス流路の上流側に設けられた電気集塵機および／または濾過式集塵機で捕集して、上記吸収液中に投入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の飛灰を含む排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却設備等から排出される亜硫酸ガス等の酸性ガスおよび飛灰を含有する排ガスから、上記酸性ガスおよび飛灰を除去するための排ガスの処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、生ごみ等を含む都市ごみやスラッジ等を含む一般廃棄物や産業廃棄物の焼却設備においては、排ガス中に、燃焼に伴って発生する亜硫酸ガス（ＳＯ2 ）や塩化水素（ＨＣｌ）等の酸性ガスに加えて、廃棄物の焼却に伴って発生する飛灰が含まれている。また、燃焼焼却に限らず、灰溶融および廃棄物の熱分解ガス化溶融等の溶融処理においても、このような飛灰が含まれる。ここで、飛灰とは、廃棄物の焼却自体によって排ガス中に発生する煤塵や、廃棄物の焼却時に、排ガス中に含まれる塩素成分を除去して焼却炉を保護するために消石灰を吹き込むことによって発生する煤塵、さらには焼却した後の燃焼灰、飛灰を溶融処理する際に発生する煤塵等の総称である。
【０００３】
このようにして排出される排ガスにあっては、同伴する飛灰がケイ素、カルシウム、塩素等を主成分とし、これに水銀、カドミウム、鉛、クロム等の低沸点重金属を含むものであるため、これを排ガス中から除去したうえで、さらに脱硫工程において亜硫酸ガス等の酸性ガスを吸収・除去して排気する必要がある。
【０００４】
そこで、従来、この種の飛灰を含む排ガスを無害化処理する場合には、先ず電気集塵機やバグフィルタ等の濾過式集塵機において排ガス中から飛灰を捕集し、次いで飛灰が捕集された後の排ガスを、例えば石灰ー石膏法による排煙脱硫装置に送って、亜硫酸ガスを吸収液中に吸収・除去させて石膏として回収するといった方法が採られている。また、脱硫、脱塩素剤を排ガス中にスプレーし、乾燥状態の粉体とした後、この粉体と飛灰を一緒に集塵機において捕集除去し、これらの固体をキレート剤等で安定化処理する方法も採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の飛灰を含む排ガスの処理方法においては、排ガスから亜硫酸ガスを除去して当該排ガス自体を無害化処理するための排煙脱硫装置に加えて、さらに排ガス中から飛灰を捕集して、これを無害化処理するための専用の大型設備を必要とするために、全体としての処理設備が大型化して建設費用および保守管理費用の高騰化を招くという問題点があった。
また、近年における地球規模での環境保護の要請の高まりから、この種の飛灰の処理に対しても、溶融法、セメント固化法、薬剤処理法および溶媒溶出法のいずれかの方法によって無害化することにより、より厳しい排出基準に基づいて埋立処理することが義務付けられることになった。さらに、排ガス中の亜硫酸ガス、塩化水素ガスについても、これまでより排出される量を削減することが求められると予想されている。
【０００６】
そして、このような上記溶融法やセメント固化法などの処理方法においても、飛灰の処理に専用の大型処理設備を必要とすることには変りがなく、しかも安定化処理が難しいうえに、飛灰をそのまま上記処理方法によって埋立処理すると、全体の容量が大きなものになるために、早期に処理場の不足を招く虞もある。
【０００７】
本発明は、上記従来の飛灰を含む排ガスの処理方法が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、従来の脱硫工程のみに用いられていた反応槽において、排ガスに含まれる亜硫酸ガス等の酸性ガスを高効率で除去するのみならず、飛灰の安定化処理をも並行して行なうことができ、よって飛灰の処理に別途の専用処理設備を必要とすることがなくて経済性に優れるとともに、併せて飛灰処理に伴って発生する埋立処理物質の減容化も図ることができる飛灰を含む排ガスの処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理方法は、飛灰と、少なくとも酸性ガスである亜硫酸ガスおよび塩化水素ガスとを含有する一般廃棄物および／または産業廃棄物の焼却設備で発生した排ガスから酸性ガスおよび飛灰を除去する排ガスの処理方法であって、反応槽内において、酸性ガスおよび飛灰を含む排ガスを、ｐＨが２．０〜４．０の範囲に保持され、上記反応槽内に平均１０〜４０時間滞留させた吸収剤であるアルカリ成分を含む吸収液と気液接触させることにより、上記酸性ガスを吸収液中に吸収して塩酸を生成させ、かつ当該反応槽内に導入される酸素含有ガスによって酸化させることにより、亜硫酸ガスを硫酸イオンとして固定するとともに、飛灰中に含まれる重金属類を上記吸収液で抽出して安定化させることを特徴とするものである。ここで、上記アルカリ成分としては、Ｃａ系、Ｍｇ系、Ｎａ系のアルカリ化合物を用いることができる。例えば、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ)２、ＮａＯＨ、ＮａＣＯ３などが適用可能である。
【０００９】
この際に、請求項２に記載の発明は、上記反応槽が、排ガスを多数本のスパージャーパイプを介して吸収液中に噴射させるジェットバブリング方式の反応槽であることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、さらに吸収剤としてカルシウム成分を含む吸収液を用い、上記反応槽内において生成した吸収液中に含まれる石膏と、洗浄後の飛灰とを、互いの粒径の相違を利用して分離することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、上記排ガス中の飛灰の一部を、予め排ガス流路の上流側に設けられた電気集塵機および／または濾過式集塵機で捕集して、上記吸収液中に投入することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１〜４のいずれかに記載の飛灰を含む排ガスの処理方法によれば、酸性ガスおよび飛灰を含む排ガスを、ｐＨが２．０〜４．０の範囲の酸性に保持された吸収剤としてアルカリ成分を含む吸収液と気液接触させることにより、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスが吸収液に吸収され、アルカリ成分によって中和されるとともに、さらにこれが酸化されることにより、上記吸収液中に硫酸塩が生成する。またこれと並行して、上記吸収液によって飛灰が抽出されるとともに、当該飛灰に含まれる未反応のアルカリ分が中和されて安定化される。さらに、上記排ガス中に含まれる塩化水素ガス等の他の酸性ガスは、上記吸収液中に溶解して排ガスから除去される。
【００１５】
このようにして、生成した硫酸塩および安定化された飛灰を含む吸収液スラリーは、両者の濃度を適宜制御しつつ混合物として上記反応槽から抜出されて回収され、別途有効利用されるとともに、飛灰中の水銀、カドミウム、鉛、クロム等の低沸点重金属についても吸収液中に抽出されて排ガスから分離・除去される。そして、これら吸収液中に抽出された金属類は、当該排ガスの処理装置等において発生する他の排水とともに系外に抜出され、排水処理設備において化学処理された後に回収される。ちなみに、このようにして排水処理工程において回収された重金属類は、飛灰より高濃度に濃縮されているため、有効物として山元へ還元することも可能である。
他方、亜硫酸ガス等の酸性ガスおよび同伴した飛灰が除去された排ガスは、無害化されて煙突等から大気に放出される。
【００１６】
ところで、上記反応槽としてスプレー塔式あるいは充填塔式等の液分散型の反応槽を用いた場合には、当該反応槽は、もっぱら亜硫酸ガスの吸収・中和を行なうのみであるために、同一塔内にあっても吸収部と酸化部が分離しており、この結果亜硫酸ガスの吸収は、中和吸収の依存度が高く、亜硫酸ガスの吸収効率を高く保持するために吸収液のｐＨを５．０〜６．５程度の弱酸性に制御する必要が有るために、充分な飛灰の抽出・洗浄効果を得ることが難しくなる虞が有る。
この点、本発明にあっては、排ガスを上記吸収液と気液接触させるとともに、これと並行して反応槽内に酸素含有ガスを導入して当該吸収液を酸化させるようにしているので、亜硫酸ガスの中和および酸化を一の反応槽内において行なうことができ、よって別途酸化塔のような吸収液の酸化設備を必要とすることがなくて経済的であるうえに、上記反応槽内において充分に飛灰を洗浄することが可能となる。
【００１７】
この際に、特に請求項２に記載の発明のように、上記反応槽として、ジェットバブリング方式の反応槽を用いた場合には、当該ジェットバブリング方式の反応槽は、排ガスを多数本のスパージャーパイプを介して吸収液中に微細な気泡として直接噴射させるものであるために、排ガスによる吸収液の混合作用とあいまって気液接触面における表面更新が良好であり、この結果、排ガス中の酸素および反応槽に導入された酸素によって、例えば吸収液としてカルシウムを主成分とするものを用いた場合には、
ＳＯ２（Ｌ）→ ＨＳＯ３−／ＳＯ３２−  →ＳＯ４２−→ ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
で示されるように、吸収された亜硫酸ガス（ＳＯ２（Ｌ））の効率的な酸化および石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）の生成が行なわれることになる。
【００１８】
この結果、吸収液のｐＨが４．０以下の低ｐＨ領域であっても亜硫酸ガスの吸収および石膏生成が可能であるために、排ガス中に含まれる飛灰の重金属回収に有利な酸性液による抽出処理を行なうことができ、かつ飛灰を上記吸収液によって洗浄するとともに、当該飛灰に含まれる未反応のアルカリ分を中和することができるために、当該飛灰の高効率な安定化処理が可能となる。
また、上記ジェットバブリング方式の反応槽にあっては、当該反応槽のみで亜硫酸ガス等の酸性ガスの吸収除去と、飛灰の捕集とを同時に行うことができ、かつｐＨを低く設定している結果、飛灰の高効率な安定化を行うことができるために、当該反応槽の前段に、除塵塔を設ける必要が無く、設備費用の低減化も図ることが可能になる。
【００１９】
なお、低ｐＨ領域では、飛灰中に含まれるＶ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎなどの金属およびその酸化物による酸化触媒活性を利用して効率的に亜硫酸を酸化することができる。したがって、飛灰の安定化の観点からはｐＨが低い程高効率になるが、上記吸収液のｐＨを２．０以上と限定したのは、これが２．０に満たないと、酸性度が強くなり過ぎて飛灰粒子のマトリックス（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等）が溶解され、排水系スラッジの発生量の増大や脱硫効率の低下を招き、よって排ガス中の酸性ガスの除去および飛灰の安定化処理には不適当になってしまうからである。
【００２０】
さらに、ジェットバブリング方式の反応槽においては、所定の硫酸塩濃度の吸収液スラリーを連続的に抜出して処理しているが、一般に平均１０〜４０時間は吸収液が反応槽内に滞留しているために、飛灰に対しては、充分な抽出時間を確保することができて好適である。
また、固体の濃度が所定値に制御された上記硫酸塩や飛灰は、水あるいはＣａ（ＯＨ）2等のＣａ系、ＭｇＯやＭｇ（ＯＨ)2 等のＭｇ系、ＮａＯＨ等のＮａ系などのアルカリ水で洗浄することができる。これによって、安定化飛灰中の付着水を洗い出し、安定化飛灰中の金属類などの有害物や、塩素の濃度をさらに低減できる。特に、アルカリ水を用いる場合には、安定化飛灰のｐＨを中性とすることができ、Ｐｂ等の両性の重金属を含めた重金属の溶出量を低減でき、さらに安定化を図ることができる。さらに、上記アルカリ水で安定化飛灰のｐＨをアルカリとすることができ、これにより両性の重金属以外の重金属の溶出量を低減でき、埋立処理基準をクリアすることが容易になる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、吸収液としてカルシウムを主成分とするものを用いているので、上述したように、亜硫酸ガスの吸収および酸化によって石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成される。したがって、請求項３および請求項９に記載の発明において、吸収液スラリー中に含まれる石膏と洗浄後の飛灰との粒径の相違に着目し、これらを互いの粒径の相違を利用して固液分離することにより、遠心分離機やエルトリェータといった簡易な設備で石膏と飛灰とを分離することができる。この際に、例えば固液分離機を用いた場合には、この固液分離機によって分離された石膏スラリーおよび飛灰を含む処理液を、それぞれ脱水装置において脱水処理することにより、容易に石膏および安定化された飛灰を別個に回収することができる。
【００２２】
また特に、反応槽として上述したジェットバブリング方式の反応槽を用いた場合には、吸収液が反応槽内に一定時間滞留している結果、吸収液を循環ポンプで循環させる場合と比較して生成された石膏が破壊されることがなく、逆に反応槽内で石膏分が結晶析出することにより粗大結晶の石膏が得られる。この際に、吸収液中にＮａＯＨを共存させると、より一層の結晶粒子の大径化を図ることができる。これに対して、上記飛灰は、その殆どが粒径５μｍ以下と微小であるため、これら石膏と飛灰とをより一層容易に分離することが可能となる。
【００２３】
このように、本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理方法によれば、従来の脱硫工程のみに用いられていた反応槽において、排ガスに含まれる亜硫酸ガス等の酸性ガスの除去のみならず、飛灰の安定化処理をも並行して行なうことができ、よって飛灰の処理に別途の専用処理設備を必要とすることがなくて経済性に優れるとともに、併せて飛灰処理に伴って発生する埋立処理物質の減容化も図ることができる。特に、反応槽としてガス分散型の吸収装置であって、優れた除塵性能を併せ持つジェットバブリング方式のものを用いた場合には、脱硫工程において排ガスからの飛灰の捕集も可能であるとともに、当該飛灰の安定化を行なうことができるため、従来反応槽の上流側に配設されている電気集塵機や濾過式集塵機を省略することも可能になる。
【００２４】
また、これら電気集塵機を設置する場合においても、請求項４に記載の発明のように、上記排ガス中の飛灰の一部を、予め排ガス流路の上流側に設けられた電気集塵機および／または濾過式集塵機で捕集して、上記吸収液中に投入することにより、その負荷を低減化させることができ、よって当該電気集塵機の電極面積を低減化させる等、装置の小型化を図ることができる。特に、上記反応槽としてジェットバブリング方式のものを用いた場合には、反応槽における高い除塵効果を期待することができるために、より一層前段における集塵機の除塵率を低く設定することが可能となり、一層顕著な上記作用効果が得られる。
【００２５】
したがって、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却処理や、当該廃棄物を燃料として発電を行なう等の各種の一般廃棄物および産業廃棄物の焼却設備で発生した排ガスの処理に適用した場合に、顕著な効果を奏する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理装置を、ジェットバブリング方式の反応槽を用いた場合に適用した一実施形態の要部を示すもので、図中符号１が上記反応槽である。
この反応槽１内は、隔壁となる円板状または方形板状の下部デッキ２および上部デッキ３により、石灰石（ＣａＣＯ3）を溶解または懸濁した水溶液からなる吸収液４を一定の液面高さに貯留する貯留部と、上下部デッキ２、３間にあって排ガスの入口ダクトが接続された入口プレナム６と、上部デッキ３上方にあって排ガスの出口ダクト７と連通する出口プレナム８とに画成されている。上記下部デッキ２には、多数の開口部が穿設されており、各開口部には、スパージャーパイプ９…が垂設され、かつ各スパージャーパイプ９の上記吸収液４中にある下部外周壁には、排ガスの噴出口が穿設されている。他方、上記下部デッキ２と上部デッキ３との間には、上記貯留部の吸収液面上の空間を出口プレナム８側に連通させるガスライザー１０…が配設されている。なお、図中符号１１は、上記反応槽１の吸収液４内に酸化用空気（酸素含有ガス）を導入する酸化用空気供給管（酸化手段）であり、符号１２は吸収液４を攪拌するための攪拌機である。
【００２７】
また、この排ガスの処理装置においては、上記反応槽１で生成された石膏および吸収液４によって抽出・洗浄された飛灰を含む吸収液スラリーをポンプ１４で移送管１５を介して抜き出して、互いの粒径の相違を利用して分離する遠心分離機（分離手段）１６が配設されている。
そして、この遠心分離機１６の後段側には、ここで分離されて排出管１７を介して送られてくる石膏スラリーを脱水処理するための脱水装置１８が設けられており、この脱水装置１８において脱水された石膏が貯留槽１９に回収されるとともに、抽出液が移送ポンプ２０によって移送管２１から入口プレナム６に導かれ、スプレーノズル５から排ガスの冷却に使用された後に、排ガスとともに再び反応槽１内に循環されるようになっている。
【００２８】
他方、遠心分離機１６で分離された飛灰を含む処理液側には、排出管２２を介して脱水装置２３が配設されており、この脱水装置２３において脱水された安定化飛灰が貯留槽２４に回収される。ここで、脱水した後の安定化飛灰を図示されない水洗手段によって水洗することにより、上記安定化飛灰の付着水中に溶解した抽出重金属類を洗浄除去することもできる。他方、抽出液は、移送管２６から上記移送ポンプ２０によって吸引され、上記移送管２１から同様に排ガスの冷却に供されるようになっている。そして、以上の遠心分離機１６および脱水装置１８、２３によって、石膏と飛灰との分離手段が構成されている。
さらに、上記反応槽１には、内部の吸収液４のｐＨを検出する検出器３０からの検出信号に基づいて、ポンプ３１を制御してアルカリ液貯蔵タンク３２から上記吸収液４中にＣａ（ＯＨ）2等のＣａ系、ＭｇＯやＭｇ（ＯＨ)2 等のＭｇ系あるいはＮａＯＨ等のＮａ系のアルカリ液を供給するｐＨ制御装置が設けられている。
【００２９】
次に、上記構成からなる飛灰を含む排ガスの処理装置を用いた本発明に係る処理方法の一実施形態について説明する。
ごみ焼却設備で発生した排ガスから、当該排ガス中に含まれる亜硫酸ガス、塩化水素等の酸性ガスおよび飛灰を除去するには、先ず反応槽１内の吸収液のｐＨを、上記ｐＨ制御装置によってアルカリ液を供給しながら２．０〜４．０の範囲に保持しつつ、排ガスを入口ダクトから反応槽１の入口プレナム６に送気し、各スパージャーパイプ９の下端噴出口から水平方向に噴出させる。すると、上記排ガスは、吸収液４と激しく混合して液相連続のジェットバブリング層Ｂを形成し、このジェットバブリング層Ｂにおいて高効率な気液接触が行われて亜硫酸ガス（ＳＯ2）ならびに塩化水素（ＨＣｌ）が吸収され、カルシウム成分によって中和されるとともに亜硫酸が酸化されることにより、上記吸収液中に石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）が生成し、これが結晶成長して吸収液４中において粒径が粗大粒子化する。
【００３０】
またこれと並行して、低ｐＨの上記吸収液４によって排ガスに同伴した飛灰が、吸収液中に捕促されるとともに、酸抽出されて洗浄され、さらに当該飛灰に含まれる未反応のアルカリ分が中和されて安定化される。また、上記排ガス中に含まれる塩化水素ガス等の他の酸性ガスは、上記吸収液４中に溶解して排ガスから除去される。この際に、上記飛灰に含まれている水銀、カドミウム、鉛、クロム等の低沸点重金属も、上記ジェットバブリング層Ｂにおいて吸収液４中に捕集される。
なお、これらの反応および処理にともなって、処理すべき排ガスの容量が大きい場合や亜硫酸ガスの濃度が高い場合には、経時的に吸収液４の酸性度が高まってｐＨが２よりも低下することも考えられるが、このような場合には、上述したｐＨ制御装置の検出器３０からの検出信号に基づいて、上記吸収液４に、ｐＨを上記範囲に保持するための相応量の上記アルカリ液が添加される。
【００３１】
このようにして、所定の石膏濃度に制御された生成石膏および洗浄された飛灰等を含む吸収液スラリーは、上記石膏濃度が所定の濃度に達すると、ポンプ１４によって反応槽１から抜出され、移送管１５から遠心分離機１６に送られ、ここで両者の粒径の相違を利用して分離される。そして、上記遠心分離機１６で分離された石膏スラリーは、排出管１７から脱水装置１８に送られて石膏が貯留槽１９に回収され、石膏ボード用等の原料やセメント混合剤として供されるとともに、抽出液については、移送ポンプ２０によって移送管２１から入口プレナム６内へ送られて、スプレーノズル５から噴射され、排ガスの冷却に用いられた後に、排ガスと同伴して再び反応槽１に戻される。この際に、吸収液４のｐＨを２．０〜４．０に保持している結果、上記石膏が弱酸性になっている場合には、これを水あるいはアルカリ水で洗浄すればよい。上記アルカリ水は、ＣａＣＯ3、Ｃａ（ＯＨ）2等のＣａ系、ＭｇＯやＭｇ（ＯＨ)2 等のＭｇ系の難溶性アルカリでは、その飽和液もしくはスラリーで、またＮａＯＨ等のＮａ系の易溶性アルカリでは、任意の濃度の溶液を用いることができる。
【００３２】
他方、遠心分離機１６で分離された飛灰を含む処理液は、排出管２２から脱水装置２３に送られて脱水され、安定化飛灰が貯留槽２４に回収されるとともに、抽出液は移送ポンプ２０によって移送管２６から排ガス冷却用の上記スプレーノズル５に送られる。そして、上記飛灰については、安定化されているためにそのまま最終処分を行なうことが可能であるが、要すればキレート剤等によってさらに安定化を図る。
また、上記石膏と同様に、水あるいは前述したアルカリ水で洗浄することができる。これによって、安定化飛灰中の付着水を洗い出し、安定化飛灰中の金属類などの有害物や、塩素の濃度をさらに低減できる。特に、アルカリ水を用いる場合には、安定化飛灰のｐＨを中性とすることができ、Ｐｂ等の両性の重金属を含めた重金属の溶出量を低減でき、さらに安定化を図ることができる。さらに、上記アルカリ水で安定化飛灰のｐＨをアルカリとすることができ、これにより両性の重金属以外の重金属の溶出量を低減でき、埋立処理基準をクリアすることが容易になる。
【００３３】
また、吸収液４中に捕集された飛灰中の水銀、カドミウム、鉛、クロム等の低沸点重金属についても、この排ガスの処理装置等において発生する他の排水とともに系外に抜出され、排水処理設備において化学処理された後に回収される。
このようにして、亜硫酸ガス等の酸性ガスおよび同伴した飛灰が除去された排ガスは、無害化されてガスライザー１０から出口プレナム８に送られ、出口ダクト７を経て図示されない煙突から大気に放出される。
【００３４】
したがって、上記飛灰を含む排ガスの処理装置およびこれを用いた処理方法によれば、従来の脱硫工程のみに用いられていた反応槽１において、排ガスに含まれる亜硫酸ガス等の酸性ガスの除去のみならず、飛灰の安定化処理をも並行して行なうことができるため、飛灰の処理に別途の専用処理設備を必要とすることがなくて経済性に優れるとともに、併せて飛灰処理に伴って発生する埋立処理物質の減容化も図ることができる。また、反応槽１において排ガスからの飛灰の捕集および安定化を行なっている結果、従来反応槽の上流側に配設されている電気集塵機や濾過式集塵機の負荷が軽減されるために、そのコンパクト化を図ることができ、さらには当該集塵機を省略することも可能になる。
【００３５】
しかも、上記反応槽１がジェットバブリング方式の反応槽であるために、排ガスを多数本のスパージャーパイプ９…を介して吸収液４中に微細な気泡として直接噴射させることができ、よって排ガスによる吸収液の混合作用とあいまって気液接触面における表面更新性に優れるために、吸収液４のｐＨを２．０〜４．０といった低ｐＨ領域に保持しつつ、亜硫酸ガスの吸収および石膏生成を行なうことができる。この結果、排ガス中に含まれる飛灰中の重金属の回収に有利な酸性液による抽出処理を行なうことができ、かつ当該飛灰に含まれる未反応のアルカリ分を中和することができるために、飛灰の高効率な安定化処理を行なうことができる。
また、上記ジェットバブリング方式の反応槽１にあっては、当該反応槽１のみで亜硫酸ガス等の酸性ガスの吸収除去と、飛灰の捕集とを同時に行うことができ、かつｐＨを低く設定している結果、飛灰の高効率な安定化を行うことができるために、当該反応槽１の前段に、別途除塵塔を設ける必要が無く、設備費用の低減化も図ることができる。
【００３６】
さらに、上記反応槽１においては、吸収液スラリーが外部に抜出されるまで、平均１０〜４０時間内部に滞留しているために、飛灰に対しては、充分な抽出時間を確保することができる。加えて、上記反応槽１内で石膏が結晶析出することにより粗大結晶の石膏が得られるのに対して、上記飛灰は、そのほとんどが５μｍ以下の粒径と微小であるため、これら石膏と飛灰とを遠心分離機１６やエルトリェータ等の簡易な装置によって容易に分離することができる。この際に、石膏および飛灰を有効利用するため、石膏と飛灰との混合比率を調整するように、遠心分離機１６やエルトリェータ等の条件を設定することも可能である。
【００３７】
なお、上記実施形態の説明においては、本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理方法を、ごみ焼却設備で発生した排ガスから酸性ガスおよび飛灰を除去する場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、例えば現在開発されつつある一般廃棄物や産業廃棄物を燃料として発電を行なうための焼却設備等の各種の一般廃棄物や産業廃棄物の焼却設備で発生した排ガスの処理に適用しても、同様の顕著な作用効果を得ることが可能である。
また、上記処理設備においては、分離手段として遠心分離機１６を使用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所定の粒径以上の粒子のみを通過させることにより、互いに異なった粒径の２以上の物質を分離するスクリーン型の分離装置を用いることも可能である。
【００３８】
さらに、上記実施形態においては、飛灰を含む排ガスをそのまま反応槽１に導入して処理する場合について説明したが、予め上記飛灰の一部を電気集塵機等で捕集して、これを直接反応槽１に投入して処理することも可能であり、これによって上記電気集塵機等の運転負荷を軽減してそのコンパクト化を図ることもできる。特に、上述した実施形態のように反応槽としてガス分散型の吸収装置であって、優れた除塵性能を併せ持つジェットバブリング方式のものを用いた場合には、脱硫工程において排ガスからの飛灰の捕集も可能であるとともに、当該飛灰の安定化を行なうことができるため、上記電気集塵機や濾過式集塵機を省略することも可能になる。
【００３９】
また、アルカリ成分として、Ｍｇ系、Ｎａ系のアルカリ化合物を用いた場合には、ＭｇＳＯ4 、ＭｇＣｌ2 もしくはＮａＳＯ4 、ＮａＣｌの可溶性の硫酸塩、塩酸塩として、亜硫酸ガス、塩化水素ガスなどが固定化されるので、上記実施形態において、石膏飛灰分離装置１６の替りに飛灰固液分離装置を設ければよく、これにより石膏脱水装置１８、抽出処理飛灰の脱水装置２３およびそれぞれの貯槽１９、２４が不要となる。この場合においても、脱水後の飛灰を前述のごとくアルカリ水等で洗浄することが有効であることは言うまでもない。
【００４０】
【実施例】
本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理方法の効果を実証するために、排ガス処理量１７０Ｎｍ3/ｈｒのジェットバブリング方式の反応槽を用いて、以下の実験を行った。
先ず、上記反応槽内に、吸収剤としてＣａＣＯ3 を用いた吸収液をｐＨ３．５、温度６０℃に保持した状態で、模擬排ガスを導入した。実験に用いた模擬排ガスの組成は、Ｏ2；６％、ＣＯ2；１２％、Ｈ2Ｏ；６０℃飽和、Ｎ2；バランス、ＳＯ2；３００ｐｐｍ、ＨＣｌ；５００ｐｐｍであった。また、上記吸収液中に、種石膏を重量比１％、飛灰を重量比３％それぞれ仕込んだ。使用した上記飛灰の組成は、ＳｉＯ2；４．２％、Ａｌ2Ｏ5；２．２％、ＣａＳＯ4；１３．５％、ＣａＯ；９．０％、ＮａＣｌ等の塩化物；５０％、水分；１１％であり、当該飛灰１ｋｇ中のＣｄは、５８ｍｇ、Ｐｂは２７６０ｍｇであった。
【００４１】
このような条件で、模擬排ガスの脱硫、脱塩素処理を行いつつ、飛灰の安定化処理を行った。なお、吸収液の滞留時間は２０時間であり、脱硫によって生成した石膏と安定化処理後の飛灰を含むスラリーをエルトリェータに導いて、両者を分離した。
次いで、安定化処理後の飛灰を含むスラリーを脱水機によって脱水し、ケーキを採取した後に、このケーキの付着水に溶解している金属成分を除去するため、工水で洗浄した。そして、洗浄後にこれを常温で乾燥して安定化処理された飛灰を得た。なお、上記安定化に伴って、未処理飛灰１ｋｇ中に含まれる溶解性の塩化物（ＮａＣｌ等）などが、吸収液中に溶解したため、処理スラッジ量は、３２０ｇになった。この安定化処理後の飛灰を分析した結果、Ｃｄが１ｍｇであり、Ｐｂが８９０ｍｇであった。
このように、上記処理方法によれば、飛灰中の重金属成分であるＣｄ、Ｐｂを大幅に除去することができた。また、この安定化処理灰を、セメントに混合したところ、強度上も問題ないことが明らかになった。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載の飛灰を含む排ガスの処理方法によれば、従来の脱硫工程のみに用いられていた反応槽において、排ガスに含まれる亜硫酸ガス等の酸性ガスの除去のみならず、飛灰の安定化処理をも並行して行なうことができ、よって飛灰の処理に別途の専用処理設備を必要とすることがなくて経済性に優れるとともに、併せて飛灰処理に伴って発生する埋立処理物質の減容化も図ることができる。また、脱硫工程において排ガスからの飛灰の捕集および安定化を行なっている結果、従来反応槽の上流側に配設されている電気集塵機や濾過式集塵機を省略したり、あるいはこれらの負荷を低減化させてそのコンパクト化を図ることができるといった効果が得られる。
【００４３】
また特に、請求項２に記載の発明のように、反応槽としてジェットバブリング方式のものを用いた場合には、当該反応槽のみで亜硫酸ガス等の酸性ガスの吸収除去と、飛灰の捕集とを同時に行うことができ、かつｐＨを低く設定している結果、飛灰の高効率な安定化を行うことができるために、当該反応槽の前段に除塵塔を設ける必要が無く、設備費用の低減化も図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る飛灰を含む排ガスの処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  反応槽
４  吸収液
９  スパージャーパイプ
１１  酸化用空気供給管（酸化手段）
１６  遠心分離機
１８、２３  脱水装置
１９  石膏の貯留槽
２４  飛灰の貯留槽
Ｂ  ジェットバブリング層
【図１】
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