JP3849214B2

JP3849214B2 - Method for treating exhaust gas containing fly ash

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Publication number: JP3849214B2
Application number: JP07648297A
Authority: JP
Inventors: 守岩▲崎▼; 隆一金井; 和茂川村
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JPH10253039A

Description

【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、ＣａＣＯ_３、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ)_２、ＮａＯＨ、ＮａＣＯ_３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、
ＳＯ_２（Ｌ）→ ＨＳＯ_３ ⁻／ＳＯ_３ ^２−→ＳＯ_４ ^２−→ ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ
で示されるように、吸収された亜硫酸ガス（ＳＯ_２（Ｌ））の効率的な酸化および石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）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（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an exhaust gas treatment for removing the acid gas and fly ash from an exhaust gas containing acid gas such as sulfurous acid gas and fly ash discharged from a waste incinerator or the like.On the wayIt is related.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in the incineration facilities for municipal waste including municipal waste and sludge, etc., and general waste and industrial waste, sulfur dioxide gas (SO₂ ) And acid chloride such as hydrogen chloride (HCl), and fly ash generated by incineration of waste is included. Further, not only combustion incineration, but also fly ash is included in melting processes such as ash melting and waste pyrolysis gasification melting. Here, fly ash is the blowing of slaked lime in order to protect the incinerator by removing soot and dust generated in the exhaust gas by incineration of the waste itself, and removing the chlorine component contained in the exhaust gas when incinerating the waste. It is a generic term for soot generated by smelting, further combustion ash after incineration, soot generated when melting fly ash, etc.
[0003]
In the exhaust gas thus discharged, the accompanying fly ash is mainly composed of silicon, calcium, chlorine, etc., and contains low boiling point heavy metals such as mercury, cadmium, lead, chromium, etc. After removing from the exhaust gas, it is necessary to absorb and remove acidic gas such as sulfurous acid gas in the desulfurization process and exhaust the gas.
[0004]
Thus, conventionally, when exhaust gas containing this type of fly ash is detoxified, first, fly ash is collected from the exhaust gas in a filtration dust collector such as an electric dust collector or a bag filter, and then fly ash is collected. After that, the exhaust gas is sent to a flue gas desulfurization apparatus using, for example, a lime-gypsum method, and the sulfurous acid gas is absorbed and removed in the absorption liquid and recovered as gypsum. In addition, after desulfurization and dechlorination agents are sprayed into the exhaust gas to form a dry powder, the powder and fly ash are collected and removed together in a dust collector, and these solids are stabilized with a chelating agent or the like. The method to do is also adopted.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for treating exhaust gas containing fly ash, in addition to the flue gas desulfurization device for removing sulfurous acid gas from the exhaust gas and detoxifying the exhaust gas itself, the fly ash is further captured from the exhaust gas. Therefore, since a dedicated large-scale facility for detoxifying this is required, there is a problem in that the overall processing facility is enlarged and the construction cost and the maintenance management cost are increased.
In addition, due to the increasing demand for environmental protection on a global scale in recent years, even this type of fly ash treatment has been rendered harmless by any of the melting method, cement solidification method, chemical treatment method and solvent elution method. By doing so, it became obliged to dispose of landfills based on stricter emission standards. Furthermore, it is expected that sulfurous acid gas and hydrogen chloride gas in the exhaust gas will be required to reduce the amount of exhausted gas.
[0006]
Even in the above-described processing methods such as the melting method and the cement solidification method, there is no change in requiring a large processing facility dedicated to the treatment of fly ash, and the stabilization treatment is difficult and the flying treatment is difficult. If the ash is landfilled by the above processing method as it is, the entire capacity becomes large, and there is a risk that the processing site will be insufficient at an early stage.
[0007]
  The present invention was made to effectively solve the problems of the above-described conventional treatment method of exhaust gas containing fly ash, and in a reaction tank used only in the conventional desulfurization process, sulfurous acid gas contained in the exhaust gas, etc. In addition to high-efficiency removal of acid gas, the fly ash stabilization process can be performed in parallel, thus eliminating the need for a separate dedicated processing facility for fly ash treatment. In addition, the treatment of exhaust gas containing fly ash that can also reduce the volume of landfill materials generated by fly ash treatmentmethodIt is intended to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The method for treating exhaust gas containing fly ash according to the present invention according to claim 1 comprises fly ash and sulfurous acid gas which is at least an acid gas.And hydrogen chloride gasContainingGenerated at incineration facilities for general and / or industrial wasteAn exhaust gas treatment method for removing acid gas and fly ash from exhaust gas, wherein the exhaust gas containing acid gas and fly ash has a pH of 2.0 to 2.0 in a reaction tank.4.0Is kept in the rangeFor an average of 10 to 40 hours in the reactor.The acid gas is absorbed into the absorption liquid by bringing it into gas-liquid contact with an absorption liquid containing an alkaline component that is an absorbent.To produce hydrochloric acid, andBy oxidizing with oxygen-containing gas introduced into the reaction tank, the sulfurous acid gas is fixed as sulfate ions, and heavy metals contained in the fly ash are extracted and stabilized with the absorbent. To do. Here, as the alkali component, Ca-based, Mg-based, and Na-based alkali compounds can be used. For example, CaCO₃, Ca (OH)₂, CaO, MgO, Mg (OH)₂, NaOH, NaCO₃Etc. are applicable.
[0009]
  In this case, the invention described in claim 2 is a jet bubbling reaction tank in which the reaction tank injects exhaust gas into the absorption liquid through a plurality of sparger pipes.There isIt is characterized by.
  Further, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein an absorbent containing a calcium component is further used as an absorbent, and gypsum contained in the absorbent produced in the reaction vessel The washed fly ash is separated from each other by utilizing the difference in particle size.
[0010]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric dust collector according to any one of the first to third aspects, wherein a part of the fly ash in the exhaust gas is provided in advance on the upstream side of the exhaust gas flow path. Collected by a filtration dust collector and / or put into the absorbing liquidIs.
[0014]
  Claims 1 to4Treatment of exhaust gas containing fly ash according to any one ofOn the wayAccording to the exhaust gas containing acid gas and fly ash, the pH is 2.0 ~4.0By making gas-liquid contact with an absorbing solution containing an alkali component as an absorbent held in the range of acid, the sulfurous acid gas contained in the exhaust gas is absorbed into the absorbing solution and neutralized by the alkali component. Oxidation produces sulfate in the absorbing solution. In parallel with this, fly ash is extracted by the absorbing solution, and unreacted alkali components contained in the fly ash are neutralized and stabilized. Furthermore, other acidic gases such as hydrogen chloride gas contained in the exhaust gas are dissolved in the absorption liquid and removed from the exhaust gas.
[0015]
In this way, the produced slurry containing sulfate and stabilized fly ash is withdrawn and recovered from the reaction vessel as a mixture while appropriately controlling the concentration of both, and is effectively used separately. In addition, low boiling point heavy metals such as mercury, cadmium, lead, and chromium in fly ash are also extracted into the absorbing solution and separated and removed from the exhaust gas. Then, the metals extracted in these absorbing liquids are extracted out of the system together with other wastewater generated in the exhaust gas treatment device or the like, and collected after being chemically treated in the wastewater treatment facility. Incidentally, the heavy metals recovered in the wastewater treatment process in this way are concentrated at a higher concentration than the fly ash, so that they can be returned to Yamamoto as effective substances.
On the other hand, the acid gas such as sulfurous acid gas and the exhaust gas from which the accompanying fly ash has been removed are rendered harmless and released from the chimney or the like to the atmosphere.
[0016]
By the way, when a liquid dispersion type reaction tank such as a spray tower type or a packed tower type is used as the reaction tank, the reaction tank only performs absorption and neutralization of sulfurous acid gas. Even in the tower, the absorption part and the oxidation part are separated, and as a result, the absorption of sulfurous acid gas is highly dependent on neutralization absorption, and the pH of the absorption liquid is set to keep the absorption efficiency of sulfurous acid gas high. Since it is necessary to control to weak acidity of about 5.0 to 6.5, it may be difficult to obtain a sufficient fly ash extraction / cleaning effect.
In this regard, in the present invention, the exhaust gas is brought into gas-liquid contact with the absorption liquid, and in parallel with this, the oxygen-containing gas is introduced into the reaction tank to oxidize the absorption liquid. Sulfurous acid gas can be neutralized and oxidized in one reaction tank, so that it does not require an additional oxidizing equipment for absorbing liquid such as an oxidation tower, and is economical. In this case, it is possible to sufficiently wash fly ash.
[0017]
  In this case, in particular, claim 2InAs described above, when a jet bubbling reaction tank is used as the reaction tank, the jet bubbling reaction tank is fine in the absorption liquid through a large number of sparger pipes. In addition to the mixing action of the absorbing liquid by the exhaust gas, the surface renewal at the gas-liquid contact surface is good, and as a result, the oxygen in the exhaust gas and the oxygen introduced into the reaction tank For example, when using an absorption liquid mainly containing calcium,
      SO₂(L) → HSO₃ ⁻/ SO₃ ^2-→ SO₄ ^2-→ CaSO₄・ 2H₂O
As shown, the absorbed sulfurous acid gas (SO₂(L)) efficient oxidation and gypsum (CaSO₄・ 2H₂O) will be generated.
[0018]
As a result, it is possible to absorb sulfurous acid gas and generate gypsum even in the low pH range where the pH of the absorbing solution is 4.0 or less. Therefore, the acidic solution is advantageous for recovering heavy metals in fly ash contained in exhaust gas. Extraction can be performed, and fly ash can be washed with the above-mentioned absorption liquid, and unreacted alkali contained in the fly ash can be neutralized. Processing is possible.
In the jet bubbling reaction tank, only the reaction tank can absorb and remove acidic gas such as sulfurous acid gas and trap fly ash at the same time, and set the pH low. As a result, since fly ash can be stabilized with high efficiency, it is not necessary to provide a dust removal tower in the previous stage of the reaction tank, and the equipment cost can be reduced.
[0019]
In the low pH region, sulfurous acid can be efficiently oxidized by utilizing the oxidation catalytic activity of metals such as V, Cu, Ni, Mn, and Zn contained in the fly ash and their oxides. Therefore, from the viewpoint of stabilization of fly ash, the lower the pH, the higher the efficiency. However, the pH of the absorbent is limited to 2.0 or more, and if this is less than 2.0, the acidity is strong. The matrix of fly ash particles (SiO₂, Al₂O_Three Etc.) is dissolved, resulting in an increase in the generation amount of drainage sludge and a decrease in desulfurization efficiency, and thus it becomes unsuitable for the removal of acid gas in the exhaust gas and the stabilization treatment of fly ash.
[0020]
Furthermore, in a jet bubbling reaction tank, an absorbent slurry having a predetermined sulfate concentration is continuously extracted and processed, but generally the absorbent stays in the reaction tank for an average of 10 to 40 hours. Therefore, it is suitable for fly ash because a sufficient extraction time can be secured.
The sulfate and fly ash whose solid concentration is controlled to a predetermined value are water or Ca (OH).₂Such as Ca, MgO and Mg (OH)₂ It can wash | clean with alkaline water, such as Mg type | system | groups, such as Na type | system | groups, such as NaOH. As a result, the adhering water in the stabilized fly ash can be washed out, and the concentration of harmful substances such as metals and the chlorine in the stabilized fly ash can be further reduced. In particular, when alkaline water is used, the pH of the stabilized fly ash can be neutral, the amount of elution of heavy metals including amphoteric heavy metals such as Pb can be reduced, and further stabilization can be achieved. . Furthermore, the pH of the stabilized fly ash can be made alkaline with the above alkaline water, whereby the amount of elution of heavy metals other than amphoteric heavy metals can be reduced, and the landfill treatment standard can be easily cleared.
[0021]
  Further, according to the invention described in claim 3, since the absorption liquid is mainly composed of calcium, as described above, gypsum (CaSO4) is obtained by absorption and oxidation of sulfurous acid gas.₄・ 2H₂O) is generated. Therefore, in the inventions according to claim 3 and claim 9, paying attention to the difference in particle size between gypsum contained in the absorbent slurry and the fly ash after washing, and utilizing these differences in particle size. By performing solid-liquid separation, gypsum and fly ash can be separated with simple equipment such as a centrifuge or an ertriator. At this time,For example, a solid-liquid separatorWhen used, the gypsum slurry separated by this solid-liquid separator and the treatment liquid containing fly ash are each dehydrated in a dehydrator to easily collect gypsum and stabilized fly ash separately. can do.
[0022]
In particular, when the above-described jet bubbling reaction tank is used as a reaction tank, the absorption liquid stays in the reaction tank for a certain period of time. The gypsum thus obtained is not destroyed, and conversely, the gypsum content is crystallized in the reaction tank to obtain coarse crystal gypsum. At this time, if NaOH is allowed to coexist in the absorbing solution, the crystal grains can be further increased in diameter. On the other hand, since most of the fly ash is as small as a particle size of 5 μm or less, these gypsum and fly ash can be more easily separated.
[0023]
  Thus, the treatment of exhaust gas containing fly ash according to the present inventionOn the wayTherefore, in the reaction tank used only for the conventional desulfurization process, not only the removal of acidic gas such as sulfurous acid gas contained in the exhaust gas, but also the stabilization treatment of fly ash can be performed in parallel. A separate dedicated processing facility is not required for the treatment of fly ash, which is excellent in economic efficiency, and at the same time, the volume of landfill treatment substances generated with the fly ash treatment can be reduced. In particular, when a gas dispersion type absorption device is used as a reaction tank and a jet bubbling method with excellent dust removal performance is used, it is possible to collect fly ash from exhaust gas in the desulfurization process, Since the fly ash can be stabilized, it is possible to omit an electric dust collector and a filtration type dust collector which are conventionally provided on the upstream side of the reaction tank.
[0024]
Further, even when these electric dust collectors are installed, as in the invention described in claim 4, a part of the fly ash in the exhaust gas is preliminarily provided on the upstream side of the exhaust gas flow path and / or It is possible to reduce the load by collecting with a filtration type dust collector and throwing it into the absorbing liquid, thereby reducing the size of the device, such as reducing the electrode area of the electric dust collector. it can. In particular, when a jet bubbling type reactor is used as the reaction tank, it is possible to expect a high dust removal effect in the reaction tank. The above-mentioned effect is more remarkable.
[0025]
  ThereforeGeneralWhen applied to the incineration of waste and industrial waste, and the treatment of exhaust gas generated by various types of general waste and industrial waste incineration facilities, such as generating electricity using the waste as fuel Play.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an essential part of an embodiment in which an apparatus for treating exhaust gas containing fly ash according to the present invention is applied when a jet bubbling reaction tank is used. It is.
In this reaction tank 1, limestone (CaCO 2) is formed by a lower deck 2 and an upper deck 3 that are disk-shaped or square-plate shaped as partition walls._Three) In which the absorption liquid 4 made of an aqueous solution dissolved or suspended is stored at a certain liquid level, the inlet plenum 6 between the upper and lower decks 2 and 3 and connected to the inlet duct of the exhaust gas, and the upper deck 3 and an outlet plenum 8 that communicates with the exhaust gas outlet duct 7. The lower deck 2 is provided with a large number of openings, and sparger pipes 9 are suspended in the openings, and the outer periphery of the lower portions of the sparger pipes 9 in the absorbing liquid 4 is provided. The wall is provided with an exhaust port for exhaust gas. On the other hand, gas risers 10 are disposed between the lower deck 2 and the upper deck 3 to communicate the space on the absorbing liquid surface of the reservoir to the outlet plenum 8 side. In the figure, reference numeral 11 denotes an oxidizing air supply pipe (oxidation means) for introducing oxidizing air (oxygen-containing gas) into the absorbing liquid 4 of the reaction tank 1, and reference numeral 12 agitates the absorbing liquid 4. For the agitator.
[0027]
In this exhaust gas treatment apparatus, the absorbent slurry containing gypsum generated in the reaction tank 1 and fly ash extracted and washed by the absorbent 4 is extracted by the pump 14 via the transfer pipe 15 and is mutually connected. A centrifuge (separating means) 16 for separating the particles by utilizing the difference in particle diameter is provided.
A dehydrator 18 for dehydrating the gypsum slurry separated here and sent via the discharge pipe 17 is provided on the rear side of the centrifuge 16. The dehydrated gypsum is collected in the storage tank 19, and the extract is led from the transfer pipe 21 to the inlet plenum 6 by the transfer pump 20 and used to cool the exhaust gas from the spray nozzle 5, and then again with the exhaust gas, the reaction tank It is designed to be circulated within 1.
[0028]
On the other hand, a dehydrating device 23 is disposed on the side of the processing liquid containing fly ash separated by the centrifugal separator 16 via a discharge pipe 22, and the stabilized fly ash dehydrated in the dewatering device 23 is stored. It is collected in the tank 24. Here, the extracted heavy metals dissolved in the adhering water of the stabilized fly ash can also be washed and removed by washing the dehydrated stabilized fly ash with water washing means (not shown). On the other hand, the extract is sucked from the transfer pipe 26 by the transfer pump 20 and is similarly used for cooling the exhaust gas from the transfer pipe 21. The centrifuge 16 and the dehydrators 18 and 23 constitute gypsum and fly ash separation means.
Further, in the reaction tank 1, a pump 31 is controlled based on a detection signal from a detector 30 that detects the pH of the internal absorption liquid 4, and Ca ( OH)₂Such as Ca, MgO and Mg (OH)₂ A pH control device is provided for supplying a Na-based alkaline liquid such as Mg-based or NaOH.
[0029]
Next, an embodiment of a treatment method according to the present invention using the exhaust gas treatment apparatus containing fly ash having the above-described configuration will be described.
In order to remove acid gas such as sulfurous acid gas and hydrogen chloride and fly ash contained in the exhaust gas from the exhaust gas generated in the waste incineration facility, first, the pH of the absorbent in the reaction tank 1 is adjusted by the pH controller. While supplying the alkaline liquid, the exhaust gas is supplied from the inlet duct to the inlet plenum 6 of the reaction tank 1 while being kept in the range of 2.0 to 4.0, and horizontally from the lower end outlet of each sparger pipe 9. Erupt. Then, the exhaust gas is vigorously mixed with the absorbing liquid 4 to form a liquid-phase continuous jet bubbling layer B. In this jet bubbling layer B, highly efficient gas-liquid contact is performed, and sulfurous acid gas (SO₂) And hydrogen chloride (HCl) are absorbed and neutralized by the calcium component and sulfurous acid is oxidized, so that gypsum (CaSO_Four・ 2H₂O) is generated, and the crystal grows to become coarse particles in the absorption liquid 4.
[0030]
In parallel with this, the fly ash accompanying the exhaust gas by the low pH absorption liquid 4 is trapped in the absorption liquid, extracted and washed, and further unreacted alkali contained in the fly ash. The minute is neutralized and stabilized. Further, other acidic gas such as hydrogen chloride gas contained in the exhaust gas is dissolved in the absorbing liquid 4 and removed from the exhaust gas. At this time, low boiling point heavy metals such as mercury, cadmium, lead, and chromium contained in the fly ash are also collected in the absorbing liquid 4 in the jet bubbling layer B.
In addition, with these reactions and treatments, when the volume of exhaust gas to be treated is large or the concentration of sulfurous acid gas is high, the acidity of the absorbent 4 increases with time and the pH drops below 2. However, in such a case, based on the detection signal from the detector 30 of the pH control device described above, the absorbing solution 4 has a corresponding amount of the alkali for maintaining the pH in the above range. Liquid is added.
[0031]
In this way, the absorbent slurry containing the generated gypsum controlled to a predetermined gypsum concentration and the washed fly ash is extracted from the reaction tank 1 by the pump 14 when the gypsum concentration reaches a predetermined concentration. Then, it is sent from the transfer tube 15 to the centrifuge 16 where it is separated using the difference in particle size between the two. Then, the gypsum slurry separated by the centrifuge 16 is sent from the discharge pipe 17 to the dehydrator 18 where the gypsum is collected in the storage tank 19 and used as a raw material for gypsum board or as a cement mixture. The extract is sent from the transfer pipe 21 into the inlet plenum 6 by the transfer pump 20, sprayed from the spray nozzle 5, used for cooling the exhaust gas, and then returned to the reaction tank 1 together with the exhaust gas. It is. At this time, if the gypsum is weakly acidic as a result of maintaining the pH of the absorbent 4 at 2.0 to 4.0, it may be washed with water or alkaline water. The alkaline water is CaCO3, Ca (OH)₂Such as Ca, MgO and Mg (OH)₂ In the case of Mg-based hardly soluble alkalis such as, a saturated solution or slurry thereof, and in the case of Na-based easily soluble alkalis such as NaOH, a solution of any concentration can be used.
[0032]
On the other hand, the treatment liquid containing fly ash separated by the centrifugal separator 16 is sent from the discharge pipe 22 to the dehydrator 23 and dehydrated, and the stabilized fly ash is collected in the storage tank 24 and the extract is transferred. The pump 20 is sent from the transfer pipe 26 to the spray nozzle 5 for cooling the exhaust gas. And since the above fly ash is stabilized, it can be disposed of as it is, but if necessary, it is further stabilized by a chelating agent or the like.
Moreover, it can wash | clean with water or the alkaline water mentioned above similarly to the said gypsum. As a result, the adhering water in the stabilized fly ash can be washed out, and the concentration of harmful substances such as metals and the chlorine in the stabilized fly ash can be further reduced. In particular, when alkaline water is used, the pH of the stabilized fly ash can be neutral, the amount of elution of heavy metals including amphoteric heavy metals such as Pb can be reduced, and further stabilization can be achieved. . Furthermore, the pH of the stabilized fly ash can be made alkaline with the above alkaline water, whereby the amount of elution of heavy metals other than amphoteric heavy metals can be reduced, and the landfill treatment standard can be easily cleared.
[0033]
In addition, low-boiling point heavy metals such as mercury, cadmium, lead, chromium, etc. in the fly ash collected in the absorbent 4 are extracted out of the system together with other waste water generated in the exhaust gas treatment device, Collected after chemical treatment in wastewater treatment facility.
In this way, the exhaust gas from which acid gas such as sulfurous acid gas and entrained fly ash has been removed is rendered harmless and is sent from the gas riser 10 to the outlet plenum 8 and discharged from the chimney (not shown) to the atmosphere via the outlet duct 7. Is done.
[0034]
Therefore, according to the exhaust gas treatment apparatus containing fly ash and the treatment method using the same, only the removal of acidic gas such as sulfurous acid gas contained in the exhaust gas is used in the reaction tank 1 used only in the conventional desulfurization process. In addition, the fly ash stabilization process can be performed in parallel, so there is no need for a separate dedicated processing facility for the fly ash process, and it is economical, and at the same time, the fly ash process It is also possible to reduce the volume of the landfill treatment material that accompanies it. In addition, as a result of collecting and stabilizing fly ash from the exhaust gas in the reaction tank 1, the load of the electric dust collector and the filtration dust collector that are conventionally arranged upstream of the reaction tank is reduced. The compactness can be achieved, and further, the dust collector can be omitted.
[0035]
In addition, since the reaction tank 1 is a jet bubbling reaction tank, the exhaust gas can be directly injected into the absorbing liquid 4 as fine bubbles through a plurality of sparger pipes 9. Absorption of sulfurous acid gas and generation of gypsum while maintaining the pH of the absorption liquid 4 in a low pH range of 2.0 to 4.0 in order to have excellent surface renewability on the gas-liquid contact surface combined with the mixing action of the absorption liquid Can be performed. As a result, it is possible to perform an extraction process with an acidic solution advantageous for recovery of heavy metals in the fly ash contained in the exhaust gas, and to neutralize the unreacted alkali content contained in the fly ash. , High-efficiency stabilization processing of fly ash can be performed.
Moreover, in the jet bubbling reaction tank 1, the absorption and removal of acidic gas such as sulfurous acid gas and the collection of fly ash can be simultaneously performed only in the reaction tank 1, and the pH is set low. As a result, since fly ash can be stabilized with high efficiency, it is not necessary to provide a separate dust removal tower in the previous stage of the reaction tank 1, and the equipment cost can be reduced.
[0036]
Furthermore, in the reaction tank 1, since the absorbent slurry stays inside for an average of 10 to 40 hours until the slurry is extracted outside, sufficient extraction time can be secured for fly ash. it can. In addition, while gypsum crystallizes in the reaction vessel 1 to obtain coarse crystal gypsum, most of the fly ash has a particle size of 5 μm or less and is very small. The fly ash can be easily separated by a simple device such as the centrifuge 16 or the eltriator. At this time, in order to effectively use gypsum and fly ash, it is also possible to set conditions such as the centrifuge 16 and the eltrator so as to adjust the mixing ratio of gypsum and fly ash.
[0037]
In the description of the above embodiment, the method for treating exhaust gas containing fly ash according to the present invention has been described only for the case where acid gas and fly ash are removed from the exhaust gas generated in the waste incineration facility. For example, it is applicable to the treatment of exhaust gas generated in incinerators for various general wastes and industrial wastes, such as incinerators for generating power using the general wastes and industrial wastes currently being developed as fuel. However, the same remarkable effect can be obtained.
Moreover, in the said processing equipment, although the case where the centrifuge 16 was used as a separation means was demonstrated, it is not limited to this, It was mutually different by allowing only the particle | grains more than predetermined particle diameter to pass through. It is also possible to use a screen type separation device that separates two or more substances having a particle size.
[0038]
Furthermore, in the said embodiment, although the case where the waste gas containing fly ash was directly introduced into the reaction tank 1 and treated was described, a part of the fly ash was collected beforehand by an electric dust collector or the like, and this was directly collected. It is also possible to perform the treatment by putting it into the reaction tank 1, thereby reducing the operating load of the electric dust collector or the like and making it compact. In particular, when a gas dispersion type absorption device is used as a reaction tank as in the above-described embodiment and a jet bubbling method having excellent dust removal performance is used, fly ash is captured from exhaust gas in the desulfurization process. In addition to being able to collect the fly ash, the electric dust collector and the filtration dust collector can be omitted.
[0039]
In addition, when an alkali compound of Mg or Na is used as the alkali component, MgSO_Four MgCl₂ Or NaSO_Four Since sulfurous acid gas, hydrogen chloride gas and the like are fixed as soluble sulfates and hydrochlorides of NaCl, in the above embodiment, if a fly ash solid-liquid separation device is provided instead of the gypsum fly ash separation device 16 Well, this eliminates the need for the gypsum dewatering device 18, the extraction fly ash dewatering device 23, and the respective storage tanks 19 and 24. Even in this case, it goes without saying that it is effective to wash the dehydrated fly ash with alkaline water or the like as described above.
[0040]
【Example】
In order to demonstrate the effect of the method for treating exhaust gas containing fly ash according to the present invention, the exhaust gas treatment amount is 170 Nm.^ThreeThe following experiment was conducted using a / h jet bubbling reaction vessel.
First, simulated exhaust gas was introduced into the reaction vessel in a state where an absorbing solution using CaCO3 as an absorbent was maintained at pH 3.5 and a temperature of 60 ° C. The composition of the simulated exhaust gas used in the experiment is O₂; 6% CO₂; 12%, H₂O: 60 ° C. saturation, N₂; Balance, SO₂300 ppm, HCl; 500 ppm. Further, 1% by weight of seed gypsum and 3% by weight of fly ash were charged into the absorbing solution. The composition of the fly ash used was SiO₂; 4.2%, Al₂O_Five; 2.2%, CaSO_Four13.5%, CaO; 9.0%, chloride such as NaCl; 50%, moisture; 11%, Cd in 1 kg of the fly ash was 58 mg, and Pb was 2760 mg.
[0041]
Under such conditions, the fly ash was stabilized while desulfurizing and dechlorinating the simulated exhaust gas. The residence time of the absorbing solution was 20 hours, and a slurry containing gypsum produced by desulfurization and fly ash after stabilization treatment was introduced to an eltorator to separate them.
Next, the slurry containing fly ash after the stabilization treatment was dehydrated by a dehydrator, and after the cake was collected, it was washed with industrial water in order to remove the metal components dissolved in the water adhering to the cake. And after washing | cleaning, this was dried at normal temperature and the fly ash stabilized was obtained. In addition, since the soluble chloride (NaCl etc.) etc. which are contained in 1 kg of untreated fly ash melt | dissolved in absorption liquid with the said stabilization, the amount of process sludge became 320g. As a result of analyzing the fly ash after the stabilization treatment, Cd was 1 mg and Pb was 890 mg.
Thus, according to the said processing method, Cd and Pb which are heavy metal components in fly ash were able to be removed significantly. Moreover, when this stabilized ash was mixed with cement, it became clear that there was no problem in strength.
[0042]
【The invention's effect】
  As described above, claims 1 to4Treatment of exhaust gas containing fly ash according to any one ofOn the wayTherefore, in the reaction tank used only for the conventional desulfurization process, not only the removal of acidic gas such as sulfurous acid gas contained in the exhaust gas, but also the stabilization treatment of fly ash can be performed in parallel. A separate dedicated processing facility is not required for the treatment of fly ash, which is excellent in economic efficiency, and at the same time, the volume of landfill treatment substances generated with the fly ash treatment can be reduced. In addition, as a result of the collection and stabilization of fly ash from the exhaust gas in the desulfurization process, the conventional electric dust collector and filtration type dust collector installed upstream of the reaction tank can be omitted, or these loads can be reduced. The effect that it can reduce and can achieve the compactness is acquired.
[0043]
  In particular, the claims2When a jet bubbling type reaction vessel is used as in the described invention, absorption and removal of acidic gas such as sulfurous acid gas and collection of fly ash can be performed simultaneously only in the reaction vessel. As a result of setting the pH low, it is possible to stabilize fly ash with high efficiency. Therefore, it is not necessary to provide a dust removal tower in front of the reaction tank, and the equipment cost can be reduced. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an apparatus for treating exhaust gas containing fly ash according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 reaction tank
4 Absorbing liquid
9 Sparger pipe
11 Air supply pipe for oxidation (oxidation means)
16 Centrifuge
18, 23 Dehydrator
19 Gypsum storage tank
24 Fly ash storage tank
B Jet bubbling layer

Claims

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。An exhaust gas treatment method that removes the acid gas and fly ash from the exhaust gas generated in the incineration facility of general waste and / or industrial waste containing fly ash and at least acid gas, sulfurous acid gas and hydrogen chloride gas. There,
In the reaction tank, an alkali component which is an absorbent in which the exhaust gas containing the acid gas and fly ash is maintained in a pH range of 2.0 to 4.0 and is retained in the reaction tank for an average of 10 to 40 hours. The sulfurous acid gas is produced by absorbing the acidic gas into the absorbing liquid by bringing it into gas-liquid contact with the absorbing liquid containing oxygen and generating hydrochloric acid and oxidizing it with an oxygen-containing gas introduced into the reaction vessel. A method for treating exhaust gas containing fly ash, wherein the heavy metals contained in the fly ash are extracted and stabilized with the absorbent.

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。2. The treatment of exhaust gas containing fly ash according to claim 1, wherein the reaction tank is a jet bubbling reaction tank in which the exhaust gas is injected into the absorption liquid through a plurality of sparger pipes. Method.

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。 Using the absorbent containing the calcium component as an absorbent, the gypsum contained in the absorbent produced in the reaction vessel and the washed fly ash are separated using the difference in particle size between each other. The processing method of the waste gas containing the fly ash of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.

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。 A part of the fly ash in the exhaust gas is collected by an electric dust collector and / or a filtration type dust collector provided in advance on the upstream side of the exhaust gas flow path, and put into the absorbing liquid. Item 4. A method for treating exhaust gas containing fly ash according to any one of Items 1 to 3.