JP5149488B2

JP5149488B2 - 熱分解ガスの処理方法

Info

Publication number: JP5149488B2
Application number: JP2006046092A
Authority: JP
Inventors: 極松原; 純子志水
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007222766A

Description

本発明は、下水汚泥などの有機性廃棄物を熱分解した排ガスを処理するための熱分解ガスの処理方法に関するものである。

例えば、下水汚泥などの有機性廃棄物を熱分解した排ガス中には硫黄酸化物、硫化物、シアン、有機物等の有害物質が含まれており、これら有害物質を基準値以下まで下げる必要がある。このような熱分解ガスの処理方法としては、従来から特許文献１に示されるように、湿式洗浄法が古くから用いられている。

しかしながら、従来方法は水あるいはアルカリ剤で排ガス中の還元物質あるいは有害物質を吸収分離するだけの方法であるため、この処理で発生した還元物質あるいは有害物質を含んだ洗浄排水の処分に問題があった。また、下水処理場のように、洗浄排水を返流水として着水井に戻すことも行われているが、洗浄排水中の有害物が下水処理に悪影響を及ぼすという問題点があった。更には、オゾンや次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を用いて処理するため、薬品費が膨大になり処理コストが高くなるという問題点もあった。
特開２００１−４５８１９号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、有機性廃棄物を熱分解した排ガス中から硫黄酸化物、硫化物、シアン等の有害物質を薬品費を抑えて安価に、かつ効率よく除去することができ、また処理水を放流水として放流しても問題がなく、更には下水処理における返流水として着水井に返送しても下水の活性汚泥処理に悪影響を及ぼすことのない熱分解ガスの処理方法を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の熱分解ガスの処理方法は、有機性廃棄物の熱分解炉から排出される熱分解ガスに４００〜６００℃の高温のままアルカリ剤のスラリーを供給し、得られた生成物をセラミックフィルターで除去した後、該セラミックフィルターより排出された熱分解ガスを洗浄塔へ導入してコバルト化合物を含むアルカリ洗浄水で洗浄し、次いで、この洗浄水を循環槽で曝気しつつ洗浄塔へ循環して、洗浄水に吸収されている硫黄酸化物、硫化物、シアンを酸化して固形物の形で除去し、次いで、循環槽から排出された排出水を酸化塔へ導いて触媒オゾン処理することを特徴とするものである。

本発明では、排ガスに安価なアルカリ剤スラリーを供給すること、コバルト化合物を含むアルカリ洗浄水で洗浄処理すること、および洗浄水を循環槽で曝気することで硫黄酸化物、硫化物、シアン等の有害物質を確実に除去し、かつ酸化剤の薬品費を低く抑えることが可能となる。また、触媒オゾン処理をシステムに組み込むことにより、シアン、ＣＯＤ（有機物）も確実に除去して安全な処理水が得られることとなる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、熱分解炉から排出された熱分解ガスを処理する工程の概略を示すフローチャートであり、図において、１はセラミックフィルター、２は洗浄塔、３は循環槽、４は酸化塔、５はバブリング装置、６はポンプである。

先ず、熱分解炉から排出された排ガスに、高温のまま水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムなどの難溶解性アルカリ剤のスラリーを添加して、下記の［化１］の反応を促進させる。次いで、これにより得られた生成物をセラミックフィルター１で回収するとともにスラリー中の水分は水蒸気に変換する。

このように、熱分解ガス中には硫黄酸化物、硫化物、シアン等の有害物質が含まれているが、［化１］の反応によって固形物に変換されるので、セラミックフィルター１により確実にろ過されることとなる。
この場合のろ過速度は０．５〜１ｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。０．５ｍ／ｍｉｎ未満ではろ過効率に劣り、一方、１ｍ／ｍｉｎを越えてろ過を行うと、ろ過圧力が急激に立ち上がって排ガスファンの動力が嵩むからである（図２を参照）。
また、この段階でのガス温度は通常、４００〜６００℃であり、水分は水蒸気として排ガス側に移行することとなる。

次いで、セラミックフィルター１によってろ過された前記固形物は、ダストとともに逆洗して系外に排出する。逆洗は、通常はパルス洗浄によって行われるが、本発明では通常のろ過速度の５〜２０倍程度の洗浄速度で１〜５秒間行うのが好ましい（図３を参照）。また、逆洗間隔は２０〜３０分で、圧力制御する場合はセラミックフィルター１の圧損が１０ｍｍＨ_２Ｏ以内を維持するように逆洗するのが好ましい。

次いで、セラミックフィルター１を出た排ガスを洗浄塔２へ導入する。この洗浄塔２ではコバルト化合物（コバルトとして１ｍｇ／Ｌ程度）を含むアルカリ洗浄水で洗浄され、セラミックフィルター１で除去できなかった微量の硫黄酸化物、硫化物、シアン等を吸収するとともに、前工程で水蒸気となった水分も加湿冷却により水として除去する。なお、排ガスは処理ガスとして大気放出される。

一方、洗浄剤のアルカリ剤が水酸化ナトリウムの場合には、前記の物質は下記の［化２］の反応で洗浄水に移行する。

洗浄水としては、ｐＨを８．５〜９程度に制御するのが好ましい。ｐＨ８．５未満では前記反応が不十分になり、ｐＨ９を越えると二酸化炭素の吸収によってアルカリ剤が消費されることから薬品費が高くつくからである（図４を参照）。また、洗浄塔２の洗浄条件としては、液／ガス比（Ｌ／Ｇ）を２〜４Ｌ／ｍ^３程度とするのが好ましい（図５を参照）。

循環槽３では、洗浄水に吸収されている有害物質を酸化して固形物の形で除去する。即ち、コバルトを触媒として前記した酸性亜硫酸ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）、硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ）が曝気によって酸化され、固形物である硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）となり、図示しない排出口より外部へ取出される。反応式を、下記の［化３］に示す。

この酸化処理を、従来のように、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を使用した場合は薬品費が膨大なものになるが、本発明では曝気による酸化としているので、ブロワ−の電気代だけで済むこととなり処理費を安価におさえることができる。また、洗浄塔２の洗浄水は循環槽３との間で循環使用するため、排水量を極力抑えることができる。
ここで、循環槽３の曝気の条件としては、通常は通気率：０．５〜２ｍ^３／ｍ^３．ｍｉｎ程度、曝気時間は３０分程度で十分である。また、循環水の水温条件としては、４０℃以下、好ましくは３０℃以下が良い。これは循環水の水温が高いと曝気の際の酸素溶け込み効率が低下して曝気に必要な空気量が増加するためである。また、場合によっては冷却装置を設けるのが良い。さらに、循環槽３の曝気効率を向上させるためには散気装置の水深を極力深くし、槽底の全面に配置するのが効果的である。
ただし、洗浄水に酸性亜硫酸ナトリウムが多量に含まれる等の酸素を多く消費する場合には、循環槽にＤＯ計を設置して通気率によるＤＯ制御をすれば未処理で排出される危険性を排除することができる。また、ＤＯ制御によりＤＯのある状態、例えば１〜２ｍｇ／Ｌ程度のＤＯが検出できる状態で洗浄塔２に循環水を循環すれば、酸性亜硫酸ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）、硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ）が処理されていることが担保され、これら成分の飽和濃度との関係から吸収のための推進力が向上してガス吸収の効率が高まるので好ましい。

循環槽３から排出された洗浄水には循環槽３における曝気では処理できなかったシアン、微量の有機物（ＣＯＤ）が含まれる。従って、これらを酸化塔へ導いて触媒オゾン処理によって除去し、その後に処理水として放流する。
酸化塔３には、触媒として電解二酸化マンガンが充填されており、下記の［化４］の反応によってシアンおよび微量有機物を分解する。

この酸化塔４における処理条件は、ＳＶ：１〜３／Ｈｒ、ＬＶ：２〜１０ｍ／Ｈｒとするのが好ましい。この範囲を越えて運転すると、シアン及び有機物の除去率が低下するようになるからである（図７を参照）。
なお、シアン分解のためのオゾン等量は、２４０／２６＝９．２３となるが、有機物分解も同時に起こるので、オゾンの添加率はオゾン等量の１．２〜１．５倍が必要になる（図８を参照）。

以上のようにして熱分解ガスの処理は完結するが、前記の説明からも明らかなように、本発明は以下の利点を有する。
（１）安価なアルカリ剤（消石灰など）を使用することで、薬品処理において酸化剤を多量に消費する成分を除去することとなり、薬品費を低く抑えることができる。
（２）同様に、酸化剤を多量に消費する成分を曝気で除去することにより、薬品費を低く抑えることができる。
（３）シアン、ＣＯＤを確実に除去できる触媒オゾン処理をシステムに組み込むことにより、安全な処理水が得られ、下水処理における返流水として着水井に返送しても下水の活性汚泥処理に悪影響を及ぼすことがない。

熱分解炉から排出された排ガスを表１に示す条件により処理した結果、処理水中の硫黄酸化物、硫化物、シアン等の含有量が十分に低下していることが確認できた。また、ＣＯＤも十分に除去されており、着水井に返送しても下水の活性汚泥処理に悪影響を及ぼすことがないことも確認できた。なお、アルカリ洗浄とオゾン酸化を組み合わせて処理した場合を従来法とし、得られた結果を表１に示す。

本発明の実施の形態を示すフローチャートである。ろ過速度と初期圧力損失の関係を示すグラフである。逆洗速度と圧力損失の回復性の関係を示すグラフである。洗浄水ｐＨとＳＯｘ除去率の関係を示すグラフである。液−ガス比とＳＯｘ除去率の関係を示すグラフである。通気率による酸性亜硫酸ナトリウムの変化を示すグラフである。ＳＶ、ＬＶとＣＮ除去率の関係を示すグラフである。オゾン添加倍率とＣＮ除去率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１セラミックフィルター
２洗浄塔
３循環槽
４酸化塔

Claims

有機性廃棄物の熱分解炉から排出される熱分解ガスに４００〜６００℃の高温のままアルカリ剤のスラリーを供給し、得られた生成物をセラミックフィルターで除去した後、該セラミックフィルターより排出された熱分解ガスを洗浄塔へ導入してコバルト化合物を含むアルカリ洗浄水で洗浄し、次いで、この洗浄水を循環槽で曝気しつつ洗浄塔へ循環して、洗浄水に吸収されている硫黄酸化物、硫化物、シアンを酸化して固形物の形で除去し、次いで、循環槽から排出された排出水を酸化塔へ導いて触媒オゾン処理することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
アルカリ剤が、水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１に記載の熱分解ガスの処理方法。