JP6262978B2 - 硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法及び脱硫装置 - Google Patents

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Description

本発明は、硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法及び脱硫装置に関する。
石炭焚き炉や石炭焚火力発電所から排出される燃焼排ガスには硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれており、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を処理するために脱硫装置が設置される。脱硫装置において硫黄酸化物を含むガスから硫黄酸化物を除去する方法として、硫黄酸化物を含むガスを吸収液中のアルカリ剤及び酸素と反応させる方法がある。このような硫黄酸化物を除去する方法において生じる排水には、窒素化合物や、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）成分が含まれるため、これらを除去するため排水処理が行われるが、排水処理を行う排水処理装置の性能の低下が問題となっていた。
この問題を解決する技術として、特許文献１には「排ガス中の硫黄酸化物を除去するために、スート混合型湿式排煙脱硫装置を使用して、排ガス中に第１のアルカリ剤含有液を噴霧して気液接触させる第１次気液接触と、続いて第１次気液接触を経た排ガスと吸収剤を含む第２のアルカリ剤含有液とを気液接触させて硫黄酸化物の酸化用酸素含有ガスの存在下で主として排ガス中の硫黄酸化物を除去する第２次気液接触とを相互に近接した領域にて一連的に実施する湿式排煙脱硫方法において、第２次気液接触により生成した固形物を含むスラリを抜き出して、少なくともその一部を第１のアルカリ剤含有液として使用し、第１次気液接触を経た排ガスから第１のアルカリ剤含有液を沈降分離により自然に分離した後、抜き出し、抜き出した第１のアルカリ剤含有液をスート混合型湿式排煙脱硫装置に後続する排水処理装置に送液する湿式排煙脱硫方法」が開示されている。特許文献１の方法によれば、排水中の過酸化物等の酸化性物質の濃度を低減することができるため、排水処理装置の性能低下を抑制することができる。
特開平８−２９９７５４号公報
しかしながら、特許文献１に記載された方法及び装置は、硫黄酸化物を酸素及びアルカリ剤含有液と反応させる硫黄酸化物除去反応時に生じる石膏等の副生成物を、複数の経路において除去する等複雑な方法及び装置であり、より簡素な方法及び装置が望まれる。また、この副生成物は別途使用することができるものであるため、副生成物を高回収率及び高純度で回収することも望まれている。
なお、ガス中に含まれる硫黄酸化物の除去性能を向上させるためには、硫黄酸化物除去反応において酸化反応を促進することや、ｐＨを上昇させることが考えられるが、酸化反応を促進したりｐＨを上昇させると、排水処理装置の性能が低下するという問題や、副生成物中のアルカリ性物質濃度の増加によって副生成物の純度が低下するという問題が、特に顕著になる。
これらの課題に鑑み、本発明は、簡素な構成を有し、排水処理手段への負荷を抑制し且つ副生成物を高回収率及び高純度で回収することができる硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法及び脱硫装置を提供することをその目的とする。
本発明者らは、鋭意研究の結果、被処理ガスである硫黄酸化物を含むガス及び酸素に接触させたアルカリ剤含有液を循環させて、被処理ガスを酸素及びアルカリ剤含有液と反応させる前段で被処理ガスに接触させる加湿液として用い、この加湿液に接触させた被処理ガスから加湿液を分離し、分離した加湿液を抜き出し、ポンプ動作等を阻害するガスを除去し、この分離後に抜き出した加湿液に対してのみ、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物の回収操作を行う構成とすることにより、上記目的を達成できることを見出し、もって本発明を完成させた。
かかる本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法は、硫黄酸化物を含む第１ガスに加湿液を接触させて第２ガスを得る加湿液接触工程と、前記第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離して第３ガスを得る加湿液分離工程と、前記第３ガスにアルカリ剤含有液及び酸素を接触させて前記第３ガスから前記硫黄酸化物を除去する硫黄酸化物除去工程と、前記第３ガス及び酸素と接触させた前記アルカリ剤含有液を循環させて、前記加湿液接触工程で前記第１ガスに接触させる加湿液として用いる循環工程と、前記加湿液分離工程で前記第２ガスから分離された加湿液の少なくとも一部を取得する加湿液取得工程と、前記加湿液取得工程で取得された加湿液からガスを除去するガス除去工程と、前記ガス除去工程でガスが除去された加湿液から、硫黄酸化物とアルカリ剤含有液と酸素との反応により生じる副生成物を回収する副生成物回収工程とを有し、前記副生成物回収工程は、前記加湿液取得工程の下流側でのみ行うことを特徴とする。
そして、前記加湿液取得工程では、加湿液に酸素を添加することにより、該酸素と、加湿液が含有する硫黄酸化物と、アルカリ含有液とを反応させて副生成物を生じさせると共に加湿液が含有する硫黄酸化物を低減するようにしてもよい。
硫黄酸化物がＳＯ２を含み、前記アルカリ剤が炭酸カルシウムであり、前記副生成物が石膏であってもよい。
本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫装置は、反応槽と、被処理ガスである硫黄酸化物を含む第１ガスを反応槽に導入するガス導入手段と、前記第１ガスに加湿液を接触させる加湿液接触手段と、前記第１ガスに加湿液を接触させて得られた第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離する加湿液分離手段と、前記第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離して得られた第３ガスにアルカリ剤含有液及び酸素を接触させて前記第３ガスから前記硫黄酸化物を除去する硫黄酸化物除去手段と、前記硫黄酸化物除去手段により前記硫黄酸化物が除去された前記第３ガスを前記反応槽から排出するガス排出手段と、前記硫黄酸化物除去手段により前記第３ガス及び酸素と接触させたアルカリ剤含有液を循環させて前記加湿液接触手段により前記第１ガスに接触させる加湿液として用いる循環手段と、前記加湿液分離手段で分離された加湿液の少なくとも一部を、酸素に接触させることなく取得する加湿液取得手段と、前記加湿液取得手段で取得された加湿液からガスを除去するガス除去手段と、前記ガス除去手段でガスが除去された加湿液を排水処理する排水処理手段と、前記加湿液取得手段で取得された加湿液から硫黄酸化物とアルカリ剤含有液と酸素との反応により生じる副生成物を回収する副生成物回収手段とを有し、前記副生成物回収手段を、前記加湿液取得手段の下流側にのみ有することを特徴とする。
前記加湿液分離手段は、前記第２ガスから分離された加湿液を加湿液取得手段へ送る液体下降管を有し、前記加湿液取得手段は、前記液体下降管の出口側の端を囲うポットを有してもよい。
前記加湿液取得手段は、前記ポット内に酸素を供給する酸素供給手段を有してもよい。
前記ポットは、内部に加湿液を鉛直方向斜めに下降させる斜板を有し、前記加湿液取得手段が前記斜板の鉛直方向中央部から加湿液を取得する配管を有してもよい。
本発明の脱硫装置は、被処理ガスが導入される被処理ガス導入口に連通する加湿液接触室と、被処理ガスが排出される被処理ガス排出口及び前記加湿液接触室に連通すると共に前記加湿液接触室の下側に設けられアルカリ剤含有液が下部に収容されるアルカリ剤含有液室とを有する反応槽と、被処理ガスに加湿液を噴霧する加湿液供給管と、前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液中に酸素を供給する第１酸素供給管と、前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液を抜き出して前記加湿液供給管に供給する循環手段と、前記加湿液接触室の底面から下方に延び前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから自然に分離した加湿液が下降するための液体下降管と、前記加湿液接触室の底面から下方に延び前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから加湿液が自然に分離された被処理ガスが下降して前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液中に分散するための気体下降管と、前記液体下降管の下端部を側方から囲う側壁を有するポットと、前記ポット内に酸素を供給する第２酸素供給管と、前記ポット内から加湿液を引き抜く配管と、前記ポット内から加湿液を引き抜く配管に設けられたエアセパレータと、前記エアセパレータの下流側に設けられた固液分離処理手段とを有することを特徴とする。
本発明の脱硫装置は、上面に設けられた被処理ガス導入口から被処理ガスが導入され側壁に設けられた被処理ガス排出口から被処理ガスが排出されると共にアルカリ剤含有液が下部に収容される反応槽と、前記反応槽の上部に設けられ被処理ガスに加湿液を噴霧する加湿液供給管と、前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液中に酸素を供給する第１酸素供給管と、前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液を抜き出して前記加湿液供給管に供給する循環手段と、前記反応槽内の前記加湿液供給管の下側に設けられ、ドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜した傾斜板、該傾斜板の内径よりも大きい外径を有しドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜したロート型集液器、及び、前記ロート型集液器の中央部の穴に接続されると共に前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから自然に分離した加湿液が下降するための液体下降管を有する分離板と、前記液体下降管の下端部を側方から囲う側壁を有するポットと、前記ポット内に酸素を供給する第２酸素供給管と、前記ポット内から加湿液を引き抜く配管と、前記ポット内から加湿液を引き抜く配管に設けられたエアセパレータと、前記エアセパレータの下流側に設けられた固液分離処理手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、特定の分離工程、循環工程、抜き出し工程及びガス除去工程等を行うことにより、硫黄酸化物を含むガスの脱硫において、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物の回収を行う経路が１つのみである簡素な構成で、排水処理手段への負荷の抑制と副生成物の高回収率化及び高純度化とを達成することができる。
本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用することができるジェットバブリング式の脱硫装置の一例を示す模式図である。 図１の要部拡大図であり、図２（ａ）は第１隔壁１８の上面図、図２（ｂ）は、側面図である。 本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用することができるジェットバブリング式の脱硫装置の他の例を示す模式図である。 本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用することができるジェットバブリング式の脱硫装置の他の例を示す模式図である。 ポットの概略の構成を示す断面図である。 本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用することができるスプレー式の脱硫装置の例を示す模式図である。 比較例１で用いたジェットバブリング式の脱硫装置の一例を示す模式図である。
（実施形態１）
本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用できる脱硫装置を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１にかかる硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法を適用することができるジェットバブリング式の脱硫装置の一例を示す模式図である。ジェットバブリング式とは、反応槽の下部に硫黄酸化物を除去するためのアルカリ剤含有液を収容し、このアルカリ剤含有液中に被処理ガス及び酸素を導入して被処理ガスとアルカリ剤含有液を気液接触させてジェットバブリング層を形成しつつ反応させる方式である。
また、本発明において、硫黄酸化物（ＳＯｘ）としては、例えば亜硫酸ガス、あるいは、亜硫酸ガスが水に溶解したもの等の各種形態の二酸化硫黄等が挙げられる。そして、硫黄酸化物を含むガスとしては、石炭焚き炉や石炭焚火力発電所から排出される燃焼排ガス等が挙げられる。
図１に示すように、ジェットバブリング式の脱硫装置１０は、円筒状のジェットバブリング式の反応槽１１と、反応槽１１の側壁中央部付近に設けられ反応槽１１に被処理ガス（第１ガス）を導入する被処理ガス導入口１２と、反応槽１１の側壁上部に設けられ反応槽１１で脱硫処理された被処理ガスを反応槽１１から排出する被処理ガス排出口１３とを有する。被処理ガス導入口１２が請求項の「ガス導入手段」に相当し、被処理ガス排出口１３が「ガス排出手段」に相当する。
反応槽１１は、内部に、鉛直方向中央部に被処理ガス導入口１２と連通する加湿液接触室１４を有し、加湿液接触室１４の下側に加湿液接触室１４と連通し下部にアルカリ剤含有液１５が収容されるアルカリ剤含有液室１６を有し、加湿液接触室１４の上側にアルカリ剤含有液室１６及び被処理ガス排出口１３と連通する被処理ガス排出室１７を有する。この加湿液接触室１４とアルカリ剤含有液室１６は反応槽１１を横断する第１隔壁１８で仕切られ、加湿液接触室１４と被処理ガス排出室１７は反応槽１１を横断する第２隔壁１９で仕切られている。
そして、加湿液接触室１４とアルカリ剤含有液室１６とは、第１隔壁１８から下方に延びアルカリ剤含有液１５の液面２１よりも下方まで達するように設けられた複数の気体下降管２２、第１隔壁１８からアルカリ剤含有液１５の液面２１よりも下方であって気体下降管２２の下端よりも下方に達するように設けられた複数の第１液体下降管２３及び第２液体下降管２４により連通されている。気体下降管２２、第１液体下降管２３及び第２液体下降管２４のそれぞれの下端の液面２１からの距離は特に限定されないが、例えば、気体下降管２２の下端の液面２１からの距離は０．１〜０．７ｍ、第１液体下降管２３や第２液体下降管２４の下端の液面２１からの距離は０．４〜１．０ｍである。また、各下降管の長さも特に限定されないが、例えば、気体下降管２２の長さは２．５〜３．５ｍ、第１液体下降管２３や第２液体下降管２４の長さは２．８〜３．８ｍである。
複数の気体下降管２２、第１液体下降管２３、第２液体下降管２４は、第１隔壁１８において上端がほぼ均一なるように配置されている。気体下降管２２の下側には、気体下降管２２から噴出される被処理ガス（第３ガス）がアルカリ剤含有液１５中に分散するように、複数の小さな開口が設けられている。また、複数の第１液体下降管２３は、図２に示すように、被処理ガス導入口１２と加湿液接触室１４との接合部近傍の第１隔壁１８に、第１隔壁１８の縁に沿って等間隔に複数設けられている。図２は図１の要部拡大図であり、図２（ａ）は第１隔壁１８の上面図、図２（ｂ）は側面図である。なお、第２液体下降管２４については記載を省略する。気体下降管２２、第１液体下降管２３、第２液体下降管２４の形状や大きさに特に限定はないが、気体下降管２２、第１液体下降管２３、第２液体下降管２４がそれぞれ円筒状の場合、例えば、気体下降管２２の直径は０．１〜０．２ｍ、第１液体下降管２３の直径は０．５〜０．７ｍ、第２液体下降管２４の直径は０．５〜０．７ｍである。
加湿液の第１液体下降管２３への流れ込みを促進し気体下降管２２への流れ込みを抑制するために、第１隔壁１８の第１液体下降管２３の背面に、液体の流れをせき止める堰き止め板を設けてもよい。堰き止め板について、図２を用いてさらに説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１隔壁１８に開口を有する複数の第１液体下降管２３の被処理ガスの流れから見て背面側には、液体の流れをせき止める堰き止め板５１が設けられている。そして、堰き止め板５１は、加湿液が第１液体下降管２３に流れ込みやすくするために、平面視の両端に被処理ガス導入口１２側に曲がった曲がり部５１ａを有し、また、上部が被処理ガス導入口１２側に約４５度に傾いている傾斜部５１ｂを有する。
第１ガスが加湿液に接触して第２ガスが生じるが、この第２ガスから分離された加湿液が第１液体下降管２３に流入し、第２ガスから加湿液が分離された第３ガスが気体下降管２２に流入する。加湿液とは、硫黄酸化物を含むガスである被処理ガス（第１ガス）を加湿して、乾燥によるスケール（被処理ガスの含有成分の濃縮等により装置内や配管内に生じる析出物）の発生を抑制することができる液体である。
加湿液接触室１４、第１隔壁１８、気体下降管２２、並びに、第１液体下降管２３で、自然沈降分離によって被処理ガス（第２ガス）から加湿液を分離する加湿液分離手段を構成する。
アルカリ剤含有液室１６内の液面上の空間である空間部２６は、加湿液接触室１４の水平方向中央部を貫通する連通管２５により被処理ガス排出室１７と連通されている。
図１においては、気体下降管２２、第１液体下降管２３、第２液体下降管２４や、連通管２５をそれぞれ複数設けたものを示したが、一つのみでもよい。第２液体下降管２４はなくてもよい。空間部２６に連通するように被処理ガス排出口１３を設け、空間部２６が被処理ガス排出室１７を兼ねるようにし被処理ガス排出室１７や連通管２５を省略してもよい。
アルカリ剤含有液室１６には、アルカリ剤含有液１５を撹拌する撹拌機２７が設けられている。
被処理ガス導入口１２には、配管３１を経由して加湿液となる工業用排水を被処理ガスに噴霧する工業用水供給管３２が設けられている。配管３１及び工業用水供給管３２は設けなくてもよい。
また、反応槽１１のアルカリ剤含有液室１６の側面下部には、配管３３を経由してアルカリ剤含有液１５を抜き出すポンプ３４が設けられている。そして、被処理ガス導入口１２には、ポンプ３４の出口側に接続された配管３５を経由して、抜き出したアルカリ剤含有液１５を被処理ガス（第１ガス）に供給する第１加湿液供給管３６が設けられている。また、加湿液接触室１４には、ポンプ３４の出口側に接続された配管３５を経由して、抜き出したアルカリ剤含有液１５を加湿液として被処理ガス（第１ガス）に供給する第２加湿液供給管３７が設けられている。第１加湿液供給管３６及び第２加湿液供給管３７は、いずれか一方のみでもよい。この第１加湿液供給管３６及び第２加湿液供給管３７の少なくとも一方、及び必要に応じて設ける工業用水供給管３２で、加湿液接触手段を構成する。また、配管３３、ポンプ３４、配管３５、第１加湿液供給管３６、第２加湿液供給管３７で、循環手段を構成する。
また、反応槽１１のアルカリ剤含有液室１６の底部近傍には、気体下降管２２からアルカリ剤含有液室１６に供給された被処理ガス（第３ガス）に接触するように、図示しない酸素供給源から酸素を供給する酸素供給管３８が設けられている。酸素供給管３８は酸素を含む気体を供給できればよく、例えば、空気を供給してもよい。アルカリ剤含有液１５が収容されたアルカリ剤含有液室１６、気体下降管２２及び酸素供給管３８で、硫黄酸化物除去手段を構成する。
第１液体下降管２３内の下端近傍であってアルカリ剤含有液１５の液面２１よりも下側には、第１液体下降管２３を下降した加湿液を抜き出すために、ポンプ４１に接続された配管４２が配置されている。複数の第１液体下降管２３は、下端近傍で図示しない水平方向の連結管で連結され、この連結管に配管４２の一端が挿入され、ポンプ４１を動作することにより、第１液体下降管２３を下降した加湿液を抜き出すことができる構造となっている。この第１液体下降管２３、ポンプ４１及び配管４２で、加湿液取得手段を構成する。
そして、第１液体下降管２３を下降した加湿液を抜き出す配管４２の途中には、抜き出された加湿液中の空気等のガスを除去するエアセパレータ６１が、反応槽１１外に設けられている。このエアセパレータ６１がガス除去手段である。ガス除去手段は、エアセパレータ６１に限定されず、抜き出された加湿液中の空気等のガスを除去することができる手段であればよい。
ポンプ４１の後段には、ポンプ４１の出口側に接続された配管４３を経由した加湿液を固液分離して、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物を回収する固液分離手段４４が設けられている。固液分離手段４４が副生成物回収手段である。
固液分離手段４４の後段には、固液分離手段４４に接続された配管４５を経由して、固液分離手段４４で分離された液体から窒素化合物やＣＯＤ等を除去する排水処理装置が接続されている。また、配管４５から分岐された配管４７は、反応槽１１のアルカリ剤含有液室１６に接続されている。配管４７には、固液分離された液体を再びアルカリ剤含有液として利用可能にするために石灰石等のアルカリ剤を導入するアルカリ剤導入手段４８が途中に設けられている。
このように、本発明においては、詳しくは後述するが、石膏等の硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物を回収する工程を第１液体下降管２３から取り出した加湿液に対してのみ行う、すなわち副生成物の回収を行う経路が１つのみであるため、簡素な構成の装置となる。そして、エアセパレータ６１を設けているため、副生成物の回収を行う経路が１つのみであるにも関わらす、副生成物を高回収率で回収することができる。また、この簡素な構成の装置は、アルカリ剤含有液を循環させてアルカリ剤含有液を硫黄酸化物を含む第１ガスに接触させる構成であるため、排水中に含まれる酸化性物質（過酸化物）量を低減し、排水処理装置への負荷を抑制できる。また、第１液体下降管２３内の加湿液は硫黄酸化物を含むガスに接触した後であるためｐＨが低くアルカリ剤が溶解しやすいので、アルカリ剤の混入が抑制された純度の高い副生成物を得ることができる。
このような脱硫装置１０を用いた本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法について、説明する。まず、被処理ガスである硫黄化合物を含む第１ガスを被処理ガス導入口１２から反応槽１１へ導入する。被処理ガス導入口１２から導入された第１ガスは、工業用水供給管３２によって噴霧された工業用水、及び、第１加湿液供給管３６によって噴霧されたアルカリ剤含有液に順に接触し、その後、第２加湿液供給管３７から噴霧されたアルカリ剤含有液に接触する（加湿液接触工程）。実施形態１においては、工業用水及びアルカリ剤含有液が加湿液である。工業用水及びアルカリ剤含有液に第１ガスが接触すると、第１ガスが加湿されて装置内の乾燥によるスケールの発生が防止できる。また、第１加湿液供給管３６、第２加湿液供給管３７や工業用水供給管３２によるアルカリ剤含有液や工業用水の噴霧によって、第１ガスの冷却や除塵も行うことができる。第１ガスの除塵を行うと、後段の加湿液分離工程で加湿液を分離する際に第２ガスから塵等の微粉末も除去される。したがって、塵等の微粉末による第３ガスと酸素とアルカリ剤との反応の阻害を防ぐことができ、効率よく反応させることができる。そして、第１ガス中に含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物の一部も加湿液に吸収される。このように加湿液に気液接触した第１ガス、すなわち、第１ガスと加湿液との混合物が第２ガスである。
そして、この第２ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液は、自然に加湿液接触室１４の底面、すなわち第１隔壁１８へと落下して、ＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液である液体と、第３ガスに分離する（加湿液分離工程）。落下した加湿液の多くは、上流側である被処理ガス導入口１２近傍に設けられた第１液体下降管２３に流れ込む。また、第３ガスは、被処理ガス導入口１２から第１液体下降管２３よりも遠い位置（下流側）に設けられた気体下降管２２に流れ込む。なお、第２加湿液供給管３７の被処理ガス導入口１２側から遠い領域に設けられた部分から噴霧された加湿液は、第２液体下降管２４を下降して、アルカリ剤含有液室１６へと収容される。
気体下降管２２に流れ込んだ第３ガスは、アルカリ剤含有液室１６に達してアルカリ剤含有液室１６に収容されたアルカリ剤含有液１５の液面２１下の気体下降管２２の下端から噴出して分散し、アルカリ剤含有液と気液接触しながらバブリングしつつ上昇する。そして、第３ガスとアルカリ剤含有液を含む液連続相の気液接触層であるジェットバブリング層（フロス層）２８が、アルカリ剤含有液の液面２１上に形成される。アルカリ剤含有液１５には、酸素供給管３８から供給された酸素が混合されているため、このジェットバブリング層２８では、第３ガスが含有する硫黄酸化物と酸素及びアルカリ剤が反応する（硫黄酸化物除去工程）。これにより、第３ガスからＳＯ２等の硫黄酸化物が除去される。
アルカリ剤含有液が含有するアルカリ剤とは、酸を中和する中和剤であり、例えば炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。また、アルカリ剤含有液の溶媒としては、水が挙げられる。
ここで、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤との反応においては、乾燥することによりスケールが発生する場合があるが、本発明においては、この硫黄酸化物と酸素とアルカリとの反応の前段で、加湿液接触工程において被処理ガスである第１ガスを加湿液に接触させる工程を有するため、スケールの発生が抑制される。
硫黄酸化物除去工程で生じさせる硫黄酸化物除去反応では、第３ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物がアルカリ剤及び酸素と反応して、副生成物である石膏等の固形物が生じ、第３ガスから硫黄酸化物が除去される。例えば、硫黄酸化物がＳＯ２を含み、アルカリ剤として石灰石（ＣａＣＯ３）を用いた場合は、下記（１）式の反応が起こり、副生成物である石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生じ、第３ガスから分離できる。
ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２＋ＣａＣＯ３→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ （１）
この硫黄酸化物除去反応により硫黄酸化物が除去された第３ガスは、アルカリ剤含有液室１６の上部の空間部２６、連通管２５及び被処理ガス排出室１７を経由して、被処理ガス排出口１３から排出される。
一方、生じた副生成物を高濃度で含有するアルカリ剤含有液１５は、アルカリ剤含有液室１６の下部から、ポンプ３４によって配管３３を経由して引き抜かれる。引き抜かれたアルカリ剤含有液は、配管３５を経由して、第１加湿液供給管３６及び第２加湿液供給管３７から第１ガスに噴霧される（循環工程）。すなわち、循環工程を経たアルカリ剤含有液は第１ガスの加湿液となる。第１ガスは循環工程を経た加湿液としてのアルカリ剤含有液と接触すると、第１ガスが加湿されて第２ガスとなる（加湿液接触工程）。また、第１ガス中のＳＯ２等の硫黄酸化物の一部がこの循環工程を経たアルカリ剤含有液に吸収される。
循環工程を経て、第２ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液としてのアルカリ剤含有液が、自然に加湿液接触室１４の底面、すなわち第１隔壁１８へと落下して、ＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液としてのアルカリ剤含有液と、第３ガスに分離する（加湿液分離工程）。落下した加湿液としてのアルカリ剤含有液の多くは第１液体下降管２３に流入し、第３ガスは気体下降管２２に流入する。気体下降管２２に流入した第３ガスは、アルカリ剤含有液１５及び酸素に接触して、再び硫黄酸化物除去反応が生じる。
一方、第１液体下降管２３に流入した加湿液としてのアルカリ剤含有液は、ポンプ４１に接続された配管４２から少なくとも一部が抜き出される（加湿液取得工程）。
ここで、第１液体下降管２３に流入した加湿液としてのアルカリ剤含有液は、アルカリ剤含有液室１６に収容されたアルカリ剤含有液に由来するため、アルカリ剤、及び、硫黄酸化物除去反応の副生成物を含む。
また、アルカリ剤含有液室１６で生じる硫黄酸化物除去反応において、酸化反応が進みすぎると酸化性物質であるＳ２Ｏ８ ２−等の過酸化物が生じるため、循環し第１液体下降管２３に流入したアルカリ剤含有液は、酸化性物質を含む。酸化性物質は後段の排水処理装置の劣化につながる。例えば、排水処理用の吸着剤やイオン交換剤として使用される樹脂の劣化や、排水処理に用いる微生物の成長の阻害等を招く。
しかしながら、本実施形態においては、この第１液体下降管２３に流入したアルカリ剤含有液は、加湿液接触工程で第１ガスに接触した後に酸素に接触しておらず、加湿液接触工程で含んだ第１ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を、反応させずにＳＯ２等の硫黄酸化物の状態を維持したまま含む。
したがって、本発明においては、ＳＯ２等の硫黄酸化物が還元剤となって酸化性物質を還元する反応、例えば下記（２）式の反応が生じるため、酸化性物質による排水処理装置の劣化を抑制することができる。
Ｈ２Ｓ２Ｏ８＋Ｈ２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２ＳＯ４ （２）
加湿液取得工程で抜き出された加湿液としてのアルカリ剤含有液は、配管４２の途中に設けられたエアセパレータ６１により、空気等のガスが除去される（ガス除去工程）。勿論、加湿液中の空気等のガスの全量を完全に取り除いてしまわなくてもよく、加湿液中に含まれるガスの量を減少させればよい。エアセパレータ６１によりガスが除去されポンプ４１を経由した加湿液は、固液分離手段４４により、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応である硫黄酸化物除去反応の副生成物が回収される（副生成物回収工程）。第１液体下降管２３内の加湿液は、硫黄酸化物を含む第１ガスに接触した後であるためｐＨが低く炭酸カルシウム等のアルカリ剤が溶解しやすいので、硫黄酸化物除去反応で生じた副生成物への残存アルカリ剤の混入が抑制され、純度の高い副生成物を含む。このように純度の高い副生成物を含む加湿液を固液分離するため、固液分離手段４４で回収される石膏等の副生成物は、純度が高いものである。
加湿液取得手段の下流側で固液分離手段４４の上流側に、ＳＯ２等の硫黄酸化物の残存量を測定する硫黄酸化物量測定手段を設け、測定された硫黄酸化物量に応じて、反応槽１１における硫黄酸化物除去反応の反応条件をフィードバック制御するようにしてもよい。フィードバック制御は、自動によるものでもよいし、手動によるものでもよい。
固液分離手段４４で分離された液体は、排水処理装置に送られ、窒素化合物やＣＯＤ等を除去する排水処理がなされる（排水処理工程）。上述したように、この排水処理される排水は、酸化性物質が除去されているため、排水処理装置の劣化が抑制される。
また、固液分離手段４４で得られた液体の一部は、配管４５から分岐された配管４７を経由し、配管４７の途中に設けられたアルカリ剤導入手段４８によって石灰石等のアルカリ剤が導入され、反応槽１１のアルカリ剤含有液室１６に送られて、再び硫黄酸化物除去反応のアルカリ剤含有液として利用される。
本発明においては、石膏等の硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応である硫黄酸化物除去反応の副生成物を回収する工程は、硫黄酸化物除去反応の直後のアルカリ剤含有液に対しては行わない。換言すると、本発明においては、図７に示すように、アルカリ剤含有液室１６からアルカリ剤含有液１５を抜き出し、抜き出したアルカリ剤含有液１５から固液分離手段１４４により副生成物の回収することはしない。すなわち、被処理ガスをアルカリ剤含有液室１６で硫黄酸化物除去反応させた後は、循環工程、加湿液接触工程、加湿液分離工程、加湿液取得工程及びガス除去工程を経たものに対してのみ副生成物を回収する工程を行う。したがって、副生成物の回収を行う経路が、アルカリ剤含有液室１６で被処理ガスを硫黄酸化物除去反応させた後に、循環工程、加湿液接触工程、加湿液分離工程、加湿液取得工程、ガス除去工程及び副生成物回収工程を順に経るという１種類のみなので、簡素な構成である。なお、副生成物の回収を行う経路は１種類であればよく、「アルカリ剤含有液室１６で被処理ガスを硫黄酸化物除去反応させた後、循環工程、加湿液接触工程、加湿液分離工程及び加湿液取得工程を順に経たもの」からガスを除去した後に副生成物を回収する経路は複数あってもよい。具体的には、例えば、第１液体下降管２３から抜き出される加湿液を２系列以上にし、それぞれガス除去工程及び副生成物回収工程を経るようにしてもよい。
ここで、第１液体下降管２３には加湿液とともに第２ガスが流入するため、ポンプ４１により第１液体下降管２３から配管４２を経て抜き出された加湿液にはガスが含まれている。このため、仮にエアセパレータ６１が設けられていない場合、加湿液中のガスによりポンプ４１の運転が妨げられる恐れがあり、ポンプ４１により加湿液を固液分離手段４４に効率良く送ることができず、固液分離手段４４による加湿液からの副生成物の回収率が低くなる。多くの副生成物を回収するためには、アルカリ剤含有液室１６からアルカリ剤含有液１５を抜き出し、抜き出されたアルカリ剤含有液１５から追加の固液分離手段１４４（図７）により副生成物を回収する必要がある。
これに対して、本発明によれば、第１液体下降管２３から配管４２を経て抜き出された加湿液がエアセパレータ６１を経てポンプ４１に流れるため、加湿液がポンプ４１に到達する前にエアセパレータ６１により加湿液からガスを除去することができる。このため、加湿液中のガスによりポンプ４１の運転が妨げられることはなく、ポンプ４１により加湿液を固液分離手段４４に効率良く送ることができ、固液分離手段４４による加湿液からの副生成物の回収率を高めることができる。よって、本発明においては、アルカリ剤含有液室１６から抜き出されたアルカリ剤含有液１５から副生成物を回収する必要はなく、アルカリ剤含有液１５から副生成物を回収する追加の固液分離手段１４４を要せず、脱硫装置を簡素化することができる。
このように、本発明によれば、排水処理装置への負荷を抑制し且つ副生成物の純度及び回収率を高いものとすることができ、さらには、石膏等の硫黄酸化物除去反応の副生成物を回収する経路が１種類のみであり簡素な構成である。
図１は冷却を同時に行えるいわゆるスート式の脱硫装置であるが、本発明の脱硫装置はスート式に限らず、冷却を別塔で行うものもよい。
また、図３に示すように、反応槽１１のアルカリ剤含有液室１６底部近傍から配管８０を経由してポンプ８１によってアルカリ剤含有液を抜き出し、ポンプ８１の出口側に接続した配管８２を配管４７に接続するようにしてもよい。これにより、アルカリ剤含有液の性状を詳細に調整することができる。
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２にかかるジェットバブリング式の脱硫装置を示す模式図である。なお、実施形態１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略してある。図４に示すように、脱硫装置７０は、実施形態１の脱硫装置１０において、第１液体下降管２３の下端にポット７１を設けた脱硫装置である。
詳述すると、図４に示すように、脱硫装置７０は、第１液体下降管２３の下端部を囲い、半密閉のポット７１が設けられている。ポット７１は、その上端が、アルカリ剤含有液室１６の液面２１よりも下側で気体下降管２２のガス出口高さ近傍になり、また、その下端が、第１液体下降管２３よりも下側になるように設けられている。ポット７１の上端は、液面２１よりも下側でも上側でもよい。ポット７１の上面は例えば液面２１よりも０．１〜０．７ｍ程度下側であり、ポット７１の下端は例えば液面２１から２．０〜２．５ｍ程度下側である。
ポット７１について、ポット７１の概略の構成を示す断面図である図５を参照してさらに詳細に説明する。ポット７１は円筒形状であり、側壁７２と、中央部に穴を有しドーナツ型で側壁７２の下端から中央部に向かって下に傾斜した底板７３を有し、酸素供給管３８から反応槽１１内に供給される酸素がポット７１内に入らないように構成されている。例えばポット７１から加湿液としてのアルカリ剤含有液を排出する排出口（図示なし）を側壁７２の下部と後述する斜板７６との接続部に設ける等して、酸素供給管３８から反応槽１１内に供給される酸素のポット内への流入を防止することができれば、底板７３は設けなくてもよい。また、ポット７１は、上部が開放されている。ポット７１の大きさ及び形状は特に限定されないが、例えば、円筒形状であれば、直径１．７〜２．３ｍ、側壁７２の高さは１．７〜２．３ｍ程度である。
そして、ポット７１は、第１液体下降管２３の下端と、ポット７１内に酸素を供給するための第２酸素供給管（酸素供給手段）７４の下端と、第３ガス等の硫黄酸化物を含むガスを供給するスパージャパイプ７５の下端との周りを囲うように設けられている。すなわち、ポット７１内には、第１液体下降管２３、第２酸素供給管７４及びスパージャパイプ７５のそれぞれの下端が挿入されている。スパージャパイプ７５から供給する気体としては、例えば、第３ガスを用いることができる。スパージャパイプ７５から硫黄酸化物を含むガスを供給することにより、酸化性物質を還元する還元剤としての硫黄酸化物の濃度を上昇させて（２）式の反応を調整することができると共に、ポット７１内の加湿液としてのアルカリ剤含有液及び酸素を撹拌することもでき、また、ポット７１内で生じる（１）式の反応を調整することもできる。なお、スパージャパイプ７５は設けなくてもよい。
また、ポット７１内には、ポット７１を仕切り、第１液体下降管２３からポット７１内に流入した加湿液の流れを規定する鉛直方向約４５度に傾けられた斜板７６が設けられている。斜板７６の鉛直方向中央部には、斜板７６を流れる加湿液を水平方向に引き抜くために、ポンプ４１へと続く配管７７が接続されている。
配管７７の他端は、加湿液中の空気等のガスを除去するエアセパレータ６１に接続され、エアセパレータ６１は配管４２を経由してポンプ４１に接続されている。
実施形態２においては、第１液体下降管２３、ポンプ４１、配管４２に加えて、ポット７１、第２酸素供給管７４、スパージャパイプ７５、配管７７で、加湿液取得手段を構成する。

このような脱硫装置７０を用いて硫黄酸化物を含むガスの脱硫を行う方法について、説明する。実施形態２においては、加湿液取得工程以外の工程については、実施形態１と同様であるため、加湿液接触工程、加湿液分離工程、硫黄酸化物除去工程、循環工程、ガス除去工程、副生成物回収工程、排水処理工程等については、説明を省略する。
実施形態２においては、第１液体下降管２３に流入した加湿液としてのアルカリ剤含有液は、ポット７１内で第２酸素供給管７４から供給される酸素と接触する。
ここで、第１液体下降管２３に流入したアルカリ剤含有液は、上述したように、ＳＯ２等の硫黄酸化物と酸化性物質とが例えば上記（２）式のように反応しているため、酸化性物質はほとんど存在せず、また、ＳＯ２等の硫黄酸化物も多少低減されている。しかしながら、ＳＯ２等の硫黄酸化物が相当量残存している場合もある。また、第１液体下降管２３に流入したアルカリ剤含有液は、アルカリ剤含有液室１６に収容されたアルカリ剤含有液に由来するため、アルカリ剤や、硫黄酸化物除去反応の副生成物を含む。
したがって、実施形態２では、ポット７１内においても、第２酸素供給管７４により新たに供給された酸素と、アルカリ剤含有液に残存しているＳＯ２等の硫黄酸化物と、アルカリ剤含有液が含有するアルカリ剤が反応して、例えば上記（１）式の反応が起こる。したがって、ポット７１から抜き出される加湿液は、ＳＯ２等の硫黄酸化物、及び酸化性物質とも顕著に低減されたものとなる。
さらに詳述すると、実施形態２においては、まず第１液体下降管２３やポット７１内で実施形態１と同様に上記（２）式等の酸化性物質と硫黄酸化物との反応が生じるためＳＯ２等の硫黄酸化物を低減し、酸化性物質をほぼ無くすことができる。その後、ポット７１内に第２酸素供給管７４により酸素が導入されることにより、上記（１）式等の硫黄酸化物とアルカリ剤及び酸素の反応が生じるため、ＳＯ２等の硫黄酸化物をさらに低減することができると共に、石膏等の副生成物の純度を上げることができる。
第２酸素供給管７４により導入される酸素の量や、スパージャパイプ７５から供給される硫黄酸化物を含むガスの量を調整することにより、ポット７１内で生じる上記（１）式や（２）式の反応を調整することができる。勿論、状況に応じて、どちらかあるいは双方の量を０とすることもできる。
第１液体下降管２３やポット７１内で上記（２）式等の酸化性物質と硫黄酸化物との反応及び続いて（１）式等の硫黄酸化物とアルカリ剤と酸素との反応が生じた加湿液は、斜板７６を流れ、斜板７６の途中に設けられた配管７７からポンプ４１により抜き取られる。ここで、この加湿液は、（１）式等の硫黄酸化物とアルカリ剤と酸素との反応の副生成物を回収する経路が１種類のみであり、さらにはポット７１内でも（１）式等の硫黄酸化物とアルカリ剤と酸素との反応を生じさせているため、大量の副生成物を含むスラリー状であり量自体も多い。したがって、斜板７６を設けることにより加湿液の分離を抑制しながら引き抜くことが好ましい。スラリー（加湿液）が斜板７６の上で流れるようにすることにより、スラリー中の副生成物の沈殿を防ぎ、副生成物を分離させることなくスラリーを引き抜くことができる。
配管７７から抜き取られた加湿液は、実施形態１と同様にエアセパレータ６１で加湿液中の空気等のガスが除去され、配管４２を経由してポンプ４１に送られる。
図４及び図５の脱硫装置は、ポット７１、第２酸素供給管７４、スパージャパイプ７５の全てを実施形態１の脱硫装置に追加した構成であるが、いずれかのみを実施形態１の脱硫装置に追加した構成としてもよい。
（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３にかかるスプレー式の脱硫装置を示す模式図である。なお、実施形態１と重複する説明は省略してある。
図６に示すように、スプレー式の脱硫装置１００は、円筒状のスプレー式の反応槽１０１と、反応槽１０１の天井板中央部付近に設けられ反応槽１０１に被処理ガス（第１ガス）を導入する被処理ガス導入口１０２と、反応槽１０１の側壁下部に設けられ反応槽１０１で脱硫処理された被処理ガスを反応槽１０１から排出する被処理ガス排出口１０３とを有する。被処理ガス導入口１０２が請求項の「ガス導入手段」に相当し、被処理ガス排出口１０３が「ガス排出手段」に相当する。
反応槽１０１内部には、カスケード型の分離板１０４が設けられている。分離板１０４は、ドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜した傾斜板１０５と、傾斜板１０５の内径よりも大きい外径を有しドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜したロート型集液器１０６と、ロート型集液器１０６の中央部の穴に接続された液体下降管１０７を有する。液体下降管１０７の下端は、反応槽１０１の下部に収容されるアルカリ剤含有液１０８の液面１０９よりも下方まで達するように設けられている。図６においては、分離板１０４を１つのみ設けたものを示したが、複数設けてもよい。傾斜板１０５、ロート型集液器１０６及び液体下降管１０７からなる分離板１０４で加湿液分離手段を構成する。
反応槽１０１内上部には、配管１１１を経由して加湿液となる工業用排水を被処理ガスに噴霧する工業用水供給管１１２が設けられている。配管１１１及び工業用水供給管１１２は設けなくてもよい。
また、反応槽１０１の側面下部には、配管１１３を経由してアルカリ剤含有液１０８を抜き出すポンプ１１４が設けられている。そして、反応槽１０１内の工業用水供給管１１２の下方であって、分離板１０４の上方には、ポンプ１１４の出口側に接続された配管１１５を経由して、抜き出したアルカリ剤含有液１０８を被処理ガス（第１ガス）に供給する加湿液供給管１１６が設けられている。工業用水供給管１１２、加湿液供給管１１６の数は特に限定されない。この加湿液供給管１１６及び必要に応じて設ける工業用水供給管１１２で、加湿液接触手段を構成する。また、配管１１３、ポンプ１１４及び配管１１５、加湿液供給管１１６で、循環手段を構成する。
また、反応槽１０１内のロート型集液器１０６の下方であってアルカリ剤含有液１０８の液面１０９の上方には、ポンプ１１４の出口側に接続された配管１１５を経由して、抜き出したアルカリ剤含有液１０８を被処理ガス（第３ガス）に供給するアルカリ剤含有液供給管１１７が、３本設けられている。図６においては、３本のアルカリ剤含有液供給管１１７を設けたが、アルカリ剤含有液供給管１１７の数は特に限定されない。
反応槽１０１の底部近傍には、アルカリ剤含有液供給管１１７から供給されたアルカリ剤含有液に接触した被処理ガス（第３ガス）に接触するように、図示しない酸素供給源から酸素を供給する酸素供給管１１８が設けられている。酸素供給管１１８は酸素を含む気体を供給できればよく、例えば、空気を供給してもよい。アルカリ剤含有液１０８が収容された反応槽１０１、アルカリ剤含有液供給管１１７及び酸素供給管１１８で、硫黄酸化物除去手段を構成する。
液体下降管１０７の下端近傍であってアルカリ剤含有液１０８の液面１０９よりも下側には、液体下降管１０７を下降した加湿液を抜き出すために、ポンプ１１９に接続された配管１２０が配置されている。この液体下降管１０７、ポンプ１１９及び配管１２０で、加湿液取得手段を構成する。
そして、液体下降管１０７を下降した加湿液を抜き出す配管１２０の途中には、加湿液中の空気等のガスを除去するエアセパレータ６１が、反応槽１０１外に設けられている。
ポンプ１１９の後段には、ポンプ１１９の出口側に接続された配管１２１を経由した加湿液を固液分離して、硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物を除去する固液分離手段１２２が設けられている。固液分離手段１２２が副生成物回収手段である。
固液分離手段１２２の後段には、固液分離手段１２２に接続された配管１２３を経由して、固液分離手段１２２で分離された液体から窒素化合物やＣＯＤを除去する排水処理装置が接続されている。また、配管１２３から分岐された配管１２４は、反応槽１０１に接続されている。配管１２４には、固液分離された液体を再びアルカリ剤含有液として利用可能にするために石灰石等のアルカリ剤を導入するアルカリ剤導入手段１２５が途中に設けられている。
このように、本発明においては、石膏等の硫黄酸化物と酸素とアルカリ剤含有液との反応の副生成物を回収する工程を液体下降管１０７から取り出した加湿液に対してのみ行う、すなわち副生成物の回収を行う経路が１つのみであるため、簡素な構成の装置となる。そして、エアセパレータ６１を設けているため、副生成物の回収を行う経路が１つのみであるにも関わらす、副生成物を高回収率で回収することができる。また、この簡素な構成の装置は、アルカリ剤含有液を循環させてアルカリ剤含有液を硫黄酸化物を含む第１ガスに接触させる構成であるため、排水中に含まれる酸化性物質（過酸化物）量を低減し、排水処理装置への負荷を抑制できる。また、液体下降管１０７内の加湿液は硫黄酸化物を含むガスに接触した後であるためｐＨが低くアルカリ剤が溶解しやすいので、アルカリ剤の混入が抑制された純度の高い副生成物を得ることができる。
このような脱硫装置１００を用いた本発明の硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法について、説明する。まず、被処理ガスである硫黄化合物を含む第１ガスを被処理ガス導入口１０２から反応槽１０１へ導入する。被処理ガス導入口１０２から導入された第１ガスは、反応槽１０１上部に設けられた工業用水供給管１１２によって噴霧された工業用水、及び、加湿液供給管１１６によって噴霧されたアルカリ剤含有液に順に接触する（加湿液接触工程）。工業用水及びアルカリ剤含有液が加湿液である。工業用水及びアルカリ剤含有液に第１ガスが接触すると、第１ガスが加湿されて装置内の乾燥によるスケールの発生が防止できる。また、加湿液供給管１１６や工業用水供給管１１２によるアルカリ剤含有液や工業用水の噴霧によって、第１ガスの冷却や除塵も行うことができる。第１ガスの除塵を行うと、後段の加湿液分離工程で加湿液を分離する際に第２ガスから塵等の微粉末も除去される。したがって、塵等の微粉末による第３ガスと酸素とアルカリ剤との反応の阻害を防ぐことができ、効率よく反応させることができる。そして、第１ガス中に含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物の一部も加湿液に吸収される。このように加湿液に気液接触した第１ガス、すなわち、第１ガスと加湿液との混合物が第２ガスである。
そして、この第２ガスが傾斜板１０５やロート型集液器１０６と衝突して、第２ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液は、自然に傾斜板１０５やロート型集液器１０６を伝わってその中心部へと流れ、ＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液である液体と、第３ガスに分離する（加湿液分離工程）。落下した加湿液は、液体下降管１０７に流れ込む。また、第３ガスは、ロート型集液器１０６の外側から反応槽１０１壁面側を通って反応槽１０１を下降する。
反応槽１０１を下降した第３ガスは、ロート型集液器１０６の下方であって液体下降管１０７の外側に設けられたアルカリ剤含有液供給管１１７から噴霧されるアルカリ剤含有液と接触しアルカリ剤含有液は反応槽１０１下部にたまり酸素供給管１１８から供給された酸素と接触する。こうして、第３ガスが含有する硫黄酸化物と酸素及びアルカリ剤が反応する（硫黄酸化物除去工程）。これにより、第３ガスからＳＯ２等の硫黄酸化物が除去される。
第３ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物が酸素及びアルカリ剤と反応すると、上述した実施形態１と同様に、副生成物である石膏等の固形物が生じ、第３ガスから硫黄酸化物が除去される。この硫黄酸化物除去反応により硫黄酸化物が除去された第３ガスは、被処理ガス排出口１０３から排出される。
一方、生じた副生成物を高濃度で含有するアルカリ剤含有液は、反応槽１０１の下部から、ポンプ１１４によって配管１１３を経由して引き抜かれる。引き抜かれたアルカリ剤含有液は、配管１１５を経由して加湿液供給管１１６から反応槽１０１上部において噴霧される（循環工程）。すなわち、循環工程を経たアルカリ剤含有液は第１ガスの加湿液となる。第１ガスが循環工程を経た加湿液としてのアルカリ剤含有液と接触すると、第１ガスが加湿されて第２ガスとなる（加湿液接触工程）。また、第１ガス中のＳＯ２等の硫黄酸化物の一部がこの循環工程を経たアルカリ剤含有液に吸収される。
循環工程を経て、第２ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液としてのアルカリ剤含有液が、傾斜板１０５やロート型集液器１０６と衝突して、第２ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液は、自然にロート型集液器１０６を伝わってその中心部へと流れ、ＳＯ２等の硫黄酸化物を吸収した加湿液である液体と、第３ガスに分離する（加湿液分離工程）。落下した加湿液は、液体下降管１０７に流れ込む。また、第３ガスは、ロート型集液器１０６の外側から反応槽１０１の壁面側を通って反応槽１０１を下降する。
ロート型集液器１０６の外側から反応槽１０１壁面側を通って反応槽１０１を下降した第３ガスは、配管１１５を経由してアルカリ剤含有液供給管１１７から噴霧されたアルカリ剤含有液１０８と接触し、アルカリ剤含有液１０８と接触したアルカリ剤含有液は反応槽１０１下部にたまり、酸素供給管１１８から供給された酸素に接触する。こうして、再び硫黄酸化物除去反応が生じる。
一方、液体下降管１０７に流入した加湿液は、ポンプ１１９に接続された配管１２０から少なくとも一部が抜き出される（加湿液取得工程）。
ここで、液体下降管１０７に流入した加湿液としてのアルカリ剤含有液は、反応槽１０１に収容されたアルカリ剤含有液に由来するため、アルカリ剤及び硫黄酸化物除去反応の副生成物を含む。また、反応槽１０１内に収容されたアルカリ剤含有液１０８内で生じる硫黄酸化物除去反応において、酸化反応が進みすぎて酸化性物質であるＳ２Ｏ８ ２−等の過酸化物が生じるため、液体下降管１０７に流入したアルカリ剤含有液は、酸化性物質を含む。酸化性物質は後段の排水処理装置の劣化につながる。
しかしながら、本実施形態においては、この液体下降管１０７に流入したアルカリ剤含有液は、加湿液接触工程で第１ガスに接触した後に酸素に接触しておらず、加湿液接触工程で含んだ第１ガスに含まれるＳＯ２等の硫黄酸化物を、反応させずにＳＯ２等の硫黄酸化物の状態を維持したまま含む。
したがって、本実施形態においても、ＳＯ２等の硫黄酸化物が還元剤となって酸化性物質を還元する反応、例えば上記（２）式の反応が生じるため、酸化性物質による排水処理装置の劣化を抑制することができる。
加湿液取得工程で抜き出された加湿液としてのアルカリ剤含有液は、配管１２０の途中に設けられたエアセパレータ６１により、空気等のガスが除去される（ガス除去工程）。エアセパレータ６１によりガスが除去されポンプ１１９を経由した加湿液は、配管１２１を経由し、固液分離手段１２２により石膏等の硫黄酸化物除去反応の副生成物が除去される（副生成物回収工程）。液体下降管１０７内の加湿液は、硫黄酸化物を含む第１ガスに接触した直後であるためｐＨが低くアルカリ剤が溶解しやすいので、硫黄酸化物除去反応で生じた副生成物へのアルカリ剤の混入が抑制され、純度の高い副生成物を含む。このように純度の高い副生成物を含む加湿液を固液分離するため、固液分離手段１２２で回収される石膏等の副生成物は、純度が高いものである。また、エアセパレータ６１を設けているため、副生成物の回収を行う経路が１つのみであるにも関わらす、副生成物を高回収率で回収することができる。
固液分離手段１２２で分離された液体は、排水処理装置に送られ、窒素化合物やＣＯＤ等を除去する排水処理がなされる（排水処理工程）。上述したように、この排水処理される排水は、酸化性物質が除去されているため、排水処理装置の劣化が抑制される。
また、固液分離手段で得られた液体の一部は、配管１２３から分岐された配管１２４を経由し、配管１２４の途中に設けられたアルカリ剤導入手段１２５によって石灰石等のアルカリ剤が導入され、反応槽１０１に送られて、再び硫黄酸化物除去反応のアルカリ剤含有液として利用される。
スプレー式の脱硫装置１００においても、液体下降管１０７の下端部を囲うように実施形態２と同様のポット７１を設けてもよい。さらに、実施形態２と同様に、液体下降管１０７下端を囲うポット７１内に第２酸素供給管７４、スパージャパイプ７５等を設け、加湿液を回収する段階においても上記（１）式等の反応が生じるようにしてもよい。すなわち、液体下降管１０７やポット７１内で実施形態１と同様に上記（２）式等の酸化性物質と硫黄酸化物との反応を生じさせることによってＳＯ２等の硫黄酸化物を低減し、酸化性物質をほぼ無くし、その後、ポット７１内に酸素を導入することにより、上記（１）式の反応を生じさせて、ＳＯ２等の硫黄酸化物をさらに低減すると共に、純度の高い石膏等の副生成物が得られるようにしてもよい。
図６は冷却を同時に行う１塔で構成されるいわゆるスート式の脱硫装置であるが、スート式に限らず、冷却を別塔で行うものもよい。
以下に、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明するが、実施例はなんら本発明を限定するものではない。
＜実施例１＞
図１に示す脱硫装置１０を用いて、脱硫操作を行った。具体的には、図１に示す脱硫装置１０で、亜硫酸（ＳＯ２）濃度が約３５０ｐｐｍ−ｄｒｙの石炭焚排ガスを、アルカリ剤として石灰石を用い、アルカリ剤含有液室１６内のアルカリ剤含有液１５のｐＨを４．５０に調整し、エアセパレータ６１でガスを除去しながら、脱硫処理した。
＜実施例２＞
図１に示す脱硫装置を用いる代わりに、図１に示す脱硫装置にポット７１、第２酸素供給管７４、スパージャパイプ７５、配管７７を追加した図４に示す脱硫装置７０を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。
＜比較例１＞
図１に示す脱硫装置を用いる代わりに、エアセパレータ６１を有さず、反応槽１１底部からもアルカリ剤含有液を抜き出し副生成物を固液分離手段１４４で固液分離する図７に示す脱硫装置２００を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。
実施例１〜２及び比較例１において固液分離手段で得られた固形物中に含まれる炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）及び石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）の各割合（純度）をＪＩＳ Ｒ９１０１：１９９５法を用いて求めた。なお、比較例１においては、炭酸カルシウムや石膏の純度は、反応槽１１底部から抜き出したアルカリ剤含有液を処理した固液分離手段１４４で得た固形物について求めた。また、比較例１においては、固液分離手段４４で得られた固形物の量は、固液分離手段１４４で得られた固形物よりも非常に少なかった。結果を表１に示す。なお、炭酸カルシウムや石膏は通常いくらかの水分を含んでいるため、表１に示した各純度は、分母（固形物量）から水分を除いた状態で計算したものである（表１において、「ｗｔ％−ｄｒｙ」と表記する）。
また、実施例２において、アルカリ剤含有液室１６内のアルカリ剤含有液、及び、配管４５から排水処理装置に送られた排水にそれぞれ含まれる酸化性物質の濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２：２０１０法で測定した。結果を表２に示す。
表１に示すように、実施例１及び２では、比較例１に比べて、アルカリ剤（ＣａＣＯ３）の含有割合が低く、石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）の純度が高かった。特に、実施例２においては、ポットを設け酸素供給量を調整することにより、実施例１に比べて、（１）式の反応をより進行させ石膏の純度を向上させることができた。また、表２に示すように、本発明においては、排水の酸化性物質濃度が非常に低減されていることが分かる。
Figure 0006262978
Figure 0006262978
１０、６０、７０、１００ 脱硫装置
１１、１０１ 反応槽
１２、１０２ 被処理ガス導入口
１３、１０３ 被処理ガス排出口
１４ 加湿液接触室
１５ アルカリ剤含有液
１６ アルカリ剤含有液室
１７ 被処理ガス排出室
１８ 第１隔壁
１９ 第２隔壁
２１、１０９ 液面
２２ 気体下降管
２３ 第１液体下降管
２４ 第２液体下降管
２５ 連通管
２６ 空間部
２７ 撹拌機
２８ ジェットバブリング層
３１、３３、３５、４２、４３、４５、４７、７７、８０、８２、１１１、１１３、１１５、１０２、１２１、１２３、１２４ 配管
３２ 工業用水供給管
３４、４１、８１、１０９、１１４、１１９ ポンプ
３６ 第１加湿液供給管
３７ 第２加湿液供給管
３８ 酸素供給管
４４、１２２、１４４ 固液分離手段
４８、１２５ アルカリ剤導入手段
５１ 堰き止め板
５１ａ 曲がり部
５１ｂ 傾斜部
６１ エアセパレータ
７１ ポット
７２ 側壁
７３ 底板
７４ 第２酸素供給管
７５ スパージャパイプ
７６ 斜板
１０４ 分離板
１０５ 傾斜板
１０６ ロート型集液器
１０７ 液体下降管
１０８ アルカリ剤含有液
１１２ 工業用水供給管
１１６ 加湿液供給管
１１７ アルカリ剤含有液供給管
１１８ 酸素供給管

Claims (8)

  1. 硫黄酸化物を含む第１ガスに加湿液を接触させて第２ガスを得る加湿液接触工程と、
    前記第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離して第３ガスを得る加湿液分離工程と、
    前記第３ガスにアルカリ剤含有液及び酸素を接触させて前記第３ガスから前記硫黄酸化物を除去する硫黄酸化物除去工程と、
    前記第３ガス及び前記酸素と接触させた前記アルカリ剤含有液を循環させて、前記加湿液接触工程で前記第１ガスに接触させる加湿液として用いる循環工程と、
    前記加湿液分離工程で前記第２ガスから分離された加湿液の少なくとも一部を取得する加湿液取得工程と、
    前記加湿液取得工程で取得された加湿液からガスを除去するガス除去工程と、
    前記ガス除去工程でガスが除去された加湿液から、前記硫黄酸化物と前記アルカリ剤含有液と前記酸素との反応により生じる副生成物を回収する副生成物回収工程とを有し、
    前記副生成物回収工程は、前記加湿液取得工程の下流側でのみ行うことを特徴とする硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法であって、
    前記硫黄酸化物がＳＯ ２ を含み、前記アルカリ剤が炭酸カルシウムである脱硫方法。
  2. 前記加湿液取得工程では、加湿液に酸素を添加することにより、該酸素と、前記加湿液が含有する前記硫黄酸化物と、前記アルカリ剤含有液とを反応させて副生成物を生じさせると共に前記加湿液が含有する前記硫黄酸化物を低減することを特徴とする請求項１に記載する硫黄酸化物を含むガスの脱硫方法。
  3. 反応槽と、
    被処理ガスである硫黄酸化物を含む第１ガスを前記反応槽に導入するガス導入手段と、
    前記第１ガスに加湿液を接触させる加湿液接触手段と、
    前記第１ガスに加湿液を接触させて得られた第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離する加湿液分離手段と、
    前記第２ガスから加湿液の少なくとも一部を分離して得られた第３ガスにアルカリ剤含有液及び酸素を接触させて前記第３ガスから前記硫黄酸化物を除去する硫黄酸化物除去手段と、
    前記硫黄酸化物除去手段により前記硫黄酸化物が除去された前記第３ガスを前記反応槽から排出するガス排出手段と、
    前記硫黄酸化物除去手段により前記第３ガス及び酸素と接触させたアルカリ剤含有液を循環させて前記加湿液接触手段により前記第１ガスに接触させる加湿液として用いる循環手段と、
    前記加湿液分離手段で分離された加湿液の少なくとも一部を取得する加湿液取得手段と、
    前記加湿液取得手段で取得された加湿液からガスを除去するガス除去手段と、
    前記ガス除去手段でガスが除去された加湿液から前記硫黄酸化物と前記アルカリ剤含有液と前記酸素との反応により生じる副生成物を回収する副生成物回収手段とを有し、
    前記副生成物回収手段を、前記加湿液取得手段の下流側にのみ有することを特徴とする脱硫装置であって、
    前記加湿液分離手段は、前記第２ガスから分離された加湿液を前記加湿液取得手段へ送る液体下降管を有することを特徴とする脱硫装置。
  4. 前記加湿液取得手段は、前記液体下降管の出口側の端を囲うポットを有することを特徴とする請求項３に記載する脱硫装置。
  5. 前記加湿液取得手段は、前記ポット内に酸素を供給する酸素供給手段を有することを特徴とする請求項４に記載する脱硫装置。
  6. 前記ポットは、内部に加湿液を鉛直方向斜めに下降させる斜板を有し、前記加湿液取得手段が前記斜板の鉛直方向中央部から加湿液を取得する配管を有することを特徴とする請求項４又は５に記載する脱硫装置。
  7. 被処理ガスが導入される被処理ガス導入口に連通する加湿液接触室と、被処理ガスが排出される被処理ガス排出口及び前記加湿液接触室に連通すると共に前記加湿液接触室の下側に設けられアルカリ剤含有液が下部に収容されるアルカリ剤含有液室とを有する反応槽と、
    被処理ガスに加湿液を噴霧する加湿液供給管と、
    前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液中に酸素を供給する第１酸素供給管と、
    前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液を抜き出して前記加湿液供給管に供給する循環手段と、
    前記加湿液接触室の底面から下方に延び前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから自然に分離した加湿液が下降するための液体下降管と、
    前記加湿液接触室の底面から下方に延び前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから加湿液が自然に分離された被処理ガスが下降して前記アルカリ剤含有液室に収容されたアルカリ剤含有液中に分散するための気体下降管と、
    前記液体下降管の下端部を側方から囲う側壁を有するポットと、
    前記ポット内に酸素を供給する第２酸素供給管と、
    前記ポット内から加湿液を引き抜く配管と、
    前記ポット内から加湿液を引き抜く配管に設けられたエアセパレータと、
    前記エアセパレータの下流側に設けられた固液分離処理手段とを有することを特徴とする脱硫装置。
  8. 上面に設けられた被処理ガス導入口から被処理ガスが導入され側壁に設けられた被処理ガス排出口から被処理ガスが排出されると共にアルカリ剤含有液が下部に収容される反応槽と、
    前記反応槽の上部に設けられ被処理ガスに加湿液を噴霧する加湿液供給管と、
    前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液中に酸素を供給する第１酸素供給管と、
    前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液を抜き出して前記加湿液供給管に供給する循環手段と、
    前記反応槽内の前記加湿液供給管の下側に設けられ、ドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜した傾斜板、該傾斜板の内径よりも大きい外径を有しドーナツ型で中央部に向かって下に傾斜したロート型集液器、及び、前記ロート型集液器の中央部の穴に接続されると共に前記反応槽に収容されたアルカリ剤含有液の液面よりも下方まで達するように設けられ、加湿液が噴霧された被処理ガスから自然に分離した加湿液が下降するための液体下降管を有する分離板と、
    前記液体下降管の下端部を側方から囲う側壁を有するポットと、
    前記ポット内に酸素を供給する第２酸素供給管と、
    前記ポット内から加湿液を引き抜く配管と、
    前記ポット内から加湿液を引き抜く配管に設けられたエアセパレータと、
    前記エアセパレータの下流側に設けられた固液分離処理手段とを有することを特徴とする脱硫装置。
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