JPH1033939A

JPH1033939A - 廃棄物焼却施設の排ガス処理方法

Info

Publication number: JPH1033939A
Application number: JP8194241A
Authority: JP
Inventors: Kenji Uejima; 健二上島; Tamio Takahashi; 民雄高橋
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設にお
ける排ガス処理過程でのダイオキシン類の発生を抑制
し、これらの焼却施設から発生するダイオキシン類を減
少させる。【解決手段】珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸ア
ンモニウムなどの珪酸塩水溶液を主成分とする処理液
を、廃棄物焼却施設の排ガス処理設備中に注入して廃棄
物焼却時の排ガスに作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ焼却施設
や産業廃棄物焼却施設などの焼却施設における排ガスの
処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、前記焼
却施設の排ガス処理過程で発生するダイオキシン類を減
少させるための排ガス処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ダイオキシン類、特に塩化ダイオ
キシン類（以下、単に「ダイオキシン類」という。）に
よる環境汚染が問題視されている。これは、他の汚染物
質と比較して、ダイオキシン類の毒性がきわめて高いた
めである。例えば、最も毒性が強いと言われる２，３，
７，８−四塩化ダイオキシン（以下、「ＴＣＤＤ」と略
記する。）のモルモットでのＬＤ₅₀は２μｇ／ｋｇであ
る。更に、ダイオキシン類は、上記のように非常に強い
急性毒性を有しているだけでなく、強力な発癌性、催奇
形性を有する物質でもあることが確認されている。例え
ば、前記ＴＣＤＤの場合には、０．０１〜０．０７μｇ
／ｋｇ／ｄａｙという微量で発癌性を示すという報告が
ある。また、１〜１０μｇ／ｋｇのＴＣＤＤを妊娠中の
ラットの母胎に投与することにより、奇形を生ずること
が確認されており、他に類を見ない強い催奇形性物質で
あることが判明している。

【０００３】前記ダイオキシン類の発生源としては、都
市ゴミ焼却施設、製鋼所や金属製錬産業などの工業プロ
セス、自動車の排ガス、紙パルプ産業における塩素漂白
過程、農薬類などの化学工業製品などがあげられる。こ
れらの中で、日本においては、都市ゴミ焼却施設から発
生するダイオキシン類が最も多いとされている。日本
は、国土が狭くゴミ発生量が非常に多いため、欧米と比
較して一般ゴミの焼却処分率が高く、ほとんどの一般ゴ
ミが焼却処分した後埋め立てられている。したがって、
日本は世界的にもダイオキシン類の発生量が多い国であ
ると考えられる。日本では約４８００万トン（１９８８
年）の一般廃棄物と、約３．１億トン（１９８５年）の
産業廃棄物が排出されている。西暦２０００年には、一
般廃棄物は約８０００万トンに、産業廃棄物は約６億ト
ンに達すると予測されている。そのうち一般廃棄物の約
７割が焼却処理され、約２割が直接処分されている。ま
た、産業廃棄物は約４割が再生利用され、約３割が焼却
などによって減容化されて処分され、約３割が直接最終
処分場で廃棄されている。これらの一般廃棄物や産業廃
棄物を焼却すると、多量のダイオキシン類が発生するこ
とが明らかとなっている。今後、焼却施設から排出され
るダイオキシン類に関する排出規制が大幅に強化される
方向にある。

【０００４】都市ゴミ処理施設の場合、ゴミの中にはプ
ラスチック、残飯、木材などの様々な有機物や塩化物が
含まれている。これらのゴミを焼却すると、有機物の一
部は完全に二酸化炭素まで分解されず、未燃有機物が排
ガス処理設備へと排出され、ダイオキシン類の前駆体と
なる。一方、塩化物中の塩素は、塩素ガスや塩化水素ガ
スなどのガス状成分として排出される。そして、前記ダ
イオキシン類の前駆体と塩素を含むガス成分は複雑な反
応経路を経て反応し、ダイオキシン類が生成すると言わ
れている。更に、排ガス処理設備に吹きあげられたばい
じん中に含有される塩化銅などの金属塩が触媒となり、
ダイオキシン類の生成を更に促進していると言われてい
る。したがって、一般には、未燃有機物が焼却炉内で前
駆体に変化し、ボイラーや集塵機などの低温領域内でダ
イオキシン類が合成されると考えられている。

【０００５】現在考えられている廃棄物焼却施設におけ
るダイオキシン類への対策法は、大きく分けて以下の
Ａ）〜Ｅ）の５つに分類される。Ａ）ゴミ中の原因物質
の除去。Ｂ）燃焼条件での生成抑制。Ｃ）熱回収・冷却
過程での生成抑制。Ｄ）排ガス処理過程での生成抑制と
除去。Ｅ）ばいじんの無害化。これらの方法の内、近年
盛んに検討されている技術は、前記Ｄ）の排ガス処理過
程での生成抑制と除去である。排ガス処理過程での対策
としてはじめに行われることは、集塵機の温度を低下さ
せることである。ダイオキシン類発生防止ガイドライン
では、集塵機の温度を、既設炉では２５０〜２８０℃
に、新設炉では２００℃以下にすることが示されてい
る。しかし、既設の焼却炉で多く用いられてきた電気集
塵機は温度を余り下げることができないうえ、コロナ放
電でダイオキシン類が生成することが判明している。こ
のため、ほとんどの新設炉ではバグフィルタ方式の集塵
機が採用されている。また、活性炭や活性コークスを用
いてガス中のダイオキシン類を吸着し、ダイオキシン類
の大気への放出を減少させる方法も試みられており、商
品化されているものもある。最近の技術としては、排ガ
ス処理過程に酸化剤や酸化触媒を導入することによりダ
イオキシン類を酸化させることがことが検討されてい
る。さらに、Ｈ₂Ｓ、ＮＨ₃、トリエタノールアミンな
どのフライアツシュの触媒活性を抑制する薬剤を排ガス
処理過程で吹き込むことも検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
キシン類への対策方法に関する研究は、まだ始まったば
かりであり、現在のところ、完全に確立された技術とい
うものは見当たらない。そこで、本発明の目的とすると
ころは、都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設から発
生するダイオキシン類を減少させる方法を提供すること
であり、特に、これらの廃棄物焼却施設における排ガス
処理過程でのダイオキシン類の発生を抑制する方法を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な問題を解決するために鋭意検討した結果、この目的を
達成し得る方法を得るに至った。すなわち、本発明の排
ガス処理方法は、珪酸塩水溶液を主成分とする処理液
を、廃棄物焼却施設の排ガスに作用させるというもので
あり、さらに、珪酸塩水溶液を主成分とする処理液を、
廃棄物焼却施設の排ガス処理設備中に注入することで、
排ガス処理過程におけるダイオキシン類の発生を抑制す
るというものである。

【０００８】本発明に係る排ガス処理方法のメカニズム
ついて説明する。先にも述べたように、廃棄物焼却施設
でのダイオキシン類の発生は、未燃有機物と塩素ガスも
しくは塩化水素ガスとの反応が、塩化銅などを含むばい
じんを触媒として起こるものである。本発明で用いる水
ガラスなどの珪酸塩水溶液は強アルカリ性であるため、
排ガス中の塩素ガスもしくは塩化水素ガスと反応し、こ
れらのガスを吸収し排ガス中の濃度を低下させる。この
ため、未燃有機物は塩素化を阻害され、ダイオキシン類
の発生が抑制される。また、高温の排ガス処理設備に注
入された珪酸塩水溶液は、乾燥したり、塩素ガスや塩化
水素ガスと反応することにより固形化する。このため、
ばいじん表面はこれらの固形化物で被覆され、塩化銅な
どの金属塩を含むばいじんの触媒としての機能が低下す
る。さらには、珪酸がＣｕＣｌ₂などの金属塩化物と反
応し、ＣｕＳｉＯ₄が生成するため金属の触媒活性が低
下することも考えられる。このように、排ガス中の塩素
ガスおよび塩化水素ガスの除去と、ばいじんの触媒活性
の低下という２つの効果により、排ガス処理過程におけ
るダイオキシン類の生成が抑制されると考えられる。ま
た、高温の排ガス中で急激に加熱された珪酸塩水溶液
は、水分が蒸発する際に一部が発泡体となる。このよう
な発泡体は高比表面積であるためダイオキシン類を吸着
しやすくなる。したがって、既に発生してしまったダイ
オキシン類をも排ガス中から除去し、ばいじん中に固定
化することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で処理液の主成分として使
用する珪酸塩水溶液について説明する。珪酸塩はＯ−Ｓ
ｉ−Ｏ結合を基本骨格とする珪酸陰イオンと、Ｎａ⁺、
Ｋ⁺、ＮＨ₄ ⁺などの陽イオンとの組み合わせでできて
いる化合物であり、前記珪酸イオンと陽イオンの種類の
組合せ、および配合モル比により様々な種類の珪酸塩化
合物が存在する。本発明で使用する珪酸塩水溶液は、こ
れらの珪酸塩化合物の内、０．５重量％以上の溶解度を
有する珪酸塩化合物の水溶液であればいずれを用いるこ
ともできる。安価にかつ大量に使用してダイオキシン類
の発生を防止するためには、工業的に入手しやすい、水
ガラスとよばれる珪酸ナトリウム水溶液を用いるのがよ
い。水ガラスには、珪酸とナトリウムの混合比の違いに
より、１号水ガラス、２号水ガラス、３号水ガラス、オ
ルソ水ガラスなどと呼ばれる様々な水ガラスがある。本
発明ではこれらの水ガラスのいずれを用いても良いが、
１号水ガラスがより好ましい。これは、アルカリ分の多
い１号水ガラスは、塩素ガスや塩化水素ガスとの反応性
が高く、水への溶解度が高いため乾燥時により長時間液
状を保つため、ばいじん表面を効果的に被覆できるため
である。また、アンモニアやアミン類がダイオキシン類
の発生を防止することが知られており、珪酸アンモニウ
ムの水溶液を用いることも有効である。

【００１０】本発明で用いる珪酸塩水溶液の濃度につい
て説明する。先にも述べたように、珪酸塩水溶液は珪酸
イオンと陽イオンの組合せで様々な種類が存在するの
で、その濃度を規定するには、水溶液を乾燥させた場合
に残留する固形分から水溶液中に含有される固形分の割
合を算出し、固形分濃度として規定するとよい。珪酸塩
水溶液は、固形分濃度が高すぎると粘度が著しく向上す
るため、排ガス処理設備中に注入することが困難にな
る。このため、注入する珪酸塩水溶液の固形分濃度は３
０重量％以下であることが望ましく、２０重量％以下で
あることが更に望ましい。一方、珪酸塩水溶液の濃度が
薄すぎると、ばいじん表面に形成される被覆層の厚みが
薄くなり、ダイオキシン類の発生防止能力が低下する。
また、低濃度の珪酸塩水溶液で十分な量の珪酸塩を注入
しようとすると水分量が多くなりすぎ、排ガス処理設備
中の温度を極端に下げたり、結露の発生により排ガス処
理設備を傷めることになる。したがって、本発明で使用
する珪酸塩水溶液の固形分濃度は０．５重量％以上であ
ることが望ましく、５重量％以上であることが更に望ま
しい。

【００１１】本発明における廃棄物焼却施設とは、都市
ゴミ焼却施設、産業廃棄物焼却施設などであり、焼却
炉、溶融炉の両方を含み、これらの焼却炉や溶融炉から
排出される排ガスが本発明方法の対象となる。

【００１２】本発明における、珪酸塩水溶液の注入法に
ついて説明する。注入位置については、焼却炉出口、ボ
イラー入口、ボイラー出口、冷却装置入口、冷却装置出
口などが考えられるが、いずれの位置から注入しても良
い。ダイオキシン類の再合成がボイラー以降の低温領域
で起こることから、ボイラー入口で吹き込むことが望ま
しいが、この場合はボイラーを冷やしすぎないように珪
酸塩溶液の濃度を低くしすぎないほうがよい。冷却装置
入口は、元々水を吹き込む様な設計になっているため、
この位置から吹き込むことは装置の設計上も有効であ
る。珪酸塩水溶液の注入方法には、１流体ノズル、２流
体ノズル、アトマイザーなどが考えられるが、これらの
いずれを用いても良い。また、複数の位置から分割して
注入することも可能である。

【００１３】前記珪酸塩水溶液の注入量は、排ガス１Ｎ
ｍ³／ｈｒ当たりの固形分換算量で考えるとよい。すな
わち、排ガス１Ｎｍ³／ｈｒ当たり０．５ｇ／ｈｒ以
上、１０ｇ／ｈｒ以下であることが望ましい。

【００１４】本発明で処理剤として用いられる珪酸塩水
溶液へ添加される他の添加剤について説明する。添加剤
としては炭酸塩、炭酸水素塩、酸化剤などを添加すると
良い。これは、添加された炭酸ガスや酸素が気化するた
め、珪酸塩水溶液が乾燥する際により高比表面積の発泡
体となるためである。また、酸化剤は高温状態でダイオ
キシン類を酸化分解することができるため、添加剤とし
ては効果的である。上記のような添加剤の具体例として
は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ア
ンモニウム、過酸化水素水、過炭酸ナトリウムなどが工
業的にも多量に入手しやすく、二次公害などを引き起こ
す心配がないため望ましい。これらは２種以上を組み合
わせて使用してもよい。更に、本発明で使用される処理
液には、必要に応じて他の重金属処理剤などの廃棄物処
理剤を混合して用いても良い。なお、本発明に用いる処
理液は、それぞれの成分をあらかじめ混合してもよい
し、また、使用に際して混合してもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明の排ガス処理方法によれば、都市
ゴミや産業廃棄物の焼却炉で発生するダイオキシン類を
減少させることができる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明に係る排ガス処理方法の実施例
を示すが、これは本発明の内容を限定するものではな
い。

【００１７】〔実施例１〕ストーカー式、塩酸処理方式
が乾式、集塵方式がバグフィルター方式、ガス排出量が
５０００Ｎｍ³／ｈｒ、はいじんの排出量が２０ｋｇ／
ｈｒである都市ゴミ焼却炉のガス冷却装置の水の注入口
から、固形分濃度が５重量％の３号水ガラス水溶液９０
ｋｇ／ｈｒ（固形分換算で４．５ｋｇ／ｈｒ）を１流体
ノズルで注入した。この場合の冷却装置出口の温度は１
８０℃であった。このときの冷却装置入口ガス中、冷却
装置出口ガス中、バグフィルター出口ガス中、およびバ
グフィルターで捕集されたはいじん中のダイオキシン濃
度を測定した結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかなように、バグフィルター
出口ガス中のダイオキシンの排出濃度は０．０１ＴＥＱ
ｎｇ／ｍ³と言う非常に低い値に押さえられている。ま
た、ガス排出量とはいじん排出量から算出した冷却装置
入口ガス中、および冷却装置出口ガス中と、バグフィル
ターで捕集されたはいじん中のダイオキシン類の総量を
比較すると、ほとんど増加しておらず、ダイオキシン類
の再合成が抑制されていることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪酸塩水溶液を主成分とする処理液を、
廃棄物焼却時の排ガスに作用させることを特徴とする排
ガス処理方法。
【請求項２】珪酸塩水溶液を主成分とする処理液を、
廃棄物焼却施設の排ガス処理設備中に注入することを特
徴とする排ガス処理方法。
【請求項３】珪酸塩水溶液が、珪酸ナトリウム、珪酸
カリウム、および珪酸アンモニウムの内から選ばれた少
なくとも１種の珪酸塩を含む水溶液である請求項１また
は請求項２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】珪酸塩水溶液が、１号水ガラス、２号水
ガラス、３号水ガラス、およびオルソ水ガラスの内から
選ばれる少なくとも１種の水ガラス水溶液である請求項
１または請求項２に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】珪酸塩水溶液中の珪酸塩の固形分濃度が
０．５重量％以上、３０％重量以下である請求項３また
は請求項４に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】珪酸塩水溶液中の珪酸塩の固形分濃度が
５重量％以上、２０％重量以下である請求項３または請
求項４に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】処理液が、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アン
モニウム、炭酸水素アンモニウム、過酸化水素水、およ
び過炭酸ナトリウムの内から選択される少なくとも１種
を含む請求項３〜請求項６のいずれかに記載の排ガス処
理方法。