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JP2749258B2 - 排ガス処理方法及びその装置 - Google Patents

排ガス処理方法及びその装置

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JP2749258B2
JP2749258B2 JP6034563A JP3456394A JP2749258B2 JP 2749258 B2 JP2749258 B2 JP 2749258B2 JP 6034563 A JP6034563 A JP 6034563A JP 3456394 A JP3456394 A JP 3456394A JP 2749258 B2 JP2749258 B2 JP 2749258B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焼却炉や車両等から排
出される窒素酸化物、塩化水素、亜硫酸ガス等の排ガス
中に含まれる有害物質を除去乃至無害化する排ガス処理
方法及びその方法の実施に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガス処理方法、装置としては、貴
金属等を用いた触媒装置による処理方法、排ガスを水中
に通して液化処理する方法や、水中を排ガスをアルカリ
溶液中に通して中和させる処理方法等が知られていると
ころである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の処理方法では、設備がコスト高であるのみならず
充分な効果が得られていないところである。すなわち、
触媒装置がコスト高となるのは勿論、排ガスの水中通過
によってタンク内に形成される塩酸や硫酸等の水溶液の
酸濃度が高くなり、コンクリートや鋼製タンクが侵食さ
れて孔があき、２〜３カ月の耐用実績しかないのが実状
である。また、アルカリ溶液による場合もコスト高であ
ることに変わりなく、タンクの耐用度の改善はみられな
いところであった。
【０００４】そこで、本発明者は上述のような現状に鑑
み、鋭意研究をすすめた結果、電気的処理により酸化還
元電位（ＯＲＰ）を引き下げた水に排ガスの浄化作用、
すなわち、かかる有毒物質の除去乃至無毒化作用がある
ことを見いだし、本発明をするに到った。
【０００５】従って、本発明の目的は、簡易な装置を用
いた方法による低コストで、かつ効率的に、環境汚染を
もたらしている排出ガス中の有毒物質の除去乃至無毒化
が可能で、かつ排ガス設備の寿命を延ばすことができる
排ガス処理方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、排出ガス中
に電圧を印加して酸化還元電位を下げた水（以下、還元
水という）を噴霧する処理方法、または、還元水を収容
したスクリーンタンクにてガス排出ダクトを仕切り、排
ガスを当該タンク収容の還元水中を通す処理方法によっ
て解決される。
【０００７】また、前者の排ガス処理方法に使用する排
ガス処理装置としては、排出ガス中に噴霧可能に設けた
噴水ノズルと、貯水タンクを有する水処理装置（以下、
還元装置という）と、還元装置の貯水タンクから噴水ノ
ズルに送水自在の給水機構とを有してなり、該還元装置
は貯水タンク内に配置された接地電極と一対の印加電極
と、直流電源と、当該直流電源に可変抵抗を介してそれ
ぞれ接続されていて、直流電源からの直流電圧を高周波
の交流に変換して印加電極に交互に与える第１、第２の
高周波スイッチと、これらの高周波スイッチに抵抗を介
して高周波の切換指令を与えるフリップフロップ回路か
らなる高周波切換指令回路と、当該高周波切換指令回路
に高周波信号を与える高周波発振器とを備えたものが用
いられる。
【０００８】さらに、後者の排ガス処理方法に使用する
排ガス処理装置としては、ガス排出ダクトを仕切るとと
もに排ガスを送通可能に配設したスクリーンタンクと、
貯水タンクを有する還元装置と、当該還元装置の貯水タ
ンクからスクリーンタンクに送水自在の給水機構とを有
してなり、該還元装置は、貯水タンク内に配置された接
地電極と一対の印加電極と、直流電源と、当該直流電源
に可変抵抗を介してそれぞれ接続されていて、直流電源
からの直流電圧を高周波の交流に変換して印加電極に交
互に与える第１、第２の高周波スイッチと、これらの高
周波スイッチに抵抗を介して高周波の切換指令を与える
フリップフロップ回路からなる高周波切換指令回路と、
当該高周波切換指令回路に高周波信号を与える高周波発
振器とを備えたものが用いられる。
【０００９】上記接地電極は対向した１対を設けるとと
もに、接地電極を交互に低周期で接地させるための第
１、第２の低周波スイッチに接続し、第１、第２低周波
スイッチには高周波発振器に接続された低周波切換指令
回路を接続すれば、接地電極への付着物を防止すること
ができる。
【００１０】
【作用】本発明の還元水の噴霧処理方法において、還元
水を排ガスに噴霧するすると排ガス中の粉塵が凝集沈下
するとともに、塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物等の
有毒物質が塩酸、硫酸等として液化安定する以外に、塩
酸、硫酸等の強酸溶液の酸化作用が不活発化する現象が
生じる。その結果、排ガスダクト等、直接にこれらの強
酸溶液に触れる部分の酸化作用による侵食が少なくな
る。また、これら強酸溶液の回収処理が容易になる。
【００１１】また、排ガスをスクリーンタンク内の還元
水中を通す方法においても、ほぼ同様の作用、現象をみ
ることができる。これら液化された塩酸、硫酸等の酸化
作用の不活発化の現象は、その強酸溶液と還元水との電
位差が大きいほど顕著にみられる。
【００１２】上記排ガス処理装置において、噴水ノズル
から噴射される還元水は、還元装置の貯水タンク内につ
くられ、ポンプ、導管等からなる給水機構にて供給され
る。還元装置において、高周波発振器から高周波切換指
令回路に高周波信号が与えられると、当該高周波切換指
令回路から高周波の切換指令が出され、第１、第２高周
波スイッチに交互に与えられ、これら第１、第２の高周
波スイッチが高周期でオン、オフされて高周波交流が形
成され、一対の印可電極に交互に印加されると、短時間
でＯＲＰ値が下がり、水中の有機物が分解されてガス化
し、一部は凝集沈澱する現象が見られる。
【００１３】さらに、スクリーンタンクを用いる排ガス
処理装置においては、排ガスダクト内を通過する排ガス
はすべてスクリーンタンク内の還元水中を通過するが、
還元装置にてつくられた還元水が循環供給してスクリー
ンタンクに満たす。還元装置は上述したものと同じ構成
なので、説明を省略する。
【００１４】なお、上記処理方法及び装置は、焼却炉か
らの排出ガスに対して適用できるのみならず、車両自体
に処理装置を取り付けたり、又は排出ガスの多い交差点
等の所定箇所に処理装置を設置することによる適用等、
類似の環境下において広く適用可能であることは勿論で
ある。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の排ガス処理方法及びその装置
に係る実施例について添付図面を参照しつつさらに詳細
に説明することとする。
【００１６】第１図は、本発明の排ガス処理方法に用い
られる処理装置の配置関係を示すもので、１は焼却炉、
２は焼却炉１からの排ガスの通路３を形成する排ガスダ
クト、４は還元水Ｐをつくる還元装置を示す。
【００１７】排ガスダクト２内の適宜箇所には多数の噴
水ノズル５、５…がその周辺のダクト通路内の断面全体
に還元水が噴射されるように取り付けてある。当該噴水
ノズル５、５…は供給管８、ポンプ９等からなる給水装
置を介して還元装置４の貯水タンク６から還元水の供給
を受ける。還元水が噴射される区域の下部には噴射され
た水を回収するための受け部２ａ及び排水口２ｂが設け
られている。
【００１８】還元装置４は、貯水タンク６とコントロー
ルボックス７とからなり、貯水タンク内には一対の印加
電極６Ａ、６Ｂと接地電極６Ｃが取り付けられている。
かかる電極としては、ＯＲＰ低減に適した酸化リチウ
ム、亜鉛、マグネシウム合金、鉄、ステンレス、銅、チ
タニウム等から適宜選択される。
【００１９】両印加電極６Ａ、６Ｂは、第２図に示すよ
うに、タンク外のコントロールボックス７内の回路に接
続されている。すなわち、１０〜２００Ｖの直流電源１
０と印可電極６Ａ、６Ｂの間には可変抵抗１１を介し
て、該直流電源からの直流電流を高周波の交流に変換し
て印可電極６Ａ、６Ｂに交互に与える第１、第２の高周
波スイッチ１２Ａ、１２Ｂが接続されている。これら第
１、第２の高周波スイッチ１２Ａ、１２Ｂは、トランジ
スタ１３Ａ、１４Ａと、１３Ｂ、１４Ｂとでそれぞれ構
成されている。印可電極６Ａ、６Ｂ間は、コンデンサ１
５を介して接続されている。
【００２０】第１、第２の高周波スイッチ１２Ａ、１２
Ｂには、抵抗１６Ａ、１６Ｂをそれぞれ介して当該スイ
ッチに高周波の切換指令を与えるフリップフロップ回路
よりなる高周波切換指令回路１７が接続され、この高周
波切換指令回路１７にはこの高周波切換指令回路に３０
〜５０ＫＨｚの高周波信号を与える高周波発振器１８が
接続されている。
【００２１】なお、図示しないが、貯水タンク６は一般
水道等の給水源に連結され、随時水の補給ができるよう
にしているものである。このように構成された還元装置
４によって還元水をつくるには、水道水その他の処理水
を貯水タンク１に満たして、所定時間、乃至は間欠的に
タイマー（図示せず）をセットしてスイッチオン状態に
しておけばよい。スイッチがオンされると、直流電源１
０からの出力は、該高周波発振器１８から高周波切換指
令回路１７に高周波信号が与えられると、当該高周波切
換指令回路から高周波の切換指令が出され、第１、第２
高周波スイッチ１２Ａ、１２Ｂに交互に与えられ、これ
ら第１、第２の高周波スイッチが高周期でオン、オフさ
れて高周波交流が形成され、貯水タンク６内に取り付け
た１対の印加電極６Ａ、６Ｂに交互に印加される。この
とき、印加電極６Ａ、６Ｂ間に現れる交流電圧を示すと
第３図の通りであり、これら交流電圧の波高値は可変抵
抗１１により定められる。そして、印加電極６Ａ、６Ｂ
から接地電極６Ｃ間にそれぞれ交互に第４図に示す波形
の直流電流が観測される。かかる波形は印加電極６Ａ、
６Ｂ間に設けたコンデンサ１５の容量を調整することに
よって形成されるが、かかる矩形波が水のＯＲＰ低下に
最も効果的である。
【００２２】このようにしてつくられたＯＲＰが引き下
げられた貯水タンク６内の還元水は、供給管８、ポンプ
９を経由して排ガスダクト２内の噴水ノズル５、５…に
供給され、ダクト内通路の排ガスに噴射される。還元水
を噴射された排ガスは、その一構成成分である炭素乃至
炭素化合物等の粉塵、粉粒物等は水中に凝集沈下し、塩
化水素ガスや、硫黄酸化物、窒素酸化物等の有毒物質は
塩酸、硫酸等として液化安定する。液化した有毒物質と
粉塵、粉粒物等は排水口２ｂを経由して回収される。
【００２３】この回収された液化有毒物質の塩酸、硫酸
等からなる水溶液の特性を調べてみたところ、酸濃度は
２０〜３０％に達しているにも拘らず、通常の塩酸、硫
酸にみられる酸化作用はほとんどみられず、還元水によ
って塩酸、硫酸等の酸化作用が不活発化することが判明
した。市販の塩酸、硫酸に個別に還元水を注入してみた
ところ、同様に酸化作用を不活発化する現象がみられ
た。また、かかる現象は処理対象と還元水の電位差が大
きい程、顕著であることが確認された。
【００２４】この結果、回収水溶液の処理が極めて容
易、かつ安全になり、また、この溶液と直接接触するパ
イプ、タンク等の設備が耐用性が向上した。例えば、従
来２〜３カ月で酸化作用によって侵食され、使用不能で
あったコンクリート製タンク、鋼製タンクが本実施例下
のテストにおいて６カ月を経過した現在でも、なお酸化
侵食されずに機能していることが確認された。
【００２５】なお、本実施例では、噴水ノズルをほぼ水
平状態の排ガスダクト内に設けたが、垂直通路内に設け
てもよく、複数箇所に設置しうることは勿論である。本
実施例に係る排ガス処理装置を用いて排ガス中の有毒物
質の測定を行なったところ以下の表１のとおりであっ
た。なお、従来方法は、水道水をそのまま使用したもの
である。
【００２６】
【表１】 上記表からわかるように、排ガスにおける各項目測定値
において従来のものよりも優れた結果を示している。し
かしながら、本発明の最も大きな特徴はこの表には表わ
れていない。すなわち、本発明の最も大きな特徴は、塩
酸、硫酸などの酸化作用を不活発にするところにあり、
いわば、これら有毒物質の有毒性を減少乃至は無毒化せ
しめているといえる。
【００２７】第５図は、本発明方法に用いる還元装置の
他の実施例を示すもので、接地電極を２本にしてこれら
接地電極を交互に低周期で接地するための低周波スイッ
チ等を接続した外は上記実施例の還元装置と同じである
ので、同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２８】対向して設けられた一対の接地電極２０
Ｃ、２０Ｄには、これら接地電極を交互に低周期で接地
するためのトランジスタよりなる低周波スイッチ２１
Ａ、２１Ｂがそれぞれ接続されている。これら低周波ス
イッチ２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ抵抗２２Ａ、２２Ｂ
を介して低周波切換指令回路２３に接続されている。こ
の低周波切換指令回路２３は、高周波発振器１８に接続
され、当該高周波発振器１８の３０ＫＨｚ乃至５０ＫＨ
ｚの高周波信号を、例えば１／２14に分周して低周波切
換指令を低周波スイッチ２１Ａ、２１Ｂに与える。
【００２９】上記低周波スイッチ２１Ａ、２１Ｂに接続
された抵抗２４Ａ、２４Ｂは、当該低周波スイッチのコ
レクタを直流電源のプラス側に接続してスイッチオフ時
に接地電極２０Ｃ、２０Ｄを正電位に保持させるための
ものである。このように構成することで、接地電極２０
Ｃ、２０Ｄへの付着物形成が防止される。
【００３０】上記第１実施例における噴水ノズル５、５
…に代えて排ガスダクト内通路を遮断する形でコンクリ
ート製、又は鋼製のスクリーンタンクを設置してそのス
クリーンタンク内に還元装置からの還元水を循環しつつ
常時満たしておいて、排ガスを当該タンク内の還元水中
を強制通過させるようにしてもよい。排ガスは高温高圧
であるため、スクリーンタンク内に排ガス通路から当該
タンク内にダクトを連通せしめて還元水中にその先端を
開口せしめておけば排ガスが還元水中に圧送され通過す
る。
【００３１】このようにして、排ガスがスクリーンタン
ク内の還元水中を通過する際に、上記第１実施例の場合
と同様の現象が起こる。すなわち、その一成分である炭
素乃至炭素化合物等の粉塵、粉粒物等は水中に凝集沈下
し、塩化水素ガスや、硫黄酸化物、窒素酸化物等の有毒
物質が還元水と反応して塩酸、硫酸等として液化安定す
る。また、同時に排ガスの冷却をも為している。
【００３２】かかる第２実施例は、第１実施例と比較し
て排ガスと還元水との接触が確実に得られることから、
排ガス処理上、効率的であるといえるが経時的に酸濃度
が高くなるため、還元水を補充循環する必要から設備が
第１実施例に比較してより大きなものとなる。
【００３３】なお、かかるスクリーンタンク内にも上記
還元装置の電極を設置してスクリーンタンク内の水に対
してもさらに交流電圧を印加してもよいものである。以
上、主として焼却炉からの排出ガスに対する本発明の適
用実施例を説明したが、処理装置を車両に取り付けてそ
の排ガスに適用すること、または道路上の適宜箇所、例
えば処理装置を信号機等に取り付けて適用する等、本発
明の技術思想の範疇であれば広く応用できることは勿論
である。
【００３４】
【発明の効果】請求項１の発明方法によれば、簡易、か
つ、効率的に排ガス中の有毒物質の除去できるのみなら
ず、有毒物質の酸化作用を不活発にし無毒化するので、
公害防止上、極めて有効である。また、排ガス設備の耐
用寿命を延ばすことができる。さらには、発生する強酸
溶液の回収処理が容易になる。
【００３５】請求項２の発明方法によれば、排ガス中の
有毒物質の除去乃至無毒化をより確実になし得る。請求
項３の発明によれば、請求項１の発明方法の実施を簡易
かつ低コストなものとすることができる。
【００３６】請求項４の発明によれば、請求項２の発明
方法の実施を可能とする装置を提供することができ、大
気汚染防止に貢献することができる。請求項５の発明に
よれば、これらの発明に使用される還元装置の寿命を延
ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に用いられる装置の配置関係
をしめす縦断面図である。
【図２】本発明方法に使用される還元装置の回路図であ
る。
【図３】同上還元装置の印加電極に印加される高周波交
流の波形図である。
【図４】同上還元装置の接地電極にて観測される直流電
流の波形図である。
【図５】本発明方法に使用される他の実施例に係る還元
装置の回路図である。
【符号の説明】
１ 燃焼炉 ２ 排ガスダクト ３ 排ガス通路 ４ 還元装置 ５ 噴水ノズル ６ 貯水タンク ６Ａ、６Ｂ 印加電極 ６Ｃ、２０Ｃ、２０Ｄ 接地電極 ７ コントロールボックス ８ 供給管 １０ 直流電源 １１ 可変抵抗 １２Ａ 第１高周波スイッチ １２Ｂ 第２高周波スイッチ １３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ トランジスタ １５ コンデンサ １６Ａ、１６Ｂ 抵抗 １７ 高周波切換指令回路 １８ 高周波発振器 ２１Ａ、２１Ｂ 低周波スイッチ ２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ 抵抗 ２３ 低周波切換指令回路 Ｐ 還元水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/68 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３０Ｄ 53/77 １３４Ｂ ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 1/46

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排出ガス中に電圧を印加して酸化還元電
    位を下げた水を噴霧することによって排ガス中の有害物
    質を除去乃至無毒化することを特徴とする排ガス処理方
    法。
  2. 【請求項２】 電圧を印加して酸化還元電位を下げた水
    を収容したスクリーンタンクにてガス排出ダクトを仕切
    り、排ガスを当該タンク収容水中を通すことによって排
    ガス中の有害物質を除去乃至無毒化することを特徴とす
    る排ガス処理方法。
  3. 【請求項３】 排出ガス中に噴霧可能に設けた噴水ノズ
    ルと、貯水タンクを有する水処理装置と、水処理装置の
    貯水タンクから噴水ノズルに送水自在の給水機構とを有
    してなり、該水処理装置は貯水タンク内に配置された接
    地電極と一対の印加電極と、直流電源と、当該直流電源
    に可変抵抗を介してそれぞれ接続されていて、直流電源
    からの直流電圧を高周波の交流に変換して印加電極に交
    互に与える第１、第２の高周波スイッチと、これらの高
    周波スイッチに抵抗を介して高周波の切換指令を与える
    フリップフロップ回路からなる高周波切換指令回路と、
    当該高周波切換指令回路に高周波信号を与える高周波発
    振器とを備えてなる排ガス処理装置。
  4. 【請求項４】 ガス排出ダクトを仕切るとともに排ガス
    を送通可能に配設したスクリーンタンクと、貯水タンク
    を有する水処理装置と、当該水処理装置の貯水タンクか
    らスクリーンタンクに送水自在の給水機構とを有してな
    り、該水処理装置は、貯水タンク内に配置された接地電
    極と一対の印加電極と、直流電源と、当該直流電源に可
    変抵抗を介してそれぞれ接続されていて、直流電源から
    の直流電圧を高周波の交流に変換して印加電極に交互に
    与える第１、第２の高周波スイッチと、これらの高周波
    スイッチに抵抗を介して高周波の切換指令を与えるフリ
    ップフロップ回路からなる高周波切換指令回路と、当該
    高周波切換指令回路に高周波信号を与える高周波発振器
    とを備えてなる排ガス処理装置。
  5. 【請求項５】 上記接地電極は対向した１対を設けると
    ともに、接地電極を交互に低周期で接地させるための第
    １、第２の低周波スイッチに接続され、第１、第２低周
    波スイッチには高周波発振器に接続された低周波切換指
    令回路が接続されてなる請求項３又は４に記載の排ガス
    処理装置。
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