生物脱臭プラントの前処理ユニット
【課題】硫化水素のような硫黄化合物とエタノールのような有機物とを臭気成分として含む臭気ガスが生物脱臭塔の前段に設けられた前処理装置の充填層を閉塞させることを防止する。
【解決手段】生物脱臭塔６０の前に設けられる前処理ユニット１０の気液接触塔１１内に散水手段２１を設ける。散水手段２１からは、気液接触塔１１内部の吸収室１２に設けられた充填層１３に対して、酸性の液体が散水される。ガス導入管３２から気液接触塔１１内に導入され、硫化水素のような硫黄化合物とエタノールのような有機物とを臭気成分として含む臭気ガスは、吸収室１２を上昇する過程で酸性液と接触する。酸性液は、臭気ガス中の臭気成分を吸収するが、酸性を示すため、充填層１３での活性汚泥の増殖が抑制される。
【解決手段】生物脱臭塔６０の前に設けられる前処理ユニット１０の気液接触塔１１内に散水手段２１を設ける。散水手段２１からは、気液接触塔１１内部の吸収室１２に設けられた充填層１３に対して、酸性の液体が散水される。ガス導入管３２から気液接触塔１１内に導入され、硫化水素のような硫黄化合物とエタノールのような有機物とを臭気成分として含む臭気ガスは、吸収室１２を上昇する過程で酸性液と接触する。酸性液は、臭気ガス中の臭気成分を吸収するが、酸性を示すため、充填層１３での活性汚泥の増殖が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化水素のような硫黄化合物とアルコール、有機酸、アルデヒドのような有機物とを含む臭気ガスの脱臭設備に関する。特に、本発明は臭気ガスを生物脱臭する生物脱臭搭の前に設けられる前処理ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
臭気ガスの処理技術として、吸着法、薬液洗浄法および生物脱臭法等が知られている。生物脱臭法による脱臭設備としては、臭気成分を分解する微生物が内部に保持された生物脱臭搭を備える設備がある。生物脱臭搭内には微生物を保持する充填材が充填され、臭気ガスは通常、塔下部から塔内に導入される。塔内に導入された臭気ガスは塔内を上昇し、塔内に形成された充填層を通過することで、充填材に保持された微生物の働きにより臭気ガスに含まれる臭気成分が分解され、臭気成分が除去された処理ガスが塔上部から取出される。
【０００３】
臭気ガスに含まれる臭気成分としては、硫黄化合物、窒素化合物、および有機物等がある。具体的には、硫黄化合物としては硫化水素、メチルメルカプタン、および硫化メチル等が挙げられ、窒素化合物にはアンモニア、有機物にはメタノール、エタノール、アセトアルデヒド、および酢酸等の脂肪族酸素化合物等がある。
【０００４】
上記臭気成分は、その種類に応じて異なった微生物により分解される。例えば、硫黄化合物は硫黄酸化菌や硫化水素酸化菌等により分解され、窒素化合物はアンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌等により分解される。一方、有機物は「活性汚泥」と総称される微生物群により分解される。活性汚泥は、有機性排水を生物処理する際に利用され、硫黄化合物や窒素化合物を分解する微生物に比べて増殖速度が大きい。このため、有機物を含む臭気ガスを生物脱臭搭に導入すると、塔内で活性汚泥が増殖して充填層が閉塞する。
【０００５】
生物脱臭塔内の充填層が閉塞すると、圧力損失が上昇して塔内を移動するガスの移動が妨げられ、安定した処理が行なえなくなる。かかる問題を解決するため、生物脱臭搭の前に前処理ユニットを設けて、有機系の臭気成分を除去した臭気ガスを生物脱臭搭へ導入する処理法が採用されている。前処理ユニットとしては、生物脱臭搭と同様に密閉可能な塔の内部に充填材を入れて充填層を形成するとともに、充填層の上部から散水する散水手段を設けた気液接触塔を有するものが一般に使用されている。
【０００６】
気液接触塔には、充填層が充填され散水が行われることから、生物脱臭搭と同様に活性汚泥の増殖による充填層の閉塞が生じる。この問題の解決を図る技術として、特許文献１に開示された前処理ユニットがある。特許文献１に開示された前処理ユニットでは、気液接触塔に臭気ガスを導入する導入管の内部に散水手段を設けた上、気液接触塔内の充填材を高圧水で洗浄する洗浄装置を設けている
【特許文献１】特開平１０−３３９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された前処理ユニットでは、気液接触塔内のみならず導入管でも散水を行うため、使用水量が多くなる。また、導入管への散水により除去される有機物の量は多くはないので、気液接触塔に導入されるガスには依然として有機物が多く含まれる。このため、気液接触塔ではガス中の有機物を基質として活性汚泥が増殖する。そこで、特許文献１の前処理ユニットでは、充填層を洗浄するために高圧水を供給する洗浄装置を気液接触塔内部に設けている。
【０００８】
しかし、導入管内に散水手段を設けること、および気液接触塔内に洗浄装置を設けることは、装置構成を複雑化させる。さらに、充填層の内部まで洗浄できるようにするためには充填層の目を粗くする必要があり、充填層の厚みも薄くせざるを得ない。充填層の目を粗くすること、または充填層の厚みを薄くすることは、ガスが充填材と接触する面積を減少させ、ガスが充填層を通過することによる臭気成分の除去効果を低下させる。さらに、高圧水を充填層に供給するためには高圧ポンプを使用する必要があるため、高圧ポンプを動かす動力費を要する。
【０００９】
このように特許文献１に記載の技術では、臭気ガスに有機物が含まれることによる気液接触塔の充填層の閉塞を十分に防止できない。さらに、特許文献１に記載の技術には、装置の複雑化、動力費の増大、および臭気成分除去効果の低下といった問題もある。かかる従来技術に対し、本発明は気液接触塔の充填層での活性汚泥の増殖を有効に抑制して、上記問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、充填層が形成された気液接触塔の内部に、酸性の液体を散水して充填層を活性汚泥の増殖に適さない環境とすることで、活性汚泥の増殖を抑制し、上記課題を解決する。より具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１１】
（１）硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭の前段に配置される前処理ユニットであって、硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスが導入される吸収室を有する気液接触塔と、前記吸収室内に酸性液を散水する散水手段と、を含む生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（２）前記酸性液を保持する酸液槽と、前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、前記生物脱臭搭から排出された硫酸を含むドレインを前記酸液槽に送るドレイン供給路と、をさらに含む（１）に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（３）前記酸液槽と前記気液接触塔とに接続された洗浄液路、該洗浄液路を介して前記気液接触塔に前記酸液槽内の液を供給する送液手段、および前記気液接触塔内を曝気する曝気手段を有する洗浄装置と、前記臭気ガスが導入され前記気液接触塔に接続されたガス導入管、前記ガス導入管から分岐して前記生物脱臭搭に接続されたバイパス管、および前記臭気ガスが該ガス導入管または該バイパス管のどちらか一方を流れるようにするガス流路切り替え手段と、をさらに含む（２）に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（４）前記酸性液を保持する酸液槽と、前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、前記吸収室に散水された前記酸性液を排出することで前記酸性液の有機物濃度が２０，０００ｍｇ／Ｌ以下に維持するドレイン管をさらに有する（１）から（３）のいずれかに記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（５）硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスの生物脱臭方法であって、前記臭気ガスを気液接触塔に導入して酸性液を散水して前記有機物を該酸性液に吸収させた後、硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭に導入する臭気ガスの生物脱臭方法。
【００１２】
本発明に係る前処理ユニットは、硫化水素を主体とする臭気成分を除去する生物脱臭塔の前に設けられる。前処理ユニットに導入される臭気ガスは、少なくとも硫化水素を含む硫黄化合物と、「活性汚泥」と総称される好気性の微生物群により分解される有機物とを含み、これら以外にアンモニア等の窒素化合物等を含んでもよい。本発明により好適に処理される臭気ガスは、臭気成分として硫黄化合物を５〜２，０００容積ｐｐｍ程度、有機物を１０〜５００容積ｐｐｍ程度含むガスである。具体的には、有機性汚泥や産業廃棄物から発生するガス、あるいはこれらをメタン発酵する際に発生するガスが挙げられる。
【００１３】
本明細書では「有機物」とは、廃棄物が発生する際、またはその処理に際して発生する悪臭に含まれる臭気成分を意味することとする。特に、脂肪族酸素化合物は活性汚泥に資化されやすく、有機物として脂肪族酸素化合物を１０容積ｐｐｍ以上含む臭気ガスは、本発明の好適な処理対象である。脂肪族酸素化合物としては、エタノールおよびメタノール等のアルコール類、アルデヒド類、並びに酢酸およびプロピオン酸等の有機酸類等が挙げられる。
【００１４】
前処理ユニットは、少なくとも硫黄酸化菌を保持する生物脱臭塔と接続し、前処理ユニットから取出されたガス（前処理ガス）は生物脱臭塔に導入するように構成する。生物脱臭塔内でも散水が行われ、散水された液体に硫黄化合物が吸収されるとともに生物脱臭塔内に保持された硫黄酸化菌を含む微生物群により酸化される。
【００１５】
特に、生物脱臭塔に導入されるガスに１．０容積ｐｐｍ以上の硫化水素が含まれる場合、硫黄酸化菌による硫化水素の酸化により硫酸イオンが生成される。このため、生物脱臭塔内に散水され生物脱臭塔から排出される排水（ドレイン）は、１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度の硫酸を含み、ｐＨが１〜３程度となる。このような場合は、（２）に記載するように、硫酸を含むドレインを前処理ユニットの気液接触塔内に散水する酸性水の調製に用いるとよい。
【００１６】
本発明では、気液接触塔内を活性汚泥の増殖に適さない環境とすることで、活性汚泥の増殖を抑制する。しかし、気液接触塔内での微生物（活性汚泥）の増殖速度は、生物脱臭塔内での微生物（硫黄酸化菌等）の増殖速度に比べて早い。そこで、（３）記載のように気液接触塔内の充填層を洗浄可能なように構成するとともに、気液接触塔の洗浄中に臭気ガスを直接、生物脱臭塔に導入できるように構成するとよい。これにより、気液接触塔の充填層の閉塞および気液接触塔の洗浄に伴う生物脱臭プラント全体の停止を回避できる。
【００１７】
酸循環手段を用いて気液接触塔と酸液槽との間で酸性液を循環させれば、酸性液の調製に要する補給用水および酸の使用量を減らすことができる。ただし、酸性液は気液接触塔内で有機物を含む臭気ガスを吸収して有機物を含むようになるため、（４）記載のように適宜、気液接触塔から排出される有機物を含む酸性液を排出するドレイン管を設けるとよい。ドレイン管の接続位置は限定されず、気液接触塔に接続してもよく、循環手段を構成する部材（例えば返送液路や酸液槽）に接続してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、有機物を含む臭気ガスが導入される前処理ユニットの内部に酸性の液体を散水することで、活性汚泥の活性を弱めてその増殖を抑制する。このため、本発明によれば前処理ユニットに設ける散水手段を増やすことなく活性汚泥の増殖を効果的に抑制し、充填層の閉塞を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図面を参照して本発明について詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。図１は、本発明の第１実施態様に係る生物脱臭プラント１の模式図である。生物脱臭プラント１は、生物脱臭搭６０と、この生物脱臭搭６０の前段に設けられた前処理ユニット１０Ａとを含む。
【００２０】
前処理ユニット１０Ａは、内部空間が形成され密閉可能な塔で構成された気液接触塔１１を中心に構成され、散水手段２１、酸液槽２２、および酸液を気液接触塔１１と酸液槽２２との間で循環させる循環手段４０を含む。図１では、気液接触塔１１と生物脱臭搭６０は内部構成を示すために垂直方向での断面模式図で表している。
【００２１】
気液接触塔１１の内部は、充填材１３Ｓが充填されてなる充填層１３が形成された空間となっている。気液接触塔１１の下部にはガス導入管３２の出口端が接続され、上部にはガス送り管３３の入口端が接続されている。気液接触塔１１内のガス導入管３２からガス送り管３３までの空間は吸収室１２を構成する。臭気ガスは、ガス導入管３２の入口端から管内に導入され気液接触塔１１に入り、吸収室１２を上昇してガス送り管３３から取出される。
【００２２】
散水手段２１は、吸収室１２内の上方、具体的には充填層１３の上端より上に配置されている。散水手段２１はスプレーノズルで構成され、散水用の液体を供給する酸液供給路４２の出口端と接続されている。なお、散水手段２１はスプレーノズルに限定されず、散水板、またはシャワーノズル等であってもよい。
【００２３】
酸供給路４２の入口端は、酸液槽２２に接続されている。酸液槽２２には、酸を供給する酸補給路４３および補給水路４４のそれぞれ出口端も接続されている。酸補給路４３からは酸が供給され、補給水路４４から供給される水と混合され、酸性液が調製される。酸性液は、ｐＨ４以下であることが好ましく、特にｐＨ２以上３以下程度であることが好ましい。
【００２４】
酸性液を調製するために用いる酸の種類は特に限定されないが、活性汚泥に資化される有機酸は活性汚泥を増殖させるため、鉱酸を使用することが好ましい。具体的には、塩酸、硫酸、およびクエン酸等を使用するとよい。また、補給水路４４から供給する水としては、有機物濃度が少ない（例えば水道水程度以下）水を用いることが好ましいが、後述するドレインを再生して酸液槽２２補給水とすることは除外されない。ただし、酸性液に活性汚泥が含まれることは好ましくない。そこで、ドレインを曝気槽で活性汚泥処理して再生して補給水とする場合は、曝気槽から流出し活性汚泥を含む水を固液分離して活性汚泥を分離した処理水を用いるとよい。
【００２５】
酸性液は、散水手段２１から充填層１３上端に散水される。酸性液は、充填層１３を下降しながら充填層１３を上昇する臭気ガスと向流接触することで臭気成分を吸収して気液接触塔１１下部に溜まる。充填層１３を通過する過程で、酸性液は、エタノール、メタノール、および有機酸等の有機物を吸収する。酸性液中では、至適ｐＨが６〜７程度の活性汚泥の活性が阻害される。このため、散水手段２１から酸性液を散水することにより、気液接触塔１１の充填層１３において活性汚泥の増殖を抑制できる。
【００２６】
気液接触塔１１には、ガス導入管３２が接続された位置より低い位置に返送液路４１の入口端および前段ドレイン管４７が接続されている。臭気成分を吸収して気液接触塔１１下部に溜まった酸性液（以下、吸収酸液）は、返送液路４１から取出される。返送液路４１の出口端は酸液槽２２に接続されており、吸収酸液は返送液路４１を介して気液接触塔１１から取出されて酸液槽２２に返送される。酸性液の有機物濃度が高いと活性汚泥の増殖抑制効果が低下するため、酸性液の有機物濃度が１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度以内となるよう、吸収酸液は適宜、前段ドレイン管４７から排出する。
【００２７】
酸液槽２２には必要に応じて補給水路４４から補給水を供給し、上述したｐＨ４以下、好ましくはｐＨ２〜３となるように酸補給路４３から酸を添加する。酸液供給路４２の途中には循環用の循環ポンプＰ１が設けられている。これにより、返送液路４１、酸液供給路４２、および循環ポンプＰ１を含む循環手段４０が構成され、酸性液が気液接触塔１１から抜き出された後、再調製されて散水手段２１に供給される循環が行われる。
【００２８】
気液接触塔１１に導入された臭気ガスは、充填層１３を通過することで有機物の大部分（例えば７０〜９９％程度）が酸性液に吸収され、硫黄化合物の一部（例えば５０〜９０％程度）も吸収される。よって、気液接触塔１１から取出される臭気ガス（以下、前処理ガス）に含まれる臭気成分は硫黄化合物が主体となる。前処理ガスは、気液接触塔１１上部に接続されたガス送り管３３から取出す。ガス送り管３３の出口端は生物脱臭搭６０の下部に接続されている。
【００２９】
生物脱臭搭６０は気液接触塔１１と同様の構成で、充填材１３Ｓが充填された充填層６３が形成された反応室６２を内部に有する密閉可能な塔である。生物脱臭搭６０に導入される前処理ガスには、活性汚泥を増殖させる成分、すなわち有機物が少ない（例えば１０容積ｐｐｍ以下）。このため、充填層６３には硫黄酸化菌等の硫黄化合物を分解する微生物が保持される。具体的には、充填層６３は例えば、下部に硫化水素を酸化して硫酸を生成する微生物、上部にメチルメルカプタンを分解する微生物、上部と下部の間には硫化メチルや二硫化メチルを分解する微生物を保持するような構成となる。
【００３０】
生物脱臭搭６０内には、充填層６３の上端より上に散水手段６４が設けられている。散水手段６４は、補給水路４４と接続され、散水手段６４から供給される水が充填層６３上端に散水される。散水された水は充填層６３を下降して充填層６３を上昇する前処理ガスと接触する。充填層６３には硫黄化合物を分解する微生物が保持されており、水に吸収された硫黄化合物は微生物に分解される。これにより、前処理ガスからは硫黄化合物が除去されるとともに、前処理ガスに含まれる他の臭気成分、例えば前処理ユニット１０Ａで除去されなかった有機物や窒素化合物等も除去される。よって、生物脱臭搭６０上部に取り付けられた処理ガス管３４からは、臭気成分が除去された処理ガスが取出される。
【００３１】
気液接触塔１１と生物脱臭搭６０とに充填する充填材１３Ｓとしては、同じ物を用いてもよいが、別の物を用いてもよい。別の物を用いる場合は、気液接触塔１１に充填する充填材としては微生物を保持しがたい物（例えば、疎水性のプラスチック製円筒）を用いる一方、生物脱臭搭６０に充填する充填材としては微生物の保持能力に優れた物（例えばピート、合成繊維成形物）を用いるとよい。特に、耐圧密性の観点からは合成繊維成形物を好適に使用できる。充填材は、吸収室（反応室）の５０〜１００％の高さとなるように充填されるが、図では充填層１３、６３に充填されている充填材１３Ｓは一部しか図示していない。
【００３２】
充填層６３を下降して生物脱臭搭６０下部に溜まった水（ドレイン）には、前処理ガスとの接触で吸収された臭気成分のうち、微生物分解されなかった成分や微生物分解の過程で生じた分解副生物等が含まれる。生物脱臭搭６０には、ガス送り管３３が接続された位置より低い位置に後段ドレイン管４８が接続され、ドレインを排出する。後段ドレイン管４８から取出されたドレインは、前段ドレイン管４７から適宜排出される吸収酸液とともに活性汚泥が保持された曝気槽（図示せず）等に導いて処理する。
【００３３】
生物脱臭搭６０には、ドレインを散水手段６４に循環させる循環手段を設けてもよい。また、前処理ガスに１容積ｐｐｍ程度以上の硫化水素が含まれる場合は、ドレインは分解副生物としての硫酸を１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度以上含み、ｐＨ１〜３程度を示す。このため、ドレインを前処理ユニット１０Ａに送り、酸性液として利用することもできる。
【００３４】
図２は、本発明の第２実施態様に係る生物脱臭プラント２の模式図である。生物脱臭プラント２は、後段ドレイン管４８から分岐したドレイン供給管（ドレイン供給路）４５が酸液槽２２に接続されている点で第１実施態様の第１実施態様に係る生物脱臭プラント１と異なる。生物脱臭プラント２では、１〜１００容積ｐｐｍ程度の硫化水素を含む前処理ガスを生物脱臭搭６０に導入することで、硫酸を含みｐＨ１〜３程度のドレインを得、このドレインを酸液槽２２に供給する。
【００３５】
酸液槽２２では酸性液を調製するが、硫酸を含むドレインを酸性液調製に使用するため、酸液槽２２に供給する水および酸の使用量を減らすことができる。したがって、前段ドレイン管４７および後段ドレイン管４８から取出して処理する排水発生量も減らすことができる。
【００３６】
ドレインには生物脱臭搭６０の充填層６３に保持されていた硫黄酸化菌が含まれ、気液接触塔１１内に散水するドレイン含有酸性液（生物脱臭搭６０からのドレインを含む酸性液）は硫黄酸化菌を含む。このため、ドレイン含有酸性液の散水に伴い気液接触塔１１内に供給された硫黄酸化菌により、気液接触塔１１内でも硫黄化合物の分解が進む。よって前処理ユニット１０Ｂから取出される前処理ガスの硫黄化合物含有量をより低下させ、生物脱臭搭６０の負荷を低くして、生物脱臭搭６０を小型化することができる。
【００３７】
図３は、本発明の第３実施態様に係る生物脱臭プラント３の模式図である。生物脱臭プラント３では、前処理ユニット１０Ｃに洗浄装置２４とガス流路切り替え手段を設けている点で図２の生物脱臭プラント２と異なる。洗浄装置２４は、酸液槽２２と気液接触塔とに接続された洗浄液路２４、送液手段としての洗浄用ポンプＰ２、および曝気手段２６で構成されている。洗浄液路２４は、気液接触塔１１の下部、具体的にはガス導入管３２の接続位置より下に接続され、洗浄液路２４の途中に洗浄用ポンプＰ２が設けられている。洗浄用の液体は、洗浄用ポンプＰ２の働きにより酸液槽２２から取出されて気液接触塔１１下部に供給される。
【００３８】
気液接触塔１１の下部には、散気ノズル２７が設けられている。散気ノズル２７は、ブロアＢと接続されている。第３実施態様の生物脱臭プラント３においては、前処理ユニット１０Ｃの充填層１３が閉塞して圧力損失が上昇した場合、酸液槽２２内の液を洗浄用液として気液接触塔１１に供給し、充填層１３を浸漬させる。充填層１３を液に浸漬させた後、ブロアＢから送風を行なうことにより、散気ノズル２７から気泡が発生し、充填層１３を曝気洗浄する。なお、充填層１３の浸漬は、充填層１３の曝気洗浄効果を高めるために行なうものであり、補給水４４を供給して浸漬させてもよい。
【００３９】
生物脱臭プラント３では充填層１３を液に浸漬させて曝気するため、充填層１３を液に浸漬させない場合に比して、充填層１３に付着した汚泥の剥離が容易である。このため、洗浄用液を高圧で充填層１３に吹き付ける必要がなく、必ずしも洗浄用液を加圧送液する高圧ポンプを設ける必要はない。
【００４０】
また、生物脱臭プラント３ではガス導入管３２からバイパス管３５が分岐している。バイパス管３５はガス送り管３３と接続されている。ガス導入管３２の途中であってバイパス管３５の分岐位置より出口側には第１弁Ｖ１が設けられ、バイパス管３５の途中には第２弁Ｖ２が設けられている。第１弁Ｖ１および第２弁Ｖ２は開閉可能であり、第１弁Ｖ１を閉じて第２弁Ｖ２を開くことにより、ガス導入管３２に導入された臭気ガスは気液接触塔１１を通ることなく、バイパス管３５を介して生物脱臭搭６０に導入される。
【００４１】
これにより、生物脱臭プラント３では気液接触塔１１内を洗浄している間、バイパス管３５を介して臭気ガスを生物脱臭搭６０に直接導入できるため、気液接触塔１１を洗浄している間も臭気ガスの処理を継続できる。気液接触塔１１の洗浄中に開放した第２弁Ｖ２は、洗浄終了後に閉じて第１弁Ｖ１を開くことにより、通常の処理を再開する。
【実施例】
【００４２】
［実施例１］
実施例１では、図１の生物処理設備１を模した実験装置を用いて汚泥貯留槽から発生した臭気ガスを処理した。臭気ガスは、有機物としてエタノールを含み、硫黄化合物としては、硫化水素、硫化メチル、メチルメルカプタン等を含み、その他にアンモニアを含んでいた。装置仕様および臭気ガス成分は以下の通りであった。
〈気液接触塔〉
塔容積 ：１０Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：１．０ｍ
充填材 ：東洋ゴム工業株式会社製、３５ｍｍの筒型と鞍型との合成形状
〈生物脱臭塔〉
塔容積 ：１０Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：１．０ｍ
充填材 ：栗田工業株式会社製、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０００ｍｍの繊維成形物
〈臭気ガス成分〉
エタノール濃度 ：１４０容積ｐｐｍ
その他の有機物濃度 ：５容積ｐｐｍ
硫化水素濃度 ：２００容積ｐｐｍ
硫化メチル濃度 ：０．２容積ｐｐｍ
メチルメルカプタン濃度 ：１．５容積ｐｐｍ
その他の硫黄化合物濃度 ：２．０容積ｐｐｍ
アンモニア濃度 ：０．５容積ｐｐｍ
【００４３】
気液接触塔には、上記臭気ガスを通気量２０Ｌ／ｈｒ、空間速度（ＳＶ）１５０ｈｒ−１で通気した。散水手段からは酸性液を散水した。酸性液は、循環水量７５Ｌで循環利用し、補給水として水道水（ｐＨ６．８）、酸として塩酸（７０％）を適宜、酸液槽に添加してｐＨ２．０〜３．０、全有機物濃度１，０００ｍｇ／Ｌとなるように調製した。
【００４４】
気液接触塔から取りだされた前処理ガスは、有機物全体の濃度４容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度８２．５容積ｐｐｍであった。前処理ガスは、生物脱臭塔に導入して、通気量２０Ｌ／ｈｒ、空間速度（ＳＶ）３００ｈｒ−１、線速度（ＬＶ）９０ｍ／ｍｉｎの条件で通気した。生物脱臭塔では、補給水供給路から分取した水道水を散水手段から散水した。
【００４５】
実施例１で生物脱臭塔から取出された処理ガスは、有機物全体の濃度０．１容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度０．１３容積ｐｐｍであった。結果を表１に示す。なお、表の値はいずれも試験期間中の平均値であり、記号「ＮＤ」は検出限界以下であったことを意味する。
【００４６】
【表１】
【００４７】
また、表２に４０日間の試験期間中の気液接触塔および生物脱臭塔それぞれにおける圧力損失を示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表１および表２に示すように、試験開始から４０日間は、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。
【００５０】
［実施例２］
実施例２では、図２の生物処理設備２を模した実験装置を用い、生物脱臭塔を小型化した以外は実施例１と同じ条件で実施例１の臭気ガスを処理した。生物脱臭塔の仕様を以下に示す。
〈生物脱臭塔〉
塔容積 ：５Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：０．５ｍ
充填材 ：栗田工業株式会社製、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５００ｍｍの繊維成形物
【００５１】
実施例２において気液接触塔から取りだされた前処理ガスは、有機物全体の濃度３．５容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度約５０容積ｐｐｍであった。また、生物脱臭塔から取出された処理ガスは、有機物全体の濃度０．１容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度０．１４容積ｐｐｍであった。結果を表３に示す。また、表４に６０日間の試験期間中の気液接触塔および生物脱臭塔それぞれにおける圧力損失を示す。
【００５２】
表３および表４に示すように、試験開始から６０日間は、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
表３および表４に示すように、実施例２では、実施例１と同様に試験開始から６０日間、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。また実施例２では、散水用の水使用量、酸添加量、および生物処理設備からの排水発生量が実施例１より少なく、さらに、実施例１に比べて生物脱臭塔を小型化できた。
【００５６】
［実施例３］
実施例３では、図３の生物処理設備３を模した実験装置を用い、実施例２と同様の条件で試験を行った。実施例３においては、気液接触塔の圧力損失が２０００Ｐａ以上となった時点で酸液槽から槽内の液を気液接触塔に供給して曝気洗浄を行った点が実施例２と異なる。結果を表５および表６に示す。
【００５７】
【表５】
【００５８】
【表６】
【００５９】
表５および表６に示すように、実施例３では実施例２と同様の効果が得られ、さらに、試験開始から９０日間以上、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガスの処理を継続できた。
【００６０】
［比較例１］
比較例１として、酸液槽への酸の補給を停止することで、酸性液に代えてｐＨ６．８の水道水を気液接触塔に散水する試験を行った。比較例１では酸性液に代えて中性の水道水を散水した以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。結果を表７および表８に示す。
【００６１】
【表７】
【００６２】
【表８】
【００６３】
比較例１では、試験開始から２０日経過後に、気液接触塔の圧力損失が２０００Ｐａを超え、試験開始から３０日後には試験の継続が困難となった。このため、試験期間中の処理ガスの臭気成分濃度も試験開始から２０日経過後から悪化した。
【００６４】
以上に示すように、本発明によれば有機物と硫黄化合物とを臭気成分として含む臭気ガスの生物脱臭プラントにおける前処理ユニットの閉塞を長期に渡り効果的に防止できた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
汚泥処理施設等で発生するメタンガス等の生物脱臭プラントに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１〜３ 生物脱臭プラント
１０Ａ〜Ｃ 前処理ユニット
１１ 気液接触塔
１２ 吸収室
１３、６３ 充填層
１３Ｓ 充填材
２１、６４ 散水手段
２２ 酸液槽
３２ ガス導入管
３３ ガス送り管
３４ 処理ガス管
４０ 循環手段
４２ 酸液供給路
４３ 酸補給路
４４ 補給水路
６０ 生物脱臭塔
６２ 反応室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化水素のような硫黄化合物とアルコール、有機酸、アルデヒドのような有機物とを含む臭気ガスの脱臭設備に関する。特に、本発明は臭気ガスを生物脱臭する生物脱臭搭の前に設けられる前処理ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
臭気ガスの処理技術として、吸着法、薬液洗浄法および生物脱臭法等が知られている。生物脱臭法による脱臭設備としては、臭気成分を分解する微生物が内部に保持された生物脱臭搭を備える設備がある。生物脱臭搭内には微生物を保持する充填材が充填され、臭気ガスは通常、塔下部から塔内に導入される。塔内に導入された臭気ガスは塔内を上昇し、塔内に形成された充填層を通過することで、充填材に保持された微生物の働きにより臭気ガスに含まれる臭気成分が分解され、臭気成分が除去された処理ガスが塔上部から取出される。
【０００３】
臭気ガスに含まれる臭気成分としては、硫黄化合物、窒素化合物、および有機物等がある。具体的には、硫黄化合物としては硫化水素、メチルメルカプタン、および硫化メチル等が挙げられ、窒素化合物にはアンモニア、有機物にはメタノール、エタノール、アセトアルデヒド、および酢酸等の脂肪族酸素化合物等がある。
【０００４】
上記臭気成分は、その種類に応じて異なった微生物により分解される。例えば、硫黄化合物は硫黄酸化菌や硫化水素酸化菌等により分解され、窒素化合物はアンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌等により分解される。一方、有機物は「活性汚泥」と総称される微生物群により分解される。活性汚泥は、有機性排水を生物処理する際に利用され、硫黄化合物や窒素化合物を分解する微生物に比べて増殖速度が大きい。このため、有機物を含む臭気ガスを生物脱臭搭に導入すると、塔内で活性汚泥が増殖して充填層が閉塞する。
【０００５】
生物脱臭塔内の充填層が閉塞すると、圧力損失が上昇して塔内を移動するガスの移動が妨げられ、安定した処理が行なえなくなる。かかる問題を解決するため、生物脱臭搭の前に前処理ユニットを設けて、有機系の臭気成分を除去した臭気ガスを生物脱臭搭へ導入する処理法が採用されている。前処理ユニットとしては、生物脱臭搭と同様に密閉可能な塔の内部に充填材を入れて充填層を形成するとともに、充填層の上部から散水する散水手段を設けた気液接触塔を有するものが一般に使用されている。
【０００６】
気液接触塔には、充填層が充填され散水が行われることから、生物脱臭搭と同様に活性汚泥の増殖による充填層の閉塞が生じる。この問題の解決を図る技術として、特許文献１に開示された前処理ユニットがある。特許文献１に開示された前処理ユニットでは、気液接触塔に臭気ガスを導入する導入管の内部に散水手段を設けた上、気液接触塔内の充填材を高圧水で洗浄する洗浄装置を設けている
【特許文献１】特開平１０−３３９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された前処理ユニットでは、気液接触塔内のみならず導入管でも散水を行うため、使用水量が多くなる。また、導入管への散水により除去される有機物の量は多くはないので、気液接触塔に導入されるガスには依然として有機物が多く含まれる。このため、気液接触塔ではガス中の有機物を基質として活性汚泥が増殖する。そこで、特許文献１の前処理ユニットでは、充填層を洗浄するために高圧水を供給する洗浄装置を気液接触塔内部に設けている。
【０００８】
しかし、導入管内に散水手段を設けること、および気液接触塔内に洗浄装置を設けることは、装置構成を複雑化させる。さらに、充填層の内部まで洗浄できるようにするためには充填層の目を粗くする必要があり、充填層の厚みも薄くせざるを得ない。充填層の目を粗くすること、または充填層の厚みを薄くすることは、ガスが充填材と接触する面積を減少させ、ガスが充填層を通過することによる臭気成分の除去効果を低下させる。さらに、高圧水を充填層に供給するためには高圧ポンプを使用する必要があるため、高圧ポンプを動かす動力費を要する。
【０００９】
このように特許文献１に記載の技術では、臭気ガスに有機物が含まれることによる気液接触塔の充填層の閉塞を十分に防止できない。さらに、特許文献１に記載の技術には、装置の複雑化、動力費の増大、および臭気成分除去効果の低下といった問題もある。かかる従来技術に対し、本発明は気液接触塔の充填層での活性汚泥の増殖を有効に抑制して、上記問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、充填層が形成された気液接触塔の内部に、酸性の液体を散水して充填層を活性汚泥の増殖に適さない環境とすることで、活性汚泥の増殖を抑制し、上記課題を解決する。より具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１１】
（１）硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭の前段に配置される前処理ユニットであって、硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスが導入される吸収室を有する気液接触塔と、前記吸収室内に酸性液を散水する散水手段と、を含む生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（２）前記酸性液を保持する酸液槽と、前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、前記生物脱臭搭から排出された硫酸を含むドレインを前記酸液槽に送るドレイン供給路と、をさらに含む（１）に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（３）前記酸液槽と前記気液接触塔とに接続された洗浄液路、該洗浄液路を介して前記気液接触塔に前記酸液槽内の液を供給する送液手段、および前記気液接触塔内を曝気する曝気手段を有する洗浄装置と、前記臭気ガスが導入され前記気液接触塔に接続されたガス導入管、前記ガス導入管から分岐して前記生物脱臭搭に接続されたバイパス管、および前記臭気ガスが該ガス導入管または該バイパス管のどちらか一方を流れるようにするガス流路切り替え手段と、をさらに含む（２）に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（４）前記酸性液を保持する酸液槽と、前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、前記吸収室に散水された前記酸性液を排出することで前記酸性液の有機物濃度が２０，０００ｍｇ／Ｌ以下に維持するドレイン管をさらに有する（１）から（３）のいずれかに記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
（５）硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスの生物脱臭方法であって、前記臭気ガスを気液接触塔に導入して酸性液を散水して前記有機物を該酸性液に吸収させた後、硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭に導入する臭気ガスの生物脱臭方法。
【００１２】
本発明に係る前処理ユニットは、硫化水素を主体とする臭気成分を除去する生物脱臭塔の前に設けられる。前処理ユニットに導入される臭気ガスは、少なくとも硫化水素を含む硫黄化合物と、「活性汚泥」と総称される好気性の微生物群により分解される有機物とを含み、これら以外にアンモニア等の窒素化合物等を含んでもよい。本発明により好適に処理される臭気ガスは、臭気成分として硫黄化合物を５〜２，０００容積ｐｐｍ程度、有機物を１０〜５００容積ｐｐｍ程度含むガスである。具体的には、有機性汚泥や産業廃棄物から発生するガス、あるいはこれらをメタン発酵する際に発生するガスが挙げられる。
【００１３】
本明細書では「有機物」とは、廃棄物が発生する際、またはその処理に際して発生する悪臭に含まれる臭気成分を意味することとする。特に、脂肪族酸素化合物は活性汚泥に資化されやすく、有機物として脂肪族酸素化合物を１０容積ｐｐｍ以上含む臭気ガスは、本発明の好適な処理対象である。脂肪族酸素化合物としては、エタノールおよびメタノール等のアルコール類、アルデヒド類、並びに酢酸およびプロピオン酸等の有機酸類等が挙げられる。
【００１４】
前処理ユニットは、少なくとも硫黄酸化菌を保持する生物脱臭塔と接続し、前処理ユニットから取出されたガス（前処理ガス）は生物脱臭塔に導入するように構成する。生物脱臭塔内でも散水が行われ、散水された液体に硫黄化合物が吸収されるとともに生物脱臭塔内に保持された硫黄酸化菌を含む微生物群により酸化される。
【００１５】
特に、生物脱臭塔に導入されるガスに１．０容積ｐｐｍ以上の硫化水素が含まれる場合、硫黄酸化菌による硫化水素の酸化により硫酸イオンが生成される。このため、生物脱臭塔内に散水され生物脱臭塔から排出される排水（ドレイン）は、１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度の硫酸を含み、ｐＨが１〜３程度となる。このような場合は、（２）に記載するように、硫酸を含むドレインを前処理ユニットの気液接触塔内に散水する酸性水の調製に用いるとよい。
【００１６】
本発明では、気液接触塔内を活性汚泥の増殖に適さない環境とすることで、活性汚泥の増殖を抑制する。しかし、気液接触塔内での微生物（活性汚泥）の増殖速度は、生物脱臭塔内での微生物（硫黄酸化菌等）の増殖速度に比べて早い。そこで、（３）記載のように気液接触塔内の充填層を洗浄可能なように構成するとともに、気液接触塔の洗浄中に臭気ガスを直接、生物脱臭塔に導入できるように構成するとよい。これにより、気液接触塔の充填層の閉塞および気液接触塔の洗浄に伴う生物脱臭プラント全体の停止を回避できる。
【００１７】
酸循環手段を用いて気液接触塔と酸液槽との間で酸性液を循環させれば、酸性液の調製に要する補給用水および酸の使用量を減らすことができる。ただし、酸性液は気液接触塔内で有機物を含む臭気ガスを吸収して有機物を含むようになるため、（４）記載のように適宜、気液接触塔から排出される有機物を含む酸性液を排出するドレイン管を設けるとよい。ドレイン管の接続位置は限定されず、気液接触塔に接続してもよく、循環手段を構成する部材（例えば返送液路や酸液槽）に接続してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、有機物を含む臭気ガスが導入される前処理ユニットの内部に酸性の液体を散水することで、活性汚泥の活性を弱めてその増殖を抑制する。このため、本発明によれば前処理ユニットに設ける散水手段を増やすことなく活性汚泥の増殖を効果的に抑制し、充填層の閉塞を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図面を参照して本発明について詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。図１は、本発明の第１実施態様に係る生物脱臭プラント１の模式図である。生物脱臭プラント１は、生物脱臭搭６０と、この生物脱臭搭６０の前段に設けられた前処理ユニット１０Ａとを含む。
【００２０】
前処理ユニット１０Ａは、内部空間が形成され密閉可能な塔で構成された気液接触塔１１を中心に構成され、散水手段２１、酸液槽２２、および酸液を気液接触塔１１と酸液槽２２との間で循環させる循環手段４０を含む。図１では、気液接触塔１１と生物脱臭搭６０は内部構成を示すために垂直方向での断面模式図で表している。
【００２１】
気液接触塔１１の内部は、充填材１３Ｓが充填されてなる充填層１３が形成された空間となっている。気液接触塔１１の下部にはガス導入管３２の出口端が接続され、上部にはガス送り管３３の入口端が接続されている。気液接触塔１１内のガス導入管３２からガス送り管３３までの空間は吸収室１２を構成する。臭気ガスは、ガス導入管３２の入口端から管内に導入され気液接触塔１１に入り、吸収室１２を上昇してガス送り管３３から取出される。
【００２２】
散水手段２１は、吸収室１２内の上方、具体的には充填層１３の上端より上に配置されている。散水手段２１はスプレーノズルで構成され、散水用の液体を供給する酸液供給路４２の出口端と接続されている。なお、散水手段２１はスプレーノズルに限定されず、散水板、またはシャワーノズル等であってもよい。
【００２３】
酸供給路４２の入口端は、酸液槽２２に接続されている。酸液槽２２には、酸を供給する酸補給路４３および補給水路４４のそれぞれ出口端も接続されている。酸補給路４３からは酸が供給され、補給水路４４から供給される水と混合され、酸性液が調製される。酸性液は、ｐＨ４以下であることが好ましく、特にｐＨ２以上３以下程度であることが好ましい。
【００２４】
酸性液を調製するために用いる酸の種類は特に限定されないが、活性汚泥に資化される有機酸は活性汚泥を増殖させるため、鉱酸を使用することが好ましい。具体的には、塩酸、硫酸、およびクエン酸等を使用するとよい。また、補給水路４４から供給する水としては、有機物濃度が少ない（例えば水道水程度以下）水を用いることが好ましいが、後述するドレインを再生して酸液槽２２補給水とすることは除外されない。ただし、酸性液に活性汚泥が含まれることは好ましくない。そこで、ドレインを曝気槽で活性汚泥処理して再生して補給水とする場合は、曝気槽から流出し活性汚泥を含む水を固液分離して活性汚泥を分離した処理水を用いるとよい。
【００２５】
酸性液は、散水手段２１から充填層１３上端に散水される。酸性液は、充填層１３を下降しながら充填層１３を上昇する臭気ガスと向流接触することで臭気成分を吸収して気液接触塔１１下部に溜まる。充填層１３を通過する過程で、酸性液は、エタノール、メタノール、および有機酸等の有機物を吸収する。酸性液中では、至適ｐＨが６〜７程度の活性汚泥の活性が阻害される。このため、散水手段２１から酸性液を散水することにより、気液接触塔１１の充填層１３において活性汚泥の増殖を抑制できる。
【００２６】
気液接触塔１１には、ガス導入管３２が接続された位置より低い位置に返送液路４１の入口端および前段ドレイン管４７が接続されている。臭気成分を吸収して気液接触塔１１下部に溜まった酸性液（以下、吸収酸液）は、返送液路４１から取出される。返送液路４１の出口端は酸液槽２２に接続されており、吸収酸液は返送液路４１を介して気液接触塔１１から取出されて酸液槽２２に返送される。酸性液の有機物濃度が高いと活性汚泥の増殖抑制効果が低下するため、酸性液の有機物濃度が１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度以内となるよう、吸収酸液は適宜、前段ドレイン管４７から排出する。
【００２７】
酸液槽２２には必要に応じて補給水路４４から補給水を供給し、上述したｐＨ４以下、好ましくはｐＨ２〜３となるように酸補給路４３から酸を添加する。酸液供給路４２の途中には循環用の循環ポンプＰ１が設けられている。これにより、返送液路４１、酸液供給路４２、および循環ポンプＰ１を含む循環手段４０が構成され、酸性液が気液接触塔１１から抜き出された後、再調製されて散水手段２１に供給される循環が行われる。
【００２８】
気液接触塔１１に導入された臭気ガスは、充填層１３を通過することで有機物の大部分（例えば７０〜９９％程度）が酸性液に吸収され、硫黄化合物の一部（例えば５０〜９０％程度）も吸収される。よって、気液接触塔１１から取出される臭気ガス（以下、前処理ガス）に含まれる臭気成分は硫黄化合物が主体となる。前処理ガスは、気液接触塔１１上部に接続されたガス送り管３３から取出す。ガス送り管３３の出口端は生物脱臭搭６０の下部に接続されている。
【００２９】
生物脱臭搭６０は気液接触塔１１と同様の構成で、充填材１３Ｓが充填された充填層６３が形成された反応室６２を内部に有する密閉可能な塔である。生物脱臭搭６０に導入される前処理ガスには、活性汚泥を増殖させる成分、すなわち有機物が少ない（例えば１０容積ｐｐｍ以下）。このため、充填層６３には硫黄酸化菌等の硫黄化合物を分解する微生物が保持される。具体的には、充填層６３は例えば、下部に硫化水素を酸化して硫酸を生成する微生物、上部にメチルメルカプタンを分解する微生物、上部と下部の間には硫化メチルや二硫化メチルを分解する微生物を保持するような構成となる。
【００３０】
生物脱臭搭６０内には、充填層６３の上端より上に散水手段６４が設けられている。散水手段６４は、補給水路４４と接続され、散水手段６４から供給される水が充填層６３上端に散水される。散水された水は充填層６３を下降して充填層６３を上昇する前処理ガスと接触する。充填層６３には硫黄化合物を分解する微生物が保持されており、水に吸収された硫黄化合物は微生物に分解される。これにより、前処理ガスからは硫黄化合物が除去されるとともに、前処理ガスに含まれる他の臭気成分、例えば前処理ユニット１０Ａで除去されなかった有機物や窒素化合物等も除去される。よって、生物脱臭搭６０上部に取り付けられた処理ガス管３４からは、臭気成分が除去された処理ガスが取出される。
【００３１】
気液接触塔１１と生物脱臭搭６０とに充填する充填材１３Ｓとしては、同じ物を用いてもよいが、別の物を用いてもよい。別の物を用いる場合は、気液接触塔１１に充填する充填材としては微生物を保持しがたい物（例えば、疎水性のプラスチック製円筒）を用いる一方、生物脱臭搭６０に充填する充填材としては微生物の保持能力に優れた物（例えばピート、合成繊維成形物）を用いるとよい。特に、耐圧密性の観点からは合成繊維成形物を好適に使用できる。充填材は、吸収室（反応室）の５０〜１００％の高さとなるように充填されるが、図では充填層１３、６３に充填されている充填材１３Ｓは一部しか図示していない。
【００３２】
充填層６３を下降して生物脱臭搭６０下部に溜まった水（ドレイン）には、前処理ガスとの接触で吸収された臭気成分のうち、微生物分解されなかった成分や微生物分解の過程で生じた分解副生物等が含まれる。生物脱臭搭６０には、ガス送り管３３が接続された位置より低い位置に後段ドレイン管４８が接続され、ドレインを排出する。後段ドレイン管４８から取出されたドレインは、前段ドレイン管４７から適宜排出される吸収酸液とともに活性汚泥が保持された曝気槽（図示せず）等に導いて処理する。
【００３３】
生物脱臭搭６０には、ドレインを散水手段６４に循環させる循環手段を設けてもよい。また、前処理ガスに１容積ｐｐｍ程度以上の硫化水素が含まれる場合は、ドレインは分解副生物としての硫酸を１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度以上含み、ｐＨ１〜３程度を示す。このため、ドレインを前処理ユニット１０Ａに送り、酸性液として利用することもできる。
【００３４】
図２は、本発明の第２実施態様に係る生物脱臭プラント２の模式図である。生物脱臭プラント２は、後段ドレイン管４８から分岐したドレイン供給管（ドレイン供給路）４５が酸液槽２２に接続されている点で第１実施態様の第１実施態様に係る生物脱臭プラント１と異なる。生物脱臭プラント２では、１〜１００容積ｐｐｍ程度の硫化水素を含む前処理ガスを生物脱臭搭６０に導入することで、硫酸を含みｐＨ１〜３程度のドレインを得、このドレインを酸液槽２２に供給する。
【００３５】
酸液槽２２では酸性液を調製するが、硫酸を含むドレインを酸性液調製に使用するため、酸液槽２２に供給する水および酸の使用量を減らすことができる。したがって、前段ドレイン管４７および後段ドレイン管４８から取出して処理する排水発生量も減らすことができる。
【００３６】
ドレインには生物脱臭搭６０の充填層６３に保持されていた硫黄酸化菌が含まれ、気液接触塔１１内に散水するドレイン含有酸性液（生物脱臭搭６０からのドレインを含む酸性液）は硫黄酸化菌を含む。このため、ドレイン含有酸性液の散水に伴い気液接触塔１１内に供給された硫黄酸化菌により、気液接触塔１１内でも硫黄化合物の分解が進む。よって前処理ユニット１０Ｂから取出される前処理ガスの硫黄化合物含有量をより低下させ、生物脱臭搭６０の負荷を低くして、生物脱臭搭６０を小型化することができる。
【００３７】
図３は、本発明の第３実施態様に係る生物脱臭プラント３の模式図である。生物脱臭プラント３では、前処理ユニット１０Ｃに洗浄装置２４とガス流路切り替え手段を設けている点で図２の生物脱臭プラント２と異なる。洗浄装置２４は、酸液槽２２と気液接触塔とに接続された洗浄液路２４、送液手段としての洗浄用ポンプＰ２、および曝気手段２６で構成されている。洗浄液路２４は、気液接触塔１１の下部、具体的にはガス導入管３２の接続位置より下に接続され、洗浄液路２４の途中に洗浄用ポンプＰ２が設けられている。洗浄用の液体は、洗浄用ポンプＰ２の働きにより酸液槽２２から取出されて気液接触塔１１下部に供給される。
【００３８】
気液接触塔１１の下部には、散気ノズル２７が設けられている。散気ノズル２７は、ブロアＢと接続されている。第３実施態様の生物脱臭プラント３においては、前処理ユニット１０Ｃの充填層１３が閉塞して圧力損失が上昇した場合、酸液槽２２内の液を洗浄用液として気液接触塔１１に供給し、充填層１３を浸漬させる。充填層１３を液に浸漬させた後、ブロアＢから送風を行なうことにより、散気ノズル２７から気泡が発生し、充填層１３を曝気洗浄する。なお、充填層１３の浸漬は、充填層１３の曝気洗浄効果を高めるために行なうものであり、補給水４４を供給して浸漬させてもよい。
【００３９】
生物脱臭プラント３では充填層１３を液に浸漬させて曝気するため、充填層１３を液に浸漬させない場合に比して、充填層１３に付着した汚泥の剥離が容易である。このため、洗浄用液を高圧で充填層１３に吹き付ける必要がなく、必ずしも洗浄用液を加圧送液する高圧ポンプを設ける必要はない。
【００４０】
また、生物脱臭プラント３ではガス導入管３２からバイパス管３５が分岐している。バイパス管３５はガス送り管３３と接続されている。ガス導入管３２の途中であってバイパス管３５の分岐位置より出口側には第１弁Ｖ１が設けられ、バイパス管３５の途中には第２弁Ｖ２が設けられている。第１弁Ｖ１および第２弁Ｖ２は開閉可能であり、第１弁Ｖ１を閉じて第２弁Ｖ２を開くことにより、ガス導入管３２に導入された臭気ガスは気液接触塔１１を通ることなく、バイパス管３５を介して生物脱臭搭６０に導入される。
【００４１】
これにより、生物脱臭プラント３では気液接触塔１１内を洗浄している間、バイパス管３５を介して臭気ガスを生物脱臭搭６０に直接導入できるため、気液接触塔１１を洗浄している間も臭気ガスの処理を継続できる。気液接触塔１１の洗浄中に開放した第２弁Ｖ２は、洗浄終了後に閉じて第１弁Ｖ１を開くことにより、通常の処理を再開する。
【実施例】
【００４２】
［実施例１］
実施例１では、図１の生物処理設備１を模した実験装置を用いて汚泥貯留槽から発生した臭気ガスを処理した。臭気ガスは、有機物としてエタノールを含み、硫黄化合物としては、硫化水素、硫化メチル、メチルメルカプタン等を含み、その他にアンモニアを含んでいた。装置仕様および臭気ガス成分は以下の通りであった。
〈気液接触塔〉
塔容積 ：１０Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：１．０ｍ
充填材 ：東洋ゴム工業株式会社製、３５ｍｍの筒型と鞍型との合成形状
〈生物脱臭塔〉
塔容積 ：１０Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：１．０ｍ
充填材 ：栗田工業株式会社製、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０００ｍｍの繊維成形物
〈臭気ガス成分〉
エタノール濃度 ：１４０容積ｐｐｍ
その他の有機物濃度 ：５容積ｐｐｍ
硫化水素濃度 ：２００容積ｐｐｍ
硫化メチル濃度 ：０．２容積ｐｐｍ
メチルメルカプタン濃度 ：１．５容積ｐｐｍ
その他の硫黄化合物濃度 ：２．０容積ｐｐｍ
アンモニア濃度 ：０．５容積ｐｐｍ
【００４３】
気液接触塔には、上記臭気ガスを通気量２０Ｌ／ｈｒ、空間速度（ＳＶ）１５０ｈｒ−１で通気した。散水手段からは酸性液を散水した。酸性液は、循環水量７５Ｌで循環利用し、補給水として水道水（ｐＨ６．８）、酸として塩酸（７０％）を適宜、酸液槽に添加してｐＨ２．０〜３．０、全有機物濃度１，０００ｍｇ／Ｌとなるように調製した。
【００４４】
気液接触塔から取りだされた前処理ガスは、有機物全体の濃度４容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度８２．５容積ｐｐｍであった。前処理ガスは、生物脱臭塔に導入して、通気量２０Ｌ／ｈｒ、空間速度（ＳＶ）３００ｈｒ−１、線速度（ＬＶ）９０ｍ／ｍｉｎの条件で通気した。生物脱臭塔では、補給水供給路から分取した水道水を散水手段から散水した。
【００４５】
実施例１で生物脱臭塔から取出された処理ガスは、有機物全体の濃度０．１容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度０．１３容積ｐｐｍであった。結果を表１に示す。なお、表の値はいずれも試験期間中の平均値であり、記号「ＮＤ」は検出限界以下であったことを意味する。
【００４６】
【表１】
【００４７】
また、表２に４０日間の試験期間中の気液接触塔および生物脱臭塔それぞれにおける圧力損失を示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表１および表２に示すように、試験開始から４０日間は、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。
【００５０】
［実施例２］
実施例２では、図２の生物処理設備２を模した実験装置を用い、生物脱臭塔を小型化した以外は実施例１と同じ条件で実施例１の臭気ガスを処理した。生物脱臭塔の仕様を以下に示す。
〈生物脱臭塔〉
塔容積 ：５Ｌ
塔の垂直方向高さ ：２．０ｍ
吸収室の垂直方向高さ ：１．５ｍ
充填層の垂直方向高さ ：０．５ｍ
充填材 ：栗田工業株式会社製、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５００ｍｍの繊維成形物
【００５１】
実施例２において気液接触塔から取りだされた前処理ガスは、有機物全体の濃度３．５容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度約５０容積ｐｐｍであった。また、生物脱臭塔から取出された処理ガスは、有機物全体の濃度０．１容積ｐｐｍ、硫黄化合物全体の濃度０．１４容積ｐｐｍであった。結果を表３に示す。また、表４に６０日間の試験期間中の気液接触塔および生物脱臭塔それぞれにおける圧力損失を示す。
【００５２】
表３および表４に示すように、試験開始から６０日間は、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
表３および表４に示すように、実施例２では、実施例１と同様に試験開始から６０日間、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガス中の臭気成分も良好に除去できた。また実施例２では、散水用の水使用量、酸添加量、および生物処理設備からの排水発生量が実施例１より少なく、さらに、実施例１に比べて生物脱臭塔を小型化できた。
【００５６】
［実施例３］
実施例３では、図３の生物処理設備３を模した実験装置を用い、実施例２と同様の条件で試験を行った。実施例３においては、気液接触塔の圧力損失が２０００Ｐａ以上となった時点で酸液槽から槽内の液を気液接触塔に供給して曝気洗浄を行った点が実施例２と異なる。結果を表５および表６に示す。
【００５７】
【表５】
【００５８】
【表６】
【００５９】
表５および表６に示すように、実施例３では実施例２と同様の効果が得られ、さらに、試験開始から９０日間以上、気液接触塔および生物脱臭塔における圧力損失は生じず、臭気ガスの処理を継続できた。
【００６０】
［比較例１］
比較例１として、酸液槽への酸の補給を停止することで、酸性液に代えてｐＨ６．８の水道水を気液接触塔に散水する試験を行った。比較例１では酸性液に代えて中性の水道水を散水した以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。結果を表７および表８に示す。
【００６１】
【表７】
【００６２】
【表８】
【００６３】
比較例１では、試験開始から２０日経過後に、気液接触塔の圧力損失が２０００Ｐａを超え、試験開始から３０日後には試験の継続が困難となった。このため、試験期間中の処理ガスの臭気成分濃度も試験開始から２０日経過後から悪化した。
【００６４】
以上に示すように、本発明によれば有機物と硫黄化合物とを臭気成分として含む臭気ガスの生物脱臭プラントにおける前処理ユニットの閉塞を長期に渡り効果的に防止できた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
汚泥処理施設等で発生するメタンガス等の生物脱臭プラントに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る生物脱臭プラントの模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１〜３ 生物脱臭プラント
１０Ａ〜Ｃ 前処理ユニット
１１ 気液接触塔
１２ 吸収室
１３、６３ 充填層
１３Ｓ 充填材
２１、６４ 散水手段
２２ 酸液槽
３２ ガス導入管
３３ ガス送り管
３４ 処理ガス管
４０ 循環手段
４２ 酸液供給路
４３ 酸補給路
４４ 補給水路
６０ 生物脱臭塔
６２ 反応室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭の前段に配置される前処理ユニットであって、
硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスが導入される吸収室を有する気液接触塔と、
前記吸収室内に酸性液を散水する散水手段と、を含む生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項２】
前記酸性液を保持する酸液槽と、
前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、
前記生物脱臭搭から排出された硫酸を含むドレインを前記酸液槽に送るドレイン供給路と、をさらに含む請求項１に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項３】
前記酸液槽と前記気液接触塔とに接続された洗浄液路、該洗浄液路を介して前記気液接触塔に前記酸液槽内の液を供給する送液手段、および前記気液接触塔内を曝気する曝気手段を有する洗浄装置と、
前記臭気ガスが導入され前記気液接触塔に接続されたガス導入管、前記ガス導入管から分岐して前記生物脱臭搭に接続されたバイパス管、および前記臭気ガスが該ガス導入管または該バイパス管のどちらか一方を流れるようにするガス流路切り替え手段と、をさらに含む請求項２に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項４】
前記酸性液を保持する酸液槽と、
前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、
前記吸収室に散水された前記酸性液を排出することで前記酸性液の有機物濃度が２０，０００ｍｇ／Ｌ以下に維持するドレイン管をさらに有する請求項１から３のいずれかに記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項５】
硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスの生物脱臭方法であって、
前記臭気ガスを気液接触塔に導入して酸性液を散水して前記有機物を該酸性液に吸収させた後、硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭に導入する臭気ガスの生物脱臭方法。
【請求項１】
硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭の前段に配置される前処理ユニットであって、
硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスが導入される吸収室を有する気液接触塔と、
前記吸収室内に酸性液を散水する散水手段と、を含む生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項２】
前記酸性液を保持する酸液槽と、
前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、
前記生物脱臭搭から排出された硫酸を含むドレインを前記酸液槽に送るドレイン供給路と、をさらに含む請求項１に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項３】
前記酸液槽と前記気液接触塔とに接続された洗浄液路、該洗浄液路を介して前記気液接触塔に前記酸液槽内の液を供給する送液手段、および前記気液接触塔内を曝気する曝気手段を有する洗浄装置と、
前記臭気ガスが導入され前記気液接触塔に接続されたガス導入管、前記ガス導入管から分岐して前記生物脱臭搭に接続されたバイパス管、および前記臭気ガスが該ガス導入管または該バイパス管のどちらか一方を流れるようにするガス流路切り替え手段と、をさらに含む請求項２に記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項４】
前記酸性液を保持する酸液槽と、
前記気液接触塔と前記酸液槽とに接続された返送液路、および前記酸液槽と前記散水手段とに接続された酸液供給路を有し、前記吸収室に散水された前記酸性液を前記気液接触塔から取出し前記散水手段に循環させる循環手段と、
前記吸収室に散水された前記酸性液を排出することで前記酸性液の有機物濃度が２０，０００ｍｇ／Ｌ以下に維持するドレイン管をさらに有する請求項１から３のいずれかに記載の生物脱臭プラントの前処理ユニット。
【請求項５】
硫黄化合物と有機物とを含む臭気ガスの生物脱臭方法であって、
前記臭気ガスを気液接触塔に導入して酸性液を散水して前記有機物を該酸性液に吸収させた後、硫黄酸化菌が保持された生物脱臭搭に導入する臭気ガスの生物脱臭方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２３８１１８（Ｐ２００８−２３８１１８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８５５７４（Ｐ２００７−８５５７４）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【出願人】（３９２０３２１００）キリンエンジニアリング株式会社 (54)
【出願人】（３０７０２７５７７）麒麟麦酒株式会社 (350)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【出願人】（３９２０３２１００）キリンエンジニアリング株式会社 (54)
【出願人】（３０７０２７５７７）麒麟麦酒株式会社 (350)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]