JP2000153129A - ハニカム脱臭方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫黄含有臭気成分および窒素含有臭気成分を
含む被処理ガスを円滑かつ長期間に亘り脱臭処理する。 【解決手段】 （１）硫化水素、メルカプタン類などの
硫黄含有臭気成分と（２）アンモニア、アミン類などの
窒素含有臭気成分とを含有する悪臭ガスをハニカム状活
性炭に接触させ、かつ間欠的又は連続的に水性媒体（水
又は温水）を前記ハニカム状活性炭に接触させることに
より脱臭する。間欠的又は連続的に水性媒体をハニカム
状活性炭に接触させると、無機塩などによりハニカム状
活性炭層が閉塞することなく、長期間に亘り安定して脱
臭できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、下水処理
場、汚泥処理場、屎尿処理場、畜産施設、化学工場、肥
料工場などの悪臭発生源又は悪臭発生施設から発生する
悪臭ガスを除去するのに有用な脱臭方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場、下水処理場、し尿処理場、ゴミ処
理場などから発生する臭気成分、特に硫化水素、メルカ
プタン類、アンモニア、アミン類を粒状活性炭で脱臭す
ることが行われている。例えば、異なる種類の薬品を添
着した複数（２〜３種類）の粒状活性炭を脱臭塔に充填
し、これらの充填層に臭気成分を含有する被処理ガスを
通して脱臭処理することが行われている。このような脱
臭処理、特に硫化水素、メルカプタン類、アンモニア、
アミン類などの臭気成分濃度の高い被処理ガスを処理す
る場合、粒状活性炭の充填層が短時間内に閉塞してしま
い、被処理ガスの流通効率が低下したり流通不能とな
り、圧力損失を増大させると共に脱臭効率を大きく低下
させる。特に、臭気成分の濃度が高く、しかも水分の凝
縮が生じる場合には、圧力損失が大きくなり、脱臭効率
が大きく低下する。

【０００３】そのため、上記の現象が一旦生じると、粒
状活性炭を脱臭塔から取り出し、再生炉で再生した後、
薬品を活性炭に再添着し、脱臭塔に再充填する必要があ
る。一方、薬品担持ハニカム状活性炭を用いて臭気成分
を脱臭することも知られている。例えば、酸担持ハニカ
ム〔例えば、クエン酸又はクエン酸アルカリ金属塩を担
持した活性炭ハニカム（特開昭５９−１５１９６３号公
報参照）など〕、酸、アルカリや弱酸性薬品を担持した
薬品担持ハニカム（特開昭６２−２６２７４２号公
報）、硫酸などの酸又はアルカリを添着したハニカム
（特開昭５２−６３８８２号公報）、ヨウ素類を担持し
たハニカム〔例えば、ヨウ素の酸化物及び／又はヨウ素
のオキソ酸を活性炭に担持させたハニカム脱臭剤（特公
昭６２−９３７７号公報参照）など〕、ヨウ素又はヨウ
素化合物と、ホウ酸又はリン酸とを担持したハニカム
（特開昭５０−１３１８４７号公報）、アルカリ金属ヨ
ウ化物とリン酸とを担持したハニカム（特開平６−１２
６１６６号公報参照）などを用いて臭気成分を除去する
ことが提案されている。これらのハニカム状活性炭を用
いると、圧力損失が増大するのを抑制しつつ、比較的効
率よく脱臭できる。

【０００４】しかし、このような薬品担持ハニカム状活
性炭を用いても、硫黄含有臭気成分及び窒素含有臭気成
分を高濃度に含む被処理ガスを処理したり、前記臭気成
分が低濃度であっても長期間に亘り被処理ガスを処理す
ると、脱臭効率が徐々に低下し、長期間に亘り高い脱臭
効率を維持できなくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、硫黄含有臭気成分および窒素含有臭気成分で構成さ
れた被処理ガスを円滑かつ長期間に亘り脱臭処理できる
方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、水分が凝縮するよう
な条件であっても、硫黄含有臭気成分および窒素含有臭
気成分を長期間に亘り効率よく脱臭処理できる方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな問題点を解決すべく種々検討した結果、高開口率、
低圧力損失、高接触効率のハニカム状活性炭を用い、し
かも間欠的又は連続的に水又は温水をハニカム状活性炭
に接触させると、単一層のハニカム状活性炭であって
も、硫黄含有臭気成分（硫化水素、メルカプタン類な
ど）及び窒素含有臭気成分（アンモニア、アミン類な
ど）を一挙に効率よく脱臭できるとともに、ハニカム状
活性炭層が閉塞することなく、長期間に亘り安定して脱
臭できることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明の方法では、（１）硫黄
含有臭気成分と（２）窒素含有臭気成分とを含有する悪
臭ガスをハニカム状活性炭に接触させ、かつ間欠的又は
連続的に水性媒体を前記ハニカム状活性炭に接触させる
ことにより脱臭する。この方法において、硫黄含有臭気
成分は、通常、硫化水素およびメルカプタン類のうち少
なくとも１種であり、窒素含有臭気成分は、通常、アン
モニアおよびアミン類のうち少なくとも一種である。ま
た、水性媒体としては、水や温水、アルカリ水溶液（希
アルカリ水溶液）などが使用できる。なお、本明細書に
おいて、臭気成分とは有害成分をも含む意味に用いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるハニカム状活
性炭のＢＥＴ比表面積は、例えば、約２００〜３５００
ｍ² ／ｇ、好ましくは約３００〜３０００ｍ² ／ｇ（例
えば、３００〜２５００ｍ² ／ｇ）、さらに好ましくは
約４００〜２，５００ｍ² ／ｇ（例えば、４００〜２０
００ｍ² ／ｇ）程度である。

【００１０】ハニカム状活性炭のセル数は、圧力損失の
増加を抑制できる範囲、例えば、約１０〜１５００個／
inch² 、好ましくは約２０〜１０００個／inch² 、さら
に好ましくは約２５〜７５０個／inch² （例えば、２５
〜５００個／inch² ）程度である。

【００１１】ハニカム状活性炭の開口率は、脱臭効率を
損なわず、圧力損失の増加を抑制できる範囲、例えば、
５０〜８０％、好ましくは５５〜７５％程度である。ハ
ニカム状活性炭の活性炭としては、例えば、木質系活性
炭（椰子殻、木炭など）、石炭系活性炭、ピッチ系活性
炭、樹脂系活性炭（ポリアクリロニトリル、レーヨン、
フェノール樹脂から誘導される活性炭など）などが例示
できる。活性炭は賦活処理した活性炭であってもよい。

【００１２】活性炭ハニカムは種々の方法、例えば、
（ａ）活性炭原料粉末とバインダーと必要により添加剤
とを、水と共に練合し、ハニカム状に成型した後、炭化
し、賦活し、必要により酸や水などで脱灰処理する方
法、（ｂ）粉末状活性炭とバインダーと必要により添加
剤とを水と共に練合し、ハニカム状に成型し、必要に応
じて乾燥及び／又は焼成する方法により得ることができ
る。

【００１３】前記バインダーとしては、活性炭ハニカム
の製造方法に応じて、有機系結合剤（熱可塑性樹脂およ
び熱硬化性樹脂）および無機系結合剤から選択できる。
有機系結合剤には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ター
ル、ピッチなどが例示でき、無機系結合剤には、例え
ば、木節粘土，活性白土などの粘土鉱物などが含まれ
る。これらのバインダーは単独で又は二種以上組合わせ
て使用できる。ハニカム状活性炭の炭素含有量は特に制
限されず、例えば、３０重量％以上（例えば、３０〜１
００重量％程度、好ましくは４０〜９０重量％程度）で
ある。

【００１４】ハニカム状活性炭は、薬品無担持活性炭で
あってもよく、必要により薬品を担持させてもよい。薬
品担持ハニカム状活性炭の薬品としては、酸性、アルカ
リ性化合物及び中性化合物のうちいずれであってもよ
く、例えば、クエン酸などの有機酸、リン酸、硫酸、ホ
ウ酸などの無機酸、アルカリ金属化合物やアルカリ土類
金属化合物などのアルカリ、ヨウ素などのヨウ素類、ヨ
ウ化アンモニウム、ヨウ化カリウムなどのアルカリ金属
ヨウ化物やアルカリ金属臭化物、金属ハライドやクエン
酸アルカリ金属塩などの金属塩などであってもよい。薬
品は、水溶性薬品であってもよいが、通常、非水溶性又
は難溶性薬品であるのが有利である。これらの薬品は、
単独で又は二種類以上組合せて同時に担持してもよい。

【００１５】これらの薬品担持ハニカムは単独で又は二
種以上組み合わせて使用できる。好ましいハニカム状活
性炭は、無担持ハニカム状活性炭であり、薬品無担持ハ
ニカム状活性炭は薬品担持ハニカム状活性炭と組合せて
使用してもよい。

【００１６】ハニカム状活性炭は、通常、被処理ガスの
入口および処理ガスの出口を備えた脱臭装置（脱臭塔な
ど）の通気可能な脱臭ユニット内に積層（充填）して使
用できる。ハニカム状活性炭は、ガスの流通方向とハニ
カムの通気孔（開孔部）とが同じ方向になるように積層
される。ハニカム状活性炭は１個のハニカムで形成して
もよく、複数個のハニカムで形成してもよい。複数個の
ハニカムは、必要に応じて厚み方向とともに、縦及び／
又は横方向に配置してもよい。また、厚み方向に複数の
ハニカムを配設する場合、隣接するハニカムのセルは互
いに位置をずらしてもよい。

【００１７】被処理ガスは、硫黄含有成分及び窒素含有
成分を含む限り特に制限されず、硫黄含有臭気成分とし
ては、例えば、硫化水素、メチルメルカプタン、エチル
メルカプタンなどのメルカプタン類、硫化メチルなどの
スルフィド類、二硫化メチルなどのジスルフィド類など
が例示でき、窒素含有臭気成分としては、例えば、アン
モニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルア
ミンなどのアミン類などが含まれる。臭気成分は、通
常、前記硫化水素、メルカプタン類から選択された少な
くとも一種の臭気成分と、アンモニア、アミン類から選
択された少なくとも一種の臭気成分とを含む場合が多
い。臭気成分は硫黄含有成分及び窒素含有成分の双方の
成分を含んでおり、複数の臭気成分を含んでいてもよ
い。

【００１８】さらに、臭気成分は、アルデヒド類（ホル
ムアルデヒド、アセトアルデヒドなど）、有機酸（ギ
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸など）などを含
んでいてもよい。

【００１９】臭気成分の濃度は特に限定されず、例え
ば、０．１〜１０００ｐｐｍ（容量基準）、好ましくは
０．１〜５００ｐｐｍ程度であってもよい。前記ハニカ
ム状活性炭に、臭気成分含有被処理ガス（特に臭気成分
を含有する空気）を通気し、臭気成分をハニカム状活性
炭に接触させることにより脱臭処理できる。

【００２０】本発明では、ハニカム状活性炭を用いるの
で、圧力損失の増加を抑制しながら、高い脱臭効率で長
時間に亘り効率よく脱臭処理できる。ハニカム状活性炭
に対する被処理ガスの線流速は、約０．０５〜５ｍ／
秒、好ましくは約１〜４ｍ／秒、さらに好ましくは約
０．２〜３．５ｍ／秒程度である。ハニカム状活性炭に
対する被処理ガスの空間速度は、約５００〜５００００
０／時、好ましくは１０００〜４０００００／時、さら
に好ましくは約１０００〜３０００００／時程度であ
る。

【００２１】被処理ガス（悪臭ガス）の温度は、脱臭性
を損なわない範囲で適当に選択でき、例えば、約７０℃
以下（−３０℃〜６０℃）、好ましくは−２０℃〜５０
℃、さらに好ましくは−１０℃〜４０℃程度であり、通
常、０〜４０℃程度（特に、１０〜４０℃、好ましくは
１５〜３５℃程度の室温）である。

【００２２】本発明の特色は、ハニカム状活性炭と水性
媒体の供給とを組み合わせて、長期間に亘り安定して高
い効率で脱臭する点にある。すなわち、ハニカム状活性
炭を用いると、圧力損失を低減しつつ、開口率及び接触
効率の高いハニカム状活性炭を用い、長期間に亘り安定
かつ効率よく脱臭できる。しかも、間欠的又は連続的に
水性媒体をハニカム状活性炭に接触させるため、硫黄含
有臭気成分及び窒素含臭気成分の脱臭処理に伴ってハニ
カム状活性炭の表面に無機塩（例えば、硫酸アンモニウ
ムなど）が生成しても、無機塩を溶出して除去できる。
そのため、高い脱臭効率を安定して維持できる。

【００２３】なお、水分が凝縮するような条件又は環境
下（例えば、高湿度条件下）で前記硫黄含有臭気成分お
よび窒素含有臭気成分を脱臭処理すると、特に無機塩が
生成して蓄積しやすく、吸着能が低下しやすい。特に、
窒素含有臭気成分がアンモニアを含む場合には、活性炭
に吸着したアンモニアが触媒として機能するためか、硫
酸アンモニウムなどの無機塩が生成しやすい。このよう
な場合、前記水性媒体との接触により無機塩を除去する
と、ハニカム状活性炭の吸着表面を更新できるので、ハ
ニカム状活性炭の脱臭能を回復して寿命を延長でき、新
たなハニカム状活性炭と交換することなく、単一のハニ
カム状活性炭であっても長期間に亘り高い効率で脱臭処
理できる。

【００２４】ハニカム状活性炭に接触させる水性媒体
（又は溶出液）としては、通常、水、温水又はアルカリ
水溶液が使用でき、必要であれば、親水性有機溶媒（エ
タノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセ
トンなどのケトン類など）を含んでいてもよい。アルカ
リとしては、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属
の水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化リチウム、水酸化カルシウムなど）、炭酸塩（炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウムなど）、炭酸
水素塩（炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸
水素カルシウムなど）、アンモニアなどが例示できる。
これらのアルカリは単独で又は二種以上組合せて使用で
きる。好ましいアルカリは、アルカリ金属（特にナトリ
ウム、カリウム）の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩であ
る。アルカリは活性炭との組合せにより、硫黄含有臭気
成分に対する酸化触媒となり、脱臭性能を向上できる。

【００２５】アルカリ水溶液は、被処理ガス中のアンモ
ニアやアミン類濃度が小さい場合に特に有効に利用でき
る。アルカリ水溶液は、通常、希薄溶液として使用でき
る。アルカリ濃度は、硫黄含有臭気成分の濃度に応じて
選択でき、例えば、アルカリの供給量は、アルカリと被
処理ガス中のアンモニア及びアミン類（窒素含有臭気成
分）との総量が、硫黄含有臭気成分の１／２０〜２モル
（例えば、１／２０〜１モル）程度となる割合で供給で
きる。

【００２６】水性媒体の温度は、０〜９０℃（好ましく
は１０〜８０℃、さらに好ましくは２０〜８０℃）程度
の範囲から選択できる。水性媒体（又は溶出液）の使用
量は、間欠的に供給する場合、１回当たり、ハニカム状
活性炭の体積の０．５〜１５倍（好ましくは０．５〜１
０倍、さらに好ましくは１〜５倍）程度であり、連続的
に供給する場合、ハニカム状活性炭に対する水性媒体の
線流速は、脱臭能を損なわない範囲、例えば、約０．０
１〜１０ｍ／時、好ましくは０．０５〜５ｍ／時、さら
に好ましくは０．１〜３ｍ／時程度である。

【００２７】水性媒体の供給タイミングは、ハニカム状
活性炭の脱臭能の低下の程度に応じて選択でき、水性媒
体の供給は、手動又は自動で行ってもよい。水性媒体
は、高湿度雰囲気としてハニカム状活性炭に接触させて
もよく、スプレーなどによる散布、浸漬などによりハニ
カム状活性炭と接触させてもよい。

【００２８】なお、ハニカム状活性炭に間欠的に水性媒
体（溶出液）を接触させる場合、被処理ガスの流通を一
時的に停止してハニカム状活性炭を水性媒体に浸漬し、
ハニカム状活性炭表面に生成した無機塩を溶出させても
よい。

【００２９】本発明の脱臭方法は、種々の脱臭システム
や脱臭装置に利用できる。脱臭システムや脱臭装置は、
通常、被処理ガスを供給するための供給口又は供給ライ
ンと、この供給口や供給ラインからの被処理ガスを脱臭
処理するためのハニカム状活性炭を備えた脱臭ユニット
と、この脱臭ユニットからの処理ガスを排出するための
排出口又は排出ラインとを備えている。ハニカム状活性
炭は脱臭ユニットに着脱可能又は交換可能に装着でき
る。前記供給口や供給ラインには、被処理ガスの供給を
一時的に停止するための供給制御ユニット（バルブな
ど）を備えていてもよい。また、前記脱臭ユニットの適
所、例えば、上流側（供給口又は供給ライン側）、中間
域及び／又は下流側（排出口又は排出ライン側）には、
水性媒体を脱臭ユニットに供給するための供給ライン
（又は洗浄ライン）を接続してもよい。また、前記脱臭
ユニットに代えて前記供給口又は供給ラインに、水性媒
体を脱臭ユニットに供給するための供給ライン（又は洗
浄ライン）を接続してもよい。

【００３０】さらに、脱臭システムや脱臭装置は、脱臭
ユニットへの水性媒体の供給量及び／又は供給タイミン
グを制御するための制御ユニット（例えば、供給口又は
供給ラインに接続され、かつ開閉度がコントロール可能
な電磁バルブと、脱臭処理時間をカウントするためのタ
イマー回路と、このタイマー回路によるカウントが基準
カウントに達したとき、前記電磁バルブに閉塞信号を与
えるための制御部）を備えていてもよい。さらには、前
記制御ユニットの制御部には、脱臭効率の低下に応答し
て、水性媒体を脱臭ユニットに供給するための制御信号
を与えてもよい。例えば、脱臭ユニットの排出口又は排
出ラインからの処理ガス中の臭気成分又はその濃度を検
出可能なセンサと、このセンサからの検出値と予め設定
された基準値とを比較するための比較回路と、この比較
回路において、検出値が基準値以上となったとき、水性
媒体を脱臭ユニットに供給するための制御信号を前記制
御ユニットの制御部に与える制御回路とを備えていても
よい。

【００３１】本発明の脱臭方法は、種々の他の脱臭方法
と組合せてもよい。例えば、従来の単一又は複数の種類
の活性炭（粒状又はハニカム状）を充填した脱臭塔と組
合せる場合、これら活性炭の上流側にハニカム状活性炭
を配設し、臭気成分を含有する被処理ガスを通気するの
が好ましい。例えば、粒状活性炭の下部にハニカム状活
性炭を積層し、臭気成分を含有する被処理ガスをハニカ
ム状活性炭側から上向流で通気するのが好ましい。この
場合、ハニカム状活性炭に間欠的又は連続的に水性媒体
を供給又は接触させることにより、硫黄含有臭気成分お
よび窒素含有臭気成分を長期間に亘り効率よく脱臭処理
できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、ハニカム状活性炭を用いて
脱臭すると共に水性媒体をハニカム状活性炭に接触させ
るので、被処理ガスが硫黄含有臭気成分および窒素含有
臭気成分の双方の成分を含んでいても、被処理ガスを円
滑かつ長期間に亘り脱臭処理できる。また、水分が凝縮
するような環境下で脱臭しても、硫黄含有臭気成分およ
び窒素含有臭気成分を長期間に亘り効率よく脱臭処理で
きる。

【００３３】

【実施例】以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明
を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限
定されるものではない。

【００３４】実施例 比表面積９００ｍ² ／ｇ、セル数３００個／ｉｎｃ
ｈ² 、直径４０ｍｍφのハニカム状活性炭を内径４０ｍ
ｍφのカラムに１００ｍｍ積層した。このカラムに硫化
水素１ｐｐｍ及びアンモニア１ｐｐｍを含む相対湿度８
０％の大気を線流速１ｍ／秒で流通して脱臭テストを行
った。その結果、２８０時間連続して硫化水素のリーク
もなく脱臭できた。テスト後、このカラムに７０℃の温
水２００ｍｌを注入して６０分間浸漬して生成した無機
塩を溶出した。温水を抜き出し、水切した後、再び硫化
水素１ｐｐｍ及びアンモニア１ｐｐｍを含む相対温度８
０％の大気を線流速１ｍ／秒で流通して脱臭テストを継
続したところ、さらに２８０時間連続して硫化水素のリ
ークもなく脱臭できた。

【００３５】比較例 比表面積１２００ｍ² ／ｇの直径４ｍｍφペレット状活
性炭を内径４０ｍｍのカラムに１００ｍｍ充填した。こ
のカラムに硫化水素１ｐｐｍ及びアンモニア１ｐｐｍを
含む相対湿度８０％の大気を線流速０．２５ｍ／秒で流
通した。その結果、悪臭ガスを流通し始めて約１００時
間後、悪臭ガスの流通が困難になり、脱臭テストを中止
した。カラムの内部を観察したところペレット状活性炭
粒子の表面に白色の結晶が析出していた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立川 一水 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本ガイシ株式会社内 Ｆターム(参考） 4D002 AA03 AA06 AA13 AA14 AC10 BA03 BA04 DA02 DA03 DA12 DA16 DA35 DA41 EA09 GB08 GB12 GB20 HA03 HA06 4D012 CA09 CB02 CD08 CG01 CH05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）硫黄含有臭気成分と（２）窒素含
   有臭気成分とを含有する悪臭ガスをハニカム状活性炭に
   接触させ、かつ間欠的又は連続的に水性媒体を前記ハニ
   カム状活性炭に接触させることを特徴とする脱臭方法。
2. 【請求項２】 （１）硫黄含有臭気成分が、硫化水素お
   よびメルカプタン類のうち少なくとも１種であり、
   （２）窒素含有臭気成分が、アンモニアおよびアミン類
   のうち少なくとも１種である請求項１記載の脱臭方法。
3. 【請求項３】 水性媒体が、水、温水又はアルカリ水溶
   液である請求項１記載の脱臭方法。