JP2006088075A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで効率良くアルデヒド類を臭気ガス中から除去することが可能な脱臭装置を提供する。
【解決手段】 臭気ガスＧ１中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する第一反応塔２と、この第一反応塔２で処理された臭気ガスＧ２に酸化剤４又は還元剤を接触させる第二反応塔３とが備えられている。第一反応塔２として、活性汚泥６を循環させて臭気ガスＧ１を活性汚泥６に接触させる生物脱臭塔が用いられ、第二反応塔３として、酸化剤４又は還元剤を注入した薬液１６を循環させて臭気ガスＧ２に接触させる気液接触塔が用いられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚泥再生処理センター、家畜糞尿処理、生ごみ処理施設等に設けられる脱臭装置に関する。

従来、廃棄物処理設備から排出される臭気ガスは、臭気成分としてアンモニアやアミン系化合物等の窒素化合物を含むものがある。このような臭気ガスに対しては、先ず、臭気ガスを酸化触媒に導入して処理し、その後、還元剤と混合した後に、脱硝触媒に接触させることで、上記窒素化合物を含む臭気成分を除去し、清浄化ガスとして排出している（下記特許文献１参照）。

現在、リサイクル需要の高まりで、コンポスト化施設が多数建設されており、これらの施設から発生するアルデヒド類を含んだ臭気ガスが問題になっている。アルデヒド類は水に溶けず、混合分散するのみで、一般的な酸・アルカリ反応では除去されない。このため、活性汚泥への吹込みによる生物脱臭処理が一般的であるが、活性汚泥槽がない施設では設置が困難であった。

この対策として、臭気ガスを、相対湿度８５％以上に保ち、酸化性流体（過酸化水素水等）の存在下で、活性炭含有ハニカム状吸着剤に接触させることによって、臭気ガス中のアルデヒド類を吸着除去する処理方法がある（下記特許文献２参照）。

しかしながら、上記の従来形式では、上記吸着剤は吸着量が破過するため、定期的に交換する必要があった。特に、し尿処理や下水処理のように大規模で臭気の処理量が非常に多い施設では、定期的に、吸着剤を多量に交換しなければならず、コストが高くなるといった問題がある。

また、酸化剤や還元剤を用いてアルデヒド類の臭気成分を処理する場合、し尿処理や下水処理のように大規模で臭気の処理量が非常に多い施設では、多量の酸化剤や還元剤が必要となり、コストが高くなるといった問題がある。さらに、脱硝触媒等の触媒は反応で減少することはないが、し尿処理や下水処理のように大規模で臭気の処理量が非常に多い施設では、多量の触媒が必要となり、コストが高くなるといった問題がある。
特開２００２−２８２６５４ 特開２００４−８９９６３

本発明は、低コストで効率良くアルデヒド類を臭気ガス中から除去することが可能な脱臭装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、アルデヒド類を含む臭気ガスを脱臭する脱臭装置であって、臭気ガス中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する第一反応塔と、この第一反応塔で処理された臭気ガスに酸化剤又は還元剤を接触させる第二反応塔とを備えたものである。

これによると、臭気ガスは、先ず、第一反応塔へ供給されて処理され、次に、第一反応塔から第二反応塔へ供給されて処理される。上記第一反応塔においては、臭気ガス中の硫黄系および窒素系の臭気成分が除去される。その後、第二反応塔においては、酸化剤を使用した場合、臭気ガス中のアルデヒド類が酸化されてカルボン酸に変化し、臭気ガスから除去され、また、還元剤を使用した場合、臭気ガス中のアルデヒド類が還元されてアルコールに変化し、臭気ガスから除去される。このように、上記第二反応塔には、第一反応塔で除去できなかったアルデヒド類等の処理困難な臭気成分のみからなる臭気ガスが供給されるため、酸化剤又は還元剤の使用量を少なくすることが可能となり、低コストでアルデヒド類を臭気ガスから除去することができる。

本第２発明は、第二反応塔は酸化剤又は還元剤を注入した薬液を循環させて臭気ガスに接触させる循環手段を有しており、上記循環手段は、薬液を分散する分散器と、分散器から分散された薬液を貯留する貯留部と、貯留部の薬液を分散器へ供給する供給経路とを有しており、酸化剤又は還元剤を供給経路に注入するものである。

これによると、酸化剤を注入した薬液を分散器から分散して臭気ガスに接触させた場合、臭気ガス中のアルデヒド類が酸化されてカルボン酸に変化することで溶解度が増加し、上記カルボン酸が薬液に溶解することによって臭気ガスから除去される。また、還元剤を注入した薬液を分散器から分散して臭気ガスに接触させた場合、臭気ガス中のアルデヒド類が還元されてアルコールに変化することで溶解度が増加し、上記アルコールが薬液に溶解することによって臭気ガスから除去される。

この際、酸化剤又は還元剤を供給経路に注入することによって、反応性の高い薬液が、短時間のうちに供給経路を通って分散器から分散され、臭気ガスと接触するため、アルデヒド類を臭気ガスから効率良く除去することができ、また、薬剤（酸化剤又は還元剤）の使用量を少量にすることができる。

本第３発明は、第一反応塔として、活性汚泥を循環させて臭気ガスを活性汚泥に接触させる活性汚泥循環型の生物脱臭塔が用いられ、第二反応塔は酸化剤又は還元剤を注入した薬液を循環させて臭気ガスに接触させる循環手段を有しており、上記循環手段は、薬液を分散する分散器と、分散器から分散された薬液を貯留する貯留部と、貯留部の薬液を分散器へ供給する供給経路とを有しており、第二反応塔の貯留部に貯留された薬液の一部を第一反応塔へ返送するものである。

これによると、第二反応塔の貯留部から第一反応塔へ返送された薬液中にはカルボン酸又はアルコールが溶解しているため、これらカルボン酸又はアルコールは第一反応塔の微生物が利用可能なＢＯＤ成分となり、これによって第一反応塔にＢＯＤ成分が補充され、第一反応塔の汚泥濃度を高く保持することができる。したがって、第一反応塔において、臭気ガス中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する除去能力が向上する。

以上のように、本発明によると、第二反応塔には、第一反応塔で除去できなかったアルデヒド類等の処理困難な臭気成分のみからなる臭気ガスが供給されるため、酸化剤又は還元剤の使用量を少なくすることが可能となり、低コストでアルデヒド類を臭気ガスから除去することができる。

また、酸化剤又は還元剤を供給経路から注入することによって、反応性の高い薬液が、短時間のうちに供給経路を通って分散器から分散され、臭気ガスと接触するため、アルデヒド類を臭気ガスから効率良く除去することができる。

さらに、第二反応塔の貯留部から第一反応塔へ返送された薬液中にはカルボン酸又はアルコールが溶解しているため、第一反応塔にＢＯＤ成分が補充され、第一反応塔の汚泥濃度を高く保持することができる。したがって、第一反応塔において、臭気ガス中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する除去能力が向上する。

本発明における第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。
１はアルデヒド類を含む臭気ガスＧ１を脱臭する脱臭装置であり、この脱臭装置１は、臭気ガスＧ１中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する第一反応塔２と、この第一反応塔２で処理された臭気ガスＧ２に酸化剤４を接触させる第二反応塔３とを備えている。

上記第一反応塔２として、活性汚泥６を循環させて臭気ガスを活性汚泥に接触させる活性汚泥循環型の生物脱臭塔が用いられている。すなわち、第一反応塔２は、活性汚泥６を貯留する汚泥貯留部７と、汚泥貯留部７の上方に設けられた漏れ棚８と、汚泥貯留部７の活性汚泥６を漏れ棚８の上部へ供給する供給経路９とで構成されている。尚、上記漏れ棚８は複数の多孔板を上下に積み重ねて構成されている。また、供給経路９にはポンプ１０が設けられている。

漏れ棚８の下方には臭気ガスＧ１の流入口１１が形成され、漏れ棚８の上部には排出口１２が形成されている。また、ポンプ１０を駆動することにより、汚泥貯留部７に貯留されている活性汚泥６が供給経路９を通って漏れ棚８の上部へ供給され、漏れ棚８内を流下して汚泥貯留部７に戻るため、活性汚泥６が循環する。また、第一反応塔２には、汚泥貯留部７からオーバーフローした活性汚泥６を排出する排出部（図示せず）が設けられている。

上記第二反応塔３は、気液接触塔であり、第一反応塔２の排出口１２から排出された臭気ガスＧ２を流入する流入口１５と、酸化剤４を注入した薬液１６を循環させて臭気ガスＧ２に接触させる循環手段１７と、脱臭処理された処理臭気ガスＧ３を排出する排出口１８とを有している。尚、上記薬液１６は水に酸化剤４が溶けたものである。

循環手段１７は、薬液１６を分散する分散器１９と、分散器１９から分散された薬液１６を貯留する貯留部２０と、貯留部２０の薬液１６を分散器１９へ供給する供給経路２１とを有している。尚、供給経路２１にはポンプ２２が設けられている。また、上記貯留部２０は第二反応塔３内の底部に設けられ、分散器１９は第二反応塔３内の上部に設けられ、分散器１９と貯留部２０との上下間に充填物２３が設けられている。この充填物２３には、ポリプロピレン等の接触材が用いられている。また、上記流入口１５は貯留部２０と充填物２３との上下間に位置し、排出口１８は分散器１９と充填物２３との上下間に位置している。また、酸化剤４は注入部２４から供給経路２１に注入される。尚、酸化剤４には過酸化水素等が用いられる。

さらに、第二反応塔３には、貯留部２０に水を供給する吸水部（図示せず）と、貯留部２０からオーバーフローした薬液１６を排出する排出部（図示せず）と、貯留部２０からオーバーフローした薬液１６を第一反応塔２の汚泥貯留部７に返送する返送経路２５とが設けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
第一反応塔２のポンプ１０を駆動することにより、活性汚泥６が、汚泥貯留部７から供給経路９を通って漏れ棚８の上部へ供給され、漏れ棚８内を流下して汚泥貯留部７に戻ることを繰り返して循環する。また、第二反応塔３のポンプ２２を駆動し、酸化剤４を注入部２４から供給経路２１に注入することにより、薬液１６が、分散器１９から分散され、充填物２３を通って貯留部２０に滴下し、貯留部２０から供給経路２１を通って分散器１９に戻ることを繰り返して循環する。

臭気ガスＧ１は、先ず、流入口１１から第一反応塔２内へ供給され、漏れ棚８を下方から上方へ流れ、この際、循環する活性汚泥６に接触する。これにより、上記臭気ガスＧ１中の窒素系および硫黄系の臭気成分が除去される。例えば、窒素系の臭気成分であるアンモニアや、硫黄系の臭気成分である硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等は下記に示す反応によって分解除去される。

２ＮＨ_３＋３Ｏ_２→２ＨＮＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ アンモニア（第１反応）
２ＨＮＯ_２＋Ｏ_２→２ＨＮＯ_３（硝酸：可溶） アンモニア（第２反応）
Ｈ_２Ｓ＋２Ｏ_２→Ｈ_２ＳＯ_４（硫酸：可溶） 硫化水素
２（ＣＨ_３）_２Ｓ→２ＨＣＨＯ＋ＣＨ_３ＳＨ 硫化メチル（第１反応）
２ＨＣＨＯ＋Ｏ_２→２ＨＣＯＯＨ＋Ｏ_２→２ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ 硫化メチル（第２反応）
（ＣＨ_３）_２Ｓ_２→（還元）→２ＣＨ_３ＳＨ 二硫化メチル
２ＣＨ_３ＳＨ＋２Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ→２Ｈ_２Ｓ＋２ＨＣＨＯ＋２Ｈ_２Ｏ_２メチルメルカプタン
尚、臭気ガスＧ１中の窒素系および硫黄系の臭気成分は、活性汚泥６と接触して溶解し、汚泥貯留部７に流下し、汚泥貯留部７において分解される。したがって、汚泥貯留部７における活性汚泥６の滞留時間は硝化に必要な時間以上に設定されている。

上記のようにして第一反応塔２で処理された後、排出口１２から排出された臭気ガスＧ２は流入口１５から第二反応塔３内に供給され、充填物２３内を下方から上方へ流れ、この際、分散器１９から分散された薬液１６に接触する。これにより、上記臭気ガスＧ２中のアルデヒド類が酸化されてカルボン酸に変化して溶解度が増加し、上記カルボン酸が薬液１６に溶解することによって臭気ガスＧ２から除去される。尚、酸化剤４に過酸化水素を用いた場合、アルデヒドは下記に示す反応によってカルボン酸に分解され除去される。

Ｒ−ＣＨＯ（アルデヒド）＋Ｏ_２→（酸化）→Ｒ−ＣＯＯＨ （カルボン酸：可溶）
（Ｒ：メチル基）
尚、第二反応塔３で脱臭処理された処理臭気ガスＧ３は排出口１８から大気中へ放出される。

このように、第二反応塔３には、第一反応塔２で除去できなかったアルデヒド類等の処理困難な臭気成分のみからなる臭気ガスＧ２が供給されるため、酸化剤４の使用量を少なくすることが可能となり、低コストでアルデヒド類を臭気ガスＧ２から除去することができる。

また、第二反応塔３において、酸化剤４を供給経路２１に注入することによって、反応性の高い薬液１６が、短時間のうちに供給経路２１を通って分散器１９から分散され、臭気ガスＧ２と接触するため、アルデヒド類を臭気ガスＧ２から効率良く除去することができ、また、酸化剤４の使用量を少量にすることができる。

さらに、第二反応塔３における貯留部２０の薬液１６中にはカルボン酸が溶解しており、貯留部２０からオーバーフローした薬液１６を、返送経路２５を通して第一反応塔２の汚泥貯留部７へ返送することによって、返送された薬液１６中のカルボン酸は第一反応塔２の微生物が利用可能なＢＯＤ成分となる。このため、第一反応塔２にＢＯＤ成分が補充され、第一反応塔２の汚泥濃度を高く保持することができ、したがって、第一反応塔２において、臭気ガスＧ１中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する除去能力が向上する。

上記第１の実施の形態では、酸化剤４に過酸化水素を用いているが、これ以外のものを用いてもよい。
上記第１の実施の形態では、第二反応塔３において、臭気ガスＧ２に酸化剤４を接触させているが、第２の実施の形態として、上記酸化剤４の代わりに、還元剤を接触させてもよい。

これによると、第二反応塔３において、臭気ガスＧ２中のアルデヒド類が還元されてアルコールに変化して溶解度が増加し、上記アルコールが薬液１６に溶解することによって臭気ガスＧ２から除去される。尚、還元剤にチオ硫酸ソーダを用いた場合、アルデヒドは下記に示す反応によってアルコールに分解され除去される。

Ｒ−ＣＨＯ（アルデヒド）＋Ｈ_２→（還元）→ＲＣＨ_２−ＯＨ（第一級アルコール：可溶）
第二反応塔３には、第一反応塔２で除去できなかったアルデヒド類等の処理困難な臭気成分のみからなる臭気ガスＧ２が供給されるため、還元剤の使用量を少なくすることが可能となり、低コストでアルデヒド類を臭気ガスＧ２から除去することができる。

また、第二反応塔３において、還元剤を供給経路２１に注入することによって、反応性の高い薬液１６が、短時間のうちに供給経路２１を通って分散器１９から分散され、臭気ガスＧ２と接触する。

さらに、第二反応塔３における貯留部２０の薬液１６中にはアルコールが溶解しており、貯留部２０からオーバーフローした薬液１６を、返送経路２５を通して第一反応塔２の汚泥貯留部７へ返送することによって、返送された薬液１６中のアルコールは第一反応塔２の微生物が利用可能なＢＯＤ成分となる。したがって、第一反応塔２において、臭気ガスＧ１中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する除去能力が向上する。

上記第２の実施の形態では、還元剤にチオ硫酸ソーダを用いているが、これ以外のもの、例えば亜硫酸ソーダ等を用いてもよい。
上記第１，第２の実施の形態では、第二反応塔３における貯留部２０の薬液１６中には、未反応の酸化剤４又は還元剤が若干残存する。第２の実施の形態において、還元剤にチオ硫酸ソーダを用いた場合、第二反応塔３の貯留部２０の薬液１６中にチオ硫酸ソーダが若干残存し、貯留部２０からオーバーフローした薬液１６が返送経路２５を通して第一反応塔２の汚泥貯留部７へ返送されることによって、上記薬液１６中に残存するチオ硫酸ソーダが活性汚泥６の硫黄酸化細菌の栄養源になる。したがって、第一反応塔２において、臭気ガスＧ１中の硫黄系の臭気成分を除去する除去能力がより一層向上する。

上記第１，第２の実施の形態では、第二反応塔３の貯留部２０からオーバーフローした薬液１６を、返送経路２５を通して第一反応塔２の汚泥貯留部７へ返送しているが、返送は上記オーバーフローに限定されるものではなく、返送経路２５を通して、上記薬液１６を貯留部２０から第一反応塔２の汚泥貯留部７へ定量的に返送してもよい。

上記第１，第２の実施の形態では、第一反応塔２として、活性汚泥６を利用する生物脱臭塔を用いたが、生物脱臭塔に限定されるものではなく、臭気ガスＧ１中の硫化水素等の硫黄系臭気成分やアンモニア等の窒素系臭気成分を除去できる形式のものであればよい。例えば、第一反応塔２として、活性炭スラリー塔、アルカリ次亜反応塔、酸・アルカリ脱臭塔等を用いてもよい。

例えば、第一反応塔２として活性炭スラリー塔を用いた場合、基本的には下記に示す反応によって、臭気成分である硫化水素のみが分解除去される。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ_２⇔Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ
Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｓ＋２Ｏ_２→Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３＋ＣＯ_２＋２Ｈ_２ （活性炭触媒が必要）
また、第一反応塔２として、アルカリ次亜反応塔や酸・アルカリ脱臭塔を用いた場合の各臭気成分の反応を下記に示す。

２ＮＨ_３＋３ＮａＣｌＯ→Ｎ_２↑＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ_２Ｏ アンモニア
（ＣＨ_３）_３Ｎ＋ＮａＣｌＯ→（ＣＨ_３）_３ＮＯ＋ＮａＣｌ トリメチルアミン
Ｈ_２Ｓ＋２ＮａＯＨ→Ｎａ_２Ｓ＋２Ｈ_２Ｏ 硫化水素（第一反応）
Ｎａ_２Ｓ＋４ＮａＣｌＯ→Ｎａ_２ＳＯ_４＋４ＮａＣｌ 硫化水素（第二反応）
ＣＨ_３ＳＨ＋３ＮａＣｌＯ→ＣＨ_３ＳＯ_３Ｈ＋３ＮａＣｌ メチルメルカプタン
（ＣＨ_３）_２Ｓ＋２ＮａＣｌＯ→（ＣＨ_３）_２ＳＯ_３＋２ＮａＣｌ 硫化メチル
（ＣＨ_３）_２Ｓ_２＋５ＮａＣｌＯ＋Ｈ_２Ｏ→２ＣＨ_３ＳＯ_３Ｈ＋５ＮａＣｌ 二硫化メチル
炭酸ガスによる消費
ＣＯ_２＋２ＮａＯＨ→Ｎａ_２ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ
上記第１，第２の実施の形態では、第二反応塔３における気液接触方法として、接触材からなる充填物２３を用いているが、複数の多孔板を上下に積み重ねて構成した漏れ棚を用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態における脱臭装置の構成図である。

符号の説明

１ 脱臭装置
２ 第一反応塔
３ 第二反応塔
４ 酸化剤
６ 活性汚泥
１６ 薬液
１７ 循環手段
１９ 分散器
２０ 貯留部
２１ 供給経路
Ｇ１，Ｇ２ 臭気ガス

Claims (3)

1. アルデヒド類を含む臭気ガスを脱臭する脱臭装置であって、臭気ガス中の硫黄系および窒素系の臭気成分を除去する第一反応塔と、この第一反応塔で処理された臭気ガスに酸化剤又は還元剤を接触させる第二反応塔とを備えたことを特徴とする脱臭装置。
2. 第二反応塔は酸化剤又は還元剤を注入した薬液を循環させて臭気ガスに接触させる循環手段を有しており、上記循環手段は、薬液を分散する分散器と、分散器から分散された薬液を貯留する貯留部と、貯留部の薬液を分散器へ供給する供給経路とを有しており、酸化剤又は還元剤を供給経路に注入することを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
3. 第一反応塔として、活性汚泥を循環させて臭気ガスを活性汚泥に接触させる活性汚泥循環型の生物脱臭塔が用いられ、第二反応塔は酸化剤又は還元剤を注入した薬液を循環させて臭気ガスに接触させる循環手段を有しており、上記循環手段は、薬液を分散する分散器と、分散器から分散された薬液を貯留する貯留部と、貯留部の薬液を分散器へ供給する供給経路とを有しており、第二反応塔の貯留部に貯留された薬液の一部を第一反応塔へ返送することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の脱臭装置。

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