JP2007061719A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 臭気濃度が高く負荷変動大の臭気ガスでも十分且つ安定して且つ低コストにて脱臭する。
【解決手段】 反応装置１の金属フタロシアニン誘導体（以下フタロシアニン）Ｘによる硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率に応じて、後段の活性炭吸着装置２の活性炭Ｙの種類を決定し、反応装置１に硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率が高いフタロシアニンＡを用いた場合には、活性炭Ｙとして硫化メチル及び二硫化メチルの除去能を有する中性炭Ｃのみを用い、反応装置１に硫化メチル及び二硫化メチルの除去率が高いフタロシアニンＢを用いた場合には、活性炭Ｙとして硫化水素及びメチルメルカプタンの除去能を有するアルカリ炭Ｄのみを用い、複数種の活性炭を用いること無く臭気ガス中の四臭気成分を全て高効率に除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下水処理場等の脱臭に用いられる脱臭装置に関する。

下水処理場等の脱臭では、薬液洗浄法、生物脱臭法、活性炭吸着法、プラズマ脱臭法等の脱臭法があり、近年にあっては、生物脱臭法の一つである充填塔式生物脱臭法が多く採用されている。この充填塔式生物脱臭法は、微生物による脱臭法であり、ランニングコストが低く硫化水素のような易分解性の成分は除去し易いが、硫化メチル、二硫化メチル等の難分解性の成分は除去し難いというデメリットがある。また、極端な臭気の負荷変動には追随できないという欠点もある。従って、汚泥系等の高濃度の脱臭を行う場合には、脱臭装置が大きくなり、また、後段に、臭気成分を吸着する活性炭が充填された活性炭吸着塔を設ける必要がある。ところが、この活性炭吸着塔では、除去するガスに応じて、酸性ガス用のアルカリ炭、アルカリ性ガス用の酸性炭、中性ガス用の中性炭の三種類の活性炭を必要とするため、ランニングコストが高いという問題がある。また、一塔に充填されるそれぞれの活性炭量が少なくなるため、充填塔式生物脱臭法による処理後のガスでも、臭気成分を十分に除去しきれない場合がある。

ここで、最近にあっては、脱臭機能を有し高臭気濃度に対応すると共に臭気変動に強い金属フタロシアニンが注目されている。この金属フタロシアニンを用いた脱臭装置としては、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液である金属フタロシアニン誘導体水溶液に臭気ガスを接触させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６５５８８号公報

しかしながら、上記金属フタロシアニン誘導体水溶液を用いた脱臭装置にあっても、処理臭臭気濃度の低減が未だ十分では無く、例えば目標臭気強度２．５以下を満足するものでは無い。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、臭気濃度が高く負荷変動が大きい臭気ガスであっても、十分且つ安定して且つ低コストにて脱臭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。

ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記金属フタロシアニン誘導体水溶液を用いた場合に臭気濃度を十分に低減できないのは、下水処理場等の臭気の要因が、臭気ガス中の硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルにあって、金属フタロシアニン誘導体水溶液では、これら全ての臭気成分を十分に除去できないことにあることを見出した。

また、本発明者らは、全ての金属フタロシアニン誘導体水溶液に、程度の差はあるが硫化水素及びメチルメルカプタンに対する除去能があること、また、金属フタロシアニン誘導体水溶液のなかには、硫化水素及びメチルメルカプタンに対し高い除去能を有するが、硫化メチル及び二硫化メチルに対し除去能が殆ど無い金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａがあること、また、金属フタロシアニン誘導体水溶液のなかには、上記金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａより、硫化水素及びメチルメルカプタンに対する除去能は低下するが、硫化メチル及び二硫化メチルに対し相応の除去能を有する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂがあること、これらの除去能が相違する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａと金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂとしては、そのｐＨが互いに異なるものが挙げられること、また、これらの除去能が相違する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａと金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂとしては、その金属フタロシアニン誘導体の構造式が互いに異なるもの（種類が違うもの）が挙げられることを見出した。

そこで、本発明による脱臭装置は、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを脱臭するための脱臭装置であって、臭気ガスを、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液である金属フタロシアニン誘導体水溶液に接触させて臭気成分を分解する反応装置と、この反応装置からの処理ガスを活性炭に接触させてその臭気成分を吸着する活性炭吸着装置と、を具備し、活性炭吸着装置は、反応装置の金属フタロシアニン誘導体水溶液による硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率に応じて、中性炭又はアルカリ炭の何れか一方の活性炭のみを備えていることを特徴としている。

このような脱臭装置によれば、前段の反応装置の金属フタロシアニン誘導体水溶液による硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率に応じて、後段の活性炭吸着装置の活性炭の種類が決定され、反応装置に硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率が高い金属フタロシアニン誘導体水溶液を用いた場合には、活性炭吸着装置の活性炭として、硫化メチル及び二硫化メチルの除去能を有する中性ガス用の中性炭のみが用いられ、一方、反応装置に硫化メチル及び二硫化メチルの除去率が高い金属フタロシアニン誘導体水溶液を用いた場合には、活性炭吸着装置の活性炭として、硫化水素及びメチルメルカプタンの除去能を有する酸性ガス用のアルカリ炭のみが用いられる。このように、高臭気濃度に対応すると共に臭気変動に強い金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液を有する反応装置と一種類のみの活性炭を有する活性炭吸着装置が順に組み合わされることで、複数種の活性炭を用いること無く臭気ガス中の硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルの全てが高効率で除去される。

このように本発明による脱臭装置によれば、高臭気濃度に対応すると共に臭気変動に強い金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液を有する反応装置と一種類のみの活性炭を有する活性炭吸着装置を順に組み合わせることで、複数種の活性炭を用いること無く臭気ガス中の硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルの全てを高効率で除去できるため、臭気濃度が高く負荷変動が大きい臭気ガスであっても、十分且つ安定して且つ低コストにて脱臭することが可能となる。

以下、本発明による脱臭装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る脱臭装置を示す概略構成図であり、例えば下水処理場等に採用されるものである。

図１に示すように、脱臭装置１００は、臭気ガス供給ラインＬ１に接続された反応装置１と、この反応装置１に処理ガスラインＬ２を介して接続された活性炭吸着装置２と、を具備している。

臭気ガス供給ラインＬ１は、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを反応装置１へ供給する。

反応装置１は、その内部が、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液である金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘにより所定の臭気成分を分解反応させる反応室１ａとされている。この金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを構成する金属フタロシアニン誘導体とは、Ｃ_３２Ｈ_１６Ｎ_８Ｈ_２の中心部の二つの水素イオンが他の金属イオン（例えば二価のＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）に置換された構造を有するものである。

反応室１ａには、その臭気ガス流の下流側である上部側に、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを噴霧する噴霧装置１ｂが設置されている。この噴霧装置１ｂは、臭気ガスに向流状態で金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを接触させるものである。また、反応装置１ａの噴霧装置１ｂの下方（噴霧装置１ｂより上流側）には、気液接触面積を大きくするための例えばプラスチック等の濾材１ｃが設けられている。この反応室１ａの下部と噴霧装置１ｂとは、金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４により接続され、この金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４の途中には、反応室１ａの下部に落下し溜まった金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４を通して噴霧装置１ｂに戻し循環させるための循環ポンプＰ１が配設されている。

処理ガスラインＬ２は、反応装置１からの処理ガスを活性炭吸着装置２へ供給する。この処理ガスラインＬ２の途中には、反応装置１からの処理ガスに随伴されるミスト状の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを分離する気液分離装置としてのミストセパレータ３が配設されている。このミストセパレータ３と金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４とは、分離した金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを噴霧装置１ｂに戻すべく金属フタロシアニン誘導体水溶液戻しラインＬ５により接続されている。また、処理ガスラインＬ２のミストセパレータ３より下流側には、上流側の臭気ガスを反応装置１、この後段の活性炭吸着装置２に導くように吸引するファン５が配設されている。

活性炭吸着装置２は、その内部に、所定の臭気成分を吸着する活性炭Ｙを備えている。この活性炭Ｙは、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘによる硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率に応じて、その種類が決定されている。そして、この活性炭吸着装置２には、当該活性炭吸着装置２で処理された処理ガスを後段に導く処理ガスラインＬ３が接続されている。

このような構成を有する脱臭装置１００には、さらに、金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨを調整するためのｐＨ制御装置６が付設されている。このｐＨ制御装置６は、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨを測定するｐＨ測定装置６ａと、このｐＨ測定装置６ａにより測定されたｐＨに基づいて、後述の所定のｐＨとなるようにＮａＯＨを反応装置１に供給するポンプＰ３を有して成る。

次に、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘと活性炭吸着装置２の活性炭Ｙについて説明する。反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘとして、硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率が高い金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａが用いられた場合には、活性炭吸着装置２の活性炭Ｙとして、硫化メチル及び二硫化メチルの除去能を有する中性ガス用の中性炭Ｃのみが用いられる。一方、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘとして、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率が高い金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂが用いられた場合には、活性炭吸着装置２の活性炭Ｙとして、硫化水素及びメチルメルカプタンの除去能を有する酸性ガス用のアルカリ炭Ｄのみが用いられる。

ここでは、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘとして、硫化水素及びメチルメルカプタンに対し高い除去能を有するが、硫化メチル及び二硫化メチルに対し除去能が殆ど無い金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａを用い、これにより、活性炭吸着装置２の活性炭Ｙとしては、硫化メチル及び二硫化メチルの除去能を有する中性炭Ｃが用いられている。

ここで、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａは、具体的には、そのｐＨが１３．７であり、硫化水素及びメチルメルカプタンに対し約１００％の除去能を有すると共に、硫化メチル及び二硫化メチルに対しほぼ０％の除去能を有している。なお、金属フタロシアニン誘導体を構成する金属は、ここでは二価のＣｏとされているが、これに限定されるものではない。

次に、このように構成された脱臭装置１００の作用について説明する。先ず、循環ポンプＰ１が駆動され、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａは、噴霧装置１ｂから噴霧され、金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４を介して循環する。

次いで、ファン５が駆動され、臭気ガスが吸引されて臭気ガス供給ラインＬ１を通して反応装置１の反応室１ａに流入し、噴霧されている金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａに接触する。すると、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａの金属フタロシアニン誘導体の触媒作用により、硫化水素及びメチルメルカプタンが高効率に酸化分解されて除去される。なお、硫化メチル及び二硫化メチルは殆ど除去されない。また、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａによるメチルメルカプタンの酸化分解により二硫化メチルが新たに生成される。

この反応装置１の処理ガスは、処理ガスラインＬ２を通して後段に供され、その途中でミストセパレータ３により、処理ガスに随伴する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａは分離されて金属フタロシアニン誘導体水溶液戻しラインＬ５、金属フタロシアニン誘導体水溶液循環ラインＬ４を介して噴霧装置１ｂに戻される。

一方、処理ガスラインＬ２からの処理ガスは、活性炭吸着装置２内の中性炭Ｃに接触し、反応装置１で除去されていない硫化メチル及び二硫化メチルと反応装置１でのメチルメルカプタンの酸化分解により生じた二硫化メチルとが高効率に中性炭Ｃに吸着されて除去される。そして、この活性炭吸着装置２の処理ガスは清浄ガスとして後段に供される。

ここで、本発明者らの実験によると、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａにより、硫化水素及びメチルメルカプタンは各々９９％以上除去され、臭気強度４〜５以上の臭気ガスは、硫化水素では目標臭気強度である２．５以下に、メチルメルカプタンでは臭気強度２．５〜３程度に各々除去され、続く活性炭吸着装置２の中性炭Ｃにより、硫化メチル及び二硫化メチルでは目標臭気強度である２．５以下に各々除去されることが確認された。

このように、本実施形態においては、高臭気濃度に対応すると共に臭気変動に強い金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液Ａを有する反応装置１と一種類のみの活性炭としての中性炭Ｃを有する活性炭吸着装置２を順に組み合わせることで、複数種の活性炭を用いること無く臭気ガス中の硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルの全てが高効率で除去される。このため、臭気濃度が高く負荷変動が大きい臭気ガスであっても、十分且つ安定して且つ低コストにて脱臭することが可能とされている。

次に、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘとして、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａより、硫化水素及びメチルメルカプタンに対する除去能は低下するが、硫化メチル及び二硫化メチルに対し相応の除去能を有する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂを用いた場合について説明する。

この金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂは、具体的には、その金属フタロシアニン誘導体の構造式が金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａの金属フタロシアニン誘導体の構造式と同じで、そのｐＨが相違するもので、そのｐＨは５．０であり、硫化水素に対し約９５％の除去能を有し、メチルメルカプタンに対し約８５％の除去能を有し、硫化メチルに対し約６０％の除去能を有し、二硫化メチルに対し約５０％の除去能を有している。

そして、このような金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂを用いることにより、活性炭吸着装置２の活性炭Ｙとしては、硫化水素及びメチルメルカプタンの除去能を有するアルカリ炭Ｄが用いられる。

このような脱臭装置１００によれば、反応装置１にあっては、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂの金属フタロシアニン誘導体の触媒作用により、硫化メチル及び二硫化メチルが高効率に酸化分解されて除去される。また、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂの金属フタロシアニン誘導体の触媒作用により、硫化水素及びメチルメルカプタンが相応に酸化分解されて除去される。また、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂによるメチルメルカプタンの酸化分解によって新たに生じた二硫化メチルは、当該金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂの金属フタロシアニン誘導体の触媒作用により酸化分解されて除去される。

従って、活性炭吸着装置２にあっては、硫化水素及びメチルメルカプタンを相応に含む処理ガスが流入してアルカリ炭Ｄに接触し、これらの硫化水素及びメチルメルカプタンが高効率にアルカリ炭Ｄに吸着されて除去される。

このように、反応装置１の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａを金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｂに代え、活性炭吸着装置２の活性炭Ｃを活性炭Ｄに代えても、ほぼ同様な効果を得ることが可能である。

なお、例えば臭気ガスの臭気成分にアンモニアを含む場合には、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａ又はＢを有する反応装置１の前段に、臭気ガスを洗浄する水洗塔を設けることが好ましい。また、上記脱臭装置１００と放電式脱臭装置を組み合わせると、一層効果的である。

因みに、上記反応装置１に、硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率を考慮せずに唯単に金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを採用しただけでは、後段の活性炭吸着装置２の活性炭として、中性ガス用の中性炭及び酸性ガス用のアルカリ炭の二種類の活性炭を必要とするため、ランニングコストが高くなると共に、装置２に充填されるそれぞれの活性炭量が少なく臭気成分の除去が不十分となり、採用できない。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ａ，Ｂは、その金属フタロシアニン誘導体の構造式が互いに同じで、そのｐＨが互いに相違するものとしているが、その金属フタロシアニン誘導体の構造式が互いに相違し、そのｐＨが互いに略同じのものでも良く、また、その金属フタロシアニン誘導体の構造式が互いに相違し、そのｐＨが互いに相違するものであっても良い。

本発明の実施形態に係る脱臭装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…反応装置、２…活性炭吸着装置、１００…脱臭装置、Ｘ，Ａ，Ｂ…金属フタロシアニン誘導体水溶液、Ｙ，Ｃ，Ｄ…活性炭。

Claims (1)

1. 硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを脱臭するための脱臭装置であって、
   前記臭気ガスを、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液である金属フタロシアニン誘導体水溶液に接触させて臭気成分を分解する反応装置と、
   この反応装置からの処理ガスを活性炭に接触させてその臭気成分を吸着する活性炭吸着装置と、を具備し、
   前記活性炭吸着装置は、前記反応装置の前記金属フタロシアニン誘導体水溶液による硫化水素及びメチルメルカプタンの除去率、硫化メチル及び二硫化メチルの除去率に応じて、中性炭又はアルカリ炭の何れか一方の活性炭のみを備えていることを特徴とする脱臭装置。
   

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