JP2007268408A

JP2007268408A - ガス前処理装置及びガス前処理装置の洗浄方法

Info

Publication number: JP2007268408A
Application number: JP2006097069A
Authority: JP
Inventors: Seiya Hina; 清也日名; Takaaki Masui; 孝明増井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP5326187B2

Abstract

【課題】微生物担体の目詰まり等を防止して、効率的に含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスを除去するガス処理装置を提供すること。
【解決手段】含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスから該含硫黄原子化合物を除去するガス処理装置であって、前記被処理ガスを流通させる処理塔を有し、該処理塔の内部に、前記被処理ガスに接触させる微生物担体と、前記微生物担体に対して上方から散水する散水部と、前記微生物担体を洗浄液で浸漬させる浸漬手段と、前記微生物担体に対して下方から送風する送風部と、を有するガス処理装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス処理のガス前処理装置に関する。より詳しくは、含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスの前処理を行い、該含有硫黄原子化合物を除去するガス前処理装置、並びにガス前処理装置の洗浄方法に関する。

バイオガス中やコークス炉ガス等の燃料ガス中等には含硫黄原子化合物（硫黄原子を含む化合物）が多く含まれているが、含硫黄原子化合物には毒性や強烈な悪臭を有するものが多い。このような含硫黄原子化合物として、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、メチルメルカプタン（ＣＨ_３ＳＨ）、硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ）、二硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ_２）等が挙げられる。そして、前記含硫黄原子化合物が含まれた粗ガスは、その毒性や強烈な悪臭等のため、工場設備の腐食や化学プラントでの触媒毒や大気汚染・水質汚濁等の環境問題等をひきおこす原因になっている。

そこで、このような物質を処理する方法として、微生物が有害物質を分解する作用を利用した生物分解による方法がある（特許文献１参照）。例えば、前記含硫黄原子化合物である硫化水素（Ｈ_２Ｓ）に対し、微生物としてThiobacillus属の細菌等を加えることで式（３）の生物反応が進行する。式（３）の反応は、式（１）と式（２）の二段階反応で進行する反応であり、通常の低濃度の硫化水素を処理する場合であれば式（１）と式（２）が同程度の速度で進行し、最終的には硫化水素は水溶性である硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）になるので、そのまま洗浄液に溶解させて反応系から取り除くこともできる。そして、このような反応に基づき前記微生物を充填層に充填した生物脱臭装置が利用されている。なお、前記微生物によってその生物活性となるｐＨ域が異なっており、生物脱臭装置内で使用する用水はそのｐＨ域を維持することが重要となる。

一方、高濃度の硫化水素を微生物により生物処理する場合には、式（１）の反応が式（２）の反応に比べて過剰に進行するため、固体である硫黄（Ｓ）が生物処理塔の充填層内に多量に析出してしまう。そして、硫黄は非水溶性のため、前記生物脱臭装置内の充填剤内に残留して目詰まりを引き起こす。このような問題は、メルカプタンや硫化メチル等の他の含硫黄原子化合物を生物処理する場合でも同様に生じる。これに対して、特許文献１の図３には、生物反応を利用して伸縮性を有した担体に微生物を担持させた脱臭装置等が開示されている。伸縮性を有した微生物担体を用いることで、これに付着した硫黄や被処理ガス中の塵埃等を水洗により充填剤内から洗い落とすことで前記問題を解決しようしたものである。
特開２００３−３１１１２１号公報。

しかしながら、前記生物脱臭装置であっても次のような点で問題が生じてしまう。析出した硫黄分子は非水溶性であり、これを全て洗い落とすには多量の洗浄液を必要とすること、多量の洗浄液で微生物担体を洗浄するため前記微生物までが担体から洗い落とされてしまうこと、多量の洗浄液により装置内の用水が希釈されて酸性度が均一になるため前記微生物の種類によっては活性が低下してしまうこと等によって微生物の分解脱臭能力が低下するという問題である。

そこで、本発明は、これらの技術的課題を解決し得る前記生物脱臭装置等の前処理を行うガス前処理装置、特に被処理ガスに含有された含硫黄原子化合物を処理するガス前処理装置を提供することを主目的とする。

本発明は、まず、含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスから該含硫黄原子化合物を除去するガス前処理装置であって、前記被処理ガスを流通させる処理塔を有し、該処理塔の内部には、前記被処理ガスに接触させる微生物担体と、該微生物担体に対して上方から散水する散水部と、前記微生物担体を洗浄液で浸漬させる浸漬手段と、前記微生物担体に対して下方から送風する送風部と、を有するガス前処理装置を提供する。この前処理装置により、少なくとも、前記被処理ガスに含有される含硫黄原子化合物の濃度を一定の濃度以下にまで前処理することで、後続の本処理塔内の処理能力低下を防止でき、効率よくガス処理を行うことができる。

そして、本発明では、微生物担体に対して上方から散水する散水液は、散水に使用された散水液を再び使用することを特徴とするガス前処理装置を提供できる。即ち、循環式散水として散水液をガス前処理装置内で循環させることで節水に寄与するとともに、担体への微生物付着効率を高めることができる。

また、本発明では、前記微生物担体を、粒径５〜４０ｍｍの充填剤に担持させるガス処理装置を提供できる。これにより、被処理ガスを通気させる際の充填剤の圧力損失を少なくするとともに取り扱いを容易にすることができる。

更に、本発明では、被処理ガスの流量を、ＬＶ（線速度：Liner Velocity）＝５００〜３０００ｍ／ｈｒ、ＳＶ（空間速度：Space Velocity）＝１０００〜３０００／ｈｒで通気させるガス処理装置を提供できる。これにより、微生物担体に被処理ガスをより効果的に接触させて、より効率的に生物処理させることができる。

なお、本発明では、前記送風部で前記微生物担体に送風するに際して、前記処理塔内の洗浄液の水位を変位させながら送風することを特徴とするガス前処理装置を提供できる。これにより、洗浄液の液面で気泡が炸裂しながら前記洗浄液の液面が変動することで、これに接する前記微生物担体全体に対して満遍なく洗浄効果を発揮することができる。

そして、本発明では、被処理ガスを流通させる処理塔を有し、該処理塔の内部に、前記被処理ガスに接触させる微生物担体と、前記微生物担体に対して上方から散水する散水部と、前記微生物担体を洗浄液で浸漬させる浸漬手段と、前記微生物担体に対して下方から送風する送風部とを備えた前記被処理ガスから含硫黄原子化合物を除去するガス前処理装置の洗浄方法であって、前記送風部で前記微生物担体に送風するに際して、前記処理塔内の洗浄液の水位を変位させながら送風することを特徴とするガス前処理装置の洗浄方法を提供することができる。この洗浄方法により、析出する硫黄や塵埃等による前記微生物担体の目詰まりを防止できるとともに、効率よくガス処理を行うことができる。

本発明に係るガス処理装置によれば、含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスを微生物担体により処理する際に、析出した硫黄や被処理ガス中の塵埃等を効果的に取り除くことで前記微生物担体の目詰まりを防止して被処理ガスを効率的に処理することができる。

以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面に示された実施形態は本発明の好適な実施形態を例示したものであり、これにより本発明が狭く解釈されることはない。

図１は、本発明に係るガス前処理装置の第１実施形態と、その後続に本処理として用いる通常の生物処理塔を連結した装置の簡略図である。なお、説明の便宜上、以下に使用する全ての図面は装置の構成を簡略化して示している。図１に示された符号１は、循環式散水の高濃度硫化水素除去用ガス前処理装置を示している。符号１´は、本処理として用いる通常の生物脱臭装置を示している。

まず、本実施形態に係る装置の主な構成について示す。前処理塔１１は、微生物担体が充填された充填層１１ａと、上方から前記充填層１１ａへ散水する散水部１１ｂと、前記充填層１１ａを浸漬する洗浄液を前処理塔１１内に送水する給水口１１ｃと、前記充填層１１ａに対して下方から送風する洗浄空気管１１ｄとを備えている。そして、前記前処理塔１１には循環水槽１２１と用水槽１２２の２槽が繋がっており、前記散水部１１ｂは、前記循環水槽１２１から散水ポンプ１３により汲み上げて充填層１１ａの上方から散水するものである。また、前記微生物担体の浸漬手段として、前記用水槽１２２の用水を洗浄ポンプ１４により給水口１１ｃから前処理塔１１の下部へ給水して、充填層１１ａを浸漬させるものである。更に、前記洗浄空気管１１ｄは、ブロワ１５から空気を送り込んで充填層１１ａの下方から空気を噴出して充填層１１ａに付着した硫黄や塵埃等を剥離洗浄するものである。

次に、高濃度硫化水素を含有した被処理ガス（以下、「原臭」という。）の流れについて示す。原臭は、原臭ダクト１６を経て前処理塔１１へと送り込まれて前処理された後に、後続の生物脱臭装置１´で本処理される。原臭ダクト１６では、前処理塔１１内の洗浄時に洗浄水が逆流して戻ってこないように、原臭ダクト１６は浸漬洗浄時の水位よりも高い位置まで立ち上げてから前処理塔１１へ流入させるように設計することが望ましい（図１参照）。そして、原臭中の硫化水素濃度が低濃度である場合等では、バイパスダクト１７を経由させて直接、生物脱臭装置１´に送り込んで本処理することもできる。前記バイパスダクト１７は前処理塔１１をバイパスするダクトであり、必ずしも設けなくてもよい。しかし、前記バイパスダクト１７を設けることで、前処理塔１１で洗浄中であっても、バイパスダクト１７を経由させて生物脱臭装置１´でガス処理を継続できることや、２塔以上の前処理塔１１を連結させた場合に１塔の本処理塔で洗浄を行いつつ、他の本処理塔でガス処理を行うこと等も可能となる。なお、本発明では、原臭の通気方向について前処理塔内を上方流に通気させることに限定するものではなく、前記微生物担体に接触するように通気できればよい。

前処理塔１１内の充填層１１ａは、微生物が馴着され、生育及び担持し易い担体を充填したものである。本発明で用いる微生物は、処理する含硫黄原子化合物に応じて適宜選択することができる。例えば、本実施形態のように硫化水素を処理したい場合は、Thiobacillus属の細菌を主体に生育し、メチルメルカプタン等の他の含硫黄原子化合物を処理した場合であればHyphomicrobium属やThiobacillus属等の細菌を主体に生育すればよい。なお、これらの細菌微生物に応じて生物活性となる好適なｐＨ域が異なり、例えば、本実施形態では前記Thiobacillus属の細菌を用いるが、その好適なｐＨ域は１．０〜３．５程度である。特に、微生物による生物反応では強酸である硫酸が生成するため（式（３）参照）、本発明に係る処理装置内の循環水系等では好適なｐＨ域を維持するように適宜制御することが重要である。ｐＨ値を制御する方法については特に限定されないが、例えば、ｐＨ測定計１８で測定したｐＨ値に応じて、散水ドレン１９から洗浄液を排水したり、循環水槽１２１への補給水を用水槽１２２から連続的又は間欠的に補充して希釈したりすることや、酸性やアルカリ性の添加剤を循環水系へ適宜添加することで制御する方法等が挙げられる。

また、充填層１１ａに充填される微生物を担持させる担体について特に限定されないが、好適には、水に浸漬した場合に浮上しないこと、空気洗浄により磨耗しないこと等の性質を備える担体が望ましい。そして、担体の大きさについても特に限定はされないが、好適には、粒径が５〜４０ｍｍ、更に好ましくは１５〜２５ｍｍである。このような担体の大きさとすることで、原臭を通気させる際の充填層１１ａの圧力損失を低減できるとともに、取り扱いも容易となるためである。このような担体の一例として、合成樹脂やセラミックからなる多孔質の担体等が挙げられる。

前記微生物担体の前記浸漬手段は、該用水槽１２２に接続された洗浄ポンプ１４により前記給水口１１ｃから前処理塔１１内部の下部へ洗浄液を給水し、充填層１１ａの下方から浸漬するものであるが、本発明では、浸漬手段として洗浄液を下方から給水することに限定するものではない。例えば、上方からの散水に用いた散水液を洗浄液として利用することもできる。

そして、前処理塔１１内の散水部１１ｂは、充填層１１ａ内の微生物が乾燥して死滅しないためや、該微生物の生物反応によって生成する硫酸（又は亜硫酸やチオ硫酸）等を充填層から洗い流すために散水するものである。更に、前記充填層１１ａの上方から散水した水は前処理塔１１下部へと流れていくが、電磁弁等によって循環水槽１２１へ送水したり、そのまま散水ドレン１９へ送水して外部へ排水することもできる。また、散水ドレン等に担体トラップ２０を設けることで充填層１１ａから剥がれ落ちた担体等を回収することもできる。そして、循環水槽１２１へ送水された散水は再び散水ポンプ１３によって散水部１１ｂで散水に用いられる（循環式散水）。本実施形態のように低ｐＨ域が生物活性となる微生物を用いる場合には、前記循環式散水とすることで生物反応により生成する硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）等も系内で循環するためｐＨ値の維持に好適であることや（式（３）参照）、系外からの給水に含まれるカルシウムや鉄分等のスケール成分が装置内で析出し難いため装置の配管詰まりが生じにくいこと等の利点がある。しかし、本発明では、本実施形態のような循環式散水に限定するものではなく、一度散水に使用された水をそのまま排水する一過式散水であってもよい。

前処理塔１１内の給水口１１ｃから洗浄液を給水して微生物担体を浸漬させる浸漬手段と、前記微生物担体へ送風する送風部１１ｄは、充填層１１ａに付着した硫黄や塵埃等の目詰まり物質を除去するために洗浄液に浸漬された充填層１１ａを下方から曝気することにより気液洗浄を行うものである。例えば、洗浄ポンプ１３により洗浄用水を給水口１１ｃから前処理塔内に給水して、前記微生物担体の充填層１１ａを浸漬させる。続いて、装置内の下方向からブロワ１５により空気を微生物担体へ送風することで前記微生物担体を曝気して目詰まり物質を剥離する。なお、前記洗浄空気は、洗浄する充填層１１ｂに均一に流れるように、前処理塔１１の下方から流入させればよく、その方法は特に限定されないが、例えば、直径１ｍｍ〜５ｍｍ程度の穴を開けた洗浄空気管や送風盤や送風用チューブ等を前処理塔１１の下部全体に配置することができる（図１参照）。また、本発明では、洗浄用の空気を送風する手段はブロワに限定するものではなく、例えば、コンプレッサー等によって送風することもできる。

更に、本発明では、前記気液洗浄の手順について、前処理塔内の洗浄液が満水になってから気液洗浄を開始すること等に限定するものではない。好適には前記微生物担体に送風するに際して、前記処理塔内の洗浄液の水位を変位させながら送風することがより好適である。気液洗浄では前記気液洗浄は洗浄液の液面で散気による気泡が炸裂することで微生物担体の洗浄効果を増大させることができるが、洗浄液の給水中や排水中等であれば液面は上昇又は下降しているので充填層に満遍なく前記気泡が炸裂することになるからである。例えば、本実施形態では、洗浄液を給水しながら、あるいは一旦満水とした後に排水しながら空気洗浄することがより好適である。また、図示はしないが、充填層が処理塔内で上下動する機能を付与しておけば、洗浄液の水位が一定の場合でも、前記充填層を上下動させながら気液洗浄することもできる。

また、循環している前記洗浄液に硫黄や塵埃等が多く含まれている場合には散水ドレン１９により系外へ排水し、新たに用水槽１２２から循環水槽１２１へと給水することもできる。あるいは、通常運転時の散水ドレン水を貯留しておいて、該散水ドレン水を洗浄時の給水に再利用することもできる。これにより、洗浄時に前処理塔１１内の充填層１１ａに保持された脱臭微生物が完全に剥がれおちてそのまま排水されてしまうことが防止できる。なお、前記用水槽１２２の水は、前処理塔１１内の洗浄用と、循環水槽１２１への補給用との両方に使用することができるが、必要に応じて、洗浄用水槽と補給用水槽とに分離して設置してもよい。また、本発明では、処理塔からどのように外部へ排水するかについて特に限定されないが、好適には、貯留されている汚染水を偏りなく排水できるようなトラフ構造にすることが望ましい。

なお、本発明では、前記気液洗浄の実施頻度についても限定するものではない。本発明に係るガス処理装置の規模や使用環境等に応じて異なるが、例えば、１回／週〜１回／年程度で定期的に行ってもよい。あるいは、処理塔内の通気圧力損失を定期的に測定して、圧力損失値が一定値（例えば、１ｋＰａ等）に達した場合に気液洗浄してもよい。

本発明に係るガス前処理装置では、原臭に含有されている高濃度の含硫黄原子化合物を一定の濃度以下にまで軽減させる前処理を行うことができる。そして、前処理された原臭に残存する含硫黄原子化合物を後続の本処理装置（生物処理塔１´）で完全に処理することができる。原臭に含有される含硫黄原子化合物の含有濃度については特に限定するものではないが、好適には、５０ｐｐｍ（容量比）以上、更に望ましくは１００ｐｐｍ（容量比）以上であり、１０００ｐｐｍ（容量比）以下であることが望ましい。５０ｐｐｍ（容量比）以下の濃度であれば通常の生物脱臭塔だけで処理可能な濃度であり、１０００ｐｐｍ（容量比）以上の濃度であれば本発明に係る前処理塔１１を大型化したり、前処理として他の装置を連結したりする必要があるからである。

また、本発明では、原臭の対象については特に限定されないが、好適には、硫化水素やメチルメルカプタン等のような下水処理場やし尿処理場で発生する臭気成分を含有する気体であり、このような処理場で発生する原臭のＴＯＣ濃度（全有機炭素濃度：Total Organic Carbon）が５０ｐｐｍ以下、更に望ましくは１０ｐｐｍ以下である気体である。なお、このような濃度であれば、生物脱臭装置において有機成分を微生物が栄養として取り入れたことによる汚泥成分が発生せず、該汚泥成分が前記微生物担体に付着して処理装置が閉塞する問題は生じない。

そして、後続の本処理装置は特に限定されないが、生物脱臭塔であることが望ましい。該生物脱臭塔には、高濃度の含硫黄原子化合物を含有する原臭を直接通気させた場合には該生物処理塔の内部に多量の硫黄が析出する問題があるからである。従って、このような生物脱臭塔の前処理として本発明に係るガス前処理装置を用いることで、硫黄や塵埃による目詰まりを防止して原臭の継続的処理、安定化、処理装置の故障防止等に寄与できる。

図２は、本発明に係るガス処理装置の第２実施形態の簡略図である。図２に示された符号２は、一過式散水の高濃度硫化水素除去用ガス前処理装置を示している。

まず、本実施形態に係る装置の主な構成について示す。前処理塔２１は、微生物担体が充填された充填層２１ａと、上方から前記充填層２１ａへ散水する散水管２１ｂと、前記充填層２１ａを浸漬する洗浄液を前処理塔内に送水する洗浄液管２１ｃと、前記充填層２１ａに対して下方から送風する洗浄空気管２１ｄとからなっている。前記散水管２１ｂは、用水槽２２から散水ポンプ２３により汲み上げて充填層２１ａの上方から散水するものである。また、前記微生物担体の浸漬手段は、用水槽２２の用水を洗浄ポンプ２４によって洗浄液管２１ｃから洗浄液を供給して充填層２１ａを浸漬するものである。更に、ブロワ２４によって洗浄空気管２１ｄから空気を噴出して充填層２１ａに付着した硫黄や塵埃等を剥離洗浄するものである。以下、本発明に係る第１実施形態と相違する点を強調して説明する。

前処理塔２１内の散水部２１ｂは、用水槽２２の用水を散水用水として使用して、散水後はこれをそのまま排水ドレン２９から排出する一過式散水である。なお、本実施形態では、用水槽２２の用水を用いているが、別途散水用水の貯留槽を設けてもよい。更に、本発明では用水槽２２への補給水について特に限定するものではない。例えば、他の排水処理設備の二次処理水、砂ろ過水、工業用水等のような中水を補給水とすることもできる。ところが、前述のように、これらの水には配管詰まりの原因となるスケール成分が多く含まれる場合がある。しかし、これら中水へのスケール防止剤の添加や装置内配管への磁気処理等の適切な処理を行えば、本発明に係るガス処理装置で有効に使用することができる。

また、本発明のガス処理装置により、含硫黄原子化合物のなかでも硫化メチルや二硫化メチル等を処理したい場合には、本実施形態のような一過式散水のガス処理装置が好適である。硫化メチルや二硫化メチルのような、硫化水素やメルカプタン以外の含硫黄原子化合物を分解するThiobacillus属等の細菌は、中性付近のｐＨ値で活性となるものが多いからである。即ち、前記細菌に対する散水を循環系散水（図１参照）で行えば、自らの生物反応により生成する硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）等の酸性物質も系内で循環するため、系内のｐＨ値が低くなりすぎてしまう（式（２）等参照）。なお、本実施形態に係るガス処理装置２では、排水ドレン２９中に設けたｐＨ測定計２８で測定して、その値に応じて用水槽２２からの給水や、散水用水への中和剤の投与等を行うことで好適なｐＨ値に維持・制御することができる。

図３は、本発明に係るガス処理装置の第３実施形態の簡略図である。図３に示された符号３は、前処理用の充填層と、本処理用の充填層とを処理塔内に備えた一過式散水の高濃度硫化水素除去用ガス処理装置を示している。

まず、本実施形態に係る主な構成について示す。処理塔３１は、微生物担体が充填された前処理充填層３１ａと、本処理充填層３１ａ´と、処理塔の上方から前記充填層３１ａ、３１ａ´へ散水する散水管３１ｂと、前記前処理充填層３１ａを浸漬する洗浄液を処理塔内に送水する洗浄用洗浄液管３１ｃと、前記前処理充填層３１ａを下方から送風する洗浄空気管３１ｄとからなっている。そして、本実施形態に係るガス処理装置は、前処理充填層３１ａの微生物担体によって一段階処理を行い、その上方に設けられた本処理充填層３１ａ´で二段階処理を行う一体型ガス処理装置である。具体的には、原臭に含有される含硫黄原子化合物の濃度を前処理充填層３１ａで低濃度にまで処理し、本処理充填層３１ａ´で残存する含硫黄原子化合物等を完全に処理するものである。また、少なくとも前処理充填層３１ａでは、洗浄液管３１ｃからの洗浄液と洗浄空気管３１ｄからの送風により洗浄が可能である。以下、本発明に係る第１実施形態及び第２実施形態と相違する点を強調して説明する。

なお、本発明では、充填層の数について２連に限定するものではない。図示はしないが、例えば、処理塔内に３連の充填層を設け最下部と中間の充填層には硫化水素を分解する微生物を充填し、最上部の充填層にはアンモニア等を分解する微生物を担持させておくこともできる。そして、前記処理塔へ高濃度硫化水素とアンモニア等の含硫黄原子化合物とが含有された原臭を上向流に通気させる。これにより、本処理塔の最下部の充填層では高濃度硫化水素を前処理し、その次の充填層では低濃度になった硫化水素の本処理を行い、その次の充填層ではアンモニア等の含窒素化合物の処理もできる処理塔とすることができる。即ち、本発明では、ガス処理塔の内部に、前記原臭に接触させる微生物担体が充填された充填層を二以上有するガス処理装置とすることもできる。このような充填層の一体化により、設置コストや維持コストを抑えた簡易的なガス処理装置として利用できるし、含硫黄原子化合物以外の有毒ガスも混合している原臭を同一塔内で処理することもできる。

前記散水部３１ｂは、前処理充填層３１ａと本処理充填層３１ａ´の上方にそれぞれ設けられているが、本発明では散水部を複数箇所に設けることに限定するものではない。即ち、散水部を本処理充填層３１ａ´の上方にのみ設ける簡易的なガス処理装置とすることも可能である。これによって、本処理充填層３１ａ´への散水を行うことで、必然的に本処理充填層３１ａ´の下部に設けられた前処理充填層３１ａへの散水も同時に行うことができるからである。

次に、原臭の流れについて示す。原臭は、原臭ダクト３６を経て本処理塔３１の下部へ送りこまれて前処理充填層３１ａにて前処理された後に、本処理充填層３１ａ´にて本処理されて排気される。また、硫化水素が低濃度の場合等には、バイパスダクト３７１を経て本処理充填層３１ａ´へ直接送り込んで本処理だけを行うこともできる。あるいは、本処理すらも行わずにバイパスダクト３７２を経て排気することもできる。従って、図示はしないが、原臭ダクトの入り口にガス検知装置や分析装置を設置し、原臭の種類や濃度といった分析結果に応じて各ダクトの開閉弁と連動させる自動制御とすることも可能である。

ここで、本発明の効果を確かめることを目的に実験を行った。具体的には、本発明に係る高濃度硫化水素除去用ガス処理装置に関して、硫化水素除去能力、循環水の効果、微生物担体の洗浄効果、処理効果の持続性、担体の粒径の影響、ＬＶの影響、ＳＶの影響について検証することを目的として実験を行った。

実験１の手法・条件は次のようにして行った。本発明に係る高濃度硫化水素除去用ガス前処理装置（以下、「前処理装置」という。）の後続に従来の生物脱臭装置（以下、「本処理装置」という。）を連結したガス処理装置を使用した。そして、ＲＵＮ１とＲＵＮ２の処理装置を用いて実験を行った（表１参照）。具体的には、本発明に係る前処理装置として、循環式散水の前処理装置（ＲＵＮ１、図１参照）と一過式散水の前処理装置（ＲＵＮ２、図２参照）とを使用し、比較検討した。また、本実験では、高濃度硫化水素を含有した混合ガスを原臭として使用した。該原臭の流量は、硫化水素濃度が平均値１２０ｐｐｍ、最大値５２０ｐｐｍ、最小値０ｐｐｍを維持するようにして各前処理装置へ供給した。

また、ＲＵＮ１、ＲＵＮ２の前処理は表２に示す条件で行い、本処理は表３に示す条件で行った。

＜硫化水素除去能力＞

本発明に係る前処理装置において硫化水素除去能力について次の評価手順によって検討した。ＲＵＮ１、ＲＵＮ２において前処理が終了した後の被処理ガスを採取して硫化水素濃度を測定し、その平均値を求めた。なお、硫化水素の除去率は数１の数式によって評価した。

その結果、ＲＵＮ１では前処理後の硫化水素濃度平均値が２４ｐｐｍ（除去率８０％）、ＲＵＮ２では前処理後の硫化水素濃度平均値が２１ｐｐｍ（除去率８３％）となった。従って、本発明に係る前処理装置を用いることでＲＵＮ１、ＲＵＮ２ともに高い硫化水素除去能を有することが示された。

＜循環水の効果＞

本発明に係る前処理装置において循環式散水とした場合の循環水の効果について次の評価手順によって検討した。ＲＵＮ１とＲＵＮ２において稼動開始から２３日目と２９日目の各前処理装置の圧力損失値をそれぞれ測定して、この期間の圧力損失の上昇値について比較した。また、ＲＵＮ１とＲＵＮ２とでは、被処理ガスのＬＶが異なるため期間中の硫黄付加当たりの圧力損失を求めてそれぞれ比較した。その結果を表４に示す。その結果、本発明における循環水の効果によって、２３日〜２９日間の圧力損失の上昇が約１／４〜１／５に軽減できることが確認された（表４；ＲＵＮ１：０．０３ｍｍＡｑ／ｍ／ｇ−Ｓ参照、ＲＵＮ２：０．１３ｍｍＡｑ／ｍ／ｇ−Ｓ）。なお、循環水を利用しているＲＵＮ１において前処理装置の内壁面を目視で観察したところ、該内壁面への硫黄の付着が抑制されることも確認された。従って、本発明に係る前処理装置では循環式散水とすることで、担体への生物付着効率を高めるとともに、充填層の圧量損失の上昇を抑えるともに、脱臭塔壁面への硫黄の付着も抑えられることが示された。

＜微生物担体の洗浄効果＞

循環水を利用しているＲＵＮ１について、気液洗浄によって前処理装置の充填層に付着した硫黄を取り除いた際の微生物担体の洗浄効果を評価した。まず、担体新品時の圧力損失を測定した後に、１週間運転させた後の圧力損失を測定した。そして、使用した充填層を処理塔内部で洗浄水と洗浄空気とで気液洗浄して、洗浄後の圧力損失を測定した。その結果を表５に示す。この結果より、圧力損失は担体新品時（表５；１２０ｍｍＡｑ／ｍ）程度にまで回復することが示され（表５；９０ｍｍＡｑ／ｍ）、気液洗浄は析出した硫黄等を十分に有効であることが確認できた。

＜処理効果の持続性＞

ＲＵＮ１、ＲＵＮ２の条件でそれぞれ６ヶ月間継続使用して、６ヶ月使用した各装置によって処理された本処理後のガスの硫化水素濃度を測定した。その結果、ＲＵＮ１、ＲＵＮ２ともに６ヶ月継続使用しても、処理後の硫化水素平均濃度は０．１ｐｐｍであった。この結果より、本発明に係る前処理装置を微生物脱臭塔に連結することで、前処理装置や本処理装置の充填層の目詰まりの問題もなく、継続して高い除去効果（処理効果）を発揮できることが確認された。

＜担体の粒径の影響＞

図１に記載の循環式散水方式の前処理装置を用いて、担体の粒径を変えただけで他の条件は表２と同じ条件（但し、洗浄は行わずに２週間通気後には新しい担体と交換した。）で硫化水素の除去性能を確認するための実験を行った。なお、被処理ガスの硫化水素は、その濃度が１３０ｐｐｍを一定に保つように人工的に調整したものを使用した。２週間通気（微生物馴養）後の各担体粒径の硫化水素の除去率の結果を表６に示す。

表６に示したとおり、担体の粒径が５〜４０ｍｍの範囲では８０％以上の硫化水素の除去率であり、担体の粒径が５〜４０ｍｍの範囲では高い硫化水素の除去性能を有することが示された。そして、これよりも大きい粒径では除去性能が悪化する傾向にあることが示された。

＜ＬＶの影響＞

図１に記載の循環式散水方式の前処理装置を用いて、担体の充填厚さを変えると共に,ＳＶ＝１５００／ｈｒを一定に保つようにＬＶを変化させ、他の条件は表２と同じ条件（但し、洗浄は行わずに２週間通気後には新しい担体と交換した。）で、硫化水素の除去性能を確認するための実験を行った。なお、被処理ガスの硫化水素は、その濃度が１３０ｐｐｍを一定に保つように人工的に調整したものを使用した。２週間通気（微生物馴養）後の硫化水素の各通気ＬＶでの硫化水素の除去率の結果を表７に示す。

表７から、ＬＶが３０００ｍ／ｈ以下であれば硫化水素は８０％程度まで除去可能であることが示された。なお、ＬＶが小さすぎると装置が大型化する傾向にあり、そのような点も考慮するとＬＶは５００〜３０００ｍ／ｈとなるよう設計することが好ましい。

＜ＳＶの影響＞

図１に記載の循環式散水方式の前処理装置を用いて、通気速度を変えることでＳＶを変化させ、他の条件は表２と同じ条件（但し、洗浄は行わずに２週間通気後には新しい担体と交換した。）で硫化水素の除去性能を確認するための実験を行った。なお、被処理ガスの硫化水素は、その濃度が１３０ｐｐｍを一定に保つように人工的に調整したものを使用した。２週間通気（微生物馴養）後の硫化水素の各通気ＳＶでの硫化水素の除去率の結果を表８に示す。

表８から、通気ＳＶが３０００／ｈ以下であれば硫化水素は８０％程度まで除去可能であることが示された。なお、通気ＳＶが小さすぎると装置が大型化する傾向にあり、そのような点も考慮するとＳＶは１０００〜３０００／ｈとなるよう設計することが好ましい。

本発明は、微生物担体を用いたガス前処理装置に利用できる。特に、含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスから前記含硫黄原子化合物等を効果的に除去することができる。

本発明に係るガス前処理装置の第１実施形態と、その後続に通常の生物処理装置を連結した装置の簡略図である。本発明に係るガス前処理装置の第２実施形態の簡略図である。本発明に係るガス前処理装置の第３実施形態の簡略図である。

符号の説明

１，２，３高濃度硫化水素除去用ガス前処理装置
１１，２１，３１前処理塔
１２１循環水槽
１２２，２２，３２用水槽
１３，２３，３３散水ポンプ
１４，２４，３４洗浄ポンプ
１５，２５，３５ブロワ

Claims

含硫黄原子化合物を含有する被処理ガスから該含硫黄原子化合物を除去するガス前処理装置であって、
前記被処理ガスを流通させる処理塔を有し、該処理塔の内部に、
前記被処理ガスに接触させる微生物担体と、
前記微生物担体に対して上方から散水する散水部と、
前記微生物担体を洗浄液で浸漬させる浸漬手段と、
前記微生物担体に対して下方から送風する送風部と、を有するガス前処理装置。
前記微生物担体に対して上方から散水する散水液は、散水に使用された散水液を再び使用することを特徴とする請求項１記載のガス前処理装置。
前記微生物担体は、粒径５〜４０ｍｍの充填剤に微生物が担持されていることを特徴とする請求項１記載のガス前処理装置。
前記被処理ガスの流量が、ＬＶ＝５００〜３０００ｍ／ｈｒ、ＳＶ＝１０００〜３０００／ｈｒであることを特徴とする請求項１記載のガス前処理装置。
前記送風部で前記微生物担体に送風するに際して、前記処理塔内の洗浄液の水位を変位させながら送風することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガス前処理装置。
被処理ガスを流通させる処理塔を有し、
該処理塔の内部に、前記被処理ガスに接触させる微生物担体と、
前記微生物担体に対して上方から散水する散水部と、
前記微生物担体を洗浄液で浸漬させる浸漬手段と、
前記微生物担体に対して下方から送風する送風部とを備えた前記被処理ガスから含硫黄原子化合物を除去するガス前処理装置の洗浄方法であって、
前記送風部で前記微生物担体に送風するに際して、前記処理塔内の洗浄液の水位を変位させながら送風することを特徴とするガス前処理装置の洗浄方法。