JP2008296170A - Ｖｏｃガスの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直方体の処理装置でも担体充填層全体を攪拌するとともに、担体充填槽の上下方向の攪拌も可能なＶＯＣガスの処理装置を提供すること。
【解決手段】ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽１に導いて生物分解するＶＯＣガスの処理装置において、生物処理槽１の担体充填層１１に、攪拌羽根５ｂを備えた攪拌軸５を略水平に配設するとともに、攪拌軸５を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む排気ガス（本明細書においてＶＯＣガスという場合がある）を生物処理するＶＯＣガスの処理装置に関し、特に、処理効率を向上させるとともに、長期間安定した性能を維持できるようにしたＶＯＣガスの処理装置に関するものである。

従来より、塗装工場や印刷工場、化学工場等では、塗料や接着剤、原料の化学物質に起因して、様々なＶＯＣガスが発生するため、ＶＯＣによる悪臭公害や光化学オキシダント生成の防止対策の観点から、これらのガスを排気ガスとして捕集した後、通常、燃焼炉に導いて酸化分解処理が行われている。

しかし、この燃焼法では、引火性のあるＶＯＣを扱う工場において火気を使用しなければならず、また、助燃用に重油などの燃料を必要とすることから、近年、安全で最もエネルギー効率の良い生物処理の研究が進められている。
生物処理として最も効率的な充填方式では、通常、分解微生物をセラミックやプラスチック等の担体表面に付着させ、これらの担体を所定の高さまで充填し、この担体充填層に微生物に必要な水分を補給しながら、ＶＯＣガスを導くことで生物分解を行う。

一方、微生物量を保持するためには、死滅する微生物以上に増殖させる必要があるが、微生物は炭素源としてのＶＯＣ以外に窒素やリン等の微量の栄養源を必要とするため、栄養剤を溶解させた水を散水することで、微生物に供給している。
また、必要以上に微生物が増殖すると、充填した担体の隙間が減少して圧力損失が上昇し、ＶＯＣガスが流れにくくなるため、担体から微生物の一部を剥離させる必要がある。
通常、剥離した微生物や担体と担体の間に捕捉された固形物は、散水や担体充填層の洗浄運転を行うことによって底部の水槽へと落下させ、担体の目詰りを防止している。

ところで、このようなＶＯＣガスの処理装置を長期間運転すると、微生物が過剰に増殖し、担体気孔の閉塞や担体間の空隙の減少により空気の偏流現象が発生するため、ガスが通過せず処理に寄与しない場所が発生し、有効処理容積が減少したり、圧力損失が高くなり動力消費が増加してしまうといった問題があった。
この問題に対し、従来は装置上部より装置内に鉛直方向に設置した縦軸をモータにより回転させることで、軸に取り付けられた攪拌羽根により担体を攪拌し、余剰に発生した微生物を担体より剥離させていた。

しかし、この従来の処理装置では、担体全体を十分に攪拌することができず、また円周面上しか攪拌できないため、処理装置が直方体の場合、四隅は攪拌できないという問題があった。
また、従来の処理装置では、その構造上、担体充填層の上部にある担体に比べ、下部にある担体の方が微生物の付着量は多くなる傾向があり、担体中に含まれる水分のｐＨ値や栄養剤濃度が担体充填層の上部と下部では異なることがあった。担体に付着している微生物の量が異なると、空気の偏流現象により空気が通過しない場所が生じ、担体充填層全体が有効に使用されず、処理性能が悪化するという問題があった。
また、担体に付着している微生物の量や、担体に含まれる水分のｐＨ値、栄養剤濃度は生物処理性能を決定する重要な要素であるが、担体充填層中でそれらにばらつきがあると、適切な運転制御が難しく、結果として処理能力が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記従来のＶＯＣガスの処理装置が有する問題点に鑑み、直方体の処理装置でも担体充填層全体を攪拌するとともに、担体充填槽の上下方向の攪拌も可能なＶＯＣガスの処理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、本発明のＶＯＣガスの処理装置は、ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するＶＯＣガスの処理装置において、生物処理槽の担体充填層に、攪拌羽根を備えた攪拌軸を略水平に配設するとともに、該攪拌軸を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構を設けたことを特徴とする。

この場合において、駆動機構を、担体充填層に略水平に架設され、攪拌軸が回動可能に連結された駆動索と、該駆動索を往復動させるモータと、駆動索の駆動方向に配設されたラックと、攪拌軸に設置され、該ラックと歯合するピニオンとを備えて構成することができる。

本発明のＶＯＣガスの処理装置によれば、ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するＶＯＣガスの処理装置において、生物処理槽の担体充填層に、攪拌羽根を備えた攪拌軸を略水平に配設するとともに、該攪拌軸を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構を設けることから、攪拌軸を回転させながら移動させることにより、直方体の処理装置でも、壁面近傍まで担体充填層全体を攪拌するとともに、攪拌軸の回転によって担体充填層を上下方向にも攪拌することができ、担体充填層の上部と下部にある担体を均一に攪拌・混合することができる。
これにより、担体充填層全体で微生物の付着量、担体に含まれる水分中のｐＨ値、栄養剤濃度を均一にできるため、空気の偏流現象が発生しにくくなり、担体充填層全体を有効に活用できるため、ＶＯＣガス処理性能の効率や安定性を向上させることができる。

この場合、駆動機構を、担体充填層に略水平に架設され、攪拌軸が回動可能に連結された駆動索と、該駆動索を往復動させるモータと、駆動索の駆動方向に配設されたラックと、攪拌軸に設置され、該ラックと歯合するピニオンとを備えて構成することにより、簡略な構造で攪拌軸を回転させながら水平移動させることができる。

以下、本発明のＶＯＣガスの処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明のＶＯＣガスの処理装置の一実施例を示す。
塗装工場等のＶＯＣ発生源から排出された排気ガスａは、排気ファン２によって捕集され、生物処理槽１へと導かれる。
生物処理槽１には、中央部に微生物を付着させた担体を充填した担体充填層１１、上部にはスプレーノズルを配置した散水管１２が設けられ、底部の貯留水槽１３から散水ポンプ３により、水槽内部の循環水ｃを散水管１２まで送水する配管が配置されている。

微生物付着担体は、セラミック、プラスチック、合成繊維等を様々な形状に加工したもの、あるいは発泡させたものなど、種々のものを使用することができ、特に限定されるものではないが、微生物の付着量が多く、損耗しにくい材料の担体を用いることが望ましい。
また、担体充填層１１の高さは、担体の重量や通気性、生物付着量等を考慮して所望の高さに設定されるが、一段に限らず、二段、三段に積重ねることも可能である。

貯留水槽１３には、曝気攪拌手段が設けられ、ブロア４から曝気用の空気が散気管１４に送気され、水槽への新たな補給水ｅの配管、排水ｆのオーバーフロー配管が設けられている。
また、生物処理槽１の近傍には、栄養剤注入装置として、注入ポンプ７と貯留タンク８、及び貯留タンク８から生物処理槽１の貯留水槽１３へと栄養剤ｄを注入する配管が設けられている。

一方、生物処理槽１の担体充填層１１には、攪拌羽根５ｂを備えた攪拌軸５が略水平に配設されるとともに、該攪拌軸５を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構が設けられている。
駆動機構は、担体充填層１１に略水平に架設され、攪拌軸５が回動可能に連結された駆動索６と、該駆動索６を往復動させるモータ９と、駆動索６の駆動方向に配設されたラック１６と、攪拌軸５に設置され、該ラック１６と歯合するピニオン５ｃとを備えている。

攪拌軸５は、担体充填層１１内に略水平に配設された横軸５ａと、該横軸５ａに所定間隔で設置された複数の攪拌羽根５ｂとを備え、攪拌羽根５ｂは担体充填層１１の上下部を同時に攪拌できる直径を有している。
横軸５ａの中央には、該横軸５ａを回動可能に支持するベアリング環５ｅが外嵌されており、該ベアリング環５ｅは、駆動索６に固定されることにより横軸すなわち攪拌軸５を略水平に移動させる。
また、横軸５ａの両側にはピニオン５ｃが同軸に固定されており、該ピニオン５ｃは、ラック１６と歯合することにより水平移動する横軸すなわち攪拌軸５を回転させる。
横軸５ａは、回転しながら水平移動するに際し、その両端に配設したローラ５ｄを介して、生物処理槽１の壁面に設けたガイドレール１７間を摺動する。これにより、攪拌時に担体から受ける抵抗力により攪拌軸５のピニオン５ｃとラック１６が外れるのを防止する。

駆動索６は、本実施例ではベルトからなり、４個のプーリ１５により担体充填層１１の内部からその上方にかけて環状に架設されており、プーリ１５を駆動するモータ９が正逆回転することにより、ベアリング環５ｅを介して攪拌軸５を水平方向に往復動させる。
なお、ベルトやプーリ１５は、モータ９の駆動力を水平方向の力に変換できるものであれば、これに限るものではなく、チェーンやスプロケット等も使用可能である。

次に、本実施例のＶＯＣガスの処理装置の作用について説明する。
図１において、排気ファン２により生物処理槽１の担体充填層１１の下部に送気された排気ガスａ中のＶＯＣは、担体充填層１１の担体の間隙を流れる間に、担体表面の水分中に徐々に溶解し、続いて担体に付着した微生物により、通常、炭酸ガスと水に分解される。
そのため、担体充填層１１内を上部へと流れるにつれてＶＯＣ濃度は低下し、微生物量や接触時間に対応した濃度まで除去されて、処理ガスｂとして槽外に排出される。
このとき、炭素源としてのＶＯＣ以外に、窒素やリン等の微量の栄養源を取込みながら分解微生物が増殖する。

また、ＶＯＣが微生物に取込まれる前に、ＶＯＣを水分中に溶解させる必要があることから、担体が常時水に濡れた状態を保つ必要がある。そこで、１〜３時間程度の間隔で散水ポンプ３を稼動し、栄養剤ｄを含む循環水ｃを散水管１２から散水する。
循環水ｃに含まれる栄養剤は、微生物によるＶＯＣの分解及び微生物の増殖に伴って消費されるため、栄養剤注入装置により補給する。

一方、本実施例においては、図２に示すように、攪拌軸５に連結した駆動索６をモータ９によりプーリ１５を介して駆動することにより、攪拌軸５を水平方向に移動させる。
この際、攪拌軸５側のピニオン５ｃと、生物処理槽側のラック１６とにより、攪拌軸５は水平移動しながら回転する。このとき、駆動軸の攪拌羽根５ｂにより、担体充填層１１内の担体が上下方向に攪拌される。
また、モータ９を逆転させると、駆動索６を介して攪拌軸５は逆方向に回転しながら移動する。
また、ローラ５ｄがガイドレール１７間を走行することで、攪拌時に担体より受ける抵抗力により攪拌軸５のピニオン５ｃとラック１６が外れてしまうのを防止することができる。

かくして、本実施例のＶＯＣガスの処理装置は、ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽１に導いて生物分解するＶＯＣガスの処理装置において、生物処理槽１の担体充填層１１に、攪拌羽根５ｂを備えた攪拌軸５を略水平に配設するとともに、該攪拌軸５を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構を設けることから、攪拌軸５を回転させながら移動させることにより、直方体の処理装置でも、壁面近傍まで担体充填層１１全体を攪拌するとともに、攪拌軸５の回転によって担体充填層１１を上下方向にも攪拌することができ、担体充填層１１の上部と下部にある担体を均一に攪拌・混合することができる。
これにより、担体充填層１１全体で微生物の付着量、担体に含まれる水分中のｐＨ値、栄養剤濃度を均一にできるため、空気の偏流現象が発生しにくくなり、担体充填層１１全体を有効に活用できるため、ＶＯＣガス処理性能の効率や安定性を向上させることができる。

また、駆動機構を、担体充填層１１に略水平に架設され、攪拌軸５が回動可能に連結された駆動索６と、該駆動索６を往復動させるモータ９と、駆動索６の駆動方向に配設されたラック１６と、攪拌軸５に設置され、該ラック１６と歯合するピニオン５ｃとを備えて構成することにより、簡略な構造で攪拌軸５を回転させながら水平移動させることができる。

以上、本発明のＶＯＣガスの処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明のＶＯＣガスの処理装置は、直方体の処理装置でも担体充填層全体を攪拌するとともに、担体充填槽を上下方向にも攪拌するという特性を有していることから、担体充填層全体を有効に活用し、処理性能の効率や安定性を向上させることができ、これにより、ＶＯＣガス生物処理装置の用途に広く好適に用いることができる。

本発明のＶＯＣガスの処理装置の一実施例を示す断面図である。 担体の攪拌装置を示し、（ａ）はその断面正面図、（ｂ）は同断面平面図、（ｃ）は同断面側面図である。

符号の説明

１ 生物処理槽
２ 排気ファン
３ 散水ポンプ
４ ブロア
５ 攪拌軸
５ａ 横軸
５ｂ 攪拌羽根
５ｃ ピニオン
５ｄ ローラ
５ｅ ベアリング環
６ 駆動索
７ 栄養剤注入ポンプ
８ 栄養剤貯留タンク
９ モータ
１０ 排気口
１１ 担体充填層
１２ 散水管
１３ 貯留水槽
１４ 散気管
１５ プーリ
１６ ラック
１７ ガイドレール
ａ 排気ガス
ｂ 処理ガス
ｃ 循環水
ｄ 栄養剤
ｅ 補給水
ｆ 排水

Claims (2)

1. ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するＶＯＣガスの処理装置において、生物処理槽の担体充填層に、攪拌羽根を備えた攪拌軸を略水平に配設するとともに、該攪拌軸を回転させながら軸直交方向に略水平移動させる駆動機構を設けたことを特徴とするＶＯＣガスの処理装置。
2. 駆動機構が、担体充填層に略水平に架設され、攪拌軸が回動可能に連結された駆動索と、該駆動索を往復動させるモータと、駆動索の駆動方向に配設されたラックと、攪拌軸に設置され、該ラックと歯合するピニオンとを備えたことを特徴とする請求項１記載のＶＯＣガスの処理装置。

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