JP2009006289A

JP2009006289A - Ｖｏｃガスの処理装置

Info

Publication number: JP2009006289A
Application number: JP2007171647A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Okuno; 泰幸奥野; Teruhisa Yoshida; 輝久吉田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】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ａ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に攪拌軸５ａを鉛直方向に設けるとともに、攪拌軸５ａに、両側に上向きの傾斜面を有する断面略三角形の攪拌羽根５ｂを設置高さを変えて複数本取り付ける。
【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。）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、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丸鋼製の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、従来の丸鋼製の攪拌羽根を使用したＶＯＣガスの処理装置では、担体充填槽内の担体を上下方向に攪拌することができず、また、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、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軸を鉛直方向に設けるとともに、該攪拌軸に、両側に上向きの傾斜面を有する断面略三角形の攪拌羽根を設置高さを変えて複数本取り付けたことを特徴とする。

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軸を鉛直方向に設けるとともに、該攪拌軸に、両側に上向きの傾斜面を有する断面略三角形の攪拌羽根を設置高さを変えて複数本取り付けることから、攪拌軸の回転により、略三角形の攪拌羽根の傾斜を利用して担体を上方に持ち上げることができ、担体の上下方向への攪拌をすることができる。
また、設置高さを変えて複数本の攪拌羽根を攪拌軸に設置することにより、各段でそれぞれ上下方向への攪拌ができるため、結果として、担体充填層全体で担体の上下方向への攪拌を行うことができる。
さらに、攪拌羽根が略三角形であるため、正転時だけでなく逆転時にも同様の攪拌を行うことができ、攪拌性能がより向上する。
そして、担体の上下方向への攪拌が担体充填層のほぼ全域で行えるため、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することができ、これにより、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した処理が可能となる。

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６を充填した担体充填層１１と、上部にはスプレーノズルを配置した散水管１２とが設けられるとともに、底部の貯留水槽１３から散水ポンプ３により、貯留水槽内部の循環水ｃを散水管１２まで送水する配管が配置されている。

微生物を付着させる担体６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、貯留水槽１３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、攪拌機５が設置されている。
この攪拌機５は、担体充填層１１に攪拌軸５ａを鉛直方向に設けるとともに、該攪拌軸５ａに、両側に上向きの傾斜面を有する断面略三角形の攪拌羽根５ｂを角度と設置高さを変えて放射状に複数本取り付けており、モータ５ｃの正転と逆転により担体充填層１１内を攪拌する。
攪拌羽根５ｂの三角形の傾斜面の角度は、担体６が持ち上げられやすく、かつ比較的抵抗が少なくなるように３０度〜７０度程度が望ましく、また、十分な攪拌効果を得るために、底辺から頂点までの高さは、担体６の直径又は一辺の長さの５〜１０倍程度が望ましい。
また、攪拌羽根５ｂの形状は、正逆回転のどちらであっても担体を持ち上げられるような、両側に上向きの傾斜面を有するものであれば、例えば、Ｖ字型を上下逆にしたアングル材のような形状等も採用しうる。

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、排気口１０から処理ガス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５ａがモータ５ｃにより正転、逆転する際に、断面略三角形の攪拌羽根５ｂの上向きの傾斜面に沿って担体６が持ち上げられる。
また、攪拌羽根５ｂを高さを変えて複数本設置することで、各段で担体が上下方向に攪拌され、結果として、担体充填層１１全体において上下方向の攪拌が可能となる。
さらに、攪拌羽根５ｂが略三角形であるため、正転時だけでなく逆転時にも同様の攪拌を行うことができ、攪拌性能がより向上する。
以上により、担体充填層全体で上下方向に攪拌できるようになる。
したがって、担体充填層全体で微生物の付着量、担体中に含まれる水分のｐＨ値、栄養剤濃度も均一になり、空気の偏流現象の発生が抑制され、処理槽全体を有効に活用できるため、処理性能の効率や安定性が向上する。

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、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フロー図である。同ＶＯＣガスの処理装置を示し、（ａ）は担体充填層の横断面図、（ｂ）は同縦断面図である。

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攪拌機
５ａ攪拌軸
５ｂ攪拌羽根
５ｃモータ
６担体
７栄養剤注入ポンプ
８栄養剤貯留タンク
１０排気口
１１担体充填層
１２散水管
１３貯留水槽
１４散気管
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

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軸を鉛直方向に設けるとともに、該攪拌軸に、両側に上向きの傾斜面を有する断面略三角形の攪拌羽根を設置高さを変えて複数本取り付けたことを特徴とするＶＯＣガスの処理装置。