JP2009006290A

JP2009006290A - Ｖｏｃガスの処理方法

Info

Publication number: JP2009006290A
Application number: JP2007171648A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Okuno; 泰幸奥野; Hideaki Hamada; 英明浜田
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】生物処理槽の形状によらず、生物処理槽内の担体全てから余剰に増殖した微生物を剥離させることで、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象を低減し、かつ担体の含水率や、担体への微生物の付着量、水分中のｐＨ値、栄養剤濃度等の条件が処理装置内の担体全てにおいて、ほぼ均一になるようにすることで、局所的な性能の差を低減し、安定した性能を発揮することができるＶＯＣガスの処理方法を提供すること。
【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ガスの処理方法において、生物処理槽１内に担体が浸漬するように一時的に水を注入するとともに、担体の下から散気し、担体の逆洗及び攪拌を行う。
【選択図】図１

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ガスの処理方法に関し、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ガスの処理方法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、この方法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、生物処理槽が直方体の場合、四隅は攪拌できないといった問題があった。
担体全体を十分に攪拌できなければ、微生物の付着量に局所的な差が生じた場合、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。
さらに、適切な攪拌がなされないまま長期間運転を行った場合、担体充填層下部の担体が上部の担体の重量により圧縮、密着されるため、空気が通過しない場所が増加し、さらに処理性能が悪化することがあった。
また、ガスが担体下部より上部に向かい通過する方式では、担体の含水率や担体中に含まれる水分のｐＨ値、及び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。担体の含水率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、局所的な処理能力の差が生じ、結果として装置全体の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ガスの処理方法が有する問題点に鑑み、生物処理槽の形状によらず、生物処理槽内の担体すべてから余剰に増殖した微生物を剥離させることで、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象を低減し、かつ担体の含水率や、担体への微生物の付着量、水分中のｐＨ値、栄養剤濃度等の条件が処理装置内の担体すべてにおいて、ほぼ均一になるようにすることで、局所的な性能の差を低減し、安定した性能を発揮することができるＶＯＣガスの処理方法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ガスの処理方法は、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ガスの処理方法において、生物処理槽内に担体が浸漬するように一時的に水を注入するとともに、担体の下から散気し、担体の逆洗及び攪拌を行うことを特徴とする。

この場合において、生物処理槽内に注入する水として、ＶＯＣガスの生物処理に必要な栄養剤を添加し、かつ所定のｐＨに調整した水を使用することができる。

本発明のＶＯＣガスの処理方法によれば、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ガスの処理方法において、生物処理槽内に担体が浸漬するように一時的に水を注入するとともに、担体の下から散気し、担体の逆洗及び攪拌を行うことから、生物処理槽の形状によらず、生物処理槽内の担体すべてから余剰に増殖した微生物を剥離させることができ、これにより、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象を低減し、かつ担体の含水率や担体への微生物の付着量、水分中のｐＨ値、栄養剤濃度等の条件をほぼ均一にし、局所的な性能の差を低減して安定した性能を発揮することができる。

この場合、生物処理槽内に注入する水として、ＶＯＣガスの生物処理に必要な栄養剤を添加し、かつ所定のｐＨに調整した水を使用することにより、所定のｐＨ値、栄養剤濃度に調整した水に担体を浮遊させ、エアー攪拌を行うことで、担体充填層中のすべての担体において、含水率やｐＨ値、栄養剤濃度がほぼ均一となる。

以下、本発明のＶＯＣガスの処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
このＶＯＣガスの処理方法は、貯留水槽内で所定のｐＨ値、栄養剤濃度に調整された循環水を、生物処理槽内に充填された担体すべてが浸漬できるように生物処理槽内に注入し、担体を循環水中に浮遊させるとともに、担体下部よりエアーを送ることで、余剰に付着した微生物を逆洗し剥離させ、さらにエアーによる攪拌効果により担体充填層中の担体が攪拌する。

このように、所定のｐＨ値、栄養剤濃度に調整した循環水中に担体を浮遊させ、エアー攪拌を行うことで、担体充填層中のすべての担体において、含水率やｐＨ値、栄養剤濃度がほぼ均一となる。
また、一旦担体を循環水中に浮遊させ、エアー攪拌を行うことで、担体充填層下部の担体の圧縮、密着が解消されるとともに、担体充填層中の担体が上下方向にも攪拌・混合され、さらに、エアー攪拌により、余剰に付着した微生物は担体より剥離される。
以上により、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象が低減されるため、担体充填層全体を有効に利用することができ、安定した性能を発揮することができる。

図１に、本発明のＶＯＣガスの処理方法の一実施例を示す。
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。
また、バルブ１５の開閉により排気ガスａはその一部又は全量を生物処理槽１に導く運転と、系外に排出又は別途設置した処理装置へ導く運転とを選択することができる。
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、貯留水槽１３から散水ポンプ３により、貯留水槽１３内部の循環水ｃを散水管１２まで送水する配管と、バルブ９を介して生物処理槽１の底部へ送水する配管とが配置されている。

微生物付着担体は、十分に水を含んだ状態での比重が水と同程度であれば、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、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り、本実施例では二段の場合を例示している。
また、生物処理槽１にはブロア５からエアー攪拌用の空気が散気管６に送気されるとともに、オーバーフロー水ｇを貯留水槽１３に送水するオーバーフロー配管、及びバルブ１６を介して排水ｈを貯留水槽１３に排出する配管が設けられている。

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に送気されるとともに、水槽への新たな補給水ｅの配管、ｐＨ計１９、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。
また、ＮａＯＨ溶液等のｐＨ調整剤の貯留タンク１７と注入ポンプ１８、及び貯留ランク１７から貯留水槽１３へとｐＨ調整剤ｉを注入する配管が設けられている。

次に、本実施例のＶＯＣガスの処理方法について、通常運転時と担体攪拌洗浄運転時に分けて説明する。
（１）通常運転時
図１において、バルブ１５、バルブ９は閉、バルブ１６は開である。排気ファン２により生物処理槽１の充填層１１の下部に送気された排気ガスａ中のＶＯＣは、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、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。
散水された循環水ｃは生物処理槽１の底部に設けられたドレン配管を通り貯留水槽１３に流下する。

（２）担体攪拌洗浄運転時
図１において、バルブ１６は閉、バルブ９は開とする。
また、排気ファン２を一時的に停止できる場合、バルブ１５は不要であるが、停止できない場合はバルブ１５を開として排気ガスａを大気放出又は別途設置の処理装置に導く。
貯留水槽１３中の循環水ｃは、ｐＨ計１９及びｐＨ調整剤注入ポンプ１８により所定ｐＨに調整され、栄養剤の注入ポンプ７により所定の栄養剤濃度になるように栄養剤ｄが添加されている。

貯留水槽１３中の循環水ｃは、散水ポンプ３により生物処理槽１に送水され、すべての担体が十分に浸漬する水位まで貯留される。
水を十分に含み、比重が水と同程度になった担体は循環水中で浮遊状態にあるか、又は僅かな外力により容易に浮上するため、ブロア５及び散気管６により空気を送風することで、担体の充填層１１はエアー攪拌され、余剰に付着した微生物が担体より剥離するとともに、充填層下部にあった担体は圧縮・密着状態から開放される。
さらに、すべての担体が一様に循環水に浸漬するため、すべての担体中のｐＨ値、栄養剤濃度、含水率がほぼ均一となる。
担体より剥離した微生物は、オーバーフロー水ｇとして貯留水槽１３に送水される。

なお、担体攪拌洗浄運転は、排気ガスａの濃度や風量にもよるが、１日に１回〜１０日に１回程度の頻度で行うのが望ましい。
攪拌洗浄運転終了後、バルブ１６を開とすることで、生物処理槽１中の循環水ｃは排水ｈとして貯留水槽１３に流下する。

以上の担体攪拌洗浄運転により、ＶＯＣガスを生物処理する上で、性能を決定する重要な要素である含水率やｐＨ値、栄養剤濃度がすべての担体でほぼ均一となるように制御することが容易となる。
さらに、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象が低減されるため、担体充填層全体を有効に利用することができ、安定した性能を発揮することができる。

以上、本発明のＶＯＣガスの処理方法について、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ガスの処理方法は、担体すべてから余剰に増殖した微生物を剥離させることにより、圧力損失の上昇及び空気の偏流現象を低減し、かつ担体の含水率や担体への微生物の付着量、水分中のｐＨ値、栄養剤濃度等の条件をほぼ均一にし、局所的な性能の差を低減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ガスの生物処理の用途に広く好適に用いることができる。

本発明のＶＯＣガスの処理方法の一実施例を示すフロー図である。

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ブロア
６散気管
７栄養剤の注入ポンプ
８栄養剤の貯留タンク
９バルブ
１０排気口
１１担体の充填層
１２散水管
１３貯留水槽
１４散気管
１５バルブ
１６バルブ
１７ｐＨ調整剤貯留タンク
１８ｐＨ調整剤注入ポンプ
１９ｐＨ計
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
ｇオーバーフロー水
ｈ排水
ｉｐＨ調整剤

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ガスの処理方法において、生物処理槽内に担体が浸漬するように一時的に水を注入するとともに、担体の下から散気し、担体の逆洗及び攪拌を行うことを特徴とするＶＯＣガスの処理方法。
生物処理槽内に注入する水として、ＶＯＣガスの生物処理に必要な栄養剤を添加し、かつ所定のｐＨに調整した水を使用することを特徴とする請求項１記載のＶＯＣガスの処理方法。