JP2009106807A

JP2009106807A - Ｖｏｃガス処理装置の運転方法

Info

Publication number: JP2009106807A
Application number: JP2007279136A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Yoshida; 輝久吉田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】流入排気ガス温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能を得ることができるＶＯＣガス処理装置の運転方法を提供すること。
【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に導いて生物分解するＶＯＣガス処理装置の運転方法において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽１３にｐＨセンサー１５を設け、ｐＨセンサー１５の指示値に基づいてスプレー水貯留槽１３に対するｐＨ調整液の注入制御を行うとともに、担体充填槽１１に湿度センサー１４を設け、湿度センサー１４の相対湿度指示値に基づいてスプレー水散水ポンプ３の運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む排気ガスを微生物付着担体を用いて生物処理する装置おいて、流入排気ガス温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能が得られるようにしたＶＯＣガス処理装置の運転方法に関するものである。

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（本明細書において、「ＶＯＣガス」という場合がある。）として捕集した後、通常は燃焼炉に導いて酸化分解処理が行われている。

しかし、この従来の燃焼法では、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、この充填槽に微生物に必要な水分を補給しながら、排気ガスを導く。
排気ガス中のＶＯＣ成分は、担体保持水に溶解した後、担体付着微生物に吸着され、炭酸ガスと水に生物分解されるといった過程を踏んで、排気ガスから除去される。

また、微生物量や生物活性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スプレー水を担体上部から散水することで、微生物に栄養源を補給する必要がある。
対象とするＶＯＣによっては、担体に保持された水分中に溶解して、徐々に酸性あるいはアルカリ性へと水分のｐＨが変化していくため、ｐＨが微生物活性に悪影響を及ぼさないようｐＨを調整することも必要となる。

担体に含まれる水分量や保持水のｐＨを微生物の至適領域に保持するための方法として、栄養剤を溶解したスプレー水のｐＨを中性域に保ち、そのスプレー水を担体上部から常時散水する方法が考えられる。
しかし、散水を行っている時間帯は、排気ガスの流れが水の流れによって阻害されて通気抵抗が大きくなるため、通常は、できるだけ排気ガスの流れを阻害しないよう、間欠的に短時間でスプレーを行う。
排気ガス中のＶＯＣ濃度やガスの温度が安定している場合は、所定の時間間隔で散水を行うことで、担体内の水分量や適正なｐＨを保持し、生物活性の低下を防止することができるが、ＶＯＣ発生源の条件は時間的に大きく変動する場合が多く、変動のパターンも日によって異なるため、散水ポンプをタイマーで間欠運転しても、水分量が不足したり、ｐＨが急激に低下又は上昇し、生物活性が低下するおそれがある。

本発明は、上記従来のＶＯＣガス処理装置の運転方法が有する問題点に鑑み、流入排気ガス温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能を得ることができるＶＯＣガス処理装置の運転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ガス処理装置の運転方法は、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ガス処理装置の運転方法において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽にｐＨセンサーを設け、該ｐＨセンサーの指示値に基づいてスプレー水貯留槽に対するｐＨ調整液の注入制御を行うとともに、担体充填槽に湿度センサーを設け、該湿度センサーの相対湿度指示値に基づいてスプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とする。

この場合において、湿度センサーを担体充填槽の複数箇所に設置し、少なくとも１台の湿度センサーの相対湿度指示値が９０〜９９％の範囲内の設定値まで低下した時点で、スプレー水散水ポンプの運転を行うことができる。

また、湿度センサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプの運転を行うことができる。

本発明のＶＯＣ排ガスの処理方法によれば、スプレー水貯留槽に設けたｐＨセンサーを用いてスプレー水のｐＨを常に中性域に保持するとともに、担体充填槽の湿度センサーの指示値に基づいて散水ポンプを運転し、スプレー水を散水することから、担体内の水分量や微生物の周りのｐＨを適正領域に保持することができ、流入排気ガスの温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持しＶＯＣ除去性能の低下を防止することができる。

この場合、湿度センサーを担体充填槽の複数箇所に設置し、少なくとも１台の湿度センサーの相対湿度指示値が９０〜９９％の範囲内の設定値まで低下した時点で、スプレー水散水ポンプの運転を行うことにより、平面上の位置によって担体の乾燥度合が変わる担体充填槽の部分的な湿度の低下を防止することができる。

また、湿度センサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプの運転を行うことにより、水分や栄養源の補給を定期的に行いながら、担体充填槽のｐＨを微生物の至適領域に保持することができ、安定した高い除去性能が得られることになる。

以下、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法は、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ガス処理装置の運転方法に関するもので、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽１３にｐＨセンサー１５を設け、該ｐＨセンサー１５の指示値に基づいてスプレー水貯留槽１３に対するｐＨ調整液の注入制御を行い、スプレー水のｐＨを中性域に保持する。
また、担体充填槽１１の上部空間に湿度センサー１４を設け、相対湿度の指示値に基づいて中性に保たれたスプレー水を散水ポンプ３で散水することにより、担体充填槽１１内の相対湿度を常に１００％付近に保持する。
また、スプレー水の散水ポンプ３は、上記湿度センサー１４に基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて運転することも可能である。

図１に、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法の一実施例を示す。
塗装工場等のＶＯＣ発生源から排気ファン２によって捕集されたＶＯＣ排気ガスａは、排気ガス処理装置の生物処理槽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二段に充填した担体充填槽１１が設けられるとともに、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、底部のスプレー水貯留槽１３から散水ポンプ３により、貯留槽内部のスプレー水ｃを散水管１２まで送水する配管が設けられている。

微生物付着担体は、セラミックやプラスチック、合成繊維等を様々の形状に加工したもの、あるいはスポンジ状に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、担体充填槽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、図１のように二段に限定されるものではなく、単段あるいは三段に積重ねることも可能である。
また、図１では、ＶＯＣ排気ガスａは、担体充填槽１１の下部から上向流で流入させ、上部から処理ガスｂを排出しているが、下降流で処理することも可能である。

下段の担体充填槽１１の上部空間には、湿度センサー１４が２台設置されており、センサーの信号を制御盤（図示省略）へと送信するよう構成されている。
湿度センサー１４の設置位置は、担体充填槽１１が単段の場合は、空気の流れの下流側となる担体充填槽１１の上部空間に設置し、複数段の場合は、最下段の担体充填槽の上部空間に設置することが望ましい。
なお、下降流の場合は、湿度センサー１４の設置位置は、最上段の担体充填槽の下部空間となる。

湿度センサーの台数は、特に限定されるものではないが、設置面積の大きい処理槽では、担体充填槽１１を通過する空気の流れが不均一になりやすく、平面上の位置によって担体の乾燥度合が変わるため、複数箇所に設けることが好ましい。

また、スプレー水貯留槽１３にはｐＨセンサー１５が設けられ、同様に信号を制御盤へと送信するように構成する。
なお、図１では省略しているが、スプレー水貯留槽１３内のｐＨを均一化するため、別途攪拌機や攪拌用空気などの攪拌混合手段を設けることが好ましい。

一方、生物処理槽１の外部には、ｐＨ調整液貯留タンク５、栄養剤貯留タンク７及び注入ポンプ４、６が配置され、ｐＨ調整液ｄ、栄養剤ｅをスプレー水貯留槽１３へと導くための配管が設けられている。
また、図１には示していないが、蒸発した水分を補給するために、通常は別途、新水補給用の配管が設けられている。

次に、本実施例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の下部に流入したＶＯＣ排気ガスａは、担体充填槽１１の担体間隙を流れる間に、ＶＯＣ成分が担体表面及び内部の担体保持水に徐々に溶解し、続いて担体に付着した微生物により吸着されて、通常、炭酸ガスと水に分解される。
そのため、担体充填槽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ている状態を保つ必要がある。
そこで、水分及び栄養剤の補給を目的として、数時間間隔で散水ポンプ３を起動して所定の時間（数分程度）散水できるように、予めタイマーで運転スケジュールを設定しておくことが望ましい。

流入ガスの多くは、水に溶解した時点、あるいは生物分解が進む過程で、酸性あるいはアルカリ性になるＶＯＣ成分を含んでいる。
一般的には、酸性となる場合が多く、ＶＯＣ濃度が高い時間帯には、特に排気ガス流入部に近い担体充填槽下部ほど、ｐＨが低下しやすい。
そのため、タイムスケジュールに従って、所定の時間スプレー水を散水すると、担体内の低いｐＨの水がスプレー水と置換され、担体から底部の貯留槽へと流下する。

このような散水ポンプ３の運転に伴って、スプレー水貯留槽１３のｐＨが低下し、予め設定したｐＨ以下になると、ｐＨセンサー１５の指示値により、制御盤を介して注入ポンプ４が起動し、苛性ソーダ等のｐＨ調整液ｄがｐＨ調整液貯留タンク５からスプレー水貯留槽１３へと注入され、ｐＨが中性領域へと戻される。
注入ポンプ４の停止については、タイマーで所定の時間運転して停止させることも可能であるが、注入したｐＨ調整液がスプレー水貯留槽１３内の攪拌装置により、すぐに分散して、ｐＨの均一化が図れる場合には、ｐＨ値の下限及び上限設定値を設けて、注入ポンプの運転・停止を行うことが好ましい。
また、通常のｐＨ変化は、酸性又はアルカリ性のいずれかになるため、ｐＨ調整液は、硫酸等の酸性液又は苛性ソーダ等のアルカリ液のいずれかを選定できるが、時間帯によって排気ガスのＶＯＣ組成が大きく変動し、酸性になったりアルカリ性になったりする場合には、２種類の液を注入する設備を設ける必要がある。

本実施例においては、前記タイマーによるスケジュール運転に加えて、担体充填槽１１の上部空間に設けた湿度センサー１４の指示値に基づいて散水ポンプ３を運転する。
図２は、散水ポンプ３の運転状態の１例を示したもので、Ａの運転は、タイマーにより３時間間隔で起動させたときの運転を表す。
なお、１回当たりの散水時間や散水間隔は、担体の水分保持量が過剰にならない程度にタイマーで設定することが好ましい。

湿度センサー１４の指示値は、担体全体に必要十分な水分が保持されている場合は、相対湿度１００％となるが、排気ガスの流入に伴って水分が蒸発し、乾燥してくると湿度が低下し始める。
特に、設置面積の大きい処理槽では、担体充填槽１１を通過する空気の流れが不均一になりやすく、通気量が多い場所ほど乾燥が進み、生物活性が低下するおそれがある。
そこで、複数台の湿度センサー１４を担体充填槽１１の直上部に設け、湿度が低下した部分を検知する。

散水ポンプ３を起動する湿度センサー１４の下限設定値は、９０〜９９％の範囲で設定するが、例えば、設定値を９５％としておき、複数台の湿度センサー１４の少なくとも１台が９５％まで低下したときに、その湿度センサー１４の下部では担体の乾燥が始まっていると判断し、散水ポンプ３を起動させる。
担体充填槽１１の上部空間の湿度は、排気ガス温度の時間変動や、タイマーによるスケジュール運転Ａによっても担体に保持されている水分量が変動して湿度が影響を受けるため、湿度センサー１４に基づく散水ポンプ３の湿度制御運転Ｂは、図２に示すように不定期となる。

以上により、本実施例のＶＯＣガス処理装置の運転方法は、ＶＯＣ排気ガスを、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ガス処理装置において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽１３にｐＨセンサー１５を設け、該ｐＨセンサー１５の指示値に基づいてスプレー水貯留槽１３に対するｐＨ調整液の注入制御を行ってスプレー水のｐＨを中性領域に保つとともに、担体充填槽１１の上部空間（下流側空間）に湿度センサー１４を設け、相対湿度の指示値に基づいて中性に保たれたスプレー水を散水する湿度制御運転Ｂと、タイマーによるスケジュール運転Ａとを組み合わせて散水ポンプ３を運転することから、担体内の水分量や微生物の周りのｐＨを適正領域に保持することができ、流入排気ガスの温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能が得られるという効果を有する。

以上、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法について、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ガス処理装置の運転方法は、担体内の水分量や微生物の周りのｐＨを適正領域に保持することにより、流入排気ガス温度やＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能が得られるという特性を有していることから、ＶＯＣガスを生物処理する汎用のＶＯＣガス処理装置に広く好適に用いることができる。

本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法の一実施例を示すフロー図である。スプレー水散水ポンプの担体充填槽内湿度センサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを示すグラフである。

符号の説明

１生物処理槽
１１担体充填槽
１２散水管
１３スプレー水貯留槽
１４湿度センサー
１５ｐＨセンサー
２排気ファン
３散水ポンプ
４注入ポンプ
５ｐＨ調整液貯留タンク
６注入ポンプ
７栄養剤貯留タンク
ａＶＯＣ排気ガス
ｂ処理ガス
ｃスプレー水
ｄｐＨ調整液
ｅ栄養剤
ｆ越流排水

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ガス処理装置の運転方法において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽にｐＨセンサーを設け、該ｐＨセンサーの指示値に基づいてスプレー水貯留槽に対するｐＨ調整液の注入制御を行うとともに、担体充填槽に湿度センサーを設け、該湿度センサーの相対湿度指示値に基づいてスプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とするＶＯＣガス処理装置の運転方法。
湿度センサーを担体充填槽の複数箇所に設置し、少なくとも１台の湿度センサーの相対湿度指示値が９０〜９９％の範囲内の設定値まで低下した時点で、スプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とする請求項１記載のＶＯＣガス処理装置の運転方法。
湿度センサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のＶＯＣガス処理装置の運転方法。