JP2012245488A

JP2012245488A - 生物脱臭システム

Info

Publication number: JP2012245488A
Application number: JP2011120887A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Suzuki; 新樹鈴木; Masahiro Maeba; 雅裕前場; Atsushi Sato; 佐藤　　淳
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: JP5901147B2

Abstract

【課題】生物脱臭装置に供給される臭気ガスの負荷変動を抑えることにより脱臭性能の安定化を図る。
【解決手段】微生物保持担体を用いて臭気ガスＧを脱臭する生物脱臭装置４と、生物脱臭装置４の前段に設けられ、活性炭を用いて臭気ガスを吸脱着処理する第一活性炭吸着装置２とを有する生物脱臭システム１であって、この生物脱臭システム１の第一活性炭吸着装置２には使用済活性炭１０が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、微生物保持担体を用いて臭気ガスを脱臭する生物脱臭装置を備えた生物脱臭システムに関する。

例えば、し尿処理施設においては、臭気成分の除去を目的として、微生物が担持された微生物保持担体を用いた生物脱臭装置が使用されている。当該生物脱臭装置は、微生物保持担体を充填して形成した充填層に臭気ガスを通気させて脱臭を行っている。

一方、脱臭性能を高めるため、生物脱臭装置の前段又は後段に活性炭を用いて脱臭を行う活性炭吸着装置を設置する場合もある。特許文献１には、臭気ガスの臭気濃度が所定濃度を超えた場合に生物脱臭装置の後段に設置した活性炭吸着装置に臭気ガスを送気する生物脱臭システムが記載されている。
また、生物脱臭装置の微生物保持担体に含まれる微生物は、臭気ガスが含有する硫黄酸化菌等を栄養分として吸収し、その生命を維持している。

特開平２−１１５０１９号公報

ところで、施設によっては、機器の運転及び停止を繰り返すため、臭気発生源から発生する臭気ガスの臭気濃度が周期的に変動する場合がある。例えば、し尿処理施設の場合、主に平日の昼間に機器を運転させるため、この時間に臭気ガスを大量に脱臭処理する一方、夜間は脱臭処理を行わない。即ち、臭気発生源から発生する臭気ガスは、一日の周期で周期的に変動し、臭気発生のピーク時においては、生物脱臭装置は高負荷となるが、それ以外では臭気はほとんど発生せず、生物脱臭装置の負荷はほとんどなくなる。また、週末や長期休みの期間などは、脱臭処理を行わないため、長時間に亘って臭気は発生しない。

このように、臭気発生源から発生する臭気ガスの臭気濃度が極端に変動すると、微生物の成長に支障が生じる場合がある。例えば、一定時間臭気の発生がない、例えば夜間においては微生物の反応が低下してしまい、そのような状態で突然高濃度の臭気ガスが供給されると、生物脱臭装置は本来の性能を発揮することができず、完全な脱臭を実施することができない場合がある。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、生物脱臭装置に供給される臭気ガスの負荷変動を抑えることにより脱臭性能の安定化を図ることができる生物脱臭システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の生物脱臭システムは、微生物保持担体を用いて臭気ガスを脱臭する生物脱臭装置と、該生物脱臭装置の前段に設けられ、活性炭を用いて臭気ガスを吸脱着処理する第一活性炭吸着装置とを有する生物脱臭システムであって、前記第一活性炭吸着装置には使用済活性炭が充填されていることを特徴とする。

上記構成によれば、臭気ガスの臭気濃度が高い場合は、臭気ガスの臭気が第一活性炭吸着装置の使用済活性炭によって吸着される。これにより、生物脱臭装置に導入される臭気ガスの臭気濃度が低下し、生物脱臭装置への負荷が軽減される。また、臭気ガスの臭気濃度が略ゼロである場合は、第一活性炭吸着装置に充填されている使用済活性炭から放出される臭気成分によって生物脱臭装置の微生物の性能を保持することができる。よって、生物脱臭装置に供給される臭気ガスの負荷変動を抑えることにより脱臭性能の安定化を図ることができる。

また、生物脱臭システムは、更に、前記活性炭を再生する活性炭再生手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、臭気ガスの未発生時に前記活性炭再生手段を機能させ、前記活性炭を再生することが好ましい。

上記構成によれば、活性炭再生手段の機能により、使用済活性炭が再生されつつ、臭気成分を放出する。よって、より確実に使用済活性炭から臭気成分を放出することができ、微生物の性能を保持することができる。

また、前記第一活性炭吸着装置の入口及び出口の少なくとも一方に臭気濃度検出手段を設け、前記制御手段は、臭気濃度に応じて前記活性炭再生手段を機能させることが好ましい。
上記構成によれば、臭気濃度に応じて自動的に活性炭再生手段を機能させることができる。

また、生物脱臭システムは、更に、前記生物脱臭装置の後段に第二活性炭吸着装置を設け、前記使用済活性炭は、前記第二活性炭吸着装置で使用された活性炭であることが好ましい。

上記構成によれば、生物脱臭装置において処理しきれなかった臭気ガスは、第二活性炭吸着装置によって処理される。これにより、第一活性炭吸着装置及び生物脱臭装置で処理可能な臭気ガス量を超える臭気ガスの脱臭処理を行うことができる。
さらに、第二活性炭吸着装置において使用された活性炭は、使用済活性炭として第一活性炭吸着装置に充填され、使用される。これにより、必要とされる活性炭の量を半減させることができ、生物脱臭システムの運用コストを低減させることができる。

また、前記生物脱臭装置は、前記微生物保持担体に水分を散布するための散水機と、前記水分を貯留する循環水槽を備え、さらに、前記循環水槽に所定のタイミングでチオ硫酸ナトリウムを供給可能な培養液貯留槽を備えることが好ましい。
上記構成によれば、例えば、長期間に亘って臭気発生源から臭気ガスが発生しない場合においても、臭気ガス以外の栄養源としてチオ硫酸ナトリウムが供給されるため、微生物の性能を一定に保持することができる。

また、前記活性炭再生手段は、前記活性炭を加熱する加熱手段とすることができる。

また、前記活性炭再生手段は、前記第一活性炭吸着装置内の圧力を調整する圧力調整手段とすることができえる。

また、前記臭気ガスは間欠的に発生している。
本発明の生物脱臭システムは、臭気ガスが間欠的に発生するような臭気発生源に使用されることがより効果的である。

本発明の実施形態に係る生物脱臭システムの概要を示す模式図である。本発明の実施形態に係る生物脱臭装置の概略構成図である。時間経過による臭気ガスの臭気濃度の変化を示すグラフである。本発明の実施形態の変形例に係る圧力調整装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る生物脱臭システム１の概要を示す模式図である。生物脱臭システム１は、第一ダクト３を介して、し尿処理施設等の臭気発生源３０で発生した臭気ガスＧが導入される第一活性炭吸着装置２と、第一活性炭吸着装置２の後段に設けられ、第二ダクト５を介して第一活性炭吸着装置２と接続された生物脱臭装置４と、生物脱臭装置４の後段に設けられ、第三ダクト７を介して生物脱臭装置４と接続された第二活性炭吸着装置６と、第四ダクト１１を介して排出される処理ガスを引き出す誘引ファン８と、制御装置９とを有する。臭気ガスＧは、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、アンモニア等を含むガスである。

第一活性炭吸着装置２は、活性炭を用いて臭気ガスＧを吸脱着処理する装置であり、活性炭を充填する活性炭充填部１２と、活性炭充填部１２に充填された活性炭を加熱する加熱装置１３とを有する。活性炭充填部１２には使用済活性炭１０が充填されている。この使用済活性炭１０は、第二活性炭吸着装置６で既に使用された活性炭である。

臭気発生源３０と第一活性炭吸着装置２とを接続する第一ダクト３は、第一活性炭吸着装置２の下部に接続されている。また、第一活性炭吸着装置２と生物脱臭装置４とを接続する第二ダクト５は、第一活性炭吸着装置２の上部に接続されている。即ち、臭気ガスＧは、第一ダクト３を介して第一活性炭吸着装置２の下部に導入され、上昇するのに伴い、活性炭充填部１２に充填された使用済活性炭１０を通過することによって脱臭される。

また、第一活性炭吸着装置２の入口には、第一臭気センサ１４が設けられているとともに、出口には、第二臭気センサ１５が設けられている。第一臭気センサ１４と第二臭気センサ１５は、制御装置９に接続されている。第一臭気センサ１４と第二臭気センサ１５としては、半導体ガスセンサ等、臭気ガスの臭気濃度を測定可能なセンサを適宜採用することができる。

さらに、制御装置９は、加熱装置１３と接続されている。加熱装置１３は、活性炭を加熱することにより活性炭を再生させる手段であり、電気ヒータやガスバーナ等を採用することができる。加熱装置１３は、第一臭気センサ１４と第二臭気センサ１５によって測定される臭気ガスＧの臭気濃度によって制御されるように構成されている。制御方法については後述する。

図２に示すように、生物脱臭装置４は、４つの充填層１６と、それぞれの充填層１６に散水を行う４つの散水機１７と、散水機１７に水を供給する循環水槽１８と、循環水槽１８に培養液を供給するための培養液貯留槽１９とを有する。

４つの充填層１６は、上下２段構成の２つの充填層１６が２組格納されてなり、生物脱臭装置４の下部から導入された臭気ガスＧが、４つの充填層１６を順に通過するように構成されている。それぞれの充填層１６には、微生物保持担体２１が充填されている。微生物保持担体２１は、吸水性、膨潤性の高い合成樹脂、例えばポリウレタンからなる。その他、微生物保持担体２１を構成する素材としては、硬質塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチロール等を採用することができる。

循環水槽１８は、生物脱臭装置４の下部に配置されている。循環水槽１８には、補給水供給装置２２から補給水が供給されるように構成されている。補給水は、散水機１７によって微生物保持担体２１に供給される。これにより充填層１６の汚れを防止することができる。
散水機１７は散水配管２５を介して循環水槽１８と接続されている。散水配管２５の途中には、散水ポンプ２６が設けられている。この散水ポンプ２６は、制御装置９によって制御されている。

さらに、循環水槽１８は、培養液供給配管２３を介して培養液貯留槽１９と接続されている。培養液貯留槽１９には、微生物を培養するための培養液であるチオ硫酸ナトリウムが貯留されている。チオ硫酸ナトリウムは、循環水槽１８内の供給水に添加され、散水機１７により充填層１６に散布されることによって、微生物に栄養源が供給される。また、培養液供給配管２３の途中には、給水ポンプ２４が設けられており、この給水ポンプ２４は制御装置９により制御されている。

第二活性炭吸着装置６は、加熱装置１３が設けられていないこと以外は、第一活性炭吸着装置２と同様の構成である。生物脱臭装置４の上部より排出された臭気ガスＧは、第三ダクト７を介して第二活性炭吸着装置６の下部に導入される。第二活性炭吸着装置６によって、さらに脱臭された臭気ガスＧは、第四ダクト１１の途中に設けられた誘引ファン８によって処理ガスとして引き出される。

第二活性炭吸着装置６に使用された活性炭は、廃棄されることなく、第一活性炭吸着装置２に使用済活性炭１０として再利用される。活性炭の交換は、定期的に実施され、第二活性炭吸着装置６の活性炭充填部３１には新規に活性炭が充填される。なお、活性炭の交換は、定期的に実施してもよいし、活性炭の状態を監視しながら適宜実施してもよい。

次に、本実施形態の生物脱臭システム１の作用について説明する。
ここでは、臭気発生源３０から発生する臭気ガスＧの臭気濃度が図３のグラフに示すように変化するものとして説明する。図３の横軸は時間であり、縦軸は臭気濃度である。
図３から明らかなように、臭気ガスＧの臭気濃度は、略周期的に変化している。具体的には、臭気ガスＧは、臭気濃度が高い時間（Ｐ）と臭気濃度が略ゼロの時間（Ｒ）を繰り返すように発生している。臭気濃度のピークＰ１〜Ｐ５の周期（各ピーク間の間隔）は、略１日（２４時間）である。各ピークの幅は、約７時間であり、ピークとピークの間には、約１７時間臭気が発生しない時間がある。
一方、ピークＰ５とピークＰ６との間隔は約３日（７２時間）であり、この間は長時間臭気ガスＧが発生しない。

即ち、本実施形態においては、周期的に高い濃度の臭気ガスＧが発生する時間と、略臭気ガスＧの発生がない時間が繰り返されている。つまり、臭気ガスＧは間欠的に発生している。また、不定期に長時間臭気ガスＧが発生しない時間帯もある。

本実施形態の生物脱臭システム１によれば、臭気ガスＧの臭気濃度が高い時間帯（図３のＰ１〜Ｐ７）は、第一ダクト３から導入された臭気ガスＧの臭気が第一活性炭吸着装置２の使用済活性炭１０によって吸着される。これにより、生物脱臭装置４に導入される臭気ガスＧの臭気濃度が低下し、生物脱臭装置４への負荷が軽減される。なお、第一活性炭吸着装置２に充填されている活性炭は使用済活性炭１０であるが、使用済みであってもある程度の吸着能力を有している。よって、使用済活性炭１０は、生物脱臭装置４の処理負荷を軽減させるには十分の脱臭性能を有している。

また、臭気ガスＧの臭気濃度が略ゼロである時間帯（符号Ｒ１〜Ｒ５）は、第一活性炭吸着装置２に充填されている使用済活性炭１０が加熱装置１３によって加熱される。これにより、使用済活性炭１０は再生されつつ、臭気成分を放出する。次いで、臭気成分は第二ダクト５を介して生物脱臭装置４に導入され、微生物保持担体２１の微生物に供給される。これにより、臭気ガスＧの臭気濃度が略ゼロである時間帯においても、微生物に栄養分が供給されるため、微生物の性能を保持することができる。

加熱装置１３は、第二臭気センサ１５によって測定される第二ダクト５を流れる臭気ガスＧの臭気濃度に基づいて作動する。具体的には、加熱装置１３は、第二臭気センサ１５によって計測される臭気濃度が略ゼロになったときに作動するように、制御装置９によって制御される。
また、第一臭気センサ１４によって測定される第一ダクト３を流れる臭気ガスＧの濃度の情報を参照してもよい。これにより、第一活性炭吸着装置２に導入される前の臭気濃度がゼロになった場合等に、より早く加熱装置１３を起動することができる。

なお、加熱装置１３は、第一臭気センサ１４及び第二臭気センサ１５を用いることなく、制御装置９に組み込まれたタイマーにより所定の時間に作動させるようにしてもよい。タイマーにより、加熱装置１３を作動させるタイミングは、臭気発生源３０となる機器の作動時間に応じて適宜変更される。

なお、加熱装置１３を作動させなくとも、使用済活性炭１０からは既に吸着された臭気成分が放出される。特に、使用済活性炭１０が飽和状態に近いほど、臭気成分が放出され、第二ダクト５を介して生物脱臭装置４に導入される。よって、必ずしも加熱装置１３を作動させる必要はなく、自然に使用済活性炭１０から脱着される臭気成分により微生物の性能を保持することができる。

以上の作用により、生物脱臭装置４に供給される臭気ガスＧの負荷変動を抑え、脱臭性能の安定化を図ることができる。

また、生物脱臭装置４において処理しきれなかった臭気ガスＧは、生物脱臭装置４の後段の第二活性炭吸着装置６によって処理される。これにより、第一活性炭吸着装置２及び生物脱臭装置４で処理可能な臭気ガス量を超える臭気ガスＧの脱臭処理を行うことができる。
さらに、第二活性炭吸着装置６において使用された活性炭は、使用済活性炭１０として第一活性炭吸着装置２に充填され、使用される。これにより、必要とされる活性炭の量を半減させることができ、生物脱臭システム１の運用コストを低減させることができる。

なお、第一活性炭吸着装置２及び生物脱臭装置４の処理能力が、供給させる臭気ガスＧに対して十分であれば、第二活性炭吸着装置６は省略することができる。

また、本実施形態の生物脱臭システム１によれば、例えば２０時間以上の長い期間に亘って、臭気ガスＧが生物脱臭装置４に導入されない時間帯（Ｒ５、図３参照）には、チオ硫酸ナトリウムが微生物保持担体２１に供給される。即ち、該培養液貯留槽１９に貯留されたチオ硫酸ナトリウムが循環水槽１８に供給され、チオ硫酸ナトリウムが添加された供給水が散水機１７により微生物保持担体２１に散布される。

チオ硫酸ナトリウムが循環水槽１８に供給されるタイミングは、制御装置９に組み込まれたタイマーにより制御される。制御装置９はこのタイミングに応じて給水ポンプ２４を制御し、これにより、所定時間にチオ硫酸ナトリウムが循環水槽１８に供給される。
従って、長期間に亘って臭気発生源３０から臭気ガスＧが発生しない期間においても、臭気ガスＧ以外の栄養源としてチオ硫酸ナトリウムが供給されるため、微生物の性能を一定に保持することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態においては、第一活性炭吸着装置２の使用済活性炭１０を再生する手段として、加熱装置１３を使用した。変形例は、この加熱装置１３の代替として、第一活性炭吸着装置２内の圧力を調整する圧力調整装置２７を設けている。

具体的には、図４に示すように、圧力調整装置２７は、第一活性炭吸着装置２に導入される空気を加圧する圧縮機２８と、第一活性炭吸着装置２の入口に設けられた第一圧力調整弁３２と、第一活性炭吸着装置２の出口に設けられた第二圧力調整弁３３とから構成される。圧縮機２８、第一圧力調整弁３２、及び第二圧力調整弁３３は制御装置９によって制御されるように構成されている。

この変形例によれば、臭気ガスＧの臭気濃度が略ゼロである時間帯は、第一活性炭吸着装置２に導入される空気が圧縮機２８によって圧縮され、次いで、この加圧された空気が第一圧力調整弁３２を介して適宜第一活性炭吸着装置２内に導入される。更に、適宜第二圧力調整弁３３が開閉操作される。これにより、第一活性炭吸着装置２の内部の圧力が上昇し、使用済活性炭１０に吸着される。使用済活性炭１０の減圧に伴い、この使用済活性炭１０に吸着された臭気成分が脱着される。次いで、脱着された臭気成分が生物脱臭装置４に導入され、生物脱臭装置４の微生物保持担体２１の微生物に供給される。
これにより、臭気ガスＧの臭気濃度が略ゼロである時間帯においても、微生物に栄養分が供給されるため、微生物の性能を保持することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第一活性炭吸着装置２に充填される活性炭は、第二活性炭吸着装置６において使用された使用済活性炭１０であるとしたが、これに限ることはなく、例えば、近隣のし尿処理施設の吸着塔で使用された活性炭を供給する構成としてもよい。

また、臭気ガスＧの臭気濃度が略ゼロである時間帯に第一活性炭吸着装置２に充填されている使用済活性炭を再生させる手段としては、加熱装置１３と圧力調整装置２７とを組み合わせる構成を採用してもよい。
また、活性炭吸着装置の構成であるが、多段の活性炭吸着装置の一つを順次予備の活性炭吸着装置とする所謂メリーゴーランド方式としてもよい。
さらに、加熱装置１３、圧力調整装置２７、及びチオ硫酸ナトリウムの供給等は、制御装置９に依ることなく、操作者が手動により実施してもよい。

１…生物脱臭システム、２…第一活性炭吸着装置、４…生物脱臭装置、６…第二活性炭吸着装置、９…制御装置（制御手段）、１０…使用済活性炭、１３…加熱装置（活性炭再生手段）、１４…第一臭気センサ（臭気濃度検出手段）、１５…第二臭気センサ（臭気濃度検出手段）、１７…散水機、１８…循環水槽、１９…培養液貯留槽、２１…微生物保持担体、２７…圧力調整装置（活性炭再生手段）、Ｇ…臭気ガス。

Claims

微生物保持担体を用いて臭気ガスを脱臭する生物脱臭装置と、
該生物脱臭装置の前段に設けられ、活性炭を用いて臭気ガスを吸脱着処理する第一活性炭吸着装置とを有する生物脱臭システムであって、
前記第一活性炭吸着装置には使用済活性炭が充填されていることを特徴とする生物脱臭システム。
更に、前記活性炭を再生する活性炭再生手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、臭気ガスの未発生時に前記活性炭再生手段を機能させ、前記活性炭を再生することを特徴とする請求項１に記載の生物脱臭システム。
前記第一活性炭吸着装置の入口及び出口の少なくとも一方に臭気濃度検出手段を設け、
前記制御手段は、臭気濃度に応じて前記活性炭再生手段を機能させることを特徴とする請求項２に記載の生物脱臭システム。
更に、前記生物脱臭装置の後段に第二活性炭吸着装置を設け、
前記使用済活性炭は、前記第二活性炭吸着装置で使用された活性炭であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生物脱臭システム。
前記生物脱臭装置は、前記微生物保持担体に水分を散布するための散水機と、前記水分を貯留する循環水槽を備え、
さらに、前記循環水槽に所定のタイミングでチオ硫酸ナトリウムを供給可能な培養液貯留槽を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の生物脱臭システム。
前記活性炭再生手段は、前記活性炭を加熱する加熱手段であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の生物脱臭システム。
前記活性炭再生手段は、前記第一活性炭吸着装置内の圧力を調整する圧力調整手段であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の生物脱臭システム。
前記臭気ガスは間欠的に発生することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の生物脱臭システム。