JP4537494B1 - ガス処理装置およびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、常時低い圧力損失で運転が可能なガス処理装置およびその運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】酸素が予め混合された被処理ガス１５が導入される生物反応塔１と、この生物反応塔１内に６つに分割されて設けられた担体充填層の集合体１０と、この６つに分割されて設けられた担体充填層の集合体１０にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構７０と、を備え、散水機構７０には、さらに６つに分割されて設けられた担体充填層の集合体１０の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にするための制御手段６０を有していることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、下水や産業排水等の有機性排水の嫌気性消化処理で発生するバイオガスや下水・排水処理工程で発生する臭気ガス、飲食店の調理場や廃棄物集積場所から発生する臭気ガス等のガス処理装置及びその運転方法に関する。
下水汚泥や生ごみといった有機性廃棄物や食品工場排水などの有機性排水の処理法として、メタン発酵処理法が多く適用されてきている。メタン発酵処理法は、有機性廃棄物や排水を生物反応槽に投入し、この生物反応槽内に充填したメタン発酵細菌群により有機物を分解し、メタンガスを主成分とするバイオガスを生成すると共に、排水中の有機物を分解除去する処理法である。しかしながら、排水中にたんぱく質由来などの硫黄成分が含まれている場合、硫酸還元菌の作用により、硫黄成分が還元され、バイオガス中に硫化水素ガスが含まれる。
ところで、バイオガス中に含まれるメタンガスをボイラーなどの燃料として使用する場合には、バイオガスに含まれる硫化水素ガスを除去する必要が生じる。この理由は、バイオガスを燃焼させる際にバイオガス中の硫化水素ガスが酸化されて硫黄酸化物が生成し、機器を腐食させる可能性があるためである。
また、下水・排水処理工程で発生する臭気ガス、飲食店の調理場や廃棄物集積場所から発生する臭気ガスも悪臭を伴い問題となる。
上記バイオガス中に含まれる硫化水素や臭気ガスを微生物を用いて高効率で生物脱臭もしくは脱硫させようとする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、生物反応塔内に微生物が付着された担体を充填した担体充填層を設け、この担体充填層に間欠的に散水しながら上記バイオガスや臭気ガスを通すことにより、上記ガス中に含まれる硫化水素や臭気成分を除去するものである。
しかしながら、上記特許文献１に開示された生物脱臭技術には、以下のような問題点が存在する。
生物反応塔内に設けられた一体（分離壁により複数に分割されていない）の担体充填層全体に間欠的に散水する構成であるため、被処理ガスとしてのバイオガスや臭気ガスが担体充填層を通過する際の圧力損失が高くなるという問題点があった。
本発明の目的は、常時低い圧力損失で運転が可能なガス処理装置およびその運転方法を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
バイオガスまたは臭気ガスまたはＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：揮発性有機化合物）を含むガスの内の少なくともいずれか１つのガス（以下、「被処理ガス」と称す）と酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、を備え、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にする散水アルゴリズムを備えた制御手段を有し、
さらに前記複数の担体充填層の各入口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「入口側個別圧力」と称す）と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の各出口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「出口側個別圧力」と称す）をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記制御手段には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、前記差圧が前記所定の基準圧力値を超えた担体充填層（以下、「増量散水対象の担体充填層」と称す）に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有したことを特徴とするガス処理装置である。
バイオガスまたは臭気ガスまたはＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：揮発性有機化合物）を含むガスの内の少なくともいずれか１つのガス（以下、「被処理ガス」と称す）と酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、を備え、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にする散水アルゴリズムを備えた制御手段を有し、
さらに前記複数の担体充填層の各入口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「入口側個別圧力」と称す）と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の各出口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「出口側個別圧力」と称す）をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記制御手段には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、前記差圧が前記所定の基準圧力値を超えた担体充填層（以下、「増量散水対象の担体充填層」と称す）に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有したことを特徴とするガス処理装置である。
請求項２に記載の発明は、
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、
を備えたガス処理装置の運転方法であって、
前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更される散水アルゴリズムを備えた散水制御工程を有し、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記散水制御工程には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる増量散水工程をさらに有したことを特徴とするガス処理装置の運転方法である。
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、
を備えたガス処理装置の運転方法であって、
前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更される散水アルゴリズムを備えた散水制御工程を有し、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記散水制御工程には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる増量散水工程をさらに有したことを特徴とするガス処理装置の運転方法である。
本発明の請求項１に係るガス処理装置によれば、
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、を備え、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にする散水アルゴリズムを備えた制御手段を有し、
さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記制御手段には、前記散水アルゴリズム基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有しているため、常時低い圧力損失で運転が可能であり、万が一、複数の担体充填層の内のいずれの担体充填層が閉塞しても、ガス処理装置を停止させることなく、前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水を行ない、前記増量散水対象の担体充填層を正常な担体充填層に復活させることが可能なガス処理装置を実現できる。
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、を備え、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にする散水アルゴリズムを備えた制御手段を有し、
さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記制御手段には、前記散水アルゴリズム基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有しているため、常時低い圧力損失で運転が可能であり、万が一、複数の担体充填層の内のいずれの担体充填層が閉塞しても、ガス処理装置を停止させることなく、前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水を行ない、前記増量散水対象の担体充填層を正常な担体充填層に復活させることが可能なガス処理装置を実現できる。
請求項２に係るガス処理装置の運転方法によれば、
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、
を備えたガス処理装置の運転方法であって、
前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更される散水アルゴリズムを備えた散水制御工程を有し、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記散水制御工程には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる増量散水工程をさらに有しているため、ガス処理装置を常時低い圧力損失で運転でき、万が一、複数の担体充填層の内のいずれの担体充填層が閉塞しても、ガス処理装置を停止させることなく、前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水を行ない、前記増量散水対象の担体充填層を正常な担体充填層に復活させることができる。
被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、
を備えたガス処理装置の運転方法であって、
前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更される散水アルゴリズムを備えた散水制御工程を有し、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記散水制御工程には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる増量散水工程をさらに有しているため、ガス処理装置を常時低い圧力損失で運転でき、万が一、複数の担体充填層の内のいずれの担体充填層が閉塞しても、ガス処理装置を停止させることなく、前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水を行ない、前記増量散水対象の担体充填層を正常な担体充填層に復活させることができる。
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態のガス処理装置の全体構成を模式的に説明する説明図、図２は図１に示す担体充填層の集合体の拡大断面図、図３は図１に示すガス処理装置の散水制御工程を説明するためのフローチャート、図４は図１に示すガス処理装置の脱硫性能と圧力損失を評価した結果を説明する説明図である。
図１および図２において、１は断面積（１ｍ×１ｍ）−担体充填層高さ１．２ｍ（１２００ｍｍ）の生物反応塔、２〜６は生物反応塔１内を複数の区画に分割するための分離壁、１０は担体充填層の集合体、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは微生物としてのチオバチルス属細菌を主とした好気性硫黄酸化細菌が付着したΦ３ｍｍ〜Φ２０ｍｍの寸法の多孔質担体が充填された担体充填層、１５は被処理ガスとしての硫化水素を含むバイオガス、２０は給水タンク、３０はポンプ、３５は配管、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは配管３５が分岐した先に取り付けられたバルブ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆはバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆの先にそれぞれ設けられた担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆにそれぞれ間欠的に散水するためのノズル、６０は制御手段、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆは制御手段６０からバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに送られるバルブ開閉信号である。７０は給水タンク２０、ポンプ３０、配管３５、バルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、ノズル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆと制御手段６０から構成された散水機構である。７５は脱硫後の処理ガスを取出すための弁、７６は散水した水を処理後に排水として取出すための弁である。なお、本実施の形態においては、硫化水素を含むバイオガス（被処理ガス）１５に酸素が予め混合してある。
次に、本発明に係るガス処理装置の運転方法について、図１〜図３を用いて説明する。
１）酸素を予め混合した硫化水素を含むバイオガス（被処理ガス）１５を生物反応塔１に導入する。
２）ポンプ３０により給水タンク２０から水を予めバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆの手前まで供給しておく。
３）図３に示すフローチャートに従って、制御手段６０からバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに、バルブ開閉信号６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆを送る。このバルブ開閉信号に基づき、ノズル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆから対応する担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに間欠的に散水する。すなわち、バルブ４０ａが所定時間だけ開き、担体充填層１０ａに散水している間は、残りのバルブ４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは閉じ、担体充填層１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆへの散水は停止している。次のタイミングで（所定時間経過後）、バルブ４０ａが閉じ、代わりにバルブ４０ｂが開き、散水対象となる担体充填層が担体充填層１０ａから担体充填層１０ｂに変更される。このタイミングでは、残りのバルブ４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは閉じたままで、担体充填層１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆへの散水は停止している。このように、所定時間が経過する都度、散水対象となる担体充填層が、順次変更される。
２）ポンプ３０により給水タンク２０から水を予めバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆの手前まで供給しておく。
３）図３に示すフローチャートに従って、制御手段６０からバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに、バルブ開閉信号６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆを送る。このバルブ開閉信号に基づき、ノズル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆから対応する担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに間欠的に散水する。すなわち、バルブ４０ａが所定時間だけ開き、担体充填層１０ａに散水している間は、残りのバルブ４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは閉じ、担体充填層１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆへの散水は停止している。次のタイミングで（所定時間経過後）、バルブ４０ａが閉じ、代わりにバルブ４０ｂが開き、散水対象となる担体充填層が担体充填層１０ａから担体充填層１０ｂに変更される。このタイミングでは、残りのバルブ４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは閉じたままで、担体充填層１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆへの散水は停止している。このように、所定時間が経過する都度、散水対象となる担体充填層が、順次変更される。
以上のような散水アルゴリズムを備えた散水制御工程が採用されたことにより、ガス処理装置を常時低い圧力損失で運転できるという本願発明に特有の作用効果を発揮する。
上述した本発明に係るガス処理装置および本発明に係るガス処理装置の運転方法（図１〜図３参照）を用いて、ガス処理装置の脱硫性能と圧力損失（例えば、後述する被処理ガスの担体充填層の入口側平均圧力と出口側平均圧力との差圧として検出可能である）を評価する試験を下記試験条件１に基づき実施した。その結果を図４に示す。また、比較のために、上述した特許文献１のようなガス処理装置とその散水方法（従来の間欠散水方法：一体（分離壁により複数に分割されていない）の担体充填層全体に間欠的に散水する方法）を用いて、ガス処理装置の脱硫性能と圧力損失を評価する試験を下記試験条件２に基づき実施した。
（本発明例：試験条件１）
・ 担体充填層容積： 合計 約１．２ｍ３
・ 単位時間当りの被処理ガス容量： １４４ｍ３／ｈ(ただし、空筒速度ＳＶ＝１２０／ｈ、実質的な線速度ＬＶ＝０．０４８ｍ／ｓ)
・ 被処理ガス中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度： １０００ｐｐｍ
・ 単位時間当りの散水量： １１５２Ｌ（Ｌはリットル）／ｈ｛ただし、散水量（Ｌ）／被処理ガス容量（ｍ３）の値（Ｌ／Ｇ）で管理する。したがって、本試験条件１ではＬ／Ｇ＝４８となる。｝
・ 散水方法： 間欠散水（１つの担体充填層につき、１０分間散水し、５０分間停止する。すなわち、担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを１０分毎にＬ／Ｇ＝４８で散水する。）
（比較例：試験条件２）
・ 担体充填層容積： １．２ｍ３
・ 単位時間当りの被処理ガス容量： １４４ｍ３／ｈ(ただし、空筒速度ＳＶ＝１２０／ｈ、線速度ＬＶ＝０．０４ｍ／ｓ)
・ 被処理ガス中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度： １０００ｐｐｍ
・ 単位時間当りの散水量： １５３６Ｌ（Ｌはリットル）／ｈ｛ただし、散水量（Ｌ）／被処理ガス容量（ｍ３）の値（Ｌ／Ｇ）で管理する。したがって、本試験条件２ではＬ／Ｇ＝４８となる。｝
・ 散水方法： 間欠散水（一体の担体充填層全体に、１０分間散水し、５０分間停止する。）
（本発明例：試験条件１）
・ 担体充填層容積： 合計 約１．２ｍ３
・ 単位時間当りの被処理ガス容量： １４４ｍ３／ｈ(ただし、空筒速度ＳＶ＝１２０／ｈ、実質的な線速度ＬＶ＝０．０４８ｍ／ｓ)
・ 被処理ガス中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度： １０００ｐｐｍ
・ 単位時間当りの散水量： １１５２Ｌ（Ｌはリットル）／ｈ｛ただし、散水量（Ｌ）／被処理ガス容量（ｍ３）の値（Ｌ／Ｇ）で管理する。したがって、本試験条件１ではＬ／Ｇ＝４８となる。｝
・ 散水方法： 間欠散水（１つの担体充填層につき、１０分間散水し、５０分間停止する。すなわち、担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを１０分毎にＬ／Ｇ＝４８で散水する。）
（比較例：試験条件２）
・ 担体充填層容積： １．２ｍ３
・ 単位時間当りの被処理ガス容量： １４４ｍ３／ｈ(ただし、空筒速度ＳＶ＝１２０／ｈ、線速度ＬＶ＝０．０４ｍ／ｓ)
・ 被処理ガス中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度： １０００ｐｐｍ
・ 単位時間当りの散水量： １５３６Ｌ（Ｌはリットル）／ｈ｛ただし、散水量（Ｌ）／被処理ガス容量（ｍ３）の値（Ｌ／Ｇ）で管理する。したがって、本試験条件２ではＬ／Ｇ＝４８となる。｝
・ 散水方法： 間欠散水（一体の担体充填層全体に、１０分間散水し、５０分間停止する。）
図４に示すように、本発明例においては、３週間で脱硫性能は１００％に達して運転が立ち上がる。また、圧力損失は常時３０〜５５ｍｍＡｑ／１２００ｍｍである。このように、圧力損失が低く抑えられたのは、１つの担体充填層へ散水している間は、残りの５つの担体充填層への散水が停止されていることに起因すると推察される。すなわち、被処理ガス１５は、常時、被処理ガス１５の通過抵抗が小さくなる散水が停止された残りの５つの担体充填層を優先的に通過することとなり、その結果として、常時、低い圧力損失が齎されたものと考えられる。また、比較例においては、脱硫性能は本発明例と同等であり、平均的な圧力損失こそ低くなるものの、散水時の圧力損失は約２００ｍｍＡｑ／１２００ｍｍにもなり、本発明例の４〜６倍にも達する（図示せず）。
なお、本実施の形態においては、多孔質担体に付着される硫黄酸化細菌として、チオバチルス属細菌を用いた例について説明したが必ずしもこれに限定されるものではない。また、担体は多孔質担体に限定されるものではなく、一般に微生物担体やガス処理用スクラバー用担体として用いられる材料、例えば網目構造を有する樹脂製担体を用いることができる。
また、本実施の形態においては、硫化水素を含むバイオガス（被処理ガス）１５に酸素が予め混合してある例について説明したが必ずしもこれに限定されるものではない。当然、硫化水素を含むバイオガスと酸素を別々に生物反応塔１に投入することも可能である。
また、本実施の形態においては、被処理ガスとして、硫化水素を含むバイオガスを用い、脱硫を行なう場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、被処理ガスとして、メチルメルカプタン（ＭＭ）や硫化メチル等を含む臭気ガス、ＶＯＣを含むガスを対象とし、脱臭や成分の分解を行なうことも可能である。上記硫化水素を含むバイオガスの場合と同様に、上記臭気ガスやＶＯＣを含むガスに関しても、酸素を予め混合しておいてもよいし、別々に生物反応塔１に投入してもよい。要するに、実体としての被処理ガスと酸素が生物反応塔１に投入されればよいのである。また、酸素に関しても、１００％酸素に限定されるものではなく、例えば、空気を用いることも可能であり、本願発明においては、これらを総称して「酸素」という。
また、本実施の形態においては、図３に示すフローチャートのように、担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆのいずれかに常に間欠的に散水する例について説明したが必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆのいずれかに常に散水している必要はない。
また、図１に示す散水機構７０に、さらに複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの各入口側の被処理ガス１５の圧力（以下、「入口側個別圧力」と称す）と前記複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを通過した後の前記複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの各出口側の前記被処理ガス１５の圧力（以下、「出口側個別圧力」と称す）をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段（図示せず）と、前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め実験等により決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段（図示せず）と、複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆにそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段（図示せず）と、を有し、制御手段６０には、前述した散水アルゴリズム基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、前記差圧が前記所定の基準圧力値を超えた担体充填層（以下、「増量散水対象の担体充填層」と称す）に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有していることで、万が一、複数の担体充填層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの内のいずれの担体充填層が閉塞しても、ガス処理装置を停止させることなく、前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水を行ない、前記増量散水対象の担体充填層を正常な担体充填層に復活させることが可能なガス処理装置を実現できる。
また、本実施の形態においては、図２に示すように分割した担体充填層の集合体１０の例について説明したが必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、分離壁８０、８１、８２を用いて生物反応塔１内を複数の区画に分割した担体充填層の集合体９０（６つの担体充填層９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆから構成される）を用いるなど様々な形態が考えられる。
１ 生物反応塔
２、３、４、５、６、８０、８１、８２ 分離壁
１０、９０ 担体充填層の集合体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ 担体充填層
１５ バイオガス（被処理ガス）
２０ 給水タンク
３０ ポンプ
３５ 配管
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ バルブ
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ ノズル
６０ 制御手段
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆ バルブ開閉信号
７０ 散水機構
７５、７６ 弁
２、３、４、５、６、８０、８１、８２ 分離壁
１０、９０ 担体充填層の集合体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ 担体充填層
１５ バイオガス（被処理ガス）
２０ 給水タンク
３０ ポンプ
３５ 配管
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ バルブ
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ ノズル
６０ 制御手段
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆ バルブ開閉信号
７０ 散水機構
７５、７６ 弁
Claims (2)
- バイオガスまたは臭気ガスまたはＶＯＣを含むガスの内の少なくともいずれか１つのガス（以下、「被処理ガス」と称す）と酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、を備え、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更可能にする散水アルゴリズムを備えた制御手段を有し、
さらに前記複数の担体充填層の各入口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「入口側個別圧力」と称す）と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の各出口側の前記被処理ガスの圧力（以下、「出口側個別圧力」と称す）をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記制御手段には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、前記差圧が前記所定の基準圧力値を超えた担体充填層（以下、「増量散水対象の担体充填層」と称す）に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる制御機能をさらに有したことを特徴とするガス処理装置。 - 被処理ガスと酸素が導入される生物反応塔と、
この生物反応塔内が分離壁により複数の区画に分割され、この分割された複数の区画内に前記被処理ガスを分解する微生物が付着された担体をそれぞれ充填した複数の担体充填層と、
この複数の担体充填層にそれぞれ間欠的に散水可能な散水機構と、
を備えたガス処理装置の運転方法であって、
前記複数の担体充填層の内の所定の担体充填層に所定時間だけ散水し、この散水が行なわれている間、前記所定の担体充填層以外の担体充填層への散水は停止され、かつ、散水対象となる前記所定の担体充填層も前記所定時間が経過した後には順次変更される散水アルゴリズムを備えた散水制御工程を有し、
前記散水機構には、さらに前記複数の担体充填層の入口側個別圧力と前記複数の担体充填層を通過した後の前記複数の担体充填層の出口側個別圧力をそれぞれ検出するために、前記複数の担体充填層の各入口側と各出口側にそれぞれ設けられた圧力検出手段と、
前記各入口側個別圧力から前記各入口側個別圧力に対応する前記各出口側個別圧力を減ずることにより各差圧を算出し、この各差圧と予め決定された所定の基準圧力値とを比較する比較手段と、
前記複数の担体充填層にそれぞれ対応して散水量を増加可能にする増量手段と、を有し、前記散水制御工程には、前記散水アルゴリズムに基づき散水する際に、前記各差圧の内の少なくともいずれか１つが前記所定の基準圧力値を超えた場合、増量散水対象の担体充填層に対応する増量手段に前記比較手段より信号が送られ、この信号に基づき前記増量散水対象の担体充填層に所定の増量された散水が行なわれる増量散水工程をさらに有したことを特徴とするガス処理装置の運転方法。
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