JP4862314B2 - 硫化水素含有ガスの脱硫方法及び脱硫装置 - Google Patents
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Description
(1)硫化水素と二酸化炭素とを含むガスを、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を示すMアルカリ度(中和に要するpH4.8酸消費量で測定する)が0.5〜2.5モル/Lであるアルカリ性吸収液と接触させて、硫化水素を該吸収液に移行させたのち、該吸収液を硫黄酸化細菌を用いた好気性生物処理槽に供給し、該好気性生物処理槽から流出する処理液を前記アルカリ性吸収液として循環使用することを特徴とする硫化水素含有ガスの脱硫方法、
注;Mアルカリ度は、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を、簡易的にpH4.8酸消費量で測定して得られる数値、
(2)アルカリ金属イオンがナトリウムイオン又はカリウムイオンであり、アルカリ金属イオンが水酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩として供給される(1)記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法、
(3)硫化水素と二酸化炭素とを含むガスをアルカリ性吸収液と接触させる気液接触装置、硫化水素が移行した該吸収液を硫黄酸化細菌により処理する好気性生物処理槽及び処理された吸収液を気液接触装置に送液する送液路を有することを特徴とする(1)記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法に用いる硫化水素含有ガスの脱硫装置、及び、
(4)硫化水素と二酸化炭素とを含むガスをアルカリ性吸収液と接触させる気液接触装置、硫化水素が移行した該吸収液を硫黄酸化細菌により処理する好気性生物処理槽、処理された吸収液を固液分離する固液分離部及び固液分離された液を気液接触装置に送液する送液路を有することを特徴とする(1)記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法に用いる硫化水素含有ガスの脱硫装置、
を提供するものである。
本発明の硫化水素含有ガスの脱硫装置の第二の態様は、硫化水素と二酸化炭素とを含むガスをアルカリ性吸収液と接触させる気液接触装置、硫化水素が移行した該吸収液を硫黄酸化細菌により処理する好気性生物処理槽、処理された吸収液を固液分離する固液分離部及び固液分離された液を気液接触装置に送液する送液路を有する装置である。
なお、実施例及び比較例において、液中に存在するH2S、HS-及びS2-の硫黄の合計を、全S2-と表示する。全S2-濃度は、溶存硫化物測定用検知管[光明理化学工業(株)、200SB]を用いて測定した。また、実施例及び比較例において表示されるナトリウムイオン濃度は、液中に存在する中性塩に由来するナトリウムイオンを除いたナトリウムイオン濃度である。ナトリウムイオン濃度は、JIS K 0102 15.1にしたがって酸消費量(pH4.8)を測定することにより求めた。
化学工場の高負荷嫌気処理設備から発生する嫌気性バイオガスと類似の試験用混合ガスを用いて、図1に示す硫黄酸化槽を備えた充填塔ガス吸収方式の生物脱硫試験を行った。
試験用混合ガスの組成は、二酸化炭素29.85体積%、硫化水素0.15体積%、窒素70.00体積%である。充填塔の寸法は、内径30mm、高さ4,000mmであり、称呼寸法6mmの磁製ラシヒリングを高さ2,500mmまで充填した。硫黄酸化槽の寸法は、長さ300mm、幅100mm、高さ600mm、実容量10Lであり、工場排水の活性汚泥混合液を槽に入れ、チオ硫酸ナトリウム550mg/Lを添加した工場排水を2週間供給して硫黄酸化細菌の馴養を行ったのち、試験を開始した。
充填塔に試験用混合ガスを350L(標準状態)/h流入させ、硫黄酸化槽から流出する処理液をアルカリ性吸収液として34L/h循環させた。硫黄酸化槽に0.6モル/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8.8及び循環吸収液のMアルカリ度が0.5モル/Lを保たれるように制御した。硫黄酸化細菌により吸収された硫化水素の一部は硫酸イオンにまで酸化されるために、Mアルカリ度は0.6モル/Lより低下し、約0.5モル/Lとなった。充填塔入口のpHは硫黄酸化槽と同じpH8.8であったが、吸収塔内で二酸化炭素、硫化水素などの酸性ガスを吸収するために、充填塔出口のpHは8.3まで低下した。このとき、充填塔から排出される処理ガスの硫化水素濃度は30ppm(体積比)であり、硫化水素の除去率は98.0%であった。
実施例2
硫黄酸化槽のpH制御用の水酸化ナトリウム水溶液の濃度を2.7モル/Lとした以外は、実施例1と同じ操作を行い、硫黄酸化槽のpHを8.8に制御した。硫黄酸化細菌により吸収された硫化水素の一部は硫酸イオンにまで酸化されるために、Mアルカリ度は2.7モル/Lより低下し、約2.5モル/Lとなった。充填塔出口のpHは8.7で、充填塔から排出される処理ガスの硫化水素濃度は25ppm(体積比)であり、硫化水素の除去率は98.3%であった。
硫黄酸化槽のpH制御用の水酸化ナトリウム水溶液の濃度を0.11モル/Lとした以外は、実施例1と同じ操作を行い、硫黄酸化槽のpHを8.8に制御した。このとき、充填塔出口から流出する吸収液のpHは7.3で、充填塔から排出される処理ガスの硫化水素濃度は130ppm(体積比)であり、硫化水素の除去率は91.3%であった。
比較例2
硫黄酸化槽のpH制御用の水酸化ナトリウム水溶液の濃度を5.0モル/Lとした以外は、実施例1と同じ操作を行い、硫黄酸化槽のpHを8.8に制御した。硫黄酸化槽の周囲の壁や吸収塔内部に重炭酸ナトリウムと思われる析出物が観察された。この析出物のために吸収塔内で偏流が起こったためか、充填塔から排出される処理ガスの硫化水素濃度は安定せず、平均で90ppm(体積比)であった。さらに運転を継続すると、充填塔の差圧が上昇してガスを流せなくなった。
実施例1〜2及び比較例1〜2の結果を、第1表に示す。
脱イオン水に水酸化ナトリウムを溶解して、ナトリウムイオン濃度0.1モル/L、0.25モル/L、0.5モル/L、1.0モル/L、2.5モル/L、5.0モル/Lの水溶液を調製した。これらの水溶液をろ過板付洗浄びんに入れ、試験用混合ガスを通気し、試験用混合ガスが平衡に達した溶液を得た。得られた平衡溶液について、pH及び全S2-濃度を測定した。結果を、第2表に示す。
試験用混合ガスとして、ガスA(二酸化炭素1.00体積%、硫化水素0.15体積%、窒素98.85体積%)、ガスB(二酸化炭素5.00体積%、硫化水素0.15体積%、窒素94.85体積%)、ガスC(二酸化炭素10.00体積%、硫化水素0.15体積%、窒素89.85体積%)、ガスD(二酸化炭素30.00体積%、硫化水素0.15体積%、窒素69.85体積%)又はガスE(二酸化炭素50.00体積%、硫化水素0.15体積%、窒素49.85体積%)を用い、充填塔入口の吸収液のナトリウムイオン濃度を0.1モル/L、0.5モル/L、1.0モル/L、2.5モル/L、3.5モル/L又は5.0モル/Lに調整して、実施例1と同じ操作を行い、定常状態に達したときの充填塔から流出する吸収液のpHを測定した。
試験用混合ガスの二酸化炭素濃度及びナトリウムイオン濃度と吸収液のpHの関係を、第3表に示す。
2 液分散器
3 送液管
4 好気性生物処理槽
5 好気性酸化部
6 固液分離部
7 散気管
8 ポンプ
9 返送液管
Claims (4)
- 硫化水素と二酸化炭素とを含むガスを、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を示すMアルカリ度(中和に要するpH4.8酸消費量で測定する)が0.5〜2.5モル/Lであるアルカリ性吸収液と接触させて、硫化水素を該吸収液に移行させたのち、該吸収液を硫黄酸化細菌を用いた好気性生物処理槽に供給し、該好気性生物処理槽から流出する処理液を前記アルカリ性吸収液として循環使用することを特徴とする硫化水素含有ガスの脱硫方法。
注;Mアルカリ度は、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を、簡易的にpH4.8酸消費量で測定して得られる数値。 - アルカリ金属イオンがナトリウムイオン又はカリウムイオンであり、アルカリ金属イオンが水酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩として供給される請求項1記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法。
- 硫化水素と二酸化炭素とを含むガスをアルカリ性吸収液と接触させる気液接触装置、硫化水素が移行した該吸収液を硫黄酸化細菌により処理する好気性生物処理槽及び処理された吸収液を気液接触装置に送液する送液路を有することを特徴とする請求項1記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法に用いる硫化水素含有ガスの脱硫装置。
- 硫化水素と二酸化炭素とを含むガスをアルカリ性吸収液と接触させる気液接触装置、硫化水素が移行した該吸収液を硫黄酸化細菌により処理する好気性生物処理槽、処理された吸収液を固液分離する固液分離部及び固液分離された液を気液接触装置に送液する送液路を有することを特徴とする請求項1記載の硫化水素含有ガスの脱硫方法に用いる硫化水素含有ガスの脱硫装置。
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