JP5072587B2 - 生物脱硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば食品工場におけるメタン発酵設備や、下水汚泥消化、家畜糞尿メタン発酵などの分野に利用可能な生物脱硫装置に関する。

従来、生物脱硫装置においては、アルカリ度の高い有機性排水を、担体充填層を内蔵した生物反応槽と循環タンク間で循環させながら担体充填層に散水しているため、生物反応槽の水位レベルを測定できる仕組みになっていない。また、生物反応槽に投入する空気量を電磁弁等により制御しているため、流量低下により目詰まりを予測することはできない。更に、生物脱硫装置の運転時に常時循環ポンプを動作させているため、差圧の測定も正確に行うことができない。従って、目詰まりによる振動あるいは処理ガスの性能低下あるいは一定の時間により、洗浄の時期を決定しており、適正なタイミングでの洗浄が行なわれていない。
従来、生物脱硫装置としては、例えばバイオガス中の硫化水素を除去する技術が開示された特許文献１や、生物反応槽内の充填層の閉塞を防ぐための技術が開示された特許文献２が知られている。
特開平２−２６６１５号公報 特許第３７５０６４８号公報

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、担体充填層の洗浄の時期を適正に決定しえる生物脱硫装置を提供することを目的とする。

本発明の生物脱硫装置は、イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、この空気導入配管に接続されたブロワと、前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、前記循環タンクに設置された，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための水位計とを具備することを特徴とする。

本発明の生物脱硫装置は、イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、この空気導入配管に接続されたブロワと、前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、前記空気導入配管に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための風量計とを具備することを特徴とする。

本発明の生物脱硫装置は、イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、この空気導入配管に接続されたブロワと、前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、このバイオガス流出配管の途中に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するためのガスホルダーとを具備することを特徴とする。

本発明の生物脱硫装置は、イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、この空気導入配管に接続されたブロワと、前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、前記処理水配管の途中に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための振動計とを具備することを特徴とする。

本発明の生物脱硫装置は、イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、この空気導入配管に接続されたブロワと、前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管とを具備し、前記処理水配管の途中の水封部に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するためのエア抜きバルブとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、循環タンク内の水位、あるいは生物反応槽内に導入する硫黄酸化細菌に供給する空気量の低下、あるいは生物反応槽内の担体充填層前後の差圧、あるいは生物反応槽に接続したバイオガス流出配管の途中に設けたガスホルダーの上昇速度の低下、あるいは生物反応槽に接続した処理水配管の振動音、あるいは処理水配管に設けたサイフォン防止バルブからの溢水の検出のいずれかを判断することにより、担体充填層の洗浄の時期を適正に決定することができる。

次に、本発明の実施形態に係る生物脱硫装置の具体的な例について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
（実施例１）：請求項１に対応
本発明の実施例１に係る生物脱硫装置について図１を参照して説明する。図中の符番１は、内部に担体充填層２が配置された生物反応槽を示す。この生物反応槽２の上部には散水ノズル３が配置されている。この散水ノズル３には流量計４を介装した給水配管５が接続され、この給水配管５から散水ノズル３を通して微生物への給水が行われる。その給水の流量は流量計４で管理されている。

生物反応槽１の下部には、ｐＨ測定計６が介装され且つ水封部７を有した処理水配管８が接続されている。処理水は、処理水配管８より水封部７を通って排水される。排水のｐＨはｐＨ測定計６により管理されている。生物反応槽１の下部には、バイオガス（未処理）を生物反応槽内に供給するためのバイオガス流入配管９が接続されている。このバイオガス流入配管９の途中には、風量計１０が介装されかつブロワ１１に接続された空気導入配管１２が接続されている。バイオガスはブロワ１１から送られた微生物生育用の空気が混ざった状態で生物反応槽１に流入する。空気風量は風量計によって管理されている。

生物反応槽１の上部には、処理後のバイオガスを流出するためのバイオガス流出配管１３が接続されている。バイオガス流出配管１３には、温度計１４が介装されている。バイオガス流入配管９から生物反応槽１に流入したバイオガスは、担体充填層２と接触しながら上方へ通過した後、硫化水素が除去された状態でバイオガス流出配管１３を通って有効利用設備へ送られる。微生物に適正な温度は温度計１４によって管理される。

生物反応槽１の下部には、バルブ１５を介装した連通管１６を介して循環タンク１７が接続されている。この循環タンク１７には、該タンク１７内の水位を計測するための水位計１８が設けられている。循環タンク１７には、循環ポンプ１９を介装した配管２０を介して給水配管５の途中に接続されている。前記生物反応槽１、循環タンク１７及び循環ポンプ１９は、連通管１６、配管２０及び給水配管５によりループ状に配置されている。循環タンク１７は、立上げ時に菌体固定のために使われ、循環ポンプ１９によって立上げ用の排水が生物反応槽１へ散水される。

こうした構成の生物脱硫装置において、装置の立上げ時には循環タンク１７、循環ポンプ１９及びバルブ１５等を用いる。即ち、循環タンク１７に配置した水位計１８により、立上げ時の循環ポンプ１９の運転制御をＨ−Ｌレベルで行うが、定常運転時には循環ポンプ１９を停止し、かけ流し運転を行う。また、生物反応槽１内の担体充填層２が目詰まりを起こすと、入口側のバイオガスの圧力が高まり、そのままにしておくと、処理水配管８の振動さらには水封部７の決壊がおこり、未処理ガスのバイオガスが流出する。

本発明では、定常運転時にも、バルブ１５を開とし、通常の圧力（２００〜３００ｍｍＡｑ程度）から目詰まりを起こして圧力が上昇した際に、水封部７の高さの手前（５００ｍｍＡｑ程度）の圧力時でのレベルをＨＨとし、洗浄時の信号として制御盤に表示するか、あるいはアラームを出すものである。

実施例１によれば、連通管１５、配管２０及び給水配管５によりループ状に配置された生物反応槽１、循環タンク１７及び循環ポンプ１９のうち、循環タンク１７に該循環タンク内の水位を計測する水位計１８を配置し、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を、洗浄時の信号として制御盤に表示するか、あるいはアラームを出すようにするので、装置の立ち上げ時に使用する循環タンク１７の水位レベルにより判断することができる。

このように、実施例１は、循環タンク１７の水位検出による，適正担体洗浄時期の決定においては、もともと設置されている循環タンク１７並びに水位計１８を利用して、簡便に且つ確実に洗浄時期を決定することができる。従って、生物反応槽１の内部ガス圧の増加を、循環タンク１７の水位変化に変換した，極めて緩やかで確実な検出方法であり、本設備のような環境プラントに非常に適合した監視方法といえる。

（実施例２）：請求項２に対応
本発明の実施例２に係る生物脱硫装置の担体洗浄方法について図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
実施例２は、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を、イオウ酸化細菌に供給する空気量の低下により判断できる構成にしたことを特徴とする。

図２において、ブロワ１１の風量はバイオガスの風量に比較して小さいため、入口側のバイオガスの圧力の増加によって空気流量が低下する。この現象を利用して、風量計１０の流量が定格流量の８０％程度となった時に洗浄時期の信号として制御盤に表示する。

実施例２によれば、入口側のバイオガスの圧力の増加によって空気流量が低下する現象を利用して、風量計１０の流量が定格流量の８０％程度となった時に洗浄時期の信号として制御盤に表示することにより、効率よく担体洗浄を行うための時期を適正に判断することができる。

（実施例３）：請求項３に対応
本発明の実施例３に係る生物脱硫装置について図３を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
実施例３は、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を、担体充填層前後の圧力差により判断できる構成にしたことを特徴とする。図中の符番２１は、担体充填層２の前後の差圧を検知するための差圧計である。具体的には、担体充填層２の前後の差圧を差圧計２１により、２００ｍｍＡｑ程度を検知した時に、洗浄時期の信号として制御盤に表示する。

実施例３によれば、担体充填層２の前後の差圧を差圧計２１により検知し、これに基づいて洗浄時期の信号として制御盤に表示することにより、効率よく担体洗浄を行うための時期を適性に判断することができる。

（実施例４）：請求項４に対応
本発明の実施例４に係る生物脱硫装置について図４を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。

本実施例４は、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を、ガスホルダー上昇速度の低下により判断できる構成にしたことを特徴とする。図中の符番２２はバイオガス流出配管１３の途中に配置されたガスホルダー、符番２３はガスボイラーを示す。担体充填層２で目詰まりが起こると、処理後のバイオガスの量が低下するので、ガスホルダー２２の上昇速度が低下する。本実施例４では、ガスボイラーの運転データにより算定することによりこの現象を検出して単体充填層２の洗浄を行う。

このように、実施例４によれば、バイオガス流出配管１３の途中に設けたガスホルダー２２により、効率よく担体洗浄を行うための時期を適性に判断することができる。

（実施例５）：請求項５に対応
本発明の実施例５に係る生物脱硫装置について図５を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。

本実施例５は、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を、生物反応槽１から処理水を排出するための処理水配管８の振動音の上昇により判断できる構成にしたことを特徴とする。図中の符番２４は、処理水配管８の途中に配置された振動計を示す。即ち、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、入口側のバイオガスの圧力が上昇して処理水配管８に振動が生じる。本実施例５では、この振動音を振動計２４により検出することにより、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するものである。

このように、実施例５によれば、処理水配管８の途中に設けた振動計２４により、効率よく担体洗浄を行うための時期を適性に判断することができる。

（実施例６）：請求項６に対応
本発明の実施例６に係る生物脱硫装置について図６を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
図中の符番２５は、処理水配管８の途中に設けられたエア抜きバルブ（処理水配管サイフォン防止バルブ）を示す。即ち、微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層２の閉塞が起こった際に、入口側のバイオガスの圧力が上昇して生物反応槽１内の処理水が処理水配管８に押し出される。そこで、実施例６では、その押し出された処理水を処理水配管８にエア抜きバルブ２５を設け、溢れた処理水を目視にて検出して担体充填層２の洗浄を行うものである。なお、通常は、生物反応槽１内の処理水の水位は、水封部７の一番高い水位に保たれる。
このように、実施例６によれば、処理水配管８の途中に設けたエア抜きバルブ２５により、効率よく担体洗浄を行うための時期を適性に判断することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施例１に係る生物脱硫装置の説明図。 本発明の実施例２に係る生物脱硫装置の説明図。 本発明の実施例３に係る生物脱硫装置の説明図。 本発明の実施例４に係る生物脱硫装置の説明図。 本発明の実施例５に係る生物脱硫装置の説明図。 本発明の実施例６に係る生物脱硫装置の説明図。

符号の説明

１…生物反応槽、２…担体充填層、３…散水ノズル、４…流量計、５…給水配管、６…ｐＨ計、７…水封部、８…処理水配管、９…バイオガス流入配管、１０…風流計、１１…ブロワ、１２…空気導入配管、１３…バイオガス流出配管、１４…温度計、１５…バルブ、１６…連通管、１７…循環タンク、１８…水位計、１９…循環ポンプ、２０…配管、２１…差圧計、２２…ガスホルダー、２３…ガスボイラー、２４…振動計、２５…エア抜きバルブ。

Claims (5)

1. イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、
   前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、
   このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、
   この空気導入配管に接続されたブロワと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、
   前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、
   前記循環タンクに設置された，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための水位計とを具備することを特徴とする生物脱硫装置。
2. イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、
   前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、
   このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、
   この空気導入配管に接続されたブロワと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、
   前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、
   前記空気導入配管に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための風量計とを具備することを特徴とする生物脱硫装置。
3. イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、
   前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、
   このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、
   この空気導入配管に接続されたブロワと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、
   前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、
   このバイオガス流出配管の途中に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するためのガスホルダーとを具備することを特徴とする生物脱硫装置。
4. イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、
   前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、
   このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、
   この空気導入配管に接続されたブロワと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、
   前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管と、
   前記処理水配管の途中に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するための振動計とを具備することを特徴とする生物脱硫装置。
5. イオウ酸化細菌を生物反応槽に配置された担体充填層の担体に付着させ、バイオガス中の硫化水素をイオウ単体あるいは硫酸イオンに酸化する機能を有したかけ流し方式の生物脱硫装置において、
   前記生物反応槽の下部に接続された，装置の立ち上げ時に使用する循環タンクと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，生物反応槽内にバイオガスを供給するバイオガス流入配管と、
   このバイオガス流入配管の途中に接続された空気導入配管と、
   この空気導入配管に接続されたブロワと、
   前記生物反応槽の下部に接続された，途中に水封部を有した処理水配管と、
   前記生物反応槽の上部に接続された，処理後のバイオガスを流出するバイオガス流出配管とを具備し、
   前記処理水配管の途中の水封部に設けられた，微生物及びイオウ単体の経時的付着により担体充填層の閉塞が起こった際に、効率よく担体洗浄を行うための時期を判断するためのエア抜きバルブとを具備することを特徴とする生物脱硫装置。

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