JP5440969B2

JP5440969B2 - 半湿式吸着剤脱臭法

Info

Publication number: JP5440969B2
Application number: JP2007224830A
Authority: JP
Inventors: 千明武内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: JP2009034658A

Description

本発明は、臭気の吸着で劣化した吸着剤を湿式洗浄脱臭法充填物として利用する脱臭方法に関するものである。

吸着脱臭法は悪臭ガスが吸着剤層を通過する際に臭気成分を吸着除去する方法で環境施設（下水処理場、汚泥再生工場、清掃工場等）で発生する臭気のうち比較的低い濃度域対策用として採用されている。吸着剤は活性炭が多く用いられている。その種類も椰子殻、石炭、無添着品、薬品添着品（塩酸、硫酸、リン酸、ナトリウム、カリウム、ヨウ素、臭素）、各種金属化合物担持品（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕなどの金属酸化物）、破砕状、造粒品などがある。運転当初は排出口で臭気指数２３以下まで容易に脱臭可能である。

高い濃度域の悪臭ガスを適切に脱臭するには吸着剤入替えまでの期間を設定し、期間内理論消耗量（吸着帯量＋飽和吸着帯量）を塔内に充填する必要がある。しかし、厚い充填層の通気抵抗による消費送風機動力と消耗する多量の吸着剤は経済的であるとは言えない。

洗浄脱臭法は産業界で有害ガス除去法として広く使用されており、充填物表面で有害ガス成分を散布薬液と接触＆化学反応させ吸収除去する方法である。充填物の種類は材質が樹脂系、金属系、セラミック系、形状が球状、マカロニ状、花びら状、サドル状、波状ブロック品などがある。反応薬液は有害成分に対応して無機酸系、ソーダー系、塩素系が多く使用されている。的確な設計であれば排出口で悪臭防止法臭気強度２．５近くまで脱臭することは可能であるが環境施設から発生する複合臭の場合、異臭が残り脱臭装置としては不十分である。

さらに、洗浄脱臭法は運転を続けると、脱臭反応で生成された各種塩類、水垢等が充填物に徐々に付着して通気抵抗の増大、吸引ガス量の低下、さらに悪臭除去率の低下、最終的にはフラッディング状態に陥り脱臭運転が出来ない状態となる現象もある。従って、設計通りの脱臭性能を発揮させるには定期的に脱臭運転を停止し充填物の取出し、洗浄作業を行なうか又は特別に充填物洗浄機構を設ける必要がある。

悪臭成分と各種薬液との化学反応及び生成塩類
硫化水素・Ｈ_２Ｓと洗浄液（カ性ソーダー、次亜塩素酸ソーダー）の反応

メチルメルカプタン・ＣＨ_３ＳＨと洗浄液（カ性ソーダー、次亜塩素酸ソーダー）の反応

硫化メチル・（ＣＨ_３）_２Ｓと洗浄液（カ性ソーダー、次亜塩素酸ソーダー）の反応

二硫化メチル・（ＣＨ_３）_２Ｓ_２と洗浄液（カ性ソーダー、次亜塩素酸ソーダー）の反応

二酸化炭素・ＣＯ_２と洗浄液（カ性ソーダー）の反応

アンモニア・ＮＨ_３と洗浄液（硫酸）の反応

トリメチルアミン・（ＣＨ_３）_３Ｎと洗浄液（硫酸）の反応

アンモニア・ＮＨ_３と洗浄液（次亜塩素酸ソーダー）の反応

トリメチルアミン・（ＣＨ_３）_３Ｎと洗浄液（次亜塩素酸ソーダー）の反応

特開２００３−１０５７（Ｐ２００３−１０５７Ａ）特開２００２−２６３４４８（Ｐ２００２−２６３４４８Ａ）特開２００２−１３６８３３（Ｐ２００２−１３６８３３Ａ）特開２００２−３０１３３１（Ｐ２００２−３０１３３１Ａ）特開２０００−４１６７０（Ｐ２０００−４１６７０Ａ）特開平７−１２４２３５実平７−３０１１４普及版防脱臭技術集成（株）エヌ・ティー・エス

比較的高い濃度域の悪臭ガスを吸着式で脱臭を行なうと吸着剤の消耗が早く経済的でなく、安定した脱臭を続けることが困難である、洗浄式と組合せて運用すると充填物へ連続的に散布する洗浄液の影響で後段の吸着剤性能が低下すること、洗浄法は充填物間に生成塩類が付着し性能低下するので定期的なメンテナンスが必要等の問題点を解決するため本発明を考案した。

現状の吸着脱臭法は、臭気を吸着し性能低下した吸着剤は取り出し新しいものと交換するようにしているが、劣化吸着剤は取り出す前にこれを活用し悪臭ガスの前処理脱臭を行なうことで吸着脱臭用吸着剤の消費量減少を図り、さらに吸着剤が早く破過する様な悪臭濃度域でも安定した脱臭運転が行なえることを目指して考案したのが本発明である。すなわち排出前の劣化吸着剤を半湿式脱臭部充填材として活用し洗浄脱臭法の如き脱臭効果を発揮させることを特徴とする。

本書で述べる半湿式状態とは吸着剤表面へ比較的少量の薬剤散布を間欠的に行ない多孔性吸着剤の表面及び内部に薬液を保持した状態を表現したもので、従来の洗浄法の如く常時大量の洗浄液を充填物表面に散布する様な状態ではない。従って半湿式脱臭層を通過する悪臭ガスが運ぶ水分湿気は洗浄法と比較して少ない量である。

半湿式脱臭部吸着剤へ悪臭成分に対応した薬液を間欠的に散布し補給することで吸着剤表面及び内部は常時薬液を含んだ半湿式状態を保持し臭気成分は薬液との化学反応で吸収除去される。

図１は本発明を表したもので吸着剤貯留ホッパー８を最上部に配置し、その直下に吸着脱臭層５、さらに吸着脱臭層５の直下に半湿式脱臭層１を設けている。悪臭ガスはガス入口から流入し半湿式脱臭層１を通過する際に臭気成分は薬液との反応で除去される。残存臭気成分は次に吸着脱臭層５を通過する際に吸着除去され清浄なガスとなりガス出口から塔外に排気される。

本発明では半湿式脱臭層１の脱臭性能を維持するため薬液の間欠的な散布を行なうと共に、層底部に設けた取出し装置９を定期的に稼動させ層内の吸着剤を排出・補給するので、従来の洗浄法充填物の様に発生塩類・ダスト・水垢などの影響を受けることは無い。なお、半湿式脱臭層から排出した吸着剤が活性炭の場合は従来と同様な再生加工を加えて再利用が可能である。

半湿式脱臭層１には排出量に合わせて吸着脱臭層５から吸着剤が流入し、同様に吸着脱臭層５にも吸着剤貯留ホッパー８から新しい吸着剤７が補給され吸着性能劣化による悪臭漏れが発生する前に吸着剤の更新を行なう。

本発明で吸着脱臭層の充填厚さは薄く設定することが可能となった。これは、半湿式脱臭層で前処理を行い悪臭成分が除去され後段の吸着脱臭層を通過するガスが薄い濃度となったこと及び、吸着脱臭層内吸着剤が半湿式脱臭層へ次々と排出し、吸着剤貯留ホッパーから補給が行なわれ漸次更新がなされるためである。

従来なら寿命が近づいた吸着剤は塔内から取出し、廃棄又は再生されていたが半湿式脱臭装置充填物として活用する本発明で、吸着脱臭用吸着剤への負担が軽減され経済性の向上と安定した脱臭運転が可能となると共に、より高い濃度域の悪臭ガスにも容易に対応することが可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面１に基づき詳細に説明する。

環境施設臭気源からダクトと送風機で送られて来た悪臭ガスは原ガス入口から装置内に入る。悪臭ガス中には０００６に記載したような悪臭成分が混在するものとし、ガス温度は散布薬液が凍結しない温度から３５℃以下を基本とする。本考案のケーシングは散布薬液、悪臭成分等に充分な耐食性を有し、荷重、振動、内圧に充分耐えられる強度を有するＦＲＰを主要材料とするが同等の耐蝕性及び強度を持たせた鉄、ステンレス、チタン、炭素繊維、フッソ、ゴムの複合使用も考えられる。

装置内に流入した悪臭ガスは半湿式脱臭層１を通過する際に充填している吸着剤の薬液と臭気成分が反応し除去される。通過ガス流速は約０．１ｍ／秒〜約０．６ｍ／秒、充填厚さ約１００ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲を基本とし層入口臭気成分、濃度、吸着剤形状＆粒度、更新期間、許容圧力損失等を勘案し詳細設定する。図１に表示している半湿式脱臭層は１層であるが悪臭ガス組成によってはさらに数種類の層及び薬液散布機構を設ける必要がある。

半湿式脱臭層への薬液散布量は入口悪臭濃度、吸着剤粒度を考慮して設定するが概ね液ガス比（Ｌ／Ｇ）０．１〜１．０Ｌ／ｍ^３の範囲とし循環散布ポンプ１２、散水管・スプレーノズル１４、散布流量計１３で行なう。散布時間及び散布停止時間は臭気成分、濃度、吸着剤形状＆粒度、許容圧力損失等を勘案した設定を行い、試運転時に臭気成分除去率及び圧力損失値を充填物圧力計２１で確認しながら設定する。

吸着剤形状は円柱状、錠剤状、球状で粒度が約４〜１２ｍｍφを基本とする。薬品添着の有無は問わないが強度は吸着剤積み高さによる圧力に耐え移動時のお互いの摩擦力、振動などによる破損が少なく、散布薬液で分解（破損）しにくい結合剤のものを選定する。一例を挙げると、現在広く工業薬品業界に流通している再生可能な脱臭用造粒活性炭であれば問題なく使用出来る。半湿式脱臭層で要求する比面積は１００ｍ^２／ｇ以上であれば良い。

４ｍｍφ活性炭層に水を散布後、空塔流速０．３ｍ／ｓｅｃで空気（相対湿度５０〜５５％温度２６℃）を流すと吸着剤含水率（ｗ／ｗ％）は散布停止直後１００％、１０分経過７０％、３０分経過５０％、６０分経過２５％となった。散布サイクルは３０分散布停止＆２〜５分間散布を基本とする。

半湿式脱臭層両面の仕切り網２形状は悪臭ガスが抵抗なく通過可能出来てしかも吸着剤が漏れ出さない形状の穴開板・格子・網を両面に張る。その材質は塩ビ、ＦＲＰ、ポリプロピレン、ステンレス、チタン等の散布薬液及び悪臭成分に充分な耐蝕性を持つものとし、滑らかな表面で充填物の圧力・摩擦に耐える構造材質とする。

緩衝部３は半湿式脱臭層通過中の悪臭ガスが途中から吸着脱臭層５の処理ガス出側面へショートパスを起さないためと、散布薬液が吸着脱臭層５に侵入し吸着性を低下させない様に半湿式脱臭層１と吸着脱臭層５の間に設けている。厚さは半湿式脱臭層と同一を基本とするが長さ（高さ）は半湿式脱臭層＋吸着脱臭層の圧力損失値以上又は散布薬液の毛細管現象を考慮した４００ｍｍ以上のどちらか長い（高い）値とする。この部分はガスを通過させてはいけないので仕切り網の代りにガス遮断板４を両面に張る。材質はケーシングと同じで問題ない。

半湿式脱臭層１を通り抜けた悪臭ガスは次に吸着脱臭層５で残存臭気成分が吸着除去され処理ガス出口から装置外に排出される。脱臭吸着剤の形状は円柱状、錠剤状、球状で粒度は約４〜１２ｍｍφを基本とし、原料は問わない。処理する悪臭ガスに対応した吸着脱臭性能を持たせるため薬品添着の有無及びその種類を選定する。図１に表示している吸着脱臭層は１層であるが悪臭ガス組成によってはさら数種類の吸着剤層を設け悪臭ガスに対応する。積み高さ及び振動などの圧力で破壊されない強度を持つものを選定する必要があるが現在広く工業薬品業界に流通している再生可能な脱臭用造粒活性炭であれば問題ない。

吸着脱臭層通過ガス流速は約０．１ｍ／秒〜０．６ｍ／秒の範囲を、厚さは約１００ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲を基本とし層入口悪臭成分、設定濃度、吸着剤形状＆粒度、更新期間、許容圧力損失などの条件を勘案して詳細設定する。吸着層両面の仕切り網６は半湿式脱臭層仕切り網２と同一で問題はない。

吸着剤貯留ホッパー８は吸着脱臭層の上部と直結した格好で設置し、吸着剤７を下部の吸着脱臭層へスムーズに供給出来る構造とする。悪臭ガスのホッパー内へのショートパスを防止するため、直結部の長さ（高さ）は吸着脱臭層圧力損失値より高くなるように設定する。

吸着剤は取出し装置９が定期的に稼動し半湿式脱臭層１底部から吸着剤を一定量装置外へ定期的に排出する。その排出量に見合った吸着剤が緩衝部３から半湿式脱臭層１に流入。同様に緩衝部３へは流出量に見合った量の吸着剤が吸着脱臭層５から流入し、吸着脱臭層５へは流出量に見合った新しい吸着剤７が吸着剤貯留ホッパー８から補給され各部への補給・更新がほぼ同時に行なわれる。各部への吸着剤移行をスムーズに行なうため排出時には振動機１０を稼動させる。

取出し装置９はスクリューコンベアか真空吸引式を候補に挙げる。運転タイミングは脱臭層の圧力損失値と設定吸着剤排出量を基準にして詳細設定し試運転で決定する。１回あたりの設定排出量基準は３０〜６０Ｌを範囲とする。材質は散布薬液や悪臭成分に耐食性を有するものを選定する。

散布薬液は対象とする悪臭成分に対応したものを使用するが環境施設の脱臭の場合、脱臭応効率、コスト、入手の容易さ、保管性などを考慮し、硫酸（ｐＨ１．５〜２．０）、カ性ソーダー（ｐＨ９〜１３）、次亜塩素酸ナトリウム（２００〜１，５００ｐｐｍ）を使用することが多い。その濃度はガス濃度と散布タイミングから設定し試運転で決定する。

半湿式脱臭層１に散布された薬液は悪臭ガスに押される（引かれる）格好で吸着剤層に流入し臭気成分との反応及び吸着剤への補給を行ないつつ表面＆隙間を流れ落ち薬液槽１１に戻る。ｐＨ計、有効塩素濃度計などの薬液濃度計１５は適切な薬液濃度域を維持するため薬液成分の補給開始又は停止の指示を薬品注入ポンプ１７に送る。

薬品注入ポンプ１７は薬液濃度計１５の指示で薬品貯留タンク１６から悪臭成分の反応除去に適した薬品（硫酸、カ性ソーダー、次亜塩素酸ソーダー、安定化二酸化塩素など）を散布配管内又は薬液槽に補給する。装置稼動中は以上の様な監視→対応を連続して行なうことを基本とするが悪臭濃度の変動が少ない場合は試運転時に確認した薬液消費量を定量注入する方法でもよい。

稼動を続けると脱臭反応で生成した各種塩類が薬液中に増加し脱臭作用に悪影響を与えるので生成塩類濃度を約５％以下に制御することを基本とし定期的な散布液の槽外排水と連続的な補給水の注入を行なう。臭気成分量から算出した必要排出量に見合った補給水量の調節は補給水流量計１９で行い、槽外への排水は循環散布ポンプ１２、排水自動弁２０、液位計１８で行なう。

本発明は汚水処理施設、汚泥再生施設、ゴミ処理施設、有機資源循環施設などの環境施設、食品加工工場、化学工場、機械製造工場、電機器具製造工場、紙パルプ工場などの産業界へ安定した脱臭運転、維持費の低減、建設費の低下、設置スペースの狭小化、維持管理の容易＆軽減化を提供出来るので脱臭分野での省エネ環境設備として利用が多い。

本発明の実施形態を示す概略システム構成図。

符号の説明

１−半湿式脱臭層１２−循環散布ポンプ
２−半湿式脱臭層仕切り網１３−散布流量計
３−緩衝部１４−散水管・スプレーノズル
４−ガス遮断板１５−薬液濃度計
５−吸着脱臭層１６−薬液貯留タンク
６−吸着脱臭層仕切り網１７−薬品注入ポンプ
７−吸着剤１８−液位計
８−吸着剤貯留ホッパー１９−補給水流量計
９−取出し装置２０−排水自動弁
１０−振動機２１−充填物圧力計
１１−薬液槽

Claims

洗浄式と吸着式に分類される２つの異なった方式で脱臭をおこなう脱臭装置であって、脱臭装置内に流入した臭気ガスが充填された吸着剤を通過する際、前記吸着剤に噴霧した洗浄液と臭気成分との反応により洗浄式脱臭がおこなわれる洗浄式脱臭部と、前記洗浄式脱臭部を通過したガス中に残る残留臭気成分が吸着剤が充填された吸着層を通過する際にその吸着作用で除去される吸着式脱臭部と、重力又は機械的手段又は両方を用い定期的に前記吸着式脱臭部の吸着剤を前記洗浄式脱臭部に移動させ前記洗浄式脱臭部の充填剤として使用出来る移動手段とを備えていることを特徴とする脱臭装置。
前記洗浄式脱臭部吸着剤表面へ臭気成分除去に有効な洗浄液を間欠的に噴霧する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
前記洗浄式脱臭部充填物として使用した吸着剤を機械的又は手動で定期的に排出して充填物の更新をおこなうことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。