JP6430451B2 - 湿式脱臭装置および脱臭方法 - Google Patents

Description

本発明は、硫黄系臭気成分を含むガス、例えばし尿処理場、下水処理場等において発生する硫黄系臭気成分を含むガスを処理する湿式脱臭装置および脱臭方法に関する。

し尿処理場、下水処理場等において発生するガスには、一般に、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の硫黄系臭気成分が含まれている。
この種の臭気成分を含むガスを処理する方法の１つとして、脱臭塔内で循環する薬液を脱臭用担体に供給し、脱臭用担体表面でガス中の臭気成分と薬液とを反応させ臭気成分を除去する湿式脱臭装置を用いる方法が知られている。

特許文献１には、薬液として、水酸化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムとの混合液を処理塔に循環し、ガス中の硫化水素等の臭気成分を除去する湿式脱臭方法が開示されている。

次亜塩素酸ナトリウムにより硫化水素を除去する反応には、以下の２つの反応がありうるが、特許文献１に記載されている従来の脱臭方法においては、消費される次亜塩素酸ナトリウムの消費量の少ない（式１）の反応が好ましいとされ、（式１）の反応を促進する条件で、臭気成分を除去していた。
Ｈ_２Ｓ＋ＮａＣｌＯ→Ｓ＋ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ （式１）
Ｈ_２Ｓ＋２ＮａＯＨ＋４ＮａＣｌＯ→Ｎａ_２ＳＯ_４＋２Ｈ_２Ｏ＋４ＮａＣｌ （式２）

特開昭５５−１４２５２３（または昭５７−１５９５２４）

しかしながら、（式１）の反応を用いる従来の湿式脱臭装置では、装置内で硫黄が発生し、配管を閉塞する硫黄スケールの発生原因となる。硫黄スケールの除去作業を行うほど湿式脱臭装置の稼働率が低下し、定期洗浄のためのコスト及び労力も多大なものとなる。

また、し尿処理場等から発生する臭気成分を含むガスの炭酸ガス濃度は、大気中の炭酸ガス濃度と比較し約１桁高く、例えば３０００［ｐｐｍ］以上であることが多い。
処理対象のガスの硫化水素の濃度が数十［ｐｐｍ］程度以下であるのに対し、薬液に溶解する炭酸ガスが同程度となるため、薬液の多くが炭酸ガスとの反応に消費されてしまい、薬液の使用効率が低くなる。そのため、薬液の使用量が増大するという課題がある。

さらに、薬液に使用する水として、硬度が高い安価な地下水を使用すると、炭酸ガスと水に含まれるミネラル成分とが反応し、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が生じ易い環境となるため、硫化水素による更なる硫黄の発生は、排ガス処理装置のメンテナンス周期を短くし、稼働率を下げ、維持費も高くなるという課題がある。

本発明は、硫黄系臭気成分を含むガスが、炭酸ガスを高濃度に含有する場合においても、硫黄スケールの発生を抑制しつつ、効率的にガスを脱臭することができる湿式脱臭装置および脱臭方法を提供することを目的とする。

本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
硫黄系の臭気成分を含むガスを脱臭する湿式脱臭装置であって、
前記湿式脱臭装置は、
脱臭塔と、電解槽と、電解槽用制御装置と、第１の循環ポンプとを備え、
前記脱臭塔は、その内部に充填剤および循環薬液槽を備え、
前記充填剤は、酸化触媒を含有し、前記循環薬液槽上に配され、
前記循環薬液槽は、薬液を貯留するとともに、第１の配管を介して、前記脱臭塔の外部に配した前記第１の循環ポンプに接続され、
前記第１の循環ポンプは、第２の配管を介して、前記脱臭塔の外部に配した前記電解槽に接続され、
前記電解槽用制御装置は、前記電解槽と電気的に接続されており、
前記電解槽は第３の配管を介して前記脱臭塔に接続されており、
前記薬液は、塩化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムを含有する水溶液であり、
前記次亜塩素酸ナトリウムは、電気分解生成次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする。

ここで、電気分解生成次亜塩素酸ナトリウムとは、塩化ナトリウムの水溶液を電気分解することにより生成された次亜塩素酸ナトリウムのことをいい、本発明では、塩化ナトリウムの水溶液を前記電解槽で電気分解することにより生成することができる。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配置された薬液噴射部を備え、
前記前記電解槽と前記第１の循環ポンプとを接続する前記第２の配管の経路に設けられた分岐点において、第４の配管が分岐し、
前記第４の配管は、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする。

このような構成とすることにより、硫黄系臭気成分と反応する次亜塩素酸ナトリウムを電気分解により供給し、充填剤の酸化触媒上において、硫黄の析出がない反応を促進し、装置稼働率を向上でき、さらに薬液の補充によるランニングコストを低減することができる。
また、１台の循環ポンプを使用し、充填剤への薬液の供給と、電解槽への供給を行うことができ、装置の製造コストの低減、省スペース化を実現することができる。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配置された薬液噴射部を備え、
前記第３の配管は、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする。

このような構成とすることで、更に装置構成を単純化することができ、装置コストの低減、省スペース化を図ることができる。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
さらに記脱臭塔の外部に配した第２の循環ポンプを備え、
前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配された薬液噴射部を備え、
前記循環薬液槽は、第５の配管を介して、前記第２の循環ポンプが接続され、
前記第２の循環ポンプは、第６の配管を介して、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする。

このような構成とすることで、循環する薬液の、薬液噴射部に供給する流量と電解槽の供給する流量とを２台の循環ポンプにより独立して制御することができ、流量制御の自由度が向上し、処理対象のガスの状況に合わせて柔軟な対応を取ることができる。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
循環薬液槽に貯留された前記薬剤のｐＨ値が、７．５〜１０の範囲内であることを特徴とする。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
前記硫黄系の臭気成分を含むガスは、炭酸ガスを３０００［ｐｐｍ］以上含有することを特徴とする。

このような構成とすることにより、炭酸ガスの含有率の高いガスであっても、次亜塩素酸と硫黄系臭気成分とを効率的に反応させることができ、さらに余分な析出物の発生を抑制し、装置の洗浄等のメンテナンス頻度を低減し、装置稼働率を向上させることができる。

また、本発明に係る湿式脱臭装置の一実施形態は、
前記電解槽に接続された前記第２の配管に次亜塩素酸ナトリウム濃度計が設置され、
前記次亜塩素酸ナトリウム濃度計の出力信号線が前記電解槽用制御装置に接続されていることを特徴とする。

このような構成とすることで、脱臭対象のガスに対応させて、薬液中の次亜塩素酸ナトリウム濃度を変更し、或いは一定の濃度に維持することができ、効率よく脱臭することができる。

本発明に係る臭気成分を含むガスの脱臭方法の一実施形態は、
湿式脱臭装置の脱臭塔に炭酸ガスの含有率が３０００［ｐｐｍ］以上であり硫黄系臭気成分を含むガスを導入する工程と、
塩化ナトリウム水溶液を含有する薬液を循環ポンプにより前記脱臭塔内に循環させる工程と、
前記薬液の塩化ナトリウム水溶液を電解槽において電気分解し、前記薬液中に次亜塩素酸ナトリウムを生成する工程と、
前記循環する薬液の次亜塩素酸ナトリウム濃度を次亜塩素酸ナトリウム濃度計により測定し、測定結果を前記電解槽用の制御装置に出力する工程と、
前記薬液を酸化触媒を含有する充填剤に噴霧する工程と、
前記充填剤表面において、前記ガスの硫黄系臭気成分と前記薬液とを反応させる工程とを含むことを特徴とする。

このような構成とすることで、脱臭処理に必要な状態を維持し、スケールの発生を抑制しつつ、炭酸ガスの含有量の多い臭気成分を含有するガスの脱臭を、効率よく実行することができる。

また、本発明に係る臭気成分を含むガスの脱臭方法の一実施形態は、
１日の所定の時間帯において、次亜塩素酸ナトリウムの生成量を増大させることを特徴とする。

し尿処理の実情を考慮し、時間的に特定のパターンで臭気成分を含有するガスの発生量が変動する場合においても、そのパターンに合わせて必要な量の次亜塩素酸ナトリウムの生成量を容易に変動させることが可能となり、電力の省エネルギー化を実現し、ランニングコストを低減することができる。

本発明に係る湿式脱臭装置によれば、脱臭の対象であるガスの炭酸ガスの含有率が高い場合であっても、効率的に臭気成分を除去することができ、薬液と臭気成分との反応により生成されるスケール（析出物）の発生を抑えることができ、ランニングコストの低減も可能となる。

第１の実施形態の湿式脱臭装置を示す模式図 薬液のｐＨ値と炭酸ガス吸収率との相関を示すグラフ 薬液のｐＨ値と硫化水素に対する次亜塩素酸要求値との相関を示すグラフ 第２の実施形態の湿式脱臭装置を示す模式図 第２の実施形態の湿式脱臭装置を示す模式図 ガス中の硫化水素濃度の１日の変化を模式的に示すグラフ

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態における湿式脱臭装置の構成を示す。
脱臭塔１のガス流入口２から、処理対象である硫黄系の臭気成分、例えば硫化水素、を含むガス３が取り入れられ、ガス３は脱臭塔１の上方へと移動する。なお、ガス３は、図示しないファン（脱臭ファン）等でガス流入口２に導入することができる。
なお、ガス流入口２は、例えば配管で構成され、例えばし尿処理場のガス３の発生源からファン等で輸送されたガス３を、脱臭塔１内へ導入する。

薬液噴射部４からは、後述する方法により生成された次亜塩素酸ナトリウムを含有する水溶液からなる薬液５が放出される。
放出された薬液５は、薬液噴射部４の下方に位置する充填剤７の表面に付着する。充填剤７は、多孔性湿式セラミック等からなる酸化触媒を含み、充填剤７の触媒作用により、その表面において、薬液５とガス３とが化学的に反応する。その後ガス３はガス放出口６から脱臭塔１外に放出される。

ガス３と反応した薬液５は、充填剤７の下方にある循環薬液槽８に、貯留される。
循環薬液槽８に設けられた排出口９は、配管１０により、循環ポンプ１１の入口に接続されている。
循環ポンプ１１の出口（薬液５の吐出部）には、配管１２が接続され、分岐点１３において、配管１４と配管１５とに分岐される。

分岐点１３において、分岐した一方の配管１４は、取り入れ口１６を介し、薬液噴射部４に接続されている。さらに、分岐した他方の配管１５は、電解槽１７の入口に接続されている。

電解槽１７の出口には、配管１８の一端が接続され、配管１８の他端は、脱臭塔１内に導入され、循環薬液槽８の上部に位置する。

従って、本実施形態における湿式脱臭装置は、循環薬液槽８、配管１０、循環ポンプ１１、配管１２、配管１４、薬液噴射部４から構成される流路（循環経路）と、循環薬液槽８、配管１０、循環ポンプ１１、配管１２、配管１３、電解槽１７、配管１８から構成される流路（循環経路）の、２つの流路（循環経路）を備える。

電解槽１７と電解槽用制御装置２０（以下、制御装置と称す）とは、電源線１９により接続され、電解槽１７は、電源線１９を介して、上記制御装置２０から電力供給される。従って、電解槽１７に投入されろ電力は、制御装置２０により制御される。
なお、制御装置２０は、電解槽１７に内蔵されていても良い。

薬液５の塩化ナトリウム水溶液に、制御装置２０が電解槽１７に電力を供給すると、後述するように薬液５は電気分解され、次亜塩素酸ナトリウムを生成し、薬液５中に次亜塩素酸ナトリウムが混合された後、配管１８を経由して、脱臭塔１の循環薬液槽８に流入する。

なお、図１において、電気分解された薬液５を、配管１４に流入するように、電解槽１７の出口に接続された配管１８を、配管１４に合流させても良い。
ただし、電解槽１７において、圧力損失が発生するため、配管１４内の薬液５と配管１８内の圧力とが同じになるよう、補助のポンプを電解槽１７の下流に設けるか、配管１８と配管１４との合流点と、分岐点１３との間の配管１４部分に圧力調整器を設置する等の追加の処置が必要になる。

電解槽１７において塩化ナトリウム水溶液が電気分解されると、（式３）の反応により、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウムおよび水素が生成される。
ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ → ＮａＯＨ＋ＮａＯＣｌ＋Ｈ２ （式３）
発生した水素は、ガス放出口６から脱臭塔１外に放出され、爆発限界以下に十分希釈され大気に放出される。
なお、電解槽１７としては、上記のとおり、塩化ナトリウム水溶液から次亜塩素酸ナトリウムを発生することができるものであれば良い。方式は、無隔膜型、有隔膜型のいずれを使用しても良いが、例えば、構造の簡単な無隔膜型を使用することができる。

次亜塩素酸ナトリウムの濃度は、配管１２の途中に設けられた濃度計２１により計測され、所定の範囲、例えば４００〜５００［ｐｐｍ］になるように、制御装置２０により制御される。すなわち、次亜塩素酸ナトリウムの濃度計測値は、濃度計２１から出力され、濃度信号ライン２２を介して制御装置２０に入力される。制御装置２０は、入力された濃度の計測値が、所定の範囲を下回ると、電解槽１７に電力を供給し、所定の範囲を上回ると電力の供給を停止する。

なお、濃度信号ライン２２は有線であっても無線であっても良い。無線の場合、電磁気的手法により制御装置２０と、信号を接続する。

循環薬液槽８には、ｐＨ計２３が設置されており、循環薬液槽８に貯留されている薬液５のｐＨ値をモニターする。薬液５のｐＨ値は、以下に説明するとおり、薬液５の重要なパラメータの１つである。

し尿処理場等から発生するガスは、一般に炭酸ガスの含有率が高く、炭酸ガスの含有率は、例えば３０００［ｐｐｍ］以上であり、通常の大気とくらべ１桁程度高いことがある。
このような高いレベルの炭酸ガスが存在すると、薬液５に溶け込む炭酸ガスの濃度は、例えば約１５［ｐｐｍ］となり、処理対象の臭気成分である硫化水素の濃度、例えば２０［ｐｐｍ］と、同程度になる。その場合、硫化水素の反応に使用される薬液５が、炭酸ガスとの反応に使用されるため、臭気成分の除去効率が低下してしまう。

図２は、薬液５のｐＨ値と炭酸ガス（ＣＯ_２）の吸収率との関係を示す。薬液５のｐＨ値が高くなると、炭酸ガスの吸収率は増大し、ｐＨ値が１０程度から次第に増加し、特に１１を超えると急激に増大する。
ｐＨ値が高いと、薬液５と炭酸ガスとの反応が増大するため、薬液５の排ガスに含まれる臭気成分の除去効率が低下する。さらに、薬液５の水溶液を生成するための水として、地下水のようにミネラル成分が多い硬水を使用すると、溶け込んだ炭酸ガスとミネラル成分とが反応し、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の析出物が生成されやすくなる。
従って、ｐＨを１０以下にすることにより、炭酸ガスと薬液５との不要な反応を抑制することができる。

図３は、次亜塩素酸ナトリウム要求値（硫化水素１モルが反応するために必要な次亜塩素酸ナトリウムのモル数：次亜塩素酸ナトリウム／硫化水素のモル比）のｐＨ依存性を、異なる２つの充填剤で比較して示す。
ここで、次亜塩素酸ナトリウム要求値が低いことは、硫化水素１モルに対する次亜塩素酸ナトリウムのモル数が少ない（式１）の反応が優先的に生ずることを意味し、次亜塩素酸ナトリウム要求値が高いことは、硫化水素１モルに対する次亜塩素酸ナトリウムのモル数が多い（式２）の反応が優先的に生ずることを意味する。

従来から用いられているプラスチック充填剤（比較例）では、ｐＨが１４程度と高い場合において、次亜塩素酸ナトリウム要求値が４に近い高い値となる。

しかし、酸化触媒を含む充填剤を使用し、特に酸化能力が高い酸化触媒を採用することにより、ｐＨが８〜１０の範囲で極小値を有するものの、その範囲においても、次亜塩素酸ナトリウム要求値は十分高く、４に近い値を示し、（式２）の反応が優先的に生ずることが図３より理解できる。

酸化能力が高い酸化触媒としては、多孔性湿式セラミック酸化触媒を好適に使用することができる。多孔性湿式セラミック酸化触媒は、焼成後水に不溶でかつ酸化触媒能力を有する触媒成分の物質と、焼成後セラミック基材となる天然粘土鉱物と、焼成後に多孔性構造を作る添加物とを主成分として混合し、成形後焼成して得ることができる。
ただし、これに限らず、（式２）の反応を優先的に発生させる触媒であれば良い。

（式１）の反応は硫黄が生成される反応であり、配管等に硫黄が固着し配管の閉塞を招く虞があるが、（式２）の反応においては、硫黄が生成されないため、配管に硫黄が固着することがない。（式２）の反応により、硫化水素を処理することにより、配管等の薬液循環路の洗浄、交換等のメンテナンス頻度を下げ、脱臭塔１の稼働率を向上させ、排ガス処理のコストを低減することができる。

炭酸ガスの吸収が抑えられるｐＨ値が１０以下においても、酸化触媒を用いた場合、（式２）の反応が優先的に発生させることができるため、炭酸ガスと薬液５中のミネラル成分との反応を抑えるとともに、ガス３からの硫黄の析出を抑え、スケールの発生を低減することができる。

以上の図２および図３のデータより、ｐＨ値は、１０以下であり、電解槽１７の電気分解で制御可能な弱アルカリ性の７．５から１０の範囲内であれば良く、好適には８．０〜８．５の範囲内であれば良い。ｐＨ値が７．５以下になると、次亜塩素酸ソーダが自己分解して塩素を発生するからである。

すなわち、薬液５は、次亜塩素酸ナトリウムの濃度に基づいて制御装置２０により電解槽１７において、（式３）で示される電気分解を制御することにより、上記の所定のｐＨを維持することができる。

このように、高い炭酸ガスを含有するガス３の硫黄系臭気成分を除去するため、次亜塩素酸ナトリウム濃度によって、電解槽１７の投入電力を制御することにより、ｐＨが８程度の弱アルカリ性に維持することができ、それにより炭酸ガスとの反応を防止し、高い酸化触媒作用を含む充填剤により、（式２）の反応を優先的に発生させ、従来とは反対の硫化水素との反応により、配管等の閉塞性を抑制することができる。
また、電気分解により塩化ナトリウム水溶液から、次亜塩素酸ナトリウムを生成するため、市販されている高額な次亜塩素酸ナトリウムの補給、貯蔵、維持管理を必要としない。

なお、薬液５に使用される塩化ナトリウム（食塩）の濃度は、電気分解により次亜塩素酸ナトリウムが生成できればよく、０．３％以上あればよく、海水と同じ３．５％程度であっても良い。電解槽１７の処理能力に依存して決定することができる。

また、図１に示す装置構成においては、薬液５の流路は、循環薬液槽８、配管１０、配管１２を経由して、分岐点１３において配管１４と配管１５とに分岐されるため、１つの循環ポンプ１１により、薬液噴射部４と電解槽１７とに薬液５を輸送することができる。
そのため、従来の湿式脱臭装置と異なり、薬液を貯蔵するためのタンクを必要とせず、ポンプも１台で良い。

配管１４と配管１５とにおいて、薬液５の流量の分配を確定するため、配管１４と配管１５にバルブ２４およびバルブ２５を設置し、両バルブの開度により、それぞれの配管に流れる薬液５の流量を制御することができる。配管１４と配管１５に設けられた流量計２６および流量計２７は、配管１４と配管１５を流れる薬液５の流量を監視する。

このように使用する循環ポンプは、１台の循環ポンプ１１のみであるが、バルブ２４およびバルブ２５の開度により、それぞれ独立して流量を制御することができ、循環ポンプを２台使用する場合と比較し、装置コストを低減することができ、また省スペース化も実現できる。

例えば、配管１４と配管１５とを流れる薬液５の流量比は、例えば１０：３に設定する。
電解槽１７において生成する次亜塩素酸ナトリウムの量は、電解槽１７に投入する電力により制御することができるが、電解槽１７を流れる薬液５の流量によっても制御することができる。すなわち、配管１５に流れる薬品５の流量を増減することにより、次亜塩素酸ナトリウムの量を増減することができる。

脱臭塔１において処理を行うガスの硫化水素の濃度に合わせて、バルブ２４とバルブ２５により、配管１４と配管１５に流れる薬品５の流量を変更し、薬品５中の次亜塩素酸ナトリウムの含有量を調整することもできる。例えば、電解槽１７の処理能力の経年劣化に合わせて、流量を調整することも可能である。
また、処理対象のガス中の硫化水素濃度に合わせて、調整しても良い。

なお、薬液５中において、ガスとの反応により生成される各種の塩の濃度（反応生成塩濃度）を下げるために、循環する薬液量の一定量、例えば３％、の薬液５を排し、新たに塩化ナトリウムを補充しても良い。
一定量の薬液５の排出は、循環ポンプ１１の下流側、例えば配管１４の途中で、配管１５と同様の分岐配管およびバルブを設け、バルブ開度で流量を調整し、薬液５の一部、例えば３％を排出すれば良い。排出された薬液５に含有されている塩化ナトリウム量は、循環薬液槽８に、固形もしくは水溶液の形態で補充すればよい。

本湿式脱臭装置を用いて、硫化水素の除去能力について検証を行った。
湿式脱臭装置の構成は以下の通り。
脱臭塔１の塔径：２００［φ］
脱臭風量：１．１３［ｍ^３／分］
塔内流速：０．６［ｍ／秒］
充填剤：一芯社製湿式酸化触媒
充填高さ：０．６［ｍ］
接触時間：１．０［秒］
散水流量：２．８［Ｌ／分］
電解槽：デノラ・ペルメレック社製 電解槽 ＤＮ１型
電解槽への通水量：０．７［Ｌ／分］
次亜塩素酸ナトリウム濃度計：バイオニクス社製 ＲＣ１２０２Ｐ
脱臭ファン：セイコー化工機社製 ＦＴＦ １５３
試験に使用したテスト臭気および検証用の臭気成分測定器は以下の通り。
テスト臭気成分：硫化水素ガス ２０［ｐｐｍ］
テスト臭気成分測定器：ガステック社製検知管Ｎｏ．４Ｌ ２．５〜６０［ｐｐｍ］
Ｎｏ．４ＬＴ０．１〜２．０［ｐｐｍ］

比較のため、充填剤として湿式酸化触媒を用い、薬剤としてＮａＯＣｌの水溶液を注入する従来の脱臭方法によっても硫化水素の除去能力を検証した。

検証結果は表１にまとめる。
［表１］（湿式酸化触媒）

テスト用ガスの硫化水素の入口濃度は、２０［ｐｐｍ］であるが、出口濃度は０．０１［ｐｐｍ］以下であり、除去率９９％以上となることを確認した。
この場合の電解槽１７の投入電力は０．１７［ｋＷ／Ｈ］であり、年間の電力コストは２２００６円である。

一方、従来の脱臭方法においては、上記と同じ除去率９９％以上、硫化水素の出口濃度０．０１［ｐｐｍ］以下を実現するため、使用する薬液として、１２［％］のＮａＯＣｌ水溶液を２．３［ｃｃ／分］の流量条件で脱臭処理を行った場合、使用する薬品コストは、年間で７７２００円であった。

比較のため、充填剤として市販のプラスチック充填剤を用い、薬剤としてＮａＯＣＬの水溶液を注入する従来の脱臭方法によっても硫化水素の除去能力を検証した。検証に際しては、硫化水素の出口濃度を、労働安全衛生法における作業環境管理濃度１［ｐｐｍ］以下の濃度になるよう、脱臭装置の条件を設定した。
検証結果は表２にまとめる。

［表２］（プラスチック充填剤）

この場合、本発明の脱臭装置において、投入電力０．０８［ｋＷ／Ｈ］の条件で、硫化水素の出口濃度は０．８２［ｐｐｍ］となり、年間の電力コストは１０５３０円となる。 一方、比較例の充填剤にプラスチック充填剤を用い、使用する薬液として、ＮａＯＣｌ １２［％］を１．１［ｃｃ／分］の条件に設定した場合、硫化水素の出口濃度は０．８６［ｐｐｍ］となり、この場合の薬品コストは、年間で３６０００円であった。
従って、本実施形態の湿式脱臭装置を用いることにより、ランニングコストを大幅に（約７０％）低減できる効果を確認できた。

また、本発明によれば、配管等における硫黄の析出を防止し、定期洗浄頻度を少なくし、湿式脱臭装置の稼働率を向上させることができ、さらにランニングコストを、従来の湿式脱臭装置と比較して、低減することが可能である。従って、本湿式脱臭装置は、費用対効果においても、従来の装置と比較し、効率的な湿式脱臭装置であることが実証された。

（実施形態２）
図１に示す湿式脱臭装置の構成は、循環ポンプ１１の下流側で、薬液５の流路を分岐し、薬液５の一部を電解槽１７に導入して電気分解し、次亜塩素酸ナトリウムを生成していた。

薬液５の流路については、循環ポンプ１１の下流側で分岐せず、電解槽１７と循環ポンプ１１を直列に接続しても良い。

図４に示すとおり、配管１２の一端は、循環ポンプ１１の出口に接続されており、配管１２の他端は電解槽１７の入口に接続されている。そして、電解槽１７の出口には、配管１４が接続されている。
薬液５は、循環ポンプ１１により、循環薬液槽８、配管１０、循環ポンプ１１、配管１２、電解槽１７、配管１４および薬液噴射部４の順に、循環する。

配管１２の途中には濃度計２１が設けられており、配管１２を流れる薬液５の次亜塩素酸ナトリウムの濃度を計測する。濃度径２１による次亜塩素酸ナトリウムの濃度の計測値に従って、制御装置２０が電解槽１７に電力を供給する。

本実施形態においては、電解槽１７には、循環する薬液５の全量が流入するため、実施形態１の装置構成と比較し、処理能力の大きい電解槽１７が必要になるが、配管１２において分岐することが無く、分岐配管への流量を制御するバルブは不要であり、単純な構成とすることができる。その結果、図１に示される装置と比較し、省スペース化を実現することができる。

ただし、循環ポンプ１１と電解槽１７と薬液噴射部４とが直列に接続されているため、薬液５の流量は全て同じになるため、電解槽１７の処理能力は、実施形態１で使用されるの電解槽１７と比較し、大きな能力を必要とする。

（実施形態３）
湿式脱臭装置の構成として、図５に示すとおり、電解槽１７に薬液５を供給するための循環ポンプと、薬液噴射部４に薬液５を供給する循環ポンプとを別個に設け、それぞれの循環ポンプにおいて薬液５を循環させる流路を独立して設けても良い。

図５に示すとおり、循環薬液槽８の排出口２８には配管２９の一端が接続されており、配管２９の他端は第１の循環ポンプ３０の入口に接続されている。
第１の循環ポンプ３０の出口には、配管３１の一端が接続され、配管３１の他端は、電解槽１７の入口に接続されている。
電解槽１７の出口には、配管３２が接続されており、配管３２の他端は脱臭塔１内部において、循環薬液槽８の上部に配されている。

第１の循環ポンプ３０により、循環薬液槽８の薬液５は、配管２９及び配管３１を経由して電解槽１７に流入し、その後配管３２を経由して、脱臭塔１内の循環薬液槽８に戻る。
配管３１には、濃度計２１が接続されており、濃度計２１により計測された次亜塩素酸ナトリウムの濃度は、制御装置２０に濃度信号ライン２２によって出力される。

一方、第２循環ポンプ３３は、配管３５により、循環薬液槽８の排出口３４と接続され、さらに配管３６を介して脱臭塔１内の薬液噴射部４に接続されている。
従って、第２循環ポンプ３３により、循環薬液槽８の薬液５は、配管３５、配管３６を経由し、脱臭塔１内の薬液噴射部４から放出され、その後充填剤７を経由して循環薬液槽８に戻る。

次亜塩素酸ナトリウムの生成量は、濃度計２１の出力に従って、制御装置２０によって電解槽１７の投入電力をコントロールすることにより、制御できる。
また、次亜塩素酸ナトリウムの生成量は、循環ポンプ３０による電解槽１７への薬液５の流量によっても制御することができる。

このように、循環薬液槽８の薬液５は、２つの循環流路に従って輸送され、循環する流量は独立に制御することができるため、ガス流入口２から導入するガス３の臭気成分の濃度、流量に応じて、柔軟に対応することが容易となる。

（実施形態４）
し尿処理場等から発生する臭気成分を含有するガスは、し尿の回収作業や人の生活習慣等により、周期的に変化することがある。図６は、臭気成分である硫化水素濃度の時間変化のパターンを模式的に示す。
図６に示すように、一日のうちで硫化水素が一定に発生するのでは無く、特定の時間帯に集中して発生することがある。
図６においては、朝８時頃に第１のピークがあり、夕方４時頃に第２のピークがある例を示すが、この例に限らず、例えば１つ、あるいは３つ以上のピークを有する場合もある。

このような場合、ピーク時の硫化水素濃度に合わせて、電気電解槽１７で生成する次亜塩素酸ナトリウムの量を設定することにより、すべての時間帯の臭気成分を含有するガスの脱臭に対応することができる。

しかし、ピーク時に合わせて次亜塩素酸ナトリウムの生成量を設定すると、ピーク時以外の時間帯においては、不必要に次亜塩素酸ナトリウムが生成することになる。

従って、この硫化水素の発生パターンに合わせて、特定の時間の次亜塩素酸ナトリウムの発生量を増減させることで、省電力化を図り、湿式脱臭装置の負荷も軽減することができる。

例えば、６時３０分から９時の時間帯に硫化水素の濃度の第１のピークがある場合、その前後に所定の時間、例えば３０分間、の余裕を見込んで、６時から９時３０分までの時間帯において次亜塩素酸ナトリウムの発生量を増大させる。同様に、第２のピークにおいても、前後に所定の時間の余裕を見込んで次亜塩素酸ナトリウムの発生量を増大させれば良い。
上記は２つのピークを有する臭気成分を含有するガスの発生パターンを例にしたが、ピークの数に応じて、そのピークの時間帯に併せて、次亜塩素酸ナトリウムの発生量を増大させれば良い。
また、各ピークの硫化水素の濃度の極大値は一般に異なるため、その各時間帯のピークに合わせて次亜塩素酸ナトリウムの発生量を決定する。

また次亜塩素酸ナトリウムの発生量は、各ピークの最大の硫化水素濃度を処理できるように設定する。予め処理対象のガスの種々の発生量、硫黄系臭気成分の濃度に対する条件を、複数準備しておけば良い。

この制御は、制御装置２０において、タイマー機能を持たせ、所定の時刻において発生する次亜塩素酸ナトリウム濃度を高く設定すれば良い。
もしくは、電解槽１７に流入させる薬液５の流量を、所定の時刻において増大させても良い。この場合、例えば図１において、バルブ２４とバルブ２５の開度を、所定の時刻において変えることにより実現できる。
また、上記２つの方法、すなわち制御装置２０の濃度設定値および電解槽１７の薬液流量の変更を組合せても良い。

本発明に係る湿式脱臭装置は、硫黄系臭気成分を含有するガスを脱臭する際の生じるスケールを低減し、メンテナンス頻度を減少させ装置稼働率を向上することができるとともに、脱臭処理に必要なランニングコストを低減でき、特に炭酸ガス濃度の高い、例えばし尿処理場において排出されるガスにおいても効率的に脱臭を行うことができ、その産業上の利用可能性は極めて大きい。

１ 脱臭塔
２ ガス流入口
３ ガス
４ 薬液噴射部
５ 薬液
６ ガス放出口
７ 充填剤
８ 循環薬液槽
９ 排出口
１０ 配管
１１ 循環ポンプ
１２ 配管
１３ 分岐点
１４ 配管
１５ 配管
１６ 取り入れ口
１７ 電気分解槽
１８ 配管
１９ 電源線
２０ 制御装置
２１ 濃度計
２２ 濃度信号ライン
２３ ｐＨ計
２４ バルブ
２５ バルブ
２６ 流量計
２７ 流量計
２８ 排出口
２９ 配管
３０ 循環ポンプ
３１ 配管
３２ 配管
３３ 排出口

Claims (9)

1. 硫黄系の臭気成分を含むガスを脱臭する湿式脱臭装置であって、
   前記湿式脱臭装置は、
   脱臭塔と、電解槽と、電解槽用制御装置と、第１の循環ポンプとを備え、
   前記脱臭塔は、その内部に充填剤および循環薬液槽を備え、
   前記充填剤は、式（１）よりも式（２）を優先的に反応させる酸化触媒を含有し、前記循環薬液槽上に配され、
   前記循環薬液槽は、薬液を貯留するとともに、第１の配管を介して、前記脱臭塔の外部に配した前記第１の循環ポンプに接続され、
   前記第１の循環ポンプは、第２の配管を介して、前記脱臭塔の外部に配した前記電解槽に接続され、
   前記電解槽用制御装置は、前記電解槽と電気的に接続されており、
   前記電解槽は第３の配管を介して前記脱臭塔に接続されており、
   前記薬液は、塩化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムを含有する水溶液であり、
   前記次亜塩素酸ナトリウムは、電気分解生成次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする湿式脱臭装置。
   但し、式（１）、式（２）は下記の化学反応式で定義されるものとする。
   Ｈ _２ Ｓ＋ＮａＣｌＯ→Ｓ＋ＮａＣｌ＋Ｈ _２ Ｏ （式１）
   Ｈ _２ Ｓ＋２ＮａＯＨ＋４ＮａＣｌＯ→Ｎａ _２ ＳＯ _４ ＋２Ｈ _２ Ｏ＋４ＮａＣｌ （式２）
2. 前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配置された薬液噴射部を備え、
   前記電解槽と前記第１の循環ポンプとを接続する前記第２の配管の経路に設けられた分岐点において、第４の配管が分岐し、
   前記第４の配管は、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の湿式脱臭装置。
3. 前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配置された薬液噴射部を備え、
   前記第３の配管は、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の湿式脱臭装置。
4. 前記湿式脱臭装置は、さらに前記脱臭塔の外部に配した第２の循環ポンプを備え、
   前記脱臭塔は、その内部において前記充填剤の上部に配された薬液噴射部を備え、
   前記循環薬液槽は、第５の配管を介して、前記第２の循環ポンプが接続され、
   前記第２の循環ポンプは、第６の配管を介して、前記薬液噴射部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の湿式脱臭装置。
5. 循環薬液槽に貯留された前記薬剤のｐＨ値が、７．５〜１０の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の湿式脱臭装置。
6. 前記硫黄系の臭気成分を含むガスは、炭酸ガスを３０００［ｐｐｍ］以上含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の湿式脱臭装置。
7. 前記電解槽に接続された前記第２の配管に次亜塩素酸ナトリウム濃度計が設置され、
   前記次亜塩素酸ナトリウム濃度計の出力信号線が前記電解槽用制御装置に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の湿式脱臭装置。
8. 湿式脱臭装置の脱臭塔に炭酸ガスの含有率が３０００［ｐｐｍ］以上であり硫黄系臭気成分を含むガスを導入する工程と、
   塩化ナトリウム水溶液を含有する薬液を循環ポンプにより前記脱臭塔内に循環させる工程と、
   前記薬液の塩化ナトリウム水溶液を電解槽において電気分解し、前記薬液中に次亜塩素酸ナトリウムを生成する工程と、
   前記循環する薬液の次亜塩素酸ナトリウム濃度を次亜塩素酸ナトリウム濃度計により測定し、測定結果を前記電解槽用の制御装置に出力する工程と、
   前記薬液を、式（１）よりも式（２）を優先的に反応させる酸化触媒を含有する充填剤に噴霧する工程と、
   前記充填剤表面において、前記ガスの硫黄系臭気成分と前記薬液とを反応させる工程とを含むことを特徴とする硫黄系の臭気成分を含むガスの脱臭方法。
   但し、式（１）、式（２）は下記の化学反応式で定義されるものとする。
   Ｈ _２ Ｓ＋ＮａＣｌＯ→Ｓ＋ＮａＣｌ＋Ｈ _２ Ｏ （式１）
   Ｈ _２ Ｓ＋２ＮａＯＨ＋４ＮａＣｌＯ→Ｎａ _２ ＳＯ _４ ＋２Ｈ _２ Ｏ＋４ＮａＣｌ （式２）
9. １日の内の所定の時間帯において、次亜塩素酸ナトリウムの生成量を増大させることを特徴とする請求項８記載の脱臭方法。

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