JPH09215909A - 揮発性有機化合物含有ガス処理装置 - Google Patents

揮発性有機化合物含有ガス処理装置

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JPH09215909A
JPH09215909A JP8025467A JP2546796A JPH09215909A JP H09215909 A JPH09215909 A JP H09215909A JP 8025467 A JP8025467 A JP 8025467A JP 2546796 A JP2546796 A JP 2546796A JP H09215909 A JPH09215909 A JP H09215909A
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JP
Japan
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gas
liquid
voc
biological
reaction tank
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JP8025467A
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English (en)
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Tetsuro Fukase
哲朗 深瀬
Chuichi Goto
忠一 後藤
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多量のVOCを効率よく循環液に溶解して生
物汚泥と接触させ、生物反応によりVOCを分解するこ
とができ、これにより特別の前処理を行う必要がなく、
簡単な装置と操作により、低濃度ガスの場合でも、目詰
まり等を起こすことなく、効率よくVOCを除去するこ
とが可能な揮発性有機化合物含有ガス処理装置を得る。 【解決手段】 揮発性有機化合物を資化する生物汚泥を
収容する生物反応槽1から槽内液2を循環管路3に引出
し、ポンプ4で生物反応槽1へ循環させる際、ガス供給
装置6から循環管路3に揮発性有機化合物含有ガスを供
給して循環液中に溶解させ、生物反応により揮発性有機
化合物を分解する揮発性有機化合物含有ガス処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は揮発性有機化合物
(以下、VOCと記載する場合がある)を含有するガス
を生物反応により処理するための装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ベンゼン、トルエン、塩化メチレン等の
VOCを含有するガスは環境汚染の原因となるので、V
OCを除去することが要求される。ガス中に高濃度のV
OCを含む場合は、蒸留等によりVOCを容易に除去す
ることができるが、空気中に少量のVOCを含む低濃度
ガス、例えばVOCを1〜10,000g/m3程度含
む低濃度VOC含有ガスの処理は困難である。
【0003】従来のVOC含有ガスの処理方法として、
活性炭吸着、燃焼、生物濾過装置等による方法がある。
しかし活性炭吸着法では、粉塵が含まれていると目詰ま
りするため、前処理で粉塵を除去する必要があり、また
水分が多いと吸着量が低くなる。さらに有機酸の一部は
活性炭の表面で縮合してタール状になり、再生できなく
なる。燃焼法は装置が小型であるが、燃料が必要、排ガ
ス処理が必要、低濃度ガスでは燃焼コストが高い等の問
題点がある。
【0004】生物濾過装置による方法は、生物汚泥を固
定したフィルタにガスを接触させて処理する方法であ
り、運転コストが低く、運転管理も容易であるが、フィ
ルタに用いる担体が目詰まりするため処理効率が低下す
る。これを防止するために逆洗により余剰の菌体を剥離
したり、フィルタの代わりに散水濾床方式にする等の検
討が行われている。しかし、逆洗では十分には処理能力
は回復せず、また散水濾床方式でもガスと液との接触時
間が短いため、水に溶けにくいVOCは処理効果が低い
等の問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特別
の前処理を行う必要がなく、簡単な装置と操作により、
低濃度ガスの場合でも、目詰まり等を起こすことなく、
効率よくVOCを除去することが可能な揮発性有機化合
物含有ガス処理装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、揮発性有機化
合物を資化する生物汚泥を収容する生物反応槽と、生物
反応槽の槽内液を引出し、ポンプで生物反応槽へ循環さ
せる循環管路と、循環管路に揮発性有機化合物含有ガス
を供給して循環液中に溶解させるガス供給装置とを有す
ることを特徴とする揮発性有機化合物含有ガス処理装置
である。
【0007】本発明において処理の対象となるVOC含
有ガスは、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、アセト
ン、イソプロピルアルコールなどのVOCを含有するガ
スであり、その濃度は限定されないが、空気中にVOC
を1〜10,000g/m3程度含む低濃度VOC含有
ガスが処理対象として適している。VOC含有ガス中に
は二酸化炭素、硫化水素等の無機質ガス、粉塵、水分等
が含まれていてもよい。
【0008】本発明で用いる生物反応槽は、VOCを資
化する生物汚泥を収容し、生物反応によりVOCを分解
するものであれば、その構造、形式等は限定されない。
生物汚泥はVOCを基質として資化できる微生物を含む
ものであればよいが、シュードモナス、バチルスなど通
常の排水処理における活性汚泥に含まれる多くの微生物
はVOC分解能力をもっているので、これらをそのまま
利用することができる。微生物汚泥は上記のようなVO
C分解菌の菌体濃度が高いものが好ましい。
【0009】このような生物汚泥は、好気性生物汚泥
(活性汚泥)を浮遊状態で保持するものが好ましいが、
汚泥を担体等に担持させて槽内に保持するものでもよ
い。この反応槽は好気性生物汚泥を保持し、好気状態で
VOC含有ガスと接触させるものが好ましい。
【0010】好気性生物反応を行う場合、VOC含有ガ
スが酸素を含む場合はVOC含有ガスにより酸素を供給
できるが、VOC含有ガスが酸素を含まない場合は空気
等の酸素含有ガスを導入することができる。反応槽は単
一槽でもよいが、複数の槽から構成することもでき、特
に発泡性の大きいときは消泡を目的として別の反応槽を
設けるのが好ましい。
【0011】循環管路は生物反応槽の槽内液を引出し、
ポンプで再び生物反応槽に循環するように構成される。
循環する槽内液は生物汚泥が浮遊性の場合は生物汚泥を
含んだ状態で引抜き、循環することができるが、生物汚
泥が担体等により槽内に固定される場合は、汚泥を含ま
ない液のみを引抜き循環することもできる。循環管路の
構造、形状等は制限はないが、下向管を含むのが好まし
く、特に反応槽に循環する部分は下向き管路とするのが
好ましい。この場合、完全な垂直方向の下向管でなくて
もよく、傾斜方向の下向管でもよい。
【0012】生物反応槽における引抜位置および循環位
置も制限されないが、生物反応槽へ循環する循環管路は
槽下部に開口するのが好ましく、循環部分が下向管の場
合は、槽上部から下向管が進入し、槽下部が開口するよ
うに構成するのが好ましい。循環管路における液流速は
0.5m/sec以上、好ましくは0.5〜5m/se
c、さらに好ましくは0.7〜3m/sec程度とする
のが好適である。
【0013】ガス供給装置は循環管路に揮発性有機化合
物含有ガスを供給して循環液中に溶解させるように構成
される。ガスは一般的にはポンプの吐出側に供給される
が、ポンプの構造によっては吸入側に供給することもで
きる。ガス供給装置はガスを微細化して分散できるよう
に構成するのが好ましく、このためにはエゼクタ等の微
細化手段を用いることもできるが、前述の液流速の範囲
であれば、コンプレッサによる吸入によっても微細化は
可能である。ガス供給時のガス液比は1以下、好ましく
は0.3〜0.5とするのが適当である。
【0014】本発明の処理装置によるVOC含有ガスの
処理方法は、生物反応槽内の槽内液を循環管路に引出
し、ポンプにより再び生物反応槽に循環しながら、ガス
供給装置によりVOC含有ガスを循環管路に供給して処
理を行う。循環管路に供給されたVOC含有ガスは、循
環管路を通る間に循環液と激しく混合されて微細気泡と
なって分散し、ガス中に含まれるVOCが液中に溶解し
て生物汚泥に摂取され、資化される。このときガス中に
含まれる酸素も液中に溶解し、生物反応に利用される。
【0015】検討の結果、VOCの生物処理における処
理の律速段階は、基質(ベンゼン、トルエン、塩化メチ
レン等のVOC)の生物分解速度ではなく、基質が液中
に溶解する速度であることがわかった。生物はガス中の
基質を直接分解することはできず、ガス中の基質がいっ
たん液中に溶けた後、水中の基質を摂取、分解する。酸
素についても同様であり、液中に溶解したのち生物反応
に関与する。
【0016】従ってガスを生物反応槽の槽内液と接触さ
せる際、できるだけ多量のVOCを液中に溶解させるこ
とが要求されるが、ポンプ循環式のガス溶解装置、特に
下向管方式の循環式ガス溶解装置はガスの溶解効率が高
く、これに加えて極めてガスが微細気泡化しやすい装置
である。このため、このようなガス供給装置を用いてV
OCを溶解させると、VOCの溶解速度が大きくなり、
さらに微細気泡化によりガス、液の接触時間が長くなる
ため、基質が速い速度でしかもほぼ完全に溶解する。
【0017】こうしてVOCおよび酸素が溶解した循環
液は、生物反応槽において、あるいは循環管路において
生物汚泥と接触することにより、VOCが菌体に資化さ
れ、分解する。微細気泡化したガスはさらに生物反応槽
を上昇する間に槽内液と接触してVOCおよび酸素が液
中に溶解し、生物汚泥に資化されて除去され、処理ガス
となって生物反応槽から排出される。
【0018】ポンプ循環方式、特に下向管方式のガス溶
解装置をVOCに適用する場合、上記により、なるべく
ガスが微細な気泡となるように、ガス液比を小さくする
とともに液線速度を大きくするのが好ましい。またなる
べく発泡しやすいように、ガス液比を小さくし、液線速
度を大きくし、菌体濃度を高くし、場合によっては界面
活性剤等の起泡剤を添加してガス溶解量を多くするのが
好ましい。発泡が激しくなると生物反応槽では泡が消え
ず、ポンプによる循環を困難にする場合があるが、この
ような場合には消泡用の生物反応槽を設けることによ
り、消泡して液を循環することができる。
【0019】VOCガスは大部分は通常の空気であるた
め、生物分解に必要な酸素を含んでいる。しかし、VO
Cの濃度が高くなると生物分解に必要な酸素も多くな
り、VOCとして1,000g/m3程度をこえると酸
素律速となって、処理効率が低下する。しかし、ポンプ
循環式の下向管式のガス溶解装置ではVOCのみなら
ず、酸素の溶解効率も向上するため、5,000g/m
3程度でも酸素律速になることはない。
【0020】VOC含有ガスに酸素が含まれない場合、
あるいは不足する場合は、空気その他の酸素含有ガスを
添加することができる。生物汚泥はVOCを基質として
増殖するが、必要により炭素源その他の栄養源を添加す
ることもできる。
【0021】上記の処理では、VOC含有ガスを循環管
路に供給するためVOCの溶解量が大きく、これにより
効率よくVOCがガスから除去されて生物汚泥により分
解される。この場合ガス中に水分や粉塵等が含まれてい
ても支障はなく、前処理は必要でない。上記の処理は比
較的低濃度のVOC含有ガスの処理に適しているが、高
濃度であっても処理可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図1および図2は別の実施形態の処理
装置を示す系統図である。
【0023】図1において、1は生物反応槽であって、
浮遊状の生物汚泥を含む槽内液2が収容されている。3
は循環管路であって生物反応槽1の下部から上部に連絡
し、途中にポンプ4を備え、その先端部は下向管路5と
なって生物反応槽1の上部から垂直方向に進入し、下部
で開口している。循環管路3にはガス供給管6が連絡し
ている。生物反応槽1の上部には処理ガス排出路7、中
間部には栄養源、起泡剤等の注入路8、下部には余剰汚
泥排出路9が連絡している。
【0024】上記の処理装置によるVOC含有ガスの処
理方法は、生物反応槽1内の槽内液2を循環管路3に引
出し、ポンプ4により再び生物反応槽1に循環しなが
ら、ガス供給管6よりVOC含有ガスを循環管路3に供
給して処理を行う。循環管路3に供給されたVOC含有
ガスは、循環管路3を通る間に循環液2と激しく混合さ
れて微細気泡となって分散し、ガス中に含まれるVOC
が液中に溶解し、このときガス中に含まれる酸素も液中
に溶解する。下向管路5では液の流れる方向と気泡の浮
力の方向が逆方向となるため、激しい攪拌が起こり、気
泡はさらに微細化される。
【0025】VOCおよび酸素を溶解した循環液は生物
反応槽1に循環して、あるいは循環管路3中で生物汚泥
と接触して、VOCは生物汚泥に摂取され、資化され
る。酸素は呼吸により生物反応に利用される。生物反応
に栄養源、起泡剤等が必要な場合は注入路8より注入さ
れる。上記の処理において、処理ガスは処理ガス排出路
7から排出され、生物汚泥が増量したときは余剰汚泥排
出路9から排出される。
【0026】図2において、11は消泡槽であって、槽
内液12を収容し連絡路13によって生物反応槽1と連
絡しており、また底部に設けられた散気管14に空気供
給路15が連絡している。循環管路3は消泡槽11から
生物反応槽1に連絡し、余剰汚泥排出路9は消泡槽11
に連絡している。他の構成は図1と同様である。
【0027】上記の装置では、生物反応槽1において発
泡が激しい場合、槽内液2を連絡路13から消泡槽11
に導入し、ここで空気供給路15から散気管14を通し
て散気することにより、消泡を行うとともに生物反応も
行う。消泡槽11の槽内液12は循環管路3から生物反
応槽1に循環し、その中途においてガス供給管6からV
OC含有ガスを供給する。他の操作は図1の場合と同様
である。
【0028】
【実施例】以下、実施例について説明する。 実施例1 図1の装置において、生物反応槽1として直径20c
m、槽高5m、液高さ4mの槽を用い、下向管路5とし
て直径25mmのポリ塩化ビニル樹脂管を用い、高負荷
生物処理装置における活性汚泥を含む槽内液を充填し
た。循環管路3におけるポンプ4の循環量は40 li
ter/min、ガス流量は20 liter/min
で液の循環およびVOC含有ガスの注入を行い、生物反
応により処理を行なった。VOC含有ガスはイソプロピ
ルアルコール(IPA)を2g/m3、アセトンを1g
/m3含む空気である。試験の結果、処理ガス中のIP
A、アセトンともに常に1mg/m3以下であった。
【0029】
【発明の効果】本発明のVOC含有ガス処理装置は、生
物反応槽の槽内液をポンプで循環する循環管路にVOC
含有ガスを供給するように構成したので、多量のVOC
を効率よく循環液に溶解して生物汚泥と接触させ、生物
反応によりVOCを分解することができ、これにより特
別の前処理を行う必要がなく、簡単な装置と操作によ
り、低濃度ガスの場合でも、目詰まり等を起こすことな
く、効率よくVOCを除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の処理装置の系統図である。
【図2】他の実施形態の処理装置の系統図である。
【符号の説明】
1 生物反応槽 2、12 槽内液 3 循環管路 4 ポンプ 5 下向管路 6 ガス供給管 7 処理ガス排出路 8 注入路 9 余剰汚泥排出路 11 消泡槽 13 連絡路 14 散気管 15 空気供給路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 揮発性有機化合物を資化する生物汚泥を
    収容する生物反応槽と、 生物反応槽の槽内液を引出し、ポンプで生物反応槽へ循
    環させる循環管路と、 循環管路に揮発性有機化合物含有ガスを供給して循環液
    中に溶解させるガス供給装置とを有することを特徴とす
    る揮発性有機化合物含有ガス処理装置。
JP8025467A 1996-02-13 1996-02-13 揮発性有機化合物含有ガス処理装置 Pending JPH09215909A (ja)

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JP8025467A JPH09215909A (ja) 1996-02-13 1996-02-13 揮発性有機化合物含有ガス処理装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007029898A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Issei:Kk Voc含有ガス処理装置及び処理方法
JP2008086850A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Taisei Corp 汚染空気浄化方法及びその装置
JP2010207707A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Penta Ocean Construction Co Ltd ガス処理装置および担体充填体

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