JPH10502411A - 嫌気性消化槽ガスからの硫化水素の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 嫌気性廃水処理消化槽からの排出ガス流を処理して痕跡量の硫化水素とその他の混入物を除去する。これに関与する化学反応式は水と元素状硫黄を生成する硫化水素と酸素との反応である。除去システムは空気を排出ガス流に添加するための可変制御流路と、酸素富化ガス流から固形物と、同伴液、バクテリヤを除去するための濾過器と、濾過ガス流をカリウムで促進された活性炭床中に流入させるブロワー（ここで前記の化学反応が起る）と、活性炭床の入口と出口での酸素と硫化水素の含有量を測定するための複数のセンサーとを含む。出口ガス流中の硫化水素含有量が一定の濃度を越えたときは、一定の硫化水素濃度が出口ガス流内達成されるまでガス流への添加空気量を増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】 嫌気性消化槽ガスからの硫化水素の除去方法 技術分野 本発明は嫌気性消化槽(digester)排出ガス流から硫化水素を除去する方法と装 置(system)に関するものである。更に詳しくは、本発明は消化槽排出流の硫化水 素濃度を充分に低下させて燃料電池発電プラント、またはその他のエネルギー製 造装置で燃料として使用できるガス流を製造する方法と装置に関するものである 。 背景技術 廃水処理プラントは廃水浄化の促進に使用する嫌気性バクテリヤ浄化槽を含む ことができ、この消化槽ではメタン、二酸化炭素、同伴水蒸気、バクテリヤ、お よび硫化水素痕跡を含有するガス状排出流ができる。この排出ガスは処理した上 で現在では一般に一気に燃やしている。この消化槽のガス状生成流は現在のとこ ろ、せいぜい生活妨害性物、そしてその二酸化炭素、メタン、硫化水素成分から 潜在的環境汚染物と考えられている。しかし、このガスは、これらの汚染物のい くつか、特に硫化水素を除去したときには有用な目的に利用できる可能性がある 。硫化水素はクラウス反応（Ｈ₂Ｓ＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ＋Ｓ）でガス流から化学 的に除去できる。しかしながら、消化反応は消化槽内では本質的に酸素のない環 境で行われ、このようなガス流では充分な酸素がないためにこの反応は嫌気性消 化槽の排出ガス流では維持できない。消化槽ガス汚染物の除去が容易にできて、 その生成ガス流が有用な目的に利用できるか、きれいに処置できるような装置を 案出することが望まれている。 発明の開示 本発明は消化槽の排出ガス流から硫化水素を除去するのに上述のクラウス反応 を利用する方法と装置とに関するものである。本発明は硫黄を除去する前に消化 槽のガス流に空気を制御しながら添加することを含んでいる。空気は必要時に選 択的に開いたり、絞ったりできる調節弁を経由して加圧下のガス流に添加される 。空気がガス流に添加されたのち、ガス流は凝縮濾過器を通り、ここでたとえば 水 蒸気、または水滴、同伴固形物、同伴バクテリヤのような微粒子がガス流から除 去されて凝縮液になり凝縮液は消化槽に戻される。濾過された、酵素富化ガス流 は次いでブロワーを経由して硫化水素除去床に入る。Ｈ₂Ｓ除去床は５０〜６０ フィート／分程度の床通過のガス速度と周囲温度で操作する。Ｈ₂Ｓ除去床はた とえばカリフォルニア州ロスアンジェルスのウェステーツ・カーボン社の開発し たカリウム含浸活性炭吸着剤の吸着剤活性炭床から成る。活性炭はクラウス反応 の結果としての元素状の硫黄を吸着する働きがある。吸着床に入るガス流は酸素 含有量が監視され、吸着床からの排出ガス流は排出ガス流中のＨ₂Ｓ濃度を感知 する硫化水素センサーで監視して処理ガス流中のＨ₂Ｓが約５ｐｐｍ未満にされ る。もし、Ｈ₂Ｓ濃度が５ｐｐｍの目標濃度を越えたときは、Ｈ₂Ｓセンサはシス テム・マイクロプロセッサー制御に信号を送って、ガス流中への供給空気量を増 加させる。このチェック−バランス・システムは、システムの操作中は連続的に 働いていて、処理ガス流のＨ₂Ｓ濃度を所要値に維持する。適切なＨ₂Ｓセンサー の１例は、カリフォルニア州、チャトワースのインタースキャン・コーポレーシ ョンが製造するＬＤ−１７型硫化水素モニターである。処理されたガス流は主と して二酸化炭素とメタン（典型例としては約４０％の二酸化炭素と６０％のメタ ン）であり、燃料電池発電プラント用の水素源としての使用に適している。また 、処理されたガスは自動車用燃料、ボイラー用燃料としても使用でき、環境的に 有害な汚染物を生成せずに一気に燃やす（燃焼する）ことができる。 したがって、本発明の目的は嫌気性消化槽廃水からの放出排出ガス流から生産 的に使用可能なガスを提供することにある。 本発明のもう１つの目的は燃料電池発電プラントでの燃料源としての使用に適 した上記の性質のガスを提供することにある。 更には、本発明の目的は燃焼エンジン用、またはスチーム・ボイラー用の燃料 源として使用できる上記の性質のガスを提供することにある。 本発明のこのほかの目的は本質的に硫化水素を含まない上記の性質のガスを提 供することにある。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの、およびその他の目的と利点は添付図面を参照し、下記の本 発明の実施態様の詳細な説明からより容易に明らかになるであろう。添付図面は 消化槽の排出ガス流を適切に処理して燃料電池、またはその他の発電プラントの 燃料源として使用可能にする本発明にもとづいて操作するシステムの概略図であ る。 発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、図面は数字２で一般的に表わした嫌気性消化槽排出ガス流 処理システムを示している。このシステムは流路４を経由して消化槽からの排出 ガス流を受け入れるものである。調節可能な流量制御弁８を有する分岐流路６は 排出ガス流路４への空気流を制御する。酸素富化消化槽排出ガスは次いで流路１ ０中を進み、たとえばガス流中に同伴される水蒸気、または水滴、バクテリヤ、 固形物の微粒子を除去する凝縮濾過器１２に入る。濾過除去された物質はドレー ン流路１４により凝縮濾過器１２から取り除かれる。酸素富化濾過ガス流はつい で流路１６を経由してブロワー１８に供給され、このブロワーによりガス流を流 路２０を経由して硫化水素吸着床２２に流入させる。硫化水素を含まない濾過ガ ス流は、吸着床２２から流路２４を通る。この流路中に硫化水素濃度モニター２ ６が配置されていて流路２４を通るガス流中の硫化水素濃度を監視、測定する。 流路２４内でのＨ₂Ｓ濃度は常にモニター２６により信号に変換され、この信号 はライン３０経由してシステム・コントローラー・マイクロプロセッサー２８に 送られる。また、この系にはＯ₂センサー２７があり、このＯ₂センサーは流路１ ０中のＯ₂濃度を監視し、ライン２９経由でマイクロプロセッサー２８に発信す る。コントローラー２８はライン３０からのＨ₂Ｓ濃度信号とライン２９からの Ｏ₂濃度の分析を行い、流路２４中のＨ₂Ｓ濃度が一定の目標値、好ましくは約５ ｐｐｍを越えた時点を識別するよう前もってプログラムされている。流路２４中 で感知したＨ₂Ｓ濃度が目標値を越えたときは、コントローラ２８はライン３２ を経由して弁８に信号を送って、弁８の調整を行い、流路４に充分な空気を送入 して流路２４中のＨ₂Ｓ濃度を目標値まで、またはそれ以下に下げる。次いで、 処理ガス流はセンサー２６から流路３４を通って燃料電池発電プラント３６、ま たはその他の設備に入り、ガス流を生産的発電および／またはその他の環境的に 安全な処理で有効に利用する。 本発明の装置と方法は、本質的に無用なガス状副生物を、安全に燃焼できるか 又は燃料電池発電プラント用の水素源を提供できる、天然ガス状の生成物に転換 して有用な電力発生を促進させ利用するものであることは容易に理解されよう。 本システムは容易に得られ、その構成要素を構成する、商業的生成物を利用する ものである。硫化水素吸着床は現場では再生できないので時々新しい活性炭に取 換える必要がある。 本発明の開示実施態様の数多くの変更と変種は本発明の発明的概念から逸脱せ ずに行うことができるので、本発明を本請求の範囲で請求している以外のものま でに限定する意図はない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トロッシオラ，ジョン シー. アメリカ合衆国 06033 コネチカット州 グラストンベリー，キャリントン ドライ ブ 146 (72)発明者 ヒーリィ，ハーバート シー. アメリカ合衆国 06248 コネチカット州 ヘブロン，ヨークシャー ドライブ アー ルエフディー １ (72)発明者 レシュアー，ロジャー アール. アメリカ合衆国 06082 コネチカット州 インフィールド，バン バーレン ロード 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．嫌気性消化槽の排出ガス流を処理してこれを燃料電池、またはその他の発 電プラント用燃料ガスとして使用可能にする、嫌気性消化槽の排出ガス流の処理 方法であって、 ａ） 酸素を前記の排出ガス流に添加して酸素富化ガス流を形成し、 ｂ） 水、固形物、バクテリヤを含む同伴微粒子を前記の酸素富化ガス流から 除去して微粒子を含まない、酸素富化ガス流を形成し、 ｃ） 前記の微粒子を含まない酸素富化ガス流からクラウス反応で硫化水素を 除去して、発電プラントでの燃料ガス源としての使用に適した硫化水素を含まな いガス流を形成する工程から成る方法。 ２．酸素添加工程は可変空気流量制御弁を経由して空気を前記の排出ガス流に 添加することから成る請求項１の方法。 ３．前記の硫化水素の除去ガス流中の硫化水素濃度を感知し、感知した硫化水 素濃度を示す信号を発信する工程を更に含む請求項２の方法。 ４．前記の信号を分析し、信号がガス流の硫化水素濃度が望ましいものでない ことを示すときは前記の空気流量制御弁を適切に制御する工程を更に含む請求項 ３の方法。 ５．前記の活性炭床上に硫化水素除去から生ずる元素状の硫黄を堆積させる工 程を更に含む請求項１の方法。 ６．嫌気性消化槽の排出ガス流を処理してこれを燃料電池、またはその他の発 電プラント用の燃料ガスとして利用可能にする装置において、 ａ） 排出ガス流を受入れる流路と、 ｂ） 前記の流路に接続され、酸素を前記の流路の排出ガス流に添加して酸素 富化ガス流を作るための設備と、 ｃ） 酸素富化ガス流を受入れて、これから同伴水微粒子を除去するための設 備と、 ｄ） 前記のガス流から硫化水素を除去して、発電プラント用燃料源としての 使用に適したガス流を作る設備とから成る装置。 ７．前記の硫化水素除去設備から出るガス流中の硫化水素濃度を感知するため のセンサーを更に含む請求項６の装置。 ８．前記のセンサーから硫化水素濃度を示す信号を受入れるシステム・コント ローラーを更に含む請求項７の装置。 ９．前記の酸素添加設備は前記流路中への空気流の流量を制御するための可変 弁を含んでいる請求項８の装置。 １０．前記のコントローラーは前記の弁に接続されていて、前記のバルブを変 化させて前記のセンサーからの信号に応じて前記流路への空気の流入を制御する ように働くものである請求項９の装置。 １１．前記の硫化水素除去設備は前記の硫化水素除去設備を流れるガス流から 元素状硫黄を除去するための活性炭床を含むものである請求項６の装置。