JPS5823134B2 - チツソサンカブツガンユウハイガスノシヨリホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物反応を利用した窒素酸化物含有排ガスの処
理方法に関する。

一般に、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有排ガスの処理方法に
は乾式法と湿式法とがある。

本発明は、この湿式法の改良方法を提供するものである
。

つまり、Ｎ Ｏｘを、何らかの化学変化後に水または何
らかの溶液（以下吸収剤という）に吸収させる湿式法に
おいては、吸収後の吸収剤に伺らかの後処理を施して、
溶解しているＮ０ｘ＝（ヒ合物を無害化したり、また上
記ＮＯｘの化学変化に用いられた薬剤の未反応分を処理
・回収したり、あるいは吸収剤を回収して循環使用する
必要があり、プロセスが複雑で、かつ、ランニングコス
トが高いという欠点がある。

本発明は、上記の湿式法に生物反応を組み入れることに
よって吸収剤の後処理を簡潔化することを目的としてな
されたものである。

すなわち本発明は、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有排ガスを
処理するに際して、該排ガスを酸化塔、冷却塔、第−生
物槽、第二生物槽の順に通過させ、該排ガス中のＮＯｘ
を前記酸化塔にて酸化剤によりＮ２Ｏ３又はそれ以上の
酸化度の窒素酸化物（ＮＯｘりにした後、該排ガスを前
記冷却塔にて冷却させ、次いで第−生物槽にて該排ガス
中の０２．Ｃ０２および一部のＮＯｘ’を、第二吸収塔
にて残りのＮＯｘ’番微生物と有機物とを含む液体にそ
れぞれ吸収させ、一方前記第一生物塔に好気性条件に保
持された第−生物槽を、前記第二生物槽に嫌気性条件下
に保持された第二生物槽をそれぞれ配し、前記微生物と
有機物とを含む液体を該第−１第二生物槽の順に通過さ
せ、前記第二生物槽へ供給する微生物と有機物を含む液
体に有機物を補給し、かつ該第二生物槽へ供給する微生
物と有機物を含む液体を前記第−生物槽を経由させるか
又は直接第二生物槽から供給し、前記の液体に吸収され
たＮＯｘ’を第二生物槽にて有機物を還元剤として生物
反応によりＮ２に分解することを特徴とする窒素酸化物
含有排ガスの処理方法を要旨とするものである。

以下、添付図面を用いて本発明方法を詳細に説明する。

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローシートであ
り、第２図は他の実施例を示すフローシートである。

第１図において、ＮＯｘ含有排ガスはライン１３から酸
化塔１に導入され、酸化剤準備器３、例えばオゾン発生
器等、から送られて来る酸化剤、例えばオゾン等、で酸
化され、上記排ガス中のＮＯｘ。

特にＮ２０やＮＯｌが酸化されてＮ２Ｏ３またはそれ以
上の酸化度のＮＯｘ’となる。

上記酸化剤の供給量は、未反応の酸化剤が実質上残らな
いように調節される。

次いで該ＮＯｘ’を含む排ガスはライン１４を経て冷却
塔２に導入され、次に続く生物塔内の微生物に支障のな
い温度（５０〜４０℃）まで冷却される。

冷却された上記ＮＯｘ’含有排ガスはライン１５から第
−生物槽４に導入される。

該第−生物槽４には、例えば冷水塔や散水炉床等に用い
られる充填材が充填されており、さらに、後述するライ
ン２７から微生物と有機物とを含む液体（以下、吸収液
という）が注入されている。

該第−生物槽４において、上記ＮＯｘ’含有排ガスと該
吸収液とが気液接触し、該ＮＯｘ’含有排ガス中の０２
．Ｃ０２の大部分、およびＮＯｘ’の一部が液体側に移
行する。

しかる後、０２．ＣＯ２の大部分が除去されたＮＯｘ’
含有排ガス（該排ガス温度は３５〜４５℃になっている
）はライン１６か。

ら、第二生物槽５に送られる。

該第二生物槽５は、上記の第−生物槽４と同様の構造を
有しており、さらに、後述するライン３１から吸収液が
注入されている。

該第二生物槽５において、上記ＮＯｘ’含有排ガスと該
吸収液とが気液接触し、該排ガス。

中のＮＯｘ’の全てが実質上液体側に移行する。

Ｎ２と少しの０□を含む無害化された排ガスはライン１
７から大気中に放出される。

なお、第−生物槽および第二生物槽は各々−塔に限らず
必要に応じて複数基が使用される。

上記の第−生物槽４において、０２．ＣＯ２および少量
のＮＯｘ’を吸収した吸収液はライン２８から第−生物
槽８に導入される。

該第−生物槽８では、細菌類を中心として構成された生
物フロックが浮遊し、攪拌機１０で攪拌され、好気性条
件下で生物反応が進行する。

この生物反応とは、前記第−生物槽４で排ガス中から吸
収した０□で、吸収液中の有機物の酸化を、生物反応的
に生起させるものであって、この反応を行うことにより
吸収液中の有機物がほぼ完全に除去され、あわせて排ガ
ス中から吸収した０２が除かれ、さらに、この有機物と
０２との反応で生じたエネルギーによって吸収液中の微
生物に活性が賦与される。

また、該第−生物槽８には後述する沈澱槽からライン２
４．２６を経て生物フロックが供給されており、上記の
吸収液と混合されて循環使用される。

上記第−生物槽８を出た吸収液はライン３０を経て混合
器７に送られ、場合により該ライン３０の途上に、上記
のライン２８から分枝したライン２９を接続させ、上記
第−生物槽４を出た吸収液を、上記第−生物槽８を通過
させずに、直接混合器７へ導入してもよい。

該混合器７は、簡単な混合槽あるいは配管が工夫された
もの等で、有機物準備器６からライン３２を経て、例え
ばメタノール、酢酸エチル等微生物のエネルギー源でか
つＮＯｘ’の還元剤として作用するものが供給されてお
り、また、ライン１８から更新用水または上記のような
有機物を含む廃水が供給されている。

上記有機物の量がライン１８から供給される有機物含有
廃水で充分賄える場合は、上記有機物準備器６からの有
機物供給は不要である。

上記のように混合機７で新たな有機物および更新用水が
添加された吸収液は前記したライン３１から第二生物槽
５に注入され、ここで前記の気液接触をして排ガス中の
ＮＯｘ’を吸収した後、ライン３３から第二生物槽９に
導入される。

なお、該第二生物槽９には、ライン１９を経て前記の第
−生物槽８から吸収液の一部が直接流入されている。

該第二生物槽９は前記第−生物槽８と同様の作用機構で
あるが、ここでは嫌気条件下で生物反応が進行する。

この生物反応とは、吸収液中の有機物を還元剤として、
ＮＯｘ’のＮ２への分解を生物反応的に生起させるもの
である。

これを一般式で示すと次のようになる。

ＮＯｘ’十有機物（生物） →Ｎ２＋ＣＯ７＋Ｈ２０＋新細胞合成 この生物反応は、ＮＯｘ’がＮ２Ｏ３以上の酸化度のも
のである場合、顕著に進行し、実質上全ての 。

ＮＯｘ’が分解される。

上記第二生物槽９を出た吸収液は、ＮＯｘ’の全てが消
失し、一部未反応の有機物を残存した状態で、ライン２
１から沈澱槽１１へ導入される。

該沈澱槽１１は生物フロックと清澄水を重力分離す〕る
もので、生物フロックを一ケ所へ集めるためのかき寄せ
機１２が取り付けられている。

上記沈澱槽１１を出た清澄水は、微生物と未反応有機物
とを少量含んでいるが、殆んど無害であって、その一部
（ライン１８から注入される更新。

用水の分）はライン２２から排出され、残りはライン２
３から前記のライン２７に流入し、上記第二生物槽９か
らライン２０を経て、上記沈澱槽１１を通過せずに直接
注入される吸収液（多量の微生物と少量の未反応有機物
を含んでいる）と混！合されて、前記第−生物槽４の吸
収液として循環使用される。

また、上記沈澱槽１１で集められ濃縮された生物フロッ
クはライン２４から取り出され、その一部（余剰に生産
された分）はライン２５から別途シ設置されたスラッジ
処理設備へ搬送され、残りは前記したライン２６から前
記第−生物槽８へ送られ循環使用される。

なお、上記沈澱槽１１は必要に応じて作動させるもので
あって、設置しない場合には上記第二中。

物槽９を出た吸収液の一部は、上記ライン２０を経て前
記のライン２７に流入され、直接循環使用に供され、他
の一部はライン２６へ循環使用する。

次に第２図のフローシートに示す本発明の他の実施例に
ついて説明する。

概略は第１図のフロー。シートと同様であるが、第１図
では吸収液を系全体に循環させており、第２図では第−
生物槽４と第−生物槽８間でライン３４を経て、また第
二生物槽５と第二生物槽９間でライン３５を経て、吸収
液を循環させている点について相違する。

従つ。て、第２図においては、第−生物槽８を出た吸収
液は、その全てがライン１９から第二生物槽９に導入さ
れ、ここで有機物準備器６からライン３２を経て供給さ
れる有機物、およびライン１８から供給される更新用水
または有機物含有廃水と混合されて、ライン３５から第
二生物槽５に注入される。

第二生物槽５、ライン３３、第二生物槽９、ライン３５
を循環している吸収液はライン２１から一部抜き出され
、沈澱槽１１に導入される。

該沈澱槽１１で重力分離された清澄水はライン２２から
全て系外に排出され、また生物フロックは第１図と同様
にライン２４から取り出され、余剰に生産された分はラ
イン２５からスラッジ処理設備へ、残りはライン２６か
ら第−生物槽８に返送される。

さらに、上記第二生物槽９の吸収液はライン３６から一
部抜き出され、上記のライン２６に混入されて第−生物
槽８に循環使用される。

なお、本発明で使用する微生物は、少くとも硝化細菌と
脱窒細菌を含む微生物集団であり、下水、し尿等で硝化
作用にまで進行している状態の活性汚泥を採取したもの
である。

この活性汚泥を本発明で使用していると、本発明に必要
な微生物集団が卓越し、本発明に不要な微生物は死滅し
て系外：へ流出、減衰する。

このようにして本発明に都合の良い硝化細菌と脱窒細菌
が増加し、この増加に伴なってＮＯｘの低減効果が向上
し、十分な処理ができるようになる。

以上説明したように本発明方法によれば、；（１）窒素
酸化物の生物吸着を利用しているために、Ｎ２Ｏ３程度
の酸化度で充分液体側に移行することができる。

従って、従来の水吸収を完全に行うためにＮ２Ｏ５まで
酸化させるのに要する酸化剤の量に比べ極く少量で済む
。

なお、ＮＯ□程度） までの酸化に要する酸化剤の量は
理論的当量である。

（２） （］、）に記したように酸化剤の量が極く少
量であるために、未反応酸化剤の後処理が不要となる。

（３）生物吸着を利用するために、後処理条件が緩１
慢で済みプラントが単純化され、しかも、最終的に排出
される吸収液も完全に無害である。

なお、従来法による後処理には、ＨＮＯ３の回収・処理
が必須であって、美大なプラントや熱源を必要としてい
た。

フ（４）処理中に生産された微生物は、堆肥、有機肥料
、土壌改良材、飼料等として有効に利用できる。

等の効果を奏し、公害防止上極めて有利である。

以下、本発明方法の作用効果を立証するための実験例を
あげる。

実験例 実験装置は、第３図のフローシートに示すものを使用し
た。

第３図中、１００は直径１０ｃｒｒＬ１長さ５０Ｃｒｒ
Ｌのカラム、１０１は４１のガスチャンバー、１０２は
Ｎ２ボンベ、１０３は有機物（メタノールと酢酸の等モ
ル混合物）貯槽、１０４はガスサンプリングライン、１
０５は液サンプリングライン、１０６はガス排出用弁、
１０７は減圧弁、１０８はエアポンプ、１０９はポンプ
である。

先ず、カラム１００中に約３０００ｍｌの液と微生物を
投入した。

微生物は、嫌気状にてＮＯ，を有機物存在下でＮ２に還
元する能力を有する好気性菌を、一般活性汚泥を約１５
日間馴養して得たものであり、菌体量ＭＬＶＳＳを約５
０００ｐｐｌ［ｌ準備してカラム１００に投入した。

液は、十分なバッファーと、Ｐ、Ｎ、Ｋを予め添加した
ものであり、実験開始時には、カラム１００中の液のＮ
ｏ７．。

ＮＯツの合量が５卿以下、有機物ＢＯＤが約２００違卿
となるようにした。

一方、ガスチャンバー１０１中に、Ｎ２８０％、０２５
％、ＮＯｘ８０ｐＮＯｘ８０ｐｐ％を封入した。

次に、上記状況下のカラム１００中に、エアポンプ１０
８にて、上記ガスチャンバー１０１中のガスを曝気し、
サンプリングライン１０４，１０５にてガスおよび液の
サンプリングを行った。

また、循環ガス中の０□濃度が０．０１％以下になった
時点で、ポンプ１０９を作動させて貯槽１０３から有機
物を２００Ｉ）ｐｍまでカラム１００に投入した。

更に、ガスサンプリングライン１０４にマノメータをつ
なぎ、実験操作中に内圧のチェックを行ない、必要に応
じて減圧弁１０７を作動させてボンベ１０２からＮ２を
系内へ補給した。

以上の態様で、ガスチャンバー１０１内のＮ０ｘ（Ｎ
ｎ Ｏｍ ）のｍ／ｎ比を１．２ 、１．５ 、２．５
と変えてＮＯｘ吸収実験を行った。

結果は、次表の通りであった。

この実験結果から次のことが考察される。

（１）ＮＯｘの酸化次数ｍ／ｎは１．５又はそれ以上で
ないと効果がない。

（２）液中にＢＯＤ（有機物）が十分にあり、かつ微生
物が多量存在していると、ガス中の０２およびＣ０２が
、ｍ／ｎが１．５の時はＮＯｘに優先して、ｍ／ｎが２
．５の時は両方共、液に（好気相下で）吸収される。

なお、ｍ／ｎが１．５〜２．５の範囲内のいずれかであ
れば、ガスの吸収状況は上記の中間の状況を示すと予想
される。

（３）液が嫌気相になった時点（すなわち、液中の０□
濃度がＯになった時点であり、ガス中の０□濃度は０．
０１％以下となった時点である）で、有機物を液中に添
加すると、嫌気相の反応（すなわち脱窒素反応）が生じ
るが、ｍ ／ ｎが１．２程度であるとＮＯｘの溶解は
殆んどないので、この反応は生ぜず、ｍ／ｎが１．５程
度であると、ＮＯｘの溶解が急速に生じ、同時にこの脱
窒素反応も生じる。

また、ｍ／ｎが２．５の場合はＮＯｘが好気相下で既に
全量溶解しているので有機物の投入と同時に脱窒素反応
が生じる。

上記の（１）〜（３）より、 ■ ＮＯｘの酸化次数はＮ２Ｏ３以上とすることが重要
であり、予めガスの酸化を行う必要がある。

■ 微生物を用いる場合、液の相を好気相と嫌気相とに
分け、両者間に微生物を往復させることが重要である。

■ 嫌気相下では十分な有機物添加を行ない、有機物を
残存させたままで好気相下へ送ることが重要である。

■ 実際の煙道ガスは大量であり、ガスの液中への吸収
機能と、吸収されたガスの微生物による処理機能とを分
離させなければ、大量のガスを工業的に処理することは
困難である。

ことが判る。

以上の実験により、本発明方法によれば、排ガスの工業
的処理を有効に行うことができることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローシートで、
第２図は本発明方法の他の実施例を示すフローシートで
ある。 第３図は本発明方法の作用効果を立証するための実験に
使用した装置のフローシートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 窒素酸化物（ＮＯｘ）含有排ガスを処理するに際し
   て、該排ガスを酸化塔、冷却塔、第−生物槽、第二生物
   槽の順に通過させ、該排ガス中のＮＯｘを前記酸化塔に
   て酸化剤によりＮ２Ｏ３又はそれ以上の酸化度の窒素酸
   化物（ＮＯｘりにした後、該排ガスを前記冷却塔にて冷
   却させ、次いで第−生物槽にて該排ガス中の０２．ＣＯ
   ２および一部のＮＯｘ ’を、第二吸収塔にて残りのＮ
   Ｏｘ’を微生物と有機物とを含む液体にそれぞれ吸収さ
   せ、一方前記第一生物塔に好気性条件に保持された第−
   生物槽を、前記第二生物槽に嫌気性条件下に保持された
   第二生物槽をそれぞれ配し、前記微生物と有機物とを含
   む液体を該第−１第二生物槽の順に通過させ、前記第二
   生物槽へ供給する微生物と有機物を含む液体に有機物を
   補給し、かつ該第二生物槽へ供給する微生物と有機物を
   含む液体を前記第−生物槽を経由させるか又は直接第二
   生物槽から供給し、前記の液体に吸収されたＮＯｘ’を
   第二生物槽にて有機物を還元剤として生物反応によりＮ
   ２に分解することを特徴とする窒素酸化物含有排ガスの
   処理方法。