(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材を充填した充填層に、水を循環散水しながら硫化水素を含む臭気ガスを通して、生物学的に脱臭処理する方法において、該循環水は、ｐＨが１．０〜１．５の範囲であると共に、塩類濃度が３％以下及び／又は電気電導度が２００ｍｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする生物脱臭方法。
【請求項２】
硫化水素を含む臭気ガスを通す微生物を担持させた充填材を充填した充填層を内部に有し、該充填層に循環水を散水する散水装置と、該循環水を貯留する循環水槽とを有する生物脱臭装置において、前記循環水に、ｐＨが１〜１．５の範囲で、塩類濃度が３％以下及び／又は電気伝導度が２００ｍＳ／ｃｍ以下の水を用いることを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項３】
硫化水素を含む臭気ガスを通す微生物を担持させた充填材を充填した充填層を内部に有し、該充填層に循環水を散水する散水装置と、該循環水を貯留する循環水槽とを有する生物脱臭装置において、前記循環水槽には、循環水のｐＨが１．０〜１．５の範囲で、塩類濃度が３％以下及び／又は電気伝導度が２００ｍＳ／ｃｍ以下となるように調整する手段を有することを特徴とする生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気ガスの生物学的脱臭方法に係り、特に下水処理場、し尿処理場、各種工場等から発生する硫化水素を含む臭気ガスを生物学的に脱臭する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物を付着させた充填層に、臭気ガスを通気して生物学的に脱臭する方法は充填塔式生物脱臭法として公知である。この脱臭法は、臭気ガス中の悪臭物質のなかでも、特に硫化水素の除去に優れることから、硫化水素を主成分とする臭気ガスが発生する下水処理場及びし尿処理場への適用件数が年々増加している。
この方法の脱臭原理は、微生物による悪臭物質の酸化除去であるから、硫化水素を対象とした場合には硫酸を生成する。この硫酸が充填層内に蓄積すると、充填層のｐＨが低下するので、ｐＨの低下を抑えて安定させるために、充填層に中性の水やアルカリ度を含んだ水を散水する。散水は、連続的又は間欠的に、散水用水を繰返し散水する方式（循環式）又は掛け捨てで散水する方式（一過式）で行われる。いずれの散水方式を採用する場合においても、脱臭に寄与する微生物に対して、好ましいｐＨを維持できるように、硫酸イオンの排出量ないしアルカリ度の供給量を調節することが、生物脱臭法の前提条件である。
【０００３】
生物脱臭法において、硫化水素を酸化除去する際の微生物としては、チオバチルス属の細菌が重要である。この細菌には、最適生育ｐＨが２〜３の酸性域の菌と、ｐＨ７付近の中性域の菌の二種類が存在するため、ｐＨが上記範囲内で安定していれば、どちらのｐＨ域でも除去が可能である。逆に言うと、上記ｐＨ範囲からはずれた場合、硫化水素の分解活性が低下する。したがって、ｐＨの安定性を考慮した場合、中性域よりも酸性域で制御する方が有利である。しかし、酸性域で制御する場合でも、ｐＨが２以下になると硫化水素除去性能が低下すると言われている。
いずれのｐＨ域で制御するにせよ、充填層全体のｐＨを安定させるためには、循環水のｐＨを制御しながら、循環式かつ連続式で散水するのが最も好ましい。しかしながら、この方式でも、硫化水素の負荷変動が大きい場合には、循環水のｐＨの挙動と充填層のｐＨの挙動との間には時間差があるため、充填層のｐＨ変動を抑えることができずに、硫化水素除去性能が低下する問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、特許公報第２５８９０４２号の方法では、生物脱臭装置に設置された硫化水素濃度計による硫化水素濃度の測定値を基に、生成される硫酸イオン量を求め、その量を基に散水条件を制御している。しかしながら、この方法では、負荷変動に追随して散水条件が変更されるために、散水設備が過大となる。さらにこの方法において、負荷変動に追随して散水流量を変える場合は、散水量増加時に充填層内の保持水量が変わるため、悪臭物質と菌体との接触効率の低下、充填層の圧力損失の上昇、及び充填材に付着している微生物の過剰な剥離排出を招く恐れがある。一方、負荷変動に追随してアルカリ度の供給量を調整した場合には、仮にｐＨは安定していたとしても塩類濃度の変動を招く。さらに、負荷変動が極めて激しい場合には、ｐＨ制御そのものが困難になることも有り得る等の種々の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決し、充填層のｐＨ変動に起因する脱臭性能の低下を、低コストかつ極めて簡便な方法で防止し、硫化水素の負荷変動が生じても、安定した脱臭性能を得ることができる生物脱臭方法と装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、充填材を充填した充填層に、水を循環散水しながら硫化水素を含む臭気ガスを通して、生物学的に脱臭処理する方法において、該循環水は、ｐＨが１．０〜１．５の範囲であると共に、塩類濃度が３％以下及び／又は電気電導度が２００ｍｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする生物脱臭方法としたものである。
また、本発明では、硫化水素を含む臭気ガスを通す微生物を担持させた充填材を充填した充填層を内部に有し、該充填層に循環水を散水する散水装置と、該循環水を貯留する循環水槽とを有する生物脱臭装置において、前記循環水に、ｐＨが１〜１．５の範囲で、塩類濃度が３％以下及び／又は電気伝導度が２００ｍＳ／ｃｍ以下の水を用いることを特徴とする生物脱臭装置としたものである。
さらに、本発明では、硫化水素を含む臭気ガスを通す微生物を担持させた充填材を充填した充填層を内部に有し、該充填層に循環水を散水する散水装置と、該循環水を貯留する循環水槽とを有する生物脱臭装置において、前記循環水槽には、循環水のｐＨが１．０〜１．５の範囲で、塩類濃度が３％以下及び／又は電気伝導度が２００ｍＳ／ｃｍ以下となるように調整する手段を有することを特徴とする生物脱臭装置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、充填材を充填した充填層で、循環水と硫化水素を含む臭気ガスとを接触させて、生物学的に臭気ガスを脱臭処理する方法において、該充填層のｐＨを０．７〜１．５又は該循環水のｐＨを１．０〜１．５の範囲の強酸性域に制御することとしたものである。
前記したように、従来の充填塔式生物脱臭法では、硫化水素を酸化除去する際の微生物の最適生育ｐＨを基に、循環水又は充填層のｐＨを２〜３の範囲あるいはｐＨ７付近に制御するのが一般的である。これに対して、本発明は、充填塔式生物脱臭装置において、循環水のｐＨが１程度の条件であっても、硫化水素の高効率除去が可能であることを見出し、装置内部及び硫化水素負荷の変動に対するｐＨの安定性について調査検討した結果を基に、従来よりも低いｐＨ域で制御するものである。
【０００８】
循環水のｐＨを、１．０〜１．５の範囲で制御して運転している脱臭装置から充填層の汚泥の一部を採取して測定した結果、ｐＨは０．７〜１．５であった。さらに、採取したｐＨ１．３の汚泥に、そのろ過液又は脱臭装置の補給水（活性汚泥処理水のＵＦ膜分離液）を加えてｐＨ１．３、ｐＨ２．０、ｐＨ３．０にそれぞれ調整した後、硫化水素を含む空気と共に、気密容器中に封入して、激しく振とうしながら気相中の硫化水素濃度の経時変化を調べた。その結果、図２に示す硫化水素の除去曲線が得られ、ｐＨ２．０及びｐＨ３．０の各場合に比べて、ｐＨ１．３の場合が最も硫化水素除去活性が高いことが明らかとなった。以上の結果は、これまで言われていた微生物の最適生育ｐＨ域よりも低いｐＨ域で、硫化水素の高効率除去が十分可能であり、また、このような低ｐＨ域で制御している場合においても、そのｐＨ域で安定させることが重要であることを示すものである。
【０００９】
このような低ｐＨ域は、従来行われてきたより高いｐＨ域で制御する場合に比べてｐＨを安定させ易い。すなわち、図３示した循環水中の硫酸濃度とｐＨの関係からも明らかなとおり、ｐＨ１．５以下の領域は、以上のｐＨ領域に比べて、硫酸濃度が大きく変化してもｐＨの変化量は小さい。したがって、ｐＨ１．５以下で制御した場合には、硫化水素の負荷変動に起因する循環水及び充填層のｐＨ変動が起こりにくいといえる。
したがって、本発明の方法では、補給水をｐＨ制御して注入するまでもなく、充填層のｐＨが０．７〜１．５又は循環水のｐＨが１．０〜１．５になるように、あらかじめ計算した量で定量注入するだけでも、十分対応できる場合が多い。しかし、負荷変動が極めて大きいために、補給水を定量注入するだけでは循環水ｐＨの安定化が図れない場合は、補給水をｐＨ制御して注入すればよい。
【００１０】
この際、循環水のｐＨ調整の目的において、アルカリ剤等を併用しても良いが、この場合は、充填層のｐＨが０．７〜１．５又は循環水のｐＨが１．０〜１．５の範囲であっても、塩濃度が上昇するため、塩類濃度３％以下、電気伝導度で２００ｍｓ／ｃｍ以下になるように、塩類濃度の低い補給水を注入することが必要である。
アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が使用できる。補給水としては、上水・工水を使用してもよいが、ＳＳ濃度が低ければ、活性汚泥処理水等の水処理工程水を利用する方が再利用、及び脱臭装置への栄養塩類の供給の観点から望ましい。
散水は、前述のとおり循環式で連続散水し、循環水のｐＨを制御する方法が最も簡便で好ましいが、充填層のｐＨを０．７〜１．５の範囲に維持できれば、循環式間欠散水、一過式連続散水、一過式間欠散水等のいずれの散水方式を採用してもよい。
【００１１】
以上のとおり、本発明の方法は、低ｐＨ領域でも微生物による硫化水素除去活性が高いこと、及び、低ｐＨ領域では、ｐＨが安定し易いといった知見を基にして、充填塔式生物脱臭装置の充填層のｐＨを０．７〜１．５又は循環水のｐＨを１．０〜１．５の低ｐＨ領域で制御するといった簡便な方法で、硫化水素の負荷変動に起因する充填層のｐＨの変動を抑えることができる。したがって、硫化水素の負荷変動が大きい場合であっても、安定した脱臭性能を発揮できるのである。さらに、脱臭装置への補給水及び排水量が少なくて済むため、大量の補給用水の確保及び排水の排出が困難な臭気発生施設においても、充填塔式生物脱臭法の適用が可能となる。また、これまで、負荷変動による脱臭性能の低下に苦慮していた既存の生物脱臭設備に対しても、容易に採用できる方法である。
【００１２】
次に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の生物脱臭方法を実施するための装置の一例を示す概略構成図である。
図１において、脱臭塔３は、微生物を担持させるための充填材を充填した充填層４と、充填層４に散水するための散水部５と、散水するための循環ポンプ７と、循環水８を貯留するための循環水槽６を備える。
循環水槽６に、微生物を含む活性汚泥等の種汚泥を添加し、循環水ポンプ７で散水部５から充填層４に対して循環散水する。同時に、硫化水素を含む臭気ガス１を脱臭塔３に導入し、硫化水素を除去するための脱臭を行う。なお、循環水のｐＨは、循環水槽６に設置されたｐＨ計１３からの信号を基に、補給水１０を補給水ポンプ９で制御注入して調整する。
上記説明は、いずれも１塔式の場合について記載しているが、直列多段の場合にも適用することができ、この場合は少なくとも最上段の塔に、本発明の生物脱臭方法を用いるのがよい。例えば、第１塔目をｐＨが１．０〜１．５の強酸性域とし、第２塔目を中性とする直列式で行い、第１塔目で硫化水素の除去、第２塔目でその他の成分の除去を行うことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
実施例１
図１に示す構造の実験装置を用いて実験した。
し尿処理施設から発生する高濃度臭気を対象とした。なお、この高濃度臭気は、し尿及び浄化槽汚泥の搬入と前処理、汚泥処理工程から発生する臭気であり、これらの工程が運転されているか否かによって、硫化水素濃度が激しく変動する。特に、これらの工程が、断続的に運転されている平日の昼間と、停止している夜間及び休日では、臭気中の硫化水素濃度の差は顕著である。
【００１４】
実験条件は次のとおりである。
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循環水槽に、濃度約１２０００ｍｇ／Ｌの硝化槽汚泥１０Ｌを投入後、循環水を連続的に散水しながら、臭気ガスを連続的に通気した。通気開始７日目から、硫化水素除去率は９０％以上となり、以後安定した除去率を示した。実験開始後１ヶ月目における硫化水素除去性能を表１示す。
【００１５】
比較例１
実施例１と同じ構造の実験装置を用いて実験した。実験条件は補給水のｐＨ制御注入における制御域をｐＨ１．０〜１．５ではなく、ｐＨ２．０〜３．０に設定した以外は、実施例１と同じである。
循環水槽に、濃度約１２０００ｍｇ／Ｌの硝化槽汚泥１０Ｌを投入後、循環水を連続的に散水しながら、臭気ガスを連続的に通気した。通気開始７日目から、硫化水素除去率は概ね９０％程度を示したものの、硫化水素の負荷が急激に上昇した時点での硫化水素除去性能は実施例１に比べて低い傾向であった。実験開始後１ヶ月目における硫化水素除去性能を表１に示す。
【００１６】
比較例２
実施例１と同じ構造の実験装置を用いて実験した。実験条件は、補給水をｐＨ制御注入せずに、定量注入したこと以外、実施例１及び比較例１と同じである。循環水槽に、濃度約１２０００ｍｇ／Ｌの硝化槽汚泥１０Ｌを投入後、循環水を連続的に散水しながら、臭気ガスを連続的に通気した。通気開始７日目から硫化水素除去率は概ね９０％程度を示したものの、硫化水素の負荷が低下する休日は循環水のｐＨが上昇して硫化水素除去性能が低下した。実験開始後１ヶ月目における硫化水素除去性能を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法では、充填材を充填した充填層で、循環水と硫化水素を含む臭気ガスとを接触させて、生物学的に臭気ガスを脱臭処理する方法において、該充填層のｐＨを０．７〜１．５又は該循環水のｐＨを１．０〜１．５の範囲の強酸性域に制御することにより、硫化水素負荷の変動が大きい場合でも、硫化水素を安定除去することが可能である。また、補給水量が少なくて済むために、補給用水の確保が困難な施設に対しても、充填塔式生物脱臭法を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物脱臭方法を実施するための装置の一例を示す概略構成図。
【図２】ｐＨによる硫化水素の除去曲線を示すグラフ。
【図３】循環水中の硫酸濃度とｐＨの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：臭気ガス、２：処理ガス、３：脱臭塔、４：充填層、５：散水部、６：循環水槽、７：循環ポンプ、８：循環水、９：補給ポンプ、１０：補給水、１１：排水、１２：制御信号、１３：ｐＨ計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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