(57)【要約】【課題】有機性排水または汚泥の臭気成分を高濃度、小体積にすることによって、小型で低コストで処理できる脱臭方法及び装置を提供する。【解決手段】臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥を、減圧処理装置に導入することで、該液体中の臭気成分を気相に高濃度かつ小体積の状態で強制的に放出させ、この臭気成分を集中的に処理する有機性排水又は汚泥の脱臭方法。臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥の流入管、脱気汚泥の排出管及び真空度調節用空気の供給管が取り付けられた減圧脱気装置、該脱気装置の臭気成分を含む脱気排ガスを脱臭する酸化鉄を用いた乾式脱硫装置、該乾式脱硫装置の脱硫排ガスを系外へ排出する脱臭ファンを有する有機性排水又は汚泥の脱臭装置。【選択図】図１
2006231331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥を、減圧処理装置に導入することで、該排水又は汚泥中の臭気成分を高濃度かつ小体積の状態で強制的に放出させ、この臭気成分を集中的に処理することを特徴とする有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
【請求項２】
硫化水素を高濃度で含む排水又は汚泥中に高濃度に存在する硫化水素に対して、予め減圧処理を施し、強制的に放出させた硫化水素を脱硫することによって、その排水又は汚泥の後段処理で発生する臭気成分量を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
【請求項３】
減圧処理装置として、被処理物を該装置に連続投入及び連続排出することが可能で、該装置内に投入させた被処理物を減圧下において厚さ５ｍｍ未満の薄膜状態にすることが可能で、かつ該被処理物を７ｍ／ｓｅｃ以上の速度で壁面等に衝突させることが可能な減圧処理装置を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性排水又は汚泥の処理方法。
【請求項４】
高濃度臭気処理方法として、３価の酸化鉄による乾式脱硫反応を利用して脱硫することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
【請求項５】
臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥の流入管、脱気廃水又は汚泥の排出管及び真空度調節用空気の供給管が取付けられた減圧脱気装置、前記脱気装置の臭気成分を含む脱気排ガスを脱臭する酸化鉄を用いた乾式脱硫装置、前記乾式脱流装置の脱硫排ガスを系外へ排出する脱臭ファンを有することを特徴とする有機性排水又は汚泥の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場やし尿処理場など、有機性排水処理設備において発生する排水又は汚泥に対して、減圧式脱気処理を施すことで、その臭気成分を高濃度、小体積にし、その排ガスに濃縮含有される硫化水素などを、３価の酸化鉄による乾式脱硫反応などを利用して、集中的に脱硫処理するガス処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場やし尿処理場など、有機性排水処理設備では、処理工程毎に発生する排水や汚泥の臭気対策に苦慮している。処理場内の臭気対策として、各槽や部屋の空気をダクトによって集約し、高濃度の臭気は薬液洗浄法で、低濃度臭気は活性炭吸着法で処理するのが一般的である。しかし、これらの処理方法は薬品代などのランニングコストが高く、また薬液洗浄法では維持管理が煩雑であるといった問題がある。また、充填塔生物脱臭法は高効率な脱臭方法として知られているが、臭気が高濃度の場合、充填層が閉塞する問題があり、処理風量が多い場合、装置が過大となる。土壌脱臭法は、設置面積が大きいという問題がある。また活性汚泥曝気法も用いられるが、集約される臭気風量が多い場合、既設曝気槽内で曝気しきれず、全量処理することが困難な場合が多い。
【０００３】
臭気の未処理での放散は、作業環境の悪化に留まらず、臭気公害を引き起こす大きな問題に成りかねない。
酸化鉄による乾式脱硫法は、高濃度の硫化水素を処理する方法として定着した方法である。脱硫した後の硫化鉄を、空気中の酸素を用いて酸化鉄に再生することも可能であるが、従来この脱硫方法が適用されるバイオガス処理の分野では、高濃度で存在するメタンによって爆発の危険もあるため、空気供給量が制限され、脱硫材の再生反応が効率的に行われなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、排水処理設備や汚泥処理設備での臭気対策方法は、薬液洗浄法、活性炭吸着法、生物脱臭法など様々な方法があり、実際に種々の脱臭法が適用され、充実したものになっている。しかし、高濃度かつ大風量の臭気処理は容易ではなく、如何に効率よく処理するかが課題となっている。場合によっては、何種類かの脱臭方法を直列して行うことも必要となる。
【０００５】
酸化鉄による乾式脱硫法は、高濃度硫化水素の除去法として用いられるが、バイオガス中に含まれる高濃度硫化水素処理法として広く用いられている。しかし、バイオガスには硫化水素の他にメタンが大量に含まれている。硫化鉄から酸素による酸化鉄再生反応
２Ｆｅ2Ｓ3＋３０2→２Ｆｅ2Ｏ3＋６Ｓ
を起こすと、高濃度のメタン存在下では爆発の危険性があるため、空気吹込み量が制限されて、脱硫材の再生が効率よく行われていないのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題の解決のため、鋭意検討を重ね下水汚泥に対して、減圧処理を施した際に発生する高濃度の硫化水素ガスを、効率的に規制値以下まで低減できること、更に脱気後の汚泥から発生する臭気は、大幅に低減されることを見出し、これらの知見に基づき本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は次の手段により前記の課題を解決した。
【０００７】
（１）臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥を、減圧処理装置に導入することで、該排水又は汚泥中の臭気成分を高濃度かつ小体積の状態で強制的に放出させ、この臭気成分を集中的に処理することを特徴とする有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
（２）硫化水素を高濃度で含む排水及び汚泥中に高濃度に存在する硫化水素に対して、予め減圧処理を施し、強制的に放出させた硫化水素を脱硫することによって、その排水及び汚泥の後段処理で発生する臭気成分量を少なくすることを特徴とする前記（１）に記載の有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
（３）減圧処理装置として、被処理物を該装置に連続投入及び連続排出することが可能で、該装置内に投入させた被処理物を減圧下において厚さ５ｍｍ未満の薄膜状態にすることが可能で、かつ該被処理物を７ｍ／ｓｅｃ以上の速度で壁面等に衝突させることが可能な減圧処理装置を用いることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の有機性排水又は汚泥の処理方法。
（４）高濃度臭気処理方法として、３価の酸化鉄による乾式脱硫反応を利用して脱硫することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機性排水又は汚泥の脱臭方法。
【０００８】
（５）臭気成分が溶存する有機性排水又は汚泥の流入管、脱気排水又は汚泥の排出管及び真空度調節用空気の供給管が取付けられた減圧脱気装置、前記脱気装置の臭気成分を含む脱気排ガスを脱臭する酸化鉄を用いた乾式脱硫装置、前記乾式脱流装置の脱硫排ガスを系外へ排出する脱臭ファンを有することを特徴とする有機性排水又は汚泥の脱臭装置。
【０００９】
本方法によれば、施設内で集約した臭気ガスが大風量存在し、その処理に苦慮している排水処理設備において、臭気性ガスが溶存する有機性排水または汚泥に対して、減圧脱気処理を施すことで、液体中の溶存ガスを気相に強制的に放出させることで、高濃度、小体積の臭気ガスとして臭気成分を分離することができる。
さらに、本方法から発生する臭気は、腐敗性嫌気性＋真空度調節用の空気であり、これを３価の酸化鉄による乾式脱硫処理を行えば、バイオガスのようにメタンを大量に含有しないので、空気吹込み量を制限されず、脱硫材の再生反応を効率良く起こすことができ、連続再生型の乾式脱硫処理として処理することが可能となる。
【００１０】
脱気された排水や汚泥から発生する臭気は大幅に軽減されるので、従来臭気ダクトを通して集約処理していた臭気ガスの処理量は少量で済むことになり、大型ブロアから中型ブロアに変更し、既設脱臭設備にかかる負荷を大幅に軽減し、処理場での臭気対策は完全なものになる。また新設の場合、従来からの種々の脱臭法が適用でき、効率よく処理することができる。さらにまた、排水や汚泥が脱気されると、後段処理において槽内でのスカム発生の抑制など副次的な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、下水処理場や汚泥処理場など各種排水処理設備において発生する有機性排水及び汚泥について、特に激しい腐敗によって大量のガス成分を包含した汚泥を減圧脱気することで、その臭気成分を高濃度で分離し、特に高濃度で含有されるＨ2Ｓを、酸化鉄乾式脱硫装置のような脱硫装置によって集中的に処理することで、後段の汚泥処理設備で発生する臭気を、大幅に軽減することができる。この酸化鉄乾式装置の脱硫排ガス中に含まれるＨ2Ｓ濃度は、０．０２ｐｐｍ以下まで低下することができる。
【００１２】
特に、酸化鉄乾式脱硫装置を用いる場合には、バイオガス中に含まれる高濃度硫化水素処理法として用いる際には、高濃度のメタン存在下では爆発の危険性があるため、空気吹込み量が制限されて、脱硫材の再生が効率よく行われていないが、本発明では脱硫の対象を下水や下水汚泥、有機性排水等から出る臭気成分として、嫌気性腐敗ガスに絞ることにより、バイオガスのようにメタンを大量に含有しないので、空気吹込み量を制限されず、脱硫材の再生反応を効率よく起こすことができる。
【００１３】
また、これまで処理場内の各槽や部屋の臭気を集約するブロアについて、処理するガス量が減少するため、従来の大型ブロアから中型ブロアに変更することができる。従来は処理全体で大風量の臭気処理を行っていた問題を、真空脱気装置を用いて高濃度臭気成分を分離し、集中的に小風量として処理することで処理を完全にし、更に従来の脱臭設備の小型化や小コスト化にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の排ガス処理方法を示すブロック図である。
すなわち、本発明は基本的には、有機性排水又は汚泥の脱気処理を行う脱気装置２、脱気装置２の後段である脱硫装置６の、２つの工程を組み込んだ排ガス処理方法からなるものである。
最初に、脱気装置２において流入汚泥１に減圧脱気処理を施す。減圧脱気処理としては、特開平７−１３６４０６号公報に開示されているような構造の脱気装置２を使用することが望ましい。また、脱硫装置６としては、酸化鉄乾式脱硫装置を用いることが好ましい。
【００１５】
以下において、該脱気装置２を使用した汚泥の脱気処理プロセスに関し詳細に説明する。汚泥１は、汚泥供給ポンプ（図示省略）により連続的に脱気装置２に供給される。該脱気装置２内は、装置上部から配管接続された真空ポンプ（図示省略）により、常時真空の状態を保っている。該装置２に供給された汚泥１は、該装置２内で高速回転する回転円盤の上で遠心力を加速され、該回転円盤上で薄膜状にされる。薄膜状の汚泥粒子は、真空下において効率よく脱気され、さらに該遠心力により該真空容器内の壁面に衝突することで、脱気効果が促進される。これらの物理処理により、汚泥１中の微細な気泡が除去され、ガスの溶解平衡反応式から、溶解成分までも平衡移動し、ガス化されて除去される。
【００１６】
減圧脱気装置の好ましい連続脱気装置の１例を図３に示す。図３は、連続脱気装置の縦断面図を示したものである。
この連続脱気装置は、真空容器２１の内部上方に回転円盤２７が設けられ、その中心に供給管２４の供給口が開口していて、脱気すべき汚泥を回転円盤２７に供給するようになっている。真空容器２１の形状は上方の円筒状の内壁とその下方に続く逆円錐状の内壁とを有しており、蓋２２には真空容器２１内に突出する仕切体２３の中央に主軸２６が設けられ、主軸２６の下端には、回転円盤２７が固設されている。
汚泥は、供給管２４からモータＭで回転されている回転円盤２７上に落下し、遠心力によって半径方向に加速された状態で速度を有する粒子となって真空容器の内壁に衝突して一次脱気が行われる。内壁に衝突して付着した汚泥は、真空容器２１内の下方に続く逆円錐状の内壁を落下する際に真空下で二次脱気される。
【００１７】
脱気された汚泥３は、該脱気装置２の下部から系外に連続的に引抜かれる。一方、上部から引き抜かれた高濃度臭気成分を含んでいるが少量である脱気排ガス５は、後に示すような排ガス処理を施す。
この処理によって、脱気された汚泥３は、それ以降の工程でその汚泥から発生する臭気性ガス量が、脱気処理を行わないものと比較して約１／１０未満に減少しており、そのため後段の汚泥についての凝集処理、脱水処理（図２参照）に際して、放出される臭気成分が大幅に減少する。また、それによって、設備の機器腐食も大幅に軽減される。
【００１８】
次に、脱気装置２から排気される高濃度の硫化水素を含有する脱気排ガス５を、排ガス処理装置６によって処理する。
以下において、該排ガス処理装置６として一般に採用されている乾式脱硫方法による排ガス処理装置を使用した排ガスの処理方法を詳細に説明する。酸化鉄を用いた乾式脱硫方法は、高濃度の硫化水素処理に広く用いられている方法を採用することが好適である。
【００１９】
この脱硫装置６は一段の反応塔で構成され、反応床を備えた構造になっている。反応剤は木材チップに鉄材（Ｆｅ3+）を滲み込ませたものや、３価の酸化鉄粉末、酸化鉄を粘土で成形したもの等を用いる。この脱硫用の部材については、何等制限を受けるものではない。
【００２０】
運転時の通気方法は、脱気排ガス５を下向きに流す。脱気排ガス５は、前段の脱気装置２の真空度調節用空気４を１０〜２０％流入させる。この手段により、脱気排ガス５は嫌気性腐敗ガスの他に、空気中の酸素も含有するため、脱硫によって生じた硫化鉄を酸化させ、酸化鉄として再生することができる。この再生操作は、連続的に常時空気を流入させても行うことが可能である。
脱硫装置において生起する反応の反応式を以下に示す。
脱硫反応：Ｆｅ2Ｏ3＋３Ｈ2Ｓ→Ｆｅ2Ｓ3＋３Ｈ2Ｏ
再生反応：２Ｆｅ2Ｓ3＋３Ｏ2→２Ｆｅ2Ｏ3＋６Ｓ
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明の脱臭装置を実際に組み込んだ、下水汚泥処理施設での運転結果について詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何等制限されるものではない。
【００２２】
図２に従来法を行う処理フローと、本発明の方法による処理フローを併せて示す。従来法及び本発明の方法について実施した処理施設は、複数の下水処理場で発生する汚泥を、パイプラインを介して１つの汚泥処理場に送泥することにより、集約的に汚泥処理を行なっており、腐敗汚泥の臭気対策に苦慮しているものである。なお、図２においては、図１の構成要素と同一の機能を有する構成要素は同一符号を用いて示す。
【００２３】
従来方法は、複数の下水処理場からのパイプラインから送られてくる汚泥１を重力濃縮槽９、凝集反応槽１１、脱水装置１４にて処理しているが、各槽、装置から臭気ダクト１２を通して、大型ブロア１５にて臭気を集約し、有効塔径３．５ｍ×高さ３．５ｍ、床高１．０ｍのろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３に送り脱臭処理を施し、生物脱臭排ガス１７として排出するフローからなる。
【００２４】
本発明方法では、従来方法の処理フローに改造を施して、その効果の調査を実施した。パイプラインから送られてくる汚泥１を、まず脱気装置２によって脱気処理を施し、その高濃度小体積の臭気ガス（脱気排ガス）を分離する。その脱気汚泥の処理は、従来方法の汚泥処理フローと同じである。脱気装置２において濃縮分離された脱気排ガス５を、酸化鉄乾式脱硫装置６によって処理し、脱硫排ガス７とする。汚泥処理の各槽、装置から臭気ダクト１２を通して、従来方法で使用していた大型ブロア１５に代わり、中型ブロア１６にて臭気を集約し、ろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３に送り脱臭処理を施し、生物脱臭排ガス１７として排出するフローからなる。脱気装置２によって脱気処理を施し、分離した高濃度、小体積の臭気成分は、硫化水素が大半であるが、その他の臭気成分も含有されていることから、臭気ダクト１２に直結した。
【００２５】
実施例として２種類の効果を確認したため、以下に分けて示す。
まず、実施例１では、図２に示す本発明の全体処理フローの効果の実証、実施例２では、図１に示す脱気装置２と酸化鉄乾式脱硫装置６の組み合わせにおいて、脱硫材の再生反応が効率よく行えるかどうか実証した。
【００２６】
〔実施例１〕
第１表に、本発明方法と従来方法による処理条件と処理成績を示す。
【００２７】
【表１】
2006231331.tif 000003
【００２８】
本発明方法と従来方法を比較した汚泥処理場では、２４０ｍ3／ｈで汚泥処理を行っている。本発明方法の脱気装置２の脱気排ガス５には、最大１２０００ｐｐｍに濃縮されたＨ2Ｓが測定され、その風量は１４０ｍ3／ｈであった。この排ガス５を酸化鉄乾式脱硫装置６で処理した結果、脱硫排ガス７のＨ2Ｓ濃度は、０．０２ｐｐｍ以下まで低下した。
【００２９】
処理場内の各槽や部屋の空気を集約するブロアについて、従来方法では大型ブロア１５を用いており、そのブロア出口ガス量は３５０ｍ3／ｍｉｎ、Ｈ2Ｓ濃度は最大２００ｐｐｍに及んだ。この排ガスはろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３で処理され、最終的な生物脱臭排ガス１７のＨ2Ｓ濃度は１〜１０ｐｐｍあるが、そのまま大気放散されている。この時、ろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３の塔内のＬＶは０．４８ｍ／ｓｅｃであり、処理条件としては過酷であり、微生物スライムの閉塞による充填物の短命化に苦慮している。
【００３０】
本発明方法では、汚泥臭気は脱気装置２によって、高濃度臭気成分が分離されていることから、後段の処理工程での臭気の飛散は少ないという知見に基づき、ブロアを中型ブロア１６に変更した。その結果、ブロア出口ガス量は１００ｍ3／ｍｉｎ（従来方法の２９％）になり、Ｈ2Ｓ濃度は２１ｐｐｍ（従来方法の１１％）に低下した。
【００３１】
この集約ガスを、ろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３に送り脱臭処理を施した結果、生物脱臭排ガス１７のＨ2Ｓ濃度は、０．０２ｐｐｍ以下まで低下した。この時、ろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３の塔内のＬＶは０．１４ｍ／ｓｅｃに低下した。この処理条件は、ろ床式生物脱臭装置（１塔式）１３の負荷量としても適度であり、実施中におけるスライム閉塞は発生しなかった。
【００３２】
実施例２
図１に示すブロック図において、脱気装置２の運転方法において、汚泥１を脱気して得られる高濃度の嫌気性腐敗ガスを、真空度調節用の空気流入弁から空気４を流入させることで、希釈していることになる。本発明方法によって、後段の酸化鉄乾式脱硫装置６において、この流入空気４を利用して、脱硫材の再生反応を効率よく促すことができるかどうか実証した。本発明方法との比較のために対照系として、真空度調節用の空気流入弁を全閉として、空気（酸素）４供給を行わずに脱硫処理を施す系を用意し、脱硫材の破過時間を比較した。酸化鉄による乾式脱硫処理は、脱硫材が破過しない限り、比較的安定した除去性能を示すため、ここでは脱硫排ガスのＨ2Ｓ濃度が０．１ｐｐｍを超えた点を破過時間とした。
第２表に本発明方法と対照系による処理条件と処理成績を示す。
【００３３】
【表２】
2006231331.tif 000004
【００３４】
対照系では空気吹込みをしなかったため、脱気装置２の真空度は、本発明方法による−９３．３ｋＰａＧよりも高くなり、−９７．３ｋＰａＧに達した。しかし、この場合、脱気装置２の排ガス５は嫌気性腐敗ガスと水蒸気が主体で、水蒸気は常圧下で配管内部壁面に凝結する。このため、脱硫反応は起きるが、空気が無いため脱硫材の再生反応は起きず、破過時間は２１２ｈであった。本発明方法によれば、空気４を３５ｍ3／ｈ風量で連続的に吹込むことで、脱硫材の再生反応を起こすことができ、最終的な破過時間は５８１ｈとなり、対照系の２．７倍に達した。
脱硫材の再生反応の副生成分として、元素状硫黄が脱硫材表面に析出することで、反応面積が減って最終的に破過してしまう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の汚泥処理方法を示すフローシートである。
【図２】本発明の汚泥処理方法と従来の汚泥処理方法との比較を示すフローシートである。
【図３】本発明の脱気装置に用いるのに適した減圧脱気装置の縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  流入汚泥
２  脱気装置
３  脱気汚泥
４  真空度調節用空気
５  脱気排ガス
６  酸化鉄乾式脱硫装置
７  脱硫排ガス
８  脱臭ファン
９  重力濃縮槽
１０  濃縮汚泥
１１  凝集反応槽
１２  臭気ダクト
１３  ろ床式生物脱臭装置（１塔式）
１４  脱水装置
１５  大型ブロア
１６  中型ブロア
１７  生物脱臭排ガス
１８  脱水ケーキ
２１  真空容器
２２  蓋
２３  仕切体
２４  供給管
２５  軸受
２６  主軸
２７  回転円盤
Ｍ  モータ
【図１】
2006231331.tif 000005
【図２】
2006231331.tif 000006
【図３】
2006231331.tif 000007