(57)【要約】【課題】硫化水素が溶存している水を用いても脱硫効率が悪化することのない生物脱硫方法及び生物脱硫装置を提供する。【解決手段】硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填した担体充填層２６を有する脱硫塔２５内の前記担体充填層２６に、硫化水素が溶存した水を散水して前記硫化水素ガスを揮発させ、かつ、この散水された水を前記微生物により酸化処理し、前記脱硫塔２５内に硫化水素を含むガス体を導入し、このガス体を前記担体充填層２６に通過させることにより、前記微生物により前記ガス体に含まれる硫化水素を酸化処理し、前記担体充填層２６通過後の、前記ガス体の経路に設けられた硫化水素除去部３０に、前記酸化処理後の処理水を供給することにより、前記担体充填層２６への散水により揮発して前記ガス体と混合した硫化水素を除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填した担体充填層を有する脱硫塔内の前記担体充填層に、硫化水素が溶存した水を散水して前記硫化水素を揮発させ、この散水された水を前記微生物により酸化処理し、
前記脱硫塔内に硫化水素を含むガス体を導入し、このガス体を前記担体充填層に通過させることにより、前記微生物により前記ガス体に含まれる硫化水素を酸化処理し、
前記担体充填層通過後の、前記ガス体の経路に設けられた硫化水素除去部に、前記微生物により酸化処理後の水を供給することにより、前記担体充填層への散水により揮発して前記ガス体と混合した硫化水素を除去する、
ことを特徴とする生物脱硫方法。
【請求項２】
硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填した担体充填層を有する脱硫塔と、
前記担体充填層に、硫化水素が溶存した水を散水する散水装置と、
硫化水素を含むガス体を前記脱硫塔内の前記担体充填層より下部に導入し、このガス体を前記担体充填層に上向き流で通過させるガス導入設備と、
前記担体充填層を通過したことにより硫化水素が酸化処理された前記ガス体の上昇経路に設けられ、前記散水装置により散水され前記担体充填層を通って下降し、硫化水素が酸化処理された水が循環供給される硫化水素除去部とを備え、
前記担体充填層は、前記微生物により、前記散水された水を酸化処理すると共に、前記ガス体に含まれる硫化水素を酸化処理し、前記硫化水素除去部は、前記担体充填層への散水より揮発して前記ガス体と共に上昇する硫化水素を除去する、
ことを特徴とする生物脱硫装置。
【請求項３】
前記硫化水素除去部として、硫化水素を酸化処理する微生物が付着した第２の担体充填層を用いたことを特徴とする請求項２に記載の生物脱硫装置。
【請求項４】
前記硫化水素除去部として、循環供給される酸化処理後の水により薄い膜を形成するメッシュ層を設けたことを特徴とする請求項２に記載の生物脱硫装置。
【請求項５】
前記硫化水素除去部として、循環供給される酸化処理後の水をミスト状に散水するミスト散水機構を用いたことを特徴とする請求項２に記載の生物脱硫装置。
【請求項６】
前記脱硫塔により脱硫処理されたガス体の硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度計を設け、この硫化水素濃度計の測定値に応じて、前記硫化水素除去部へ循環供給される酸化処理後の水の流量を調整することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の生物脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、硫化水素を含むガス体から、微生物による酸化処理により脱硫する生物脱硫方法及び生物脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化水素を含むガス体を脱硫する装置として、微生物を付着した担体が充填された担体充填層を有する脱硫塔を用い、この脱硫塔内に、処理対象となるガス体を導入して、微生物による酸化処理により脱硫する生物脱硫装置が知られている。この生物脱硫装置では、担体に付着した微生物を維持するため、担体充填層に対して生物に必要な水を散水しなければならない。
【０００３】
ところで、処理対象となる硫化水素は、有機物をメタン発酵処理する水処理プロセスで発生するバイオガスに含まれる。このような硫化水素を含むバイオガスを上述した生物脱硫装置により脱硫処理する場合、微生物に供給する水分として、上述の水処理プロセスで処理されたメタン発酵処理水を活用すべく、このメタン発酵処理水を使用することが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９１１６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３５２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、硫化水素を含むガス体から微生物による酸化処理により脱硫する生物脱硫を行う場合、微生物に供給する水分としてメタン発酵処理水を使用すると、メタン発酵処理水に溶存している硫化水素が生物脱硫塔上部にて揮発し、脱硫効率が悪化する問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、硫化水素が溶存している水を用いても脱硫効率が悪化することのない生物脱硫方法及び生物脱硫装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る生物脱硫方法は、硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填した担体充填層を有する脱硫塔内の前記担体充填層に、硫化水素が溶存した水を散水して前記硫化水素を揮発させ、この散水された水を前記微生物により酸化処理し、前記脱硫塔内に硫化水素を含むガス体を導入し、このガス体を前記担体充填層に通過させることにより、前記微生物により前記ガス体に含まれる硫化水素を酸化処理し、前記担体充填層通過後の、前記ガス体の経路に設けられた硫化水素除去部に、前記微生物により酸化処理後の水を供給することにより、前記担体充填層への散水により揮発して前記ガス体と混合した硫化水素を除去することを特徴とする。
【０００８】
本発明の実施の形態に係る生物脱硫装置は、硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填した担体充填層を有する脱硫塔と、前記担体充填層に、硫化水素が溶存した水を散水する散水装置と、硫化水素を含むガス体を前記脱硫塔内の前記担体充填層より下部に導入し、このガス体を前記担体充填層に上向き流で通過させるガス導入設備と、前記担体充填層を通過したことにより硫化水素が酸化処理された前記ガス体の上昇経路に設けられ、前記散水装置により散水され前記担体充填層を通って下降し、硫化水素が酸化処理された水が循環供給される硫化水素除去部とを備え、前記担体充填層は、前記微生物により、前記散水された水を酸化処理すると共に、前記ガス体に含まれる硫化水素を酸化処理し、前記硫化水素除去部は、前記担体充填層への散水より揮発して前記ガス体と共に上昇する硫化水素を除去することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る生物脱硫装置が適用される有機物をメタン発酵処理する水処理プロセスの概略構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る生物脱硫装置を示す内部構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る生物脱硫装置を示す内部構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る生物脱硫装置を示す内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は生物脱硫装置１１が適用される、有機物をメタン発酵処理する水処理プロセスの概略構成を示している。
【００１２】
図１において、メタン発酵処理する水処理プロセスは、被処理水に含まれる有機物をメタン発酵リアクタ１２によりメタン発酵処理し、バイオガスと処理水とを発生させるものである。このバイオガスには硫化水素が含まれているので、エアポンプ１３により加圧された空気と共に、管路１４により生物脱硫装置１１に導入される。そして、ここで脱硫された後、管路１５により脱硫されたバイオガスとして、図示しない所定の後工程に導出される。
【００１３】
メタン発酵処理された処理水は管路１７によりメタン発酵リアクタ１２から処理水槽１８に送られ、貯留される。この処理水槽１８に貯留された処理水の一部は、ポンプ１９及び管路２０を経て生物脱硫装置１１に供給され、後述するように微生物に供給する水分として使用される。また、処理水槽１８に貯留された処理水の残部は、ポンプ２１及び管路２２を経て図示しない後段の処理施設に送られる。さらに、この処理水槽１８には、生物脱硫装置１１からのドレン水が、管路２３を経て導入される。
【００１４】
次に、図２を用いて、第１の実施の形態に係る生物脱硫装置１１の構成を説明する。生物脱硫装置１１は、基体となる脱硫塔２５を有し、この脱硫塔２５内の下部中間部には担体充填層２６が設けられている。この担体充填層２６は、硫化水素を酸化処理する微生物を付着させた多数の担体を充填したものである。
【００１５】
脱硫塔２５の高さ方向中間部には、担体充填層２６に対して散水する散水機構２７を設け、担体充填層２６を構成する多数の担体に付着した微生物に水分を供給する。この散水機構２７には、図１で示した管路２０が接続されており、処理水槽１８に貯留された処理水が供給され散水される。この処理水は、メタン発酵リアクタ１２からの処理水であり、硫化水素が溶存している。
【００１６】
脱硫塔２５内の、担体充填層２６より下方の空間には、ガス導入設備２８が設けられている。このガス導入設備２８は、図１で示した管路１４と接続しており、処理対象となる硫化水素を含むガス体、すなわちメタン発酵リアクタ１２から生じるバイオガスを導入する。脱硫塔２５内の担体充填層２６より下部に導入されたガス体（この実施の形態では上述したバイオガスとする）は、担体充填層２６を上向き流で通過し上昇する。
【００１７】
バイオガスは、担体充填層２６を上向き流で通過することにより、硫化水素が微生物により酸化処理され、硫化水素を含まない、或いは硫化水素が極微量に低減されたガス体となり、脱硫塔２５内を上昇する。しかし、担体充填層２６に散水される水はこの実施の形態ではメタン発酵リアクタ１２からの処理水（以下処理水として説明する）であり、前述のように硫化水素が溶存しているので、散水された水が担体充填層２６と接触する際の物理的衝撃により硫化水素が揮発する。この揮発した硫化水素は、担体充填層２６を通過してきたガス体と混合され、希釈されて脱硫塔内を上昇する。また、散水された処理水は、担体充填層２６を通過することにより溶存していた硫化水素が酸化処理され、硫化水素を含まない、或いは硫化水素が極微量に低減された水となって脱硫塔２５内下部に滞留する。
【００１８】
脱硫塔２５内の上部中間部、すなわち、揮発した硫化水素を含むガス体の上昇経路には、硫化水素除去部３０が設けられている。この硫化水素除去部３０には、担体充填層２６を通って下降し、脱硫塔２５内下部に滞留する処理水が、循環ポンプ３１を有する循環配管３２を経て循環供給される。この循環供給される水は、前述のように担体充填層２６を通過したことにより、硫化水素を含まない、或いは硫化水素が極微量に低減された水である。
【００１９】
硫化水素除去部３０として、この実施の形態では、硫化水素を酸化処理する微生物が付着した担体充填層（この実施の形態では第２の担体充填層と呼ぶ）３０１を用い、その上部には微生物に水分を供給する散水機構（この実施の形態では第２の散水機構と呼ぶ）３０２を設ける。この第２の散水機構は循環配管３２と接続し、脱硫塔２５内下部に滞留している、硫化水素を含まない、或いは硫化水素が極微量に低減された処理水を第２の担体充填層３０１に供給する。
【００２０】
ここで、第２の担体充填層３０１の厚さは、下方に設けられた担体充填層（この実施の形態では第１の担体充填層と呼ぶ）２６の厚さの１０〜５０％程度に薄くすることができる。すなわち、硫化水素除去部３０として機能する第２の担体充填層３０１を通るガス体は、第１の担体充填層２６により酸化処理され、硫化水素が殆ど無くなったガス体と、第１の担体充填層２６に対する散水機構（この実施の形態では第１の散水機構と呼ぶ）２７から散水され第１の担体充填槽２６から揮発された少量の硫化水素との混合体である。このため、硫化水素濃度は、ガス導入設備２８により導入されるバイオガスの硫化水素濃度より大幅に低い。このため、前述のように、第２の担体充填層３０１の厚さを第１の担体充填層２６の厚さの１０〜５０％程度に薄くすることができる。
【００２１】
脱硫塔２５の下部には図１で示した管路２３がドレン管として接続されており、脱硫塔２５内下部に滞留している処理水が設定レベル以上になると、この余剰分を、ドレン管２３を通してドレン水として処理水槽１８へ排水する。
【００２２】
また、脱硫塔２５の上部には、脱硫塔２５内での生物脱硫後の処理ガスの管路（処理ガス配管）１５が接続されている。この処理ガス配管１５には、脱硫塔２５内から排出される硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度計３５が配置されている。
【００２３】
このような構成のバイオガスの生物脱硫装置において、ガス導入設備２８により脱硫塔２５の下部へ導入されたバイオガスに含まれる硫化水素は、脱硫塔２５内に充填された第１の担体充填層２６を上向き流で通過することにより、その担体に付着した微生物により酸化処理される。この第１の担体充填層２６へは、第１の散水機構２７からメタン発酵処理水が供給される。メタン発酵処理水には硫化水素が溶存しているので、処理水から硫化水素が揮発する。この硫化水素は、第１の担体充填層２６で酸化され硫化水素が除去された、或いは大幅に低減されたガス体と共に脱硫塔２５内の上部に配置された硫化水素除去装置３０としての第２の担体充填層３０１に流れ、その担体に付着した微生物により酸化処理される。このとき、第２の散水機構３０２から散水される水には、殆ど硫化水素が含まれていないため、この散水による硫化水素の揮発は生じない。
【００２４】
このように、第１の散水機構２７の上部に第２の担体充填層３０１を配置することにより、メタン発酵処理水から揮発する硫化水素を酸化処理できるので、脱硫塔２５内における脱硫効率が向上する。また、第２の担体充填層３０１の厚さは、第１の担体充填層２６の厚さの１０〜５０％とすることができ、従来の生物脱硫装置と比較してイニシャルコストを削減することが可能となる。なお、第２の担体充填層３０１の厚さはメタン発酵処理水中に含まれる硫化水素濃度に応じて適宜定めるものとする。
【００２５】
また、脱硫塔２５の上部に硫化水素濃度計３５を連結したので、これによって計測した硫化水素濃度に応じて循環ポンプ３１の回転数を制御することにより、流入バイオガス中の硫化水素濃度が低下した場合において、余計な動力費を削減することができる。
【００２６】
次に、図３で示す第２の実施の形態を説明する。但し、図２と同部材は同付番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。この第２の実施の形態では、硫化水素除去部３０として、循環供給される酸化処理後の処理水により薄い膜を形成するメッシュ層３０３を設けている。すなわち、図３で示すように、脱硫塔２５内の、第１の散水機構２７の上方で、第２の散水機構３０２との間にメッシュ層３０３を設けている。
【００２７】
図３のバイオガスの生物脱硫装置において、第１の散水機構２７の上方に位置するメッシュ層３０３は、その上方に設置された第２の散水機構３０２から水分が供給されることで薄い水の膜を作ることができる。
【００２８】
前述のように、第１の散水機構２７から供給されるメタン発酵処理水より揮発する硫化水素は、担体充填層２６に付着した微生物により酸化処理されたガス体と混合されるため硫化水素濃度が低い。したがって、硫化水素除去部３０は、場合によっては、希薄な硫化水素を処理すれば良く、図２の第１の実施の形態のように、第２の担体充填層３０１の設置は過剰な処理能力の確保になることがある。
【００２９】
このような場合、この第２の実施の形態のように、硫化水素除去部３０として、前述した第２の担体充填層３０１に代ってメッシュ層３０３を設置できる。このメッシュ層３０３は、気液接触面としての役割を果たし、メタン発酵処理水より揮発した希薄な硫化水素を捕捉する。硫化水素を補足した水分は担体充填層２６の表面に落下し、微生物により酸化処理される。
【００３０】
このように、図３で示す第２の実施の形態では、メッシュ層３０２を第２の担体充填層３０１の代わりに設けたことで、過剰な処理能力を確保せず、脱硫塔２５内における脱硫効率を向上させることができる。
【００３１】
次に、図４で示す第３の実施の形態を説明する。但し、図２及び図３と同部材は同付番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。この第３実施の形態では、硫化水素除去部３０として、循環供給される酸化処理後の処理水をミスト状の水分として供給するミスト散水機構３０４を設けている。すなわち、図４で示すように、脱硫塔２５内の、散水機構２７の上方にミスト散水機構３０４を設けている。
【００３２】
図４のバイオガスの生物脱硫装置１１は、ミスト状の水分を供給することで水分中に硫化水素を捕捉しやすくし、第１及び第２の実施形態で説明した担体充填層３０１やメッシュ層３０３といった気液接触面となる層を設けないことを特徴とする。すなわち、本実施形態３は、ミスト状の水分を散水することで、散水機構２７から供給されるメタン発酵処理水より揮発する硫化水素を捕捉し、ミスト状の水分に捕捉された硫化水素は担体充填層２６にて酸化処理するものである。このため、イニシャルコスト及びランニングコストを削減し、且つ脱硫塔２５内における脱硫効率を向上させることができる。
【００３３】
上記各実施の形態によれば、生物脱硫塔内における脱硫効率が向上し、生物脱硫塔から排出される硫化水素濃度を低減することができる。また、従来の生物脱硫装置と比較してイニシャルコストを削減できる。さらに、脱硫塔上部に連結した硫化水素濃度計により計測した硫化水素濃度に応じてポンプの回転数を制御すれば、ランニングコストを抑制することができる。
【００３４】
すなわち、従来は、メタン発酵処理水に溶存している硫化水素は、メタン発酵処理水がノズル（散水機構）より散水され、担体充填層表面と接触した際に揮発し、生物脱硫塔から排出されるので脱硫効率が低かった。本発明の実施の形態では、メタン発酵処理水が散水されるノズルよりも上部に担体充填層やメッシュ層といった気液接触面及び散水機構を設けたり、ミスト状に水分を配置したりすることで、揮発した硫化水素を水に溶解させるので、生物脱硫塔における硫化水素除去効率が向上する。尚、上段に設置した散水機構より散水される水は脱硫後の水を循環させているため、循環水より硫化水素が揮発することはない。
【００３５】
イニシャルコストの削減については、硫化水素除去部として上段側に第２の担体充填層を設ける場合、下段側の第１の担体充填層よりも薄くできイニシャルコストを削減できる。この理由は、下段側に設置されている担体充填層と上段側に設置されている担体充填層とでは役割が異なるためである。すなわち、下段側の担体充填層は有機性廃棄物を嫌気発酵した際に生じる硫化水素を対象としている。一方、上段側の担体充填層は処理水中に含まれる硫化水素を対象としている。即ち、上段側の担体充填層を通過する硫化水素濃度は下段側の担体充填層を通過する硫化水素濃度よりも低いため、上段側の担体充填層は下段側の担体充填層程の厚みは必要ではなく、層の厚さを薄くすることでイニシャルコストの削減につながる。
【００３６】
さらに、処理対象となるガス体の硫化水素濃度に応じて、硫化水素除去部にメッシュ槽やミスト状水分を用いることにより、さらなるイニシャルコスト削減を実現することが可能となる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…生物脱硫装置
２５…脱硫塔
２６…担体充填層
２７…散水機構
３０…硫化水素除去部
３１…循環ポンプ
３２…循環配管
３０１…第２の担体充填層
３０２…第２の散水機構
３０３…メッシュ層
３０４…ミスト散水機構
３５…硫化水素濃度計
【図１】
2015003291.tif 000003
【図２】
2015003291.tif 000004
【図３】
2015003291.tif 000005
【図４】
2015003291.tif 000006