(57)【要約】【課題】脱臭すべき臭気ガスの負荷変動が大きい場合であっても、十分に安定して且つ低コストにて処理することが可能な脱臭装置を提供すること。【解決手段】本発明の脱臭装置１００は、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを脱臭するためのものであって、臭気ガスを、酸性領域で生息すると共に硫化水素を分解可能な微生物が担持された担体１ａに接触させて臭気成分を分解する第一の反応室１と、第一の反応室１からの処理ガスを、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘに接触させて臭気成分を分解する第二の反応室２と、第二の反応室２からの処理ガスを、中性領域で生息すると共にメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを分解可能な微生物が担持された担体３ａに接触させて臭気成分を分解する第三の反応室３と、を備えている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを脱臭するための脱臭装置であって、
前記臭気ガスを、酸性領域で生息すると共に硫化水素を分解可能な微生物が担持された担体に接触させて臭気成分を分解する第一の反応室と、
前記第一の反応室からの処理ガスを、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液に接触させて臭気成分を分解する第二の反応室と、
前記第二の反応室からの処理ガスを、中性領域で生息すると共にメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを分解可能な微生物が担持された担体に接触させて臭気成分を分解する第三の反応室と、
を備えていることを特徴とする脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場等の脱臭に用いられる脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場等の脱臭では、生物脱臭法、活性炭吸着法、薬液洗浄法、オゾン酸化法等の脱臭法がある。これらの方法のうち、脱臭効果、経済性、維持管理性などが優れるという点から、生物脱臭法の一つである充填塔式生物脱臭法が多く採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、充填塔式生物脱臭法にて用いられる生物脱臭装置の典型例を示す概略構成図である。図２に示す生物脱臭装置２００は、二つの反応室２１，２２が直列に設けられている。前段の反応室２１は、その内部に担体充填部２１ａを備える。この担体充填部２１ａは多孔質担体とそれに担持された微生物とによって構成されている。担体充填部２１ａの微生物は酸性領域で生息すると共に少なくとも硫化水素を分解可能なものである。一方、後段の反応室２２は、その内部に担体充填部２２ａを備える。この担体充填部２２ａは多孔質担体とそれに担持された微生物とによって構成されている。担体充填部２２ａの微生物は中性領域で生息すると共にメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを分解可能なものである。
【０００４】
臭気ガスは反応室２１，２２を順次通過し、各反応室内の微生物と接触するようになっている。そして、臭気ガスに含まれる臭気成分は微生物の代謝機能によって分解され無臭化される。前段の反応室２１において少なくとも硫化水素が分解され、一方、後段の反応室２２において反応室２１で分解されずに残存している臭気成分（主に、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチル）が分解される。
【０００５】
生物脱臭装置２００は、反応室２１，２２内の担体充填部２１ａ，２２ａに対して散水するための散水手段２５を備えている。散水手段２５は、反応室２１，２２内の上部にそれぞれ設けられた二つの散水装置２５ａ、これらに水を供給する水供給ラインＬ２０及び散水装置２５ａの上流側に配設された電磁弁Ｍによって構成されている。反応室２１，２２の上部から間欠的に散水することで、微生物への水分補給及び反応室内のｐＨコントロールを行う。
【非特許文献１】「担体利用生物脱臭システム技術マニュアル・資料編〔改訂版〕−２０００年６月−」、財団法人  下水道新技術推進機構、平成１２年６月３０日、ｐ．２８−８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の充填塔式の生物脱臭装置は、微生物の代謝機能を利用するものであるため、極端な臭気ガスの負荷変動に追随できないという欠点があった。したがって、例えば、生物脱臭装置への臭気ガスの流入が、週に一度か二度の突出したピークがあるような変動をする場合、当該装置の適用は困難であった。
【０００７】
すなわち、通常時における臭気ガスの負荷量に合わせて装置の処理能力を設定すると、ピーク時に流入する臭気ガスの脱臭が不十分となり、生物脱臭装置の後段に活性炭吸着装置などの設備を更に設置する必要があった。他方、ピーク時における臭気ガスの負荷量に合わせて装置の処理能力を設定すると、通常時においては過剰の設備となり、コストの増大を招来する。これに加え、十分な処理能力を備えるものであっても、通常時（低負荷時）においては微生物の活性は低い状態となっているため、極端な負荷変動に追随できず、脱臭が不十分となるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、脱臭すべき臭気ガスの負荷変動が大きい場合であっても、十分に安定して且つ低コストにて処理することが可能な脱臭装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記従来の生物脱臭装置に対して過剰の臭気ガスが流入した場合に脱臭処理が不十分となるのは、単に流入量が処理能力を超えているという要因のみではないとの知見を得た。このような場合、前段の反応室で処理しきれなかった硫化水素の影響によって、後段の反応室内の微生物の代謝機能が低下し、その結果として、脱臭処理がより一層不十分となることを見出した。
【００１０】
例えば、図２に示す生物脱臭装置２００に過剰の臭気ガスが流入すると、前段の反応室２１において処理しきれなかった硫化水素が後段の反応室２２に流入する。そうすると、酸性ガスである硫化水素によって後段の反応室２２内のｐＨが酸性側に移行する。それにより、中性領域が生息の至適領域である微生物の代謝機能が阻害され、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルの分解が不十分となる。
【００１１】
本発明者らは、臭気ガスを後段の反応室２２に導入するに先立ち、前段の反応室２１において処理しきれなかった硫化水素を効率的に除去する方法について検討した。その結果、前段の反応室２１と後段の反応室２２との間に金属フタロシアニンの誘導体を用いた処理を行う反応室を配置することが好適であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明による脱臭装置は、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを脱臭するためのものであって、臭気ガスを、酸性領域で生息すると共に硫化水素を分解可能な微生物が担持された担体に接触させて臭気成分を分解する第一の反応室（前段の反応室）と、この第一の反応室からの処理ガスを、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液に接触させて臭気成分を分解する第二の反応室と、この第二の反応室からの処理ガスを、中性領域で生息すると共にメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを分解可能な微生物が担持された担体に接触させて臭気成分を分解する第三の反応室（後段の反応室）と、を備えている。
【００１３】
このような脱臭装置によれば、脱臭すべき臭気ガスの負荷が一時的に上昇した場合であっても、臭気成分を十分安定的に低減することができる。これは、第二の反応室内におけるフタロシアニン誘導体を含む水溶液による酸化反応によって硫化水素を十分に分解除去することができ、第三の反応室内のｐＨが酸性側に移行するのを十分に抑制できるためである。第三の反応室内のｐＨが中性領域に維持されることで、当該反応室内の微生物によってメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルが安定的に分解除去される。
【００１４】
上記の通り、本発明の脱臭装置は臭気ガスの負荷変動に十分に対応できるため、臭気ガスの負荷変動が大きい場合、脱臭装置の処理能力、特に第一の反応室における硫化水素の処理能力は、負荷量のピーク時ではなく、通常時の負荷量に合わせて設定することができる。そのため、負荷のピーク時に合わせざるを得ない場合と比較し、設備コストや運転コストを十分に低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の脱臭装置によれば、脱臭すべき臭気ガスの負荷変動が大きい場合であっても、十分に安定して且つ低コストにて処理することが可能な脱臭装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による脱臭装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る脱臭装置を示す概略構成図であり、例えば下水処理場等に採用されるものである。
【００１７】
図１に示すように、脱臭装置１００は、臭気ガス供給ラインＬ１に接続された第一の反応室１と、この第一の反応室１からの処理ガスが流路Ｌ２を通じて供給される第二の反応室２と、この第二の反応室２からの処理ガスが流路Ｌ３を通じて供給される第三の反応室３と、を具備している。
【００１８】
臭気ガス供給ラインＬ１は、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを第一の反応室１内へ供給する。なお、例えば、下水処理場で発生する臭気ガスには臭気成分として、硫化水素が比較的多く含まれ、その他にメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルなどの硫黄系臭気成分やアンモニア等の塩基性臭気成分が含まれている。
【００１９】
第一の反応室１は、その内部に配置された微生物の代謝機能により少なくとも硫化水素を分解除去するためのものである。臭気ガス供給ラインＬ１から導入された臭気ガスは、第一の反応室１内に設けられた担体充填部１ａを通過するようになっている。担体充填部１ａは多孔質担体及びそれに担持された微生物によって構成されている。この多孔質担体には酸性領域で生息すると共に臭気成分の一つである硫化水素を少なくとも分解する微生物が担持されている。多孔質担体としては、セラミックスやプラスチック等からなるものを使用できる。
【００２０】
担体充填部１ａの臭気ガス流の下流側である上部側には、水を散布する散水装置１ｂが設置されている。この散水装置１ｂは、担体充填部１ａに間欠的に水を散水し、微生物への水分補給と担体充填部１ａのｐＨコントロールとを行うものである。なお、脱臭装置１００においては、上記担体充填部１ａ及び後述の担体充填部３ａの両方に対してそれぞれ散水できるようになっており、散水のための水Ｗは水供給ラインＬ１０を通じて供給される。図１に示す通り、水供給ラインＬ１０の途中には電磁弁Ｍ１，Ｍ３がそれぞれ配設されている。電磁弁Ｍ１，Ｍ３は、水供給ラインＬ１０の散水装置１ｂ，３ｂよりも上流側にそれぞれ位置している。電磁弁Ｍ１，Ｍ３を各々開閉することで、担体充填部１ａ及び／又は担体充填部３ａに対して適宜散水を実施できるようになっている。担体充填部１ａ，３ａに対する散水に使用する水としては、上水や処理された下水（例えば、砂ろ過水）などが挙げられる。
【００２１】
第二の反応室２は、第一の反応室１からの処理ガスと、金属フタロシアニン誘導体を含む水溶液（以下、「金属フタロシアニン誘導体水溶液」という。）Ｘとを気液接触せしめ、処理ガス中に残存する臭気成分（特に、硫化水素）を分解除去するためのものである。この金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘに含まれる金属フタロシアニン誘導体とは、Ｃ３２Ｈ１６Ｎ８Ｈ２の中心部の二つの水素イオンが配位金属Ｍに置換された構造を有するものである。
【００２２】
第二の反応室２において使用する金属フタロシアニン誘導体としては、硫化水素に対して除去能を有するものを採用することが好ましい。このような金属フタロシアニン誘導体としては、配位金属Ｍが二価のＦｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｕなどのものが挙げられる。これらの金属フタロシアニン誘導体のうちでも、硫化水素に対する優れた除去能を具備する点から、配位金属Ｍが二価のＦｅ又はＣｏのものが好ましい。なお、金属フタロシアニン誘導体の芳香環に結合している水素原子は、カルボキシル基、スルホン酸基、アミン塩基、第４級アンモニウム基などで置換されていてもよい。特に、親水性の観点から、かかる水素原子の２〜８程度がカルボキシル基、アミノ基、第４級アンモニウム基などのアニオン性基又はカチオン性基によって置換されているものが好ましい。
【００２３】
金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘは、金属フタロシアニン誘導体を水に添加し、その濃度が通常、０．１〜１０質量％程度になるように調製される。また、そのｐＨは、第二の反応室２における使用に適したものとなるように調整される。金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨは、使用する金属フタロシアニン誘導体の種類によって異なるが、通常４〜１０程度である。
【００２４】
なお、第二の反応室２においては、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの代わりに、硫化水素を分解可能な薬剤（例えば、次亜塩素酸ソーダ）の使用も考え得る。しかしながら、第二の反応室２で使用する薬剤は、第三の反応室３内の微生物の代謝機能を阻害しないものであることが好ましく、かかる観点から、生物的に無害な金属フタロシアニン誘導体を採用している。ただし、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの酸化力をより高めるために、過酸化水素などの薬剤を微生物に悪影響を与えない範囲で添加して使用してもよい。
【００２５】
第二の反応室２内には、その臭気ガス流の下流側である上部側に、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを噴霧する噴霧装置２ｂが設置されている。この噴霧装置２ｂは、臭気ガスに向流状態で金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを接触させるものである。また、第二の反応室２の噴霧装置２ｂの下方（噴霧装置２ｂより上流側）には、気液接触面積を大きくするための例えばセラミックスやプラスチック等からなる充填材２ａが設けられている。
【００２６】
第二の反応室２の下部と噴霧装置２ｂは、循環ラインＬ４により接続されている。この循環ラインＬ４の途中には、第二の反応室２の下部に落下し溜まった金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを循環ラインＬ４を通して噴霧装置２ｂに戻し循環させるための循環ポンプＰが配設されている。更に、循環ラインＬ４の噴霧装置２ｂよりも上流側に電磁弁Ｍ２が配設されている。電磁弁Ｍ２は循環ポンプＰと連動して開閉するものであり、循環ポンプＰが作動すると開き、循環ポンプＰが停止すると閉じるようになっている。
【００２７】
流路Ｌ３は、第二の反応室２からの処理ガスを第三の反応室３へと供給するためのものである。この流路Ｌ３の基端部には、第二の反応室２からの処理ガスに随伴されるミスト状の金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを分離回収するミストセパレータ（気液分離装置）５が配設されている。
【００２８】
第三の反応室３は、その内部に配置された微生物の代謝機能により、第二の反応室２からの処理ガスに残存する臭気成分を分解除去するためのものである。流路Ｌ３から導入された処理ガスは、第三の反応室３内に設けられた担体充填部３ａを通過するようになっている。担体充填部３ａは多孔質担体及びそれに担持された微生物によって構成されている。この多孔質担体には中性領域で生息すると共に第一の反応室１及び第二の反応室２で除去されなかったメチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを主に分解する微生物が担持されている。多孔質担体としては、セラミックスやプラスチック等からなるものを使用できる。
【００２９】
第三の反応室３内には、上述の通り、第一の反応室１と同様に、担体充填部３ａの処理ガス流の下流側である上部側に、水を散布する散水装置３ｂが設置されている。この散水装置３ｂは、担体充填部３ａに間欠的に水を散水し、微生物への水分補給と担体充填部３ａのｐＨコントロールとを行うものである。
【００３０】
処理ガス排出ラインＬ５は、第三の反応室３の処理ガスを系外へと排出するためのものである。処理ガス排出ラインＬ５の基端部には、第三の反応室３からの処理ガスに随伴されるミスト状の水を分離回収するミストセパレータ８が配設されている。
【００３１】
次に、このように構成された脱臭装置１００による臭気ガスの脱臭方法について説明する。先ず、脱臭処理の準備として、第一の反応室１及び第二の反応室３内の微生物を活性化するため、散水装置１ｂ，３ｂから担体充填部１ａ，３ａに向けて散水する。ここで、微生物にとって至適なｐＨとなるように担体充填部１ａ，３ａにそれぞれ散水する水にｐＨ調整剤等を添加して用いてもよい。担体充填部１ａ，３ａが十分に濡れた状態となったところで散水を終了する。なお、臭気ガスの脱臭処理の開始後は、担体充填部１ａ，３ａの乾燥度合いや付着物の量、反応室１，３内のｐＨなどに応じて適宜散水を実施すればよい。
【００３２】
次いで、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルを含む臭気ガスを臭気ガス供給ラインＬ１から第一の反応室１に供給し、臭気ガスの脱臭処理を開始する。脱臭処理の開始と同時に循環ポンプＰを駆動し、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを噴霧装置２ｂから噴霧すると共に、循環ラインＬ４を介して循環させる。
【００３３】
臭気ガスに含まれる臭気成分の一つである硫化水素は、担体充填部１ａの微生物の代謝機能により、分解除去される。しかしながら、微生物の処理能力を超える硫化水素が第一の反応室１に供給されると、硫化水素が十分に分解除去されないまま、処理ガスが第二の反応室２に導入される。このような処理ガスが第二の反応室２に導入されると、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの金属フタロシアニン誘導体の触媒作用により、硫化水素及びメチルメルカプタンが高効率に酸化分解されて除去される。なお、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘによるメチルメルカプタンの酸化分解により二硫化メチルが新たに生成される。
【００３４】
第二の反応室２の処理ガスは、流路Ｌ３を通して第三の反応室３に供される。ここで、流路Ｌ３の基端部に配設されたミストセパレータ５により、処理ガスに随伴する金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘを回収することができ、金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの減損を抑制できる。
【００３５】
第二の反応室２からの処理ガスに残存する硫化メチル及び二硫化メチルは、担体充填部３ａの微生物の代謝機能により分解除去される。第三の反応室３に供給される処理ガス中の硫化水素は既に十分に除去されているため、第三の反応室３内のｐＨが低下することが十分に抑制される。したがって、中性領域が生息の至適領域である微生物の代謝機能が阻害されることがないため、硫化メチル及び二硫化メチルの分解除去を十分効率的且つ安定的に行うことができる。
【００３６】
第三の反応室３の処理ガスは、処理ガス排出ラインＬ５を通して系外に排出される。ここで、処理ガス排出ラインＬ５の基端部に配設されたミストセパレータ８により、処理ガスに随伴する水を回収することができる。
【００３７】
本発明者らの実験によると、第一の反応室１の処理能力を超える硫化水素を含有する臭気ガスであっても、第一の反応室１及び第二の反応室２における処理により、硫化水素は９９．８％以上、メチルメルカプタンは９７％以上それぞれ除去されることが確認された。また、第三の反応室３における処理により、硫化メチル及び二硫化メチルは各々８５％以上除去されることが確認された。
【００３８】
このように、本実施形態においては、第二の反応室２における金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘによる分解除去と、その前段及び後段における微生物の代謝機能による生物処理とを組み合わせることで、臭気ガス中の硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル及び二硫化メチルの全てが高効率で除去される。金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘによる分解除去は、負荷変動に対して十分に追随できるため、負荷変動が大きい臭気ガスであっても、十分に安定的且つ効率的に脱臭処理することが可能である。
【００３９】
ここで、第二の反応室２における処理によって、臭気ガスに含まれる硫化水素が十分に分解除去されるのであれば、必ずしも第一の反応室１において硫化水素を分解除去しなくてもよいとも考えられる。しかしながら、第一の反応室１において処理を予め行うことで、第二の反応室２において処理すべき硫化水素の量を十分に低減することができる。そのため、コストが高い金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの使用量を十分に低減できる。これに加え、硫化水素が予め低減されていることで、第二の反応室２における酸化反応により生じる固形の硫黄を分離除去するための固液分離装置を循環ラインＬ４に別途設置しなくても循環ポンプＰによる循環が可能であるという利点がある。
【００４０】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、第二の反応室２内に充填材２ａが設けられているが、当該反応室内において気液が十分に接触する構成を採用すれば、必ずしも充填材２ａを設けなくてもよい。
【００４１】
また、第二の反応室２における金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの噴霧は、必ずしも常時行う必要はなく、臭気ガスの負荷が高くなったときにのみ行ってもよい。この場合、本発明における脱臭装置は、例えば、臭気ガス供給ラインＬ１に配設され、流入する臭気ガス量を検知する検知器と、かかる検知器の測定値に基づき金属フタロシアニン誘導体水溶液Ｘの噴霧を行う制御手段とを備える自動制御装置が付設されていてもよい。
【００４２】
本発明における脱臭装置は、更に、金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨを調整するためのｐＨ制御装置が付設されていてもよい。このｐＨ制御装置は、第二の反応室２の金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨを測定するｐＨ測定装置と、このｐＨ測定装置により測定されたｐＨに基づいて、金属フタロシアニン誘導体水溶液ＸのｐＨが所定の値となるようにＮａＯＨなどのｐＨ調整剤を第二の反応室２に供給するポンプとによって構成される。同様の構成からなるｐＨ制御装置を第一の反応室１及び第三の反応室３に設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態においては、第三の反応室３の処理ガスは処理ガス排出ラインＬ５から系外に排出されるようになっている。更に高度な脱臭処理を必要とする場合には、脱臭装置１００の後段に小型の活性炭吸着装置などを設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る脱臭装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の生物脱臭装置の典型例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…第一の反応室、２…第二の反応室、３…第三の反応室、１ａ，３ａ…担体充填部、２ａ…充填材、Ｗ…水、Ｘ…金属フタロシアニン誘導体水溶液、１００…脱臭装置。
【図１】
2008093560.tif 000003
【図２】
2008093560.tif 000004