(57)【要約】【課題】下水処理場等において発生する硫化水素を除去するために使用し、使用により脱硫化水素機能が低下した酸化鉄を主成分とする脱硫化水素剤の機能を回復させる再生処理技術の提供。【解決手段】機能が低下した脱硫化水素剤を大気雰囲気下にアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、及び炭酸塩から成る群から選ばれた化合物の１種又は２種以上の水溶液に浸漬する。この際太陽光の照射下に処理を行えばより効果的である。【効果】本法によれば低コストで使用済み脱硫化水素材を再使用可能に再生することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用により機能が低下した酸化鉄を主成分とする脱硫化水素剤を大気雰囲気下でアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、及び炭酸塩から成る群から選ばれた化合物の１種又は２種以上が溶存する水溶液に浸漬することを特徴とする脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項２】
脱硫化水素剤を浸漬する水溶液がアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、及び炭酸塩から成る群から選ばれた化合物の１種又は２種以上並びに界面活性剤が溶存する水溶液である請求項１記載の脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項３】
脱硫化水素剤の再生を脱硫化水素剤層を間欠的に緩やかに攪拌しつつ行なう請求項１又は２記載の脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項４】
脱硫化水素剤の再生を光の照射下に行なう請求項１から３のいずれかに記載の脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項５】
照射する光が太陽光である請求項４記載の脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項６】
再生処理に先立って機能が低下した脱硫化水素剤を機能の低下が著しい部分と低下の程度が軽微である部分とに選別し、低下が著しい部分を再生処理する請求項１から５のいずれかに記載の脱硫化水素剤の再生方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の方法に使用する装置であって、該装置が深さに比して水平断面積が広い底浅の上面が開口した槽である脱硫化水素剤の再生装置。
【請求項８】
脱硫化水素剤層を攪拌する攪拌装置を備えた請求項７記載の脱硫化水素剤の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場、屎尿処理場、食品工業廃水処理場、埋め立て処分場等において発生する硫化水素を除去するために使用する酸化鉄を主成分とする脱硫化水素剤の再生方法及びその再生方法に使用する再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理場等においては、その処理過程において有毒な硫化水素が発生するため、酸化鉄又は水酸化鉄を主成分とするペレット状の脱硫化水素剤を充填した処理塔を設け、発生ガスを処理塔の脱硫化水素剤の層内を通過させることによって硫化水素を除去していた。
この方式では、塔内の脱硫化水素剤の機能が漸次低下してゆくから、概ね半年〜１年周期で新しい脱硫化水素剤と交換されている。
ところで、この使用済み脱硫化水素剤の主成分は硫化鉄となっており、極めて反応性に富んでいることから、空気中に放置すると激しく反応して燃焼し、有毒な二酸化硫黄ガスを発生する。
このため、従来は、この硫化水素で飽和された使用済み脱硫化水素剤に水分を添加してから、産業廃棄物として湿潤状態で埋め立て処分するようにしていた。
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−２５３９６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記埋め立て処分された使用済み脱硫化水素剤は、その主成分が硫化鉄であることから、長期に亘っては硫化水素又は二酸化硫黄ガスを発生し、その埋め立て地等において新たな災害を発生させる危険性がある。
また、使用後の脱硫化水素剤が上述のように埋め立て廃棄されていることから、新しく製造された脱硫化水素剤を次々と消費し、資源保護の観点からも好ましくない。
【０００５】
本発明者等は、上記した従来の処理における問題点を解決すべく、硫化水素によって飽和された使用済み脱硫化水素剤を硫化水素や二酸化硫黄等の有毒ガスを発生させない安定した化合物に変成し、更に使用前の脱硫化水素剤と同等の脱硫化水素機能を有して再利用できる省資源に役立つ再生方法を提供することを目的として鋭意研究を重ね、この目的に叶う脱硫化水素剤の再生剤及びそれを使用する脱硫化水素剤の再生方法並びにそれに使用する脱硫化水素剤の再生装置を、特願２０００−４０１２０１号として提案し、次いでこの出願を優先権の基礎とした特願２００１−１０８０１２号（上記特開２００２−２５３９６３号）として提案した。
【０００６】
上記特許出願の発明では、再生剤としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物と酸化剤とを組み合わせ使用し、これを機能が低下した脱硫化水素剤と接触させることによって脱硫化水素剤を再生する。
【０００７】
本発明者等は、この機能が低下した脱硫化水素剤の再生剤、再生方法、及び再生装置を更に改良するために研究を続け、本発明に到達した。
本発明によれば、上記発明に比し操作が簡便で且つコストを軽減できる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明における脱硫化水素剤の再生剤はアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、及び炭酸塩から成る群から選ばれた化合物の１種又は２種以上を含有して成る。
【０００９】
前記先の発明に比して、本発明の特徴は酸化剤を能動的には使用しないことである。本発明においては、先の発明で使用している過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤は使用しない。本発明においても酸化剤が全く存在しない状態では再生は行なわれず、酸化剤として空気を利用するのであるが、エアレーション等の能動的な操作は行なわず再生剤溶液中に自然に溶解する酸素によって再生反応を行なわせるのである。
【００１０】
本発明では上記したとおり再生剤溶液中に自然に溶解する酸素を利用して再生反応を行なわせるのであるから、エアレーション等の操作を行なう、或いは過酸化水素等の酸化剤を使用する先の出願の発明に比し再生反応の進行は緩慢であり、再生処理に長期間を要する。しかしながら、或る一つの脱硫化水素装置から発生する使用済み脱硫化水素剤は前述したように半年〜１年に１回であるので、たとえ処理に或る程度の期間を要しても処理能力に不足を来すことはない。
【００１１】
本発明によるときは、過酸化水素等の酸化剤を使用せず、エアレーション等の操作も行なわないのであるから、その分操作が簡便で且つ運転コストを軽減できる。
【００１２】
本発明における脱硫化水素剤の再生剤は前述のとおりアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸水素塩、及び炭酸塩から成る群から選ばれた化合物の１種又は２種以上を含有して成る。上記の群に属する化合物であれば何れも単独で使用できる。中でも水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸水素ナトリウムが実用上好ましい。これらの化合物は２種以上を組み合わせて使用することもできるが、殊更に複数種を配合して使用する必要はない。しかし、例えば長期間の貯蔵によってかなりの部分が炭酸ナトリウムに転化している水酸化ナトリウム等はそのまま使用できる。また上記化合物は必ずしも化学的に純粋である必要はなく、不純物や夾雑物が混在していても、それが再生処理に悪影響を及ぼすものでない限り、使用することができる。
【００１３】
また、上記再生剤に微量の界面活性剤を含有させると処理効率を向上させることができる。好適な活性剤は陰イオン性界面活性剤又は非イオン活性剤である。
【００１４】
本発明においては、上記再生剤を溶液の形態で使用する。再生剤を溶解し且つ再生反応に悪影響を及ぼさないものであれば有機、無機を問わずどのようなものも溶媒として使用することができるが、経済的でありしかも後述するとおり再生処理後の排液処理を要しないので水が最適である。水としては通常の河川水、湖沼水、地下水、雨水等の天然水はもとより、処理済みの廃水（中用水）或いは再生処理に悪影響を及ぼさないものであれば未処理廃水も使用できる。
【００１５】
本発明による使用済み脱硫化水素剤の再生処理は使用済み脱硫化水素剤を再生剤水溶液に浸漬させることによって行なわれる。再生剤水溶液を流動循環させれば処理期間を短くできるが、前述したように処理に或る程度長期間を要しても差し支えないのであるから、使用済み脱硫化水素剤も再生剤水溶液も静止した状態で単に浸漬するだけで充分である。
【００１６】
再生剤の使用量は、使用済み脱硫化水素剤中の硫化鉄に対してほぼ当量とするが、厳密に当量である必要はなく±５％程度の過不足は許容できる。それよりも不足すれば再生処理が不十分となるばかりでなく、二酸化硫黄ガスの発生が生起するので避けなければならない。また、過剰に用いると再生処理後の排液の塩基性が高まり、放流に際し中和しなければならなくなる。
【００１７】
再生処理液中の再生剤濃度については特に臨界的な限界はなく、極端な低濃度或いは高濃度でなければ任意に設定できるが、１０％から３０％の範囲が好ましく、２０〜２５％程度が最も好適である。極端な低濃度の場合は被処理使用済み脱硫化水素剤に対する再生処理液量が増大し装置の大型化を来すか或いは被処理使用済み脱硫化水素剤の１回処理量の減少をもたらし、極端な高濃度の場合は再生処理液の所要量が被処理使用済み脱硫化水素剤を浸漬するに満たなくなるので、いずれも好ましくない。
【００１８】
また、再生剤として界面活性剤を含有するものを用いる場合、その含有量は再生処理液中の濃度が５０〜１０００ｐｐｍとなるような含有量とすることが好ましい。５０ｐｐｍに満たないと界面活性剤を含有しないものと大差なくなるし、１０００ｐｐｍを超えても効果の向上はさして見られないばかりでなく排液を放流した場合新たな環境汚染を発生させるため排液の処理が必要になるので、いずれも好ましくない。
【００１９】
本発明の再生処理の被処理物は、前述したとおり、機能が低下した使用済み脱硫化水素剤である。処理に当たっては、脱硫化水素装置から取り出した使用済み脱硫化水素剤をそのまま又は粉砕して再生処理装置に装入すればよい。しかしながら、使用済み脱硫化水素剤は機能低下の程度が著しいものと低下の程度が低く未だ使用可能なものとが混在しているのが普通であるから、再生処理に先立って選別を行ない、低下の程度が或る程度以上著しいもののみ再生処理装置に送り、低下の程度が低く未だ使用可能なものは脱硫化水素装置へ戻すようにすることが好ましい。機能低下の程度が著しい脱硫化水素剤は黒色を呈し、低下の程度が低いものは赤色を帯びているから、選別はこの色相差によって容易に行なうことができる。
【００２０】
脱硫化水素剤は通常ペレット状に成型されている。本発明の再生処理においては、脱硫化水素装置から取り出したままの状態で処理を行なってもよいが、ペレットを一旦粉砕し生成した粒状物を処理するようにすれば再生をより均一に行なうことができる。
【００２１】
本発明の再生処理方法においては、前述したとおり、エアレーション等は行なわず再生処理液に自然に溶解する酸素を酸化剤として利用する。従って、再生処理を行なう装置は、内容積に比して水平断面積が大きい底浅の水槽乃至プール状のものが好ましいが、処理に或る程度長期間を要しても差し支えないのであるからドラム缶乃至樽状のものでも使用できる。装置の上面は大気中の酸素を取り込むために開口する。
【００２２】
なお、本発明においては上述のとおりエアレーションは行なわないのであるが、急を要する場合は先の出願の方法によりエアレーションを行なえば２、３日で再生を終えることができるので、エアレーションもできるように装置を構成して置くと好都合である。
【００２３】
上記再生処理は光を照射することによって促進される。光源としては、人工光を用いることもできるが、再生処理装置を屋外に露天で設置し太陽光を利用すれば光熱費を要しないので好適である。
【００２４】
装置を露天で設置する場合、上方を完全に開放していると雨天の際雨水によって再生処理液が希釈される。通常の雨程度であれば再生処理に悪影響を及ぼす程のことはないが、豪雨のときの影響は無視できないので、屋根を設けるか少なくともシート覆いを掛けるための枠組みを設けることが好ましい。屋根を設ける場合屋根材は透光性のものを用いるのが好ましい。
【００２５】
本発明の脱硫化水素剤の再生処理においては、上述したとおり、使用済み脱硫化水素剤を単に再生処理液に浸漬するだけでよいのであるが、脱硫化水素剤層を緩く攪拌するとむらなく一様に再生できるので好ましい。
攪拌は、脱硫化水素剤層の上下が或る程度入れ替わり、処理液が多少動揺する程度でよく、激しく行なう必要はない。また、常時攪拌する必要はなく、１日に１〜７回、１回当たり数分程度で充分である。
【００２６】
再生処理の終了はｐＨの計測や脱硫化水素剤の硫黄含有量の定量等によって検知できる。
しかし、本発明方法の再生処理の反応は第１図に見られるように緩慢に進行するものであるし、また、必ずしも１００％完全に再生が行なわれなくとも、例えば８０％程度まで再生が行なわれれば実用上充分であるから、太陽光曝光下に再生処理を行なう場合処理開始後３５日から４５日が経過したときに再生済みとして脱硫化水素剤を取り出せばよい。処理期間に関しては厳格に設定する必要はなく、適宜延長或いは短縮することができる。
【００２７】
本発明の再生処理方法によって使用済み脱硫化水素剤から除去された硫黄は再生済み脱硫化水素剤を取り出した後の母液中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の硫酸塩の形態で残留する。この硫酸塩は安定な化合物であり環境に悪影響を及ぼすことがないので再生処理後の母液はそのまま放流することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
攪拌翼を備えた直径０．５ｍ深さ０．３ｍの上面が開口した円筒形の反応槽を太陽光が直射するように屋外に露天で設置した。この反応槽に硫化水素吸着量２８０ｍｇ／ｇの使用済み脱硫化水素剤１ｋｇを装入し、次いで２０％水酸化ナトリウム水溶液１．２５ｋｇを装入した。１日に５回毎回１〜２分間攪拌を行ない、それ以外の時間帯は静止状態で静置した。５日毎に脱硫化水素剤の試料を採取し再生率を測定した。測定結果を第１図に示す。およそ３５日経過時点で実用上再生済みとして再使用可能な状態（再生率約８０％）に到達した。
【００２９】
【実施例２】
上記実施例１と同様な反応槽を太陽光が直射しない室内に設置した。この反応槽に１０％水酸化ナトリウム水溶液を２．５ｋｇ装入し、次いで実施例１と同じ使用済み脱硫化水素剤を同量の１ｋｇ装入し、同一条件の攪拌下に反応を行なわせた。実施例１と同じく試料を採取して再生率を測定した。その結果も第１図に示す。およそ７５日経過後実用上再生済みとして再使用可能な状態に到達した。
【００３０】
【実施例３】
２０％炭酸水素ナトリウム水溶液２．５ｋｇを用いた以外は実施例１と同一条件で反応を行なわせ、実施例１と同様な結果を得た。
【００３１】
【実施例４】
１０％炭酸ナトリウム水溶液３ｋｇを用いた以外は実施例２と同一条件で反応を行なわせ、実施例２と同様な結果を得た。
【００３２】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によるときは先の出願と同様に脱硫化水素機能を失った使用済み脱硫化水素剤を再生し、反復使用可能にすることによって資源の浪費を防止できる。しかも排液は何らの処理も要せずそのまま放流できる。
更に、酸化剤を使用せず、エアレーションも行なわないので、より一層省力、省資源、省エネルギーができ、処理コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の再生処理における脱硫化水素剤の再生率の経時変化を示すグラフである。
【図１】
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