(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に硫黄酸化細菌が生息する充填材が充填され、該充填材に散布水を供給する散布水供給管および散布水排水管および両管を結ぶ散布水循環ラインが接続され、かつ、酸素含有ガスの供給口と、消化ガスの導入口および排出口を有する生物脱硫塔を備えた脱硫装置において、補給水管を介して前記散布水循環ラインに、または、生物脱硫塔に直接、補給水を連続供給する補給水供給装置であって、補給水供給量が前記生物脱硫塔に導入される消化ガスの量と硫化水素濃度と前記散布水のｐＨに基づき決定される補給水供給装置と、前記補給水管に前記補給水の加熱装置が設けられていることを特徴とする、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られる消化ガスの脱硫装置。
【請求項２】
内部に硫黄酸化細菌が生息する充填材が充填され、該充填材に散布水を供給する散布水供給管および散布水排水管および両管を結ぶ散布水循環ラインが接続され、かつ、酸素含有ガスの供給口と、消化ガスの導入口および排出口を有する生物脱硫塔を備えた脱硫装置において、予め、当該生物脱硫塔に導入される消化ガスの量と硫化水素濃度から該脱硫塔内で生成される硫酸量と、その量の硫酸が生物脱硫塔内でｐＨ１〜２となるような濃度を算出してその硫酸濃度になる補給水の注入量を求めておき、前記酸素含有ガスと前記消化ガスとともに、前記生物脱硫塔に補給水を前記の注入量で連続供給することにより生物脱硫塔内の水のｐＨ値を１〜２に保ち、かつ、該補給水を生物脱硫塔内の水を２５℃以上に保つよう加温することを特徴とする、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られる消化ガスの脱硫装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られたメタンガスに含まれている硫黄化合物を除去する装置と方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農作物加工場からの廃棄物、水産物加工場からの廃棄物、厨芥、下水汚泥などの比較的水分の多い有機性廃棄物の処理には、現在、メタン発酵処理が多用されている。このメタン発酵処理は、有機性廃棄物を含む水スラリーを消化槽と称する反応容器に供給し、適温（３０〜６０℃）に加熱して所定時間保持し、有機性廃棄物からガスを発生させて、回収するものである。その際、発生するガス中の成分は、メタンガスが６０〜７０容量％及び二酸化炭素が３０〜４０容量％である。また、不純物として、通常１００〜３０００ｐｐｍの硫化水素ガスも含まれている。
【０００３】
ところで、このガスは、通常「消化ガス」と呼ばれ、燃料ガスとして利用される。例えば、発電用のガスエンジン、ガスタービン、燃料電池等、温水や蒸気を製造するボイラー等の燃料である。そして、硫化水素が混入していると燃焼によって硫黄酸化物が生成するので、いずれの用途でも、エンジン等の機械部分を腐食させたり、あるいは排ガス中の硫黄酸化物濃度を高くするという問題が起きる。そのため、硫化水素を低減させてから利用する必要がある。
【０００４】
この硫化水素の低減には、従来より、酸化鉄等の吸着剤を用いて吸着除去する乾式の脱硫装置やアルカリを用いたスクラバー処理による湿式の脱硫装置が利用されてきた。乾式の脱硫装置は日常の操作が不要であり、脱硫性能が高いのが特長であるが、劣化した脱硫剤の交換が必要であり、交換作業費コストが嵩むことと、劣化した脱硫剤は産業廃棄物として処分しなければならないが、その処分先が少なく、処分費が高いことが問題である。
【０００５】
水酸化ナトリウムとの中和反応によるスクラバー処理（湿式）の脱硫装置においては、水の使用量を低減するため循環散水するが、消化ガス中の炭酸ガスと以下の式１、２の反応を起こすため、重炭酸ナトリウムや炭酸ナトリウムのスケールが析出され、吸収液のノズルや塔の壁に付着し、その清掃が煩雑である。
ＮａＯＨ    ＋    ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３↓・・・・・式１
２ＮａＯＨ  ＋    ＣＯ２→Ｎａ２ＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ・・・・・式２
【０００６】
そこで、硫黄細菌を用いて脱硫する方法が開発されている。例えば、特許文献１、２には、硫化水素を酸化分解する微生物が付着した充填材層を有する生物脱硫塔を用いた脱硫装置が開示されている。
この生物脱硫塔での反応を式３に示す。
Ｈ２Ｓ  ＋  ２Ｏ２  →Ｈ２ＳＯ４・・・・式３
【０００７】
この生物脱硫塔における維持費は、循環水のポンプ動力と消化ガスに微量の空気を注入するファンの動力と循環水の補給水だけであり、非常に維持費が安価であることが特長である。
【０００８】
【特許文献１】特開平２―２６６１５
【特許文献２】特開２００３−３０５３２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この生物脱硫塔においては、以下のような問題点が指摘されている。
（１）硫化水素の酸化は硫黄酸化細菌の生物反応処理のため、初期の立ち上げ時における菌の馴致時期や負荷変動が極めて大きい場合、循環水の温度やｐＨが最適範囲から外れた場合においては、生物反応が負荷量に追いつかず、処理性能が低下し、生物脱硫塔出口の消化ガス中の硫化水素濃度が設計値以上に残留する。
（２）前述（１）の対策のため、生物脱硫塔の下流側に乾式脱硫塔を設置する事例が多く、この場合では設備投資額が過大となるという問題がある。また、生物脱硫塔で十分に硫化水素を除去できている場合においても、下流側の乾式脱硫塔に消化ガスを常時通過させるため、乾式脱硫剤に反応による劣化はないものの、生物脱硫塔の循環水から消化ガスに持ち出された水分により脱硫剤が湿ることにより膨潤し、通気抵抗が大となり、約１年経過にて、脱硫剤を交換しなければならなく、維持費が安価にならないという問題がある。
（３）前述（２）の対策のため、生物脱硫塔の下流側に湿式脱硫塔を設置する場合が考えられる。アルカリによる中和反応にて硫化水素を除去する湿式脱硫塔では以下の式４の反応により、水硫化ナトリウムが生成される。その排水が生物脱硫塔の硫酸排水と混じると、式５の反応により、ただちに硫化水素が発生し、その近傍に人が立ち入った場合には非常に危険である。また、硫化水素が大気開放されるので、近隣に悪臭公害をもたらす。
ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｓ→ＮａＨＳ  ＋  Ｈ２Ｏ・・・式４
２ＮａＨＳ＋Ｈ２ＳＯ４→２Ｈ２Ｓ↑  ＋Ｎａ２ＳＯ４・・・・式５
（４）生物脱硫では硫化水素の酸化のために注入する空気は処理ガスである可燃性ガス中の酸素をなるべく少なくするため、硫化水素の酸化に必要な酸素量とそれを少し過剰にする量しか注入しないように制御する。このため、硫化水素の酸化が不完全となりやすく、この場合の反応は式６のように、生物脱硫塔内にて固体硫黄が蓄積し、塔内底部に蓄積し、また充填物に固着することで通気ガスの圧力損失が大となるため、これを定期的に除去する必要がある。
Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→  Ｓ＋Ｈ２Ｏ・・・・式６
生物脱硫塔内に蓄積した固体硫黄の除去方法については特許文献２において詳細に記載されているが、そのためには生物脱硫塔を停止しなければならず、また、固体硫黄を含んだ吸収液を産業廃棄処分する必要があり、液状では水分がほとんどであるため、処分量が過大となり、産業廃棄処分費は非常に嵩むことが問題となる。さらに、硫黄は危険物質であり、その産業廃棄処分先が限られ、輸送先が遠距離となる場合、輸送費が嵩み、またその処分費が高いことも問題であるが、国内では処分先が枯渇しつつある。
従って、生物脱硫塔内に固体硫黄が残留蓄積しないようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記（１）の問題点については、高いレベルで脱硫性能を保持するためには、循環水のｐＨを常に最適帯に維持する必要がある。この最適帯はｐＨが１〜２の範囲であることが経験的にわかった。この理由としては、ｐＨ２以下にて硫黄酸化細菌の活動が最も盛んとなることが考えられる。
ｐＨが２より大となると、生物脱硫塔出口の消化ガスの硫化水素濃度は１０ｐｐｍを超える場合が出てくるため、後段に設置した乾式または湿式の脱硫塔を運転する必要があり、維持費が嵩む。
【００１１】
特許文献２では、循環水ラインにｐＨ計を設置して、そのｐＨが１〜６になるように新水の補給で調整するとしているが、ｐＨが２以上では脱硫性能が劣ることが問題である。ｐＨの設定値を１〜２と狭い範囲で設定するには、特許文献２では「極端なｐＨの低下を防ぐため、新水を補給して循環水の一部を適宜入れ替える」としか記載されてなく、具体的な新水の制御方法が詳しく述べられていない。
一方、連続計測するために現場に設置したｐＨ計は、前述の式６の反応に生成される固体硫黄や他のスケールの影響やｐＨ計自体の校正不備の原因により、正常に作動していない場合がある。また、補給水をバッチ式にて補給するには、ｐＨの設定レベルが狭すぎることと、生物脱硫塔内の保有水量があまり多くないので、過注入をしやすく、この場合はｐＨ値が設定値より大となり、脱硫性能が落ちる。
【００１２】
有機性廃棄物のメタン発酵処理によって生成される消化ガス中の硫化水素濃度は、原料である有機性廃棄物の性状に由来するものであり、有機性廃棄物の性状が大きく変わらない場合には硫化水素濃度は変動が少ない。そこでこの硫化水素濃度の変動が少ないことを利用して、新水の補給量を生物脱硫塔内で生成される硫酸負荷と比例させて、連続にて定量注入する方法を考案した。具体的には、硫酸負荷を消化ガス量と硫化水素濃度より求め、生物脱硫塔内において最適ｐＨとなるような硫酸濃度を算出し、その硫酸濃度となるように補給水の注入量を算出する。一般的には消化ガス量と硫化水素濃度の変動が少ないので、この設定は最初だけでよい。設備としては、定量注入ポンプが必要であり、好ましくは注入量を積算測定できる水道メータを設置することにより、新水の注入量が正確に把握できる。
この場合では、循環水のｐＨ計による制御は不要となる。新水を連続注入することで、生物脱硫塔内にて連続生成される硫酸が常に一定割合にて薄められるため、常時、ｐＨが最適値内に平衡状態に保たれる。
【００１３】
そこで、本願の第１に係る発明では、内部に硫黄酸化細菌が生息する充填材が充填され、該充填材に水を供給する散布水給水管および散布水排水管が接続され、かつ、酸素含有ガスの供給口と、消化ガスの導入口および排出口を有する生物脱硫塔を備えた脱硫装置において、前記散布水給水管にまたは、生物脱硫塔に直接補給水を供給する定量供給装置が設けられていることを特徴とする、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られる消化ガスの脱硫装置を提供する。
【００１４】
次に、前記（１）において、高いレベルで脱硫性能を保持するためには、循環水の温度を常に最適帯に維持する必要がある。特許文献２では循環水の温度を１５〜４０℃に保つことが望ましいとしているが、実際は２５℃以下になると脱硫性能が低下することが経験的にわかり、最適帯は２５℃以上である。そこで、冬季では循環水の加温操作が必須となるが、循環水を直接加温するには循環水のｐＨが非常に低いため、ヒータや熱交換器が腐食しやすく、問題である。また、熱交換器を高価なチタンなどの腐食に強い材質を使わざるを得ないが、高価である。
【００１５】
そこで、本発明では、設置する連続注入の補給水の新水ラインに電気ヒータを設置し、補給水を加温することで、循環水を加温することを考案した。この場合は、新水は腐食液でないので、高価な材質は必要がなく、安価となる。制御としては、循環水の温度が２５℃以下になると、ヒータの電源をいれ、２７℃以上となるとヒータの電源を切る操作でよい。
【００１６】
そこで、本願の第２に係る発明では、前記給水管に加熱装置が設けられていることを特徴としている。
以上のｐＨと水温の改善を加えることで、生物脱硫塔出口の消化ガス中の硫化水素濃度は常時、１０ｐｐｍ以下となり、後段の脱硫操作は不要であるが、生物脱硫塔の馴致の期間や生物脱硫塔内の固体硫黄の清掃作業時、また消化ガスの硫化水素負荷変動が過大となった場合には、生物脱硫塔出口の消化ガスに硫化水素が残留するので、やはり後段に別途の脱硫装置が必要である。
【００１７】
前記（２）に記載したように、後段の脱硫装置として、乾式脱硫塔を用いるのは、操作は簡単であるが、設備投資面、維持費の面より得策でない。従って、後段の脱硫装置は水酸化ナトリウムによる中和反応をさせる１パス式のスクラバー処理がよいが、（３）に示すように生物脱硫塔からの硫酸排水と後段の湿式での水酸化ナトリウムが混ざることで式５に示すように硫化水素が発生する問題がある。この対象として、湿式脱硫塔の排水に次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を注入し、水硫化ナトリウムを酸化させることを考案した。この反応式を式７に示す。
ＮａＨＳ  ＋  ＮａＣｌＯ  →  Ｓ↓  ＋ＮａＣｌ＋ＮａＯＨ・・・式７
【００１８】
そこで、本願の第３に係る発明では、消化ガスの排出口に湿式脱硫塔が接続され、該湿式脱硫塔のアルカリ水溶液の排出側に次亜塩素酸又はその塩の供給管が接続されていることを特徴としている。
【００１９】
前記（４）において、生物脱硫塔内に固体硫黄が蓄積しやすく、定期的な清掃のため、生物脱硫塔を停止させる必要がある。また、固体硫黄を含んだ吸収液を産業廃棄処分しなければならず、その処分費が嵩む。
固体硫黄比重が約２と比較的重く、生物脱硫塔の底部に溜まりやすい。ただし、ｐＨを１〜２に保持している生物脱硫にて生成される硫黄の性状は粘着性が少なく、さらさらしており、充填剤への付着は少ないことがわかった。
【００２０】
そこで、生物脱硫塔にて硫黄が蓄積しないように、底部をすり鉢状にする。さらに、槽底部を攪拌するポンプを循環ポンプとは別に設置し、常時、槽底部から吸い込んだ液を攪拌ポンプにて昇圧し、槽底部に向けて吐出させ槽内を攪拌する。この際、吐出口の配管口径を絞って、流速を早くし、流速の大である吐出流にて槽底部に沈積している固体硫黄を常時巻き上がらせて、浮遊させる。なお、この攪拌ポンプの吐出先を槽内攪拌とは別にバルブ切り替えにて中和槽に移送させるラインを設けることで、補給水により生物脱硫塔の水位が規定値を超えた場合に、排水させることができ、固体硫黄を系外に排出することができる。
このような工夫により、生物脱硫塔に固体硫黄は蓄積されず、定期的な清掃は不要であり、固体硫黄の処分は不要となる。
【００２１】
そこで、本願の第４に係る発明では、生物脱硫塔の底部をすり鉢状にするとともにそこにある液を攪拌する攪拌ポンプが設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られる消化ガスに含まれる硫黄化合物を簡便な方法で安価に効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の脱硫装置の生物脱硫塔は、消化ガスの導入口と排出口、酸素含有ガスの供給口、散布水給水口と散布水排出口が設けられ、内部に硫黄酸化細菌を生息させる充填材が収容されているものである。
【００２４】
塔本体の形状は、通常は円筒形であるが、箱形等であってもよい。中央部には充填材が収容され、上下には空間が設けられている。底部は平底でもよいがすり鉢状とすることが好ましい。
【００２５】
充填材は、硫黄酸化細菌を生息させられるものであればよく、通常は気液接触充填物である。形状は粒径の外、管状、シート状などであってもよい。好ましいものとして、比重が０．９〜１．０５で容積率で８０〜９５％空隙を有する合成樹脂粒子がある。この合成樹脂として好ましいものは、例えば、ポリプロピレンである。
【００２６】
充填材に植え付ける細菌は、硫化水素を酸化して硫酸を生成させるものであり、いわゆる硫黄酸化細菌と称されるものである。硫黄酸化細菌は下水処理場の活性汚泥処理をしている曝気槽の液に存在しており、曝気槽の液を生物脱硫塔に少量投入すればよい。
【００２７】
消化ガスは、生物脱硫塔内を下降流、上昇流のいずれで移動させてもよく、それに応じて導入口と排出口の一方を上部に、他方を下部に設ける。
酸素含有ガスは、硫化水素の酸化に使用されるものであり、通常は空気が用いられ、消化ガスとともに生物脱硫塔に供給させる。その場合には、消化ガスの導入口が酸素含有ガスの供給口をかねることになる。この酸素含有ガス供給口は独立して設けてもよい。
【００２８】
生物脱硫塔内への給水は、硫黄細菌を生育させて脱硫を行わせるためであり、通常は充填材の層の上から散水することにより行う。従って、通常は、散布水給水口は塔の上部に、散布水排水口は下部に設ける。そして、さらに、散布水給水口と散布水排水口の間には、散布水の循環ラインを設けて、散布水を塔内を循環させるようにする。
また、補給水の供給口は散布水循環ラインに合流させてもよいし、生物脱硫塔に独立して設けてもよい。
【００２９】
散布水循環ラインに接続される補給水管には定量供給装置を設ける。この定量供給装置には、流量調整機構を有する定量供給ポンプを用いることができるが、その外、供給される水に水圧があれば、ノズルや弁を用いることもできる。本発明では、この定量供給装置で水を定量供給することにより、生物脱硫塔内の水のｐＨを１〜２に保つ。
【００３０】
この補給水管には、さらに、補給される水の加熱装置を設ける。この加熱装置は、生物脱硫塔内の水を２５℃以上に保って、菌による脱硫を活発にするためである。加熱装置の種類は特に限定されず、熱交換器を設けて、蒸気やその他の熱媒を供給するとか、電気ヒータを用いるとか、各種の公知の加熱装置を用いることができる。
【００３１】
排水管の途中には、中和槽を設ける。これは、生物脱硫塔から排出される水がｐＨ１〜２であるため中性付近に調整するためである。
生物脱硫塔には硫黄が蓄積しないように、底部をすり鉢状にすることが好ましい。底部が平底の場合には、底部の側壁はコンクリートなどでハンチをつけてすり鉢状にする。さらに、槽底部を攪拌するポンプを循環ポンプとは別に設置し、常時、槽底部から吸い込んだ循環液を攪拌ポンプにて昇圧し、槽底部に向けて吐出させ槽内を攪拌する。この際、吐出口の配管口径を絞って、流速を早くし、流速の大である吐出流にて槽底部に沈積している固体硫黄を常時巻き上がらせて、浮遊させる。この際以下の条件が望ましい。すり鉢部の勾配は硫黄のスラリーが堆積しにくい３０度〜６０度が望ましい。底部中央の平面の径は攪拌の吐出流が届く範囲の０．３〜１．０ｍが望ましい。ちなみに塔径は１〜３ｍ程度である。攪拌流の吐出速度は底部の硫黄スラリーを巻き上げることができる３ｍ／秒〜１０ｍ／秒が望ましい。上記底面平面の径では攪拌流の吐出口は１０ｍｍ〜５０ｍｍが望ましい。
【００３２】
本発明の脱硫装置を用いて生物脱硫塔内の循環水のｐＨを最適域に保持するための方法を説明する。
消化ガス量１００Ｎｍ３／Ｈで硫化水素濃度が１，０００ｐｐｍの場合に、ｐＨ値を２以下にする場合の補給水量を以下に計算する。
【００３３】
処理風量  ＱＧ：１００Ｎｍ３／Ｈ
硫化水素濃度Ｃ：１，０００ｐｐｍ
硫化水素負荷ｑＨ２Ｓ：
ｑＨ２Ｓ＝１００Ｎｍ３／Ｈ×２４Ｈ×１０００ｐｐｍ×１０−６÷２２．４＝０．１０７ｋｍｏｌ／日
生物による酸化分解反応：
Ｈ２Ｓ＋２Ｏ２→Ｈ２ＳＯ４
生成硫酸負荷ｑＨ２ＳＯ４：０．１０７ｋｍｏｌ／日（硫化水素と硫酸は等量反応のため）
循環水の上限ｐＨ：２
水素イオン濃度とｐＨの関係：ｐＨ＝−ｌｏｇ［Ｈ＋］→［Ｈ＋］＝１０−ｐＨ
上限［Ｈ＋］濃度（ｇイオン／Ｌ）：０．０１
下限硫酸濃度ＣＨ２ＳＯ４（ｍｏｌ／Ｌ）：０．００５（硫酸の価数：２、電離度：１より）
上限補給水量Ｑｗ＝ｑＨ２ＳＯ４÷ＣＨ２ＳＯ４＝２１．４（ｋＬ／日）
補給水の消化ガスとの上限の割合л：
л＝Ｑｗ÷（ＱＧ×２４Ｈ）×１００＝０．８９％
このように、硫化水素濃度が１０００ｐｐｍの場合には消化ガス量に対し、約０．８９％以下の補給水を定量注入すればよいことになる。
以上より、消化ガス量に対する補給水量の比лの上限値を消化ガス中の硫化水素濃度Ｃに対し比例させればよい。
л（％）＜０．８９％×Ｃ（ｐｐｍ）÷１０００（ｐｐｍ）
もし、消化ガスの硫化水素濃度は季節的な増減がある場合は、このлを上記計算にて算出し、定量ポンプの吐出量を調整すればよい。この程度の吐出量に対しては、定量ポンプとしてはダイヤフラムポンプを用いるのが一般的であり、このタイプのポンプ吐出量の調整は、ダイヤルゲージにて吐出ストロークを調整するだけであり、安価で操作も簡単である。
【００３４】
ただし、上記の割合лは式３の反応が１００％起きる場合であり、実際は中間の単体硫黄に留まり、単体硫黄の形態で系外に搬出されるものがある割合で存在する。従って現実にこの計算で算出した割合より若干低い割合にて補給水を注入すればよい。
【００３５】
次に生物脱硫塔内の循環水の温度を最適域に保持するための方法を説明する。
生物脱硫の循環水温度が２０℃以下になると脱硫性能が低下することが経験的にわかり、最適帯は２５℃以上であり、外気温が低下する冬季では加温する必要がある。
循環水の温度を低下させる要因としては、（１）消化ガスの温度低下、（２）補給水の温度低下、（３）外気の温度低下がある。（３）の対策としては、外気に接している生物脱硫塔の外側を保温材により被覆することで防げるものである。ある実施例では被覆を実施した後における放散熱の割合（１）：（２）：（３）は、４５％：４０％：１５％程度であった。
【００３６】
このように、（２）の補給水の温度低下が循環水の温度低下に占める割合が比較的多いので、循環水を加温するのではなく、腐食問題がない補給水を加温することにより、循環水の温度保持ができれば好都合である。
そこで、［００３２］で実施する補給水の連続注入のラインに、加温ヒータを取り付け、循環水の温度が２５℃〜２７℃程度となるように、２５℃でヒータがＯＮとし、２７℃でヒータをＯＦＦする。
【００３７】
ヒータは電気ヒータが価格も安く、取り付けも簡単である。また、設備容量が大きい場合で、廃熱回収による安価な温水が供給できる場合は、温水を直接加温するか、もしくは、温水を補給水の一部として少量注入してもよい。
【００３８】
後段の湿式脱硫の排水と生物脱硫排水の中和方法を説明する。
生物脱硫塔出口の消化ガス中の硫化水素濃度が規定値を超える場合を想定して、後段に湿式脱硫塔を設置する。湿式脱硫塔の反応は以下であり、残留量の硫化水素と等量または少し過剰の水酸化ナトリウム水溶液を供給する。
ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｓ→ＮａＨＳ＋Ｈ２Ｏ・・・・式４
ただし、消化ガスには炭酸ガスが多量に含まれ、循環式では消化ガス中の炭酸ガスと以下の式１、２の反応を起こすため、重炭酸ナトリウムや炭酸ナトリウムのスケールを析出させ、吸収液のノズルや塔の壁に付着し、その清掃が煩雑である。そのため、循環式ではなく、１パス（一過式）でしかもスケールがつきにくいスプレー塔とするのが望ましい。
ＮａＯＨ    ＋    ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３↓・・・・・式１
２ＮａＯＨ  ＋    ＣＯ２→  Ｎａ２ＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ・・・・・式２
【００３９】
消化ガスは硫化水素が残留の有無にかかわらず常に、後段の湿式塔を通過させ、硫化水素の残留が許容値を超えた場合に、残留する硫化水素濃度と等量または少し過剰の水酸化ナトリウムを注入する。硫化水素は連続測定器を設置しても良いが、検知管などの簡易測定器を用いても良い。
この時に重要なのは炭酸ガスと反応しスケールがつかないように、水酸化ナトリウム水溶液のｐＨを下げるため、水に希釈して０．００１〜０．０１％程度望ましくは０．００４％程度にして噴霧することである。
【００４０】
式４の中和反応により、生成された水硫化ナトリウムはその排水が生物脱硫塔の硫酸排水と混じると、式５の反応により、ただちに硫化水素が発生し、その近傍に人が立ち入った場合には非常に危険である。また、硫化水素が大気開放されるので、近隣に悪臭公害をもたらす。
２ＮａＨＳ＋Ｈ２ＳＯ４→２Ｈ２Ｓ↑  ＋Ｎａ２ＳＯ４・・・・式５
この対策として、湿式脱硫塔の排水に次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を注入し、水硫化ナトリウムを酸化させる。この反応式を式７に示す。
ＮａＨＳ  ＋  ＮａＣｌＯ  →  Ｓ↓  ＋ＮａＣｌ＋ＮａＯＨ・・・式７
【００４１】
なお、注入量は湿式脱硫塔に注入した水酸化ナトリウムと等量でよく、市販の１２％程度の次亜塩素酸ナトリウムを定量ポンプでスプレー塔の底部または排水管に注入しても良い。
この排水は生物脱硫塔の中和槽に入れれば、水酸化ナトリウムを含んでいるので、生物脱硫塔の硫酸排水の中和を助けるので、経済的である。
【００４２】
生物脱硫排水の中和の必要性は次の通りである。すなわち、連続注入により、生物脱硫塔内の液が増量するので、規定水位を超えた場合に、ポンプにて系外に排出する。この排水は、ｐＨ１〜２で下水道への放流基準のｐＨ５．８〜８．６を超えるため、中和処理が必要である。中和処理の手順は、硫酸排水を一旦中和槽にいれ、中和槽に設置したｐＨ計により、水酸化ナトリウムを徐々に注入し、また、攪拌機にて硫酸と水酸化ナトリウムを混合し、基準ｐＨの範囲に入れば、水酸化ナトリウムの注入を停止し、これを下水道に排水する。生物脱硫塔のｐＨ値は中和槽に設置しているｐＨ計と記録チャートにて、生物塔内の排水が流入した時点のｐＨ値として得られるので、特許文献２にて記載している生物脱硫塔内または循環水に設置するｐＨ計は不要である。
【実施例】
【００４３】
本発明の一実施例である脱硫装置の構成を図１に示す。
この装置は、生物脱硫塔と湿式脱硫塔と中和槽よりなっている。
生物脱硫塔は、直径２ｍ、高さ５．５ｍの円筒状で、外面には保温材が装着されている。内部には充填材としてポリプロピレン製気液接触充填材が収容されている。頂部には、消化ガス供給管が接続され、その途中には、酸素含有ガスとしての空気の供給管が接続されている。消化ガス供給管と空気供給管にはいずれも流量計が取り付けられている。塔の上部には給水管が接続され、塔内には全面に散水できるように散水ノズルが配置されている。塔の下部は、ハンチをつけてすり鉢状にされ、そこに散布水排水管が接続されている。この散布水排水管はポンプを介して散布水給水管に接続されて循環ラインを形成されている。
【００４４】
水を供給する補給水タンクはこの循環ラインの途中に配管接続され、この配管も給水管を構成している。配管の途中には、定量ポンプ、流量計、ヒータ、弁が取り付けられている。
消化ガスの排出口は塔の下部に設けられ、そこから湿式脱硫塔に配管接続されている。配管の途中にはＨ２Ｓ計が取り付けられている。
【００４５】
塔の下部には排水管も接続されており、この排水管の他端は排水弁を介して中和槽に接続されている。また、この排水管の途中から分岐してポンプを介して塔内の下部に戻る循環ラインが形成されている。この循環ラインによって塔内下部の液を攪拌する。この模様を図２に示す。
【００４６】
湿式脱硫塔は下部に消化ガスの入口が、頂部に出口が設けられている。また、上部には苛性ソーダタンクからポンプを介して配管接続され、その途中には苛性ソーダを希釈する補給水タンクからの配管が接続されている。塔内上部には、この苛性ソーダ溶液を全面に散布しうるようノズルが配置されている。
【００４７】
湿式脱硫塔の下部には、Ｈ２Ｓを吸収した水硫化ナトリウム溶液の排出口が設けられ、そこからポンプを介して中和槽に配管接続されている。この配管の途中には次亜塩素酸ソーダ水溶液のタンクからの配管がポンプを介して接続されている。
【００４８】
中和槽には、前記の生物脱硫塔の排水管、湿式脱硫塔からの排水管に加えて、
苛性ソーダタンクからの供給管もポンプを介して接続され、中和槽に設けられた
ｐＨ計の指令によって、このポンプを作動させるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の脱硫装置は、有機性廃棄物をメタン発酵させて得られた消化ガスに含まれている硫黄化合物を安価に効率よく除去できるので、この、メタン発酵装置に広く付設して使用しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例である脱硫装置の構成を示す図である。
【図２】その生物脱硫塔底部の攪拌状況を模式的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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