(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔上部に配置し、微生物懸濁液を噴霧するノズルと、塔下部に設ける微生物懸濁液の貯留部と、貯留部の上方に配置し、ノズルから噴霧する高濃度の微生物懸濁液が表面に沿って流下する充填材と、充填材の下方から上方に向けて原ガスを上向流で供給するガス供給系と、貯留部の微生物懸濁液をノズルに循環供給する懸濁液供給系と、貯留部の懸濁液をろ過して懸濁液中の微生物濃度を高める膜装置と、貯留部の余剰汚泥を引抜く余剰汚泥引抜系と、貯留部に連通して補給水を供給するブロー水供給系と、塔上部に連通して処理したガスを排出するガス排出系と、原ガス中の硫化水素濃度を測定するセンサー手段と、懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給する薬剤供給系と、前記センサー手段の出力値に基づいて薬剤供給系におけるチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする膜型生物脱臭塔。
【請求項２】
塔上部に配置し、微生物懸濁液を噴霧するノズルと、塔下部に設ける微生物懸濁液の貯留部と、貯留部の上方に配置し、ノズルから噴霧する高濃度の微生物懸濁液が表面に沿って流下する充填材と、充填材の下方から上方に向けて原ガスを上向流で供給するガス供給系と、貯留部の微生物懸濁液をノズルに循環供給する懸濁液供給系と、貯留部の懸濁液をろ過して懸濁液中の微生物濃度を高める膜装置と、貯留部の余剰汚泥を引抜く余剰汚泥引抜系と、貯留部に連通して補給水を供給するブロー水供給系と、塔上部に連通して処理したガスを排出するガス排出系と、懸濁液のｐＨを測定するセンサー手段と、懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給する薬剤供給系と、前記センサー手段の出力値に基づいて薬剤供給系におけるチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする膜型生物脱臭塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜型生物脱臭塔および運転方法に関し、し尿処理、汚泥再生処理センター、下水処理などにおける脱臭技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微生物を利用して脱臭を行う技術には液相法や固相法がある。液相法は、脱臭塔の上部にノズルを設け、塔下部に滞留する活性汚泥などの液をポンプでノズルに供給して塔内に噴霧し、噴霧水と処理対象ガスを接触させてガス中の臭気成分を処理するものである。
【０００３】
固相法は、脱臭塔内に微生物を担持する充填材を充填し、塔内に供給する処理対象ガスを充填材を通して通気し、微生物の代謝を利用してガス中の臭気成分を処理するものである。充填材としては、土壌、コンポスト、ピート、木炭、活性炭、ネットリング、セラミックなどがあり、充填材表面の乾燥を防ぐために適当な水を噴霧する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成において、液相法は微生物を含んだ液とガスの接触時間が短く、液中に溶けやすい臭気成分を処理することしか出来ない。さらに、活性汚泥などをそのまま噴霧しても、活性汚泥中には種々雑多な菌が含まれており、特定の臭気成分を分解してくれる菌が少ない場合が多い。一方、固相法では充填材の表面に担持する微生物が臭気成分を分解するので、充填材とガスとの接触時間を出来るだけ長くする必要があった。しかも、充填材表面に微生物を高濃度に担持させるためには単位体積当たりの表面積が大きい充填材を用いる必要があった。このような充填材は圧力損失が大きく、使用中に閉塞するなどのトラブルが起きやすかった。
【０００５】
本発明は上記した課題を解決するものであり、対象ガスと微生物との接触時間を十分に確保し、特定微生物の濃度を高く維持し、充填材の閉塞のトラブルを防止できる膜型生物脱臭塔および運転方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の膜型生物脱臭塔は、塔上部に配置し、微生物懸濁液を噴霧するノズルと、塔下部に設ける微生物懸濁液の貯留部と、貯留部の上方に配置し、ノズルから噴霧する高濃度の微生物懸濁液が表面に沿って流下する充填材と、充填材の下方から上方に向けて原ガスを上向流で供給するガス供給系と、貯留部の微生物懸濁液をノズルに循環供給する懸濁液供給系と、貯留部の懸濁液をろ過して懸濁液中の微生物濃度を高める膜装置と、貯留部の余剰汚泥を引抜く余剰汚泥引抜系と、貯留部に連通して補給水を供給するブロー水供給系と、塔上部に連通して処理したガスを排出するガス排出系と、原ガス中の硫化水素濃度を測定するセンサー手段と、懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給する薬剤供給系と、前記センサー手段の出力値に基づいて薬剤供給系におけるチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
上記した構成により、貯留部の微生物懸濁液を懸濁液供給系によってノズルに循環供給し、ノズルから微生物懸濁液を充填材に向けて噴霧する。懸濁液は原ガスとの接触効率を高めるために霧状に噴霧して単位体積当たりの表面積を増加させることが好ましい。その際に、充填材は補助的なもので十分となる。
【０００８】
噴霧した微生物懸濁液が充填材の表面に付着して後に表面に沿って漸次に流下する。一方でガス供給系から供給する原ガスは充填材の下方から上方に向けて上向流で供給し、充填材の表面に付着して流下する微生物懸濁液と原ガスが向流接触し、原ガス中の臭気成分が微生物懸濁液に溶解して後に微生物の代謝によって分解される。
【０００９】
このように、高濃度の微生物懸濁液が充填材の表面を漸次に流下し、原ガスと向流接触し、微生物懸濁液が高濃度化されていることにより原ガスと微生物懸濁液との接触時間が短くて済む。また、後述する膜装置の作用によって微生物懸濁液の濃度が高いので、臭気成分の負荷量が高い運転が可能となり、空隙率の大きい充填材においても十分な脱臭効果を得ることに必要な微生物を担持することができる。この充填材にはプラスチックのネットリング、セラミックなどの他に、濡れ棚やチェーンを垂らすなど空隙率ができるだけ大きい充填材を使用する。このような空隙率の大きい充填材を使用することで、原ガスの通気抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができるとともに、空隙率が大きいことで閉塞などが起こり難くなる。
【００１０】
臭気成分を除去した処理ガスは塔上部に連通するガス排出系を通して系外へ排出する。塔下部の貯留部に流下した微生物懸濁液は、貯留部に配置した膜装置でろ過して膜透過液を系外へ取り出すことで、懸濁液中の活性汚泥が系外へ流出することを防止してその濃度を高く維持することができるとともに、汚泥滞留時間を長くすることができる。
【００１１】
この汚泥滞留時間を長くすることで、増殖速度が遅い硫黄酸化細菌を多く増殖することができ、硫黄成分の除去性能が高まる。微生物懸濁液の濃度（汚泥滞留時間）は余剰汚泥引抜系から引抜く余剰汚泥量と膜透過液量とを適宜に制御することで任意の値に調整できる。また、微生物懸濁液の濃度調整は貯留部の槽内液をオーバーブローすることでも可能である。
【００１２】
膜装置には浸漬型平膜、回転平膜、チューブラー膜などを使用することができる。浸漬型平膜の場合には膜表面を洗浄する曝気用の気体として原ガスを原ガス供給系からバイパスして使用しても良く、膜装置の曝気は間欠曝気でよい。また、膜装置を充填材の下方の液中に設置し、塔内へ供給する原ガスを膜表面を洗浄する曝気用の気体を兼ねて吹き込むことも可能である。
【００１３】
膜透過液、余剰汚泥は水処理装置へ導入して処理し、余剰汚泥の引抜きおよび膜透過液の取り出しによって減少する槽内液量を補うためにブロー水供給系からブロー水を供給する。このブロー水には水道水、水処理装置で処理した二次処理水、メタン醗酵汚泥を膜でろ過した膜透過液などを使用できる。
【００１５】
また、微生物懸濁液中の微生物は代謝によって原ガス中の臭気成分を分解して馴養するが、原ガス中の臭気成分はその量が安定しておらず、微生物を増殖して一定濃度に維持するためには臭気成分量の安定化が望ましい。特に硫化水素を分解する硫黄酸化細菌はその増殖速度が遅く、負荷変動に追従することが困難である。
【００１６】
このため、センサ手段で測定した原ガス中の硫化水素濃度が少ない場合には、薬剤供給系からチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に供給して硫黄酸化細菌の馴養に必要な栄養分を補給することで、懸濁液中の硫黄酸化細菌の微生物量を一定に維持し、硫黄成分の除去性能を高める。
【００１８】
また、懸濁液中の微生物は活性汚泥などを種汚泥として馴養するが、運転初期時には懸濁液中に十分な微生物がない。特に硫黄酸化細菌は増殖速度が遅く、硫黄成分の除去性能の安定化に時間が係る。
【００１９】
このため、生物脱臭塔の運転初期時にチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に添加することで、硫黄酸化細菌の増殖を促進して硫黄成分の除去性能を早期に安定化することができる。
【００２１】
請求項２に係る本発明の膜型生物脱臭塔は、塔上部に配置し、微生物懸濁液を噴霧するノズルと、塔下部に設ける微生物懸濁液の貯留部と、貯留部の上方に配置し、ノズルから噴霧する高濃度の微生物懸濁液が表面に沿って流下する充填材と、充填材の下方から上方に向けて原ガスを上向流で供給するガス供給系と、貯留部の微生物懸濁液をノズルに循環供給する懸濁液供給系と、貯留部の懸濁液をろ過して懸濁液中の微生物濃度を高める膜装置と、貯留部の余剰汚泥を引抜く余剰汚泥引抜系と、貯留部に連通して補給水を供給するブロー水供給系と、塔上部に連通して処理したガスを排出するガス排出系と、懸濁液のｐＨを測定するセンサー手段と、懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給する薬剤供給系と、前記センサー手段の出力値に基づいて薬剤供給系におけるチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する制御手段とを備えたものである。
上記した構成により、原ガス中の硫化水素濃度が低下すると、硫黄酸化菌が代謝物として生成する硫酸イオンの濃度が低下し、結果として懸濁液のｐＨが上昇するので、ｐＨを指標として原ガス中の硫化水素濃度を推量する。
【００２２】
センサ手段で測定した原ガス中の硫化水素濃度が少ない場合には、薬剤供給系からチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に供給して硫黄酸化細菌の馴養に必要な栄養分を補給することで、懸濁液中の硫黄酸化細菌の微生物量を一定に維持し、硫黄成分の除去性能を高める。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。膜型生物脱臭塔１の塔上部には微生物懸濁液を噴霧するノズル２を配置しており、塔下部には微生物懸濁液を貯留する貯留部３を設けている。貯留部３の上方には充填材４を配置しており、充填材４はノズル２から噴霧する高濃度の微生物懸濁液が表面に付着して流下するもので、プラスチックのネットリング、セラミックなどの他に、濡れ棚やチェーンを垂らすなど空隙率ができるだけ大きい充填材を使用する。
【００２４】
充填材４の下部には臭気成分を含む原ガスを供給するガス供給系５が接続しており、ガス供給系５のファン５ａにより供給する原ガスを充填材４の下方から上方に向けて上向流で通気する。貯留部３とノズル２との間には懸濁液供給系６を設けており、懸濁液供給系６は循環ポンプ７によって貯留部３の微生物懸濁液をノズル２に循環供給する。塔上部には処理したガスを排出するガス排出系８を接続している。
【００２５】
貯留部３は側方に張り出した膜浸漬部９を有し、膜浸漬部９に膜装置１０を浸漬している。膜装置１０は吸引系１０ａの吸引ポンプ１０ｂにより加える吸引圧を駆動圧として、あるいは槽内の水圧を駆動圧力として（図示省略）貯留部３の微生物懸濁液をろ過して懸濁液中の微生物濃度を高めるものであり、浸漬型平膜、回転平膜、チューブラー膜などを使用することができるが、本実施の形態では浸漬型平膜を使用する。
【００２６】
この膜装置１０の下方には散気装置１１を配置しており、散気装置１１に接続して散気ファン１１１ａを設けている。この散気ファン１１ａにより供給し、散気装置１１から散気する気体は膜表面を洗浄する曝気用のものであり、曝気気体が生起する固気液混相の上向流を膜面に掃流として作用させて膜面を洗浄する。膜装置１０に対する曝気は間欠曝気でよい。
【００２７】
この散気装置１１に供給する気体としては空気に変えて原ガスを利用することもでき、この場合にはガス供給系５からバイパスして散気装置１１に供給する。また、膜装置１０および散気装置１１を充填材４の下方に設置し、ガス供給系５を散気装置１１に接続し、塔内へ供給する原ガスを膜表面を洗浄する曝気用の気体を兼ねて吹き込むことも可能である。
【００２８】
膜浸漬部９の下部には余剰汚泥引抜系１２を接続しており、余剰汚泥引抜系１２の汚泥ポンプ１３によって槽内の余剰汚泥を引抜く。また、膜浸漬部９には補給水を供給するブロー水供給系１４を接続している。
【００２９】
ガス供給系５には原ガス中の硫化水素濃度を測定するセンサー手段１５を配置し、懸濁液供給系６には懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給する薬剤供給系１６を接続しており、制御手段１７がセンサー手段１５の出力値に基づいて薬剤供給系１６の薬液ポンプ１８の駆動を制御してチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する。
【００３０】
また、薬剤供給系１６は、図１中に二点鎖線で示すように、貯留部３に直接に接続しても良い。さらに、原ガス中の硫化水素濃度が低下すると、硫黄酸化菌が代謝物として生成する硫酸イオンの濃度が低下し、結果として懸濁液のｐＨが上昇するので、ｐＨを指標として原ガス中の硫化水素濃度を推量することもできる。このため、貯留部３に懸濁液のｐＨを測定するｐＨセンサー手段１９を設け、制御手段１７がｐＨセンサー手段１９の出力値に基づいて薬剤供給系１６の薬液ポンプ１８の駆動を制御してチオ硫酸ナトリウムの供給量を調整する構成とすることも可能である。
【００３１】
以下、上記した構成における作用を説明する。運転時には貯留部３の微生物懸濁液を循環ポンプ７により懸濁液供給系６を通してノズル２に循環供給し、ノズル２から微生物懸濁液を充填材４に向けて噴霧する。
【００３２】
噴霧した微生物懸濁液は充填材４の表面に付着し、その後に表面に沿って漸次に流下する。一方でファン５ａによりガス供給系５から供給する原ガスは充填材４を下方から上方に向けて上向流で通気し、充填材４の表面に付着して流下する微生物懸濁液と向流接触する。この接触により原ガス中の臭気成分が微生物懸濁液に溶解して後に微生物の代謝によって分解される。
【００３３】
このように、微生物懸濁液が充填材４の表面を漸次に流下し、原ガスと向流接触することで、原ガスと微生物懸濁液との接触時間を十分に確保することができる。また、後述する膜装置１０の作用によって微生物懸濁液の濃度が高いので、臭気成分の負荷量が高い運転が可能となる。また、プラスチックのネットリング、セラミック、濡れ棚、チェーン等の空隙率の大きい充填材においても、十分な脱臭効果を得ることに必要な微生物を担持することができる。この空隙率の大きい充填材４を使用することで、原ガスの通気抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができるとともに、空隙率が大きいことで閉塞などが起こり難くなる。
【００３４】
臭気成分を除去した処理ガスは塔上部のガス排出系８を通して系外へ排出する。塔下部の貯留部３に流下した微生物懸濁液は膜浸漬部９に配置した膜装置１０でろ過して膜透過液を系外へ取り出す。このことで、懸濁液中の活性汚泥が系外へ流出することを防止してその濃度を高く維持することができるとともに、汚泥滞留時間を長くすることができる。
【００３５】
この汚泥滞留時間を長くすることで、増殖速度が遅い硫黄酸化細菌を多く増殖することができ、硫黄成分の除去性能が高まる。微生物懸濁液の濃度（汚泥滞留時間）は余剰汚泥引抜系１２から引抜く余剰汚泥量と膜装置１０の吸引系１０ａから取り出す膜透過液量とを適宜に制御することで任意の値に調整できる。
【００３６】
膜透過液、余剰汚泥は水処理装置（図示省略）へ導入して処理し、余剰汚泥の引抜きおよび膜透過液の取り出しによって減少する槽内液量はブロー水供給系１４から供給するブロー水によって補う。このブロー水には水道水、水処理装置で処理した二次処理水、メタン醗酵汚泥を膜でろ過した膜透過液などを使用する。
【００３７】
ところで、微生物懸濁液中の微生物は代謝によって原ガス中の臭気成分を分解して馴養するが、原ガス中の臭気成分はその量が安定しておらず、微生物を増殖して一定濃度に維持するためには臭気成分量の安定化が望ましい。特に硫化水素を分解する硫黄酸化細菌はその増殖速度が遅く、負荷変動に追従することが困難である。
【００３８】
このため、薬剤供給系１６からチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に供給する。この供給は制御手段１７で薬液ポンプ１８の駆動量を制御して行うもので、センサ手段１５で原ガス中の硫化水素濃度を測定し、あるいはｐＨセンサー手段１９で懸濁液のｐＨを測定し、測定値に応じてチオ硫酸ナトリウムの供給量を加減し、硫化水素濃度が少ない場合には増加し、多い場合には低減し、あるいはｐＨ値が高い場合には増加して、硫黄酸化細菌の馴養に必要な栄養分を補給することで、懸濁液中の硫黄酸化細菌の微生物量を一定に維持し、硫黄成分の除去性能を高める。
【００３９】
また、懸濁液中の微生物は活性汚泥などを種汚泥として馴養するが、運転初期時には懸濁液中に十分な微生物がない。特に硫黄酸化細菌は増殖速度が遅く、硫黄成分の除去性能の安定化に時間が係る。
【００４０】
このため、膜型生物脱臭塔１の運転初期時にはチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に添加することで、硫黄酸化細菌の増殖を促進して硫黄成分の除去性能を早期に安定化させる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、微生物を液相の微生物懸濁液として充填材に担持し、充填材の表面に付着して後に表面に沿って漸次に流下する濃度の高い微生物懸濁液と、充填材の下方から上方に向けて上向流で通気する原ガスとが向流接触して臭気成分を微生物の代謝によって分解するので、原ガスと微生物懸濁液との接触時間を従来より短くすることができる。充填材に付着する微生物懸濁液の濃度が高いので、臭気成分の負荷量が高い運転が可能で、空隙率の大きい充填材においても十分な脱臭効果を得ることに必要な微生物を担持でき、空隙率の大きい充填材を使用することで原ガスの通気抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができ、閉塞などが起こり難くなる。微生物懸濁液は膜装置でろ過することでその濃度を高く維持することができるとともに、汚泥滞留時間を長くして増殖速度が遅い硫黄酸化細菌を多く増殖することで硫黄成分の除去性能を高めることができる。原ガス中の硫化水素濃度の増減に応じて、もしくは懸濁液のｐＨに応じて懸濁液中にチオ硫酸ナトリウムを供給することで、硫化水素を分解する硫黄酸化細菌の濃度を安定化でき、硫黄成分の除去性能が高まる。生物脱臭塔の運転初期時にチオ硫酸ナトリウムを懸濁液中に添加することで、硫黄酸化細菌の増殖を促進して硫黄成分の除去性能を早期に安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜型生物脱臭塔を示す模式図である。
【符号の説明】
１    膜型生物脱臭塔
２    ノズル
３    貯留部
４    充填材
５    ガス供給系
５ａ  ファン
６    懸濁液供給系
７    循環ポンプ
８    ガス排出系
９    膜浸漬部
１０    膜装置
１０ａ  吸引系
１０ｂ  吸引ポンプ
１１    散気装置
１１ａ  散気ファン
１２    余剰汚泥引抜系
１３    汚泥ポンプ
１４    ブロー水供給系
１５    センサー手段
１６    薬剤供給系
１７    制御手段
１８    薬液ポンプ
１９    ｐＨセンサー手段
【図１】
0003926105.tif 000002