(57)【要約】【課題】排水に伴って流出する栄養剤の量を最小限に抑えることにより、安定かつ経済的な運転を行うようにしたＶＯＣガスの処理方法を提供すること。【解決手段】スプレー水貯留槽１３に落下した余剰汚泥等の固形物を含む貯留水ｃをろ過装置５に導いて固液分離を行い、分離したろ過水ｅをスプレー水貯留槽１３に返送する一方、分離した固形物ｄを消化槽６に貯留し、有機物を消化して一部を液状化した後、ろ過装置８に導いて固液分離し、分離したろ過水ｅをスプレー水貯留槽１３に返送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するとともに、栄養剤を含む水を定期的に担体に散水し、過剰に増殖した微生物を担体から剥離させて生物処理槽底部のスプレー水貯留槽に落下させるようにしたＶＯＣガスの処理方法において、スプレー水貯留槽内の貯留水をろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送する一方、分離した固形物を消化槽に貯留し、有機物を消化して該固形物の一部を液状化した後、ろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送することを特徴とするＶＯＣガスの処理方法。
【請求項２】
ろ過装置として、微細孔を有するスクリーン又はろ過膜を用いることを特徴とする請求項１記載のＶＯＣガスの処理方法。
【請求項３】
消化槽で、嫌気性消化又は微好気状態で好気性消化を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のＶＯＣガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む排気ガスを生物処理するＶＯＣガスの処理方法に関し、特に、必要最小限の量の栄養剤を補給することで安定かつ経済的な運転を行うようにしたＶＯＣガスの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装工場や印刷工場、化学工場等では、塗料や接着剤、原料の化学物質に起因して、様々なＶＯＣガスが発生するため、ＶＯＣによる悪臭公害や光化学オキシダント生成の防止対策の観点から、これらのガスを排気ガス（本明細書において、「ＶＯＣガス」という場合がある。）として捕集した後、通常、燃焼炉に導いて酸化分解処理が行われている。
【０００３】
しかし、この従来の燃焼法では、引火性のあるＶＯＣを扱う工場において火気を使用しなければならず、また助燃用に重油などの燃料を必要とすることから、近年、安全で最もエネルギー効率の良い生物処理の研究が進められている。
生物処理として最も効率的な充填方式では、通常、分解微生物をセラミックやプラスチック等の担体表面に付着させ、これらの担体を所定の高さまで充填し、この担体充填層に微生物に必要な水分を補給しながら、ＶＯＣガスを導くことで生物分解を行う。
【０００４】
一方、微生物量を保持するためには、死滅する微生物以上に増殖させる必要があるが、微生物は炭素源としてのＶＯＣ以外に窒素やリン等の微量の栄養源を必要とするため、栄養剤を溶解させたスプレー水を散水することで、微生物に供給する。
また、必要以上に微生物が増殖すると、充填した担体の隙間が減少して圧力損失が上昇し、ＶＯＣガスが流れにくくなるため、担体から微生物の一部を剥離させる必要がある。
通常、剥離した微生物や担体と担体の間に捕捉された固形物は、散水や担体充填層の洗浄運転を行うことによって底部のスプレー水貯留槽へと落下させ、担体の目詰りを防止している。
【０００５】
ところで、微生物の増殖に伴って栄養剤が消費されることから、底部のスプレー水貯留槽に栄養剤を補給する必要があるが、スプレー水貯留槽内には余剰汚泥状の微生物や固形物が蓄積しているため、これらを排出する目的で、通常は栄養剤に加えて新たな水を補給することにより、オーバーフローさせている。
しかしながら、オーバーフローした排水には、本来排出すべき固形物に加えて栄養剤が含まれるため、栄養剤を無駄に消費することになる。
特にＶＯＣ濃度が高いときには、ＶＯＣ濃度に比例して栄養剤濃度を高くする必要があることから、上記排水に伴って排出される栄養剤も多くなって、ランニングコストが上昇するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来のＶＯＣガスの処理方法が有する問題点に鑑み、排水に伴って流出する栄養剤の量を最小限に抑えることにより、安定かつ経済的な運転を行うようにしたＶＯＣガスの処理方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のＶＯＣガスの処理方法は、ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するとともに、栄養剤を含む水を定期的に担体に散水し、過剰に増殖した微生物を担体から剥離させて生物処理槽底部のスプレー水貯留槽に落下させるようにしたＶＯＣガスの処理方法において、スプレー水貯留槽内の貯留水をろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送する一方、分離した固形物を消化槽に貯留し、有機物を消化して該固形物の一部を液状化した後、ろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送することを特徴とする。
【０００８】
この場合において、ろ過装置として、微細孔を有するスクリーン又はろ過膜を用いることができる。
【０００９】
また、消化槽で、嫌気性消化又は微好気状態で好気性消化を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＶＯＣガスの処理方法によれば、ＶＯＣを含む排気ガスを捕集し、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽に導いて生物分解するとともに、栄養剤を含む水を定期的に担体に散水し、過剰に増殖した微生物を担体から剥離させて生物処理槽底部のスプレー水貯留槽に落下させるようにしたＶＯＣガスの処理方法において、スプレー水貯留槽内の貯留水をろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送する一方、分離した固形物を消化槽に貯留し、有機物を消化して該固形物の一部を液状化した後、ろ過装置に導いて固液分離し、分離したろ過水をスプレー水貯留槽に返送することから、固液分離した貯留水の栄養剤を含んだろ過水をスプレー水貯留槽に返送するとともに、分離した固形物を消化槽に導いて可溶化することで、固形物の微生物に取り込まれた窒素やリン等の栄養源を可溶化液中に溶出させ、ろ過水として回収してスプレー水貯留槽に返送することができ、これにより、栄養剤を無駄に排出することなく、栄養剤の補給に要するランニングコストを安価にするとともに、消化により減量化した固形物を系外に排出するため、廃棄物を削減できるという効果を有する。
【００１１】
この場合、ろ過装置として、微細孔を有するスクリーン又はろ過膜を用いることにより、微生物を含む固形物と栄養剤を含むろ過水とを好適に固液分離することができる。
【００１２】
また、消化槽で、嫌気性消化又は微好気状態で好気性消化を行うことにより、固形物の微生物に取り込まれた窒素やリン等の栄養源を可溶化液中に好適に溶出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のＶＯＣガスの処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に、本発明のＶＯＣガスの処理方法の一実施例を示す。
塗装工場等のＶＯＣ発生源から排出されたＶＯＣを含有する排気ガスａは、排気ファン２によって生物処理槽１の下部へと導かれる。
生物処理槽１には、中央部にＶＯＣ分解微生物を付着させた担体を充填した担体充填層１１と、上部にはスプレーノズルを配置した散水管１２とが設けられており、底部のスプレー水貯留槽１３から貯留水ｃを散水ポンプ３により散水管１２まで送水する配管が配置されている。
【００１５】
微生物付着担体は、セラミックやプラスチック、合成繊維等を様々な形状に加工したもの、あるいは発泡させたものなど、種々のものを使用することができ、特に限定されるものではないが、微生物の付着量が多く、損耗しにくい材料の担体を用いることが望ましい。
また、担体充填層１１の高さは、担体の重量や通気性、生物付着量等を考慮して所望の高さに設定されるが、一段に限らず、二段、三段に積重ねることも可能である。
【００１６】
一方、生物処理槽１の近傍には、移送ポンプ４及びろ過装置５が設けられている。
ろ過装置５は、微細孔を有するスクリーンやろ過膜を組込んだもので、貯留水ｃを固形物ｄとろ過水ｅとに分離し、固形物ｄは消化槽６へと導かれる。
また、ろ過水ｅは、ろ過水槽９に一時貯留した後、返送ポンプ１０により、連続あるいは間欠的に処理槽底部のスプレー水貯留槽１３へと返送される。
【００１７】
消化槽６に導かれた固形物ｄは、嫌気攪拌又は少量の空気で曝気攪拌を行うことで、嫌気性消化又は好気性消化を行って可溶化させる。
続いて、この消化汚泥ｆを汚泥ポンプ７により、ろ過装置８へと導いて固液分離を行い、ろ過水ｅはろ過水槽９を介してスプレー水貯留槽１３へと送水し、分離された固形物ｄは消化槽６へと返送する。
なお、最終的に系外へと排出する余剰固形物ｇは、図１ではろ過装置８で分離した後、系外に排出しているが、消化槽６から引抜くことも可能である。
また、ろ過装置５、８は別々に設けているが、１台のみを設置し、配管の切替えにより２つの工程に兼用することも可能である。
【００１８】
次に、本実施例のＶＯＣガスの処理方法の作用について説明する。
図１において、排気ファン２により生物処理槽１の担体充填層１１の下部に送気された排気ガスａ中のＶＯＣは、担体充填層１１の担体の間隙を流れる間に、担体表面の水分中に徐々に溶解し、続いて担体に付着した微生物により、通常、炭酸ガスと水に分解される。
そのため、担体充填層１１内を上部へと流れるにつれてＶＯＣ濃度は低下し、微生物量や接触時間に対応した濃度まで除去されて、処理ガスｂとして槽外に排出される。
このとき、炭素源としてのＶＯＣ以外に、窒素やリン等の微量の栄養源を取り込みながら微生物が増殖する。
【００１９】
また、ＶＯＣが微生物に取り込まれるためには、まずＶＯＣを水分中に溶解させる必要があることから、担体が常時水に濡れた状態を保つ必要がある。
そこで、１〜３時間程度の間隔で散水ポンプ３を稼動し、栄養剤を含む貯留水ｃを散水管１２から担体上に散水する。
貯留水ｃに含まれる栄養剤は、微生物によるＶＯＣの分解及び微生物の増殖に伴って消費されるため、別の配管から栄養剤を溶解した補給水ｈをスプレー水貯留槽１３へと供給する必要がある。
【００２０】
一方、ＶＯＣ分解微生物が担体に十分蔓延した状態からは、増殖した微生物によって担体の間隙が塞がり、圧力損失が上昇して排気ガスが流れにくくなるため、定期的に担体表面の微生物の余剰分を除去することで担体間隙の目詰りを防止する。
そのための方法は、図１には示していないが、担体充填層１１内に機械的な攪拌装置を設けたり、担体充填層１１内にノズルを設けて圧力水を噴射したり、あるいは担体充填層１１に底板を設けて水を所定の水位まで満たして溜洗いするなどの構造とする。
【００２１】
担体から剥離した微生物や、担体間隙に捕捉された固形物は、底部のスプレー水貯留槽１３へと落下させる。
そのため、スプレー水貯留槽１３の固形物濃度は徐々に高くなり、これを放置しておくと、水槽内で有機物が腐敗したり、散水ポンプや散水管、ノズル等が詰まる恐れがあることから、固形物の除去運転を行う。
図示はしていないが、スプレー水貯留槽１３内に攪拌機又はエア攪拌用の散気管を設け、剥離した汚泥や固形物を含む貯留水を攪拌しながら、移送ポンプ４で連続あるいは間欠的に引抜いてろ過装置５へと導く。
ろ過装置５では、そこに組込んだ微細孔を有するスクリーン又はろ過膜を用いて、圧力差又は水位差により固液分離を行う。
分離した汚泥等の固形物ｄは消化槽６へと導き、栄養剤を含むろ過水ｅは生物処理槽１のスプレー水貯留槽１３へと返送することで、栄養剤の無駄な流出を防止する。
【００２２】
一方、消化槽６に投入される固形物ｄの大半は汚泥微生物であるため、１週間〜１ヶ月程度貯留し、この間に嫌気攪拌又は少量の空気で曝気攪拌を行うと、嫌気性菌又は好気性菌の作用で消化が促進され、汚泥微生物の一部が可溶化する。
汚泥微生物には、増殖の際に窒素やリン等の栄養源が取り込まれるが、このように消化を行って可溶化させると栄養源が水中へと溶出する。
【００２３】
次に、この消化汚泥ｆを、汚泥ポンプ７によりろ過装置８へと導いて固液分離を行うと、栄養源を含んだろ過水ｅを回収できるため、これをスプレー水貯留槽１３へと送水することで、再び生物処理槽１の栄養剤として利用する。
なお、生物処理による汚泥の可溶化には時間がかかるため、消化槽６の汚泥にオゾンや超音波等の物理化学的な処理を付加することで、可溶化処理の効率を高めることも可能であるが、消化槽６における曝気や物理化学処理には費用がかかるため、栄養剤の費用低減効果を考慮し、トータルのランニングコストを検討した上で、システム構成を決定する必要がある。
【００２４】
以上により、本実施例のＶＯＣガスの処理方法は、スプレー水貯留槽１３に落下した余剰汚泥等の固形物を含む貯留水ｃをろ過装置５に導いて固液分離を行い、分離したろ過水ｅをスプレー水貯留槽１３に返送する一方、分離した固形物ｄを消化槽６に貯留し、有機物を消化して一部を液状化した後、ろ過装置８に導いて固液分離し、分離したろ過水ｅをスプレー水貯留槽１３に返送することから、固液分離した貯留水ｃの栄養剤を含んだろ過水ｅをスプレー水貯留槽１３に返送するとともに、分離した固形物ｄを消化槽６に導いて可溶化することで、固形物ｄの微生物に取り込まれた窒素やリン等の栄養源を可溶化液中に溶出させ、ろ過水ｅとして回収してスプレー水貯留槽１３に返送することができ、これにより、栄養剤を無駄に排出することなく、栄養剤の補給に要するランニングコストを安価にすることができる。
また、消化により減量化した汚泥を系外に排出するため、廃棄物を削減することができ、適切な水分と栄養剤を供給しながら所望の微生物量を保持して運転できるため、安定した処理性能を維持できるという効果を有する。
【００２５】
以上、本発明のＶＯＣガスの処理方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のＶＯＣガスの処理方法は、ＶＯＣを含む排気ガスを微生物で処理するに際し、排水に伴って流出する栄養剤の量を最小限に抑えることにより、必要最小限の量の栄養剤を補給しながら安定かつ経済的な運転を行えるという特性を有していることから、微生物によるＶＯＣガスの処理の用途に広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＶＯＣガスの処理方法の一実施例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    生物処理槽
２    排気ファン
３    散水ポンプ
４    移送ポンプ
５    ろ過装置
６    消化槽
７    汚泥ポンプ
８    ろ過装置
９    ろ過水槽
１０  返送ポンプ
１１  担体充填層
１２  散水管
１３  スプレー水貯留槽
ａ    排気ガス
ｂ    処理ガス
ｃ    貯留水
ｄ    固形物
ｅ    ろ過水
ｆ    消化汚泥
ｇ    余剰固形物
ｈ    補給水
【図１】
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