(57)【要約】【課題】担体に保持されている水分のｐＨが微生物の至適領域となるよう制御することにより、生物活性を高めて効率的に生物処理を行うようにしたＶＯＣガス処理装置の運転方法を提供すること。【解決手段】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１に導いて生物分解するＶＯＣガス処理装置の運転方法において、生物処理槽１の底部のスプレー水貯留槽１３と担体充填槽１１のそれぞれにｐＨセンサー１４、１５を設け、スプレー水貯留槽１３内のｐＨセンサー１５の指示値に基づいてスプレー水貯留槽１３に対するｐＨ調整液の注入制御を行い、担体充填槽１１内のｐＨセンサー１４の指示値に基づいてスプレー水散水ポンプ３の運転を行う。【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ＶＯＣガス処理装置の運転方法において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽と担体充填槽のそれぞれにｐＨセンサーを設け、スプレー水貯留槽内ｐＨセンサーの指示値に基づいて該スプレー水貯留槽に対するｐＨ調整液の注入制御を行い、担体充填槽内ｐＨセンサーの指示値に基づいてスプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とするＶＯＣガス処理装置の運転方法。
【請求項２】
担体充填槽内ｐＨセンサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプを運転することを特徴とする請求項１記載のＶＯＣガス処理装置の運転方法。
【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、微生物付着担体を用いて生物処理するＶＯＣガス処理装置に関し、特に、担体に保持されている水分のｐＨが微生物の至適領域となるよう制御することにより、生物活性を高めて効率的に生物処理を行うようにしたＶＯＣガス処理装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、通常は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、この充填槽に微生物に必要な水分を補給しながら排ガスを導く。
排ガス中のＶＯＣ成分は、担体保持水に溶解した後、担体付着微生物に吸着され、炭酸ガスと水に生物分解されるといった過程を踏んで排ガスから除去される。
【０００４】
一方、微生物量及び生物活性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担体上部から散水することで、微生物に栄養源を補給する必要がある。
また、対象とするＶＯＣによっては、担体に保持された水分中に溶解して、徐々に酸性あるいはアルカリ性へと水分のｐＨが変化していくため、ｐＨが微生物活性に悪影響を及ぼさないようにｐＨ調整する必要がある。
【０００５】
担体保持水のｐＨを微生物の至適領域に保持するための方法として、栄養剤を溶解したスプレー水のｐＨを中性域に保ち、そのスプレー水を担体上部から常時散水する方法が考えられる。
しかし、散水を行っている時間帯は、排ガスの流れが水の流れによって阻害されて通気抵抗が大きくなるため、通常は、できるだけ排ガスの流れを阻害しないように、間欠的に短時間でスプレーを行う。
排ガス中のＶＯＣ濃度が安定している場合は、所定の時間間隔で散水を行うことで、極端なｐＨの変化を抑制し、生物活性の低下を防止することができるが、ＶＯＣ濃度は時間的に大きく変動する場合が多く、変動パターンも日によって異なるため、散水ポンプをタイマーで間欠運転しても、ＶＯＣ濃度が一時的に上昇してｐＨが急激に低下又は上昇し、生物活性が低下するおそれがある。
【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ガス処理装置の運転方法が有する問題点に鑑み、担体に保持されている水分のｐＨが微生物の至適領域となるよう制御することにより、生物活性を高めて効率的に生物処理を行うようにしたＶＯＣガス処理装置の運転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ガス処理装置の運転方法は、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ＶＯＣガス処理装置の運転方法において、生物処理槽底部のスプレー水貯留槽と担体充填槽のそれぞれにｐＨセンサーを設け、スプレー水貯留槽内のｐＨセンサーの指示値に基づいて該スプレー水貯留槽に対するｐＨ調整液の注入制御を行い、担体充填槽内のｐＨセンサーの指示値に基づいてスプレー水散水ポンプの運転を行うことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、担体充填槽内のｐＨセンサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプを運転することができる。
【発明の効果】
【０００９】
ＶＯＣを分解できる微生物は、通常は中性域のｐＨで高い活性を有することから、スプレー水貯留槽内のｐＨセンサーの指示値に基づいてｐＨ調整液の注入制御を行ってスプレー水のｐＨを中性域に保持するとともに、担体充填槽内のｐＨセンサーの指示値に基づいて、例えばｐＨ値が所定の値以下になった時点でスプレー水散水ポンプを運転し、中性域に保ったスプレー水を所定の時間散水することで担体保持水のｐＨを中性域に戻す。
すなわち、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法によれば、スプレー水貯留槽内のｐＨセンサーを用いてスプレー水のｐＨを常に中性域に保持しておき、担体充填槽内のｐＨセンサーの指示値が異常に低下又は上昇したときに散水ポンプを運転して、スプレー水を散水することにより、微生物の周りのｐＨを至適領域に保持することができるため、流入排ガスのＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持してＶＯＣ除去性能の低下を防止することができる。
【００１０】
また、担体充填槽内のｐＨセンサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを組み合わせて、スプレー水散水ポンプを運転することにより、水分や栄養源の補給を定期的に行いながら、担体充填槽のｐＨを微生物の至適領域に保持することができ、安定した高い除去性能が得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法を、図１に示す実施例により説明する。
塗装工場等のＶＯＣ発生源から排気ファン２によって捕集されたＶＯＣガスａは、ＶＯＣガス処理装置の生物処理槽１へと導かれる。
生物処理槽１には、中央部に微生物を付着させた担体を二段に充填した担体充填槽１１が設けられるとともに、上部にはスプレーノズルを配置した散水管１２が設けられ、底部のスプレー水貯留槽１３から散水ポンプ３により、貯留槽内部のスプレー水ｃを散水管１２まで送水する配管が設けられている。
【００１３】
微生物付着担体は、セラミックやプラスチック、合成繊維等を様々の形状に加工したもの、あるいはスポンジ状に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、担体充填槽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、図１のように二段に限定されるものではなく、単段あるいは三段に積重ねることも可能である。
また、図１では、ＶＯＣガスａは、担体充填槽１１の下部から上向流で流入させ、上部から処理ガスｂを排出しているが、下降流で処理することも可能である。
【００１４】
担体充填槽１１及びスプレー水貯留槽１３には、それぞれｐＨセンサー１４及びｐＨセンサー１５が設けられ、信号を制御盤（図示省略）へと送信するよう構成されている。
なお、担体充填槽１１には、担体から余剰微生物を剥離させるための攪拌羽根が設けられる場合があり、ｐＨセンサー１４の設置に際しては、ｐＨ変動の大きい排ガス流入部の近傍で、攪拌羽根に接触しない位置に設ける必要がある。
また、図１では省略しているが、スプレー水貯留槽１３内のｐＨを均一化するため、別途攪拌機や攪拌用空気などの攪拌混合手段を設けることが好ましい。
【００１５】
一方、生物処理槽１の外部には、ｐＨ調整液貯留タンク５、栄養剤貯留タンク７及び注入ポンプ４、６が配置され、ｐＨ調整液ｄ、栄養剤ｅをスプレー水貯留槽１３へと導くための配管が設けられている。
また、図１には示していないが、蒸発した水分をスプレー水貯留槽１３に補給するために、通常は別途、新水補給用の配管が設けられている。
【００１６】
次に、本実施例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の下部に流入したＶＯＣガスａは、担体充填槽１１の担体間隙を流れる間に、ＶＯＣ成分が担体表面及び内部の担体保持水に徐々に溶解し、続いて担体に付着した微生物により吸着されて、通常、炭酸ガスと水に分解される。
そのため、担体充填槽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。
【００１７】
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分解微生物が増殖する。
また、ＶＯＣが微生物に取り込まれる前に、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、水分及び栄養剤の補給を目的として、数時間間隔で散水ポンプ３を起動し、所定の時間（数分程度）散水できるように、予めタイマーで運転スケジュールを設定しておくことが望ましい。
【００１８】
ところで、流入ガスの多くは、水に溶解した時点、あるいは生物分解が進む過程で、酸性あるいはアルカリ性になるＶＯＣ成分を含んでいる。
一般的には、酸性となる場合が多く、ＶＯＣ濃度が高い時間帯には、特に排ガス流入部に近い担体充填槽下部ほどｐＨが低下し易い。
そのため、タイムスケジュールに従って所定の時間スプレー水を散水すると、担体内の低ｐＨの水がスプレー水と置換され、担体から底部の貯留槽へと流下する。
【００１９】
このような散水ポンプ３の運転に伴って、スプレー水貯留槽１３のｐＨが低下し、予め設定したｐＨ以下になると、スプレー水貯留槽内のｐＨセンサー１５の指示値により、制御盤を介して注入ポンプ４が起動し、苛性ソーダ等のｐＨ調整液ｄがｐＨ調整液貯留タンク５からスプレー水貯留槽１３へと注入され、ｐＨが中性領域へと戻される。
注入ポンプ４の停止については、タイマーで所定の時間運転してから停止させることも可能であるが、注入したｐＨ調整液がスプレー水貯留槽１３内の攪拌装置により、すぐに分散してｐＨの均一化が図れる場合には、ｐＨ値の下限及び上限設定値を設けて、注入ポンプの運転・停止を行うことが好ましい。
また、通常のｐＨ変化は、酸性又はアルカリ性のいずれかになるため、ｐＨ調整液は、硫酸等の酸性液又は苛性ソーダ等のアルカリ液のいずれかを選定できるが、時間帯によって排ガスのＶＯＣ組成が大きく変動し、酸性になったりアルカリ性になったりする場合には、２種類の液を注入する設備を設ける必要がある。
【００２０】
一方、表１は、酢酸エチルを含む排ガスの実証試験設備において２時間間隔で散水を行い、担体保持水のｐＨ変化を測定した結果を示したものである。
スプレー水のｐＨを５．５〜６で制御したときのデータで、１時間程度で担体のｐＨは大半が４以下まで低下していることがわかる。
また、２時間後に散水を行えば、担体保持水のｐＨが元の値に戻ることが確認された。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
上記結果を基に、本実施例においては、前記タイマーによるスケジュール運転に加えて、担体充填槽１１に設けたｐＨセンサー１４による散水ポンプ３の運転Ｂを追加する。
図２は、散水ポンプ３の運転状態の一例を示したもので、Ａの運転は、タイマーにより３時間間隔で起動させたときの運転を表す。
なお、散水ポンプ３の運転時間の間隔は必ずしも一定にする必要はない。
【００２３】
これに対し、ｐＨセンサー１４の指示値による運転Ｂは、例えば、ｐＨが５まで低下したときに散水ポンプ３を起動させるが、排ガスのＶＯＣ濃度が時間的に変動し、Ａの運転によってもｐＨが変動するため、図示のように不定期の運転となる。
なお、散水ポンプ３の運転時間は、別のタイマーにより１回当たり数分程度の一定時間運転するように構成するのが簡便である。
【００２４】
ここで、ｐＨセンサーによる運転だけでタイマー運転を省略する方法は、排ガスのＶＯＣ濃度が低い状態が長時間継続してｐＨがほとんど変化しない場合に、散水が行われなくなるため、担体が乾燥したり栄養剤が不足して、微生物の活性が低下するおそれがある。
したがって、あまり好ましい方法とは言えず、両者を組み合わせて散水ポンプの運転を行うのが最適である。
【００２５】
酢酸エチルの人工排ガスを用いて、小規模のカラム装置でｐＨの影響を検討した実験の結果を表２に示す。
ｐＨ４．５で運転したときとｐＨ５．５で運転したときの除去能力を比較したもので、条件１〜３は使用する担体の条件を変えて試験を行ったが、除去能力の指数値をみると、いずれの条件においても、ｐＨ５．５で運転した場合が、ｐＨ４．５の場合よりも２５〜３０％程度高い値が得られている。
したがって、本実施例の方法により、タイマーによるスケジュール運転と、ｐＨセンサーによる運転を組み合わせて行い、担体充填槽のｐＨを微生物の至適領域に保持すれば、安定した高い除去性能が得られることになる。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
以上により、本実施例のＶＯＣガス処理装置の運転方法は、微生物を付着させた担体を充填した生物処理槽１に導いてＶＯＣガスを生物分解するＶＯＣガス処理装置において、生物処理槽１底部のスプレー水貯留槽１３と担体充填槽１１とのそれぞれにｐＨセンサー１５、１４を設け、スプレー水貯留槽内のｐＨセンサー１５の指示値に基づいてｐＨ調整液ｄの注入制御を行い、担体充填槽内のｐＨセンサー１４の指示値に基づいてスプレー水ｃの散水ポンプ３の運転を行うとともに、タイマーによるスケジュール運転を組み合わせて散水ポンプ３を運転することから、微生物の周りのｐＨを常に至適領域に保持することができ、流入排ガスのＶＯＣ濃度の時間変動が大きくても、微生物の生物活性を保持して安定した高い除去性能が得られるという効果を有する。
【００２８】
以上、本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法について、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】
【００２９】
本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法は、担体に保持されている水分のｐＨが微生物の至適領域となるよう制御することにより、生物活性を高めて効率的に生物処理を行うという特性を有していることから、ＶＯＣガスを生物処理するＶＯＣガス処理装置に広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のＶＯＣガス処理装置の運転方法の一実施例を示すフロー図である。
【図２】スプレー水散水ポンプの担体充填槽内のｐＨセンサーに基づく運転と、タイマーによるスケジュール運転とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１    生物処理槽
１１  担体充填槽
１２  散水管
１３  スプレー水貯留槽
１４  担体充填槽内のｐＨセンサー
１５  スプレー水貯留槽内のｐＨセンサー
２    排気ファン
３    散水ポンプ
４    注入ポンプ
５    ｐＨ調整液貯留タンク
６    注入ポンプ
７    栄養剤貯留タンク
ａ    ＶＯＣ排ガス
ｂ    処理ガス
ｃ    スプレー水
ｄ    ｐＨ調整液
ｅ    栄養剤
ｆ    越流排水
【図１】
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【図２】
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