JP3700973B2

JP3700973B2 - 硫化水素除去剤を用いる硫化水素の除去・抑制方法と装置

Info

Publication number: JP3700973B2
Application number: JP2002206409A
Authority: JP
Inventors: 乃大矢出; 高寛大川; 正和谷口
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP2004041998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫化水素の除去に係り、特に、下水、し尿、産業排水や汚泥、液状廃棄物や汚泥処理の嫌気性汚泥中の硫化水素や硫化物発生を防止する硫化水素除去剤を用いる硫化水素の除去・抑制方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、産業排水等の排水処理時や、排水処理に伴って発生する有機性汚泥や、生ごみ等の有機性液状廃棄物の処理処分時に、硫化水素が主成分の悪臭ガスが発生し、このために作業環境の改善、周辺住民への環境対策及び設備機器への腐食防止対策が非常に重要である。
排水や液状廃棄物に含まれる硫酸イオンは、硫酸塩還元菌により硫化水素になる。この硫化水素が、好気的条件下で硫黄酸化菌により硫酸に酸化される。この硫酸が、コンクリートや金属構造物を腐食する。
硫化水素の除去発生防止には、排水や液状廃棄物に硫化水素と難溶塩を生成する金属塩の添加方法、硫化水素を酸化分解する酸化剤添加方法、好気的条件下にすることにより硫化水素の発生を抑える硝酸塩添加方法、硫化水素の発生を防止する殺菌剤添加方法がある。
【０００３】
また、下水、し尿、産業排水等や、それらの排水処理に伴って発生する有機性汚泥や、生ごみ等の有機性廃棄物の処理は、活性汚泥処理法に比べて省エネルギーであり、新たに消化ガスとしてエネルギーが生み出される嫌気性処理法が注目され、実用化されている。
有機性排水や有機性廃棄物を嫌気性処理すると、有機物は、炭酸ガスと水とメタンガスに分解される。有機物の構成要素のタンパク質が分解されると、タンパク質を構成する硫黄から硫化水素や硫化物が生成して、嫌気性処理系内に蓄積される。この硫化水素や硫化物濃度が高くなると、有機物を炭酸ガスと水とメタンガスに分解するメタン生成菌の活動が低下する。
特に、汚泥や生ごみ等の有機物濃度が高い有機性廃棄物や、硫酸イオンを含む排水や、有機性廃棄物を嫌気性処理すると、有機物の分解過程で発生する硫化水素や硫化物濃度が高まり、メタン生成菌の活動が妨げられる。これら硫化水素の発生防止方法は、処理水などで希釈することにより、嫌気性処理系内の硫化水素や硫化物濃度を下げることである。
【０００４】
また、消化ガスの利用にあたって、消化ガス中の硫化水素を酸化鉄系脱硫剤で脱硫するのが一般的である。使用後の廃脱硫剤は、産業廃棄物として処分されるが、廃棄処分費が高く、また処分場の確保が問題である。
このような従来技術には、次のような問題点がある。
（１）従来の薬剤は人に対する安全性に問題がある。
（２）従来の薬剤は残留して、あと処理工程に影響がある。
（３）処理水などで希釈することにより、嫌気性処理系内の硫化水素や硫化物濃度を下げることは、処理水量が増加して設備が過大になる。
（４）処理水でより嫌気性汚泥濃度が薄まり、嫌気性処理系の汚泥量が減り、処理性能が低下する。
（５）消化ガス中の硫化水素の除去に使用した後の廃脱硫剤には、廃棄処分の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、汚泥や液状廃棄物の被処理物からの硫化水素の除去と発生防止を確実に行うための硫化水素除去剤を用いる硫化水素の除去・抑制方法と装置を提供することを課題とするものである。
【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、本発明では、酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を、有機性汚泥又は有機性液状廃棄物に添加して硫化水素の除去又は発生を抑制すること特徴とする硫化水素の除去・抑制方法としたものである。
前記方法において、被処理物は、嫌気性処理における嫌気性汚泥とすることができ、前記硫化水素除去剤としては、脱硫剤又は廃脱硫剤を用いることもできる。
また、本発明では、有機性汚泥中の硫化水素の除去・抑制装置において、汚泥を受入れる汚泥受入槽と、該汚泥受入槽に酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を注入する硫化水素除去剤注入装置とを有することを特徴とする硫化水素の除去・抑制装置、又は、嫌気性処理における嫌気性汚泥中の硫化水素の除去・抑制装置において、有機性廃棄物を受入れて嫌気性処理する嫌気性処理槽と、該処理槽に酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を注入する硫化水素除去剤注入装置とを有することを特徴とする硫化水素の除去・抑制装置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明は、酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を、汚泥又は液状廃棄物に添加して硫化水素の除去又は発生を抑制する。
本発明の汚泥又は液状廃棄物としては、下水、し尿、産業排水等の排水処理時や排水処理に伴って発生する有機性汚泥やし尿や浄化槽汚泥や生ごみ等の有機性液状廃棄物や、嫌気性処理における嫌気性汚泥である。
本発明で用いる硫化水素除去剤は、酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物であり、従来からの酸化鉄が主成分の脱硫剤や脱硫剤の廃棄物又は亜鉛、マンガン、銅などの遷移金属の酸化物、又は、それらの混合物である。
硫化水素除去剤を液状の被処理物に添加することにより、硫化水素や硫化物を硫黄や安定な金属硫化物にして、その結晶構造の内部に固定化するものである。このために、硫化物の再溶出はない。具体的には、市販の酸化鉄系脱硫剤や焼成金属酸化物ダスト、黄鉄鉱や鉄錆などの酸化鉄、前記脱硫剤に市販の酸化亜鉛や酸化マンガンなどの遷移金属の酸化物を混合したものである。
【０００８】
酸化鉄は、磁鉄鉱などのマグネタイトＦｅ₃Ｏ₄、針鉄鉱などのα−ＦｅＯＯＨ、赤金鉱などのβ−ＦｅＯＯＨ、鱗鉄鉱などのγ−ＦｅＯＯＨ、赤鉄鉱のα−Ｆｅ₂Ｏ₃、磁赤鉄鉱のγ−Ｆｅ₂Ｏ₃、自然界で発生する非結晶質の赤錆や緑錆やオキシ水酸化鉄などの鉄酸化物である。
硫化水素除去剤の形状は、粉末状で、その粒径は１０μｍ〜１ｍｍである。粒径が１０μｍ未満では、製造コストが高く、硫化水素除去剤がこれらの液状廃棄物中に取り込まれて、硫化水素除去剤が有効に使われない。１ｍｍを超えると、嫌気性処理槽内での硫化水素除去剤の流動性が低下して硫化水素効果が低下する。
【０００９】
被処理物に金属塩を添加すると、被処理物中の溶存硫化物であるＨＳ^-やＳ^2-濃度が高い場合には、先に金属イオンと反応する可能性が高い。汚泥のアルカリ分が高い場合には、添加した金属イオンのすべてあるいは大半が先にアルカリ分と反応し、金属水酸化物なる。このように、添加した金属イオンが有効に硫化水素に起因するＨＳ^-やＳ^2-に使われず、薬剤が無駄になるばかりか、硫化水素除去効果を得るためには多量の薬剤の添加が必要になる。
被処理物への薬剤添加量の増加により、被処理物や脱水ケーキの金属含有率が高まる結果になり、脱水ケーキの有効利用に際して、コンポスト化に障害となる。
液状廃棄物からの硫化水素の除去や発生の抑制の他、液状廃棄物の脱水ケーキや濃縮物の硫化水素の発生が長期間抑制できる。このように、脱水などの中間処理工程の前に、本発明の硫化水素除去剤を添加することにより、中間処理後においても硫化水素を長期間抑制できる。
【００１０】
本発明の硫化水素除去剤は、金属水酸化物とならないために、被処理物中に存在するＨＳ^-やＳ^2-や新たに生成するＨＳ^-やＳ^2-と素早く反応し、添加した薬剤が無駄なく硫化水素除去に使われると共に、一回の薬剤添加で長期間硫化水素除去効果が維持でき、薬剤の節約になる。
硫化水素除去剤の添加場所は、排水原水槽、処理水槽、生物処理水槽、汚泥貯留槽排水や下水などの流入管や流出管、排水や下水や汚泥、液状廃棄物など圧送配管、圧送途中の圧送配管やマンホール、圧送到着場所の受入槽や貯留槽などである。
【００１１】
図１に、本発明の下水汚泥を用いた硫化水素除去装置の一例のフロー構成図を示す。
図１において、下水汚泥を汚泥受入槽に受入れ、該受入槽に酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物の硫化水素除去剤を硫化水素除去剤注入装置から添加する。
汚泥受入槽では、下水汚泥と硫化水素除去剤が、撹拌機などで機械撹拌されたり、汚泥受入槽流入部に硫化水素除去剤を供給することにより、下水汚泥と硫化水素除去剤が混合できる。
硫化水素除去剤注入装置は、硫化水素除去剤貯槽、硫化水素除去剤定量供給装置からなる。
図２に、本発明の有機性廃棄物の嫌気性処理を行う装置の一例のフロー構成図を示す。
図２において、生ごみのような有機性廃棄物を嫌気性処理槽に供給し、槽内の嫌気性汚泥と機械撹拌又は消化ガスによるガス撹拌により、有機性廃棄物と嫌気性汚泥とが混合し、嫌気性処理が進行する。
また、硫化水素除去剤注入装置から硫化水素除去剤が、嫌気性処理槽に供給され、硫化水素が除去される。大部分の硫化水素が除去された消化ガスは、水槽上部から脱硫装置へ送られる。嫌気性処理で増殖した嫌気性汚泥は、余剰汚泥として汚泥引抜ポンプにより系外に排出される。
【００１２】
本発明は、嫌気性処理において嫌気性汚泥の硫化物を除去することもできる。
嫌気性処理槽の嫌気性汚泥のｐＨは、メタン生成菌の活動しやすいｐＨ６〜８で、硫化物は、気体状の硫化水素になったり、ＨＳ^-やＳ^2-の形態の溶存硫化物に変化する。
いずれの形態でも、本発明の硫化水素除去剤で除去できる。
嫌気性処理すると、有機物の分解過程で発生する硫化水素や硫化物濃度が高まり、メタン生成菌の活動が妨げられる。嫌気性汚泥から硫化水素や硫化物を除去することにより、メタン生成菌の活性度を高く維持でき、嫌気性処理性能が向上する。
硫化水素除去剤との反応ｐＨは、嫌気性汚泥のｐＨに同じであり、特別にｐＨを調整することはない。嫌気性処理槽の反応時間は、３０分間以上である。３０分未満では、反応が十分に進まない。３０分を超えても除去反応に問題はない。連続的に添加しても、３０分間以上空けて間欠的に添加しても良い。
【００１３】
硫化水素除去剤の添加率は、嫌気性汚泥１００重量部あたり０．５〜１０重量部である。嫌気性汚泥１００重量部あたり０．５重量部未満では、除去が不十分である。１０重量部を超えると、嫌気性汚泥量が低下し、処理性能が低下する。
嫌気性汚泥から硫化水素や硫化物を完全に除去することが技術的に可能である。しかしながら、硫化水素除去剤のコストや作業性を考慮すると、嫌気性汚泥から１００％硫化水素を除去する必要はない。経済性と嫌気性処理性能を考慮するれば、嫌気性汚泥の硫化水素又は硫化物濃度を３００ｍｇ／リットル程度まで下げれば、硫化水素又は硫化物の影響が排除できる。
嫌気性処理槽の嫌気性汚泥に硫化水素除去剤を添加し、機械撹拌や消化ガスにより、槽内を撹拌する。
また、本発明は、硫化水素除去剤として、廃脱硫剤が使用できる。消化ガスなどの脱硫に使用した酸化鉄系の脱硫剤を粉砕したものである。粉砕方法は、市販の粉砕装置、ボールミルなどが使用できる。必要に応じて、分級や筋い分けを行う。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。
実施例１
表１の下水の混合生汚泥を対象に硫化水素除去試験を行う。
【表１】

上記汚泥５００ｍ１と硫化水素除去剤Ａ又は硫化水素除去剤Ｂ又は硫化水素除去剤Ｃ、試薬１級の硝酸ナトリウムの所定量を、容量２０００ｍｌの臭気測定用容器に入れて、気相部１５００ｍｌを窒素パージし、密栓した後に、３０℃の恒温槽に保管する。所定時間毎に、北川式検知管で気相部の硫化水素濃度を測定する。
【００１５】
硫化水素除去剤Ａは、酸化鉄系の脱硫剤〔(株)荏原製作所製、エバソーブＳ〕を粒子径１００〜３００μｍの粉末状にしたもので、硫化水素除去剤Ｂは、硫化水素除去剤Ａと市販の酸化亜鉛２０％、酸化マンガン１０％の混合物、硫化水素除去剤Ｃは、下水汚泥の嫌気性消化処理で発生する消化ガスの脱硫に約６ヶ月間使用した酸化鉄系の脱硫剤〔(株)荏原製作所製、エバソーブＳ〕を粉砕して、粒子径１００〜３００μｍの粉末状にしたものである。
硝酸ナトリウムは試薬１級を使用した。
表２に実施例１の試験結果を示す。
試験開始初期から硫化水素除去剤は、硫化水素発生抑制の効果が高く維持できた。
【００１６】
【表２】

【００１７】
実施例２
実施例１の汚泥５００ｍｌに実施例１の硫化水素除去剤Ａ、硫化水素除去剤Ｂ、硫化水素除去剤Ｃ、試薬１級の硝酸ナトリウムの所定量を添加して、カチオンポリマー〔(株)荏原製作所製、エバグロースＣ−１０４Ｇ〕を対ＳＳあたり１％添加して、２ＭＰａで２分間、加圧脱水した。硫化水素除去剤Ａと硫化水素除去剤Ｂの脱水ケーキの含水率は８０％で、硝酸ナトリウムの脱水ケーキの含水率は、８２％であった。この脱水ケーキ全量を容量２０００ｍｌの臭気測定用容器に入れて、気相部１５００ｍ１を窒素パージし、密栓した後に、３０℃の恒温槽に保管する。所定時間毎に、北川式検知管で気相部の硫化水素濃度を測定する。
表３に実施例２の試験結果を示す。
脱水ケーキにおいても硫化水素の発生抑制効果が高く維持できた。
【００１８】
【表３】

【００１９】
実施例３
図２の装置を実験装置として用いて、米飯と鶏肉から調整した模擬生ごみ、ＴＳ２５０ｇ／ｋｇ、ＣＯＤｃｒ３００ｇ／ｋｇ、ＢＯＤ２００ｇ／ｋｇ、Ｔ−Ｎ７ｇ／ｋｇ、全硫黄３ｇ／ｋｇを用いて処理温度５５℃の高温嫌気性処理実験を行った。
実験装置の嫌気性処理槽は、容量１００リットル、断面積が１００cｍ²、有効高さが１ｍで、水槽上部に消化ガス取出口と底部から上部にポンプ撹拌用の配管を配備した。
嫌気性処理槽に高温嫌気性処理装置から採取した種汚泥を固形物として３０ｋｇ添加して、５ｋｇ／日の割合で連続的に模擬生ごみを添加した。約１ヶ月間実験後のＣＯＤｃｒ除去率が８０％であったので、模擬生ごみ添加量を１０ｋｇ／日に増加し、嫌気性処理槽に実施例１の硫化水素除去剤を添加してさらに１ヶ月実験を継続した。硫化水素除去剤無添加についても同様な実験を行った。
表４に実施例３の結果を示す。硫化水素除去剤を添加ことにより嫌気性処理の硫化物濃度（Ｓ^2-）が低下して、ＣＯＤｃｒ除去率が向上した。
【００２０】
【表４】

【００２１】
実施例４
ＢＯＤ１２ｍｇ／リットル、硫酸イオン濃度が１０ｍｇ／リットル、硫化物濃度が１ｍｇ／リットル以下の活性汚泥処理水を、硫化水素除去剤の代わりに嫌気性汚泥に添加し、嫌気性汚泥の溶存硫化物濃度（Ｓ^2-）を２５０ｍｇ／リットルに下げたが、嫌気性汚泥濃度も低下して、ＣＯＤｃｒ除去率が４０％に低下した。
【００２２】
実施例５
実施例３の模擬生ごみ、硫化水素除去剤を用いて実施例３と同様に実験した。
ＣＯＤｃｒ除去率８０％で、模擬生ごみ添加量を段階的に増加させて、嫌気性処理した。
表５に実施例５の結果を示す。嫌気性汚泥のｐＨは７．４〜８．０であった。
嫌気性処理の溶存硫化物濃度が低下して、ＣＯＤｃｒ除去率が向上した。
【００２３】
【表５】

【００２４】
【発明の効果】
本発明の効果は、次の通りである。
（１）被処理物が水質変動しても、硫化水素除去剤の適正な添加率が推定でき、硫化水素発生量の変化に容易に対応できる。
（２）硫化水素除去剤は、安定した無機化合物であるので、液状廃棄物の脱水ケーキなどをコンポストに再利用できる。
（３）硫化水素を安定した状態で固定化できるために、脱水ケーキの臭気の発生が長期間抑制できる。
（４）メタン生成菌の硫化水素毒性が抑制できて、嫌気性処理性能が安定する。
（５）硫化水素除去剤が、嫌気性処理汚泥の核になり、嫌気性処理装置内部の嫌気性処理汚泥濃度が維持できることから、嫌気性処理性能が安定する。
（６）廃棄処分に困る廃脱硫剤の再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の下水汚泥からの硫化水素除去装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の有機性廃棄物の嫌気性処理を行う装置のフロー構成図。

Claims

酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を、有機性汚泥又は有機性液状廃棄物に添加して硫化水素の除去又は発生を抑制すること特徴とする硫化水素の除去・抑制方法。
前記有機性汚泥が、嫌気性処理における嫌気性汚泥であることを特徴とする請求項１記載の硫化水素の除去・抑制方法。
前記硫化水素除去剤は、脱硫剤又は廃脱硫剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の硫化水素の除去・抑制方法。
有機性汚泥中の硫化水素の除去・抑制装置において、汚泥を受入れる汚泥受入槽と、該汚泥受入槽に酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を注入する硫化水素除去剤注入装置とを有することを特徴とする硫化水素の除去・抑制装置。
嫌気性処理における嫌気性汚泥中の硫化水素の除去・抑制装置において、有機性廃棄物を受入れて嫌気性処理する嫌気性処理槽と、該処理槽に酸化鉄又は酸化鉄を含む金属酸化物からなる硫化水素除去剤を注入する硫化水素除去剤注入装置とを有することを特徴とする硫化水素の除去・抑制装置。