JPH08501251A - モジュールトレーを有するバイオフィルター - Google Patents
モジュールトレーを有するバイオフィルターInfo
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Abstract
(57)【要約】
ガス流から夾雑物を除去するためのバイオフィルターが開示されている。このバイオフィルターには、その各々がプロセス流から少なくとも一つの夾雑物を除去するためのガス接触媒体を収容する一連のモジュールトレーが使用されている。トレーは、密封して積み重ね、バイオフィルター内に直列、並列、直列−並列流を形成するようなモジュール仕様を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
モジュールトレーを有するバイオフィルター発明の分野
本発明は、プロセスガス流から夾雑物を除去するのに使用するためのバイオフ
ィルターに関する。発明の背景
環境浄化および解毒作用に対する数多くの挑戦のうち、土壌から夾雑物を除去
することが、産業的な課題である。特に、汚染された土壌から揮発性の炭化水素
(VOC)を除去するための方法における改良が実質的に必要とされている。地
下貯蔵タンクの数が多く、これらの大半が漏れを有するので、土壌の汚染除去の
有効手段に対する必要性が高い。
土壌から夾雑物、例えば、VOCを除去するために現在使用されている技術の
うち、抽出または土壌換気(extraction or soil venting)として公知の方法が
存在する。この方法は、送風機で土壌に空気を通し、それにより、土壌中で発生
したVOCを空気流に取り込み、土壌の表面へ導き、土壌から排除する方法であ
る。一度、VOCを含有する空気流が得られると、次に、VOCの除去および分
解が必要となる。
遺憾なことに、現在稼働中の大部分の汚染浄化システムは、夾雑物の相を変え
るのみである。例えば、多くの旧式のシステムにおいて、地下水または土壌から
除去されたVOCは、処理することなく、単に、大気中に排出されるだけである
。これは、スモッグ形成および低高度でのオゾン形成の原因となる。近年、土壌
または水から夾雑物を単に除去し、それを大気中に放出するだけでは許容されな
いことが広範に認識されつつある。むしろ、夾雑物を分解して、その環境に及ぼ
す影響を最小にするように、さらに処理する必要性があることが認識されつつあ
る。
このために、土壌換気およびそれに類する夾雑物除去システムにおいて、VO
C放出を制御するために使用される数多くの技術が存在する。これらの例として
は、活性炭濾過、高温熱焼却および触媒分解が挙げられる。運転パラメータを最
適範囲内に維持すれば、各システムは有効であることが知られているが、これら
は、全て、重大な欠点を有する。
例えば、活性炭は、空気流から、極めて効率よく、VOCを除去するが、炭素
は、特定の化合物を吸収する限られた容量を有するのみであり、直ちに飽和する
。一度、飽和限界に達すると、炭素床は、“漏出(break-through)”し、処理
システムとして機能しなくなる。漏出が発生した時には、炭素床は、再生するか
または廃棄する必要がある。汚染された炭素は、米連邦規定下では、有害廃棄物
と見なされ、かくして、廃棄するのが非常に高価となる。炭素製造会社によって
は、再生設備または現場でのスチーム再生を提供しているものの、炭素によって
捕捉されたVOCは、なお存在したままである。かくして、VOCで飽和された
炭素床を再生する時、炭素から取り除かれたVOCを含有する凝縮されたスチー
ムは、有害廃棄物となる。さらに、VOCは、化学的に未変化のまま、土壌から
最終的にスチーム中に入るので、夾雑物の相が変化するのみである。さらなる欠
点として、特に、汚染された部位におけるVOC濃度が数ppmを越える場合であ
っても、気相システムに対しては、大容積の炭素が必要とされる。
これとは別に、多くの夾雑物は、高温で焼却することもできる。約1400゜
Fを越える温度では、有機分子を相互に保持する分子結合が失われる。この原理
は、VOCを含有するプロセス空気流が分解温度以上に加熱され、そこに一定の
滞留時間保持される熱焼却システムに適用することができる。これは、プロセス
空気流中に含有される全ての有機夾雑物を破壊することを可能とする。熱焼却は
、典型的には、流動床燃焼器、ロータリーキルンおよび特定の燃焼炉を使用して
実施される。しかし、遺憾なことに、典型的な汚染制御システムで見られる濃度
で存在する夾雑物の有効な分解には、必要とされる温度を達成するために、汚染
された空気流に大量の燃料を加える必要がある。熱焼却システムは、また、維持
および稼働させるために非常に費用がかかり、運転費用が供給燃料の変動価格で
大きく変動するという欠点がある。
これとは別の焼却技術においては、触媒反応が使用されている。触媒焼却は、
有機夾雑物が破壊される温度を低下させるために触媒が使用される以外は、熱方
法と同様の原理に基づき作業される。多くの触媒焼却器には、プロセス効率を向
上させるために熱交換器が含まれる。遺憾なことに、プロセス空気流中のVOC
濃度が低い時には、触媒焼却器でも、なお、大量の燃料または電気を必要とする
。
このようなシステムも、また、非常に高価、複雑となりやすく、触媒が化学反応
を促進するというよりも、化学反応によって変態される時に発生する状態である
触媒毒を受けやすい。白金触媒を使用するシステムにおいては、例えば、鉛夾雑
物が毒として作用する。一度、被毒されると、触媒は、取り換える必要があり、
このような焼却器の運転には、さらに著しい費用がかさむ。
土壌から夾雑物を取り除き、続いて、処理する土壌換気に対する別法としては
、種々の夾雑物を生物学的に消化(biological digestion)するためのその場(
in situ)における種々の方法が使用されてきた。これらのシステムは、生物矯
正(bioremediation)システムと称されることが多い。例えば、Hater et al.に
対する米国特許No. 4,850,745は、石油炭化水素で汚染された土壌を処理するた
めのシステムを記載している。このシステムは、石油炭化水素を分解することの
できる細菌培地を覆う砂利(gravel)層を収容する掘削孔(excavated cavity)
を含む。培地に直接栄養分を分配することのできるパイプシステムおよび培地を
有する領域を通る空気流を供給するための手段も同様に備えている。使用におい
て、表面からの空気は、汚染された土壌を通して、直接、細菌培地に引き込まれ
、それにより、夾雑物を搬入し、それらを大気中に放出する前に、細菌により消
化させる。このようなシステムは、限られた面積、すなわち、漏出石油貯蔵タン
クの直下に横たわる領域の汚染された土壌を浄化するためには有効であるが、こ
のシステムは、貯蔵タンクを設置する前に、掘削および設置を必要とし、処理面
積を容易に変更または拡張できず、汚染除去プロセスを最適の反応パラメータ内
で維持するための適当なプロセス制御を提供できないという欠点を有する。
かくして、資本投下が低く、高い除去効率、低い維持費および最小のエネルギ
ー需要を必要とする処理システムに対する必要性が存在する。また、プロセス空
気流からの夾雑物、例えば、VOCを除去するための比較的単純で、なおかつ、
有効な手段に対する必要性が存在する。発明の概要および目的
本発明は、空気流から夾雑物を除去するためのモジュールバイオフィルターを
提供する。さらに詳しくは、本発明は、その幾つかもしくは全部が、プロセス空
気流からの夾雑物、例えば、VOCを除去するのに適合したガス接触媒体を収容
する積み重ね可能な一連のトレーを有するモジュールユニットに係る。積み重ね
可能なトレーは、成形された高分子材料によって形成され、生物学的に活性なガ
ス接触物質の多数の層に対する構造的な支持を提供するとともに、断熱された容
器および空気分配のプレナム(plenum)を提供する役割を果たす。トレーは、回
転成形してもよく、所望とあらば、リサイクル高分子樹脂で形成することもでき
る。
本発明は、従来技術のバイオフィルターシステムに優る数多くの利点を有する
。特に、積み重ね可能なトレーのモジュール性は、多数のトレー(および、対応
するガス接触媒体の活性な表面積)を、特定の夾雑部位の要件に応じて、増減可
能とする。さらに、システムのモジュール性は、組み立てを行うのに必要とする
最小の設備および要員で、バイオフィルターを現場で組み立て可能とする。
最も広い実施態様において、各トレーは、垂直な側壁を有するほぼ円形の形状
とガス分配プレナムを有する底部とから構成される。側壁および底は、ガス接触
媒体、例えば、固有の炭化水素を分解する細菌培地のコンソーシアム(consorti
um)を有する堆肥(compost)を収容するための領域を画定する。また、トレー
を垂直に密閉した配置で垂直に積み重ねられるように、ガスケット、例えば、O
−リングを具備する。トレーは、また、導入口と導出口とを有し、さらには、バ
イオフィルターの内部状態をセンサでモニターするための口を有する。
かくして、本発明の目的は、ユニットを容易に運搬可能とし、容易に組み立て
、特定の使用または廃棄場所に適合させることが可能なように、一連の同一のト
レーによって構成されるバイオフィルターを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、積み重ねてバイオフィルターを形成することので
きるモジュールトレーを提供することである。
本発明のなおさらなる目的は、大量生産が可能なモジュールユニットで構成さ
れるバイオフィルターを提供することである。
本発明のなおさらなる目的は、その中に組み込まれたプレナムを有するモジュ
ールバイオフィルターを提供することである。
本発明のこれらおよびその他の目的ならびに詳細は、以下の詳細な説明および
図面を参考とすることによって明らかとなるであろう。図面の簡単な説明
図1は、本出願のバイオフィルターの一実施態様の分解図である。
図2は、バイオフィルタートレーの上面図である。
図3は、バイオフィルタートレーの立面図である。
図4は、バイオフィルタートレーの導入口の詳細立面図である。
図5は、バイオフィルタートレーの導出口の詳細立面図である。
図6は、直列の流路を画定するために形成されたモジュールバイオフィルター
の概略図である。
図7は、直列の圧力配置に使用されるバイオフィルターの概略図である。
図8は、並列の圧力配置に使用されるバイオフィルターの概略図である。
図9は、直列−並列の圧力配置に使用されるバイオフィルターの概略図である
。
図10は、直列の減圧配置に使用されるバイオフィルターの概略図である。
図11は、並列の減圧配置に使用されるバイオフィルターの概略図である。
図12は、直列−並列の減圧配置に使用されるバイオフィルターの概略図であ
る。発明の詳細な説明
図1は、本発明のバイオフィルター10の一実施態様を表す。図1に示したよ
うに、各々がガス接触媒体14を収容する複数のトレー12は、垂直配列で積み
重ねられている。ガス気密シールは、シールするために各トレー12間に位置決
めされたO−リング16によって各逐次トレー間で達成される。一度、トレーが
互いに積み重ねられると、各トレー12のフランジ20に複数の引棒18が挿入
され、トレーのスタック(stack)を互いに締着する。引棒18は、それらの全
長に沿って螺合し、それによって、各フランジ20の上面および下面に隣接して
ワッシャー22とナット24とで位置決めされ、鎖錠力をバイオフィルタースタ
ックの全長に沿って分配する。アセンブリの頂部をシールするために、キャップ
26が使用され、アセンブリの底を補強するために、ベースまたはスキッド28
が使用される。キャップは、スクリーンまたは穿孔されたパネルを含むが、好ま
しい実施態様においては、キャップは、逆さにしたトレー12を含む。簡単に記
載すると、一定のガス導出口を有する逆さにしたトレーの使用は、プロセス流の
出口条件をモニターしやすくする。各トレーは、中央のハブ30を有する。この
ハブ
は、フランジ20をシールおよび配列して引棒18に収容するために、隣接する
トレーを位置決めしやすくする。手短に説明すると、少なくとも一つのトレーは
、夾雑物を含有するプロセスガス流用の導入口を有し、少なくとも一つのトレー
は、精製されたガス流用の導出口を有する。
ガス接触媒体は、空気流に含まれる夾雑物を代謝することのできる多数の微生
物培地を有する支持体を含む。通常の堆肥(compost)は、例えば、数多くの埋
め立て地(landfills)および堆肥化施設から広く入手可能であるが、固有の炭
化水素分解剤(degraders)のコンソーシアムを含み、かくして、本発明のガス
接触媒体として使用するのに十分に適している。例えば、ガソリンの主要な揮発
成分(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンおよびキシレン)は、シュードモナ
スプチダ(Pseudomonas putida)およびシュードモナスアエルギノサ(Pseudmon
as aeruginosa)等、堆肥中に見られる炭化水素消費微生物培地の多くによって
、容易に代謝することができる。堆肥中に含まれる細菌は、また、その他の有機
溶剤のうち、塩素化された溶剤、例えば、トリクロロエチレン(TCE)を消費
することができる。
また、プロセスガスの滞留時間を長くするのに適合した成分を有する堆肥混合
物を使用することもできる。かくして、一つの好ましい実施態様において、堆肥
と種々の粘土とを含む混合物は、そのまま堆肥と代替される。60:30:10
混合物と称される混合物は、60重量%の堆肥、30重量%のフラー土(好まし
くは、80/50のメッシュ寸法を有する非コロイド状のアタパルジャイト粘土
)および10重量%のPTIE[親有機性の粘土、すなわち、有機化合物を容易
に吸収する粘土であり、炭化水素類を吸収するのに適している。Bentec Inc., F
erndale, Michiganより入手可能。]を含む。また、少量の、好ましくは、1重
量%未満の細菌用の栄養分が使用される。好ましい栄養分は、マックスバック(
MaxBac)であり、Grace Sierra Horticultural Products Company of Milpitas,
Californiaから入手可能な徐放性の生物矯正(bioremediation)栄養源である
。
本発明は、特定のガス接触媒体の使用に限定することを意図するものではなく
、むしろ、ガス流から夾雑物を除去するための広範な種類の媒体のいずれをも包
含せんとするものである。かくして、例えば、ガス接触媒体の組成は、トレー毎
に
異なってもよい。さらに、本発明は、細菌を含有するガス接触媒体の使用にのみ
限定することを意図するものではなく、むしろ、非細菌媒体をも同様に含むこと
ができる。例えば、バイオフィルターの少なくとも一つは、汚染除去されたガス
流を化学的に“仕上げ(polishing)”するために、活性炭を含んでもよい。
ガス接触媒体が微生物培地を収容する基材である場合には、基材は、好ましく
は、上記60:30:10の混合物を含む。この物質は、それが比較的不活性で
あり、表面積が広いばかりでなく、大量の供給栄養分を含有するので、特に望ま
しい。要すれば、不活性なパッキン、例えば、松の皮を媒体の下に位置決めし、
プロセスガス流の流れを拡散し、溝形成を防止する。さらに、媒体に直接活性炭
を加えて、低濃度で存在する夾雑物の有効滞留時間を長くするか、または、夾雑
物を、より緩やかな速度で、微生物培地によって代謝する。
図2および図3は、バイオフィルターに使用するためのトレー12の一実施態
様を表す。トレー12は、好ましくは、底部34から上方に伸びる周囲側壁32
を有する円形の形状を有する。トレーは、ほとんどいずれの寸法にも形成するこ
とができるが、一つの好ましい実施態様において、トレーは、径50〜60イン
チを有する。図2は、トレーの上面図を表すが、この図2において、トレーの底
34は、多数の導出口穴38を有する上方向に伸長する複数の平行なリブ36を
有することが分かる。リブは、それを通して、汚染されたガス流が流れるプレナ
ムの上方表面を画定する。ガス流は、導出口穴38を通ってプレナムを出て、ト
レーに収容されたガス接触媒体に入る。プレナムの詳細は、ガス導入口および導
出口とともに、図3の説明でさらに詳細に記載する。
トレーは、また、底部34の中央から上方向に伸び、数多くのトレーをそれら
の外部フランジ20に直線配列で相互に固定する多数の配列フランジ40を有す
る中央ハブ30を有する。トレーの底部34は、また、穿孔すれば、フィルター
中に存在するいずれの液体をもその最も低い部分に排出する多数の円形ドレイン
42を有する。ドレイン42は、また、支柱として機能し、それにより、トレー
の底部34に対する構造的な支持を提供する。
シール溝44は、隣接するトレー間のシールを容易にするために使用されるO
−リングを収容するための周囲壁32の上方表面に設けられる。ガス導入口46
とガス導出口48とは、また、周囲側壁に設けられる。
フランジ20は、好ましくは、側壁32と一体的に成形されるが、二つの機能
を果たす。第1に、それらは、軽量の装置、例えば、フォークリフトによって、
トレーを持ち上げることのできる把持点を具備し、それらは、また、隣接するト
レーを相互に締着するためにそれを通して引棒を挿入することのできる開口50
を有する。
好ましい実施態様において、トレーは、回転成形技術を使用して成形される高
分子材料製である。図3についての説明でさらに詳細に説明するように、トレー
は、本質的に中空体であり、このような中空体は、回転成形法を使用して製造す
るのに非常に適している。トレーを構成する高分子材料は、好ましくは、高密度
ポリエチレンを含み、最も好ましくは、リサイクルポリマーを含む。回転成形法
のもう一つの追加の利点は、後で、部品、例えば、フランジ20または中央ハブ
30を結合させる必要なく、トレーをその全体として製造することができること
である。さらにこの成形技術は、言葉(text)および記号、例えば、組み立て使
用表示、会社名等を、永久的に見えるように、側壁に直接成形することができる
。
トレーの破断立面図を図3に示す。図3において、トレーの側壁32および底
部34は、中空であり、それにより、プロセス流、例えば、汚染されたガス流が
トレー内部に入るプレナムを画定することが容易に理解されるであろう。プレナ
ムは、底に沿って並列に伸びる複数のリブ36を含む。図3の右側から見ると、
図はリブに平行な方向ではないが、プレナムは、側壁32に伸び、リブ36と中
央ハブ30との双方と連通する。図3の左側は、リブの方向に平行な方向におけ
る図を示す。この図は、ドレイン42を見やすくする。トレーの底部34は、そ
の低い円周の周りに、隣接するトレーの周囲壁の上方部分を係止するように設計
されたシール溝52を有する。前述したように、周囲壁の上方部分は、O−リン
グを座し、それにより、隣接するトレー間のガス気密シールを達成する溝44を
有する。底部34は、また、隣接するトレーのハブ30の上方部分に係止するの
に適合したハブ係止ゾーン54を有する。
ガス流は、その流れがバイオフィルタートレーを通って直列に流れるか並列に
流れるかに応じて、二つの流路によって、プレナムに入ることができる。直列の
配置において、プロセス流は、導入口46を介して(図4で詳細に説明する)、
最も低いトレーのプレナムに入り、リブ36に流入し、ついで、リブを出て、穿
孔38を介して、ガス接触媒体に入る。直列流に対して、底トレー上方のトレー
全ての底部34は、プレナムの底を画定する壁に穿孔を有し、それにより、プロ
セスガスを下のトレーのガス接触媒体から隣接する上方トレーのプレナムに流入
させ、続いて、その隣接する上方のトレーのガス接触媒体に流入させる。最上方
のトレーに到達すると、ガス流は、ガス接触媒体の上部空間と連通する周囲側壁
のガス導出口を通ってバイオフィルターを出る。
これとは別に、並列流配置に対しては、プレナムの底を画定する底部34は、
穿孔されていない。この場合、各トレーは、側壁に位置決めされたプロセスガス
流導入口46を有し、そこを通って、ガスはプレナムに入る。各トレーは、また
、側壁に位置決めされたガス導出口48を有し、ガス接触媒体の上方空間と連通
し、それにより、プロセス流を隣接のトレーに流入させるよりも直接トレーを出
る。
直列および並列の配置は、限定することを意図したものではなく、むしろ組み
合わせて使用するのがよい。かくして、例えば、トレー対を通過する並列流を示
す配置が達成される。種々の流れ配置を以下に記載する。
図4は、導入口46の破断立面図である。導入口は、直接、周辺側壁32に成
形され、ねじ切りされた壁56と盲壁58とを有する。所定のトレーの導入口4
6に入り、かくして、そのトレーのプレナムに入るプロセス流を有することが望
ましく、盲壁58は、除かれるか穿孔されていて、ガス供給ラインは、ねじ切り
された壁56を介してトレーにねじ込むことができる。導入口46に入るガスは
、トレープレナムに流入し、リブ36の穿孔38を通ってガス接触媒体に入る。
図5は、トレーからのガス導出口48を示す。この口は、ガス接触媒体の上方
の空間とトレーの外部とを流体連通するように設計されている。口は、導入口お
よび導出口ガスを混合しないように、プレナムから孤立している。この口は、口
に位置決めされた時に、それを作動しないようにする一対の取り外し可能なシー
ル壁62を有するように成形される。シール壁62、64を除去すると、側壁を
介するトレーの内部とトレーの外部との間の連通が達成される。トレーは、さら
に側壁32に成形された複数のポスト66を有し、側壁に追加の構造的支持を付
与する。
バイオフィルターの一実施態様の動作を、概略的に、図6に示す。図6におい
て、各々ガス接触媒体14を収容する4個のトレー12が、相互に積み重ねられ
、O−リング16を使用してそれらの周囲壁32の周りをシールされている。5
番目のトレーは、その他のものに対して逆さにされ、バイオフィルターの上方シ
ールとして機能する。ガス流は、底のトレーの導入口46を通して底のトレーの
プレナムに流入する。ついで、ガスは、底トレーのリブを通り、その穿孔を通し
て外に出て、最も低いガス接触媒体14に流入する。媒体を出ると、ガス流は、
隣接するトレーのプレナムの底にある穿孔を通して隣接するトレーのプレナムに
入る。前述のように、ついで、ガスは、プレナムを出て、トレーのガス接触媒体
に入る。このプロセスは、ガスが最上方のガス接触媒体の上部空間に到達するま
で継続し、この空間は、逆さにした最上方のトレーによって画定される。ついで
、清浄化されたプロセスガスは、その出口48を通ってトレーを出る。
バイオフィルターの内部状態は、多数の方法によってモニターされ制御される
。例えば、図6に示したように、温度、水分含量、pH、流量等の変数を測定す
るためのプローブ70を、導入口46または導出口48を通すか(このような口
は使用してもしなくてもよい)、または、場合により、各トレーの側壁32に設
けられた口72を通して、バイオフィルター内部に挿入してもよい。プローブ7
0は、モニターおよび反応装置、例えば、コンピュータに接続し、パラメータの
変動、導入口および導出口のプロセス流の品質等に応答して、内部条件を変更す
ることが可能である。例えば、プローブがバイオフィルターを通るプロセスガス
流の品質の低下を検知すると、プロセス流の流量は、フィルター内のガスの滞留
時間を長くするように減速し、それによって、微生物培地がより長く夾雑物を代
謝できるようにすることができる。同様に、その他のパラメータ、例えば、温度
、水分含量、pH等も、十分に、制御可能である。
プロセスガスをバイオフィルターに供給し、それを通すための種々の配置を概
略的に図7〜図12に示す。図7において、直列の圧力配置では、汚染されたプ
ロセスガス流が、汚染された土壌100から防爆送風機106を介して、穿孔さ
れたパイプ102に引き込まれる。水分分離器104は、送風機に入る前に、プ
ロセス流から水分を除去する。続いて、プロセス流の温度および湿度を調節する
ことのできる湿潤器108を使用して、プロセス流がバイオフィルター10に入
る前にその流れを処理する。湿潤器は、好ましくは、プロセス流の湿度レベルを
ほぼ100%に上昇させる。このようにして、プロセス流の温度は、湿潤ガス流
の熱容量が増大するので、容易に制御することができる。流れは、直列に配置さ
れたトレーを通って、フィルターの最下方の部分から最上方の部分に流れ、最終
的には、フィルターを出て、導出管110によって、大気中またはさらなる処理
施設に入る。
図8において、並列の圧力配置では、システムは、湿潤器の出口までは、直列
の圧力配置と同一に形成される。しかし、湿潤器108を出ると、プロセス流は
、プロセス流を分割し、独立に、各トレーのプレナムに流入させ他のプロセス流
から孤立させる導入口マニフォールド112に流入される。各トレーは、また、
その各々が1個のトレーを流通するプロセス流を再合流させ、大気中または後続
の処理装置に排気する導出口マニフォールド114に接続した導出口を有する。
精製されたガス流がトレーの頂部を通るよりもむしろトレーの側壁を通ってトレ
ーを出る本発明の実施態様において、精製されたガス流は、ガス接触媒体の頂部
上方より取り出すのが好ましい。かくして、トレーは、ガス接触媒体の充填レベ
ルよりも上方の側壁に位置決めされた導出口を有するように設計してもよく、こ
れとは別に、導出口のトレー内部側にパイプエルボー(pipe elbow)を設置し、
ガス接触媒体表面の上方からプロセス流を取り出すためのシュノーケルとして機
能させてもよい。
図9は、直列−並列の圧力配置であり、図7および図8に示したシステムの混
成である。図9において、湿潤器の出口までのシステムの前端は、図7および図
8に示したものと同一である。バイオフィルター10に到達すると、プロセス流
は、1つおきのトレーのプレナムに直接ガスを供給する部分導入口マニフォール
ド116に入る。各プロセス流は、第1のトレーから第2のトレーに直列に流入
し、各第2のトレーの導出口を通って、部分導出口マニフォールド118に入り
、そこで、処理されたガス流は、再合流され、大気中または後続の処理施設に送
られる。かくして、この配置は、ガス流を並列に分割し、その各々が直列に多数
の
卜レーに流入する。
図10〜図12に示したシステムは、図7〜図9に示したシステムと、プロセ
ス流が、加圧によるのではなく、減圧によって、バイオフィルターを通って流れ
る点で異なる。かくして、図10に示したように、直列減圧配置では、プロセス
流は、汚染された土壌100から穿孔されたパイプ102を介して引き込まれ、
直接、湿潤器108に至る。湿潤器から、プロセス流は、直接、バイオフィルタ
ー10の最下方のトレーの導入口に流入し、バイオフィルター10を通って直列
に上方に進行し、その最上方のトレーを出る。バイオフィルターを出ると、精製
されたプロセス流は、水分分離器104を通り、続いて、システムを通るプロセ
ス流を吸引する吸引力を提供する防爆送風機106を通る。送風機106を出る
と、プロセス流は、大気中に排気されるか、後続の処理装置に流入させられる。
図11は、並列減圧配置であり、プロセス流が土壌から引き込まれ、バイオフ
ィルター導出口の下流に位置決めされた送風機106によって発生する減圧によ
って、バイオフィルター10を通る以外は、図8の配置と同様である。並列の圧
力配置におけると同様に、導入口マニフォールド112および導出口マニフォー
ルド114は、プロセス流を、最初に分離し、ついで、再合流するために使用さ
れる。
図12は、直列−並列減圧配置であり、図9とは、バイオフィルター10導出
口の下流に送風機106を位置決めすることによって発生する吸引力によって、
プロセス流が土壌からバイオフィルターに吸引される点で異なる。直列−並列圧
力配置におけるように、部分導入口マニフォールド116および部分導出口マニ
フォールド118は、プロセス流を分割し、ついで、再合流するために使用され
る。
本発明は、1個のバイオフィルターの使用に限定することを意図するものでは
ない。むしろ、汚染場所の具体的な要件に応じて、上記タイプの数多くのバイオ
フィルターを直列または並列に相互に接続するのがよい。さらに、本発明は、ま
た、プロセス流が最下方のトレーから上方にのみ直列にトレーを介して移動する
配置に係ることを意図したものではない。むしろ、本システムは、所望とあらば
、下降流または多方向のガス流を形成するのがよい。実施例
以下の実施例は、本発明を例示し、さらに定義するためのものである。各実施
例において、その各々が前述したガス接触媒体の層を支持する多数のステンレス
スチールプレナムを有するスキッドを取り付けたシリンダー状のスチール容器を
含むプロトタイプのユニットを使用した。シリンダーは、径60インチ、高さ8
4インチであった。前述したように個々の成形されたトレーによって構成されて
いないが、マルチトレー配置の適性を検討するために、プロトタイプのアセンブ
リを使用した。ガスサンプリング口を導入口、導出口と、各ガス接触媒体層間に
設けた。20mlのシリンジを使用して、各口から毎週試料を採取した。ついで、
試料を、分析のために、E.G.& G Chandler Series 100 GC/FIDに直接注入した。
ついで、クロマトグラフからの出力は、Spectra-Physics Model 4400積分器に送
った。積分器により、以下の各実施例に示した種々の夾雑物の種特定分析値を計
算した。実施例 1(51.0%除去)
実施例 2(64.0%除去)
実施例 3(52.0%除去)
実施例 4(73.9%除去)
等価体
本発明の特定の特徴は、いくつかの実施態様および図面に含まれているが含ま
れていないものもあるので、各特徴は、本発明に従うその他の特徴のいずれかま
たは全てと組み合わせることができることに注意するべきである。
前述の本発明の説明は、単なる例を示すことを意図したもので、例示された実
施態様は、単なる例を表すものであって、その他の変形、態様および等価体は、
本発明の趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本発明につい
て説明したので、私は、本発明の特許保護を請求する次第である。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1994年12月13日
【補正内容】
補正箇所:英文明細書 3頁27行〜5頁 8行迄を差し替え
翻訳文明細書 3頁 6行〜4頁10行迄
土壌から夾雑物を取り除き、続いて、処理する土壌換気に対する別法としては
、種々の夾雑物を生物学的に消化(biological digestion)するためのその場(
in situ)における種々の方法が使用されてきた。これらのシステムは、生物矯
正(bioremediation)システムと称されることが多い。例えば、Hater et al.に
対する米国特許No. 4,850,745は、石油炭化水素で汚染された土壌を処理するた
めのシステムを記載している。このシステムは、石油炭化水素を分解することの
できる細菌培地を覆う砂利(gravel)層を収容する掘削孔(excavated cavity)
を含む。培地に直接栄養分を分配することのできるパイプシステムおよび培地を
有する領域を通る空気流を供給するための手段も同様に備えている。使用におい
て、表面からの空気は、汚染された土壌を通して、直接、細菌培地に引き込まれ
、それにより、夾雑物を搬入し、それらを大気中に放出する前に、細菌により消
化させる。このようなシステムは、限られた面積、すなわち、漏出石油貯蔵タン
クの直下に横たわる領域の汚染された土壌を浄化するためには有効であるが、こ
のシステムは、貯蔵タンクを設置する前に、掘削および設置を必要とし、処理面
積を容易に変更または拡張できず、汚染除去プロセスを最適の反応パラメータ内
で維持するための適当なプロセス制御を提供できないという欠点を有する。
公報EP-A-0 470 468は、空気流の生物学的な処理方法に関する。この引例は、
その各々が空気流中の夾雑物を生物学的に処理するための媒体を収容するマニフ
ォールドによって接続された複数のガス処理ユニットを有するシステムを開示し
ている。
公報GB-A-712,628は、複数の重ね合った同一のトレー部分ユニットを有し、そ
の各々が上方向および下方向に伸びる一体となった導入口および導出口ガス通路
を有し、さらに各々が開口されるかグリッド支持体上にガス精製物質の単一層を
収容するのに適合したチャンバを有する垂直ガス精製器に関する。
公報FR-A-1,001,865は、ガス処理装置内にガス接触媒体を保持するためのデイ
スク形状の複数のグリッドを有するガス処理装置を開示している。
公報EP-A-0,347,407は、廃ガスの生物学的処理のための装置を開示している。
生物学的な濾過媒体を収容する複数の相互に鎖錠される積み重ねられたトレーを
有する装置が開示されている。
公報DE-U-91 0-133.3は、開口したプレート上に保持された少なくとも一つの
フィルター媒体層を使用するバイオフィルターを開示している。
米国特許No. 5,082,475は、緩衝剤ユニットがバイオフィルターシステムと組
合わされた廃棄空気精製方法に関する。緩衝剤は、無機または有機化合物がバイ
オフィルターに放出される速度を制御するために使用される。
米国特許No. 4,662,900は、生物学的な処理を使用して、廃ガスから悪臭およ
び/または有毒成分を除去するための方法に関する。除去は、ガス流を、湿潤温
度調整セクション、ついで、フィルター床に通すことによって達成される。フィ
ルター床は、混合物もしくは無機生物活性物質(すなわち、堆肥)、不活性画分
ならびに中和および有機物緩衝用添加剤からなる。
かくして、資本投下が低く、高い除去効率、低い維持費および最小のエネルギ
ー需要を必要とする処理システムに対する必要性が存在する。また、プロセス空
気流からの夾雑物、例えば、VOCを除去するための比較的単純で、なおかつ、
有効な手段に対する必要性が存在する。発明の概要および目的
本発明は、空気流から夾雑物を除去するためのモジュールバイオフィルターを
提供する。さらに詳しくは、本発明は、その幾つかもしくは全部が、プロセス空
気流からの夾雑物、例えば、VOCを除去するのに適合したガス接触媒体を収容
する積み重ね可能な一連のトレーを有するモジュールユニットに係る。積み重ね
可能なトレーは、成形された高分子材料によって形成され、生物学的に活性なガ
ス接触物質の多数の層に対する構造的な支持を提供するとともに、断熱された容
器および空気分配のプレナム(plenum)を提供する役割を果たす。トレーは、回
転成形してもよく、所望とあらば、リサイクル高分子樹脂で形成することもでき
る。
本発明は、従来技術のバイオフィルターシステムに優る数多くの利点を有する
。特に、積み重ね可能なトレーのモジュール性は、多数のトレー(および、対応
す
るガス接触媒体の活性な表面積)を、特定の夾雑部位の要件に応じて、増減可能
とする。さらに、システムのモジュール性は、組み立てを行うのに必要とする最
小の設備および要員で、バイオフィルターを現場で組み立て可能とする。
補正箇所:請求の範囲を以下の通り補正する
請求の範囲
1. ガス接触媒体(14)を収容するための領域を画定する底部(34)と周
辺側壁(32)とを有し、前記周辺側壁が各々トレーを積み重ねた時に隣接する
トレー間をシールするように構成、かつ、配置される上端(44)および下端(
52)を有するフィルター(10)用の積み重ね可能なトレー(12)において
、前記トレーが前記底と前記側壁とによって画定される領域にガスを流入させる
ように構成、かつ、配列されたプレナムを含み、さらに、底部、周辺側壁および
プレナムの各々が成形された一体型の高分子構造物の一体部分であることを特徴
とするトレー。
2. 前記周辺側壁が、場合により、ガスをプレナムに流入させるための成形口
(46)を含む、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。
3. 前記周辺側壁が、底部および周辺側壁によって画定された領域から、場合
により、ガスを出すための成形された口(48)を含む、請求項1に記載の積み
重ね可能なトレー。
4. 前記周辺側壁が、トレーを隣接したトレーに対して位置決めすることがで
きるように構成、かつ、配列された複数の一体成形されたフランジ(20)を含
む、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。
5. 前記フランジが、さらに、各トレーをそれに隣接するトレーに係止するた
めの手段(50)を含む、請求項4に記載の積み重ね可能なトレー。
6. さらに、前記係止手段を直線的に配列するように、トレーを積み重ね可能
に構成、かつ、配列する一体成形された中央ハブ(30)を含む、請求項5に記
載の積み重ね可能なトレー。
7. 前記底部が、複数の成形されたドレイン(42)を含む、請求項1に記載
の積み重ね可能なトレー。
8. 前記高分子構造物がポリエチレンを含む、請求項1に記載の積み重ね可能
なトレー。
9. 前記高分子構造物がリサイクルされたポリマーを含む、請求項1に記載の
積み重ね可能なトレー。
10. さらに、隣接するトレー間のシールを達成するためにO−リング(16
)を含む、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。
11. さらに、トレーの内部をモニターすることができるような成形された口
(72)を含む、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。
12. 各トレーがすぐ隣接するトレーを密封係止する、ガス接触媒体(14)
を収容するための少なくとも一つの領域を画定するために構成、かつ、配列され
た複数の積み重ね可能なトレー(12);少なくとも一つのトレーに組み込まれ
た少なくとも一つのガス導入口;少なくとも一つのトレーに組み込まれた少なく
とも一つのガス導出口;ガス流を精製するためのガス接触媒体を収容する少なく
とも一つのトレー;および、ガス接触媒体を収容するための領域を画定する周辺
側壁(32)を備えた底部(34)を有する少なくとも一つのトレーを含むガス
流から夾雑物を除去するためのフィルター(10)において、前記トレーが、さ
らに、前記底と前記側壁とによって画定される領域にガスを流入させるように構
成、かつ、配列されたプレナムを含み、さらに、底部、周辺側壁およびプレナム
の各々が成形された一体型の高分子構造物の一体部分であることを特徴とするフ
ィルター。
13. 前記ガス接触媒体(14)が、夾雑物を代謝するための少なくとも一つ
の微生物培地を収容するための基材を含む、請求項12に記載のフィルター。
14. 第1のトレーが第1のガス接触媒体を収容し、第2のトレーが第2のガ
ス接触媒体を収容し、第1および第2の媒体が、異なる微生物培地を収容する、
請求項13に記載のフィルター。
15. 少なくとも一つのトレーにおける前記ガス接触媒体が活性炭を含む、請
求項12に記載のフィルター。
16. 前記基材が複数の微生物培地を含む、請求項13に記載のフィルター。
17. 前記高分子構造物がポリエチレンを含む、請求項12に記載のフィルタ
ー。
18. 高分子構造物がリサイクルされたポリマーを含む、請求項12に記載の
フィルター。
19. トレーが、O−リング(16)を使用して、密封係止されている、請求
項12に記載のフィルター。
20. さらに、フィルターの内部をモニターするための少なくとも一つの手段
(70)を含む、請求項12に記載のフィルター。
21. ガス流が複数のトレー内を直列に流れるように構成、かつ、配列された
、請求項12に記載のフィルター。
22. ガス流が複数のトレー内を並列に流れるように構成、かつ、配列された
、請求項12に記載のフィルター。
23. ガス接触媒体を収容する各トレーが、さらに、成形された導入口および
導出口を含み、各導入口が導入口マニフォールド(112)と流体連通し、各導
出口が導出口マニフォールド(114)と流体連通している、請求項22に記載
のフィルター。
24. 複数の並列ガス流を生ずるように構成、かつ、配列され、並列ガス流の
各々が複数のトレーに直列に流入する、請求項12に記載のフィルター。
25. 各々が成形された導入口を有する第1の複数のトレーと各々が成形され
た導出口を有する第2の複数のトレーとを有し、前記第1の複数のトレーの各々
が前記第2の複数のトレーにおける対応するトレーを有し、各並列ガス流が第1
のトレーの成形された導入口に流入し、第2のトレーの成形された導出口から流
出するように、フィルターが構成され、かつ、配列されている、請求項25に記
載のフィルター。
26. 各第1および第2のトレーの間に位置決めされた追加のトレーをさらに
含む、請求項25に記載のフィルター。
27. 各成形された導入口が、導入口マニフォールド(116)と流体連通し
、各成形された導出口が、導出口マニフォールド(118)と流体連通している
、請求項25に記載のフィルター。
28. ガス流から夾雑物を除去するための方法であって、該方法が、
(a) 各々がガス接触媒体(14)を収容するための領域を画定し、トレー
をすぐ隣接するトレーと密封係止し、前記ガス接触媒体が夾雑物を代謝するため
の微生物培地を含む少なくとも一つの基材を含む複数のトレー(12)から形成
されるフィルター(10)を用意し;
(b) ガス流をフィルターに流し;
(c) 微生物培地が夾雑物を代謝するのに十分な時間および条件下、前記ガ
ス流を前記ガス接触媒体と接触させ;次いで
(d) このガス流を前記フィルターから流出させる;
各工程を含み、
前記フィルターは、各トレーが底部(34)と周辺側壁(32)とによって画
定される領域にガス流を流入させるように構成、かつ、配置されたプレナムを含
み、さらに、底部、周辺側壁およびプレナムの各々が成形された一体型の高分子
構造物の一体部分であることを特徴とする方法。
29. ガス流が、単一の導入口を通して前記フィルターに流入される、請求項
28に記載の方法。
30. 前記ガス流が、複数の導入口を通して前記フィルターに流入される、請
求項28に記載の方法。
31. 前記ガス流が、前記ガス接触媒体に接触する前に、プレナムに流入する
、請求項28に記載の方法。
32. 前記ガス流が、複数のトレーを通して、直列に、流れる、請求項28に
記載の方法。
33. 前記ガス流が、複数のトレーを通して、並列に、流れる、請求項28に
記載の方法。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AU,BB,BG,BR,BY,CA,
CZ,DK,FI,HU,JP,KR,KZ,LK,M
G,MN,MW,NO,NZ,PL,RO,RU,SD
,SK,UA,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. バイオフィルター用の積み重ね可能なトレーであって、該トレーが、それ より伸びる周囲側壁を有する底部分を含み、前記底部分と側壁とが、ガス接触媒 体を収容するための領域を画定し、このようなトレーが積み重ねられる時に前記 周囲側壁が、隣接したトレー間をシールするために、各々構成され、かつ、配列 された上方および下方端を有し、前記トレーが、さらに、前記底および前記側壁 によって画定された領域にガスを導くように構成され、かつ、配列されたプレナ ムを含むトレー。 2. 前記プレナムが、前記底部分と一体的に成形されている、請求項1に記載 の積み重ね可能なトレー。 3. 前記プレナムが、さらに、前記周囲側壁に一体的に成形されている、請求 項2に記載の積み重ね可能なトレー。 4. 前記周囲側壁が、場合により、ガスをプレナムに導く口を含む、請求項1 に記載の積み重ね可能なトレー。 5. 前記周囲側壁が、場合により、ガス接触媒体を収容する領域からガスを導 き出すための口を含む、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。 6. 前記周囲側壁が、トレーを隣接するトレーに対して位置決めするように構 成され、かつ、配列された複数のフランジを含む、請求項1に記載の積み重ね可 能なトレー。 7. 前記フランジが、隣接する各トレーごとに係止するための手段を含む、請 求項6に記載の積み重ね可能なトレー。 8. さらに、前記係止手段が直線的に配列されるように、トレーを積み重ねて 構成、かつ、配列する中央ハブを含む、請求項7に記載の積み重ね可能なトレー 。 9. 前記底部部分が複数のドレインを有する、請求項1に記載の積み重ね可能 なトレー。 10. 高分子材料で製造された、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。 11. 前記高分子材料が、ポリエチレンを含む、請求項10に記載の積み重ね 可能なトレー。 12. 前記高分子材料がリサイクルされたポリマーを含む、請求項10に記載 の積み重ね可能なトレー。 13. さらに、隣接するトレー間のシールを達成するためのO−リングを含む 、請求項1に記載の積み重ね可能なトレー。 14. さらに、トレーの内部をモニターするための口を含む、請求項1に記載 の積み重ね可能なトレー。 15. ガス流から夾雑物を除去するためのフィルターであって、該フィルター が、 各トレーがガス接触媒体を収容するための領域を画定するように構成され、か つ、配列され、各トレーがすぐ隣接のトレーを密封係止する複数の積み重ね可能 なトレー; 少なくとも一つのトレーに組み込まれた少なくとも一つのガス導入口; 少なくとも一つのトレーに組み込まれた少なくとも一つのガス導出口;および 、 ガス流を精製するためのガス接触媒体を収容する少なくとも一つのトレー; を含むフィルター。 16. 前記ガス接触媒体が、夾雑物を代謝するための少なくとも一つの微生物 培地を収容する基材を含む、請求項1に記載のフィルター。 17. 第1のトレーが第1のガス請求項媒体を収容し、第2のトレーが第2の ガス接触媒体を収容し、前記第1および第2の媒体が、異なる微生物培地を収容 する、請求項16に記載のフィルター。 18. 少なくとも一つのトレーにおける前記ガス接触媒体が、活性炭を含む、 請求項15に記載のフィルター。 19. 前記基材が、複数の微生物培地を含む、請求項16に記載のフィルター 。 20. 各トレーが、高分子材料によって製造されている、請求項15に記載の フィルター。 21. 前記高分子材料が、ポリエチレンを含む、請求項20に記載のフィルタ ー。 22. 前記高分子材料が、リサイクルされたポリマーを含む、請求項20に記 載のフィルター。 23. 前記トレーが、O−リングを使用して、密封係止されている、請求項1 5に記載のフィルター。 24. さらに、フィルターの内部をモニターするための少なくとも一つの手段 を含む、請求項15に記載のフィルター。 25. 複数のトレーを介して、直列に、ガス流を流すように構成、かつ、配列 された、請求項15に記載のフィルター。 26. 複数のトレーを介して、並列に、ガス流を流すように構成、かつ、配列 された、請求項15に記載のフィルター。 27. ガス接触媒体を収容する各トレーが、さらに、導入口と導出口とを有し 、各導入口が、導入口マニフォールドと流体連通し、各導出口が、導出口マニフ ォールドと流体連通している、請求項26に記載のフィルター。 28. 複数の並列ガス流を生じるように構成、かつ、配列され、各並列ガス流 が、複数のトレーに直列に流入する、請求項15に記載したフィルター。 29. 各々が導入口を有する第1の複数のトレーと各々が導出口を有する第2 の複数のトレーとを有し、前記第1の複数のトレーの各々が前記第2の複数のト レーにおける対応するトレーを有し、各並列ガス流が第1のトレーの導入口に流 入し、第2のトレーの導出口から流出するように、フィルターが構成され、かつ 、配列されている、請求項28に記載のフィルター。 30. さらに、各第1のトレーと第2のトレーとの間に位置決めされた追加の トレーを含む、請求項29に記載のフィルター。 31. 各導入口が、導入口マニフォールドと流体連通し、各導出口が、導出口 マニフォールドと流体連通している、請求項29に記載のフィルター。 32. ガス流から夾雑物を除去するための方法であって、該方法が、 (a) 各トレーがガス接触媒体を収容するための領域を画定するように構成 され、かつ、配列され、各トレーがすぐ隣接のトレーを密封係止する複数のトレ ーと、夾雑物を代謝するための微生物培地を含む少なくとも一つの基材とを収容 するガス接触媒体とを含むフィルターを用意し; (b) ガス流をバイオフィルターに流し; (c) 微生物培地が夾雑物を代謝するのに十分な時間および条件下、前記ガ ス流を前記ガス接触媒体と接触させ;次いで (d) このガス流を前記フィルターから流出させる; 各工程を含む方法。 33. 前記ガス流が、単一の導入口を通して前記フィルターに流入される、請 求項32に記載の方法。 34. 前記ガス流が、複数の導入口を通して前記フィルターに流入される、請 求項32に記載の方法。 35. 前記ガス流が、前記ガス接触媒体に接触する前に、フィルター中に収容 されたプレナムに流入する、請求項32に記載の方法。 36. 前記ガス流が、複数のトレーを通して、直列に流れる、請求項32に記 載の方法。 37. 前記ガス流が、複数のトレーを通して、並列に流れる、請求項32に記 載の方法。 38. バイオフィルターに使用するためのガス接触媒体であって、該媒体が、 (a) 固有の炭化水素を分解する複数の細菌培地を有する堆肥と; (b) 媒体と接触するガスの滞留時間を長くするのに適合した粘土混合物と ;を含む媒体。 39. 前記混合物が、フラー土と親有機性粘土とを含む、請求項38に記載の ガス接触媒体。 40. 前記粘土混合物が、フラー土と親有機性の粘土とを、ほぼ3:1の重量 比で含む、請求項39に記載のガス接触混合物。 41. 前記堆肥および粘土混合物が、ほぼ3:2の重量比で存在する、請求項 39に記載のガス接触媒体。 42. 追加として、細菌培地用の栄養源を含む、請求項38に記載のガス接触 媒体。 43. 前記栄養源が、媒体の1重量%未満を構成する、請求項42に記載のガ ス接触媒体。
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