バイオガスの脱硫、どう選ぶ？

大量かつ高濃度の脱硫には湿式を、その逆に乾式を用い、余裕があり手間を惜しまない場合は生物法を用いる

また、湿式の脱硫精度は高くなく、数百ppm程度にしかならないでしょう

大量かつ高濃度の脱硫には湿式を、その逆に乾式を用い、余裕があり手間を惜しまない者は生物法を使う――この言葉は実に的確だ。湿式法でも乾式法でも30ppm以下を達成できる。生物脱硫ではその精度は得られない。

しかし、生物処理法の方が比較的クリーンで、湿式法と乾式法の両方に二次汚染の問題があります。特に乾式法では、使用済みの脱硫剤は埋め立てるしかなく、実際に取り出す時には多量の硫黄が再び気体となって漏れ出してしまいます

生物脱硫の原料適応性はどうか？生物菌株のコストが依然として大きな問題のようだ

乾式法および湿式法の除去精度はこの数値以上です。特に乾式法では、1PPMまで達成することも問題ありません。主に硫黄吸収容量や交換周期の問題に関わってきます。ところで、ご存知の範囲で、生物脱硫の精度はどの程度まで達成可能でしょうか？

ご意見に賛同します。バイオガスというシステムにおいて、硫黄の存在形態は多様で、硫化水素の他にもさまざまな有機硫黄化合物が存在します。生物学的な脱硫法には、それ相応の選択性があるのでしょうか

湿式脱硫は、物理吸収法、化学吸収法、酸化法の3つに大別できる。炭酸ナトリウム、アンモニア水、アルコールアミン溶液などを用いて硫化水素を吸収する方法が化学吸収法である；硫化水素を冷たいメタノールで吸収するのは物理吸収法です；アルカリ性溶液を吸収剤とし、酸素担体を触媒として加えて硫化水素を吸収し、それを単体硫黄に酸化する方法が酸化法であり、この方法は溶液による吸収を用い、酸化再生の特徴を持つため、この脱硫法は湿式酸化法とも呼ばれる。上記の3つの脱硫方法のうち、物理吸収法と化学吸収法には硫化水素の再処理という問題がある。 現在、湿式酸化法は技術が成熟しており信頼性が高く、脱硫効率は99.5％以上に達する。国内の湿式酸化法は、主に改良ADA法、タンニン法、PDS法などが代表的である。 （1）改良ADA法：別名改良アントラキノン二スルホン酸法で、成熟した酸化脱硫法であり、脱硫率は99.5％以上に達する。その主な反応は以下の通りです。脱硫塔内での反応：pH=8.5～9.2の希アルカリ液に硫化水素を吸収させ、硫黄化水素を生成します。 Na2CO3 + H2S → NaHS + NaHCO3
硫化水素は酸化バナジウムナトリウムと反応して単体硫黄を生成する：
2NaHS + 4NaVO3 + H2O → Na2V4O9 + 4NaOH + 2S

酸化状態のADAにより、ケト酸化バナジウムナトリウムが酸化バナジウムナトリウムに変換される：
Na2V4O9 + 2ADA（酸化状態）+ 2NaOH + H2O
4NaVO3 + 2ADA（還元状態）

再生過程における反応：還元状態のADAは空気中の酸素によって酸化状態に変わり、その後溶液はポンプで吸収塔に送られて循環利用される。 2ADA（還元状態）+O2 → 2ADA（酸化状態）+2H2O
改良ADA溶液の成分では、炭酸ナトリウム（Na2CO3）が吸収剤として機能し、ADAが硫黄析出のための酸素運搬体として働き、バナジン酸塩がADAによる硫黄析出過程の触媒として機能する。 改良ADA法は、技術が成熟しており、プロセスの規格化が進んでいて、溶液の性能が安定しており、技術的・経済的指標も良好な脱硫方法です。この方法は、硫黄の回収率が高く、回収される硫黄の純度も高いという利点があり、また、溶液は人間や生物に有害な影響を与えず、炭素鋼に対しても腐食作用を示しません。その欠点は、硫黄によって脱硫塔内の充填材が詰まりやすいことである。 （2）クロロフィル法：クロロフィルはポリフェノール系（タンニン）物質で、ADAの代わりに酸素運搬体として使用でき、価格が安い。この方法の吸収効果はADAに近く、脱硫塔の充填材が詰まりにくい、コルク資源が豊富で価格が安いといった利点がある。欠点は、脱硫液の調製やシステムへのタンニン剤の補給の際に、加熱溶解する工程が必要であることだ。 （3）PDS法：PDSはフタロシアニンスルホネート系化合物の混合物で、高い触媒活性を有している。PDS脱硫は、他の各種湿式酸化法脱硫と同じ製造工程を持つため、ADA法やタンニン法からPDS脱硫に切り替える際には、既存の工程を変更する必要はなく、脱硫液中のADAまたはタンニンの代わりにPDSを使用するだけでよい。 PDSは触媒活性が高く、使用量が少なく、消費量も低い。溶液の再生時に発生する硫黄泡は、硫黄結晶粒子が大きく分離しやすいため、脱硫液内の懸濁硫黄含有量は低い。この方法は無機硫黄だけでなく、有機硫黄の除去にも優れた効果を発揮する。PDSは人体に有害な影響を与えず、脱硫液も装置にほとんど腐食を引き起こしません。脱硫液中のPDS含有量が極めて少なく、また硫黄泡によって容易に持ち去られて損失してしまうため、一度に大量に添加すると、PDSが反応に参加する前に泡と共にシステム外に排出され、損失が多くなる。したがって、24時間連続して滴下する方法で添加する必要がある。 また、最新の脱硫剤の代表的なものにSY-7と888があり、これらはPDSの欠点を補うために改良された触媒で、触媒活性が高く、使用量が少なく、消費量も低いという特徴を持っています。

乾式脱硫とは、固体吸収剤または吸着剤を用いて硫化水素や有機硫黄を除去する方法です。乾式脱硫は、工程が短く、設備構造が単純で、ガスの精製度が高く、操作が安定しているという利点がある。しかし、この方法は通常固定層反応器を使用し、定期的に脱硫剤を交換する必要があるため、連続的には行えない。脱硫剤の硫黄容量（単位質量あたりに除去できる最大の硫黄量）の制約があるため、乾式脱硫は一般的に硫黄含有量が低い場合に用いられる。 乾式脱硫の方法は多数あり、現在主に用いられているのは酸化鉄法、活性炭法、酸化亜鉛法、有機硫黄（COS、CS2）加水分解法などである。 湿式炭酸ナトリウムの利点は、ガス量や硫化水素濃度の変動に耐えられることであり、乾式酸化鉄脱硫の利点は脱硫精度が高いことです。ガスはまず湿式脱硫によって初期の粗脱硫を行い、バイオガス中の硫化水素の大部分を除去する。湿式脱硫で吸収されなかったわずかな硫化水素は、乾式脱硫用の酸化鉄脱硫剤によって吸収され、湿式脱硫と乾式脱硫を組み合わせた脱硫処理後の硫化水素濃度は＜8mg/Nm3となる。湿式炭酸ナトリウム脱硫では、脱硫液の循環再生プロセスが採用されており、汚染性廃水は排出されません。また、湿式脱硫で濾過された硫黄泡や、乾式脱硫で硫化水素を吸収した後の脱硫剤も回収して、硫酸工場に販売することが可能です。この工程で使用される化学原料や装置は、すべて無毒かつ無害で、操作も簡単であり、安全上のリスクもありません。水酸化ナトリウムによる脱硫や純乾式脱硫と比較して、脱硫効率が高く、運転コストが低いといった利点がある。この工程は、従来のガス脱硫で確立されたタンニンによる脱硫法を基盤としつつ、何度も改良が加えられ、現在では国際的な同業他社の先進水準に達している。湿式炭酸ナトリウム法は脱硫効率が安定しており、乾式脱硫法は脱硫精度が高い。乾湿併用の脱硫方法を採用することで、両方の脱硫方法の長所を十分に活かし、脱硫精度と運転コストの両面で最適化を実現する。

私が知っている生物法プロセスには、吸収と反応を1つの反応器で行うプロセスと、吸収と生物反応を2つの反応器で行うプロセスの2種類があります。後者の方はよく理解しており、投資額や運用の簡便さの面ではまずまずだと感じていますが、これは最初のプロセスのことを指しているのでしょうか。