(57)【要約】【課題】アンモニアを含む臭気ガスを、脱臭することが可能な脱臭装置を提供する。【解決手段】二酸化炭素の供給部と、アンモニアの供給部と、水の供給部と、二酸化炭素の供給部から供給された二酸化炭素と、アンモニアの供給部から供給されたアンモニアと、水の供給部から供給された水とを接触させる充填塔とを備え、充填塔の充填材が、ステンレス鋼である脱臭装置を構成する。【選択図】図１
2010214243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素の供給部と、
アンモニアの供給部と、
水の供給部と、
前記二酸化炭素の供給部から供給された二酸化炭素と、前記アンモニアの供給部から供給されたアンモニアと、前記水の供給部から供給された水とを接触させる充填塔とを備え、
前記充填塔の充填材が、ステンレス鋼を含んで構成されている
ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
前記ステンレス鋼が、ＳＵＳ３０４、又は、ＳＵＳ３１６から選ばれる少なくとも１種類以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
前記二酸化炭素の供給部及び前記アンモニアの供給部が堆肥化装置であることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項４】
前記水の供給部が、前記堆肥気化装置からの排気側に接続された熱交換器であることを特徴とする請求項３に記載の脱臭装置。
【請求項５】
アンモニア、二酸化炭素、及び、水を、ステンレス鋼を充填材として用いた充填塔内で接触させることを特徴とする脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア及び二酸化炭素が含まれる臭気ガスを脱臭するための脱臭装置及び脱臭方法に係わる。
この臭気ガスに含まれる臭気成分は、例えば悪臭防止法に定められる悪臭物質であり、具体的にはアンモニアや硫黄化合物、有機酸等が該当するが、ここでは、特に臭気ガスの主成分であるアンモニアの脱臭方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家禽、豚、牛そのほかの家畜の飼養がなされる畜産場、これら畜産場から出てくる家畜の排泄物や飼料等の廃棄物の集積場、また、これら排泄物等を用いて堆肥生産を行う作業場、工場等から発生する悪臭は、近隣住民とのトラブルの原因ともなり、近隣住民の生活に影響を及ぼす大きな問題となっている。
【０００３】
特に、昨今、郊外への住宅地の進出によって、畜産場や工場と民家との距離が接近する傾向にあり、異臭、悪臭の完全な脱臭の必要性が高まっている。
一般に、養豚場における豚１頭で、人間１０人分の排泄物が発生するといわれており、多くの豚を扱う養豚場では、その発する悪臭に対する近隣住民からの苦情に対する対応に苦慮しているのが現実である。
【０００４】
また、畜産排泄物の多くは堆肥化されるが、この堆肥生産を行う工場や作業場から発生する強烈な悪臭に関しても、近隣住民からの苦情が寄せられており、その脱臭は必須のものとなっている。
この脱臭方法及び脱臭装置としては、例えば微生物を使ったいわゆる生物脱臭法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載された脱臭方法は、臭気成分を含んだ気体を所要の濃度に調製された微生物培養液中に送り込み、これをバブリングさせて臭気成分を除去する方法である。
この方法では、微生物培養液内で臭気成分を除去する際に、微生物の脱臭作用によって微生物が減少した微生物培養液にエネルギー源を供給して微生物培養液中の微生物を培養増殖させることができる。
そして、この培養増殖によって所要の濃度に回復された微生物培養液を脱臭装置内に循環させることで、常に微生物の培養増殖によって所要の濃度に回復された微生物培養液により臭気成分を含んだ臭気ガスの脱臭を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８３２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、微生物を用いた脱臭方法では、臭気ガスに含まれるアンモニアの濃度が高い場合には、処理が困難である。このため、家畜糞尿の堆肥化装置として、縦型急速発酵装置のような、アンモニアを含む臭気ガスが大風量で発生する装置を用いた場合には、適用することができない。
【０００８】
また、微生物を用いた脱臭方法は、脱臭効果が気温の影響をうけるため、微生物の好適な生育範囲の１５〜３５℃の間で処理しなければ、極端に脱臭効率が悪くなるという問題がある。これは、厳寒期の屋外の気温では低すぎ、堆肥化装置より堆肥化により熱が６０〜８０℃発生するため、そのままでは使用することができない。さらに堆肥化装置から出た排気を常温に落としてしまうと、大量の水分が発生してしまい、この処理が困難となる。
【０００９】
上述した問題の解決のため、本発明においては、アンモニアを含む臭気ガスを、脱臭することが可能な脱臭装置及び脱臭方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の脱臭装置は、二酸化炭素の供給部と、アンモニアの供給部と、水の供給部と、二酸化炭素の供給部から供給された二酸化炭素と、アンモニアの供給部から供給されたアンモニアと、水の供給部から供給された水とを接触させる充填塔とを備え、充填塔の充填材が、ステンレス鋼を含んで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の脱臭方法は、アンモニア、二酸化炭素、及び、水を、ステンレス鋼を充填材として用いた充填塔内で接触させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の脱臭装置及び脱臭方法によれば、ステンレス鋼を充填材として備えた充填塔内でアンモニアと水とを充填塔で接触させ、アンモニアと二酸化炭素が凝縮水中に溶解する。そして、充填材にステンレス鋼が用いられていることにより、充填塔内でのアンモニアと二酸化炭素とが速やかに反応するため、アンモニアの水中への溶解度が非常に大きくなる。従って、充填塔からの排気はアンモニアをほぼ含まないものとなり、臭気ガスを脱臭することができる。
また、充填材にステンレス鋼が用いられていることにより、脱臭装置内の温度が低温でなくても動作するため、一部は循環水として使われ、余剰の水分はそのまま大気中に放出され、余剰の水分が蓄積しない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、臭気の主成分であるアンモニアと、水中の二酸化炭素又は炭酸とを、ステンレス鋼を充填材として用いた充填塔で反応させることにより、アンモニアを含む臭気ガスを極めて効果的に脱臭することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の脱臭装置を説明するためのブロック図である。
【図２】実験で用いた脱臭装置を説明するためのブロック図である。
【図３】Ａは、時間毎の装置に供給される臭気ガス中のアンモニア濃度及び排気中に含まれるアンモニアの濃度を示すグラフである。Ｂは、時間毎の循環水中のアンモニア濃度及びｐＨを示すグラフである。
【図４】時間毎の第２の充填塔へ供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
図１に本発明の一実施の形態の脱臭装置のブロック図を示す。
図１に示す脱臭装置１０は、堆肥化装置１１、凝縮水回収装置１２、第１の貯水槽１３、第１の充填塔１４、第２の充填塔１５、第３の充填塔１６、及び、第２の貯水槽１７を備える。
【００１６】
脱臭装置１０では、二酸化炭素の供給部、及び、アンモニアの供給部として、堆肥化装置１１を使用している。堆肥化装置１１は、外部から空気が供給され、装置内で畜産排泄物（有機廃棄物）を発酵させて堆肥化させる装置である。この堆肥化装置１１としては、例えば、畜産排泄物を連続的、好気的に発酵させる縦型急速発酵装置が用いられる。
堆肥化装置１１は、上部に備える畜産排泄物の投入口と、この投入口から投入された畜産排泄物を常時又は定期的に撹拌する撹拌機と、装置内に外部から空気を供給するための送風管と、送風管の途中部位に設置される空気加熱用の電気ヒータ等を備えて構成される。
堆肥化装置１１の上部には、ガス送管３１が接続される。ガス送管３１は、堆肥化装置１１からブロア２５を介して凝縮水回収装置１２に接続されている。
【００１７】
なお、二酸化炭素の供給部としては、上述の堆肥化装置以外にも、例えば、二酸化炭素ボンベ、また、二酸化炭素を排出するボイラーやエンジン等を使用することができる。また、アンモニアの供給部としては、上述の堆肥化装置以外にも、アンモニア水、アンモニアボンベ等を使用することができる。
【００１８】
この堆肥化装置１１内において、家畜排泄物を発酵及び乾燥させる際に、アンモニアを主成分とし、その他各種の有機酸を微量に含む臭気ガスが発生するとともに、二酸化炭素及び家畜排泄物の乾燥による多量の水分が発生する。そして、ブロア２５を駆動することにより、堆肥化装置１１内で発生した臭気ガス、二酸化炭素、水分等を含む排気が、ガス送管３１を通じて凝縮水回収装置１２に供給される。
【００１９】
そして、堆肥化装置１１から供給されるアンモニア、二酸化炭素及び水分等を含む排気は、堆肥化装置１１と脱臭装置１０の他の構成との間の若干の温度差により、排気中に含まれる水分が凝縮する。このため、凝縮水回収装置１２において、凝縮した水を回収する。また、凝縮水回収装置１２において凝縮水を回収することにより、堆肥化装置１１から供給された排気から、アンモニアや二酸化炭素等による気体と、凝縮水とに分離する。温度差により生じない水分は、そのまま脱臭装置１０の外部に放出される。
【００２０】
凝縮水回収装置１２には、配管３２とガス送管３４が接続されている。配管３２は、凝縮水回収装置１２から第１の貯水槽１３に接続されている。この配管３２は、堆肥化装置１１から供給された排気から分離された凝縮水を、第１の貯水槽１３に送る。ガス送管３４は、凝縮水回収装置１２から第１の充填塔１４の下部に接続されている。
【００２１】
上述のように、脱臭装置１０では、水の供給部として凝縮水回収装置が使用されている構成であるが、凝縮水回収装置以外にも、装置外からの水の供給部を併用することもできる。例えば、脱臭装置内において、凝縮水回収装置からの凝縮水のみでは循環水が不足する場合は、外部の水の供給部から水を補給しても良い。また、例えば、凝縮水回収装置を使用せず、外部の水の供給部のみを備え、外部の水の供給部から脱臭装置１０に水を供給する構成でもよい。
【００２２】
第１の貯水槽１３は、凝縮水回収装置１２内の凝縮水を、配管３２を通して回収する。
第１の貯水槽１３には、配管３７、配管３８、及び、ガス送管３３が接続されている。
配管３７は、ブロア１８を介して外部からの空気を第１の貯水槽１３内に供給する。配管３８は、第１の貯水槽１３から第３の充填塔１６の上部に設けられたスプレイノズル２０に接続されている。ガス送管３３は、第１の貯水槽１３からガス送管３４に接続されている。
また、第１の貯水槽１３に回収された凝縮水のうち、第３の充填塔１６に供給された残りは、オーバーフローにより排水される。
【００２３】
第１の貯水槽１３に回収された凝縮水には、堆肥化装置１１の排気に含まれるアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。水中のアンモニア濃度が高い場合には、ブロア１８を駆動することにより、第１の貯水槽１３に接続された配管３７から空気を供給し、第１の貯水槽内に回収されている凝縮水を空気で曝気してもよい。その場合に第１の貯水槽内で凝縮水が曝気されるため、凝縮水中に含まれるアンモニア及び二酸化炭素等がガス送管３３を通してガス送管３４に供給される。
ガス送管３４は、凝縮水回収装置１２及びガス送管３３からのアンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスを、第１の充填塔１４の下部へ供給する。
【００２４】
第１の充填塔１４、第２の充填塔１５、及び、第３の充填塔１６は、それぞれ配管により直列に接続されている。これらは上方から下方へ凝縮水が供給され、下方から上方へ臭気ガスが供給される向流接触型の充填塔である。
【００２５】
第１の充填塔１４は、塔内に充填材２６が設けられている。また、第１の充填塔１４の充填材２６の上部には、スプレイノズル２４が配置されている。また、第１の充填塔１４の下部には、循環水タンク４５が設置されている。
第１の充填塔１４には、ガス送管３４、ガス送管３５、オーバーフロー配管４１が接続されている。また、循環水タンク４５には、循環パイプ４８が接続されている。ガス送管３５は、第１の充填塔１４の上部から第２の充填塔１５の下部に接続されている。オーバーフロー配管４１は、第１の充填塔１４の下部において、循環水タンク４５の上部から第２の貯水槽１７に接続されている。また、第１の充填塔１４の上部に配置されたスプレイノズル２４には、配管４０が接続されている。また、配管４０には、循環水タンク４５からの循環パイプ４８が接続されている。
【００２６】
第２の充填塔１５は、塔内に充填材２７が設けられている。また、第２の充填塔１５の充填材２７の上部には、スプレイノズル２２が配置されている。また、第２の充填塔１５の下部には、循環水タンク４４が設置されている。
第２の充填塔１５には、ガス送管３５、ガス送管３６、配管４０が接続されている。また、循環水タンク４４には、循環パイプ４７が接続されている。ガス送管３６は、第２の充填塔１５の上部から第３の充填塔１６の下部に接続される。配管４０は、第２の充填塔１５の下部からポンプ２３を介して、第１の充填塔１４に配置されたスプレイノズル２４に接続されている。
また、第２の充填塔１５の上部に配置されたスプレイノズル２２には、配管３９が接続されている。また、配管３９には、循環水タンク４４からの循環パイプ４７が接続されている。
【００２７】
第３の充填塔１６は、塔内に充填材２８が設けられている、また、第３の充填塔１６の充填材２８の上部には、スプレイノズル２０が配置されている。また、第３の充填塔１６の下部には、循環水タンク４３が設置されている。
第３の充填塔１６には、ガス送管３６、配管３９、排気管４２が接続されている。また、循環水タンク４３には、循環パイプ４６が接続されている。配管３９は、ポンプ２１を介して第２の充填塔１５に配置されたスプレイノズル２２に接続されている。また、第３の充填塔１６の上部に配置されたスプレイノズル２０には、配管３８が接続されている。また、配管３８には、循環水タンク４６からの循環パイプ４７が接続されている。
排気管４２は、第１の充填塔１４から第３の充填塔１６までを通過し、臭気成分の濃度が充分に低下した気体が排気される。
【００２８】
充填材２６，２７，２８は、ステンレス鋼により構成されている。
ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を用いることができる。ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６のいずれか一方のみにより構成することもでき、また、両方を併用することができる。さらに、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６と、他の充填材とを組み合わせて使用することもできる。
充填材の形状や、充填塔内の充填率は、通常の気液接触に用いられる充填塔で使用されている充填材と同様の構成を適用することができる。
【００２９】
充填材としてステンレス鋼、特に、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を用いることにより、セラミックや樹脂により形成した充填材に比べて、充填塔内でのアンモニアと二酸化炭素との反応率、反応速度を向上させることができる。
通常、水にアンモニアのみを溶解した場合には、アンモニアの溶解度以上には溶解しない。しかし、アンモニアを水に溶解することにより、水酸化アンモニウム（アンモニウムイオン）となる。また、二酸化炭素を水に溶解することにより溶解した二酸化炭素の一部が炭酸（炭酸イオン）となる。
そして、アンモニアと二酸化炭素とを水に溶解させることで、水酸化アンモニウムと炭酸とによる中和反応が起こり、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩が生成する。
このように、水に溶解したアンモニアが、水酸化アンモニウムを経て炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩となることにより、水中のアンモニア濃度が低下する。そして、水中のアンモニア濃度が低下した分、アンモニアが水に溶解することができる。
このとき、充填材として、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が用いられていることにより、水中での、二酸化炭素又は炭酸とアンモニアとの反応速度が向上する。このため、接触時間（平均滞留時間）当たりの、水中での炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム等の生成量が増加し、水中のアンモニア濃度（窒素濃度）が上昇する。このため、より大量のアンモニアを処理することができる。
また、アンモニアの溶解度は温度が低い方が高くなるが、充填材として、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が用いられていること高い温度でも水に効果的に溶解させることができる。
【００３０】
第２の貯水槽１７は、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１を通して排出された水が蓄えられる。第２の貯水槽１７に蓄えられる水は、充填塔内で気液接触により、臭気ガスに含まれるアンモニアと二酸化炭素を溶解した水である。また、この水には、溶解した炭酸とアンモニアとの反応物である炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩が含まれている。
【００３１】
上述のように、脱臭装置１０では、充填塔でアンモニアを回収する際に、堆肥化装置１１から発生する二酸化炭素と、同じく堆肥化装置１１から発生する水分を凝縮させている。このため、外部からの水分や、臭気ガスに含まれる臭気成分を吸収するための物質を加えずに、堆肥化装置１１から発生する臭気成分の主成分であるアンモニアを回収することができる。
【００３２】
次に、上述の脱臭装置１０を用いて臭気ガスから、臭気成分の主成分であるアンモニアを脱臭する方法について説明する。なお、以下の説明では、脱臭装置１０の構成について、図１で用いた符号と同じ符号を付して説明する。
【００３３】
まず、堆肥化装置１１からの排気は、ブロア２５を駆動することによりガス送管３１を通して凝縮水回収装置１２に供給される。この凝縮水回収装置１２に供給された堆肥化装置１１からの排気は、凝縮水回収装置１２により冷却されるため排気中に含まれる水分が凝縮される。すなわち、堆肥化装置１１からの排気は、通常外気温よりも高い温度で排出されるが、堆肥化装置１１と脱臭装置１０の他の構成との間の若干の温度差により、排気に含まれる水分を凝縮することができる。
【００３４】
次に、凝縮水回収装置１２により水分を除去された臭気ガスが、ガス送管３４により凝縮水回収装置１２から排出される。そして、凝縮水回収装置１２で凝縮された水分が、配管３２を通して第１の貯水槽１３に回収される。続いて、第１の貯水槽に回収された水をブロア１８により曝気し、この水に溶解しているアンモニアと二酸化炭素を気体として取り出すようにする。この曝気により取り出されたアンモニア及び二酸化炭素を、ガス送管３３を通して、ガス送管３４に供給する。
【００３５】
次に、ガス送管３４により、凝縮水回収装置１２及び第１の貯水槽１３で分離されたアンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスを、第１の充填塔１４に充填材２６の下部、且つ、循環水タンク４５の上方から供給する。そして、供給した臭気ガスは、充填材２６を通過し、第１の充填塔１４の上部に接続されたガス送管３５から排出される。
ガス送管３５から排出した臭気ガスは、第２の充填塔１５に、充填材２７の下部、且つ、循環水タンク４４の上方から供給される。そして、供給した臭気ガスは、充填材２７を通過し、第２の充填塔１５の上部に接続されたガス送管３６から排出される。
ガス送管３６から排出した臭気ガスは、第３の充填塔１６に、充填材２８の下部、且つ、循環水タンク４３の上方から供給される。そして、供給した臭気ガスは、充填材２８を通過し、第３の充填塔１６の上部に接続された排気管４２から大気中に排出される。
【００３６】
また、第１の貯水槽１３で回収した凝縮水は、ポンプ１９を介して配管３８により第３の充填塔１６の充填材２８の上部に配置されたスプレイノズル２０に供給される。そして、スプレイノズル２０に供給された凝縮水を、充填材２８の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２０から噴射された凝縮水が、循環水タンク４３内に蓄えられる。そして、ポンプ１９を駆動することにより、循環水タンク４３内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４６から配管３８に供給され、再びスプレイノズル２０から第３の充填塔１６に噴射される。このように、第１の貯水槽１３から第３の充填塔１６に供給された凝縮水は、第３の充填塔１６内を循環する。
また、スプレイノズル２０で凝縮水を噴射することにより、充填材２８にほぼ均一に凝縮水を供給することができる。
【００３７】
また、循環水タンク４３に蓄えられた凝縮水は、第３の充填塔１６の下部に接続された配管３９から排出される。そして、配管３９から排出された凝縮水を、ポンプ２１を介して第２の充填塔１５の充填材２７の上部に配置されたスプレイノズル２２に供給する。このスプレイノズル２２に供給された凝縮水は、充填材２７の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２２から噴射された凝縮水が、循環水タンク４４内に蓄えられる。そして、ポンプ２１を駆動することにより、循環水タンク４４内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４７から配管３９に供給され、再びスプレイノズル２２から第２の充填塔１５に噴射される。このように、第３の充填塔１６から供給された凝縮水は、循環水タンク４４、循環パイプ４７、配管３９、及び、スプレイノズル２２によって第２の充填塔１５内を循環する。
【００３８】
また、循環水タンク４４に蓄えられた凝縮水は、第２の充填塔１５の下部に接続された配管４０から排出される。そして、配管４０から排出された凝縮水を、ポンプ２３を介して第１の充填塔１４の充填材２６の上部に配置されたスプレイノズル２４に供給する。このスプレイノズル２４に供給された凝縮水は、充填材２６の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２４から噴射された凝縮水が、循環水タンク４５内に蓄えられる。そして、ポンプ２３を駆動することにより、循環水タンク４５内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４８から配管４０に供給され、再びスプレイノズル２０から第２の充填塔１５に噴射される。このように、第２の充填塔１５から供給された凝縮水は、循環水タンク４５、循環パイプ４８、配管４０、及び、スプレイノズル２４によって第１の充填塔１４内を循環する。
【００３９】
スプレイノズル２４から噴射され、循環水タンク４５に蓄えられた凝縮水は、第１の充填塔１４の下部において、循環水タンク４５の上部に接続されたオーバーフロー配管４１からオーバーフローにより排出される。そして、オーバーフロー配管４１から排出される凝縮水を、第２の貯水槽１７で回収する。
【００４０】
上述のように、臭気ガスを充填塔の下部から供給し、凝縮水を充填塔のスプレイノズルから供給することにより、充填塔内で臭気ガスと凝縮水が接触する。また、充填塔には充填材が設けられているため、この充填材により、臭気ガスと凝縮水との接触面積が大きくなり、気液接触の効率が向上し、臭気ガスに含まれるアンモニア及び二酸化炭素を効率的に、凝縮水に溶解させることができる。
さらに、充填材として、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を用いることにより、上述のように充填塔内でのアンモニアと二酸化炭素又は炭酸との反応速度が向上し、大量のアンモニアを処理することができる。
【００４１】
第１の充填塔１４の下部にガス送管３４通じて供給される臭気ガスは、堆肥化装置１１から排気された臭気ガスと、ほぼ同じ濃度のアンモニアと二酸化炭素を含む。このガス送管３４から供給される臭気ガスのアンモニア及び二酸化炭素を、スプレイノズル２４から供給される凝縮水で吸収する。スプレイノズル２４から供給される凝縮水は、第３の充填塔１６及び第２の充填塔１５において臭気ガスとの接触している。このため、凝縮水中には、既にアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００４２】
第１の充填塔１４に供給された臭気ガスは、上述のスプレイノズル２４から供給される凝縮水と接触することにより、アンモニア及び二酸化炭素が凝縮水中に溶解する。このため、第１の充填塔１４の上部から、ガス送管３５により排出される臭気ガスは、ガス送管３４内の臭気ガスよりも、臭気成分であるアンモニアの濃度が低下している。
また、スプレイノズル２４から供給される凝縮水は、第１の充填塔１４内で臭気ガスと接触することにより、アンモニア及び二酸化炭素を溶解する。そして、循環水タンク４５に蓄えられた後、循環パイプ４８、配管４０から再び第１の充填塔１４内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮することができる。このため、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１により排出される凝縮水は、第２の充填塔１５から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００４３】
また、上述の第１の充填塔１４と同様に、第２の充填塔１５において、第２の充填塔１５の下部から供給される臭気ガスと、スプレイノズル２２から供給される凝縮水とが接触する。このため、第２の充填塔１５からガス送管３６により排出される臭気ガスは、ガス送管３５により供給される臭気ガスよりも、臭気成分であるアンモニアの濃度が低下している。また、第２の充填塔１５から、配管４０により排出される凝縮水は、循環水タンク４４に蓄えられた後、循環パイプ４７、配管３９から再び第２の充填塔１５内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮することができる。このため、第３の充填塔１６から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００４４】
また、第３の充填塔１６において、第３の充填塔１６の下部から供給される臭気ガスと、スプレイノズル２０から供給される凝縮水とが接触する。このスプレイノズル２０から供給される凝縮水は、第１の貯水槽１３内の凝縮水、又は、第１の貯水槽１３において曝気された凝縮水である。このため、この凝縮水には、ほとんどアンモニアが溶解していない。そして、スプレイノズル２０から供給される凝縮水が、第３の充填塔１６内でガス送管３６から供給される臭気ガスと接触し、臭気ガスに含まれる、アンモニア及び二酸化炭素が凝縮水に溶解する。さらに、循環水タンク４３に蓄えられた後、循環パイプ４６、配管３８から再び第３の充填塔１６内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮する。このため、第３の充填塔１６の下部から配管３９により排出される凝縮水は、第１の貯水槽１３から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
また、第３の充填塔１６から排気管４２により排出される気体は、気液接触により臭気ガスに含まれる臭気成分であるアンモニアが凝縮水に溶解したことにより、臭気成分の濃度が充分に低下している。
【００４５】
また、第１の充填塔１４の下部に設置された循環水タンク４５の上部から、オーバーフロー配管４１によって第２の貯水槽１７が接続されている。そして、第１の充填塔１４内でアンモニア及び二酸化炭素を高濃度で溶解した凝縮水が、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１から排出されて、第２の貯水槽１７に回収される。第２の貯水槽１７に回収された凝縮水は、高濃度の炭酸アンモニウム溶液である。また、この凝縮水には、臭気ガスに含まれていたアンモニア、二酸化炭素、及び、アンモニウムイオン、炭酸イオンが溶解している。
【００４６】
このように、第１の充填塔１４から第３の充填塔１６を用いて、臭気ガスと凝縮水とを多段階式に向流接触させることにより、臭気ガスに含まれるアンモニアを凝縮水により吸収することができる。この結果、脱臭装置１０からの排気には、臭気成分の主成分であるアンモニアがほとんど含まれないため、高濃度の臭気成分を含む臭気ガスを脱臭することができる。
【００４７】
従って、例えば縦型急速発酵装置のような高濃度のアンモニアが発生する堆肥化装置において、堆肥化装置から発生するアンモニアを、同じく堆肥化装置から発生する二酸化炭素と水とを使用して回収することができる。つまり、堆肥化装置から発生する臭気ガスから、臭気の主成分であるアンモニアを回収し、水中の二酸化炭素又は炭酸と反応させることにより、高濃度の炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩の溶液が得られる。このため、この脱臭装置及び脱臭方法により、臭気の主成分であるアンモニアがほとんど含まれない排気とすることができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態において、脱臭装置から排気されるアンモニア濃度を充分に低下させるため、脱臭装置を構成するための充填塔の数及び充填塔の構成を、臭気ガス中のアンモニア濃度や二酸化炭素濃度に応じて変更することが可能である。
例えば、充填塔の充填材の比表面積や充填率を変化させることや、充填塔の数を変更することが可能である。また、充填塔での凝縮水と臭気ガスとの気液接触は、並流接触又は向流接触のいずれの構成でもよい。このように、脱臭装置の構成を必要に応じて変更することにより、凝縮水によるアンモニア及び二酸化炭素の吸収を最適化し、脱臭装置から排気されるアンモニア濃度を充分に低下させることが可能である。
また、充填材は連続で充填すると充填材の一部に水の通り道ができてしまい、水分とアンモニア及び二酸化炭素の接触溶解に必要な面積が低下するため、パンチングメタル等のスペーサーを入れ予備空間を設けて断続的に構成することが望ましい。
【００４９】
また、循環水タンク４３，４４，４５内に蓄えられた凝縮水内に、マイクロバブル又はエアーストーンにより二酸化炭素を供給してもよい。循環水タンク４３，４４，４５内に蓄えられた凝縮水中にマイクロバブル又はエアーストーンにより二酸化炭素を溶解させることにより、凝縮水の二酸化炭素濃度を高めることができる。このため、充填塔内でのアンモニアとの気液接触による、アンモニアの凝縮水への溶解を効率よく行うことができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実験例により本発明を具体的に説明する。
実験に用いた脱臭装置を図２に示す。図２に示す脱臭装置５０は、アンモニアボンベ５９、二酸化炭素ボンベ６１、ブロア５１、第１の充填塔６２、第２の充填塔６３、及び、循環水タンク６４，７０を備える。
【００５１】
アンモニアボンベ５９からアンモニアガスを脱臭装置５０に供給し、また、二酸化炭素ボンベ６１から二酸化炭素ガスを脱臭装置５０に供給し、ブロア５１で空気希釈することすることで、擬似的に臭気ガスとした。アンモニアボンベ５９から供給されたアンモニアガス、二酸化炭素ボンベ６１から供給された二酸化炭素ガス、及び、及びブロア５１から送られた空気は、送管５２内で混合され、第１の充填塔６２に上部から供給される。
【００５２】
第１の充填塔６２は、内部に充填材６７を備える。また、充填材６７の上部にスプレイノズル６５を備える。
第１の充填塔６２は、充填材６７の上部に設けられたガス送管５２からアンモニアを含む気体が供給され、同じく充填材６７の上部に設けられたスプレイノズル６５から循環水が供給される並流接触型の充填塔である。充填材６７として、ＳＵＳ３０４の金属たわしを環状に広げ、パンチングメタルで空間を設けた充填材、又は、裁断した不織布を用いた充填材を、塔内に５段充填した。
【００５３】
また、第１の充填塔６２の充填材６７の下部には、ガス送管５３と配管５４が接続されている。ガス送管５３は、第１の充填塔６２の下部から第２の充填塔６３の上部に接続される。また、第１の充填塔６２の上部から供給されて充填材６７を通過した気体が、ガス送管５３を通り第２の充填塔６３の上部に供給される。配管５４は、第１の充填塔６２の下部から循環水タンク６４に接続される。また、スプレイノズル６５から供給された循環水が第１の充填塔６２の下部から配管５４を通り、循環水タンク６４に回収される。
【００５４】
第２の充填塔６３は、内部に充填材６８を備える。また、充填材６８の上部にスプレイノズル６６を備える。
第２の充填塔６３は、充填材６８の上部に設けられたガス送管５３から、第１の充填塔６２から排出されたアンモニアを含む気体が供給され、同じく充填材６８の上部に設けられたスプレイノズル６６から循環水が供給される並流接触型の充填塔である。
充填材６８として、ＳＵＳ３０４の金属たわしを環状に広げ、パンチングメタルで空間を設けた充填材、又は、裁断した不織布を用いた充填材を、塔内に５段充填した。
また、第２の充填塔６３の下部には、配管５５が接続されている。配管５５は、第２の充填塔６３の下部から循環水タンク７０に接続される。また、第２の充填塔６３の上部から供給された気体と循環水とが配管５５を通り、循環水タンク７０で回収される。
【００５５】
循環水タンク６４，７０には、循環水が蓄えられている。
また、循環水タンク６４には、配管５７が接続されている。配管５７は、ポンプ６９を介して循環水を、第１の充填塔６２の上部に配置されたスプレイノズル６５に供給する。また、循環水タンク７０には、配管５８が接続されている。配管５８は、ポンプ６０を介して循環水を、第２の充填塔６３の上部に配置されたスプレイノズル６６に供給する。
また、循環水タンク６４には、配管５６が接続されている。ブロア５１を駆動することにより、第２の充填塔６３の下部から配管５６を通り気体が外部に排出される。
【００５６】
図２に示した脱臭装置５０を用いて、アンモニアを含む臭気ガスを循環水により吸収する実験を裁断した不織布とＳＵＳ３０４の金属たわしを充填材としてそれぞれ行った。なお、本実験例では冬季の常温（３〜１５℃程度）で行った。
【００５７】
この実験では、脱臭装置として、第１の充填塔６２及び第２充填塔６３の直径を１５０ｍｍとした。循環水タンク６４、７０には２０Ｌの循環水を準備した。
また、各充填塔６２，６３の充填材６７，６８として、ＳＵＳ３０４の金属たわしを環状に広げ、パンチングメタルで空間を設けた充填材を構成し、予備空間１０ｃｍとして最上部から最下部までが１ｍとなるように充填材を５段充填した。また、比較例として、各充填塔６２，６３の充填材６７，６８として、８．３ｃｍ分に裁断した不織布を用いた。
各充填塔６２，６３のスプレイノズル６５，６６からの循環水の散布は、毎分５Ｌで行った。
また、第１の充填塔６２に供給されるアンモニア濃度が平均１０００ｐｐｍとなるように、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量及びブロア５１の風量を設定した。さらに、二酸化炭素ボンベ６１の流量を、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量の１０倍となるように設定した。これにより、擬似的に堆肥化装置から排出される臭気ガスを作製した。二酸化炭素ボンベ６１より、アンモニアの１０倍程度の濃度となるように二酸化炭素を供給した。
なお、アンモニア濃度及び二酸化炭素濃度は、上述の図２に示した脱臭装置５０の測定箇所において検知管を用いて測定した。
【００５８】
実験の結果を図３に示す。図３Ａは、それぞれの充填材における時間（ｈ）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるアンモニア濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。また、図３Ｂは、時間（ｈ）毎の循環水中のアンモニア濃度（ｐｐｍ）及びｐＨを示すグラフである。
【００５９】
図３Ａに示すように、不織布を用いた場合には、１７時間後入気と排気のアンモニア濃度が同じになったため、そこで実験を終了した。しかし、ＳＵＳ３０４の金属たわしでは２４時間を経過した後も、排気のアンモニア濃度が４００ｐｐｍである。
また、図３Ｂに示す結果からわかるように、ｐＨだけでは充填材により性能差はないが、不織布では終了時の水中アンモニア濃度は３９００ｐｐｍ程度であるが、ＳＵＳ３０４の金属たわしでは１４０００ｐｐｍ近くまで上昇した。
この結果から、充填材としてステンレス鋼を用いることにより、水中へのアンモニアの溶解が大きく、アンモニアの脱臭を効率的に行うことができた。
【００６０】
次に、上述の図２に示した脱臭装置５０で、５２の配管を通る臭気を６０℃に加熱して充填材にＳＵＳ３０４の金属たわしを用いて循環水への溶解を行った場合の結果を図４に示す。
この実験では、第１の充填塔６２に供給されるアンモニア濃度が平均１０００ｐｐｍとなるように、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量及びブロア５１の風量を設定した。
さらに、二酸化炭素ボンベ６１の流量を、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量の１０倍となるように設定した。これにより、擬似的に堆肥化装置から排出される臭気ガスを作製した。二酸化炭素ボンベ６１より、アンモニアの１０倍程度の濃度となるように二酸化炭素を供給した。
これらの条件以外は、上述のアンモニアを循環水により吸収する実験と同じ条件で行った。
図４は、時間（ｈ）毎の第１の充填塔６２へ供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度（ｐｐｍ）を測定したグラフである。
【００６１】
図４に示すように、図３と比較しても大幅な性能差はない。この結果から、高温の臭気ガスにおいても充分に充填材のＳＵＳ３０４が作用し、循環水中にアンモニアを取り込ませていることを表している。また、脱臭装置内の温度が低温でなくても動作するため、一部は循環水として使われる物の、余剰の水分はそのまま大気中に放出され、余剰の水分が蓄積しない。
【００６２】
上述の実験結果から、充填材としてステンレス鋼を用いることにより、効率的にアンモニアを水で回収することができることがわかる。
実験開始から２４時間経過後も、脱臭装置から排出される排気に含まれるアンモニア濃度を４００ｐｐｍ程度まで低下させることができ、循環水中のアンモニア濃度を１４０００ｐｐｍまで上昇させることが出来た。従って、脱臭装置から排出される排気には臭気成分の主成分であるアンモニアをほとんど除去することができ、臭気ガスを脱臭することができた。
【００６３】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，５０  脱臭装置、１１  堆肥化装置、１２  凝縮水回収装置、１３  第１の貯水槽、１４，６２  第１の充填塔、１５，６３  第２の充填塔、１６  第３の充填塔、１７  第２の貯水槽、１８，２５，５１  ブロア、１９，２１，２３，６０，６９  ポンプ、２０，２２，２４，６５，６６  スプレイノズル、２６，２７，２８，６７，６８  充填材、３１，３３，３４，３５，３６，５２，５３  ガス送管、３２，３８，３９，４０，５４，５５，５６，５７，５８  配管、４１  オーバーフロー配管、４２  排気管、４３，４４，４５，６４，７０  循環水タンク、４６、４７，４８  循環パイプ、５９  アンモニアボンベ、６１  二酸化炭素ボンベ
【図１】
2010214243.tif 000003
【図２】
2010214243.tif 000004
【図３】
2010214243.tif 000005
【図４】
2010214243.tif 000006