(57)【要約】【課題】微生物を用いた脱臭方法は、被処理臭気ガスのアンモニア等の臭気成分の濃度変動に弱く、菌叢が破過し易く、微生物脱臭能力が低下するという課題があった。【解決手段】ロックウールの担持材３１が充填された充填層３０の上から、ポンプ１５で貯水槽１２の循環水を揚水し散水管１４ｂにより散水する。その散水量を５００〜８００Ｌ／日・ｍ３の散水量で散水することにより、担持材３１の表面で保水する水膜の厚みを略２００μｍ程度と分厚化することで、アンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上する。その結果、アンモニア濃度変動に対して、充填層３０の担持材３１に担持された微生物が失活し難くなり、すなわち、菌叢が破過し難く、充填層３０の菌密度が均一になり、充填層３０の単位体積当たりの微生物量が増大することとなる。したがって、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭装置１のコンパクト化が図られることとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを含む臭気ガスを、微生物を担持する担持材を充填した充填層に供給する工程と、
前記充填層に循環水を散水する工程を有し、
前記散水する工程は、前記充填層の単位体積（ｍ３）あたり５００〜８００Ｌ／日の前記循環水を前記充填層に散水することを特徴とする微生物脱臭方法。
【請求項２】
前記散水する工程は、前記充填層から排出される前記循環水のｐＨが６〜７になるように散水することを特徴とする請求項１に記載された微生物脱臭方法。
【請求項３】
前記散水する循環水を２５℃〜４５℃に加熱する工程を有することを特徴とする請求項１または２の何れかの請求項に記載された微生物脱臭方法。
【請求項４】
前記担持材はロックウールであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭方法。
【請求項５】
前記アンモニアを含む臭気ガスを前記充填層に供給する工程の前に、緩和層に前記アンモニアを含む臭気ガスを通過させる工程を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭方法。
【請求項６】
臭気ガスによる窒素供給速度を算出する工程と、
前記循環水による窒素供給速度を算出する工程と、
前記窒素供給速度の合計と、
あらかじめ決められた最大窒素処理速度との差分相当量以上の窒素を前記散水に含有させ単位時間に供給する工程を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭方法。
【請求項７】
前記充填層が保持している保有水のｐＨが８．５を超えるか否かを予測する予測工程と、
前記予測工程で前記保有水のｐＨが８．５を超えると予測された場合に、
前記散水する工程における散水量を、一定レベルに増加させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭方法。
【請求項８】
前記予測工程は、
前記臭気ガスのアンモニア負荷が２５ｇ−Ｎ／ｍ３・ｈｒでありかつ
散水前の循環水のｐＨが６．５以上または、
散水後の循環水（排水カップ）のｐＨが７以上または、
循環水のＯＲＰが２００ｍＶ以下を６時間以上継続または、
充填層の微生物により臭気ガスが処理され排気される排気ガスのアンモニア濃度が５０ｐｐｍ以上のいずれかの場合に、前記保有水のｐＨが８．５を超えると予測する工程であることを特徴とする請求項７に記載された微生物脱臭方法。
【請求項９】
アンモニアを含む臭気ガスを、微生物を担持する担持材を充填した充填層に供給する工程と、
前記充填層に循環水を散水する工程を有し、
前記散水する工程は、前記充填層中の微生物の菌密度が均一になるように散水することを特徴とする微生物脱臭方法。
【請求項１０】
微生物を担持する担持材を充填した充填層を有する処理槽と、
前記処理槽の下方に設けられた貯水槽と、
前記貯水槽中の循環水を前記処理槽の上方に散水する散水手段と、
前記散水手段の散水量を計測する散水量計測手段と、
前記処理槽の上方から臭気ガスを供給する臭気ガス供給手段と、
前記処理槽の下方から排出される気体を排出する排気手段と、
前記散水手段を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記充填層への散水量が前記充填層の単位体積（ｍ３）あたり５００〜８００Ｌ／日であることを特徴とする微生物脱臭装置。
【請求項１１】
前記充填層への散水量は、前記充填層の下方から排出される前記循環水のｐＨが６〜７になるようにすることを特徴とする請求項１０に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１２】
前記循環水を加熱するヒータを有することを特徴とする請求項１０または１１のいずれかの請求項に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１３】
前記担持材はロックウールであることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１４】
前記充填層の上部であって、前記散水手段および前記臭気ガス供給手段より下方に緩和層を有することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１５】
前記臭気ガスのアンモニア濃度をガスアンモニア濃度として測定するガスアンモニア濃度計と、
前記循環水中のアンモニア濃度を循環水アンモニア濃度として測定する循環水アンモニア濃度計と、
前記散水手段中に設けられ、前記制御装置で制御される窒素化合物添加手段を有し、
前記制御装置は、
前記ガスアンモニア濃度から前記臭気ガスによる窒素供給速度を算出し、
前記循環水アンモニア濃度から前記循環水窒素量による窒素供給速度を算出し、
前記窒素供給速度の合計と、あらかじめ決められた最大窒素処理速度との差分相当量以上の窒素量を有する窒素化合物を単位時間に前記散水に混合させることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、
前記充填層中の保有水のｐＨが８．５を超えると予測される場合に、前記散水量を一定レベルに増加させることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか１の請求項に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１７】
前記臭気ガス中のアンモニア濃度を測定するガスアンモニア濃度測定器と、
散水前の前記循環水のｐＨを測定する散水前ｐＨ測定器と、
散水後の前記循環水のｐＨを測定する散水後ｐＨ測定器と、
循環水の電気伝導率を測定するＯＲＰ測定器と、
前記排気手段からの排出気体中のアンモニア濃度を測定する排出アンモニア濃度測定器とをさらに有し、
前記制御装置は、
前記臭気ガスのアンモニア負荷が２５ｇ−Ｎ／ｍ３・ｈｒでありかつ
散水前の循環水のｐＨが６．５以上または、
散水後の循環水（排水カップ）のｐＨが７以上または、
循環水のＯＲＰが２００ｍＶ以下を６時間以上継続または、
充填層の微生物により臭気ガスが処理され排気される排気ガスのアンモニア濃度が５０ｐｐｍ以上のいずれかの場合に、前記充填層中の水のｐＨが８．５を超えると予測することを特徴とする請求項１６に記載された微生物脱臭装置。
【請求項１８】
微生物を担持する担持材を充填した充填層を有する処理槽と、
前記処理槽の下方に設けられた貯水槽と、
前記貯水槽中の循環水を前記処理槽の上方に散水する散水手段と、
前記散水手段の散水量を計測する散水量計測手段と、
前記処理槽の上方から臭気ガスを供給する臭気ガス供給手段と、
前記処理槽の下方から排出される気体を排出する排気手段と、
前記散水手段を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記充填層中の微生物の菌密度が均一になるように前記散水手段に散水させることを特徴とする微生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを含む臭気ガスを浄化する微生物脱臭装置の小型化を図る発明である。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミ、畜糞、屎尿といった廃棄物からは、アンモニア、メルカプタン、硫化水素といった臭気ガスが発生する。これらの成分は、悪臭であるだけでなく、毒性が強く、また水に溶解することで水のｐＨを酸若しくはアルカリにするため、そのまま自然界に放出するべきではない。
【０００３】
これらの臭気ガスの処理方法として、微生物を用いた方法が、注目されている。臭気ガス中の成分を微生物によって分解する方法は、ｐＨ、酸素、温度、餌となる臭気ガスの成分を適切に管理することによって、永続的に処理を続けることができる。これは、結果としてコストの安い、しかも安全な処理方法である。
【０００４】
微生物を用いた臭気ガスの処理方法としては、微生物を担持させた担持体に水を散水しながら臭気ガスを通過させ、臭気ガス中の成分を微生物で分解させる。特に、臭気ガス中の成分として代表的なアンモニアに着目すると、好気性の微生物が有する硝化作用によって、アンモニアを硝酸若しくは亜硝酸性窒素に分解することで、脱臭する。具体的な実現方法としてすでに開示されたものがある。
【０００５】
特許文献１に示される処理方法は、被処理臭気ガスの処理の流れ方向と散水方向を同じ方向とする方法が開示されている。このように被処理臭気ガスの処理の流れ方向と散水方向を同じにすることで、担持体に散水した水の吹き上がりを防止するという効果がある。
【０００６】
また、特許文献１では、噴霧散水と微生物生育水散水と洗浄水散水の３段階に分け、微生物の担持体として樹皮を用いることが開示されている。この樹皮の含水率を５０〜１５０％とすることで、微生物の繁殖が好適に保たれるとされる。
【０００７】
特許文献２は、硝化作用を有する微生物の場合は、生活環境としてｐＨが高い環境で硝化作用が失活するので、供給するアンモニア量が所定の値を越えない頻度で散水する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０９０２２６号公報
【特許文献２】特開平０７−０３１８３５号公報（特許第３００８９６９号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
微生物を用いた脱臭方法は、化学的な反応と比較して処理速度が遅いとされてきた。そのため、処理量を確保するためには、設備が大きくなるという課題があった。設備を小型にするには、単位体積当たりの担持材の処理量を増大させる必要がある。これは微生物を担持する充填層の担持材に微生物を均一に繁殖させ、充填層単位体積当たりの微生物量を増大させることを意味する。充填層の担持材に微生物を均一に繁殖させれば、微生物の菌密度が均一となり、菌密度が高まり、充填層の担持材単位体積当たりの微生物量は増大する。
【００１０】
特許文献１は、被処理臭気ガスと散水された水の流れ方向を一致させる点についての開示および工夫はあるものの、単位体積当たりの微生物の量を増やそうという技術的思想はない。
【００１１】
また、特許文献２には、微生物の生活環境を硝化作用が失活しないように、アンモニアの流入量を所定量以内に抑えるものであるものの、担持材の単位体積当たりの微生物量を増大させようという技術的思想はやはりない。
【００１２】
このような技術的思想がないために、特許文献１および特許文献２では、脱臭装置全体の小型化ができず、また単位体積当たりの処理量を向上させることもできない。すなわち、特許文献１および特許文献２とも、菌叢の付着水の厚みを厚くして、菌叢の保水量を上げるようにしておらず、充填層の微生物を担持する担持材の保水量が少なく、被処理臭気ガスのアンモニア等の臭気成分の濃度変動に対してのｐＨ緩衝作用が弱い。
【００１３】
ｐＨ緩衝作用が弱いため、充填層に流入してくる被処理臭気ガスの臭気成分、例えば、高濃度のアンモニアが流入してくると、アンモニア濃度変動をまともに受けて、ｐＨが８．５以上に上昇し、充填層の微生物担持材に繁殖した微生物が失活し、微生物の菌叢が破過し易くなるなど、硝化活性の高いｐＨ７〜８を維持できる濃度適応性、すなわち、ｐＨ緩衝作用が低い。特に、微生物担持材充填層のアンモニアガスの流入側の微生物の菌叢が破過し易くなる。
【００１４】
被処理臭気ガスであるアンモニアの流入側の微生物の菌叢が破過すると、アンモニア処理後の排出側に微生物の菌叢が偏在することになり、充填層の菌密度が不均一になり、充填層単位体積当たりの微生物量が減少することとなる。その結果、微生物脱臭能力の低下が避けられなくなる。 
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みて検討を重ねた結果、被処理臭気ガスと散水される水の流れ方向を一致、すなわち、順流とし、循環散水量を増やすことにより、被処理臭気ガスの充填層内での気流の略均一な流れを確保しつつ、担持材表面の付着水、すなわち液膜の厚みを分厚くし、微生物を担持する担持材を充填した充填層に流入してくる被処理臭気ガスの臭気成分、例えば、アンモニア濃度変動に対する緩衝力を向上させることになる。
【００１６】
アンモニア濃度変動に対する緩衝力の向上により、変動の大きい高濃度アンモニアガスに対して流入側から排出側までの担持材全層の液膜で被処理臭気ガスのアンモニアを順次吸着し、すなわち担持材全層の液膜にアンモニアを順次吸収溶解し、アンモニア濃度を低下させつつｐＨ７〜８の調整と硝化処理を行う。
【００１７】
それに伴い、アンモニア濃度変動に対して、充填層の担持材に担持された微生物が失活し難くなり、すなわち、菌叢が破過し難く、被処理臭気ガスの流入側、排出側を含む全域に亘って充填層の担持材の微生物の菌密度が均一になり、充填層単位体積当たりの微生物量が増大することとなる。その結果、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることを見出し、本発明を想到するに至った。
【００１８】
本発明に係る微生物脱臭方法は、
アンモニアを含む臭気ガスを、微生物を担持する担持材を充填した充填層に供給する工程と、
前記充填層に循環水を散水する工程を有し、
前記散水する工程は、前記充填層の単位体積（ｍ３）あたり５００〜８００Ｌ／日の前記循環水を前記充填層に散水することを特徴とする。
【００１９】
これにより、単位体積当たりの担持材の付着水量、すなわち保水量を多くし、担持材表面の付着水の液膜の厚みを厚くするので、被処理臭気ガスに含まれるアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上し、菌叢が微生物を担持する担持材を充填した充填層の担持材全体に均一に広がり、微生物による臭気ガスの硝化活性が高まる。
【００２０】
アンモニア濃度変動に対して、充填層の担持材に担持された微生物が失活し難くなり、すなわち、菌叢が破過し難く、被処理臭気ガスの流入側、排出側を含む全域に亘って充填層の微生物の菌密度が均一になり、充填層単位体積当たりの微生物量が増大することとなる。その結果、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることになる。
【００２１】
処理する臭気ガス中のアンモニア濃度に変動があっても、ｐＨ緩衝力が向上し、ｐＨが急速に高まることがないので、菌叢が破過されることなく、微生物にとって安定した生活環境を提供する。これは結果として、脱臭装置としては、臭気ガス中のアンモニア濃度の変動に対する緩衝力が高まることとなる。
【００２２】
臭気ガスの硝化活性の高まりは、脱臭装置としては、処理能力が高まることとなり、装置の小型化を可能にする。特に、本発明に係る微生物脱臭装置では、充填層の担持材中を５０秒程度で通り抜けるだけで、スクラバーを合わせると８０分の１もの脱臭を完了させることができる。
【００２３】
また、上記の微生物脱臭方法であって、
臭気ガスによる窒素供給速度を算出する工程と、
前記循環水による窒素供給速度を算出する工程と、
前記窒素供給速度の合計と、
あらかじめ決められた最大窒素処理速度との差分相当量以上の窒素を前記散水に含有させ単位時間に供給する工程を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、予め決められた最大窒素処理量と現在供給できる窒素量の差分を窒素化合物によって微生物に供給するので、微生物の密度をいつも最大に維持することができる。
【００２５】
また、上記の微生物脱臭方法であって、
前記充填層が保持している保有水のｐＨが８．５を超えるか否かを予測する予測工程と、
前記予測工程で前記保有水のｐＨが８．５を超えると予測された場合に、
前記散水する工程における散水量を、一定レベルに増加させることを特徴とする。
【００２６】
これにより、散水量を多くして、充填層が保持している保有水、すなわち、充填層の担持材の表面に付着する付着水の入れ替えを速く行うことで、保有水、すなわち付着水の液膜のｐＨが８．５を超えるのを防ぎ、充填層の菌叢の硝化活性が失活することを未然に防止できる。
【００２７】
菌叢を覆う液膜の環境は直接測定できないものの、散布前の循環水のｐＨ、散布後の循環水のｐＨといった間接的な測定値から菌叢の液膜のｐＨが８．５を超える前に、散水量を増加させて、担持材表面の付着水である菌叢の液膜の単位時間当たりの入れ替えを多くすることで、液膜のｐＨが８．５を超えるのを防ぎ、充填層の担持材に担持された菌叢の硝化活性が失活することを未然に防止できる。
【００２８】
本発明に係る微生物脱臭装置は、
微生物を担持する担持材を充填した充填層を有する処理槽と、
前記処理槽の下方に設けられた貯水槽と、
前記貯水槽中の循環水を前記処理槽の上方に散水する散水手段と、
前記散水手段の散水量を計測する散水量計測手段と、
前記処理槽の上方から臭気ガスを供給する臭気ガス供給手段と、
前記処理槽の下方から排出される気体を排出する排気手段と、
前記散水手段を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記充填層への散水量が前記充填層の単位体積（ｍ３）あたり５００〜８００Ｌ／日であることを特徴とする。
【００２９】
これにより、単位体積当たりの担持材の保水量を多くし、担持材表面の液膜の厚みを厚くするので、アンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガスに含まれるアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上し、菌叢が微生物を担持する担持材を充填した充填層の担持材全体に均一に広がり、臭気ガスの硝化活性が高まる。
【００３０】
処理する臭気ガス中のアンモニア濃度に変動があっても、ｐＨ緩衝力が向上し、ｐＨが急速に高まることがないので、菌叢が破過されることなく、微生物にとって安定した生活環境を提供する。これは結果として、脱臭装置としては、臭気ガス中のアンモニア濃度の変動に対する緩衝力が高まることとなる。
【００３１】
臭気ガスの硝化活性の高まりは、脱臭装置としては、処理能力が高まることとなり、装置の小型化を可能にする。特に、本発明に係る微生物脱臭装置では、担持材中を５０秒程度で通り抜けるだけで、スクラバーを合わせると８０分の１もの脱臭を完了させることができる。
【００３２】
また、上記の微生物脱臭装置であって、
前記臭気ガスのアンモニア濃度をガスアンモニア濃度として測定するガスアンモニア濃度計と、
前記循環水中のアンモニア濃度を循環水アンモニア濃度として測定する循環水アンモニア濃度計と、
前記散水手段中に設けられ、前記制御装置で制御される窒素化合物添加手段を有し、
前記制御装置は、
前記ガスアンモニア濃度から前記臭気ガスによる窒素供給速度を算出し、
前記循環水アンモニア濃度から前記循環水窒素量による窒素供給速度を算出し、
前記窒素供給速度の合計と、あらかじめ決められた最大窒素処理速度との差分相当量以上の窒素量を有する窒素化合物を単位時間に前記散水に混合させることを特徴とする。
【００３３】
これにより、予め決められた最大窒素処理量と現在供給できる窒素量の差分を窒素化合物によって微生物に供給するので、微生物の密度をいつも最大に維持することができる。
【００３４】
また、上記の微生物脱臭装置であって、
前記制御装置は、
前記充填層中の保有水のｐＨが８．５を超えると予測される場合に、前記散水量を一定レベルに増加させることを特徴とする。
【００３５】
これにより、散水量を多くして、充填層が保持している保有水、すなわち、充填層の担持材の表面に付着する付着水の入れ替えを速く行うことで、保有水、すなわち付着水の液膜のｐＨが８．５を超えるのを防ぎ、充填層の菌叢の硝化活性が失活することを未然に防止できる。
【００３６】
菌叢を覆う液膜の環境は直接測定できないものの、散布前の循環水のｐＨ、散布後の循環水のｐＨといった間接的な測定値から菌叢の液膜のｐＨが８．５を超える前に、散水量を増加させて、担持材表面の付着水である菌叢の液膜の単位時間当たりの入れ替えを多くすることで、液膜のｐＨが８．５を超えるのを防ぎ、充填層の担持材に担持された菌叢の硝化活性が失活することを未然に防止できる。 
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る微生物処理方法では、単位体積当たりの担持材の保水量を多くし、担持材表面の液膜の厚みを厚くするので、菌叢が微生物を担持する担持材を充填した充填層の担持材全体に均一に広がり、臭気ガスの硝化活性が高まる。
【００３８】
アンモニア濃度変動に対して、充填層の担持材に担持された微生物が失活し難くなり、すなわち、菌叢が破過し難く、被処理臭気ガスの流入側、排出側を含む全域に亘って充填層の微生物の菌密度が均一になり、充填層単位体積当たりの微生物量が増大することとなる。その結果、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る微生物脱臭装置の構成を示す図である。
【図２】充填層中の菌叢を最大に維持する微生物脱臭装置の構成を示す図である。
【図３】菌叢を取り巻く液膜のｐＨが８．５を超えると予想される場合に、菌叢の破過を回避する微生物脱臭装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に本発明に係る微生物脱臭装置と微生物脱臭方法について説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の一例を示すものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は変更することができる。
【００４１】
（実施の形態１）
図１に本発明に係る微生物脱臭装置１の構成を示す。微生物脱臭装置１は、処理槽１０と、貯水槽１２と、散水手段１４と、散水量計測手段１６と、臭気ガス供給手段１８と、排気手段としての排気路２０ａ、排気路２０ｂと、制御手段としての制御装置２２を含む。また、スクラバー５０を含んでもよい。
【００４２】
貯水槽１２の上方に処理槽１０が配置される。処理槽１０と貯水槽１２の間は通気空間が設けられ、この通気空間が排気手段としての排気路２０ａとなる。貯水槽１２からは配管１４ａが処理槽１０の上方まで配設される。処理槽１０の上方では、配管１４ａと連結された散水管１４ｂが配置される。処理槽１０の上面で散水管１４ｂより下方には、被処理臭気ガス濃度を緩和する緩和層２６を設けてもよい。配管１４ａの途中にはポンプ１５が設けられる。また、配管１４ａの途中には流量計１７も配設される。
【００４３】
臭気ガス供給手段１８は、処理槽１０の上部に開口を有するダクト１８ａとブロア１９で構成される。制御装置２２は、少なくとも流量計１７と、ポンプ１５に接続される。また、貯水槽１２には、ヒータ２４も設けられる。ヒータ２４は、制御装置２２と接続されていてもよい。
【００４４】
スクラバー５０は、臭気ガス入口５０ａと臭気ガス出口５０ｂを有する縦長の空間で、スクラバー５０の下部でスクラバー貯水槽５４と貯水槽１２とが、循環水が行き来できるように連通している。また、スクラバー５０内の循環水をスクラバー５０上部から噴霧できるように、スクラバーポンプ５１とスクラバー散水管５２が配置される。また、スクラバー散水管５２の途中には、マイクロバブル発生装置５３を設けてもよい。なお、スクラバー５０は、処理槽１０に連結されるので、スクラバー５０の臭気ガス出口５０ｂは、ブロア１９若しくはダクト１８ａと連結される。
【００４５】
処理槽１０は、内筒３７と外筒３８の二重筒状に形成され、中央の内筒３７に排気路２０ｂ、その内筒３７と内筒３７の周囲の外筒３８との間に充填層３０が設けられている。微生物を担持する担持材３１が充填されている充填層３０と通気空間の排気路２０ａは連通し、通気空間の排気路２０ａと排気路２０ｂは連通し、外部とつながっている。
【００４６】
したがって、被処理臭気ガスは、内筒３７と外筒３８の間の充填層３０で微生物脱臭処理され、排気路２０ａに流入し、排気路２０ａから内筒３７の排気路２０ｂを通って、外部、あるいは外気に排出される。
【００４７】
なお、処理槽１０の内筒３７と外筒３８は、それぞれ、円筒であっても良いし、四角あるいは五角形、六角形などの多角形の角筒であっても良い。
【００４８】
微生物を担持する担持材３１が充填されている充填層３０の上底２７と下底２８が開放された形状に形成されている。充填層３０の上底２７と下底２８は開放されているとはいえ、ネットあるいは粗い網目状の格子（図示していない）などが配設されており、臭気ガスや散水にとっては開放であるが、充填層３０に充填される担持材３１は、流下しないようになっている。
【００４９】
処理槽１０には、担持材３１が充填された充填層３０が構成されている。担持材３１は、比表面積が大きく通気性を有する素材で構成される。具体的には、グラスウール、ロックウールと言った人工繊維が好適に利用できる。特にロックウールは、比表面積が大きく、通気性も有するので好適に利用することができる。
【００５０】
ロックウールの担持材３１が充填された充填層３０の上から、ポンプ１５で貯水槽１２の貯水である循環水を揚水し散水管１４ｂにより散水すると、担持材３１に散水供給される循環水と担持材３１の上部の担持材３１から重力により離脱流下してくる離脱水が下部の担持材３１に供給され担持材３１の表面に付着する。
【００５１】
担持材３１の毛管力、すなわち吸着力による水の付着による保水と、毛管力により保水された水の重力による担持材３１からの離脱流下により、担持材３１の表面に付着する付着水の供給と離脱が順次行われ、付着水の入れ替えが行われる。また、付着水の供給と離脱のバランスにより、担持材３１の表面に付着する付着水、すなわち保水される水膜厚、すなわち液膜厚はほぼ一定に保たれる。
【００５２】
担持材３１の表面に付着した付着水は、アンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガスと接触し、被処理臭気ガス中のアンモニア成分などを吸着、吸収溶解する。また、付着水は、充填層３０の上部の担持材３１から下部の担持材３１に向かって、順々に流下し、上方にある担持材３１からの付着水の離脱流下と、その下方の担持材３１への供給付着が行われる。
【００５３】
充填層３０の上から下に向かって次々と行われる付着水の離脱流下とその離脱流下水の供給付着により、担持材３１の表面に付着する付着水の入れ替えが行われる。そのため、付着水の液膜厚はほぼ一定に保たれる。
【００５４】
散水量を増やせば、担持材３１の表面に付着する付着水の液膜厚が分厚くなり、被処理臭気ガスのアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上する。ｐＨ緩衝力が向上すると、担持材３１の表面に担持された微生物が破過し難くなり、充填層３０の全域に亘って担持材３１に担持された微生物、菌叢の菌密度が均一化する。菌叢の菌密度が均一化することで、充填層３０の単位体積当たりの微生物量が増大する。つまり、単位体積当たりのアンモニア脱臭力が高くなり、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることになる。
【００５５】
散水量を増やせば、担持材３１の液膜厚は増加する。しかし、液膜厚の増加にしたがって重力作用が大きくなり、付着水が担持材３１の表面から離脱流下し、ある一定液膜に収束する。また、散水量を多くすれば、ポンプ動力が大きくなり、エネルギー消費が増加することになる。
【００５６】
担持材３１として、例えば、繊維状で比表面積の大きいロックウールに５００〜８００Ｌ／担持材−ｍ３・日の循環水を散水すれば、ロックウール表面に付着する付着水の液膜厚が略１５０〜２００μｍ程度、略２００μｍ程度の厚みでほぼ一定に保たれる。この時、ポンプ動力、エネルギー消費を少なくして、なおかつ、液膜厚が分厚く、ｐＨ緩衝力向上によるアンモニア脱臭効率が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が可能になることがわかった。
【００５７】
その際、ブロア１９により供給される被処理臭気ガスと散水される水の流れ方向が同じとし、すなわち、空気と水の流れを順流とすることにより、循環散水量を５００〜８００Ｌ／担持材−ｍ３・日と増やしても、充填層３０内の気流の流れ、気流路が確保される。したがって、充填層３０内の全域に被処理臭気ガスが供給され、また、散水された循環水中に被処理臭気ガスのアンモニアなどの臭気成分が溶解し、充填層３０の担持材３１に担持された微生物により脱臭処理される。
【００５８】
充填層３０への散水と被処理臭気ガスの通気を両者とも上から下に向かって行う順流では、散水量と透水量、すなわち、散水量と排水量がバランスして等しくなるため、散水量の増減に応じて透水量、すなわち、排水量が増減する。そのため、充填層３０における保水量レベルの変動は小さく、空隙率の変化も小さいため、散水による圧損への影響が小さい。
【００５９】
順流では予め、圧損と比例する通気ガスの線速度を圧損が問題にならない範囲に設定すれば良い。例えば、充填層通気（ＬＶ）線速度を略３６ｍｍ／ｓ程度に設定すれば、散水による圧損への影響が小さくなる。
【００６０】
したがって、循環散水量を増やしても被処理臭気ガスの充填層３０内での気流の略均一な流れを確保しつつ、担持材３１表面の液膜の厚みを分厚くできる。液膜の厚みが分厚いと、微生物を担持する担持材３１を充填した充填層３０に流入してくる被処理臭気ガスの臭気成分、例えば、アンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力を向上させることができる。
【００６１】
充填層３０の担持材３１に散水する散水量、すなわち、循環散水量を、５００〜８００Ｌ／担持材−ｍ３・日程度まで増やしても、担持材３１に担持された微生物が剥離、流出することなく、微生物担持が維持できる。この時、担持材の表面で保水する付着水の水膜の厚みは、略２００μｍ程度まで分厚くすることができる。 
【００６２】
略２００μｍ程度と、担持材３１の分厚い水膜の厚みにより、流入してくるアンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガス中の臭気成分のアンモニア濃度変動が緩和され、担持材３１の表面で保水する付着水の液膜、すなわち、水膜のｐＨ変動が緩和される。そのため、硝化菌が失活するｐＨ８．５を超えることなく、硝化菌の適正ｐＨである６．５〜８．５（最適範囲ｐＨ７〜８）が維持され易くなる。
【００６３】
溶存酸素が透過する液膜、すなわち、水膜の厚みは略１５０μｍ程度であり、これに嫌気性部分を略５０μｍ程度にして、水膜の厚みを略２００μｍ程度にすると、担持材３１表面に水膜の表面から略１５０μｍ程度までは好気性菌である硝化菌が繁殖し、その下から担持材３１までは略５０μｍ程度の嫌気性菌が繁殖する。その結果、硝化菌と嫌気性菌である脱窒菌が程良く繁殖することになり、硝化脱窒が効率良く行われ、アンモニア脱臭性能の向上が図られることとなる。
【００６４】
したがって、担持材３１の表面で保水する付着水の水膜の厚みを例えば略２００μｍ程度と分厚化するように循環散水し、例えば、５００〜８００Ｌ／ｍ３・日の散水量で散水することにより、担持材３１の表面で保水する水膜の厚みを略２００μｍ程度に分厚化する。
【００６５】
その分厚化により、アンモニア濃度変動に対する緩衝力が向上し、アンモニア濃度変動に対して、充填層３０の担持材３１に担持された微生物が失活し難くなり、すなわち、菌叢が破過し難く、充填層３０の被処理臭気ガス中のアンモニアの流入側２１でも菌叢が破過されることなく微生物繁殖が維持され、充填層３０の菌密度が均一になり、充填層３０の単位体積当たりの微生物量が増大することとなる。その結果、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭装置１のコンパクト化が図られることとなる。
【００６６】
担持材３１としてのロックウールは、見かけ密度が１１０ｋｇ／ｍ３のもので、６２０〜６５０Ｌ／ｍ３の水を保有、保水することができる。なお、ここで、保水量とは、担持材３１に保有される水の量をいう。言い換えると、充填層３０に充填された担持材３１の表面で付着する付着水量である。したがって、保水量は６２０〜６５０Ｌ／ｍ３となる。
【００６７】
担持材３１には、水による液膜が形成され、適度な窒素と酸素を、液膜を介して供給することで、主として硝化作用を有する微生物が発生する。また、酸素が到達しにくい部分には、脱窒作用を有する微生物も発生する。これらの微生物は主として菌叢を形成する。
【００６８】
処理槽１０内に充填される担持材３１の充填量は、処理する臭気ガスの処理量で求められる。例えば、臭気ガス毎分１．２ｍ３当たり、担持材３１としてのロックウールが１ｍ３の割合で充填層３０に充填される。
【００６９】
処理槽１０の上面には、被処理臭気ガス濃度を緩和する緩和層２６が設けられる。緩和層２６は、アンモニア濃度の高い臭気ガスが直接処理槽１０の上部に存在する微生物に当たり、微生物が失活し、菌叢が破過しないようにするために設けられる。
【００７０】
従来技術のように、緩和層２６がないと、被処理臭気ガスであるアンモニア濃度変動をまともに受けて、微生物担持材充填層の被処理臭気ガス中のアンモニアガスの流入側２１の微生物の菌叢が破過する。そして、アンモニア処理後の排出側に微生物の菌叢が偏在することにより、充填層３０の菌密度が不均一になり、充填層３０単位体積当たりの微生物量が減少し、微生物脱臭能力が低下するのを、防止できることになる。 
【００７１】
具体的に緩和層２６は、保水力と通気性のある厚さ数センチ程度の人工繊維などが好適に用いられる。担持材３１と同じくロックウールは好適に利用することができる。例えば、処理槽１０の上面に被処理臭気ガス濃度を緩和する緩和層２６として、厚さ略３ｃｍ〜５ｃｍのロックウールシートを設ける。ポンプ１５で貯水槽１２の循環水を揚水し散水管１４ｂを介してロックウールシートの上から散水すると、散水により、ロックウールシートの表面が濡れ、散水によりロックウールシートに循環水が供給され、毛管力により循環水が保水される。
【００７２】
その保水により、緩和層２６としてのロックウールシートに流入してくる被処理臭気ガスの臭気成分、例えば、アンモニアが溶解する。その結果、被処理臭気ガスのアンモニア濃度が緩和されて、緩和層２６としてのロックウールシートの下流側に設けられた充填層３０に供給されることになる。ロックウールシートに散水された循環水も、ロックウールシートを経由して充填層３０に流下、散水、供給される。
【００７３】
被処理臭気ガス中に高濃度アンモニアの含有が予想される場合、充填層３０の上部に緩和層２６としてのロックウールシートを設けることで、充填層３０のｐＨ上昇が緩和される。急激なｐＨの上昇が抑制されることで、被処理臭気ガス中の高濃度のアンモニアが、直接充填層３０に流入して、ｐＨ８．５超えのｐＨ上昇による菌叢が破過されるのを未然に防ぐことができる。
【００７４】
緩和層２６としてのロックウールシート通過後の充填層３０の被処理臭気ガスの流入側２１でのｐＨ変動が緩和され、緩衝され、硝化菌が失活するｐＨ８．５を超えることなく、硝化菌の適正ｐＨである６．５〜８．５（最適範囲ｐＨ７〜８）が維持され易くなる。
【００７５】
貯水槽１２は、処理槽１０の下方に載置された上方が開口している容器である。充填層３０の被処理臭気ガスが浄化されて充填層３０から排出される排出側３９から散水された水（循環水）が、貯水槽１２に排水として流れ落ちてくる。貯水槽１２は、充填層３０からの排水としての循環水を受け止め、貯留する。 
【００７６】
貯水槽１２からは配管１４ａが処理槽１０の上方まで配設される。配管１４ａには、処理槽１０の上方で散水管１４ｂと連通されている。配管１４ａの途中には、ポンプ１５が設けられている。配管１４ａと散水管１４ｂとポンプ１５によって散水手段１４は構成される。散水手段１４は、貯水槽１２に溜まった循環水を再度処理槽１０の上方から充填層３０に散水する。散水管１４ｂは、充填層３０の上面に隈なく散水できるようにノズルが配置されるのが望ましい。
【００７７】
なお、ポンプ１５は、制御装置２２と連結されており、制御装置２２からの信号Ｃｐによって駆動が制御される。この結果、配管１４ａ内を流れる循環水の流量は変化させることができる。 
【００７８】
また、配管１４ａの途中には、流量計１７も配設されている。流量計１７は、配管１４ａ中を流れる循環水の流量を測定することができる。この測定値は、信号Ｓｆとして制御装置２２に送られる。流量計１７若しくは流量計１７と制御装置２２によって散水量計測手段１６が構成される。 
【００７９】
臭気ガス供給手段１８は、図示していないが、例えば堆肥などの臭気ガス発生源からの臭気ガスを処理槽１０の上方に位相するダクト１８ａと、ダクト１８ａ内の臭気ガスを処理槽１０に送風するブロア１９によって構成される。ダクト１８ａの開口は、処理槽１０の上方で処理槽１０の二重筒の内筒３７と外筒３８の間の充填層３０の上面に均等に臭気ガスが当たるようにする。なお、充填層３０の上底２７に緩和層２６が配置されている場合は、臭気ガスはまず緩和層２６に当たる。 
【００８０】
一方、充填層３０で微生物脱臭処理された浄化空気は、処理槽１０の充填層３０の下底２８から、処理槽１０と貯水槽１２の間の通気空間の排気手段としての排気路２０ａを通って、処理槽１０の中央の内筒３７の排気路２０ｂから、外部あるいは外気に排気される。
【００８１】
制御手段としての制御装置２２は、メモリを有するマイクロコンピュータで構成される。内部若しくは外部に時計２２Ｔを有する。制御装置２２は、少なくとも、流量計１７とポンプ１５に接続され、それぞれを制御する。なお、制御装置２２は、ブロア１９、ヒータ２４と接続され、これらを制御するようにしてもよい。
【００８２】
＜動作説明＞
次に微生物脱臭装置１の動作について説明する。本発明の微生物脱臭装置１は、処理槽１０内の充填層３０の担持材３１に生息する微生物の菌叢の密度を充填層３０中で均一にし、しかも最大にすることで、アンモニアを含む臭気ガスの単位時間あたりの処理量を増大させる。
【００８３】
処理槽１０内の担持材３１のように、通気性を有する好気環境下では、担持材３１の表面に水からなる液膜が形成される。この液膜は表面から１５０μｍ程度の厚みは、酸素が透過する。従って、この液膜の表面には、主として硝化作用を行う硝化菌が繁殖する。この硝化菌は、酸素呼吸をして、アンモニアを硝酸性窒素若しくは亜硝酸性窒素に変換する。この微生物の生活活性が、アンモニアを含む臭気ガスの脱臭の基本となる。
【００８４】
したがって、臭気ガスの処理量を増やすためには、これらの細菌を多く繁殖させる必要がある。好気性の細菌は、窒素成分を栄養源とするため、アンモニアを含む水を与えればよい。一方、これらの細菌は、被処理臭気ガス中のアンモニアなどによりｐＨが略８．５以上に高くなると硝化作用が失活する。
【００８５】
そこで、本発明に係る微生物脱臭装置１では、担持材３１に多量の循環水を与えて、担持材３１の保水量を増大させて、臭気ガス中のアンモニア濃度変動に対する緩衝力を上げ、微生物脱臭能力の向上を図る。
【００８６】
担持材３１としてのロックウールに、５００〜８００Ｌ／担持材−ｍ３・日の循環水を散水することで、充填層３０の担持材３１に供給される循環水と担持材３１の毛管力による付着と重力による付着水の離脱とにより、担持材３１に付着する付着水の入れ替えが行われつつ、供給と離脱とのバランスにより、担持材３１表面の液膜厚、水膜厚が略１５０〜２００μｍ程度、略２００μｍ程度と、見かけの液膜厚はほぼ一定に保たれる。
【００８７】
充填層３０の担持材３１に付着する付着水の水量、すなわち保水量は略６２０〜６５０Ｌ／ｍ３程度となる。
【００８８】
アンモニアを含む被処理臭気ガスは、ブロア１９により単位時間あたり決められた体積量だけ充填層３０に流入し、担持材３１に付着する付着水と気液接触し、付着水に吸着、吸収溶解され、担持材３１に担持された微生物によりアンモニアが硝化され、アンモニア脱臭処理される。
【００８９】
アンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガス中のアンモニアは充填層３０の流入側２１から被処理臭気ガスが浄化されて充填層３０から排出される排出側３９に向かうにつれ、付着水に吸収溶解され、濃度が薄くなる。一方、被処理臭気ガスが流入する流入側２１から供給される循環水は、付着水を洗い流し付着水の入れ替えが行われる。入れ替えられたアンモニア濃度の高い付着水は、排出側３９に流れる。したがって、流入側２１では、被処理臭気ガスから供給される窒素量が多い。一方、被処理臭気ガスが浄化されて充填層３０から排出される排出側３９では、付着水から供給される窒素量が多い。このような作用によって、充填層３０中のアンモニア濃度は均一化し、それに伴って微生物の存在も均一化される。
【００９０】
担持材３１表面の液膜厚、水膜厚が略１５０〜２００μｍ程度、略２００μｍ程度と分厚くなると、被処理臭気ガスに含まれるアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上し、液膜のｐＨが８．５を超え難く、菌叢が破過し難くなる。すると、菌密度が均一となり、菌密度が高まり、充填層３０単位体積当たりの微生物量が増大する。微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られる。
【００９１】
散水量を多くすると、担持材３１の表面に付着する付着水の入れ替えが速く行われる。例えば、５００〜８００Ｌ／担持材−ｍ３・日と散水量の多い循環水を散水すると、担持材３１の表面に付着する付着水の入れ替えが速く行われ、かつ、付着水の厚みも分厚く、すなわち付着水量、保水量が多いため、アンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガスとの気液接触などでの化学平衡移動が生じ易く、好気的アンモニア脱臭浄化、すなわち硝化が進行し易い。
【００９２】
また、循環水中のＮＨ４＋の硝化により生成したＮＯ３−により、被処理臭気ガスに含まれるアンモニアガスの吸着力と中和力が向上し、高濃度アンモニアガス、およびアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力を高める。また、ＮＨ４＋は硝化菌の栄養成分であり、硝化菌の増殖、活性化に寄与する。
【００９３】
微生物の菌密度が均一になるように散水するということは、充填層３０に充填された担持材３１に担持された微生物の菌密度が菌叢の破過が少なく担持された微生物による脱臭能力が維持できる程度に充填層３０全体に亘って略均一になれば良い。例えば、散水された循環水が充填層３０を通って、充填層３０の排出側３９から排水として排水、流下するが、その排水のｐＨが６〜７、好ましくは６．５〜７となるように、あるいは、排水のｐＨが６〜７、好ましくは６．５〜７となるようにして同時に溶存酸素濃度（ＤＯ）が６ｍｇ／リットル以上となるように、循環水を散水すればよい。このようにすることで、充填層３０全域に亘って、充填された担持材３１の菌叢が破過されることなく、菌叢が破過したとしても菌叢の破過が少なく、微生物の菌密度が充填層３０全体に亘って略均一になる。そして、充填層３０単位体積当たりの微生物量が増大することで、微生物脱臭能力が向上し微生物脱臭槽のコンパクト化が図られる。
【００９４】
あるいは、充填層３０に散水する散水量を多く、例えば、充填層３０の単位体積（ｍ３）当たり５００〜８００Ｌ／日の循環水を充填層３０に散水することで、充填層３０の単位体積当たりの担持材３１の付着水量、すなわち充填層３０の保水量を多くする。
【００９５】
また、担持材３１表面の付着水の液膜の厚みを厚くするので、アンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガスに含まれるアンモニア濃度変動に対するｐＨ緩衝力が向上し、アンモニア濃度変動に対して、充填層３０の担持材３１に担持された微生物が失活し難くなる。すなわち、菌叢が破過し難く、菌叢が破過したとしても菌叢の破過が少なく、被処理臭気ガスが流入する流入側２１、被処理臭気ガスが浄化されて充填層３０から排出される排出側３９を含む全域に亘って充填層３０の微生物の菌密度が略均一になり、充填層３０単位体積当たりの微生物量が増大し、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることになる。
【００９６】
したがって、微生物の菌密度が均一になるように散水する一例としては次のような場合が上げられる。充填層３０に散水された水が充填層３０から排水として排水されるが、その充填層３０の排水のｐＨが６〜７、好ましくは６．５〜７となるように散水することである。また、他の例としては、充填層３０の単位体積（ｍ３）当たり５００〜８００Ｌ／日を充填層３０に散水することなどがある。
【００９７】
充填層３０の排水のｐＨが６〜７、好ましくは６．５〜７となるように充填層３０に散水、あるいは、充填層３０の単位体積（ｍ３）当たり５００〜８００Ｌ／日を充填層３０に散水すれば、充填層３０の担持材３１に担持された微生物の菌密度が微生物破過、すなわち菌叢の破過が少なく担持された微生物による脱臭能力が維持できる程度に、被処理臭気ガスが流入する流入側２１から排出側３９まで充填層３０の全体に亘って略均一になり、充填層３０単位体積当たりの微生物量が増大し、微生物脱臭能力が向上し、微生物脱臭槽のコンパクト化が図られることになる。
【００９８】
このように多量の循環水を散水すると担持材３１中の菌叢が充填層３０全体で均一な状態となる。ここで、「均一」とは充填層３０中の任意の箇所をサンプリングした場合に、菌叢の密度がほぼ同じになることをいう。なおほぼ同じとは、重量若しくは数といった比較の指標において、担持された微生物による脱臭能力が維持できる程度に充填層３０全体に亘って略均一になれば良く、例えば、略±２０％程度の範囲内にあることをいう。言い換えると、充填層３０中の菌叢若しくは微生物の菌密度を均一にするように循環水を散水すると言ってもよい。
【００９９】
従来ロックウールを担持材３１として用いた場合、排気側上方より散水し、臭気ガスは下方から対向させていた。散水量が多いと圧損への影響が大きく、散水の吹き上がりも懸念される。従って、脱臭槽単位容積あたりの散水量が８Ｌ／ｍ３・日程度と少なく、液膜が非常に薄いため、アンモニアガス吸着によるｐＨ急上昇が生じやすかった。
【０１００】
硝化菌活性はｐＨ６．５〜７で上昇、ｐＨ７〜８で最大、ｐＨ８〜８．５で下降、ｐＨ８．５超えで活性喪失する。アンモニアガス濃度が低レベルの場合には、硝化（ＮＯ３生成）による中和で、高い硝化活性を得やすい。しかし、高濃度になると液膜が薄いのでアンモニア吸着によりｐＨ８を超えやすく、ｐＨ８．５を超えると、通気側、すなわちアンモニアおよび空気中の酸素を含む被処理臭気ガスが流入する流入側２１から硝化菌活性が落ち、破過が生じる。
【０１０１】
それにつれ未処理の通気アンモニアガスは次第に排気側、すなわち排出側３９の菌密度を増やし硝化活性層は、排気側、すなわち排出側３９に移動する。すなわち、菌密度が不均一となる。また、液膜も薄いので、被処理臭気ガスに含まれるアンモニア濃度変化が急激であると排気側での菌密度が過少であるため吸着も硝化もできずアンモニアガスが排出され易い。
【０１０２】
つまり、従来の脱臭装置では、液膜が薄く、アンモニアガス吸着による硝化活性の高いｐＨ７〜８を維持できる濃度適応性が低いため、アンモニア負荷は、２００ｐｐｍ×１．５ｍ３／分当たり担持材２．５ｍ３（断面積１ｍ２×層厚さ２．５ｍ、１００秒接触）と流入側２１から排出側３９まで大きな処理容積を必要としている。
【０１０３】
しかし、本発明に係る微生物脱臭装置１のように、臭気ガスと散水の方向を同じにしたうえで、散水量を従来の１００倍程度にまですることで、変動の大きい高濃度アンモニアガスに対して、全層の液膜で順次吸着し、ｐＨ７〜８の調整と、硝化処理を行い、それに伴い、充填層３０中の硝化菌密度を全層にわたり均一化することができる。その結果、アンモニア負荷７５０ｐｐｍ×１．５ｍ３／分当たり担持材１．８ｍ３（断面積１ｍ２×層厚さ１．８ｍ、５０秒接触）と充填層３０のコンパクト化が可能となった。 
【０１０４】
微生物脱臭装置１を始動させる際には、例えば、制御装置２２がヒータ２４に始動指示Ｃｈを送信する。ヒータ２４は、貯水槽１２中の循環水の温度を微生物の生活環境に適した温度に上げる。具体的には、２５℃〜４５℃であり、好ましくは３０℃〜３５℃である。そして、ポンプ１５、スクラバーポンプ５１およびブロア１９をそれぞれ指示Ｃｐ、Ｃｓｐ、Ｃｂｒを送ることで始動させる。また、スクラバーポンプ５１の始動と共に、マイクロバブル発生装置５３を始動させてもよい。
【０１０５】
制御装置２２は、ポンプ１５に指示Ｃｐを送ることで、循環水の移送量を制御する。また流量計１７からの信号Ｓｆによって、配管１４ａを実際に流れた循環水の量を知ることができる。制御装置２２は、流量計１７からの信号Ｓｆを受信すると、前回信号Ｓｆを受けた時刻との時間差ΔＴを求め、単位時間当たりの散水量ΔＷを計測する。
【０１０６】
一方、制御装置２２には予め単位時間毎の散水レートの目標値Ｏｓが与えられている。そこで、制御装置２２は、単位時間当たりの散水量ΔＷが目標値Ｏｓに等しくなるようにポンプ１５を制御する。より具体的には、散水量ΔＷが目標値Ｏｓより多ければ、ポンプ１５を絞り、散水量ΔＷが目標値Ｏｓより少なければポンプ１５を開く。このようにして、制御装置２２は、５００〜８００Ｌ／日・ｍ３の量の循環水を担持材３１に散水することができる。
【０１０７】
臭気ガスは、堆肥などの臭気ガス源から導かれ、スクラバー５０の下方に設けられた臭気ガス入口５０ａに導入される。スクラバー５０中には、マイクロバブル発生装置５３によってマイクロバブルが混入された循環水がミスト状に噴霧されている。マイクロバブルは、微小な泡であり、これを循環水に混合することで、循環水のアンモニア保持量を増やすことができる。臭気ガス中のアンモニアは、水に対する溶解性が高く、このスクラバー５０を上昇していく間に、約４０％が循環水に溶解し、除去される。
【０１０８】
スクラバー５０上方にはブロア１９が配置されている。このブロア１９によってスクラバー５０により処理された臭気ガスはダクト１８ａに風速を伴って流れ込む。ダクト１８ａは、処理槽１０の上面に開口しており、臭気ガスは、処理槽１０の上面から充填層３０に向って供給される。
【０１０９】
処理槽１０の上方には、散水手段１４の散水管１４ｂが配置されている。臭気ガスは、この散水（これは循環水）と共に、処理槽１０の下方に向って進むことになる。
【０１１０】
処理槽１０の上面には、緩和層２６が設けられている。緩和層２６は、例えば、通気性があり、略３〜５ｃｍ程度の厚みのロックウールシートである。そのロックウールシートに、散水管１４ｂから循環水が散水され、ブロア１９により、臭気ガスが供給される。したがって、臭気ガスは、まず緩和層２６としてのロックウールシートで、循環水にある程度吸収され、供給される臭気ガス中のアンモニア濃度が緩和される。この緩和層２６があるので、臭気ガス中のアンモニア量が多くても、処理槽１０上部の細菌のいる液膜のｐＨが急激に上昇することはない。
【０１１１】
高濃度のアンモニアは、菌叢が存在する液膜の水分のｐＨを一気に高くする。すると、菌叢は失活する場合もある。しかし、緩和層２６が存在するために、供給される臭気ガス中のアンモニア濃度が緩和され、充填層３０の上部に存在する微生物が失活し、菌叢が破過する恐れが低下する。
【０１１２】
担持材３１中は、多量の保有水があるとはいえ、通気性もあるために、臭気ガス中のアンモニアは、菌叢のいる液膜に取り込まれ、硝化される。また、担持材３１に供給される循環水は担持材３１の保水量を常に満たす程度に供給されているので、担持材３１中に均一に菌叢が発生しており、硝化速度が高くなる。 
【０１１３】
担持材３１を通過した臭気ガス中のアンモニア濃度は、スクラバー５０の臭気ガス入口５０ａでの濃度と比較するとおよそ８０分の１まで減少しており、ほとんど臭気として気にならない程度まで、低下させることができる。処理槽１０を通過した臭気ガスは、処理槽１０の中央の内筒３７の排気路２０ｂから、大気中に放出される。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態では、担持材３１で形成された充填層３０中に、多量の循環水を散水することで、充填層３０内の細菌の菌叢を均一に繁殖させ、単位時間あたりの処理量を増やすことができる。 
【０１１５】
（実施の形態２）
図２に本実施の形態に係る微生物脱臭装置２の構成を示す。実施の形態１と同じ部分は同じ番号で示し、説明は省略する。微生物脱臭装置２は、実施の形態１の微生物脱臭装置１に、加えさらにガスアンモニア濃度計３２と、循環水アンモニア濃度計３４と窒素化合物添加手段３６を有する。
【０１１６】
窒素化合物添加手段３６は、貯蓄部３６ｂと混合部３６ａで構成される。貯蓄部３６ｂには、窒素化合物が蓄積されている。混合部３６ａは、循環水が流れる配管１４ａの途中に設けられ、貯蓄部３６ｂから窒素化合物を取り出し、循環水に混ぜて、散水管１４ｂへ送り出す。どの程度の量の窒素化合物を循環水に混合するかは、制御装置２２からの信号ＣＰａに従うように混合部３６ａは作製される。
【０１１７】
微生物脱臭装置２は、実施の形態１の場合の微生物脱臭装置１が充填層３０内の菌叢を均一化したことに加え、さらに、菌量を最大化することを目的とする。好気性の微生物は、ｐＨ、酸素濃度、温度といった生活環境が好適に保持されている限りにおいて、供給窒素量、すなわちＮＨ４＋供給速度に比例して増加する。
【０１１８】
一方、充填層３０に供給される窒素量は臭気ガスの濃度がある程度の幅で変動するため、一定とは言えない。そこで、臭気ガス中のアンモニア濃度を測定し、さらに、循環水中のアンモニア濃度も測定し、これらから充填層３０に供給される単位時間あたりの窒素量を算出する。すなわち、臭気ガスと循環水によって供給される窒素供給速度を算出する。そして、充填層３０において想定される最大窒素処理速度に対して不足する窒素分に相当する窒素化合物を散水中に混合することで供給する。すなわち、充填層３０の最大窒素処理速度と同等以上の窒素量を供給する。
【０１１９】
ガスアンモニア濃度計３２は、臭気ガス中のアンモニア濃度を測定する。その値は、信号Ａａとして制御装置２２に送られる。また、循環水アンモニア濃度計３４は、貯水槽１２中の循環水のアンモニア濃度を測定し、その値を信号Ａｗとして制御装置２２に送る。
【０１２０】
制御装置２２は、予め微生物脱臭装置２の最大窒素処理速度ｍａｘＮが記憶されている。この最大窒素処理速度ｍａｘＮは、充填層３０に実施の形態１のように多量の循環水を散水しながら、多量の窒素化合物を与えることで、計測しておく。
【０１２１】
制御装置２２は、ガスアンモニア濃度計３２からの信号Ａａと循環水アンモニア濃度計３４からの信号Ａｗを受信した後、ブロア１９による臭気ガス供給速度（単位時間当たりの供給量）を用いて、これらの窒素供給速度を算出する。算出された窒素供給速度をそれぞれＮ（Ａａ）、Ｎ（Ａｗ）とする。そしてこれらの和と最大窒素処理速度ｍａｘＮとの差を算出する。これをＮ（Ｐａ）とする。あらわに記載するとＮ（Ｐａ）は（１）式のように表される。
Ｎ（Ｐａ）＝ｍａｘＮ−Ｎ（Ａａ）−Ｎ（Ａｗ）      ・・・（１） 
【０１２２】
制御装置２２は、Ｎ（Ｐａ）に相当する窒素化合物の供給速度をさらに算出する。これをＰａとする。そして制御装置２２は、窒素化合物添加手段３６に指示ＣＰａを送信する。窒素化合物添加手段３６は、指示ＣＰａに基づいて、単位作業時間の間にＰａより多い量の窒素化合物を散水管１４ｂの直前の循環水に添加する。なお、窒素化合物は例えばリン酸アンモニウムなどを好適に使用することができる。言い変えると、前記窒素供給速度の合計と、あらかじめ決められた最大窒素処理速度ｍａｘＮとの差分相当量以上の窒素を前記散水に含有させ単位時間に供給する。
【０１２３】
制御装置２２のこのような処理によって、充填層３０から見ると、常に最大窒素処理速度ｍａｘＮに相当するアンモニアが供給されることとなる。つまり、微生物の生活環境は、最大量の微生物が繁殖できる一定の環境が保たれることとなる。
【０１２４】
このように充填層３０の微生物量を最大量に保持し続けておけば、臭気ガスのアンモニア量が増えた場合は、窒素化合物量を減らし、臭気ガス中のアンモニア量が減った場合は、窒素化合物量を増やすことで、臭気ガス中のアンモニア量の変動に容易に追従でき、なおかつ、微生物の生活環境に負荷を与えない状態に維持することができる。 
【０１２５】
（実施の形態３）
図３に本実施の形態に係る微生物脱臭装置３の構成を示す。実施の形態１および２と同じ要素は、同じ番号を付し、説明は省略する。微生物脱臭装置３は、充填層３０中の微生物に異常が発生しそうな生活環境であると予想した場合に、散水量を増加させ、充填層３０中のｐＨを下げる機能を有する。
【０１２６】
微生物脱臭装置１または２では、微生物の生活環境を安定に保持するために、従来より多量の循環水を充填層３０に散水し、最大窒素処理量に当たる窒素を補充する。しかし、供給されるアンモニア濃度が高すぎたり、なんらかの事由で、菌叢が繁殖する生活環境の液膜のｐＨが上昇した場合、硝化細菌は失活する。または死滅するおそれもある。
【０１２７】
そこで、充填層３０中の菌叢が繁殖している液膜中のｐＨが、微生物が硝化作用を発揮できるとされるｐＨ８．５を超えると予想される場合は、循環水の散水量を増大させ、充填層３０中の保有水を入れ替える。そうすることにより、充填層３０中の菌叢の破過を未然に防ぎ、微生物脱臭性能の維持を図る。
【０１２８】
微生物脱臭装置３は、微生物脱臭装置２に加え、散水前の循環水のｐＨを測定する散水前ｐＨ測定器４０と、散水後の循環水のｐＨを測定する散水後ｐＨ測定器４２と、循環水の電気伝導率を測定するＯＲＰ測定器４４と、中央の内筒３７の排気路２０ｂを通過する排出気体中のアンモニア濃度を測定する排出アンモニア濃度測定器４６が追加される。
【０１２９】
散水前ｐＨ測定器４０は、散水管１４ｂから散水され、充填層３０若しくは緩和層２６に到達する前の循環水のｐＨを測定する。測定したｐＨは信号Ｓａとして制御装置２２に送られる。
【０１３０】
散水後ｐＨ測定器４２は、充填層３０を通過し、貯水槽１２に流下する途中の循環水のｐＨを測定する。測定したｐＨは信号Ｓｂとして制御装置２２に送られる。ＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：酸化還元電位）測定器４４は、貯水槽１２中の酸化還元電位を測定する。測定された酸化還元電位は信号Ｓｃとして制御装置２２に送られる。
【０１３１】
酸化還元電位は、破過等による菌体分解や有機物分解に伴うアンモニア生成、すなわち還元と、硝化すなわちＮＨ４＋→ＮＯ３−によるＮＯ３−生成、すなわち酸化のいずれかの優勢傾向を把握するために用いる。硝化が優勢ならＯＲＰ３００ｍＶ以上となり、破過傾向ならＯＲＰは急低下し２００ｍＶを下回る。このことから、破過を回避する散水量増加のタイミングを把握することができる。 
【０１３２】
排出アンモニア濃度測定器４６は、中央の内筒３７の排気路２０ｂから、微生物脱臭装置３の外気へ放出されるガス中のアンモニア濃度を測定する。測定したアンモニア濃度は信号Ａｅとして制御装置２２に送られる。微生物脱臭装置３が正常に機能していれば、中央の内筒３７の排気路２０ｂから外部に放出される気体中には、アンモニアは極微量しか含まれていないはずである。つまり、排出アンモニア濃度測定器４６が、所定値以上のアンモニアの存在を検出するということは、充填層３０中の硝化作用が正常に行われていないことを表している。
【０１３３】
制御装置２２は少なくとも以下の条件の場合に、充填層３０中の液膜中のｐＨが８．５（微生物が硝化作用を失活するｐＨ）であると予想する。まず、供給される臭気ガス中の窒素負荷が２５ｇ−Ｎ／ｍ３・ｈｒ以上か否かを判断する。具体的には、ガスアンモニア濃度計３２によって、臭気ガス中のアンモニア濃度Ａａを測定し、それを窒素量Ｎ（Ａａ）に変換して算出する。
【０１３４】
臭気ガスから与えられる充填層３０の窒素負荷が上記の値以上の場合は、散水前の循環水のｐＨが６．５以上または、散水後の循環水のｐＨが７以上または、循環水のＯＲＰの値が２００ｍＶ以下を６時間以上継続または、充填層３０の微生物により臭気ガスが処理され排気される排気ガスのアンモニア濃度が５０ｐｐｍ以上のいずれかの条件が満たされるか否かを判断する。
【０１３５】
これらのいずれかの条件が満たされた場合は、充填層３０の微生物が保水している液膜が硝化菌を失活させるｐＨ８．５を超え、充填層３０の菌叢が破過されると予測されるので、その菌叢の破過を未然に防ぐために、制御装置２２は、散水量を一定レベルに増加させる。
【０１３６】
具体的には、ポンプ１５を指示Ｃｐによって移送量を増やす。一定レベルに増加させる増加の目安は、担持材３１の保有水を８時間以内で入れ替える程度の量である。例えば、担持材３１をロックウールとした場合は、その保有水の量（保水量）は、６２０〜６５０Ｌ／ｍ３である。これを８時間で入れ替えようとする場合の散水量は、１．３〜１．３５Ｌ／ｍ３・分となる。２４時間に換算すると、１８６０〜１９５０Ｌ／ｍ３・日となる。したがって、一定レベルに増加させた散水量は、略１８００〜２０００Ｌ／ｍ３・日程度となる。
【０１３７】
この操作は、充填層３０中の液層のｐＨを低下させるのが目的であるので、上記の量以上の散水を行ってもよい。ただし、あまり散水量を多くしてしまうと、菌叢が散水と共に流れてしまう若しくは菌叢が常に循環水に浸かった状態となると言った理由から、却って微生物にダメージを与える。循環水を散水する量は、２０００Ｌ／ｍ３・日までにしておくことが好適である。 
【実施例】
【０１３８】
以下に実施例について説明する。微生物脱臭装置１を用いた。スクラバー５０は、０．８２ｍ３で、毎分１０００Ｌの散水を行った。また、充填層３０は高さ１．８ｍで断面積は４．６１ｍ２である。つまり、充填層３０は８．３ｍ３の体積を有する。これは、充填層１ｍ３あたりに毎分１．２ｍ３の臭気ガスを通過させるように設計し、毎分１０ｍ３の臭気ガスを流す仕様とするためである。また、この値は、充填層３０を通過する臭気ガスの線速度を３６ｍｍ／ｓｅｃとする仕様である。すなわち、臭気ガスは５０秒間で充填層３０中を通過する。
【０１３９】
充填層３０には、見かけ比重が１１０ｋｇ／ｍ３のロックウールを充填した。貯水槽１２は４ｍ３である。これは充填層３０の半分の容積を目安としている。ブロア１９は臭気ガスの送り量を１０ｍ３／分に設定した。また、充填層３０への散水量は、４．４Ｌ／分とした。これは単位体積当たりのロックウールに対して、１日あたり８００Ｌ（８００Ｌ／ｍ３・日）に相当する。
【０１４０】
この微生物脱臭装置１にアンモニア濃度が２００〜８００ｐｐｍの臭気ガスを供給し中央の内筒３７の排気路２０ｂから流れ出た気体中のアンモニア濃度を測定した。まず、スクラバー５０の出口（ブロア１９の入口）でのアンモニア濃度は１２０〜４８０ｐｐｍであった。つまり、スクラバー５０中の散水によって、臭気ガス中のアンモニアは４０％が除去された。除去されたアンモニアは循環水中に溶け込み、充填層３０中の菌叢に供給される。
【０１４１】
充填層３０の中央の内筒３７の排気路２０ｂから排出された気体中のアンモニア濃度は５〜１０ｐｐｍであった。つまり、臭気ガスは、わずか５０秒で充填層３０中を通過し、その間に５０分の１程度にアンモニア濃度を低減させることができた。また、スクラバー５０の効果を加えると、実に８０分の１程度にアンモニア濃度を低減させることができた。 
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明に係る微生物脱臭装置は、畜産分野、工場の廃液処理、生活排水処理、下水処理といったアンモニアに代表される悪臭の発生する分野で好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１、２、３  微生物脱臭装置
１０  処理槽
１２  貯水槽
１４  散水手段
１４ａ  配管
１４ｂ  散水管
１５  ポンプ
１６  散水量計測手段
１７  流量計
１８  臭気ガス供給手段
１８ａ  ダクト
１９  ブロア
２０ａ  排気路
２０ｂ  排気路
２１  流入側
２２  制御装置
２４  ヒータ
２６  緩和層
２７  上底
２８  下底
３０  充填層
３１  担持材
３２  ガスアンモニア濃度計
３４  循環水アンモニア濃度計
３６  窒素化合物添加手段
３６ａ  混合部
３６ｂ  貯蓄部
３７  内筒
３８  外筒
３９  排出側
４０  散水前ｐＨ測定器
４２  散水後ｐＨ測定器
４４  ＯＲＰ測定器
４６  排出アンモニア濃度測定器
５０  スクラバー
５０ａ  臭気ガス入口
５０ｂ  臭気ガス出口
５１  スクラバーポンプ
５２  スクラバー散水管
５３  マイクロバブル発生装置
５４  スクラバー貯水槽
【図１】
2014151248.tif 000003
【図２】
2014151248.tif 000004
【図３】
2014151248.tif 000005