(57)【要約】【課題】  下水処理場に設置されているばっ気槽などから発生するガスに含有される悪臭成分を効率的に除去できるようにする。【解決手段】  悪臭成分を含有したガスを脱臭するための装置である。この装置には生物脱臭用担体が充填されている。この生物脱臭用担体は、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを含む繊維収束体であって、嵩密度０．０５〜０．１５ｇ/ｃｍ３、空隙率７０〜９８％である。脱臭装置は生物脱臭用担体を充填した脱臭塔を備え、この脱臭塔は、ばっ気槽側壁の上段あるいはばっ気槽間の通路部の上段に設けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
悪臭成分を含有したガスを脱臭するための装置であって、生物脱臭用担体が充填されており、前記生物脱臭用担体は、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを含む繊維収束体であって、嵩密度０．０５〜０．１５ｇ/ｃｍ３、空隙率７０〜９８％であることを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
生物脱臭用担体を充填した脱臭塔を備え、この脱臭塔でのガス通過速度（ＬＶ）０．４ｍ／秒以下の条件において脱臭塔内の圧力損失が１５ｍｍＨ２Ｏ以下であることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
【請求項３】
生物脱臭用担体を充填した脱臭塔を備え、この脱臭塔をばっ気槽側壁の上段あるいはばっ気槽間の通路部の上段に設けたことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱臭装置に関し、たとえば下水処理場などにおいて設置されているばっ気槽から大量に発生する硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、アンモニア、有機酸などを含有した悪臭ガスのための脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より下水処理場の大きな問題点の一つは、周辺住民からの悪臭の苦情である。そのため、各下水処理場においては、臭気の強い最初沈殿池などを覆蓋し、発生した悪臭ガスを臭気ダクトにより１ヶ所に集め、薬液洗浄法、活性炭吸着法や生物脱臭法を利用した脱臭装置で悪臭成分を除去した後、脱臭ファンから大気中に放出している。
【０００３】
このうち、生物脱臭法は、臭気成分を栄養源として繁殖する微生物を接触材の表面に担持させ、この微生物により臭気成分を分解、脱臭する方法であり、これらの接触材としては、土壌、腐植土、プラスチック、セラミックやその加工品、およびそれらに微生物を固着させたものが使用されている（特許文献１、２、３）。
【特許文献１】特開平１０−１３７５３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６６３９号公報
【特許文献３】特開平８−１０５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、脱臭性能を高めるためには、ガスとの接触表面積が大きくて、処理効率が高い密な生物脱臭用担体を使用する必要があるため、ガス通過の際の圧力損失が大きくなる。また、脱臭装置に充填する生物脱臭用担体が粗な場合には、ガス通過の際の圧力損失は低く、脱臭装置をたとえばばっ気槽に設置する場合は槽内への吹き込み空気圧を利用して容易に通過させることが可能であるが、ガスとの接触面積が小さいため、担体すなわち接触材と接触できずに脱臭処理されなかったガスが多量に大気中に放出される。これを防止するためには、脱臭塔を大規模なものとしてガスとの接触の機会を多くするなどの対策が必要である。
【０００５】
本発明は、下水処理場に設置されているばっ気槽などから発生するガスに含有される悪臭成分を効率的に除去できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らが、上記の課題を解決するために鋭意検討し、到達した発明の要旨は、悪臭成分を含有したガスを脱臭するための装置であって、生物脱臭用担体が充填されており、前記生物脱臭用担体は、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを含む繊維収束体であって、嵩密度０．０５〜０．１５ｇ/ｃｍ３、空隙率７０〜９８％であることを特徴とする脱臭装置である。
【０００７】
本発明によれば、上記において、生物脱臭用担体を充填した脱臭塔を備え、この脱臭塔でのガス通過速度（ＬＶ）０．４ｍ／秒以下の条件において脱臭塔内の圧力損失が１５ｍｍＨ２Ｏ以下であることが好適である。
【０００８】
また本発明によれば、上記において、生物脱臭用担体を充填した脱臭塔を備え、この脱臭塔をばっ気槽側壁の上段あるいはばっ気槽間の通路部の上段に設けることが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、活性炭素繊維製の充填材を微生物担体として使用することにより、吸着効果を併用した微生物による生物脱臭効果を得ることができ、このため効率的な脱臭が可能となり、悪臭ガスを、高速かつ安い運転コストで高効率に処理できるのみならず、その担体が、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを含む繊維収束体であって、嵩密度０．０５〜０．１５ｇ/ｃｍ３、空隙率７０〜９８％であるため、圧力損失の少ない状態で効率よく脱臭を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、生物脱臭塔に充填されて微生物を固定化する接触材としては、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを主成分とする成形体を用いる必要がある。本発明で使用する活性炭素繊維は、石炭ピッチ、石油ピッチ、レーヨン、フェノール、アクリル、ビニロン系材料あるいはセルロース系材料等を原料とし、通常の方法で不融、賦活処理して微細孔を形成したもので、比表面積がＢＥＴ法による測定値で５００ｍ２／ｇ以上のものが好ましい。比表面積が５００ｍ２／ｇ未満であると、細孔が小さくなり臭気成分との接触が困難となる。
【００１１】
この接触材は、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維と混合して複数本の繊維束を形成した繊維収束体の形態とされる。
活性炭素繊維とともに充填材を構成する熱可塑性合成繊維としては、たとえば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリエステルなどからなる単成分繊維、あるいは、芯部にポリエステルを用いるとともに、鞘部にポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリエステルなどを用いた芯鞘型複合繊維などがある。
【００１２】
活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維との混合質量比は、９０：１０〜１０：９０、特に８５：１５〜１５：８５の範囲が好ましい。活性炭素繊維の割合が大きすぎると、構造体あるいは充填材の成形性が悪くなり、逆に少なすぎると臭気成分との接触が悪くなる。
【００１３】
本発明で用いられる繊維収束体は、活性炭素繊維とを開繊・混合した後、繊維束を形成させ、この繊維束を熱処理して熱可塑性合成繊維により繊維間を接着して棒状に形成し、次いで、任意の長さに切断することにより得ることができる。
【００１４】
棒状の繊維収束体の大きさは、断面の最大直径が５〜２５ｍｍ、特に８〜２０ｍｍの範囲が好ましく、断面が円状、楕円状、ドーナツ状、トリローバル状、十字形状、星形状等のものが、取り扱いやすく、生物脱臭用担体として適している。なお、ここにいう最大直径とは、球状、ドーナツ状の場合は直径、楕円状の場合は長軸の長さ、その他の形状の場合はその最大長さを意味するものである。棒状の繊維収束体の長さは、５〜３０ｍｍ、特に１０〜２０ｍｍの範囲が好ましい。
【００１５】
最大直径と長さが上記の範囲を超えて大き過ぎると、ガス通過の際の圧力損失は低いが、ガスとの接触面積が小さいため、処理効率は低下する。逆に棒状の繊維収束体が上記の範囲を超えて小さ過ぎると、ガス通過の際の圧力損失が大きく、たとえばばっ気槽における吹き込み空気圧を利用した自然通風は困難となる。
【００１６】
本発明において、繊維収束体の嵩密度は０．０５〜０．１５ｇ/ｃｍ３であることが必要で、嵩密度が０．１５ｇ/ｃｍ３よりも大きいと、この繊維収束体にて形成される担体が密になり過ぎ、空隙率が低下して微生物の付着容量が減少し、処理効率が低下する結果となる。さらに装置重量も重くなり、装置設置場所の制限を受けるため、実用性が低下する。反対に嵩密度が０．０５ｇ/ｃｍ３よりも小さいと、被処理ガスとの接触効率が低下し、処理効率の大きな低下につながる。このため嵩密度は０．０５〜０．０８５ｇ/ｃｍ３の範囲が好ましい。
【００１７】
棒状の繊維収束体の空隙率は７０〜９８％であることが必要である。この空隙率は、通気性や強度のほか、水分保持量にも関連性があり、空隙率が９８％より大きい場合は、繊維収束体にて形成される担体が脆くなるため、高く積むと下部の担体が潰れる可能性があり、実用性が低下する。空隙率が７０％より小さいと、通気性が不良となるのに加え、水分保持量も少なくなり、散水停止の影響が脱臭性能に大きな影響を及ぼす。このため、８０〜９５％の範囲が好ましい。
【００１８】
図１は、本発明にもとづく自然通風式の生物脱臭装置の一実施態様を示す図である。図１において、生物脱臭装置を構成する生物脱臭塔１には、生物脱臭用担体が充填された充填層２と、充填層２の上方における散水器３と、充填層２の下方における受水槽４とが配設されている。受水槽４の上部における空間の部分には悪臭ガス導入口５が連通されており、受水層４の底部には、散水器３からの散水にもとづき充填層２から流下した水を排出するための排水口６が連通されている。散水器３よりも上方の位置には、排気口７が設けられている。充填層２は、上下方向および並列に複数配列させてもよく、３段以上の複数段とすることもできる。
【００１９】
上記の構成の生物脱臭装置によると、生物脱臭用担体を充填した充填層２の上方に散水器３を配設して連続的または間欠的に散水することにより、担体の表面が湿潤状態に保持され、微生物の付着と繁殖が促進されるとともに、酸化生成物が洗浄除去される。間欠的に散水する場合には、散水間隔は、０．５〜４時間に１回程度が適当であり、一回当たりの散水時間は、散水器３の形状及び吐出水量により異なるが、０．２〜１５分が適当である。なお、充填層２が複数の場合は、各充填層２ごとに散水器３を配設してもよく、あるいは一つの散水器３ですべての充填層２に散水するようにしてもよい。
【００２０】
脱臭の効果は、臭気成分の種類と濃度によって異なるが、悪臭ガスの通気速度（ＬＶ）と空塔速度（ＳＶ）とによって決定される。本発明の生物脱臭用担体を充填した脱臭装置によれば、上述のように、担体を構成する繊維収束体の嵩密度が０．０１〜０．１０ｇ/ｃｍ３であるとともにその空隙率７０〜９８％であることにもとづき、悪臭ガス通過速度（ＬＶ）が０．４ｍ／ｓ以下のときに、脱臭塔内の圧力損失を１５ｍｍＨ２Ｏ以下とすることができる。
【００２１】
このため、本発明の脱臭装置をたとえば下水処理場のばっ気槽に設けた場合には、このばっ気槽への吹き込み空気を利用した自然通風だけで良好に脱臭させることができる。空塔速度は、２０００ｈ-1以下であれば、良好な処理を行うことができる。
【００２２】
また、生物脱臭塔の生物脱臭用担体は繊維製であるため、比表面積が大きく臭気物質との接触効率がよく、さらに、通気性が優れており、そのため上記のように圧力損失が非常に小さいため、ファンを用いて通風させる場合にも低動力のファンにて運転することができる。また、生物脱臭用担体は、活性炭素繊維と熱可塑性合成繊維とを含むものであり、空隙率が大きく軽量にできるため、たとえば図１における充填層２を１段で２０００ｍｍ程度積層しても、圧密化することなく良好な処理が可能である。
【００２３】
図２は、本発明にもとづく自然通風式の生物脱臭による脱臭装置としての図１の脱臭塔１を、実際の下水処理場へ設置した例を示す図である。図２の下水処理場にはばっ気槽１１、１１、…が直列に複数ステージ設けられている。１２は各ばっ気槽１１の側壁であり、隣り合うばっ気槽１１、１１の側壁１２、１２どうしの間には通路１３が形成されている。１４はばっ気槽１１の覆蓋、１５はばっ気のためのブロワ、１６はばっ気槽１１における散気装置である。ばっ気槽１１、１１、…を直列に複数ステージ設けて処理を行う場合には、特に最初のステージで悪臭が発生しやすい。このため覆蓋１４は、第１ステージと第２ステージとのばっ気槽１１、１１にのみ設けられている。
【００２４】
脱臭塔１は、隣り合う第１ステージと第２ステージのばっ気槽１１、１１の側壁１２、１２の上段どうしの間に跨るようにして配置されており、すなわち通路１３の上方に設けられており、その重量は側壁１２、１２によって支持されている。
【００２５】
このような構成において、ばっ気槽７にて発生した悪臭成分を含有する被処理ガス１７は、散気装置１２からの吹き込み空気１８の圧力を利用して生物脱臭塔１に導入され、その内部で脱臭処理され、図１に示す排気口７から大気中に放出される。
【００２６】
上記のように脱臭装置としての脱臭塔１はばっ気槽１１、１１の側壁１２、１２の上段どうしの間に跨って設けられており、その重量は側壁１２、１２によって支持されているため、耐荷重の面での問題とはならない。また、臭気塔１への臭気ダクトも非常に短いものとなるため、被処理ガス１７が臭気ダクト中を流れる間の温度変化もほとんどなく、脱臭性能は、良好な状態が維持される。
【００２７】
上記に代えて、脱臭塔１は、一つのばっ気槽１１の側壁１２の上段のみに設けることもできる。このようなものであると、単数のばっ気槽しか有しない下水処理場などにも脱臭塔１を設置することができる。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例・比較例を示す。
（実施例１）
比表面積１０００ｍ２／ｇのピッチ系繊維状活性炭２０質量％と、芯鞘型ポリエステル未延伸繊維８０質量％とをカーディングマシンで開繊、混合し、1ｍあたり６ｇのカードスライバーとした。このカードスライバーを熱処理したのち切断し、外径８ｍｍ、長さ１０ｍｍの六葉柱状繊維収束体を得て、生物脱臭用担体とした。この生物脱臭用担体の嵩密度は０．０８５ｇ／ｃｍ３、その空隙率は９２％であった。
【００２９】
図１に示す生物脱臭塔１を図２に示すようにばっ気装置に用い、上記で得られた六葉柱状繊維収束体からなる生物脱臭用担体を充填層２に使用し、悪臭ガスを処理した。なお、担体は、微生物を植種した後、生物脱臭塔１に充填した。
【００３０】
図２のばっ気装置における吹き込み空気１８の圧力を利用して、悪臭を有する被処理ガス１７を脱臭塔１の内部における充填層２よりも下部に導入し、処理後に大気中に放出した。そのときの各種の硫黄化合物の濃度は、ガスクロマトグラフ法にて分析した。表１にその運転条件を示し、表２にその処理結果を示すが、処理結果は非常に良好であった。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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（実施例２）
比表面積１３００ｍ２／ｇのピッチ系繊維状活性炭２５質量％と、芯鞘型ポリエステル未延伸繊維７５質量％とをカーディングマシンで開繊、混合し、1ｍあたり６ｇのカードスライバーとした。このカードスライバーを熱処理したのち切断し、外径８ｍｍ、長さ１０ｍｍの六葉柱状繊維収束体を得て、生物脱臭用担体とした。この生物脱臭用担体の嵩密度は０．０９０ｇ／ｃｍ３、その空隙率は９２％であった。
【００３３】
上記で得られた六葉柱状繊維収束体からなる生物脱臭用担体を使用して、悪臭ガスを処理した。運転設備、運転条件は、実施例１と同じとした。表２にその処理結果を示すが、処理結果は非常に良好であった。
（比較例１）
芯鞘型ポリエステル未延伸繊維１００質量％の繊維をカーディングマシンで開繊、混合し、１ｍあたり６ｇのカードスライバーとした。そして、このカードスライバーから製造した外径８ｍｍ、長さ８ｍｍの六葉柱状繊維収束体を得て、生物脱臭用担体とした。この生物脱臭用担体の嵩密度は０．１０５ｇ／ｃｍ３、その空隙率は９２％であった。
【００３４】
上記で得られた六葉柱状繊維収束体からなる生物脱臭用担体を使用して、悪臭ガスを処理した。運転設備、運転条件は、実施例１と同じとした。表２にその処理結果を示すが、処理結果は実施例１、２のものに比べて劣っていた。
（比較例２）
芯鞘型ポリエステル未延伸繊維１００質量％の繊維をカーディングマシンで開繊、混合し、１ｍあたり６ｇのカードスライバーとした。そして、このカードスライバーから製造した外径２５ｍｍ、長さ２５ｍｍの六葉柱状繊維収束体を得て、生物脱臭用担体とした。この生物脱臭用担体の嵩密度は０．０４ｇ／ｃｍ３、その空隙率は９５％であった。
【００３５】
上記で得られた六葉柱状繊維収束体からなる生物脱臭用担体を使用して、悪臭ガスを処理した。運転設備、運転条件は、実施例１と同じとした。表２にその処理結果を示すが、処理結果は実施例１、２のものに比べて劣っていた。
（比較例３）
実施例１のものと同じカードスライバーを熱処理したのち切断し、外径２５ｍｍ、長さ２５ｍｍの六葉柱状繊維収束体を得て、生物脱臭用担体とした。この生物脱臭用担体の嵩密度は０．０３５ｇ／ｃｍ３、その空隙率は９６％であった。
【００３６】
上記で得られた六葉柱状繊維収束体からなる生物脱臭用担体を使用して、悪臭ガスを処理した。運転設備、運転条件は、実施例１と同じとした。表２にその処理結果を示すが、処理結果は実施例１、２のものに比べて劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の脱臭装置の一部切欠斜視図である。
【図２】図１の脱臭装置を下水処理場へ設置した例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    生物脱臭塔
２    充填層
７    排気口
１１    ばっ気槽
１２    側壁
【図１】
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【図２】
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