(57)【要約】【課題】  環境に与える影響が少なくかつコストが低廉で、また均一で、脱臭に十分な量の空隙を有する多孔質体を製造、利用することにより効率良い脱臭が可能な生物担持体の製造方法と該生物担持体、及び生物脱臭装置を提供する。【解決手段】  微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過または滞留させて該ガス中に含まれる臭気成分を前記微生物により分解して脱臭する生物担持体の製造方法において、植物を主原料とする担持体材料を凍結用収納体に充填し、該担持体材料を緩慢凍結する凍結工程と、凍結した担持体材料を融解する融解工程とを適宜水分調整を行いながら所定回数繰り返し行って該担持体材料の多孔質成形体を生成後、該成形体を前記収納体より脱型させ、解凍して離水した該成形体を馴養させて生物担持体を製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過または滞留させて該ガス中に含まれる臭気成分を前記微生物により分解して脱臭する生物担持体の製造方法において、
植物を主原料とする担持体材料に適宜水分調整を行いながら凍結融解を施し、多孔質化した担持体材料を馴養して微生物を担持した生物担持体を製造することを特徴とする生物担持体の製造方法。
【請求項２】
微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過または滞留させて該ガス中に含まれる臭気成分を保持分解して脱臭する生物担持体の製造方法において、
植物を主原料とする担持体材料を緩慢凍結する凍結工程と、凍結した担持体材料を融解する融解工程とを適宜水分調整を行いながら所定回数繰り返し行って該担持体材料の多孔質成形体を生成後、該成形体を馴養させて生物担持体を製造することを特徴とする生物担持体の製造方法。
【請求項３】
微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過させて該ガス中に含まれる臭気成分を前記微生物により分解して脱臭する生物担持体において、
前記生物担持体は植物を主原料とし、凍結融解が施されることにより多孔質化されるとともに、所定形状、大きさに成形されていることを特徴とする生物担持体。
【請求項４】
請求項３記載の生物担持体を上下方向若しくは水平方向に複数段重層させ、一側から他側に向けて臭気ガスを通流させて脱臭を行うようにしたことを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項５】
請求項３記載の生物担持体を配設した脱臭塔と、該脱臭塔の上部から液体を噴霧する噴霧手段と、該噴霧手段により脱臭塔底部に貯溜した液体を該噴霧手段に返送する返送ラインと、を備え、前記脱臭塔の底部から導入した臭気ガスを前記生物担持体を通流させて脱臭した後に上部から排出するようにしたことを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項６】
請求項３記載の生物担持体を備えた生物脱臭装置が、排水処理場、下水処理場、コンポスト工場、生ごみ保管場、食品工場のうち何れかの土壌または装置内に設置されることを特徴とする生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臭気ガス中の臭気成分を微生物により分解して脱臭する生物担持体の製造方法と該生物担持体、及び生物脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下水処理場、し尿処理場、飼料工場、及び畜舎、鶏舎などの畜産場等にて発生する臭気成分を含む臭気ガスの脱臭方法として、活性炭による吸着脱臭、オゾンや次亜塩素酸等により臭気成分を酸化分解する酸化脱臭、酸やアルカリ等の溶液により臭気成分を洗浄する薬液洗浄脱臭等の物理化学的法、又は微生物担持層を通して臭気成分を代謝分解する生物脱臭等の生物学的法が用いられている。
これらの方法は、夫々長所、短所とするところがあり、対象である臭気ガスの性状、処理量、または設備環境等により適宜選択する必要がある。
【０００３】
特に、継続的に一定量の臭気ガスを処理する場合においては、維持管理が容易であり、またランニングコストが低廉である等の理由により生物学的脱臭法が広く普及している。この脱臭法は、微生物を保持する担持体中に臭気ガスを通過させて臭気成分を担持体に吸着させ、微生物がこの臭気成分を栄養源として摂取、分解する作用を利用して臭気ガスを浄化する。この時、微生物を保持する担持体としては、土壌、コンポスト、ビート、活性炭等が利用できる。
【０００４】
微生物担持体に土壌を利用した土壌脱臭法については、非特許文献１等に開示されている。土壌脱臭法は特に家畜ふん尿処理施設、下水処理場、コンポスト工場等を発生源としたアンモニアや硫化水素を多く含む排ガス処理に適しており、その原理は図８に示される通りである。
臭気の主な成分であるアンモニアや硫化水素を多く含む臭気ガスは、土壌中の水分に溶解するなどして土壌中に捕集、保持された後に、土壌に担持された硫黄酸化菌、硝化菌、脱窒菌等、複数種類の微生物により分解される。そして、N2ガス、NOガスなどの無臭ガスとして外部に排出される。
【０００５】
係る原理を利用した従来の脱臭装置を図９に示す。図９の脱臭装置５０は、ケーシング５１内に層状に充填した土壌５５、砂５６、寒冷沙５７、玉石５８からなる土壌基盤に主風道５２を埋設し、さらに主風道５２から枝分かれした支風道５３を設置し、該主風道及び支風道から土壌全体に臭気ガスが行き渡るように構成され、主風道５２及び支風道５３から散気された臭気ガスが土壌を通過する際に、土壌中に担持された微生物により脱臭されるようになっている。
【０００６】
また、土壌に粒状活性炭を混合して微生物担持体を形成した脱臭剤も提案されている。（例えば特許文献１）。他にも、微生物担持体として、樹皮、鹿沼土、腐葉土等の植物質材、スポンジ砕片、バーミキュライトやパーライト等の粒体を混和させた土壌を利用している脱臭装置が提案されている。（例えば特許文献２）
【０００７】
【非特許文献１】普及版防脱臭技術集成  安藤忠夫他  編  エヌ・ティー・エス  2002年12月出版
【特許文献１】特開平５−４０１９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０９２３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生物脱臭法に最適な担持体は、通気性に富み、空隙率が高い多孔質な担持体である。しかしながら、土壌脱臭法においては、生物担持体として最も適した土壌、例えば火山灰土壌等の土壌は、ある特定の地域を除いては入手が困難であり、土壌脱臭に必要な量を確保することは非常に難しい。そこで、その代替としてスポンジ砕片等の人工多孔質体、または植物質材等を利用する方法があるが、人工多孔質体は廃棄する際に自然分解することがないため環境に与える影響が大きく、また廃棄処分する場合には費用が嵩むという問題点があり、また植物質材は空隙が不均一でかつ十分な空隙を有する植物質材は少ないため、通気性が低い箇所が生じ、微生物の生物活性にムラができたり、臭気ガスの通気に偏りが生じて効率よい脱臭ができない、という問題点を抱えている。
【０００９】
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、環境に与える影響が少なくかつコストが低廉で、また均一で、脱臭に十分な量の空隙を有する多孔質体を製造、利用することにより効率良い脱臭が可能な生物担持体の製造方法と該生物担持体、及び生物脱臭装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明は係る課題を解決するために、
微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過または滞留させて該ガス中に含まれる臭気成分を前記微生物により分解して脱臭する生物担持体の製造方法において、
植物を主原料とする担持体材料に適宜水分調整を行いながら凍結融解を施し、多孔質化した担持体材料を馴養して微生物を担持した生物担持体を製造することを特徴とする。
【００１１】
また、微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過または滞留させて該ガス中に含まれる臭気成分を保持分解して脱臭する生物担持体の製造方法において、
植物を主原料とする担持体材料を緩慢凍結する凍結工程と、凍結した担持体材料を融解する融解工程とを適宜水分調整を行いながら所定回数繰り返し行って該担持体材料の多孔質成形体を生成後、該成形体を馴養させて生物担持体を製造することを特徴とする。
このとき、前記馴養工程では、水分調整、温度調整、ｐH調整、補助栄養剤の添加等を行う。
【００１２】
これらの発明によれば、植物を主原料とした生物担持体であるため、環境に与える影響が小さく、また廃棄する際にも処理コストが殆どかからない。また、植物をそのまま用いるのではなく、凍結融解を施して多孔質化しているため、均一で多くの空隙を有する多孔質担持体を形成することができ、通気性が良く、かつ土壌微生物の活性が均一に保たれるため、効率の良い脱臭が可能となる。
また、前記生物担持体は、前記凍結用収納体により配置場所に適した形状、大きさに成形することができるため、該生物担持体を用いた脱臭装置の構築が簡易であり、また該生物担持体の運搬が容易であり、利便性が高い。
【００１３】
また、微生物を保持した生物担持体で、該担持体に臭気ガスを通過させて該ガス中に含まれる臭気成分を前記微生物により分解して脱臭する生物担持体において、
前記生物担持体は植物を主原料とし、凍結融解が施されることにより多孔質化されるとともに、所定形状、大きさに成形されていることを特徴とする。
これにより、前記したように低コストで製造、処理可能で、かつ高効率で以って臭気ガスの脱臭が可能な生物担持体を提供することができる。
尚、これらの発明において、生物担持体の主原料となる植物としては、例えば茶殻や芋等の葉茎類が好適で、特に食品の未利用部を利用することが好ましく、これにより安価でかつ食品用の植物全体を有効利用することができる。
【００１４】
さらに、前記生物担持体を利用した生物脱臭装置において、前記生物担持体を上下方向若しくは水平方向に複数段重層させ、一側から他側に向けて臭気ガスを通流させて脱臭を行うようにしたことを特徴とする。このように、臭気ガスの濃度、性状、処理量等に応じて前記生物担持体を複数組み合わせた生物脱臭装置とすることにより、簡易な設備で以って確実な脱臭効果を得ることができる。
さらにまた、前記生物担持体を配設した脱臭塔と、該脱臭塔の上部から液体を噴霧する噴霧手段と、該噴霧手段により脱臭塔底部に貯溜した液体を該噴霧手段に返送する返送ラインと、を備え、前記脱臭塔の底部から導入した臭気ガスを前記生物担持体を通流させて脱臭した後に上部から排出するようにしたことを特徴とする。係る発明は、前記生物担持体に保持された微生物の活性を適正に維持するために、微生物の活性に必要な水分を補給するための液体噴霧手段及び返送ラインを備えており、これにより、脱臭効率を好適に維持することが可能となる。また、前記生物担持体を鉛直方向に複数段設置することもでき、省スペース化が図れる。
【００１５】
また、前記生物担持体を備えた生物脱臭装置が、排水処理場、下水処理場、コンポスト工場、生ごみ保管場、食品工場のうち何れか土壌または装置内に設置されることが好適である。この他にも、歯科を含む病院、老人ホーム、地下鉄、駅舎、ショッピングセンター、居酒屋等の臭気ガス発生源に隣接して係る生物脱臭装置を配設し、臭気ガスの脱臭を行なうことが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、植物を主体とする生物担持体を用いるために環境に与える影響が少なくかつコストが低廉で、また均一でかつ脱臭に十分な量の空隙を有する生物担持体を製造可能で、さらにこれを利用することにより高効率で以って脱臭可能な生物脱臭装置を提供することができる。また、土壌その他の充填物を用いる方法に比べて、送風圧を軽減させ、稼動に必要なエネルギを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る生物担持体の製造フロー、図２は本発明の実施形態に係る生物担持体の斜視図である。
【実施例１】
【００１８】
本実施形態における生物担持体は、植物を主原料とする担持体材料を多孔質状に形成し、該生物担持体の空隙に微生物を担持させたもので、該生物担持体を利用した脱臭方法は図８に示すとおりである。即ち、係る生物担持体に臭気ガスを通流させることにより、生物担持体の空隙に臭気成分を吸着、または生物担持体中の水分に臭気成分を溶解させることにより該担持体中に臭気成分を捕捉させ、前記微生物により臭気成分を無臭成分に変換して無臭ガスとする。
【００１９】
前記担持体材料の主原料としては、例えば茶殻や芋等の葉茎類が好適で、特に食品の未利用部を利用することが好ましく、これにより安価でかつ食品用の植物全体を有効利用することができる。また、生物担持体内に担持させる微生物としては、硫黄酸化菌、硝化菌、脱窒菌等の複数種類の微生物が挙げられる。このとき、前記主原料及び微生物は、脱臭する臭気ガスの性状、濃度、処理量に応じて適宜選択する。
係る生物担持体を具備する生物脱臭装置が好適に処理可能な臭気ガスは、アンモニア、硫化水素等を多く含むガスであるが、担持する微生物を選択することにより、他の成分を含むガスでも処理可能である。
【００２０】
図１を参照して、本実施形態に係る生物担持体の製造フローを説明する。
まず、図２に示されるように、凍結用収納体２０内に担持体材料１０を充填する（Ｓ１）。このとき、前記凍結用収納体２０は、生物脱臭装置の配置場所、運搬の利便性を考慮して選択することが好ましい。最も汎用化し易い大きさ、形状としては、例えば高さ100ｍｍ×幅300〜500ｍｍ×奥行300〜500ｍｍの正方形状若しくは長方形状の収納体である。
このような収納体２０を利用して生物担持体を成形することにより、脱臭装置の構築が簡易で、また該生物担持体の運搬が容易となる。
【００２１】
そして、充填した担持体材料に適宜水分を加える等して水分調整を行い（Ｓ２）、収納容器ごと緩慢凍結する（Ｓ３）。さらに、凍結した担持体材料を融解する（Ｓ４）。この凍結工程（Ｓ３）と融解工程（Ｓ４）は所望の空隙率が得られるまで所定回数繰り返し行なう。
次に、融解した担持体材料の多孔質成形体を収納体より脱型し（Ｓ５）、該成形体を、処理対象である臭気成分になじませ、水分調整、温度調整、ｐH調整、補助栄養剤の添加等を行ない、微生物を定着する馴養を行なう（Ｓ６）。ここで馴養とは、生物担持体に悪臭成分ガスを流し続けることにより、ある特定の微生物を増殖させ、前記担持体に特定の微生物が担持され活性を示す状態になるまでの過程をいう。この過程は約１〜３週間程度である。
【００２２】
このようにして製造された生物担持体は、植物を主原料としているため環境に与える影響が小さく、また廃棄する際にも処理コストが殆どかからない。また、植物をそのまま用いるのではなく、凍結融解を施して多孔質化しているため、均一で多量の空隙、即ち広大な表面積を有する多孔質担持体とすることができ、通気性が良く、かつ土壌微生物の活性が均一に保たれるため、効率の良い脱臭が可能となる。
【００２３】
また、図３に示すように、係る生物担持体の配置構成には複数の組み合わせが存在する。生物担持体１０を一段のみ設けて臭気ガスを通過させる単層単段式（ａ）は、臭気成分の濃度が低い臭気ガスに適しており、簡易な設備で低コストで処理可能である。また、これより濃度の高い臭気ガスには、前記生物担持体１０を複数重層した複層単段式（ｂ）、及び前記生物担持体１０を所定距離を隔てて複数配置する単層多段式（ｃ）が適している。前記複層多段式は高濃度臭気ガスを省スペースで処理することができ、前記単層複段式は、生物担持体１０の間にバッファとなる空間を設けることにより大量の臭気ガスの処理が可能である。さらに高濃度の臭気ガスには、複数重層した生物担持体ユニットを、所定距離隔てて複数配置する多層多段式（ｄ）が適しており、臭気ガスの濃度及び処理量等に基づきこれらの配置構成を適宜使い分けることにより確実な脱臭が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
本発明に係る第２実施例は前記第１実施例にて説明した生物担持体１０を組み込んだ生物脱臭装置であり、図４に示すように、多段型（ａ）、露地型（ｂ）、ハウス型（ｃ）等がある。図４（ａ）の多段型脱臭装置１０Ａは、前記生物担持体１０を鉛直方向に複数段配置した脱臭塔の上部に水噴霧手段１４を設けるとともに、前記脱臭塔下部に貯留した水をポンプ１２により吸引して前記噴霧手段１４に返送する返送ライン１３を設け、噴霧した水を循環させる構成となっている。これにより、前記生物担持体１０に担持された微生物の活性維持に必要な水分を常時補給することができ、脱臭効率を高く維持することができる。また、前記生物担持体を鉛直方向に複数段設置することにより省スペース化が図れる。
【００２５】
また、図４（ｂ）の露地型脱臭装置１０Ｂは、ケーシング１５に敷設した前記生物担持体１０内に風道を埋設した構成となっており、広い敷地面積を有するガス処理場に適している。係る脱臭装置１０Ｂでは、前記生物担持体１０に芝生等の植物を植栽しても良い。また、食品工場を始めとしてあらゆる事業場の既存緑地帯を改造してスペースの有効利用を図ることができる。図４（ｃ）のハウス型脱臭装置１０Ｃは、前記露地型脱臭装置１０Ｂをビニールハウス１７で囲った構成となっており、寒冷地等に適している。即ち、ハウス内を微生物の活性が維持される温度、好適には約２０〜３０℃に保つことで脱臭効率を高く保持することができる。これらの脱臭装置においては、散水装置を設けることが好ましい。
【００２６】
上記した生物脱臭装置の適用例を図５及び図６に示す。図５は排水処理場に設置した場合で、貯留槽１８にて発生した臭気ガスを吸引ファン１１にて生物脱臭装置１０Ｄに導き脱臭を行なっても良いし、貯留槽１８内にファン１１により空気を導入して曝気し、発生した臭気ガスを貯留槽１８の蓋部に配設した生物脱臭装置１０Ｄを通過させて脱臭しても良い。このとき、前記貯留槽１８の代わりに調整槽に前記生物脱臭装置１０Ｄを適用することもできる。
また、図６はコンポスト工場に設置した場合で、コンポスト工場にて発生した臭気ガスを、隣接して設けた生物脱臭装置１０Ｄに導入して脱臭を行なっても良いし、コンポスト工場内に設けられた醗酵タンク２２からの臭気ガスを生物脱臭装置１０Ｄに直接導入して脱臭を行なっても良い。
【００２７】
さらに、図７は食品工場に前記生物脱臭装置１０Ｄを設置した場合を示し、図７（ａ）は惣菜工場２３に設置した場合、（ｂ）はハム・ソーセージ工場２６に設置した場合、（ｃ）は一般的な食品工場２８に設置した場合を示す。（ａ）では、惣菜工場２３内の焼結機２４若しくはフライヤー２５にて発生する臭気ガスを前記生物脱臭装置１０Ｄで処理している。（ｂ）では、ハム・ソーセージ工場２６内のスモークハウス２７にて発生する臭気ガスを処理し、（ｃ）では、一般的な食品工場２８にて集められた生ごみを保管する生ごみ保管庫２９にて発生する臭気ガスを前記生物脱臭装置１０Ｄで処理するようにしている。
この他にも、歯科を含む病院、老人ホーム、地下鉄、駅舎、ショッピングセンター、居酒屋等の臭気ガス発生源に隣接して係る生物脱臭装置を配設し、臭気ガスの脱臭を行なうことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明により製造した生物担持体に土壌を混和させることも可能であり、特に火山灰土壌等の通気性に富み、空隙率の高い土壌を混和させることにより脱臭効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る生物担持体の製造フローを示す。
【図２】本発明の実施形態に係る生物担持体の斜視図を示す。
【図３】本実施形態に係る生物担持体の配置構成を示し、単層単段式（ａ）、複層単段式（ｂ）、単層複段式（ｃ）、多層多段式（ｄ）の夫々の斜視図を示す。
【図４】本実施形態に係る生物脱臭装置の概略構成を示し、多段型（ａ）、露地型（ｂ）、ハウス型（ｃ）の夫々の概略図を示す。
【図５】図４の生物脱臭装置の適用例で、排水処理場に設置した場合の概略図である。
【図６】図４の生物脱臭装置の適用例で、コンポスト工場に設置した場合の概略図である。
【図７】図４の生物脱臭装置の適用例で、食品工場に設置した場合の概略図である。
【図８】従来の土壌脱臭法の原理を示す概要図である。
【図９】従来の土壌脱臭装置を示す俯瞰図（ａ）、及び側断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    生物担持体
１３    返送ライン
１４    噴霧手段
１５    ケーシング
１６    植栽物
１７    ビニールハウス
１８    曝気槽
１９    散気管
２０    凍結用収納体
２１    コンポスト工場
２２    醗酵タンク
【図１】
2006068714.tif 000003
【図２】
2006068714.tif 000004
【図３】
2006068714.tif 000005
【図４】
2006068714.tif 000006
【図５】
2006068714.tif 000007
【図６】
2006068714.tif 000008
【図７】
2006068714.tif 000009
【図８】
2006068714.tif 000010
【図９】
2006068714.tif 000011