(57)【要約】【課題】確実な脱臭効果を得ると共に、脱臭材料の温度管理と微生物への水分、栄養分の補充を不要とした堆肥化施設における堆肥脱臭法及び堆肥脱臭装置を提供すること。【解決手段】発酵槽内の汚泥等有機物を発酵処理する堆肥化施設に附設する堆肥脱臭装置において、発酵槽の上端部に被装した天蓋の適宜位置から垂設した仕切り材によって区分けされた前記堆肥化施設の各区間ごとに、発酵槽内の有機物に空気乃至臭気ガスを給気するための給気口を当該発酵槽の底部に、発酵槽内の有機物から発生した処理ガスを捕集するための排気口を前記天蓋の天部乃至上部にそれぞれ配設し、一の区間の排気口に連設した換気ダクトを次の区間の給気口に連結することによって複数区間が連通したこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気成分を分解する微生物の働きによって臭気ガスを無臭化する堆肥脱臭法において、前記微生物を保持した堆肥発酵槽内の有機物を当該微生物の活性温度条件に拠り複数の温度区間に区分けし、高温区間の発酵槽から発生した処理ガスを捕集して低温区間の発酵槽へと順次給気しながら臭気処理することを特徴とする堆肥脱臭法。
【請求項２】
前記微生物を保持した堆肥発酵槽内の有機物を高温、中温、低温の３つの温度区間に区分けした請求項１の堆肥脱臭法。
【請求項３】
発酵槽内の有機物を発酵処理する堆肥化施設に附設する堆肥脱臭装置において、発酵槽の上端部に被装した天蓋の適宜位置から垂設した仕切り材によって区分けされた前記堆肥化施設の各区間ごとに、発酵槽内の有機物に空気乃至臭気ガスを給気するための給気口を当該発酵槽の底部に、発酵槽内の有機物から発生した処理ガスを捕集するための排気口を前記天蓋の天部乃至上部にそれぞれ配設し、一の区間の排気口に連設した換気ダクトを次の区間の給気口に連結することによって複数区間が連通したことを特徴とする堆肥脱臭装置。
【請求項４】
天蓋は、発酵槽の上端に架装された自走式の堆肥攪拌機が走行可能なスペースを確保して被装した請求項３の堆肥脱臭装置。
【請求項５】
換気ダクトにより３つの区間を連通した請求項３又は請求項４のいずれかの堆肥脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は堆肥脱臭装置及び堆肥脱臭法に関し、特に、汚泥等の有機物を処理して堆肥化する堆肥発酵施設から発生した臭気ガスを無臭化するのに好適な堆肥脱臭装置及び堆肥脱臭法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場や堆肥化施設などの汚泥処理施設においては、炭素化合物や窒素化合物、或いは硫黄化合物などからなる臭気ガスの発生を避けることができない。このため、施設の設置に際しては、悪臭対策として臭気処理装置を附設乃至は併設するのが望ましい。
【０００３】
この臭気処理装置で用いられる脱臭方法としては、微生物を利用した生物脱臭法、ゼオライト等の吸着材による吸着脱臭法、薬剤により臭気を処理する薬液処理法など種々の方法が提案されているが、特に生物脱臭法はその脱臭効果と持続性、及びランニングコスト等の面において優れており、中でも堆肥脱臭法は多くの汚泥処理施設で既に利用され実用化されている。ここで生物脱臭法とは、脱臭材料中の水分乃至は水溶液に溶解した臭気成分をアンモニア酸化細菌や硫黄酸化細菌などの微生物の働きによって酸化分解し無臭化する方法をいうところ、その微生物の有する臭気分解能力が送気ガス中の臭気成分量を賄って足りるものであるときは、脱臭材料の補充や交換等を要することなく、長期に亘り脱臭効力を持続できるという特徴を有している。
【０００４】
しかしながら、臭気処理塔への下部送気が脱臭材料を乾燥させて上記の菌群が不活性化してしまうのを回避するためには適宜量の水分を散布乃至噴霧する必要があるが、この散布等された水分により、脱臭材料全体の重量が増して圧密が進むことから菌群を保持する担体資材は通気性を失って微生物の好気呼吸が損なわれ、また、洗い流された塩基類により脱臭材料が酸性に偏って菌群による臭気分解や硝酸化成等が抑制されて、結果として微生物の活性状態を維持できないこととなってしまう。一方、通気の偏重する場所では臭気成分の吸着と脱臭材料の乾燥が著しく、水分不足から微生物はその活性を失い、臭気分解力が局所的に減衰する。また、上記菌群の活動条件には、水と酸素だけでなく適度な栄養分の補充や温度の管理をも必要とするところ、特に冬季においては塔内を菌群の活性温度条件に適合するよう維持するのは容易でない。そして、これらの条件に反し脱臭材料が嫌気状態に陥ると、アンモニア、硫化水素を始めとしてギ酸、酢酸、プロピオン酸等低級脂肪酸、トルメチルアミン等のアミン系、メルカブタン、スカノール、アセトアルデヒドなどの臭気ガスが発生して顕著な悪臭となるばかりか、これら腐熟の不十分な堆肥の施用によっては作物の生育を阻害してしまうことがあり、特に、生物脱臭法の中でも堆肥化施設において発酵処理中の汚泥等有機物を細菌の担体として適用する堆肥脱臭法にあっては、悪臭を吸着した直後の堆肥に強いアンモニア臭が残留しており、これが二次揮散するのを回避するために更なる臭気処理を行う必要もある。ところが、アンモニアは汚泥の発酵が良好に進んでいるときほど多く発生するものなので、完熟堆肥の生産を行いつつ上記アンモニアの発生を抑制して堆肥を製造することはきわめて難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、従来の堆肥脱臭法が有する上記の問題点に鑑み、確実な脱臭効果を得ると共に、脱臭材料の温度管理と微生物への水分、栄養分の補充を不要とした堆肥化施設における堆肥脱臭法及び堆肥脱臭装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決することを目的としてなされた本発明堆肥脱臭法の構成は、臭気成分を分解する微生物の働きによって臭気ガスを無臭化する堆肥脱臭法において、前記微生物を保持した堆肥発酵槽内の有機物を当該微生物の活性温度条件に拠り複数の温度区間に区分けし、中・高温区間の発酵槽から発生した処理ガスを捕集して低温区間の発酵槽へと順次給気しながら臭気処理することを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明堆肥脱臭法は、前記微生物を保持する堆肥発酵槽内に堆積した汚泥等の有機物を高温、中温、低温の３つの温度区間に区分けして構成してもよい。
【０００８】
上記の課題を解決することを目的としてなされた本発明堆肥脱臭装置の構成は、発酵槽内の汚泥等有機物を発酵処理する堆肥化施設に附設する堆肥脱臭装置において、発酵槽の上端部に被装した天蓋の適宜位置から垂設した仕切り材によって区分けされた前記堆肥化施設の各区間ごとに、発酵槽内の有機物に空気乃至臭気ガスを給気するための給気口を当該発酵槽の底部に、発酵槽内の有機物から発生した処理ガスを捕集するための排気口を前記天蓋の天部乃至上部にそれぞれ配設し、一の区間の排気口に連設した換気ダクトを次の区間の給気口に連結することによって複数区間が連通したことを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明堆肥脱臭装置の発酵槽上端部に被装する天蓋は、発酵槽の上端に架装された自走式の堆肥攪拌機が走行可能な程度に発酵槽とこの天蓋とによって形成されるスペースを確保できるよう成形して構成するのが望ましい。さらに本発明に係る堆肥脱臭装置は、換気ダクトにより３つの温度区間が連通するよう構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、微生物を利用した臭気処理において、複数に区分けした堆肥発酵槽を各菌群の活性温度条件に応じて中・高温区間から低温区間へと段階的に割り振り、各区間に設けられた排気口とそれに続く低温区間に設けられた給気口とを換気ダクトにより連結する。これによって全区間の発酵槽は連通され、臭気ガスに対しては区分された区間の数だけ臭気分解処理が繰り返し行われることとなる。また、中・高温区間で発生した処理ガスに含まれる化学的熱エネルギー、蒸発した水分、窒素分等の栄養分についてはそのまま次の低温区間へと供給することができる。この結果、悪臭に対して充分かつ確実な脱臭効果を得られると共に、温度管理や水分、栄養分の補充を行うことなく脱臭材料の好気的状態と菌群の活性状態とを維持することができるので、嫌気状態から悪臭が生じるといった事態を完全に防止できるという効果を発揮する。
【００１１】
また、土壌や汚泥中に自然に存在する微生物は、主に細菌、放線菌、糸状菌、担子菌、原生動物等に分類されるところ、発酵槽内における微生物の活性温度条件を約５０度〜７０度の高温、約３０度〜５０度の中温、約４０度以下の低温の３つに分割することによって、この高温区間で活性化する好熱好気性の細菌や放線菌を、中温区間で中温で活性化する中温性の細菌や糸状菌を、低温区間で活動する原生動物や担子菌を、最も効率的に利用して臭気処理することが可能となる。
【００１２】
さらに、堆肥化施設において発酵過程にある汚泥等の有機物は、堆肥攪拌機によって切返されながら発酵槽の原料投入口側から堆肥排出口側へと移送されてゆくので、この有機物を担体に適用すれば脱臭材料の入替えや補充等は一切必要なく、吸着限界、或は脱臭限界から脱臭効果が減退するといった事態についても回避できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態例を図に拠り説明する。図１は本発明堆肥脱臭法を適用した脱臭装置の一例を表した縦断面図、図２は図１の側断面図、図３は発酵槽内の温度と堆積日数の関係を示すグラフ、図４は従来型生物脱臭法による脱臭装置の側断面図、図５は従来型堆肥脱臭法による装置の縦断面図である。
【００１４】
従来型の生物脱臭装置は、図４に示すように、臭気分解能力を有する微生物を保持した多孔質の担体２０を臭気処理塔１０の内部に充填し、この臭気処理塔１０の底部に敷設したバラストｂに埋設された給気管の給気口Aから送られてくる臭気ガスを、担体２０に曝しながら通気することで微生物に臭気成分を分解させて、処理塔１０の天部に開口した排気口Ｖから無臭化された処理ガスを排出する。
【００１５】
担体２０としては、土壌粒子、ロックウール、ピートモス、活性汚泥、堆肥等のいずれも適用可能である。臭気分解能力を有する上記の細菌としては、主にアンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌等の硝化菌、脱窒菌、硫黄酸化細菌などが挙げられるが、いずれも細菌であるが故に生息環境として適度な水分、養分、及び温度の維持を要する。水分に関しては担体２０を６０％程度の含水率に維持する必要があるが、特に含水率が４０％を下回る乾燥状態に陥ると、上記細菌群の増殖は著しく抑制されて活性状態を維持できず、脱臭能力を充分に発揮できないこととなる。
【００１６】
そこで、堆肥発酵槽を微生物の活性温度条件によって複数の区間に区分することによって上述の不具合を解消したので、以下に本発明堆肥脱臭装置の実施形態例について説明する。
【００１７】
図１において、２２は微生物の担持体たる汚泥であって、堆肥化施設Ｆの堆肥発酵槽５内に投入、貯蔵されている。この発酵槽５の上端部には、発生した臭気ガスが外部へ流出するのを防ぐために天蓋３を被装してある。天蓋３は、臭気ガスを外気と遮蔽できるものであればよく、金属性、木製その他の部材によって形成することは任意である。本実施例において天蓋３は、硬質なパイプ材等によって形成された骨組みにシート状部材を張設することで構成してある。なお、天蓋３の設置に際しては、これを取外すことなく堆肥攪拌機Ｍによって汚泥２２の切返しを行えるよう、発酵槽５と天蓋3との間に攪拌機Ｍの走行に支障のない程度のスペースSを確保しておくのが望ましい。
【００１８】
堆肥化は、微生物の活動により汚泥２２に含まれる有機物を分解することによって進む。この分解は、一般に糖分解期、繊維分解期、リグニン分解期の３段階に大別され、それぞれの段階で活性化する微生物も各段階とともに推移していく。かかる微生物の変化は、生息環境である汚泥２２の温度、含水率、炭素率（Ｃ／Ｎ比）、或いはｐｈ等の条件に拠るものであるが、有機物を微生物分解する場合においては概ね同様の変遷を辿るということが判った。
【００１９】
堆肥化の初期段階である糖分解期には、新鮮な有機物に含まれる糖やアミノ酸、タンパク質などの易分解性物質の分解が行われる。かかる分解活動は、主に生育の早い糸状菌や好気性細菌によって好気的に行われ、盛んに増殖する該菌群の呼吸熱によって汚泥２２の温度を内部から一気に上昇させる（図３を参照）。やがて、汚泥２２の温度が４０℃を上回ると糸状菌は生息できなくなり  、次に好熱好気性である放線菌がセルロースやヘミセルロースなどの繊維質を分解する繊維分解期に遷移する。このとき、汚泥２２の温度はおよそ６０℃を超し、他の一般微生物は活動できず、ごく限られた高温菌のみが活性状態に入ることができる。放線菌を始めとする高温菌の食べる餌が減少してくると、汚泥２２は微生物の活動低下により徐々にその温度を下げ、やがて、放線菌によって分解され軟らかくなった繊維組織を食べる様々な細菌や担子菌、或いは原生動物等の微生物が活動するリグニン分解期が始まる。リグニン分解期後期には、増殖したこれらの微生物を食べるトビムシやミミズなどの小動物も生息するようになる。
【００２０】
したがって、発酵処理中の汚泥２２を温度条件に拠り区分した場合は、糖分解期乃至繊維分解期にあたる約５０℃〜７０℃の高温区間、リグニン分解期前期にあたる約３０℃〜５０℃の中温区間、リグニン分解期後期にあたる約４０℃以下の低温区間の３つの温度区間に大きく分類されるといえる。
【００２１】
このため、発酵槽５と天蓋３とによって形成される上述のスペースSは、天蓋3から垂設した仕切り材4によって高温区間ｈ、中温区間ｍ、低温区間ｌの３つ区間に区分されている。仕切り材４は、臭気を遮蔽するシート材により形成されており、適宜掛止方法によって天蓋3の内側へ掛止されている。
【００２２】
高温区間ｈに位置する発酵槽５ｈの底部には給気口Aｈが配設され、発酵槽５ｈ内の汚泥２２ｈへ送風機B等の適宜送気手段によって外部空気が送気される。発酵槽５ｈの上部に位置する天蓋３ｈの天部には排気口Ｖｈを配設しており、汚泥２２ｈから発生した処理ガスＧｈを捕集して次の中温区間ｍへと送気している。この排気口Ｖｈからは換気ダクトＤｈが連設されている（図１及び図２を参照）。
【００２３】
処理ガスＧｈを構成する物質は、タンパク質等の分解過程で発生するアンモニアガス、高温下の汚泥２２ｈから発生する水蒸気、及び嫌気条件下で活動するセルロース分解菌等が生ずる有機酸臭を主体とするものである。アンモニアガスは高温の水蒸気中に一部アンモニウムイオンとして溶解されたかたちでスペースＳ内に放出されたのち、換気ダクトＤｈを通って次の中温区間ｍへ給気される。このため、処理ガスＧｈに含まれる熱、水分、窒素分を有効に中温区間ｍへと供給することができる。
【００２４】
中温区間ｍに位置する発酵槽５ｍの底部には給気口Ａｍが配設され、換気ダクトDｈから送られてくる処理ガスＧｈを発酵槽５ｍに貯蔵された汚泥２２ｍへと給気する。この汚泥２２ｍは、攪拌機Ｍの切返しによって汚泥２２ｈを後方へと移送したものである。発酵槽５ｍの上部に位置する天蓋３ｍの天部には排気口Ｖｍを配設しており、汚泥２２ｍから発生した処理ガスＧｍを捕集して次の低温区間ｌへと送気している。この排気口Ｖｍには、換気ダクトＤｍが連設されている（図１及び図２を参照）。
【００２５】
リグニン分解期とは、主として担子菌等の働きにより難分解性有機物をじっくりと時間をかけて好気的に分解する時期である。また、悪臭は、その大部分が糖分解期、或いは、繊維分解期において発生しているので、リグニン分解期に差掛かる中温区間ｍにおいては新たな臭気を生ずることは殆どない。このため、処理ガスＧｍを構成するのは、主として処理ガスＧｈのうち微生物に分解されずに残った臭気成分とわずかな水分である。この処理ガスＧｍに含まれる熱、水分、窒素分が、換気ダクトＤｍを通って、有効に低温区間ｌに供給されることは言うまでもない。
【００２６】
低温区間ｌに位置する発酵槽５ｌの底部には給気口Aｌが配設され、換気ダクトDｍから送られてくる処理ガスＧｍを発酵槽５ｌに貯蔵された汚泥２２ｌへと給気する。この汚泥２２ｌは、攪拌機Ｍの切返しによって汚泥２２ｍをさらに後方へと移送したものである。発酵槽５ｌの上部に位置する天蓋３ｌの天部には排気口Vｌを配設しており、汚泥２２ｌから発生した処理ガスＧｌを捕集して施設の外部へと排気している（図１及び図２を参照）。
【００２７】
リグニン分解期の後期には、多くの微生物と共にこれらを餌とする小動物も現れ、さらには菌同士の食い合いが生じる。この結果、汚泥２２ｌの中には該微生物の遺体が相当程度の割合で含まれることになり、これら微生物遺体内の窒素成分の影響から窒素含有率が上昇することで堆肥製品としても高品位を得ることができる。また、この段階の汚泥２２ｌはサラサラと乾燥した好気的な条件下にあり、処理ガスＧｌは微生物等の呼吸により発生する二酸化炭素が主体となっているため、臭気ガスは殆ど無臭化された状態で外部へと排出されることになる。
【００２８】
すなわち、有機廃棄物系汚泥２２を原料とする堆肥化施設Ｆにおいては、汚泥２２が好気性微生物により酸化分解されるときに発生する熱エネルギーによって高温から中温、中温から低温へと推移するにつれ、当該汚泥２２中で活性化する菌群も移ろいながら変化するところ、本発明堆肥脱臭法及びその装置は、予め堆肥原料を臭気分解微生物の活性温度条件に応じて複数の温度区間に分けて安置しておき、それぞれの温度区間で独立に臭気処理を行いながら、高温区間ｈで発生した処理ガスＧｈの有する熱エネルギー、原料から蒸発した水分、処理ガス等に含まれる窒素分などの栄養分を、次の中温区間ｍ乃至低温区間ｌにおける温度維持や水分、栄養分の補充に再利用し、かつ、複数回の臭気処理を繰返し実行することで確実な脱臭効果を得ることを企図したものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は以上の通りであって、微生物を利用した臭気処理において、複数に区分けした堆肥発酵槽を各菌群の活性温度条件に応じて中・高温区間から低温区間へと段階的に割り振り、各区間に設けられた排気口とそれに続く低温区間に設けられた給気口とを換気ダクトにより連結することで、全区間の発酵槽が連通され、臭気ガスに対しては区分された区間の数だけ臭気の分解処理が繰り返し行われることとなり、また、中・高温区間で発生した処理ガスに含まれる化学的熱エネルギー、蒸発した水分、窒素分等の栄養分についてはそのまま次の低温区間へと供給することができるため、その結果として、悪臭に対しては充分かつ確実な脱臭効果を得られると共に、温度管理や水分、栄養分の補充を行うことなく脱臭材料の好気的状態と菌群の活性状態とを維持することができるので、嫌気状態から悪臭が生じるといった事態を完全に防止できるという効果があるから、堆肥脱臭法及び堆肥脱臭装置に適用してきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明堆肥脱臭法を適用した脱臭装置の一例を表した縦断面図
【図２】本発明堆肥脱臭法を適用した脱臭装置の一例を表した側断面図
【図３】発酵槽内の温度と堆積日数の関係を示すグラフ
【図４】従来型生物脱臭法による脱臭装置の側断面図
【図５】従来型堆肥脱臭法による脱臭装置の縦断面図
【符号の説明】
【００３１】
１、１０    臭気処理塔
２、２０    担体
２２    汚泥
３    天蓋
４    仕切り材
５    発酵槽
Ａ    給気口
Ｖ    排気口
Ｂ    送風機
Ｄ    換気ダクト
Ｍ    攪拌機
ｂ    バラスト
Ｓ    散水装置
ｈ    高温区間
ｍ    中温区間
ｌ    低温区間
【図１】
2008189527.tif 000003
【図２】
2008189527.tif 000004
【図３】
2008189527.tif 000005
【図４】
2008189527.tif 000006
【図５】
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