(57)【要約】【課題】微生物の担持効果及び悪臭成分の除去効果が大きく、軽量で、洗浄水によって圧密化しない充填材を用いた生物脱臭装置を提供する。【解決手段】臭気ガスの供給管２及び処理ガスの排気管７と、内部に、該臭気ガス中の悪臭成分を分解する微生物を担持した臭気ガスが通気する充填材６を充填した充填層３と、該充填層３に水を散布する散水管４、５とを備えた生物脱臭装置１において、前記充填層３には、アセタール化度が７０％以上のポリビニルアセタール製スポンジであって、スポンジ内部に平均孔径１５００μｍ以上の連通孔を有する充填材６を用いた生物脱臭装置としたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気ガスの給気口及び処理ガスの排気口と、内部に、該臭気ガス中の悪臭成分を分解する微生物を担持した臭気ガスが通気する充填材を充填した充填層と、該充填層に水を散布する散水管とを備えた生物脱臭装置において、前記充填層には、アセタール化度が７０％以上のポリビニルアセタール製スポンジであって、スポンジ内部に平均孔径１５００μｍ以上の多数の連通孔を有する充填材を用いたことを特徴とする生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生物脱臭装置に係り、特に、し尿処理場、下水処理場、その他各種工場から発生する臭気ガス中の悪臭物質を、微生物により生物学的に分解して脱臭する生物脱臭装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公平６−９１９３４号公報
し尿処理場、下水処理場からは、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の硫黄系悪臭物質を含む臭気ガスが発生する。これらの物質を、充填塔式生物脱臭法で効率よく除去するには、微生物を担持した充填層に多量の脱臭用微生物を保持させると共に、脱臭の結果生ずる硫酸イオンなどの生成物を、散水によって効率よく層外に排出しなければならない。一方、微生物担持体には、長期間にわたって変形・圧密しないだけの強度が要求される。しかしながら、このように、強度・耐久性に優れた材質は、親水性・吸水性・微生物付着性に劣るものが多く、逆に、親水性・吸水性・微生物付着性に優れた材質は、強度・耐久性に劣るものがほとんどであるため、比表面積をかせぐための充填材内部に連通空間をもたせる構造を採ることができず、また、材質自体や、吸水性が高過ぎることから重くなってしまうという問題点もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、悪臭成分を分解する微生物の担持効果及び悪臭成分の除去効果が大きく、軽量で、洗浄水によって圧密化しない充填材を用いた生物脱臭装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、臭気ガスの給気口及び処理ガスの排気口と、内部に、該臭気ガス中の悪臭成分を分解する微生物を担持した臭気ガスが通気する充填材を充填した充填層と、該充填層に水を散布する散水管とを備えた生物脱臭装置において、前記充填層には、アセタール化度が７０％以上のポリビニルアセタール製スポンジであって、スポンジ内部に平均孔径１５００μｍ以上の多数の連通孔を有する充填材を用いたことを特徴とする生物脱臭装置としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ポリビニルアルコール製スポンジが、親水性・吸水性であり、微生物の付着性がよいといった微生物担持体として優れた特性を有する反面、圧縮強度が小さいために、生物脱臭用の充填材としてはそのまま適用することが困難であることをふまえ、また、ポリビニルアルコールをアセタール化することにより生成するポリビニルアセタールが、アセタール化度を高めることによって、圧縮強度が大きくなる点に着目し、生物脱臭用充填材として必要な圧縮強度を得るためのポリビニルアルコールの最適なアセタール化と、材質としてポリビニルアセタールを用いた場合の最適な充填材の構造を数々の試験によって見出し、完成したものである。
【０００６】
次に、本発明を詳細に説明する。本発明におけるポリビニルアセタール製スポンジとは、ポリビニルアルコールを気孔形成材と共に、触媒の存在下でアルデヒドと架橋反応させたのち、気孔形成材を除去して連続気孔を有する多孔質体としたものである。
このようなポリビニルアセタール製スポンジを生物脱臭用に適用するにあたって、もっとも重要な要素の一つが、材質の強度である。生物脱臭用に使用する充填材は、冠水させて使用する水処理用の充填材と違って、水による浮力が期待できないため、上部の充填材の荷重が下部の充填材にそのままかかり、この荷重に耐えうるだけの大きな強度が必要とされる。生物脱臭用充填材として要求される強度は、充填層高によっても異なるが、５００ｍｍ以上積層する場合には、圧縮強度（２．２５％変形値）５０ｋＰａ以上であり、好ましくは１００ｋＰａ以上である。
【０００７】
ポリビニルアセタール製スポンジの強度を決定付けるのは、基材であるポリビニルアルコールの架橋度、すなわち、アセタール化の度合いであるが、ポリビニルアルコールに上述のような強度を付与するためには、アセタール化度を７０％以上、好ましくは、７５％以上にする必要がある。
このように、高度にアセタール化したポリビニルアセタールは、水に湿潤しても硬いままであり、極めて大きな力で圧縮すると元の形状に戻らないため、一般的なスポンジとしての用途はほとんどない。しかし、生物脱臭用の充填材としては、必ずしも、汎用されているスポンジほどの吸水力や柔軟性は必要ではなく、上述の圧縮強度があり、かつ、適度の表面親水性と吸水力があればよく、むしろ、柔軟性や、大量の水を保持するものは、充填層が圧密しやすいため通気障害をおこし、生物脱臭用の充填材としては不向きである。
【０００８】
アセタール化したポリビニルアセタール製スポンジ充填材は、比表面積が大きくて軽いスポンジ状に発泡させたのものがよく、スポンジ内部に平均孔径１５００μｍ以上の多数の連通孔を有する構造とする必要がある。このように大きな孔径の連通孔を有することによって、臭気ガスは充填材の内部までスムースに通気されるため、充填材表面のみならず、充填材内部空間まで臭気ガス中の悪臭物質除去に寄与できるのである。これに対して、平均孔径が１５００μｍ未満の孔では、その凹凸構造により充填材外表面の面積を大きくする効果はあるものの、孔の入口付近が汚泥の蓄積や、散水された水の付着などにより容易に覆われてしまい、スポンジ内部にまで臭気ガスを通気させることが困難となる。
本発明では、充填材の形状は、球状、直方体、円柱、中空円筒形、不規則多角形など制限はない。また、充填材自体に、材内部まで臭気ガスを通気できる平均孔径１５００ｍ以上の多数の連通孔を有するため、必ずしも小粒径の充填材を、ランダムに充填して充填材同士に隙間を持たせる必要はなく、大型の一体型充填材としてもよい。
【０００９】
しかして、本発明の強度が大きく、平均孔径１５００μｍ以上の多数の連通孔を有するポリビニルアセタール製スポンジを製造するには、次のようにすればよい。
すなわち、ポリビニルアルコールの水溶液に澱粉などの可溶性物質を加え、強酸を触媒としてホルムアルデヒド等のアセタール化剤と反応させる。次で、得られた固形物を水で充分に洗浄して可溶性物質を除去すればよい。
本発明に用いられるポリビニルアルコールは、重合度３００ないし２６００の完全又は部分鹸化のもので、水酸基の一部が他の官能基で置換されているものであってもよく、これらを単独又は混合して用いることができる。
【００１０】
本発明に用いられるアセタール化剤は、ポリビニルアルコールをポリビニルアセタールにする架橋剤であって、脂肪族あるいは芳香族系のものであり、一価のものでも多価のものでもよい。特に、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドがポリビニルアセタール系多孔質としての物性を発現するのに好適である。
本発明の強酸触媒としては、塩酸、リン酸、硝酸、硫酸、有機スルホン酸などが用いられる。
本発明に用いられる澱粉は、ポリビニルアセタール系多孔質を製造する際に、気孔形成材としての役割を果たすものであり、澱粉の種類や添加量を変えることによって、気孔径、気孔率を調整することができる。
この他、気孔を形成させる方法としては、繊維その他を混入する方法、高粘度を与える物質を使用する方法、加圧ガスを使用する方法、発泡剤を使用する方法などがあるが、いずれの方法も適用できる。
【００１１】
次に、本発明を、図１の本発明の生物脱臭装置の一例を示す断面構成図を用いて詳細に説明する。
図１において、１は処理塔で、底部にガスの供給管２、内部には上下二段に充填層３、各充填層３に洗浄水を上から散布する散水管４と５が設けられ、上部に処理ガスの排気管７が設けられている。
充填層３は、内部に充填材である連続気泡を有するポリビニルアセタール製スポンジ６（一辺の長さ１０ｍｍの立方体）で構成されている。
充填層３を構成したら、散水管４と５で充填層３に活性汚泥の希釈水、活性汚泥処理水、河川水などを散布し、給気管２から処理塔１内の底部に臭気ガスを給気し、充填層３に上向流で通気する。
【００１２】
充填層３を構成するポリビニルアセタール製スポンジ６充填材は、多孔質であり、かつ親水性であるため、その内部と表面に悪臭物質を分解する微生物を速やかにかつ多量に担持することができる。従って、硫化水素、アンモニアのみならず、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルといった難分解性の成分も効率よく除去される。また、吸水性がよいため、悪臭成分が微生物分解された際に生ずる硫酸イオン等などが局部的に蓄積することもなく、散水管４、５からの散水によってスムースに洗浄排出されるため、安定して悪臭物質が除去される。さらに、圧縮強度が大きいため、つぶれることがなく、長期の運転においても充填層３の圧力損失が上昇することがない。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
図１に示す生物脱臭装置の充填層に、本発明のポリビニルアセタール製スポンジ（アセタール化度８０％、平均孔径２５００μｍの多数の連通孔を有する）充填材を充填し、下水処理施設の水処理工程から発生する臭気ガスを原ガスとして脱臭処理した。運転条件は次のとおりである。
硫化水素濃度            ：２        ｐｐｍ
メチルメルカプタン濃度  ：０．４０  ｐｐｍ
硫化メチル濃度          ：０．１３  ｐｐｍ
二硫化メチル濃度        ：０．０３０ｐｐｍ
温  度                  ：２６      ℃
空塔速度                ：３６０ｈｒ-1
空塔線速度              ：０．１／ｓｅｃ
散水頻度                ：１時間に２分間
散水時の液ガス比        ：３Ｌ／ｍ3
運転開始から２０日後、処理ガスの悪臭物質濃度は，硫化水素０．００１ｐｐｍ以下、メチルメルカプタン０．００１ｐｐｍ以下、硫化メチル０．００１ｐｐｍ以下、二硫化メチル０．００１ｐｐｍ以下となった。以後、長期にわたって、安定した悪臭物質除去性能を示し、充填層の圧力損失も５０Ｐａ程度の低い値で安定した。
【００１４】
比較例１
図１に示す生物脱臭装置の充填層に、ポリウレタン製スポンジ（アセタール化度８０％、平均孔径３００μｍの多数の連通孔を有する）を充填した他は、実施例１と同じ条件で脱臭処理した。
脱臭処理開始からから１ヶ月経過後の処理ガスの悪臭物質濃度は、硫化水素０．００１ｐｐｍ以下、メチルメルカプタン０．０３１ｐｐｍ、硫化メチル０．０１８ｐｐｍ、二硫化メチル０．００２ｐｐｍであり、実施例に比べて悪臭物質除去性能が低かった。一方、充填層の圧力損失は、４００Ｐａ程度であり、実施例１よりも高い値であった。
【００１５】
比較例２
図１に示す生物脱臭装置の充填層に、アセタール化度の低い（アセタール化度６０％）のポリビニルアセタール製スポンジを充填した他は、実施例１と同じ条件で脱臭処理した。運転開始から２０日後、処理ガスの悪臭物質濃度は、硫化水素０．００１ｐｐｍ以下、メチルメルカプタン０．００１ｐｐｍ以下、硫化メチル０．００１ｐｐｍ以下、二硫化メチル０．００１ｐｐｍ以下とり、実施例１と同等の悪臭物質除去性能を示した。しかし、徐々に充填層の圧密化が進み、充填層の圧力損失は、運転開始当初６５０Ｐａ程度であったものが１ヶ月経過後に１２００Ｐａまで上昇した。その後、２ヶ月経過後に充填層が閉塞した。
【００１６】
実施例１、比較例１及び２の脱臭処理開始から1ヶ月経過後の脱臭成績を、表１にまとめて示す。
【表１】
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【００１７】
【発明の効果】
以上で明らかなとおり、本発明では、アセタール化度が７０％以上のボリビニルアセタール製スポンジ充填材を充填した充填層により、圧力損失を増大させず、軽量で装置への荷重が小さく、充填層を通過する臭気ガスの悪臭物質を高効率で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物脱臭装置の一例を示す断面構成図である。
【符号の説明】
１：処理塔、２：供給管、３：充填層、４、５：充填層への散水管、６：充填層を構成するスポンジ充填材、７：排気管、８：排水管
【図１】
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