(57)【要約】【課題】プラズマ分解による生ごみ処理機の脱臭手段において、複雑混合ガスの脱臭及び分解無害化を同時に行うことができる臭気の除去方法及びその装置を提供する。【解決手段】プラズマ分解装置の前段に水分、硫化水素、アンモニア等の吸着部材を配置することによりプラズマ分解時の反応副生成物の発生を抑え、プラズマ分解装置の電極として触媒金属を用いることにより複数種の有害化学物質を同時にかつ適切にその場で消臭無害化処理することができる。プラズマ分解装置の後段に活性炭等の吸着部材を配置することにより、該装置より排出されるオゾンや硫黄などの副生成物を処理することができる。また、前段の各吸着部材に個別に取付けられた加熱装置により、水分、硫化水素、アンモニアを時間差脱着して、プラズマ分解時の高湿度化を避けながら有機ガスだけでなく硫化水素やアンモニアも効率よく処理することができるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみ処理機の臭気除去装置において、臭気ガスを処理するプラズマ分解装置と、その前段部に水分及びガスを別個に吸脱着する吸着部を設けたことを特徴とする生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項２】
前記吸着部は、H2Ｏ、H2S、NH3を各々個別に吸脱着するものであることを特徴とする請求項１に記載の生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項３】
前記吸着部ごとに加熱制御装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項４】
前記個々の吸着部及び加熱制御装置は、各々の吸着成分に対応して時間差脱着を行うものであることを特徴とする請求項３に記載の生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項５】
前記プラズマ分解装置の後段部に、活性炭等の吸着部を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項６】
前記プラズマ分解装置の電極は、触媒金属電極であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭装置。
【請求項７】
生ごみ処理機の臭気ガスを除去する手段として、臭気ガスをプラズマにより分解させ、その前段で水分及びガスを吸着させることを特徴とする生ごみ処理機の脱臭方法。
【請求項８】
前記吸着は、プラズマ分解の前段においてH2Ｏ、H2S、NH3を各々個別に吸脱着するものであることを特徴とする請求項７に記載の生ごみ処理機の脱臭方法。
【請求項９】
前記H2Ｏ、H2S、NH3の吸脱着は、各々個別に温度制御することを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭方法。
【請求項１０】
前記H2Ｏ、H2S、NH3の吸着成分に対応して各々温度制御をしながら時間差脱着を行うことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭方法。
【請求項１１】
前記プラズマ分解の後段において、活性炭等によりガス等を吸着除去することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭方法。
【請求項１２】
前記プラズマを発生させる電極として、触媒金属を用いて臭気ガスを分解することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の生ごみ処理機の脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ処理機の臭気除去のための装置及びその方法に係り、特に厨房における生ごみ処理機から発生する高温多湿の悪臭成分を分解脱臭し有害物質を除去することができる生ごみ処理機の脱臭装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ処理機では悪臭が発生するため、その臭気を脱臭除去する必要がある。従来の脱臭装置としては、微生物や化学触媒を用いたり或いはプラズマにより分解処理する装置などがある。
【０００３】
従来の微生物による生ごみ処理機は、生ごみをオガクズ等の水分調整材とともに発酵槽内に入れ、これらをゆっくり撹拌して十分な酸素を供給し、水分調整材に生息する微生物により生ごみを発酵分解して堆肥化するものである。しかし微生物の酸化還元処理能力は小さく、大量の悪臭を短時間に処理するには不向きである。また、微生物は供給される生ゴミを栄養源とできるものだけが増殖するが、条件が悪くなると微生物が死滅して全く消臭機能がなくなってしまう。
【０００４】
化学触媒を利用する脱臭装置は、その性質上あらゆる悪臭因子の全てに対して触媒機能を発揮するというわけにはいかず、悪臭の原因物質が多岐にわたる場合には一部の悪臭が残存してしまうという欠点があった。
【０００５】
また、臭気を吸着して除去する脱臭装置では、吸着材が飽和するとその都度交換する必要があり、メンテナンス性がよくなかった。一方、臭気ガスを分解する装置では、光触媒や白金（Pt）燃焼触媒を利用するものがあるが、紫外線ランプやヒーターが必要となり装置が高価である。いずれの場合も初期段階では性能がよくても、時間が経過するにつれ触媒の劣化が進んでしまうという難点がある。また、これらの装置では脱臭と分解無害化を同時に行うことができない。
【０００６】
これに対し、生ごみ処理機においてプラズマを発生させて臭気を分解除去する脱臭装置（特許文献１）が開発されている。このシステムは単一の原因化合物に対しては非常に有効であるが、バイオマスにおける複雑混合ガス系では有害物質を生成する危険性がある。これは、生ごみ処理機やバイオトイレ内の湿度が高いことによるプラズマ効率の劣化や、悪臭成分内に存在する硫化水素（H2S）、アンモニア（NH3）、メチルメルカプタン（MMK）の同時処理による有害物質の副生成が原因であると考えられている。実際、プラズマ分解装置を用いたバイオトイレでは、脱臭はできても硫酸アンモニウムや硝酸アンミニウムを生成してしまうという事例報告がある。また、H2Sの単独処理過程で硫酸が生成される危険性も指摘されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０７９３４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３００２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、生ごみ処理機の臭気除去におけるプラズマ分解による上記の問題点を解決するためになされたもので、生ごみ処理機やバイオトイレ等から発生する高湿度空気、発酵ガス、臭気ガスを含んだ複雑混合ガス系の脱臭及び分解無害化を同時に行うことができる脱臭装置及び脱臭方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、微生物を用いた発酵分解処理により生ごみを処理する場合などに発生する悪臭を伴う複合ガスに対応できるように、触媒による吸着除去及び脱着機能とプラズマによる成分別分解無害化の機能を持たせた。投入口１４より投入された生ごみは、微生物を含んだ発酵槽１８に導入され、該発酵槽１８内で堆肥化を行い、その堆肥をカセットトレー１３に移す。以下、堆肥化の際に発生する臭気ガスの脱臭及び分解無害化過程に沿って説明する。
【００１０】
まず、臭気ガス内のH2S、NH3等のプラズマ分解による硫酸アンモニウムの生成を防ぐため、プラズマ分解の前段で悪臭ガスの選択吸着除去を行う。また、高湿度では触媒機能やプラズマ効率の劣化を引き起こすため、水分も除去する必要がある。前段処理部には、水分吸着部１、H2S吸着部２、NH3吸着部３を設け、そこに臭気ガス１０を導入する。吸着材によっては高温で反応するものがあるため、必要に応じてヒーター４を付加することによって吸着性能を高めることができる。また、ヒーター４を各吸着部に個別に設置すれば、加熱時間のタイミングを変えることによってガスの時間差脱着が可能になる。
【００１１】
前段処理部で吸着されなかった有機ガスを、プラズマ分解装置に導入する。本発明では、プラズマ分解装置として、これまで生ごみ処理機に用いられていなかったPACT装置５（特許文献２）を採用した。PACT装置５は、プラズマ発生電極に触媒金属を用いたもので、従来のプラズマ分解装置に比べて分解効率が格段に高く小型化も容易である。このコンパクトで簡易なPACT装置５を用いることにより、複数種の有害化学物質を適切にその場で無害化処理することができる。PACT装置５による分解後に発生するオゾンや硫黄などの副生成物は、活性炭６を含む後段処理部をオプションとして設置することにより処理することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、プラズマ分解の前段で悪臭ガスを選択的に吸着除去するようにしたので、臭気ガス内のH2S、NH3等がプラズマ分解によって硫酸アンモニウム等の反応副生成物が発生するのを抑制することができる。また、同プラズマ分解の前段に水分吸着部を設けたので、高湿度による触媒機能の劣化やプラズマ効率の低下を防ぐことができる。
【００１３】
また、臭気ガス吸着装置及び水分吸着部に必要に応じてヒーターを設けることにより、ガスや水分の吸着性能を高めることができる。このヒーターを水分、H2S、NH3の各吸着部に個別に設置することにより、加熱時間のタイミングを変え、ガスの時間差脱着を可能にすることができる。また、各吸着部に個別設置されたヒーターを利用して、水分、H2S、NH3の吸脱着のタイミングを変えることにより、PACT装置による分解時の高湿度化を避けながら、有機ガスだけでなくH2S及びNH3も処理することができ、吸着材の交換などの余分なメンテナンスを極力少なくすることができる。
【００１４】
さらに、プラズマ分解装置としてコンパクトで簡易なPACT装置を用いることにより、複数種の有害化学物質を適切にその場で無害化処理することができる。プラズマ分解装置の後段に活性炭などの後段処理部を設置することにより、分解後に発生するオゾンや硫黄などの副生成物の処理を行うことができる。このように吸着部材を配置したPACT装置によるプラズマ分解により、生ごみ処理機における複雑混合ガス系の脱臭及び分解無害化を同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る生ゴミ処理機の脱臭装置及び脱臭方法の実施形態を図１に基づいて説明する。まず、投入口１４に投入された生ごみを、微生物を含んだ発酵槽１８に導入する。発酵槽１８には微生物の生息環境であるバイオチップ１２に微生物を装填しておき、生ごみと容易に接触できるようにする。また、発酵槽１８内に設置されたミキシングフィン１６により、バイオチップ１２を撹拌して分解を促進させる。微生物は一般に３０℃〜５０℃で活発に活動するので、バイオチップ１２が３０℃以下になると温度調節ヒーター１７が自動的に加温し、外気温が−５℃以下になっても分解性能を落とすことなく分解が可能である。また、水分センサー１５によってバイオチップ１２の温度、湿度をチェックし、高湿度の際には点滅して使用者に注意を促す。
【００１６】
発酵槽１８内で微生物により分解された生ごみは、堆肥としてカセットトレー１３に蓄えられる。また、液体として取り出せる水分は、ドリップドレイン１９に流される。一方、微生物による分解の過程で発生した臭気ガス１０は、脱臭装置の前段処理部に導入される。まず、ガス導入口７より入った臭気ガス１０を水分吸着材１に通し、ガス中に含まれる水分を除去する。これは、プラズマ分解時に水分が残っていると、空気中の窒素、酸素と結合して有害な窒素酸化物を生成する危険があるのを防止するためである。
【００１７】
水分を除去された臭気ガス１０は、H2S吸着部２及びNH3吸着部３に導入される。このように構成することによってプラズマ分解時にH2SとNH3が反応して硝酸や硫酸が生成されるのを防ぐことができる。PACT装置によるプラズマ分解と連動させて処理を行いたい場合には、ヒーター４を各吸着材に個別に付加し、加熱時間を変化させてガスの吸脱着を行うことにより、プラズマ分解の効率を上げることができる。なお、H2S吸着部２及びNH3吸着部３の順序は発生ガスに応じて変更が可能である。
【００１８】
プラズマ分解時に悪影響を及ぼす物質を前段処理部で吸着後、臭気ガス１０はファン型PACT装置５に導入され、プラズマによる有機ガスの分解を行う（図２）。ファン型PACT装置５では外部電極２２及びファン型電極２３として触媒金属でできた分割電極を並列配置して電極間にプラズマ２４を発生させ、ガス入口２０から流入した複数種の有機ガスを高効率でCO2とH2Oに分解してガス出口２１から放出する。分解完了後は反応生成物が再結合しないようにコントロールし、不要な反応を抑制する機能を備えている。また、ファン型PACT装置５は商用電源を用いたインバータ９で動作することができる。
【００１９】
PACT装置５によるプラズマ分解時に発生するオゾンや硫黄の成分は、後段に配置した活性炭６によって吸着除去することができる。そして分解ガスはCO2やH2Oなどのクリーンガス１１となって排気口８より排気される。以上のような装置全体の構成図を図１に示す。
【実施例１】
【００２０】
本発明の脱臭装置及び方法について、ヒーター４を用いない例を以下に記述する。水分吸着材には塩化カルシウムを、H2S及びNH3吸着材にはネオコール（登録商標）を用いた。ネオコールは、長時間使用してもH2S及びNH3の除去率がほとんど低下しないという優れた性質を持っている。塩化カルシウムやネオコールは約1年間その性能を維持することができるので、1年ごとに取り替えるだけでよい。
【００２１】
前段処理を通過した臭気ガスには有機ガスが多く含まれているので、この有機ガスをファン型PACT装置５のプラズマによって分解した。このさい発酵槽内のミキシングフィン１６によって30分ごとに撹拌を行い、PACT装置５を3分程度稼動させるだけで十分に悪臭成分を減少させることができた。PACT装置５の後段に活性炭６を設置することにより、PACT装置５による分解副生成物は除去され最終的に無臭かつ無害なクリーンガス１１となることが確認された。
【実施例２】
【００２２】
本発明の脱臭装置及び方法について、ヒーター４を用いる例を以下に記述する。水分吸着材にはゼオライトを、H2S 及びNH3吸着材には活性炭を主体としたH2S及びNH3をそれぞれ選択的に吸脱着する材料を用いた。ヒーター４を用いる場合には、ヒーター４の加熱時間及びファン型PACT装置５の稼動時間を適宜調節することによって、臭気ガスに含まれる成分に応じて吸脱着を行うことができ、また触媒の劣化を防ぎPACT装置５によるプラズマ分解の効率を高めることができる。加熱時間のタイムチャートの一例を図３に示す。
【００２３】
まず、発酵槽１８内のミキシングフィン１６によりバイオチップ１２の撹拌を行い、生ごみの分解を促進させて臭気ガス１０を発生させる。臭気ガス１０に含まれる水分、H2S、NH3はそれぞれの吸着部で吸着される。この時点ではファン型PACT装置５は稼動しておらず、前段処理部のみが稼動している。次に、H2S吸着部２に付属のヒーターを加熱してH2Sを脱着すると同時にPACT装置５を稼動させ、H2SをH2とSに分解する。Sは後段処理部の活性炭６により除去される。さらに、NH3吸着部３に付属のヒーターを加熱してNH3を脱着し、PACT装置５によるプラズマによりNH3をN2とH2に分解させる。最後に、PACT装置５の停止後に水分吸着部１に付属のヒーターを加熱してH2Oを脱着して排出する。以上により、PACT装置５によるプラズマ分解時の高湿度化を避けながら、有機ガスだけでなく、H2S及びNH3も無害化することができた。
【００２４】
なお、本発明は上記の実施形態及び実施例における脱臭処理に限定されるものではなく、特許請求の範囲の請求項に記載する内容の範囲内でさまざまな変形が可能であり、本発明はこれら全てを含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、低温発酵だけでなく高温発酵による生ごみ処理機にも応用が可能である。また、本発明は、主として生ごみ処理機における臭気の除去を目的として記述したが、厨房用生ごみの脱臭のみならず一般ごみ廃棄場、畜舎、バイオトイレ等から発生する高湿度空気、発酵ガス、臭気ガスを含んだ複雑混合ガスの脱臭及び分解無害化を行うことができ、廃棄物処理場、農耕畜産場、衛生下水処理場等様々な分野に応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の生ごみ処理機の脱臭装置の断面図である。
【図２】ファン型PACT装置の構成図を示す。
【図３】実施例２における脱臭装置の加熱時間のタイムチャートを示す。
【符号の説明】
【００２７】
１        水分吸着部
２        H2S吸着部
３        NH3吸着部
４        ヒーター
５        ファン型PACT装置
６        活性炭
７        ガス導入口
８        排気口
９        インバータ
１０      臭気ガス
１１      クリーンガス
１２      バイオチップ
１３      カセットトレー
１４      投入口
１５      水分センサー
１６      ミキシングフィン
１７      温度調節ヒーター
１８      発酵槽
１９      ドリップドレイン
２０      ガス入口
２１      ガス出口
２２      外部電極
２３      ファン型電極
２４      プラズマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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