(57)【要約】【課題】通気方向に沿って微生物により次第に臭気が分解される際に、下流側での臭気負担が小さくなって効率が悪くなるのを回避する。【解決手段】気体中に含まれる臭気を代謝反応により除去する微生物を担持する微生物担体４、１４を充填し、該微生物担体に前記気体を通気して前記臭気の脱臭を行う１または２以上の脱臭槽１、１０を備え、前記１または２以上の脱臭槽は、前記通気方向に沿って、通気断面積を連続的または段階的に小さくする。通気方向において微生物にかかる臭気負荷の変動を小さくして、好適には均等にできるため、余剰な微生物担体を削減することができ、小型・省スペースで、効率よく脱臭処理できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に含まれる臭気を代謝反応により除去する微生物を担持する微生物担体を充填し、該微生物担体に前記気体を通気して前記臭気の脱臭を行う１または２以上の脱臭槽を備え、前記１または２以上の脱臭槽は、前記通気方向に沿って、通気断面積が連続的または段階的に小さくなっていることを特徴とする微生物脱臭装置。
【請求項２】
前記通気断面積は、単位担体当たりの臭気負荷量が通気方向に沿って設定範囲内となるように定められていることを特徴とする請求項１記載の微生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆肥化施設や、工場等から発生するアンモニア臭気などを微生物の働きによって脱臭する微生物脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃棄物のコンポスト化プラント、下水処理場、畜舎等で発生する臭気を脱臭する方法として微生物を用いた方法が知られており、この方法は、微生物を担体に担持させ、この担体を脱臭槽に収納して脱臭槽内に臭気を送り込み、前記微生物の活動によって臭気成分を分解して脱臭するものである。この脱臭装置の一例（例えば特許文献１）を図６に示すと、臭気導入管３２および排気管３３を設けた脱臭槽３０内に、微生物３４を担持する担体３５が収納されており、該担体３５の下方の脱臭槽３１底部には担体３５に散水されて、担体３５中を一部透過した水を受ける水受け部３６が設けられている。この水受け部３６は、脱臭槽３０の外部に設置した貯水タンク３７に連結されており、貯水タンク３７内の水は散水装置３８によって担体３５に散水される。この散水は、上記したように一部が担体３５中を通過して水受け部３６に移動し、さらに貯水タンク３７へと環流することにより循環する。
【０００３】
なお、上記装置の運転に際しては活性汚泥等（図示しない）を担体３５に混合しておき、この脱臭槽３０に臭気導入管３２から臭気を導入するとともに、必要に応じて散水装置３８から担体３５および活性汚泥等に向けて散水する。すると、活性汚泥に含まれる微生物は、適度な水分と基質とが与えられることにより徐々に増殖し、次第に担体３５に固定され、臭気を分解する。また、散水によって、一部の微生物は水とともに移動し、また臭気成分や微生物の活動によって生成された分解物の一部がこの水に溶解して持ち去られる。この水は、一旦貯水タンク３７に収容されるため、貯水タンク３７内においてこれら成分を基質とする微生物の分解反応が起こり、脱臭性能を高める。
【特許文献１】特開平１１−１６９６４９号公報（段落０００２、段落０００３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記で示したように、従来の固定床に微生物を担持させて処理を行う微生物脱臭装置は、脱臭過程においてガス入口から出口まで、同一の処理流量にて処理されている。
このような処理が行われる場合、アンモニアガスは入口から流入し、脱臭槽内を通過する際、微生物により順次処理されていくので、ガスが脱臭槽出口側に向かって移動するに連れてアンモニアの濃度は減少していき、出口側付近では、単位体積あたりでの微生物担体の負荷が低くなり、入口側と比較すると、出口側付近の担体は効率よく利用されていない。
【０００５】
図７にて、担体充填量２００ｍ３の脱臭槽に通気風量２００ｍ３／ｍｉｎで３００ｐｐｍのアンモニアガスを通気し、処理後１５ｐｐｍになって排出される場合を考える。実際には流入したアンモニアガスは連続的に、処理されていくが、ここで便宜的に脱臭槽を１〜３層に区切り、各層にてアンモニアが順次処理されるとして説明する。このときアンモニアは、第１層で３００ｐｐｍ⇒２０５ｐｐｍにまで減少し、第２層で２０５ｐｐｍ⇒１１０ｐｐｍにまで減少し、第３層で１１０ｐｐｍ⇒１５ｐｐｍへと濃度が減少していく。単位担体当りでの窒素負荷量は、第１層で０．８２ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙ、第２層で０．５６ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙ、第３層で０．３０ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙとなる。したがって、第１層と第３層では、負荷量の比率は１／２．７になっており、第３層の担体は第１層の担体の１／２．７の能力しか利用されていないことになり、効率的でないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、脱臭槽における負荷量が下流側において特に低下することがないようにして微生物による脱臭を効率よく行うことができる微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】
【０００７】
すなわち、本発明の微生物脱臭装置のうち、請求項１記載の発明は、気体中に含まれる臭気を代謝反応により除去する微生物を担持する微生物担体を充填し、該微生物担体に前記気体を通気して前記臭気の脱臭を行う１または２以上の脱臭槽を備え、前記１または２以上の脱臭槽は、前記通気方向に沿って、通気断面積が連続的または段階的に小さくなっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、臭気通過に伴って脱臭槽における処理流速が通気方向に沿って大きくなるように変化して、脱臭槽内の担体にかかる処理物負荷量をなるべく均等化する。すなわち、臭気濃度が微生物による分解により減少した分を、通気断面積を流れ方向に対して小さくし、通過流速を上げることで処理負担を通気方向において均等化することができる。例えば、投入する臭気の許容最高濃度と、許容容積負荷を予め求めておき、許容濃度、および負荷量以下にするように設定する。また、処理流速が増大すると、脱臭槽内で発生する圧力損失も流速の２乗に比例して大きくなるので、脱臭装置入口側の被処理気体の流速と、脱臭装置出口側流速との差は２０倍以下にするのが望ましい。より望ましくは、１０倍以下とする。
【０００９】
なお、気体に含まれる臭気成分は、本発明としては特に限定をされるものではなく、複合臭気からなるものであってもよい。例えば、アンモニアガス、硫化水素ガス、メルカプタン類などを挙げることができる。
【００１０】
また、臭気成分を分解する微生物、およびこれを付着、固定化などによって担持する担体も本発明としては特に限定されるものではなく、分解対象とする臭気成分などによって適宜定まる。
【００１１】
また、脱臭槽の数は、１またはそれ以上でもよく、本発明としては特定の数に限定されない。該脱臭槽における通気方向に沿った通気断面積の減少は、一つの脱臭槽において通気断面積が変化するものであってもよく、また、異なる脱臭槽において、それぞれの通気断面積が異なるものであってもよく、また、これらの組み合わせであってもよい。
【００１２】
請求項２記載の微生物脱臭装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記通気断面積は、単位担体当たりの臭気負荷量が通気方向に沿って設定範囲内となるように定められていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、単位担体当たりの臭気負荷量に基づいて通気断面積を定めることができるので、適切な負荷において臭気の分解を行うことができる。例えば、脱臭槽の位置に拘わらず、臭気負荷量を略同等にすることで効率的な臭気分解を行うことができる。通気断面積を設定する基準となる臭気負荷量は、例えば複数の脱臭槽における平均臭気濃度を基にして臭気負荷量が２０％以内の変化量となるように設定することができる。また、一つの脱臭槽で通気断面積を変化させる場合には、導入側の臭気濃度と排出側の臭気濃度を基にして臭気負荷量が略同じになるように通気断面積を一定の比率で変化させることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の微生物脱臭装置によれば、気体中に含まれる臭気を代謝反応により除去する微生物を担持する微生物担体を充填し、該微生物担体に前記気体を通気して前記臭気の脱臭を行う１または２以上の脱臭槽を備え、前記１または２以上の脱臭槽は、前記通気方向に沿って、通気断面積が連続的または段階的に小さくなっているので、通気方向において微生物にかかる臭気負荷の変動を小さくして、好適には均等にできるため、余剰な微生物担体を削減することができ、従来の方法より小型・省スペースで、効率よく脱臭処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
この脱臭装置は、大径の横断面積（通気断面積）を有する１段目の脱臭槽１と、小径の横断面積（通気断面積）を有する２段目の脱臭槽１０とが臭気移送管９によって直列に接続されている。
１段目にある脱臭槽１は、天井部に近接して臭気取り入れ部として臭気導入管２が連結されており、底部には通水性の棚部３が設けられている。脱臭槽１内では、前記棚部３で支持されるようにして微生物担体４が充填されている。微生物担体４としては、例えば、アンモニア吸着性鉱物や細孔性プラスチックなどを用いることができる。該微生物担体４では、アンモニアを分解する微生物が担持される。
【００１６】
上記棚部３の下方には、水受け部５が設けられており、該水受け部５に連結された水戻り管２０の他端は、貯水タンク２１に接続されている。貯水タンク２１には、散水供給管２２が接続されており、該散水供給管２２は、散水ポンプ２３を介して、散水供給分岐管２２ａ、２２ｂに分岐している。散水供給分岐管２２ａは、脱臭槽１内の天井部付近に配した散水器２５に接続されている。
また、水受け部５では、棚部３を通気した被処理気体を移送するために、前記した臭気移送管９が接続されており、臭気移送管９の他端側は、臭気取り入れ部として脱臭槽１０の天井部に近接して連結されている。
【００１７】
脱臭槽１０は、上記脱臭槽１と同様の構成を有しており、底部には通水性の棚部１３が設けられている。脱臭槽１０内では、前記棚部１３で支持されるようにして微生物担体１４が充填されている。微生物担体１４としては、上記と同様に、アンモニア吸着性鉱物や細孔性プラスチックなどを用いることができる。該微生物担体１４では、アンモニアを分解する微生物が担持される。
上記棚部１３の下方には、水受け部１５が設けられており、該水受け部１５に連結された水戻り管２７の他端は、前記貯水タンク２１に接続されている。前記した散水供給管２２から分岐した散水供給分岐管２２ｂは、脱臭槽１０内の天井部付近に配した散水器２６に接続されている。また、水受け部１５では、棚部１３を通気した被処理気体を排気する排気管１９が接続されている。
【００１８】
なお、上記脱臭槽１、１０では、槽の断面積を１段目よりも２段目が小さい構造とすることで、脱臭槽１よりも脱臭槽１０では被処理気体の通過速度が速くなる。脱臭槽のそれぞれの容積を決定する際には充填担体のアンモニア処理能力を調べた上で、単位担体当たりの負荷量が略同じでできるだけ最大になるように設定する。
【００１９】
次に、上記脱臭装置の動作について説明する。
予め貯水タンク２１内において、アンモニアを分解する微生物を培養しておき、この微生物を貯水タンク２１の水中に培地とともに添加し、前記散水供給管２２を通して脱臭槽１、１０に供給する。具体的には、散水ポンプ２３を稼働させて貯水タンク２１から水を汲み上げて散水供給管２２、散水供給分岐管２２ａ、２２ｂを通して散水器２５、２６から脱臭槽１、１０内の担体４、１４に散水を行う。この散水によって貯水タンク２１内の微生物２８が脱臭槽１、１０に送られて、担体４、１４にこの微生物２８が担持される。
【００２０】
微生物２８が担体４、１４に担持された後、臭気導入管２を通してアンモニアを含む被処理気体を脱臭槽１内に導入する。被処理気体は、担体４内を通気する際に、担体４に担持された微生物の代謝反応によってアンモニアが徐々に分解除去されて、遂には棚部３を通って水受け部５へと至る。また、脱臭槽１内で散水された水は、担体４に水分を供給しつつ余分な水は担体４を通って棚部３を抜けて水受け部５へと至る。水受け部５に達した水は、水戻り管２０を通して貯水タンク２１へと返流され、前記と同様にして散水器２５によって繰り返し散水に供される。一方、水受け部５に達した被処理気体は、脱臭槽１内の微生物によってアンモニア濃度が低下しており、臭気移送管９を通して脱臭槽１０へと導入される。
【００２１】
脱臭槽１０では、導入された被処理気体が担体１４内を通気しており、その際に、担体１４に担持された微生物の代謝反応によってアンモニアがさらに分解除去される。このようにしてアンモニアが殆ど分解された被処理気体は棚部１３を通過して水受け部１５へと至り、排気管１９から排気される。また、脱臭槽１０内で散水された水は、担体１４に水分を供給しつつ余分な水は担体１４を通って棚部１３を抜けて水受け部１５へと至る。水受け部１５に達した水は、水戻り管２７を通して貯水タンク２１へと返流され、前記と同様にして繰り返し散水に供される。
【００２２】
なお、この実施形態では、第２の脱臭槽１０の通気断面積を第１の脱臭槽１の通気断面積よりも小さくしているため、必然的に槽内での通気速度は脱臭槽１０の方が速くなる。また、被処理気体中のアンモニア濃度は、微生物の作用によって第１段目の脱臭槽１よりも第２段目の脱臭槽１０の方が低くなっている。このため、担体における負荷量は、第２段目の脱臭槽の通気断面積を小さくした方が、同じ断面積の脱臭槽に続けて通気する場合よりも、第１段目と第２段目との差は小さくなり、第２段目の脱臭槽において効率的に脱臭処理を行うことができる。
【００２３】
なお、上記各実施形態では、脱臭槽を２段直列にしたものについて説明したが、図２に示すように脱臭槽を多段に分けず、通気方向において通気断面積を連続して次第に小さくする形状を有する脱臭槽１ａを用いることができる。なお、この実施形態で前記実施形態と同様の構造については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化している。
脱臭槽１ａに導入された被処理気体は、担体４中を通過する際に、通気断面積の変化に伴って次第に通気速度が大きくなる。その一方で、微生物の作用によって通気方向においては次第にアンモニア濃度が小さくなっている。このため、担体の負荷は、同一断面積を有する脱臭槽よりは、通気方向における差が小さくなっており、担体を効率的に用いることができる。
【００２４】
また、脱臭槽は、図３に示すように、一つの脱臭槽で通気断面積を変化させるものと、複数段の脱臭槽間で通気断面積を変化させるものとを組み合わせることも可能である。
この実施形態では、下流側ほど通気断面積が小さくなる１段目の脱臭槽１ａと、２段目の脱臭槽１０ａとを備えており、２段目の脱臭槽１０ａは、さらに１段目の脱臭槽１ａに対し、相対的に通気断面積が小さくなっている。なお、この実施形態で前記実施形態と同様の構造については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化している。
脱臭槽１ａで、単位担体における負荷の変化量を小さくして脱臭処理がなされた被処理気体は、脱臭槽１０ａに導入される。脱臭槽１０ａでは、脱臭槽１ａよりもアンモニア濃度が小さくなっていることからさらに小さい通気断面積とし、さらに、脱臭槽１０ａ内で通気するにしたがって通気断面積が小さくなることで単位担体における負荷の変化量をさらに小さくすることができる。
【実施例１】
【００２５】
処理流速を変化させて行う処理の効果を以下の実験により確かめた。予め、充填担体当たりの最大アンモニア処理能力を求めるために、図６の形態の脱臭装置を用いて脱臭予備実験を行った。このとき流速が脱臭性能に与える影響を確認するため、空間速度ＳＶを６０ｈｒ−１・２４０ｈｒ−１・６００ｈｒ−１と変化させた。空間速度ＳＶとは単位担体中を、１時間当たり流れる風量のことで、処理ガス量（ｍ３／ｈｒ）／担体容積（ｍ３）＝ＳＶ（ｈｒ−１）で表される。入口から入ったアンモニアと二酸化炭素の混合被処理ガスは担体の充填された脱臭槽を通過し、担体に付着した微生物によって分解・無臭化された後、排出される。充填担体に付着している微生物に水分を供給するため、間欠的に散水を行い、この水を回収して循環散水した。処理流量と、処理性能の関係について確認するため、５０〜１２００ｐｐｍのアンモニアガスを流入し、脱臭性能を確認した。図４に実験結果のグラフを示す。これによると、今回実施した充填担体はアンモニア負荷が１．００ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙ以下であれば、処理風速にかかわらずアンモニア除去率が略一定であることがわかったので、１．００ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙを充填担体当たりの最大アンモニア処理能力とした。
【００２６】
次に、処理風量を変化させ、アンモニア負荷量を均等化した効果を調べるため、以下の実験を行った。効果を比較するため脱臭槽１段のみのものと、容積の異なる脱臭槽を２段連結したものについて同じ条件で脱臭を行った。１段の脱臭装置（比較例）は図６、２段の脱臭装置の形態（実施例）は図１に示したものと同等である。条件については図５に概略を示す。風量２００Ｌ／ｍｉｎで３００ｐｐｍのアンモニアガスを処理する場合を考える。
実験１の結果より、担体あたりの最大処理量は、アンモニア負荷約１ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙということがわかったので、ここで処理風量を一定にした処理例として充填担体容積５５Ｌ、ＳＶ＝２２０（ｈ−１）、アンモニア負荷０．９９ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙの比較例を用意した。
さらに、処理流速を変化させて処理を行う例として、１段目を充填担体容積３３Ｌ、ＳＶ＝３６０（ｈ−１）、アンモニア負荷１．１３ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙの条件で負荷をかけた。次に２段目の脱臭槽を直列につなぎ、未処理のアンモニアを充填担体容積１７Ｌ、ＳＶ＝７００（ｈ−１）、アンモニア負荷０．９５ｋｇ−Ｎ／担体ｍ３／ｄａｙの条件で処理を行い、実施例、比較例において脱臭性能の比較実験を行った。
この結果、実施例、比較例ともに出口のガス濃度は０となり、アンモニアガスは完全に除去された。この結果より、ＳＶを変化させた処理により、実施例では充填担体容積は５５Ｌから５０Ｌに削減することが可能であり、担体を有効に利用でき、装置容積も削減できることが証明された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の脱臭装置を示す概略系統図である。
【図２】同じく、他の実施形態の脱臭装置を示す概略系統図である。
【図３】同じく、さらに他の実施形態の脱臭装置を示す概略系統図である。
【図４】予備実験の結果を示したグラフである。
【図５】実施例の実験条件及びフローである。
【図６】従来の脱臭装置を示す概略系統図である。
【図７】同じく、臭気濃度および負荷量変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    脱臭槽
１ａ  脱臭槽
２    臭気導入管
３    棚部
４    担体
５    水受け部
９    臭気移送管
１０    脱臭槽
１０ａ  脱臭槽
１２    臭気導入管
１３    棚部
１４    担体
１５    水受け部
２０    水戻り管
２１    貯水タンク
２２    散水供給管
２５    散水器
２６    散水器
２８    微生物
【図１】
2007326035.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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