(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関に高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを導入して燃料とともに燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度が所要範囲内に保持されるように上記燃焼機関に導入する臭気ガスの量を調整して、上記排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させるようにすることを特徴とする臭気ガスの燃焼脱臭方法。
【請求項２】
燃焼機関に高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを導入して燃料とともに燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度が１１〜１５％の範囲内になるように上記燃焼機関に導入する臭気ガスの量を調整して、上記排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させるようにすることを特徴とする臭気ガスの燃焼脱臭方法。
【請求項３】
燃焼機関で臭気ガスを燃料とともに燃焼させて脱臭した後、該燃焼機関から排出される排ガスを、触媒に通してから大気へ放出させるようにして排ガス中の窒素酸化物を還元させ且つ未燃アンモニアを酸化させるようにする請求項１又は２記載の臭気ガスの燃焼脱臭方法。
【請求項４】
高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭するようにした燃焼機関の排ガスラインに、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を設置し、更に、該酸素濃度計の検出値が所定範囲内に保持されるように燃焼機関への臭気ガスの導入量を調整させて上記排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させるための制御器を備えた構成を有することを特徴とする臭気ガスの燃焼脱臭装置。
【請求項５】
燃焼機関の排ガスラインを、触媒を収納させた触媒反応容器に接続して、燃焼機関から排出される排ガスを触媒反応容器内の触媒を通してから排出させるようにした請求項４記載の臭気ガスの燃焼脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は畜糞発酵装置等から発生するアンモニアを主成分とする臭気ガスの燃焼脱臭方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小規模養鶏農家では、１日に大量に排出される鶏糞を密閉式発酵装置に入れて約３日間かけて発酵させることにより肥料とするようにしているが、このとき、最大約２０００ｐｐｍのアンモニアと、数ｐｐｍのメチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルからなる臭気が放出されることになるが、臭気濃度は一定ではなく、発酵装置に鶏糞を投入した後、１５〜２０時間後に悪臭発生がピークとなり、特に、高濃度のアンモニア臭気をそのまま大気へ放出させることが周辺住民との間でトラブルを生じている。
【０００３】
かかるトラブル回避のため、従来では、臭気ガスを一旦脱臭装置に入れて脱臭処理してから大気へ放出させるようにするため、図５に一例を示す如き脱臭装置が提案されている。この脱臭装置は、鶏糞の如き畜糞１を発酵させて肥料２とするようにし、臭気ガス８を臭気ガスライン６により取り出すようにしてある密閉式発酵装置３において、臭気ガスライン６を水処理装置７に接続して、密閉式発酵装置３で発生したアンモニア（ＮＨ３）を主成分とする臭気ガス８を、水処理装置７に導入して水処理によりアンモニア除去処理を行うようにし、且つ該水処理装置７に焼却炉１０をガスライン９を介し接続して、上記水処理装置７で臭気ガス８中からアンモニアを除去した後の臭気ガス８ａを、焼却炉１０に導入して、灯油の如き燃料１１とともに燃焼させることにより脱臭するようにし、該焼却炉１０から臭気のない排ガスとして排気ライン１２より排出させるようにした構成としてある。なお、上記密閉式発酵装置３は、たとえば、畜糞１を連続的に好気性発酵させるために、畜糞１を収容する発酵槽４、該発酵槽４内の畜糞１を撹拌する撹拌機５、発酵槽４内を加熱するヒータ（図示せず）、発酵槽４内に空気を取り込むための送風ブロワ（図示せず）等を有して、送風ブロワの運転により発酵槽４内に強制的に空気を導入して畜糞１の発酵を促進させるようにしてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の脱臭装置の場合、水処理装置７の設置に広いスペースが必要であると共に、処理水（薬液）の処理が更に必要となることから、一般農家が利用するには不向きであり、又、焼却炉１０での燃料コストが高く、経済的な負担が大きいという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、アンモニアを含む臭気ガスを容易に脱臭することができるようにし、更に、脱臭後の排ガスのクリーン化を図ることができるようにしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、燃焼機関に高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを導入して燃料とともに燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度が所要範囲内に保持されるように上記燃焼機関に導入する臭気ガスの量を調整して、上記排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させるようにし、又、排ガス中の酸素濃度を１１〜１５％の範囲内となるようにする臭気ガスの燃焼脱臭方法及び装置とする。
【０００７】
高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを燃料とともに燃焼機関で燃焼させると、アンモニア等の臭気成分を熱分解することができ、このとき、燃焼機関により発電を行うことにより、低コスト化を図ることができる。又、排ガス中の酸素濃度が所定範囲に保持されるようにすると、排ガス中のアンモニアと窒素酸化物をともに低濃度とすることができる。
【０００８】
又、燃焼機関から排出される排ガスを、触媒に通してから大気へ放出させるようにして排ガス中の窒素酸化物を還元させ且つ未燃アンモニアを酸化させるようにすることにより、排ガス中に残存する窒素酸化物を脱硝することができ且つ未燃アンモニア臭気を脱臭することができて、クリーンガスとして排出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置の実施の一形態を示すもので、畜糞１を発酵させて肥料２とするようにし、臭気ガス８を臭気ガスライン６より取り出すようにしてある図５に示したものと同様な構成としてある密閉式発酵装置３において、脱臭装置として、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる燃焼機関、たとえば、小型のディーゼルエンジン１４を用い、該ディーゼルエンジン１４に上記臭気ガスライン６を接続して、上記密閉式発酵装置３で発生したアンモニアを主成分とする臭気ガス８を臭気ガスライン６を通しディーゼルエンジン１４に導入するようにし、且つ上記ディーゼルエンジン１４に、該ディーゼルエンジン１４により駆動されて発電を行う発電機１５を接続して、ディーゼルエンジン１４で灯油の如き燃料１１とともに臭気ガス８を燃焼させることにより臭気ガス８を熱分解して脱臭できるようにすると同時に、発電機１５が駆動されて発電が行われるようにする。
【００１１】
更に、畜糞１の発酵で発生する臭気ガス８で最も多いアンモニア臭気は、上記燃焼機関としてのディーゼルエンジン１４で燃焼させると、脱臭されるが、排ガス中に高濃度の窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する懸念があり、本発明者等は実験を行い、その確認を行った。その結果は、図２に示すとおりであった。
【００１２】
図２は、アンモニアを燃焼させた場合の排ガス中のアンモニア、窒素酸化物（Ｏ２＝１３％換算）と酸素濃度との関係を示すもので、排ガスの酸素濃度が１６〜１７％のときはアンモニア濃度は低いが窒素酸化物濃度は高く、一方、排ガスの酸素濃度が８〜９％のときはアンモニア濃度は高いが、窒素酸化物濃度は低いという結果が得られた。そこで、本発明では、排ガスの酸素濃度が１１〜１５％を最適なものとして設定して、アンモニア臭気を含む臭気ガス８を燃焼して脱臭を行わせると同時に、燃料１１の供給量と燃焼温度を適正に調整して、低ＮＯｘ燃焼させるようにする。
【００１３】
そのために、本発明では、上記ディーゼルエンジン１４の排ガスライン１７に酸素濃度計１８を設置すると共に、上記臭気ガスライン６に流量調整弁１９を設け、且つ上記酸素濃度計１８で検出したエンジン排ガス１３中の酸素（Ｏ２）濃度値を基に流量調整弁１９に開閉指令を送る制御器１６を備え、ディーゼルエンジン１４から排出される排ガス１３の酸素濃度が上記１１〜１５％程度の範囲内に保持されるようにディーゼルエンジン１４による臭気ガス８の燃焼温度と当量比を適正に調整して、低窒素酸化物（低ＮＯｘ）燃焼させるようにし、高効率の脱臭と低ＮＯｘ化が図れるようにする。
【００１４】
今、密閉式発酵装置３で発生したアンモニアを主成分とする臭気ガス８を、上記構成としてある本発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置を用いて脱臭する場合は、該臭気ガス８を密閉式発酵装置３から臭気ガスライン６を通してディーゼルエンジン１４に導入し、ここで、燃料１１とともに燃焼させるようにする。この燃焼により、臭気ガス８の臭気成分が熱分解されて脱臭されると同時に、ディーゼルエンジン１４を駆動源として発電機１５が駆動されて発電を行わせることができる。これにより、この発電により得た電力分の経済コストを軽減することができることになる。
【００１５】
上記ディーゼルエンジン１４での燃焼により臭気ガス８の脱臭が行われる際に、ディーゼルエンジン１４の排ガスライン１７に設けた酸素濃度計１８により排ガス１３の酸素濃度を検出して、その値が１１〜１５％の設定範囲内になるように制御器１６からの指令で臭気ガスライン６の流量調整弁１９の開度を調整することにより、ディーゼルエンジン１４に導入される臭気ガス８の量が制御されるようになり、ディーゼルエンジン１４から排出される排ガス１３は、窒素酸化物の濃度の低いものとすることができる。
【００１６】
なお、密閉式発酵装置３を用いた発酵過程でのアンモニアの発生濃度は０〜２０００ｐｐｍまで変化するので、アンモニアの発生濃度が変化しても低窒素酸化物燃焼を維持するためには、アンモニアの発生濃度を見ながらディーゼルエンジン１４への導入量を調整したり、脱硝触媒でガス処理することを行わなければならないが、本発明者等の実験の結果では、同負荷（発電機１５の出力が一定）である場合は、図３に一例を示す如く、臭気中のアンモニア濃度が変化しても窒素酸化物の排出濃度は大きく変わることがないことが確認されている。したがって、同負荷時には、臭気中のアンモニア濃度の変化によらずに、排ガス中の酸素濃度の制御だけで窒素酸化物濃度をほぼ一定にして運転を行うことができる。
【００１７】
図３中、◇印は、負荷１０ｋＷの場合でディーゼルエンジン入口のアンモニアが０ｐｐｍ、２３０ｐｐｍ、３７０ｐｐｍのときのディーゼルエンジン出口の窒素酸化物の値を示すものであり、又、□印は、負荷１３．７５ｋＷの場合でディーゼルエンジン入口のアンモニアが４００ｐｐｍと７７０ｐｐｍのときのディーゼルエンジン出口の窒素酸化物の値を示すものである。
【００１８】
次に、図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示したものと同様な構成において、触媒を収納させた触媒反応容器２０に、ディーゼルエンジン１４の排ガスライン１７を接続して、ディーゼルエンジン１４の排ガス１３を、触媒反応容器２０内の触媒を通してから大気へ放出させるようにしたものである。図４において、図１と同一部分には同一符号が付してある。
【００１９】
図４に示す実施の形態は、ディーゼルエンジン１４の排ガス１３に含まれるアンモニア未燃分と窒素酸化物の残存濃度が高い場合に採用することにより、アンモニアを触媒で酸化させて脱臭し且つ窒素酸化物を還元させて脱硝することができ、排ガス１３をクリーンガス化することができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、畜糞を発酵させる装置から発生する臭気ガスを対象とした場合を示したが、たとえば、汚水を処理する終末処理場等において発生する臭気ガスについても同様に採用できること、又、臭気ガスを燃焼させる機関としては、ディーゼルエンジンに限らず、ガスタービン等であってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の臭気ガスの燃焼脱臭方法及び装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) 燃焼機関に高濃度のアンモニアを含む臭気ガスを導入して燃料とともに燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度が所要範囲内に保持されるように上記燃焼機関に導入する臭気ガスの量を調整して、上記排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させるようにし、又、排ガス中の酸素濃度を１１〜１５％の範囲内となるようにするので、高効率に脱臭することができると同時に排ガスの低窒素酸化物化を図ることができ、且つ水処理を必要としないことから、一般農家にも容易に実施することができる。
(2) 燃焼機関から排出される排ガスを、触媒に通してから大気へ放出させるようにして排ガス中の窒素酸化物を還元させ且つ未燃アンモニアを酸化させるようにすることにより、燃焼機関から排出される排ガスをクリーンガス化することができて、きわめて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】ディーゼルエンジンを用いた臭気ガス燃焼脱臭における排ガス中に含まれるアンモニア、窒素酸化物濃度と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図３】同負荷時におけるディーゼルエンジンに導入されるアンモニア濃度と排ガス中の窒素酸化物濃度との関係を示す実験結果の一例図である。
【図４】本発明の実施の他の形態を示す概略図である。
【図５】従来の脱臭装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
６  臭気ガスライン
８  臭気ガス
１１ 燃料
１３  排ガス
１４  ディーゼルエンジン（燃焼機関）
１５  発電機
１６  制御器
１７  排ガスライン
１８  酸素濃度計
２０  触媒反応容器
【図１】
0003997349.tif 000002
【図２】
0003997349.tif 000003
【図３】
0003997349.tif 000004
【図４】
0003997349.tif 000005
【図５】
0003997349.tif 000006