(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の中段部に微生物が繁殖したカラム充填層を形成すると共に、その底部に微生物を含む液を貯留した生物反応部を形成し、この生物反応部内の液を、生物反応部内に設けた保持手段ないし分離手段により微生物がそのままカラム充填層に入ることを防ぎつつ循環ラインを介して密閉容器上部に循環し、そのカラム充填層の上部で上記液を散水しながらカラム充填層の下部から処理対象ガスを導入して脱臭する方法において、上記生物反応部内の液を空気供給ラインから供給される空気で曝気して攪拌すると共にその微生物濃度を高めるようにし、かつ上記生物反応部内の液面上に曝気した空気を集める空気貯留部を設け、その空気貯留部で集めた空気を上記カラム充填層を通すことなく上記密閉容器外に排気するようにしたことを特徴とする生物脱臭法。
【請求項２】
上記密閉容器の付近にさらに別の独立した生物反応部を一つ以上付設し、この密閉容器側の生物反応部と共に循環液中に溶解した臭気物質を微生物によって分解反応させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の生物脱臭法。
【請求項３】
上記生物反応部内の微生物をその液中を浮遊する多数の担体上に付着させて保持するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の生物脱臭法。
【請求項４】
上記生物反応部内に分離手段を設置し、この分離手段によって生物反応部から上記カラム充填層に送る循環液中の微生物を分離するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生物脱臭法。
【請求項５】
上記循環ラインにｐＨ調整槽を設け、上記カラム充填層に散水する前の循環液のｐＨを任意に調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生物脱臭法。
【請求項６】
密閉容器の中段部に微生物が繁殖したカラム充填層を形成し、その底部に微生物を含む液を貯留した生物反応部を形成し、カラム充填層の下部から処理対象ガスを導入すると共に、生物反応部内の液を、生物反応部内に設けた保持手段ないし分離手段により微生物がそのままカラム充填層に入ることを防ぎつつ循環ラインを介してカラム充填層の上部から散水して処理対象ガスを脱臭する装置において、上記生物反応部内の液中に空気供給ラインから供給される空気で曝気するための散気管を設け、上記生物反応部内の液面上に曝気した空気を集めると共に集めた空気を上記カラム充填層を通すことなく上記密閉容器外に排気する空気貯留部からなる曝気空気排気手段を設けたことを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項７】
上記密閉容器の付近にさらに別の独立した生物反応部を一つ以上付設し、密閉容器内の生物反応部と別の独立した生物反応部とを連通したことを特徴とする請求項６記載の生物脱臭装置。
【請求項８】
上記生物反応部内に、微生物を付着保持するための担体を複数浮遊させたことを特徴とする請求項６又は７に記載の生物脱臭装置。
【請求項９】
上記生物反応部に、上記カラム充填層に送る循環液中の微生物を分離するための分離手段を設けたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の生物脱臭装置。
【請求項１０】
上記循環ラインに、上記カラム充填層に散水する前の循環液のｐＨを任意に調整するためのｐＨ調整槽を設けたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の生物脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場等の処理ガス中の臭気物質を微生物によって分解・脱臭するための生物脱臭法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場における臭気対策として行われる脱臭処理には、従来、薬液洗浄、活性炭吸着等の物理・化学的脱臭法が用いられてきたが、ランニングコストが高いという欠点があるため、近年、微生物の臭気成分分解能を利用した生物脱臭法が、特にランニングコストに優れている点で注目され、従来法に代わって採用され始めている。
【０００３】
この生物脱臭法の概要を図９により説明する。
【０００４】
図示するように、ガスと液の吸入・吐出口を除いて密閉された密閉容器ａの中央から上部にかけて、微生物付着用の担体が適度な空隙をもって充填されたカラム充填層ｂが設置されており、また、この密閉容器ａの底部には微生物に必要な水分や栄養分供給のための液が貯められ、貯水部ｃが形成されている。そして、この貯水部ｃ内の液は、循環ポンプｄによって循環ラインｇを通過してカラム充填層ｂの上方から散水された後、カラム充填層ｂを流れ下り、貯水部ｃに戻って循環されるようになっている。
【０００５】
一方、脱臭すべき処理対象のガスは、ガス供給ラインｅからカラム充填層ｂと貯水部ｃとの中間部分ｈで密閉容器ａに供給され、カラム充填層ｂを上向きに通過した後、密閉容器ａの上部の放出ラインｆから放出されるようになっており、これによってガス中の臭気成分がカラム充填層ｂ内の微生物に吸着され、あるいは散水される液に溶解された後、微生物に吸着され、更に分解されて無臭化されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような生物脱臭法は、上述した物理・化学脱臭法に比べて、薬品を使わない、二次廃棄物が出ない等の優れた性質を有し、かつランニングコストを低くすることが出来るものである。
【０００７】
しかしながら、生物脱臭法において臭気成分の種類によっては微生物による吸着・分解速度が遅くて効率が落ちたり、大きな装置が必要となったりする。
【０００８】
特に、カラム充填層ｂは、処理対象ガス中の臭気物質の吸着や循環液への吸収の機能をもつため、処理対象ガスが通過するのに比較的大きな空隙を必要とし、循環液中で微生物と臭気物質とを反応させるための撹拌もできないものであるため、微生物が臭気物質を分解する場としては、最適な条件を備えていない。
【０００９】
さらに、カラム充填層ｂには余り大量の微生物を保持することが出来ず、反応速度の遅さを微生物量でカバーできない点が、従来の生物脱臭法の限界といえる。
【００１０】
尚、この点を改善すべく微生物濃度の高い活性汚泥をカラム充填層ｂに循環させる方式も考えられるが、この方式では、カラム充填層ｂでの活性汚泥による目詰まりを防ぐためにカラム充填層ｂを目の粗い皿状構造にしなければならず、むしろ気液接触効率は低下するといった不都合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、微生物の反応効率が良好な新規な生物脱臭法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の方法は、密閉容器の中段部に微生物が繁殖したカラム充填層を形成すると共に、その底部に微生物を含む液を貯留した生物反応部を形成し、この生物反応部内の液を、生物反応部内に設けた保持手段ないし分離手段により微生物がそのままカラム充填層に入ることを防ぎつつ循環ラインを介して密閉容器上部に循環し、そのカラム充填層の上部で上記液を散水しながらカラム充填層の下部から処理対象ガスを導入して脱臭する方法において、上記生物反応部内の液を空気供給ラインから供給される空気で曝気して攪拌すると共にその微生物濃度を高めるようにし、かつ上記生物反応部内の液面上に曝気した空気を集める空気貯留部を設け、その空気貯留部で集めた空気を上記カラム充填層を通すことなく上記密閉容器外に排気するようにしたものである。
【００１３】
また、この方法を実現するための本発明の装置は、密閉容器の中段部に微生物が繁殖したカラム充填層を形成し、その底部に微生物を含む液を貯留した生物反応部を形成し、カラム充填層の下部から処理対象ガスを導入すると共に、生物反応部内の液を、生物反応部内に設けた保持手段ないし分離手段により微生物がそのままカラム充填層に入ることを防ぎつつ循環ラインを介してカラム充填層の上部から散水して処理対象ガスを脱臭する装置において、上記生物反応部内の液中に空気供給ラインから供給される空気で曝気するための散気管を設け、上記生物反応部内の液面上に曝気した空気を集めると共に集めた空気を上記カラム充填層を通すことなく上記密閉容器外に排気する空気貯留部からなる曝気空気排気手段を設けたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本発明の前提となる実施の形態を示したものである。
【００１６】
図示するように、縦長の密閉容器１内には、その中央から上部にかけてカラム充填層２が設けられており、このカラム充填層２内には、微生物が付着した担体が適度な空隙をもって充填されている。
【００１７】
また、この密閉容器１の底部には、微生物に必要な水分や栄養分供給のための循環液が貯められた生物反応部３が形成されており、この生物反応部３内の循環液は循環ポンプ４によって循環ライン１６から密閉容器１の上部に送られ、カラム充填層２上に散水されるようになっている。
【００１８】
さらに、密閉容器１のカラム充填層２と生物反応部３との中間空隙部１７には、処理対象ガスライン５が接続されると共に、密閉容器１の上部には、カラム充填層２を通過して脱臭されたガスを放出する放出ライン６が接続されている。
【００１９】
また、この生物反応部３の底部付近には散気管８が設置されており、空気供給ライン７から供給される空気を散気管８から生物反応部３内の液中に曝気（エアレーション）するようになっている。この散気管８に供給する空気中に処理対象ガスの一部又は全部を送り込んだり、生物反応部３水面直下におわんを伏せた形の構造（空気貯留部２３）を設け、散気管８からの空気を集めて系外（密閉容器１外）に排気する空気貯留部２３からなる曝気空気排気手段を設けることで、カラム充填層２内で脱臭処理するガス流速を減らすことが可能となる。
【００２０】
そして、上記構成によれば、生物反応部３内の循環液を循環ポンプ４によってカラム充填層２の上方に送って散水し、カラム充填層２内で流下させた状態で、脱臭すべき処理対象ガスを処理対象ガスライン５を通して密閉容器１内に導入し、このガスをカラム充填層２内を上向きに流すと、処理対象ガス中の臭気物質の一部がカラム充填層２内の微生物により吸着・分解されると同時に、残りの臭気物質がカラム充填層２内を流下する循環液に吸収される。
【００２１】
その後、臭気物質を吸収した循環液は、カラム充填層２から流れ落ちて生物反応部３に戻り、再度生物反応部３内に貯められ、散気管８から吹き出される空気によって曝気される。この曝気によって生物反応部３内の循環液が撹拌されると同時にその循環液中の微生物への酸素供給が行われるようになるため、微生物の濃度が高まり、吸収した臭気物質を効率的に分解して無臭化することができる。
【００２２】
すなわち、従来、カラム充填層２のみで微生物が臭気物質を分解していたのに対して、本発明の前提である図１の形態ではカラム充填層２に加えて高濃度の微生物を有する生物反応部３で臭気物質を分解するようにしたものである。例えば、硫化水素等の比較的分解しやすい臭気物質がカラム充填層２内で吸着・分解され、メチルメルカプタン，二硫化メチル，硫化メチル等の分解し難い臭気物質が生物反応部３内で分解されることになる。
【００２３】
その結果、カラム充填層２の微生物濃度を高めることなく臭気成分の分解効率を飛躍的に向上することができる。
【００２４】
さて、図２は本発明の第一の実施の形態を示したものである。
【００２５】
図示するように、本発明の第一実施の形態は、前提技術である図１に示した循環ライン１６の上流側に生物反応部３からカラム充填層２に送る循環液中の微生物を分離するための分離装置１９、例えば微生物が通過できない布製のフィルター等を付け加えたものである。
【００２６】
これにより、本発明は、生物反応部３内の循環液中の微生物が分離装置１９によって分離され、分離後の循環液が循環ライン１６を通過してカラム充填層２に循環されて生物反応部３の液中から微生物が除去された液が散水されるようになるため、カラム充填層２で目詰まりを未然に防止することができる。この結果、カラム充填層２の充填材の目を細かくすることができるようになるため、微生物の反応効率が良好となる上に、ガスの吸収効率も向上する。
【００２７】
次に、図３は本発明の第二の実施形態を示したものである。
【００２８】
図示するように、本実施の形態は、図１に示した生物反応部３内に微生物が付着した複数の担体１０をその循環液中に浮遊するように介在させると共に、この生物反応部３側部にスクリーン９を設け、これら担体１０が循環ライン１６側に吸い込まれないように構成したものである。
【００２９】
これにより、生物反応部３内の微生物が担体１０に付着して効果的に繁殖して生物反応部３内に流れ落ちてきた臭気成分を効率的に分解すると共に、スクリーン９によってその流出が防止されるようになるため、微生物がそのまま循環されてカラム充填層２に入って目詰まりを起こすようなことはなくなる。
【００３０】
このため、第一の実施の形態と同様に、カラム充填層２の充填材の目を細かくすることができるようになるため、微生物の反応効率及びガスの吸収効率をより向上させることができる。
【００３１】
次に、図４は本発明の第三の実施の形態を示したものである。
【００３２】
図示するように、この実施の形態は、図１に示した生物反応部３内に、プラスチック製の円筒などの担体１１を固定設置し、この担体１１に微生物を付着繁殖させるようにしたものである。
【００３３】
これにより、担体１１が生物反応部３内に固定されているため、上記第三の実施の形態で必要であった流出防止のためのスクリーン９を設けなくても、微生物がそのまま循環ライン１６に吸い込まれてカラム充填層２に入って目詰まりを起こすような不都合を効果的に回避することができる。従って、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に、カラム充填層２の充填材の目を細かくでき、微生物の反応効率及びガスの吸収効率が良好となる。
【００３４】
次に、図５は本発明の第四の実施の形態を示したものである。
【００３５】
図示するように、本実施の形態では、生物反応部３内に活性汚泥を投入しておき、その出口と循環ライン１６の循環ポンプ４上流側との間に沈殿池１２とオーバーフロー槽１３を設けると共に、この沈殿池１２の底部と生物反応部３とを汚泥返送ライン１８で接続したものである。
【００３６】
すなわち、本実施の形態は、生物反応部３を散気管８で曝気することでその循環液に溶解した臭気物質を生物反応部３内の活性汚泥により高速で吸着・分解し、その活性汚泥を沈殿池１２に送り、沈殿池１２で活性汚泥を沈殿分離させ、その上澄液をオーバーフローさせてオーバーフロー槽１３に貯め、この上澄液を循環ポンプ４でカラム充填層２の上方に散水し、一方、沈殿池１２で沈殿分離した活性汚泥を汚泥返送ポンプ１４によって汚泥返送ライン１８から生物反応部３内に返送するようにしたものである。
【００３７】
従って、本実施の形態によれば、大量の微生物が繁殖した活性汚泥によって生物反応部３で脱臭処理ができるため、カラム充填層２は勿論、生物反応部３においてもガスの吸収分解効率をより向上させることができる。
【００３８】
次に、図６は本発明の第五の実施の形態を示したものである。
【００３９】
図示するように、この実施の形態は、生物反応部３内に中空糸膜等の分離膜２０からなる膜分離装置１５を設けたものである。この膜分離装置１５は、分離膜２０と、この分離膜２０が循環液と接する側の室２１と、分離膜２０を通して循環液中の水分を抽出ろ過して集水する他側の室２２とで構成したものであり、この室２２を循環ライン１６によって密閉容器１の上部と接続したものである。
【００４０】
すなわち、本実施の形態では、室２１に循環液を導入し、分離膜２０を通して循環ポンプ４で循環液中の水分を抽出ろ過し、室２２に集水してカラム充填層２の上方に散水するため、微生物がそのままカラム充填層２に入って目詰まりすることがなくなる。その結果、本実施の形態でも、上記各実施の形態と同様にカラム充填層２の充填材の目を細かくでき、微生物の反応効率及びガスの吸収効率が良好となる。
【００４１】
以上説明した図２〜図６に示す本発明に関して図１に示す本発明の前提の形態だけでは、生物反応部３から微生物がカラム充填層２に送られて目詰まりを起こす。従って、この図１の形態では、カラム充填層２の充填材を目の粗いものにせざるをえず、そのため、処理対象ガスと循環液との接触効率が悪く、処理対象ガス中の臭気物質の循環液への溶解が悪いという問題もある。
【００４２】
そこで、図２〜図６に示す本発明の実施の形態のように、保持手段１０、１１ないし分離装置１９を設けることにより、微生物がそのままカラム充填層２に入ることを防ぐことができるため、カラム充填層２の目詰まりを防ぐことができる。
【００４３】
これにより、目の細かい充填材でカラム充填層２を形成することができるため、処理対象ガスと循環液との接触効率を落とさず、処理対象ガス中の臭気物質の循環液への溶解を促進させ、生物反応部３を有効に機能させることができるようになる。
【００４４】
次に、このような本発明の実施例として、図５に示した実施の形態と図９に示
した従来の技術とのアンモニア除去率を比較した結果を以下に示す。
【００４５】
0003890804.tif 000002
ただし、上記LVは空塔速度である。
【００４６】
この試験例からもわかるように、従来例にあっては流入出前後のNH3 除去率が約２５％であったのに対し、本発明にあっては、NH3 除去率が約９８％に達し、従来例に比してアンモニアの脱臭処理能力が著しく向上した。
【００４７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、例えば、上記生物反応部３は必要とされる微生物量に合わせて従来の貯水部ｃより大きく設計してもよく、また、循環液を散水する際に、栄養分補給手段によって循環液中に栄養分を適宜補給すれば、カラム充填層２内の微生物の濃度を適度に維持することが可能となる。さらに、上記カラム充填層２内の充填材を形成している担体及び生物反応部３内の担体１０，１１はスポンジキューブ製でもよい。
【００４９】
さらに、本発明の第六の実施の形態として、図７に示すように上述した生物反応部３の側部に、さらに独立した他の生物反応部３ａを付設し、その新たに付設された生物反応部３ａ内に散気管８と微生物の流出を防止するための分離装置１９を備えるようにしてもよい。この分離装置１９は、微生物（担体を含む）と液を分離して液をカラム充填層２に循環できるものであればいかなる形式のものでもよい。
【００５０】
すなわち、上記各実施の形態で示す構成にあっては、散気管８から生物反応部３内にエアーレーションされた空気は、その全部がそのまま臭気ガスと共にカラム充填層２内に送り込まれるような構成となっていることから、カラム充填層２に流れ込む全ガス量が増大してしまい、カラム充填層２の負荷が増大するといった場合が考えられる。
【００５１】
そのため、図示するように、さらに密閉容器１外にさらに独立した他の生物反応部３ａを付設し、密閉容器１側の生物反応部３と共に臭気成分の分解脱臭反応を行うようにすれば、密閉容器１側の生物反応部３の負荷を低減することが可能となり、この結果、密閉容器１側の生物反応部３側のエアーレーション量を減らしてカラム充填層２の負荷を低減することができると同時に、生物反応部全体の能力もより向上する。尚、カラム充填層２において循環液中に溶解した臭気ガスの一部は、上流側に位置する密閉容器１内の生物反応部３におけるエアーレーションによって再びカラム充填層２側で吸収分解されるようになるため、下流側の生物反応部３ａにおけるエアーレーションによっては殆ど大気中に放出されることはない。
【００５２】
また、上記各実施の形態で示す構成をした脱臭装置によって濃度や成分の異なる臭気ガスを処理した場合、生物反応部３内の循環液のｐＨが大きく変動してしまい、生物反応部３内の微生物による分解反応速度が遅くなったり、カラム充填層２での臭気成分の吸収効率が悪くなるといったことが考えられるが、本実施の形態のように複数の生物反応部を設けることにより、各生物反応部ごとに最適なｐＨ調整を行うことができるため、常に最良な状態で分解，吸収を行うことができる。
【００５３】
例えば、アンモニアを大量に吸収した循環液がアンモニア硝化細菌等が繁殖している生物反応部３に入ると硝化反応（ＮＨ+ 4 ＋２Ｏ2 →ＮＯ- 3 ＋Ｈ2 Ｏ＋２Ｈ+ ）によってその生物反応部３のｐＨが低下して反応が遅くなるため、別に設けられたｐＨ調整層からアルカリ液を注入してｐＨを中性状態まで上昇させる必要が生じるが、上昇しすぎると、カラム充填層２でのアンモニアの吸収効率が悪くなり、一つの生物反応部３のみではそのｐＨ調整が極めて困難であるが、本実施の形態のようにさらに別の生物反応部３ａを備えれば、上流側の生物反応部３のｐＨは反応が進みやすい中性、下流側の生物反応部３ａはカラム充填層２へ循環されたときアンモニアを吸収しやすい酸性へとそれぞれ最適にｐＨコントロールすることが可能となる。
【００５４】
また、本発明の第七の実施の形態として、図８に示すように循環ライン１６の下流側にｐＨ調整槽２４を設け、散水直前の循環液のｐＨを調整してから密閉容器１内に供給し、カラム充填層２内に流下させるようにしても良い。例えば、アンモニアを主体とする臭気ガスを処理する場合には、ｐＨ調整槽２４内の循環液中に硫酸や塩酸等の濃酸を混入してその循環液のｐＨを２〜５程度まで強制的に下げてから、密閉容器１内に供給し、カラム充填層２内に流下させるようにすればアンモニアの吸収効率をより向上させることが可能となる。尚、このｐＨ調整槽２４は、散水直前の循環液のｐＨを任意に調整できるものであれば、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、図示するように、攪拌機２６とｐＨ計２７を備えた調整用水槽２５に、この硫酸や塩酸等の濃酸を供給する酸槽２８を接続し、この酸槽２８内の濃酸を供給ポンプ２９によって供給するようにすれば良い。また、この供給ポンプ２９をｐＨ計２７に連動させれば、調整用水槽２５内の循環液を任意のｐＨ値に自動的に調整することも可能となる。尚、図８の場合は、分離装置１９を省いてカラム充填層２の目を粗いものにしても、臭気ガスが密閉容器１で低ｐＨ液に吸収されるのでアンモニア等に対しては有効である。
【００５５】
【発明の効果】
以上要するに、本発明によれば、生物反応部内に散気管を設けて生物反応部を曝気することにより、生物反応部内の微生物の濃度を高めることができるため、硫化水素等の比較的分解しやすい臭気物質はカラム充填層内で吸着・分解し、メチルメルカプタン，二硫化メチル，硫化メチル等の分解しにくい臭気物質は生物反応部内で効果的に分解することができると共に曝気した空気を空気貯留部で集めて密閉容器外に排出することで、脱臭するガス流速を減らすことが可能となる。
【００５６】
また、この生物反応部内に微生物の保持手段ないし分離装置をさらに設けることにより、微生物がそのままカラム充填層に入ることを防ぐことができるため、微生物によるカラム充填層の目詰まりを防ぐことができる。
【００５７】
これにより、目の細かい充填材でカラム充填層を形成することができるため、処理対象ガス中の臭気物質の循環液への溶解を促進させ、生物反応部を有効に機能させることが可能となり、微生物による臭気物質の分解反応効率が大幅に向上する等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる形態を示す概略図である。
【図２】  本発明の第一の実施の形態を示す概略図である。
【図３】  本発明の第二の実施の形態を示す概略図である。
【図４】  本発明の第三の実施の形態を示す概略図である。
【図５】  本発明の第四の実施の形態を示す概略図である。
【図６】  本発明の第五の実施の形態を示す概略図である。
【図７】  本発明の第六の実施の形態を示す概略図である。
【図８】  本発明の第七の実施の形態を示す概略図である。
【図９】  従来の生物脱臭法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  密閉容器
２  カラム充填層
３，３ａ  生物反応部
４  循環ポンプ
５  処理対象ガスライン
６  放出ライン
７  空気供給ライン
８  散気管
１６  循環ライン
１７  中間空隙部
２３  空気貯留部
２４  ｐＨ調整層
【図１】
0003890804.tif 000003
【図２】
0003890804.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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