(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を付着させた充填層に悪臭ガスを導入し水散布下で生物学的に脱臭する方法において、悪臭ガスの一部を曝気槽に導入して活性汚泥と混合して昇温させ、昇温後のガスと悪臭ガスの残部とを混合して、ガス温度を１０℃以上４０℃以下の温度にして、前記充填層を有する脱臭塔に導くことを特徴とする悪臭ガスの脱臭方法。
【請求項２】
微生物を付着させた充填層に悪臭ガスを導入し水散布下で生物学的に脱臭する装置において、悪臭ガスの一部を槽内の活性汚泥と混合する曝気槽と、前記曝気槽からの排ガスを該悪臭ガスの残部と混合する配管と、前記配管と接続され前記混合したガスを水散布下で生物学的に脱臭する、前記充填層を有する脱臭塔を備えることを特徴とする悪臭ガスの脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、悪臭ガスの生物学的脱臭方法に係り、特に下水処理場、し尿処理場、各種工場等から発生する悪臭ガスを生物学的に脱臭する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物を付着させた充填層に悪臭ガスを通気して生物学的に脱臭する方法は、充填塔式生物脱臭法として公知である。この充填塔式生物脱臭法は、悪臭成分のなかでも特に硫化水素の除去に優れることから、硫化水素を主成分とする臭気が発生する下水処理場及びし尿処理場への適用件数が年々増加している。しかし、本方法の脱臭原理は、生物による悪臭物質の分解であることから、処理すべき悪臭ガスの温度が脱臭性能に与える影響が大きい。
一般に下水処理場から発生する臭気は、外気温と同程度の温度変化がある。したがって、地域によっては冬期の温度が１０℃以下になる場合も多い。このような低温条件では、微生物による悪臭物質の分解活性が低下するので、夏期に良好な脱臭性能を発揮している装置であっても、冬期に温度が低下すると脱臭処理が不安定になるといった事例が多い。
【０００３】
一般にガスの脱臭処理では、ガス中に含まれる悪臭物質の濃度は低いため、微生物の分解能力に見合った量の悪臭物質を装置に負荷すると、処理風量は極めて大きくなる。つまり、脱臭装置におけるガスの滞留時間はきわめて短くなる。したがって、装置内において、微生物の悪臭物質分解による発熱があったとしても被処理ガスの温度によって冷やされてしまうため、この発熱によって脱臭装置の温度が上昇することは期待できない。
また、処理風量が極めて大きいために、熱源を利用して強制的に悪臭ガスを加温する方法は、大量のエネルギーを要する。ランニングコストの低さが利点の生物脱臭装置に対して、エネルギーを用いて発生させた熱を供給するのは、有効な対策とはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、悪臭ガスが低温であることに起因する脱臭性能の低下を低コストで防止し、一年を通じて安定した脱臭性能を得ることができる生物脱臭方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、充填塔式生物脱臭装置が適用されている現場において、比較的温度が高いガスが発生する工程及び比較的温度が高い工程水があることに着目し、これらを悪臭ガスの昇温のために利用することを考えついた。
【０００６】
本発明は、次の手段により上記課題を解決した。
（１）微生物を付着させた充填層に悪臭ガスを導入し水散布下で生物学的に脱臭する方法において、悪臭ガスの一部を曝気槽に導入して活性汚泥と混合して昇温させ、昇温後のガスと悪臭ガスの残部とを混合して、ガス温度を１０℃以上４０℃以下の温度にして、前記充填層を有する脱臭塔に導くことを特徴とする悪臭ガスの脱臭方法。
（２）微生物を付着させた充填層に悪臭ガスを導入し水散布下で生物学的に脱臭する装置において、悪臭ガスの一部を槽内の活性汚泥と混合する曝気槽と、前記曝気槽からの排ガスを該悪臭ガスの残部と混合する配管と、前記配管と接続され前記混合したガスを水散布下で生物学的に脱臭する、前記充填層を有する脱臭塔を備えることを特徴とする悪臭ガスの脱臭装置。
【０００７】
上記の如く、本発明においては、悪臭ガスを脱臭装置に導入する前に予め、悪臭ガスに対して、悪臭ガスよりも温度が高いガスを混合せしめること、又は悪臭ガスよりも温度が高い工程水を接触せしめることにより被処理ガスの温度を上げておく。悪臭ガスと温度の高いガス（以下、添加ガスという）との混合は、脱臭装置手前のダクト内で行い、両ガスの混合割合はダクトに設置されたダンパの開度で調節する。
添加ガスとしては、水処理工程の曝気槽排ガス及び嫌気処理工程からのバイオガス、コンポスト化装置からの排ガス等が挙げられる。
また、工程水としては、水処理工程の活性汚泥液、活性汚泥処理水等が挙げられる。
【０００８】
特に、充填塔式生物脱臭装置は、主に水処理・汚泥処理工程から発生する悪臭ガスの処理に適用されるため、水処理工程の曝気槽が併設されている場合が多い。一般に、生物学的な水処理工程水の温度は、外気温に比べて夏場に低く冬場に高い傾向にある。また、一年を通して高温で運転されている場合も多く、特に高負荷型のし尿処理施設における硝化槽等は一年を通して３０℃以上で運転されている。このため、本発明の方法におけるガス昇温のための工程水としての利用価値は極めて高い。また、このような曝気槽からの排ガスは、曝気槽と同程度の温度で排出される。しかも、曝気槽に導入される元のガスは空気であることから、排ガス中にも十分な濃度の酸素が存在する。また、排ガス中に微生物の活性を阻害するような物質は含まれない。これらのことから、本発明の方法の添加ガスとしての利用価値はきわめて高い。
【０００９】
生物脱臭法に適した温度は、処理対象とする悪臭物質の種類によって異なるが、一般に微生物による悪臭物質の分解活性が最も高い温度は、３０〜３５℃であり、温度が４０℃を超えると失活する場合が多い。一方、温度が３０℃以下では、温度の下降とともに活性は徐々に低下する。本発明者等の調査・研究の結果からは、温度が１０℃以下になると、活性の低下が顕著となり、生物脱臭装置の脱臭性能が低下することが明らかになっている。したがって、脱臭性能を安定させるには、常にガス温度を１０℃以上に維持しておく必要がある。
なお、昇温させたガスの温度が１０〜２０℃の範囲にある場合には、夏などにおける常温よりも温度が低いわけであるが、冬のような温度の低い時期において生じる悪臭ガスの温度を上昇させることにより、脱臭作用を向上させることに本発明の技術的な意義があるのである。
【００１０】
悪臭ガスと添加ガスとの混合割合は、それぞれのガス温度をもとにして決定すればよい。添加ガスの割合が少なすぎると、ガスの温度を十分に上昇させることができないし、逆に添加ガスの割合が多すぎると、脱臭装置に導入するガスの風量が莫大となり、脱臭装置を大型化する必要が生じる、したがって、ガスの混合割合は、最低限１０℃を下回らない割合とし、可能であれば悪臭ガス１体積に対して添加ガス２体積程度以下の混合割合であることが好ましい。
【００１１】
添加ガスとして、曝気槽からの排ガスを利用する方法では、曝気槽の曝気空気に悪臭ガスの一部を利用することもできる。悪臭ガスを活性汚泥の曝気槽に吹き込んで脱臭する方法は、活性汚泥曝気脱臭法として公知であり、きわめて高い悪臭物質除去性能を示すことが知られている。しかしながら、曝気空気として必要な風量は限られており、この方法のみで悪臭ガス全量を脱臭処理するのは困難である場合が多い。
このような場合に、悪臭ガスの一部を曝気槽に吹き込み、その曝気排ガスを残りの悪臭ガスに添加せしめてガスの温度を上げた後、充填塔式生物脱臭法で脱臭する方法が極めて効果的である。この方法では、添加ガスとして利用する曝気排ガスの元のガスは、本来、充填塔式生物脱臭法で脱臭すべき悪臭ガスであるから、曝気排ガス全量を添加ガスとして、充填塔式生物脱臭装置に導入することも可能であり、余裕をもって悪臭ガスの温度を制御することができる。
【００１２】
また、工程水とガスとの接触条件は、悪臭ガスの温度が最低限１０℃を下回らないようにすればよい。接触装置の型式は、接触効率が良いものであれば何でもよいが、散水ノズルを備えたスクラバー式が一般的である。このスクラバー装置を脱臭装置の前段に配置すれば良いし、あるいは、スクラバー装置を脱臭設備と別個に設置せずとも、既設のダクト中で散水することも可能である。
本発明の方法では、工程水を直接脱臭塔の充填層に散水しないので、工程水中に揮発成分でない不純物や活性汚泥等の不溶物を含んでていても良い。ただし、散水ノズルは不溶物による目詰まりを起こさない構造のものを用いる必要がある。
【００１３】
悪臭ガスの昇温のための散水は、悪臭ガス温度が低下する時期にのみ適宜行えばよく、悪臭ガスの温度が脱臭性能に影響しない温度である場合は、当然ガス昇温のための散水をおこなう必要はない。
なお、散水に加えて、又は散水の代わりに悪臭ガスよりも温度の高い別のガスをダクト部位で混合してもよい。
本発明の方法で使用する充填塔式生物脱臭装置の構造は、従来から提案されている装置の構造と同じで良い。したがって、既に運転されている充填塔式生物脱臭装置についても、ダクト部分を改造することで、本発明の方法を適用することは十分可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、比較例を説明するための図３においては、実施例を説明するための図で示した部分と同一部分は、同一符号を付けて示す。
【００１５】
図１は、本発明の温度の高い別のガスを混合する方法に用いる装置の概略断面図である。
脱臭塔５は、微生物を担持させるための充填材を充填した充填層６と、充填層６に散水するための散水部８と、散水するための循環ポンプ９と、循環水を貯留するための循環水槽７を備えている。
循環水槽７に微生物を含む活性汚泥等の種汚泥を添加し、循環水ポンプ９で散水部８から充填層６に対して循環散水する。同時に、悪臭物質を含む悪臭ガス１に対して、添加ガス２を混合してガスの温度を上げた混合ガス３を脱臭塔５に導入し、悪臭成分を除去するための脱臭を行い、脱臭塔５の上部から脱臭した処理ガス４を取り出す。
【００１６】
図２は、悪臭ガスの一部を水処理工程の曝気槽の曝気空気として利用する方法を行う装置の概略断面図である。
脱臭塔５は、微生物を担持させめための充填材を充填した充填層６と、充填層６に散水するための散水部８と、散水するための循環ポンプ９と、循環水を貯留するための循環水槽７を備えている点は、図１の装置と同じである。
循環水槽７に微生物を含む活性汚泥等の種汚泥を添加し、循環水ポンプ９で散水部８から充填層６に対して循環散水する。
同時に、悪臭物質を含む悪臭ガス１の一部を曝気ブロア１１により曝気空気として水処理工程の曝気槽１０に導入し、残りの悪臭ガス１に対して曝気槽１０からの曝気排ガス（添加ガス２）を添加してガスの温度を上げた混合ガス３を脱臭塔５に導入し、悪臭成分を除去するための脱臭を行う。
【００１７】
図３は、従来法で用いている脱臭装置の概略断面図を示す。
脱臭塔５は微生物を担持させるための充填材を充填した充填層６に散水するための散水部８と、散水するための循環ポンプ９と、循環水を貯留するための循環水槽７を備えている。
循環水槽７に微生物を含む活性汚泥等の種汚泥を添加し、循環水ポンプ９で散水部８から充填層６に対して循環散水する。同時に、悪臭物質を含む悪臭ガス１を脱臭塔５に導入し、悪臭成分を除去するための脱臭を開始する。
【００１８】
図４は、本発明の温度の高い工程水を用いて悪臭ガスの温度を上げる方法に用いる装置の概略断面図を示す。
脱臭塔５は、微生物を担持させるための充填材を充填した充填層６と、充填層６に散水するための散水部８と、散水するための循環ポンプ９と、循環水を貯留するための循環水槽７を備えている点は、図１の装置と同じである。
また、ガス昇温部１２は、工程水を散水するための散水部１３と、散水するための散水ポンプ１４と、工程水導入管１５と、工程水戻り管１６を備えている。循環水槽７に微生物を含む活性汚泥等の種汚泥を添加し、循環水ポンプ９で散水部８から充填層６に対して循環散水する。同時に悪臭物質を含む悪臭ガス１に対して散水部１３から工程水を散水してガスの温度を上げたのち脱臭塔５に導入し、悪臭成分を除去するための脱臭を行う。
【００１９】
上記の説明においては、我が国においてどちらかと言えば使用頻度の多い冬期の悪臭ガスの昇温について詳細に説明してきたが、地方によっては、夏期に微生物による悪臭物質の分解活性が失活する場合が多い４０℃を越えることもある。このような場合には、悪臭ガスを、中に冷媒を通す多管式冷却管を備えた冷却室を通過させてガスの温度を降下させたり、スプレー塔をはじめとするスクラバーを通して冷却水滴や水膜と接触させてガス温を降下させたり、場合によっては冷却ガスで希釈してガス温を降下させるなど、処理する悪臭ガスの量、敷地条件等を考慮して適宜好適なガス温降下方法を選択すれば良い。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２１】
（参考例１）
図１に示す構造の実験装置を用いて実験した。
悪臭ガス中の悪臭物質濃度は硫化水素４０〜１５０ｐｐｍ、アンモニア５〜２０ｐｐｍである。
実験条件は次のとおりである。
悪臭ガスの種類      ：し尿処理から発生する高濃度臭気を有するガス
添加ガスの種類      ：硝化槽からの曝気排ガス
悪臭ガス温度        ：８〜１３℃
添加ガス温度        ：３０〜３２℃
混合ガス温度        ：１４．５〜１６．０℃
処理風量            ：２．４ｍ3/ｍｉｎ（悪臭ガス１．６ｍ3/ｍｉｍ＋
添加ガス０．８ｍ3/ｍｉｎ）
空塔速度            ：３６０ｈ-1
散水量（単位処理ガス量あたりの散水量）：３リットル /ｍ３
循環水のｐＨ        ：１〜２
【００２２】
循環水槽に汚泥濃度約１２０００ｍｇ／リットルの消化槽汚泥１０リットルを投入後、循環水を連続的に散水しながら、温度１４．５〜１６．０℃の混合ガスを脱臭塔に連続的に通気した。通気開始７日目から硫化水素除去率は９０％以上、アンモニア除去率９９％以上となり、以後安定した除去率を示した。実験開始後１ヶ月目〜２ヶ月目までの悪臭物質除去性能を第１表に示す。
【００２３】
（実施例１）
図２に示す構造の実験装置を用いて実験した。
悪臭ガスの悪臭物質濃度は、硫化水素４０〜１５０ｐｐｍ、アンモニア５〜２０ｐｐｍである。この悪臭ガスをダクト内で分岐して、１．６ｍ3/ｍｉｎで脱臭塔へ、０．８ｍ3/ｍｉｎで曝気槽へそれぞれ導入した。
実験条件は次のとおりである。
悪臭ガスの種類      ：し尿処理場から発生する高濃度臭気を有するガス
添加ガスの種類      ：硝化槽からの曝気排ガス
悪臭ガス温度        ：８〜１３℃
曝気排ガス温度    ：３０〜３２℃
混合ガス温度      ：１４．５〜１６．０℃
処理風量          ：２．４ｍ3/ｍｉｎ（悪臭ガス１．６ｍ3/ｍｉｎ＋
曝気排ガス０．８ｍ3/ｍｉｎ）
空塔速度          ：３６０ｈ-1
散水量（単位処理ガス量あたりの散水量）：３リットル /ｍ3
循環水のｐＨ      ：１〜２
【００２４】
循環水槽に汚泥濃度約１２０００ｍｇ／リットルの硝化槽汚泥１０リットルを投入後、循環水を連続的に散水しながら、温度１４．５〜１６．０℃の混合ガスを連続的に通気した。通気開始７日目から硫化水素除去率は９０％以上、アンモニア除去率９９％以上となり、以後安定した除去率を示した。実験開始後１ヶ月目〜２ヶ月目までの悪臭物質除去性能を第１表に示す。
【００２５】
（比較例１）
図３に示す構造の実験装置を用いて実験した。参考例１で添加ガスとして用いた曝気排ガスを処理場内の空気に替え、その他の条件は参考例１と同様の条件で実験した。
実験条件は次のとおりである。
悪臭ガスの種類      ：し尿処理場から発生する高濃度臭気を有するガス
添加ガスの種類      ：処理場内の空気
悪臭ガス温度        ：８〜１３℃
添加ガス温度        ：８〜１３℃
混合ガス温度        ：８〜１３℃
処理風量            ：２．４ｍ3/ｍｉｎ（悪臭ガス１．６ｍ3/ｍｉｎ＋
添加ガス０．８3/ｍｉｎ）
空塔速度            ：３６０ｈ-1
散水量（単位処理ガス量あたりの散水量）：３リットル /ｍ3
循環水のｐＨ        ：１〜２
【００２６】
循環槽に汚泥濃度約１２０００ｍｇ／リットルの硝化槽汚泥１０リットルを投入後、循環水を連続的に散水しながら、温度８〜１３℃の混合ガスを連続的に通気した。実験開始後１ヶ月目〜２ヶ月目の悪臭物質除去性能は、第１表に示すとおり実施例１及び実施例２に比べて低かった。
【００２７】
（比較例２）
図３に示す構造の実験装置を用いて実験した。悪臭ガスに他のガスを添加せずにそのまま脱臭塔に導入した。実験条件は次のとおりである。
0003868168.tif 000002
【００２８】
循環水槽に汚泥濃度約１２０００ｍｇ／リットルの硝化槽汚泥１０リットルを投入後、循環水を連続的に散水しながら、温度８〜１３℃の悪臭ガスを連続的に通気した。実験開始後１ヶ月目〜２ヶ月目の悪臭物質除去性能は、第１表に示すとおり参考例１及び実施例１に比べて低かった。
【００２９】
【表１】
0003868168.tif 000003
【００３０】
（参考例２）
図４に示す構造の実験装置を用いて実験した。
悪臭ガス中の悪臭物質濃度は硫化水素４０〜１５０ｐｐｍ、アンモニア５〜２０ｐｐｍである。
実験条件は次のとおりである。
悪臭ガスの種類      ：し尿処理場から発生する高濃度臭気を有するガス
工程水の種類      ：硝化槽の活性汚泥液
悪臭ガス温度      ：８〜１３℃
工程水温度        ：３３〜３６℃
昇温後の悪臭ガス温度：１５〜２２℃
処理風量          ：１．８ｍ3/ｍｉｎ
空塔速度        ：２４０ｈ-1
脱臭塔の散水量（単位処理ガス量あたりの散水量）：３リットル /ｍ３
昇温部の散水量（単位処理ガス量あたりの散水量）：１０リットル /ｍ３
循環水のｐＨ    ：１〜２
【００３１】
循環水槽に汚泥濃度約１２０００ｍｇ／リットルの硝化槽汚泥１０リットルを投入後、循環水を連続的に散水しながら、温度１５〜２２℃の混合ガスを連続的に通気した。通気開始７日目から硫化水素除去率は９０％以上、アンモニア除去率９９％以上となり、以後安定した除去率を示した。実験開始後１ヶ月目〜２ヶ月目までの悪臭物質除去性能を第２表に示す。
なお、図３に示すスクラバー装置を用いない従来の装置による比較例２の結果も、実施例３の効果を明示するために、第２表に併記する。
【００３２】
【表２】
0003868168.tif 000004
【００３３】
【発明の効果】
本発明の方法では、悪臭ガスを充填塔式生物脱臭装置に導入する前に、予め悪臭ガスに対して、悪臭ガスより温度の高いガスを任意の割合で添加・混合せしめて、又は悪臭ガスより温度の高い工程水を接触せしめて、悪臭ガスを昇温させ、被処理ガスを適正な温度に調整しておくことにより、悪臭ガスの温度が低下する冬期においても悪臭物質除去性能が低下せず、一年を通して安定した脱臭性能を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１の悪臭ガスより温度の高いガスを悪臭ガスに添加して悪臭ガスを昇温させる方法に用いる装置の概略断面図を示す。
【図２】  本発明の悪臭ガスの一部を水処理工程の曝気槽の曝気空気として利用し、温度の高い曝気排ガスを添加する方法に用いる装置の概略断面図を示す。
【図３】  従来法で用いている脱臭装置の概略断面図を示す。
【図４】  参考例２の悪臭ガスを温度の高い工程水と接触させて昇温させる方法に用いる装置の概略断面図を示す。
【符号の説明】
１  悪臭ガス
２  添加ガス
３  混合ガス
４  処理ガス
５  脱臭塔
６  充填層
７  循環水槽
８  散水部
９  循環ポンプ
１０  水処理工程の曝気槽
１１  曝気ブロア
１２  ガス昇温部
１３  散水部
１４  散水ポンプ
１５  工程水導入管
１６  工程水戻り配管
【図１】
0003868168.tif 000005
【図２】
0003868168.tif 000006
【図３】
0003868168.tif 000007
【図４】
0003868168.tif 000008