(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄系臭気を含む悪臭物質の脱臭装置であって、悪臭物質を分解する微生物が固定化された担体を充填した生物脱臭塔の後段に、繊維状活性炭又は繊維状活性炭を含有した成形体を充填するとともに、前記成形体の含水率を繊維状活性炭重量の３０重量％以上に維持した反応塔を配設したことを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項２】
繊維状活性炭を含有した成形体が、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維とからなる複数の綾線を有する波形状シートと平面状シートとを接合した構造体を円柱状又はブロック状に形成したものである請求項１記載の生物脱臭装置。
【請求項３】
繊維状活性炭を含有した成形体が、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維とからなる繊維束を熱処理した棒状繊維集束体である請求項１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、特に下水処理、屎尿処理、畜産業施設、食品排水処理、生活排水処理、化製場などから発生する硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルなどの硫黄系悪臭ガス、さらにはアンモニアや有機酸を、微生物による生物脱臭効果と繊維状活性炭の有する湿式酸化触媒機構を併用して除去する生物脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場や屎尿処理場等における悪臭物質の処理方法として、物理的、化学的処理方法が種々検討されているが、近年経済性等の点から微生物を利用した脱臭装置の開発が進められている。
【０００３】
しかし、微生物を利用した脱臭方法は、臭気成分を分解する微生物の馴養を行う必要があり、脱臭効果が発生するまでにある程度の期間を要する。また、微生物の作用を利用しているために、冬場などの低温期になると、どうしても脱臭効率が低下するという問題がある。
また、粒状活性炭等の吸着材を用いた物理的処理方法では、吸着量に限界があり、吸着が飽和に達すると、吸着材の交換や再生の必要がある。特に、臭気成分ガス濃度が高い場合には吸着材の寿命が短くなり、経済的負担が大きくなる。
【０００４】
さらに、湿潤状態の繊維状活性炭を用い、室温下において、硫化水素流入濃度が数百〜数十ppm で、空塔速度（ＳＶ）100 〜 300hr-1、線速度（ＬＶ）4.2 〜15.0mm/sといった高濃度、低ＳＶ、低流速での酸化作用についての報告（臭気の研究、27巻６号、平成８年）がなされている。
この報告では、湿潤させた繊維状活性炭を含有するシート片を充填したカラム試験により、硫化水素、メチルメルカプタン等の硫黄系悪臭物質の湿式酸化分解が行われているものの、低濃度域での性能に関しては未知であり、かつ、処理速度が遅く、かなり大型の装置となったり、また、圧力損失も高いため、装置コストや運転コストが高いものとなる。さらに、悪臭ガス中に含有されるアンモニア、有機酸等にはあまり効果を発揮しないという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決し、下水処理、屎尿処理、畜産業施設、食品排水処理、生活排水処理、化製場などから発生する硫黄系悪臭ガスを、生物脱臭と繊維状活性炭の湿式酸化触媒作用により、従来の生物脱臭単独の装置とほぼ同等の運転コストで、高効率に処理できる生物脱臭装置を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を有するものである。
(1) 硫黄系臭気を含む悪臭物質の脱臭装置であって、悪臭物質を分解する微生物が固定化された担体を充填した生物脱臭塔の後段に、繊維状活性炭又は繊維状活性炭を含有した成形体を充填するとともに、前記成形体の含水率を繊維状活性炭重量の３０重量％以上に維持した反応塔を配設したことを特徴とする生物脱臭装置。
(2) 繊維状活性炭を含有した成形体が、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維とからなる複数の綾線を有する波形状シートと平面状シートとを接合した構造体を円柱状又はブロック状に形成したものである上記(1) 記載の生物脱臭装置。
(3) 繊維状活性炭を含有した成形体が、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維とからなる繊維束を熱処理した棒状繊維集束体である上記(1) 記載の生物脱臭装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、生物脱臭塔に充填する微生物を固定化する担体としては、ポリプロピレン等の合成樹脂を成形したラヒシリングやテラレットなどの充填材、スポンジ状の充填材、表面積が大きいピート、木炭、木片、活性炭やセラミック等を採用できるが、表面積が大きく、保水性、通気性がよく、軽い素材である繊維製の球状接触材が特に好ましい。
【０００８】
また、生物脱臭塔の後段に設ける反応塔の充填材としては、繊維状活性炭あるいは、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維とを主成分とした成形体を用いる必要がある。本発明で使用する繊維状活性炭は、ピッチ系、アクリル系、セルロース系、フェノール系などの繊維を原料とし、通常の方法で不融、賦活処理して微細孔を形成したもので、比表面積は、ＢＥＴ法による測定値で500m2/g 以上のものが好ましい。比表面積が500m2/g 未満になると細孔が小さくて臭気成分との反応座席が少なくなり、水分を必要量保持することも困難となるため、反応が迅速に進まなくなる。
【０００９】
繊維状活性炭は原綿の状態で使用することもできるが、特に、熱可塑性合成繊維と混合して多数の透孔を有する円柱状やブロック状に形成した成形体や、棒状繊維集束体としたものを充填材として使用するのが好ましい。
【００１０】
繊維状活性炭とともに繊維状活性炭系の充填材を構成する熱可塑性合成繊維としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリエステルなどからなる単成分繊維、あるいは芯部にポリエステル、鞘部にポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリエステルなどを用いた芯鞘型複合繊維などがある。
【００１１】
繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維との混合重量比は、９８：２〜１０：９０、特に９０：１０〜２０：８０の範囲が好ましい。繊維状活性炭の割合が大きすぎると、構造体あるいは充填材の成形性が悪くなり、逆に少なすぎると、臭気成分との反応性が低下する。
【００１２】
反応塔に充填する円柱状やブロック状の成形体は、例えば、次のようにして得られるものである。
まず、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維を所定の割合でローラカード機に投入し、カードをかけながら混繊した後、ニードルパンチにより一体化して平面状のフェルト状物とする。あるいは、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維を混繊しながら抄紙法により平面状のフェルト状物とする。
次いで、上記の平面状フェルト状物を成形して波形状シートとし、平面状の前記フェルト状物又は平面状合成繊維シートと接着して多数の透孔を有するハニカム状シートにした後、このハニカムシートを積層してブロック状物とするか、あるいはハニカム状シートを多層巻きにして多数の透孔を有する円柱状物とする。
【００１３】
また、棒状繊維集束体は、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維を開繊・混合した後、繊維束を形成させ、この繊維束を熱処理して繊維間を接着する共に棒状繊維集束体に形成し、次いで、任意の長さに切断することにより得ることができる。
【００１４】
図１は、本発明の生物脱臭装置の一実施態様を示す概略説明図である。
図１において、生物脱臭塔１には、微生物が固定化された担体を充填した２段の生物接触材充填層２と、生物接触材充填層２の上方に散水器３が、生物接触材充填層２の下方には受水槽７がそれぞれ配設されており、受水槽７には悪臭ガス導入管が配設され、上向流により処理を行っている。
生物脱臭塔１の後段には、含水率を繊維状活性炭重量の３０重量％以上に調整された繊維状活性炭の原綿、円柱状又はブロック状の成形体を充填した反応塔４が配設されており、１段の繊維状活性炭充填層５と、繊維状活性炭充填層５の上方に散水器３が、繊維状活性炭充填層５の下方には受水槽７がそれぞれ配設され、反応塔４の上部から下向流により処理されたガスが受水槽７を経て系外に排出される。また、反応塔４下部の受水槽７には、排水管が配設されている。図中、６はサイフォン防止管である。
【００１５】
上記のように、生物脱臭塔は、生物接触材充填層の上方に散水器を配設し、連続的又は間欠的に散水することにより、担体の表面が湿潤状態に保持され、微生物の付着と繁殖が促進されると共に、散水により酸化生成物が除去される。間欠的に散水する場合には、散水間隔は0.５〜３時間に１回程度が適当であり、１回あたりの散水時間は0.３〜２分が適当である。なお、散水器は充填層が複数の場合には、各充填層ごとに散水器を配設してもよく、あるいは一つの散水器ですべての充填層に散水するようにしてもよい。
【００１６】
また、繊維状活性炭の成形体を充填した反応塔も、繊維状活性炭充填層の上方に散水器を配設し、間欠的に散水することにより、蓄積された硫酸等の酸化生成物が除去される。
反応塔に充填する繊維状活性炭又は繊維状活性炭を含有した成形体は、活性炭の湿式酸化触媒作用を有効に発揮させるためには、含水率を繊維状活性炭重量の３０重量％以上にする必要があるが、繊維状活性炭充填塔は、生物脱臭塔の後段に配設されているため、生物脱臭塔で処理されたガスを導入することにより、通常は含水率が３０重量％以上に維持され、繊維状活性炭充填材が湿式酸化を行うのに十分な湿潤状態を保持できるため、散水頻度を少なくすることができる。
散水間隔は、被処理濃度により異なるが、１〜10日に１回程度が適当である。１回当たりの散水時間は、酸化生成物の蓄積量により左右されるが、0.５〜５分程度で十分洗浄することができる。
【００１７】
脱臭効果は、臭気成分の種類と濃度によって異なるが、臭気成分含有ガスの通気速度（ＬＶ）と空塔速度（ＳＶ）によって決定される。生物脱臭塔の一般的な悪臭ガスのＬＶは0.3m/s以下であれば良好であり、空塔速度は2000hr-1以下であれば、良好な処理を行うことができる。
【００１８】
また、反応塔の充填材は繊維状であるため通気性に優れており、このため圧力損失が非常に小さく、ファンを別に付設することなく運転することができる。このように、脱臭効率がよく、圧力損失が少ないため、ＬＶは0.5m/s以下、ＳＶは10000h-1以下という高速運転においても脱臭効率は良好であり、装置全体として99％以上の脱臭効率を得ることができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例において、各種の硫黄化合物の濃度はガスクロマトグラフ法にて、また、成形体の含水率は、次の計算式より求めた。
含水率（％）＝〔（Ｂ−Ａ）／（Ａ×Ｃ）〕×１００
ただし、Ａは乾燥時の成形体重量、Ｂは使用時の成形体重量、Ｃは成形体における繊維状活性炭の含有率である。
【００２０】
実施例１
比表面積1500m2/gのピッチ系繊維状活性炭とポリエステル系バインダー繊維をカーディングマシンで混合して、繊維状活性炭混率60重量％、目付67g/m2、厚み1.8mm の繊維状活性炭含有シートを製造した。次いで、このシートを成形して波高10mm、波幅9mm の波形状シートを得た。
平面状合成繊維シートとして目付40g/m2のポリエステル製の不織布を用い、上記で得た波形状シートとをポリエステル系ウェッブ状接着剤で熱接着させ、多数の透孔を有するハニカム状シートを得た後、このハニカム状シートを多層巻きにして多数の透孔を有する円柱状の形成体（繊維状活性炭含有率29重量％) とした。
【００２１】
図１に示す生物脱臭装置を用い、上記で得られた円柱状の形成体を繊維状活性炭充填層の充填材に使用して悪臭ガスを処理した。
また、生物接触材充填層２の充填材（微生物の固定化担体）には、ポリエステル捲縮加工糸からなる直径10mmの球状体を使用した。
【００２２】
悪臭ガスとして、合併浄化槽の汚泥貯槽と合併浄化槽から発生するガスを使用し、これを送風機により導入管を経て生物脱臭塔１に導入し、生物接触材充填層２内を上昇させ、臭気成分を充填材の表面に担持した微生物で分解した後、反応塔４の繊維状活性炭充填層５内を下降させ、湿潤した繊維状活性炭により悪臭物質を酸化分解した。
ガスの導入を停止することなく、散水器３より適時散水を行い、受水槽７に流入した洗浄水は、配水管よりサイフォン防止管６を経て、受水槽７の水位に応じて排水した。
表１に運転条件を、表２に処理結果を示すが、処理結果は非常に良好であった。
【００２３】
【表１】
0004030194.tif 000002
【００２４】
【表２】
0004030194.tif 000003
【００２５】
実施例２
比表面積1500m2/gのピッチ系繊維状活性炭50重量％と芯鞘型ポリエステル複合未延伸繊維50重量％とをカーディングマシンで開繊・混合し、１ｍ当たり６ｇのカードスライバーとした。このカートスライバーを熱処理した後、切断し、直径７mm、長さ８mmの円柱状繊維集束体を得た。
【００２６】
繊維状活性炭充填層の充填材として上記で得られた円柱状繊維集束体を使用し、悪臭ガスとしては、食品加工工場の排水処理設備の原水槽から発生する臭気ガスを使用した以外は実施例１と同様にして悪臭ガスを処理した。
表３に運転条件を、表４に処理結果を示すが、処理結果は非常に良好であった。
【００２７】
【表３】
0004030194.tif 000004
【００２８】
【表４】
0004030194.tif 000005
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、微生物による生物脱臭効果と繊維状活性炭の有する湿式酸化触媒機能を併用することで、硫黄系の悪臭ガスを、高速運転による安い運転コストで、かつ高効率に処理できる生物脱臭装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物脱臭装置の一実施態様を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１  生物脱臭塔
２  生物接触材充填層
３  散水器
４  反応塔
５  繊維状活性炭充填層
６  サイフォン防止管
７  受水槽
【図１】
0004030194.tif 000006