(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）臭気ガス導入口、（２）処理ガス排出口、（３）前記臭気ガス導入口と前記処理ガス排出口との間に配置され、微生物担持用の担体が充填され、そして臭気ガスと処理水とが向流方向で通過することのできる、直列的に配置した複数段の向流充填層、（４）前記の複数段の各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられ、前記処理水を溜めることができ、しかも、前記処理水流の下流方向に充填層が存在する場合には、その下流方向の充填層へ前記処理水を供給することのできる手段を有する貯水部、（５）前記の各貯水部にアルカリを添加する手段、（６）最上段の向流充填層に前記処理水を供給させる処理水供給手段、及び（７）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含むことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
最下段の貯水部の処理水を、前記処理水供給手段を経て、最上段の向流充填層に供給して前記最下段の貯水部まで循環的に通過するように前記処理水を循環させる手段を更に設け、そして前記処理水排出手段が余分の処理水を系外に排出することのできる手段である請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
（１）臭気ガス導入口、（２）処理ガス排出口、（３）前記臭気ガス導入口と前記処理ガス排出口との間に配置され、微生物担持用の担体が充填され、そして臭気ガスと処理水とが向流方向で通過することのできる、直列的に配置した複数段の向流充填層、（４）前記の複数段の各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられ、前記処理水を溜めることができ、しかも、前記処理水流の下流方向に充填層が存在する場合には、その下流方向の充填層へ前記処理水を供給することのできる手段を有する貯水部、（５）前記貯水部の内の最下段の貯水部にアルカリを添加する手段、（６）前記最下段の貯水部の処理水を最上段の向流充填層及び前記下流方向の充填層へ処理水を供給することのできる手段を有する貯水部に供給させる処理水供給手段、及び（７）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含むことを特徴とする脱臭装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、各貯水部のそれぞれにアルカリを添加することにより、前記各貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法。
【請求項５】
各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられた貯水部を通過した前記処理水を、最下段の貯水部に溜めた後、前記最下段の貯水部から最上段の向流充填層に給水し、前記貯水部までを循環的に通過させる請求項４に記載の脱臭方法。
【請求項６】
請求項３に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、最下段の貯水部にアルカリを添加することにより、前記最下段の貯水部及び下流方向の充填層へ処理水を供給することのできる手段を有する貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法。
【請求項７】
（１）臭気ガス導入口、（２）臭気ガスへ処理水を供給する処理水供給手段、（３）前記処理水供給手段に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置され、微生物担持用の担体が充填され、臭気ガスと処理水とが並流方向で通過することのできる並流充填層、（４）前記並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置されている処理ガス排出口、及び（５）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含み、
前記並流充填層が、第一並流充填層と、前記第一並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置された第二並流充填層とを含み、
さらに、前記第一並流充填層と前記第二並流充填層との間にｐＨ調整貯水部と、前記ｐＨ調整貯水部にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、
前記並流充填層に対して前記処理水流の下流方向に設けられ、前記処理水を溜めることのできる底部貯水部と、
前記底部貯水部から前記処理水供給手段、前記並流充填層を経由して再び前記底部貯水部まで循環的に通過するように前記処理水を循環させる処理水循環手段とを設けることを特徴とする脱臭装置。
【請求項８】
請求項７に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、ｐＨ調整貯水部にアルカリを添加することにより、前記ｐＨ調整貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法。
【請求項９】
（１）臭気ガス導入口、（２）臭気ガスへ処理水を供給する処理水供給手段、（３）前記処理水供給手段に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置され、微生物担持用の担体が充填され、臭気ガスと処理水とが並流方向で通過することのできる並流充填層、（４）前記並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置されている処理ガス排出口、及び（５）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含み、
前記並流充填層が、第一並流充填層と、前記第一並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置された第二並流充填層とを含み、
さらに、前記第一並流充填層と前記第二並流充填層との間にｐＨ調整貯水部と、前記並流充填層に対して前記処理水流の下流方向に設けられ、前記処理水を溜めることのできる底部貯水部と、
前記底部貯水部にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、
前記処理水供給手段、前記並流充填層を経由して再び前記底部貯水部まで循環的に通過するように前記底部貯水部の処理水を循環させると共に前記ｐＨ調整貯水部に前記底部貯水部の処理水を供給する処理水循環手段とを設けることを特徴とする脱臭装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、底部貯水部にアルカリを添加することにより、前記底部貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭装置及び脱臭方法、特に微生物を利用する脱臭装置及び脱臭方法に関する。本発明によれば、とりわけアンモニアをはじめとする窒素化合物系臭気成分を主成分として含む臭気ガスの脱臭を有効に行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】
悪臭の脱臭方法としては、悪臭物質を分解し得る微生物が吸着された充填材層に悪臭を通気することにより悪臭物質を生化学的に分解する方法が従来から広く行われている（「最新防脱臭技術集成」，エヌ・ティー・エス社，１９９７年，４１７〜４４５頁：非特許文献１）。特に、担体充填式生物脱臭技術は、臭気分解のための微生物を表面に担持した充填担体を充填層内に充填し、そこへ水分を補給するため及び臭気成分の酸化分解生成物を除去するために散水を行うことを特徴としている。こうした方法を用いて、下水処理場などで硫化水素やメチルメルカプタンを主成分とした臭気を処理対象とする技術は広く普及しており、既に確立している。
しかしながら、近年問題になっている有機性廃棄物のコンポスト化施設などで発生する高濃度のアンモニアを主成分として含む臭気の除去・分解技術については、まだ報告が少ない。その運転制御方法についても、循環水に酸を添加して循環水のｐＨ値を７．５以下に抑制するとともに、循環水中のアンモニア性窒素濃度を１０００ｍｇ−Ｎ／リットル以下に制御するといった技術がある程度である（特開平７−２４２４７号公報：特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】
「最新防脱臭技術集成」，エヌ・ティー・エス社，１９９７年，４１７〜４４５頁
【特許文献１】
特開平７−２４２４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、酸を添加して循環水のｐＨ値を７．５以下とする前記特開平７−２４２４７号公報記載の技術では、臭気ガスからのアンモニア臭気の除去率、すなわち入口ガス（脱臭処理前ガス）中のアンモニア含有率に対して出口ガス（脱臭処理後ガス）中のアンモニア含有率は極めて良好に低下するものの、微生物によるアンモニア分解は或る程度までしか進行しない。これは、微生物によるアンモニア分解に伴って散水中のｐＨ値が低くなり、酸性側に傾くと微生物の活性が低下することに起因すると推察される。生物脱臭方法は、本来、臭気ガス中に含有されるアンモニア（ＮＨ3）が散水（循環水）に吸収され、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の働きによってアンモニア（ＮＨ3）がＮＯ3-へ分解されるので、アンモニアが次々に散水中に吸収され、分解されることを基本原理としている。しかし、前記特開平７−２４２４７号公報記載の技術では、散水（循環水）に酸を添加してアンモニアの吸収に伴うｐＨ値の上昇を抑制することによって、多くのアンモニアを除去することが可能となるが、これは臭気ガス中のアンモニアを散水中に単に移動させて溶存させているだけであり、酸化分解されるアンモニアは一部分だけである。なぜなら、酸化分解が進行すると、ｐＨ値が中性付近より小さくなり、微生物の活性が低下してそれ以上の分解が殆ど進まなくなるからである。このため、散水（循環水）を処理系から外部へ排出する際に、多量のアンモニアが処理系の外部へ排出されることになる。排水が略中性であると仮定すると、脱臭装置に入ってきたアンモニア（ＮＨ3）の約半分（Ｎバランス基準）がＮＯ3-へ分解していることになるため、脱臭装置に入ってきたアンモニア（ＮＨ3）のうち少なくとも半分程度は排出される。酸を添加すると、その量は更に増える。
【０００５】
従って、本発明の課題は、臭気ガス中からアンモニアを除去するだけでなく、更に微生物によりアンモニアを分解し、脱臭装置の外部へ排出されるアンモニア量を微量にすることが可能な脱臭装置、及び脱臭方法を提供することにある。
本発明者は、微生物の働きを利用し、臭気ガスを導入して脱臭を行う微生物脱臭方法において、水に溶けた臭気成分を微生物を用いて酸化処理する工程と、該処理された水をｐＨ調整する工程と、該ｐＨ調整された水に残存する臭気成分を微生物を用いて酸化する工程とからなる脱臭方法により、多量のアンモニアを脱臭装置の外部に排出しないことができることを見出した。また、更なるｐＨ調整工程と微生物による酸化工程を繰り返し付け加えることにより、アンモニアを実質的に脱臭装置の外部に排出しないことができることを見出した。
すなわち、本発明者らは、窒素化合物系臭気ガスとして代表的なガスであるアンモニアの除去・分解メカニズムについて鋭意検討した結果、生物脱臭装置内を流れる処理水を所定の条件に維持することによって、臭気ガス中の臭気成分（アンモニア）を処理水中に移行（吸収）させ、更に処理水中のアンモニアの殆どを分解することができることを見出した。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
請求項１の発明は、（１）臭気ガス導入口、（２）処理ガス排出口、（３）前記臭気ガス導入口と前記処理ガス排出口との間に配置され、微生物担持用の担体が充填され、そして臭気ガスと処理水とが向流方向で通過することのできる、直列的に配置した複数段の向流充填層、（４）前記の複数段の各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられ、前記処理水を溜めることができ、しかも、前記処理水流の下流方向に充填層が存在する場合には、その下流方向の充填層へ前記処理水を供給することのできる手段を有する貯水部、（５）前記の各貯水部にアルカリを添加する手段、（６）最上段の向流充填層に前記処理水を供給させる処理水供給手段、及び（７）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含むことを特徴とする脱臭装置である。
請求項２の発明は、請求項１において、最下段の貯水部の処理水を、前記処理水供給手段を経て、最上段の向流充填層に供給して前記最下段の貯水部まで循環的に通過するように前記処理水を循環させる手段を更に設け、そして前記処理水排出手段が余分の処理水を系外に排出することのできる手段である脱臭装置である。
請求項３の発明は、（１）臭気ガス導入口、（２）処理ガス排出口、（３）前記臭気ガス導入口と前記処理ガス排出口との間に配置され、微生物担持用の担体が充填され、そして臭気ガスと処理水とが向流方向で通過することのできる、直列的に配置した複数段の向流充填層、（４）前記の複数段の各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられ、前記処理水を溜めることができ、しかも、前記処理水流の下流方向に充填層が存在する場合には、その下流方向の充填層へ前記処理水を供給することのできる手段を有する貯水部、（５）前記貯水部の内の最下段の貯水部にアルカリを添加する手段、（６）前記最下段の貯水部の処理水を最上段の向流充填層及び前記下流方向の充填層へ処理水を供給することのできる手段を有する貯水部に供給させる処理水供給手段、及び（７）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含むことを特徴とする脱臭装置である。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、各貯水部のそれぞれにアルカリを添加することにより、前記各貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法である。
請求項５の発明は、請求項４において、各向流充填層に対して前記処理水流の下流方向にそれぞれ設けられた貯水部を通過した前記処理水を、最下段の貯水部に溜めた後、前記最下段の貯水部から最上段の向流充填層に給水し、前記貯水部までを循環的に通過させる脱臭方法である。
請求項６の発明は、請求項３に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、最下段の貯水部にアルカリを添加することにより、前記最下段の貯水部及び下流方向の充填層へ処理水を供給することのできる手段を有する貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法である。
【０００８】
請求項７の発明は、（１）臭気ガス導入口、（２）臭気ガスへ処理水を供給する処理水供給手段、（３）前記処理水供給手段に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置され、微生物担持用の担体が充填され、臭気ガスと処理水とが並流方向で通過することのできる並流充填層、（４）前記並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置されている処理ガス排出口、及び（５）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含み、前記並流充填層が、第一並流充填層と、前記第一並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置された第二並流充填層とを含み、さらに、前記第一並流充填層と前記第二並流充填層との間にｐＨ調整貯水部と、前記ｐＨ調整貯水部にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、前記並流充填層に対して前記処理水流の下流方向に設けられ、前記処理水を溜めることのできる底部貯水部と、前記底部貯水部から前記処理水供給手段、前記並流充填層を経由して再び前記底部貯水部まで循環的に通過するように前記処理水を循環させる処理水循環手段とを設けることを特徴とする脱臭装置である。
【０００９】
請求項８の発明は、請求項７に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、ｐＨ調整貯水部にアルカリを添加することにより、前記ｐＨ調整貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法である。
【００１０】
請求項９の発明は、（１）臭気ガス導入口、（２）臭気ガスへ処理水を供給する処理水供給手段、（３）前記処理水供給手段に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置され、微生物担持用の担体が充填され、臭気ガスと処理水とが並流方向で通過することのできる並流充填層、（４）前記並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置されている処理ガス排出口、及び（５）処理水を系外に排出することのできる排出手段を含み、前記並流充填層が、第一並流充填層と、前記第一並流充填層に対して臭気ガス及び処理水の下流方向に配置された第二並流充填層とを含み、さらに、前記第一並流充填層と前記第二並流充填層との間にｐＨ調整貯水部と、前記並流充填層に対して前記処理水流の下流方向に設けられ、前記処理水を溜めることのできる底部貯水部と、前記底部貯水部にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、前記処理水供給手段、前記並流充填層を経由して再び前記底部貯水部まで循環的に通過するように前記底部貯水部の処理水を循環させると共に前記ｐＨ調整貯水部に前記底部貯水部の処理水を供給する処理水循環手段とを設けることを特徴とする脱臭装置である。
【００１１】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の脱臭装置を用いた脱臭方法において、底部貯水部にアルカリを添加することにより、前記底部貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を６．５〜８．５に制御することを特徴とする脱臭方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
生物脱臭装置は、一般に、臭気ガスの処理塔（脱臭塔）と、処理すべき臭気ガスを前記脱臭塔へ送る供給管と、脱臭処理後の処理ガスを前記脱臭塔から出す排出管とを含み、処理対象物質分解微生物が固定された担体が充填されている充填層を備えている。その充填層に臭気ガスを通過させ、固定化微生物の作用によって臭気ガス中の処理対象物質を別の物質に変換して脱臭処理を行うことができる。更に、前記充填層の処理水を散水して、充填層内で処理水と臭気ガスとを接触させる。充填層を通過した後の処理水は、廃棄することもできるが、貯水部に溜められた後、循環的に使用され、充填層に散水されてもよい。この処理水（循環水）は、排出手段により適宜系外へ排出される。
【００１３】
本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法では、前記の充填層として、処理水と臭気ガスとを向流状態で接触させる向流充填層と、処理水のみを通過させ臭気ガスを通過させない単流充填層とを設けるので、臭気ガス中の臭気成分（特にアンモニア）を高比率で無臭化することができる。前記の向流充填層及び単流充填層は、単一の充填層の２つの部分（後述の図１参照）であるか、あるいはそれぞれ別々に分離して設けた充填層（後述の図２参照）であることもできる。更に、前記の向流充填層及び単流充填層が、それぞれ別個に設けた２つの充填層である場合に、それらの各充填層が、更に複数の充填層からなることもできる。なお、向流充填層が複数段から構成されている場合に、臭気ガス（アンモニア）の処理水への吸収が、途中の或る向流充填層までに完了するときは、処理ガス排気管を前記の途中の向流充填層のすぐ下流（処理ガスに関して）側に設けることができる。この場合、処理ガスの全部を、その後に設けた充填層に通過させずに系外へ直接排出することができる（従って、その後に設けた充填層は、処理水のみが通過する単流充填層となる）。あるいは、処理ガスの一部を、その後に設けた充填層に更に通過させて系外へ排出することもできる（従って、その後に設けた充填層は、向流充填層となる）。
なお、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法では、臭気ガスと処理水とが前記の向流状態及び単流状態で複数の充填層を通過することができる限り、複数段の充填層の全てを単一の脱臭塔内に設けることもできるが、複数個の脱臭塔内に適当数の充填層を分離して設けることもできる。
【００１４】
本発明による第１の生物脱臭装置の代表的態様を図１に模式的に示す。
図１に示すように、担体充填式生物脱臭塔１０は、内部に充填層１８を有しており、この充填層１８には臭気ガスに含まれる臭気成分の脱臭に関与する微生物を担持（吸着）した担体を充填する。また、脱臭塔１０の底部には処理水（循環水）を滞留する貯水部１４を設ける。更に、貯水部１４に滞留した水を循環させることができる。具体的には、貯水部１４に滞留した水は散水ポンプ１３により充填層１８の上部から散水ノズル１５を通して充填層１８に散水され、充填層１８を通過して貯水部１４に戻るという経路で繰り返して循環する。余分の処理水（循環水）は、処理水（循環水）を貯水部１４から充填層１８に送る散水ラインの途中に設けた排水ライン１７から、系外へ排出する。本発明においては、前記散水ライン以外にも、例えば、貯水部に設けた排水ラインから、余分の処理水（循環水）を系外へ排出することもできる。
【００１５】
充填層に充填する充填材は微生物を担持することができるものである限り特に限定されないが、例えば土壌、コンポスト、ピート、木質系物質、セラミック系物質、石炭系物質、合成樹脂系物質、繊維状物質、又は液体状物質などを用いることができ、不溶性の充填材が好ましい。例えば、（財）下水道新技術推進機構発行の「担体利用生物脱臭システム技術マニュアル」及びその「資料編」（いずれも１９９６年発行）に「担体」として記載されているものなどを用いることができる。
【００１６】
前記の充填層に固定される微生物としては、臭気ガス中の処理対象物質に応じて、その処理対象物質を分解することのできる微生物を適宜選択する。複数種類の処理対象物質を同時に処理する場合には、それらの各処理対象物質に応じて複数種の微生物を使用する。一般に、処理すべき臭気ガスの発生源には、その臭気ガスに含まれる悪臭物質を分解する微生物が含まれている。従って、例えば、下水汚泥からの臭気ガスを脱臭処理する場合には、下水汚泥をそのまま前記担体に担持させることによって処理対象物質分解微生物を植菌することができる。
【００１７】
アンモニアを主要な臭気成分として含む臭気ガスを脱臭処理する場合には、アンモニア分解性微生物を用いる。ここでアンモニア分解性微生物とは、臭気ガス中のアンモニアを直接分解するか、又は処理水中に溶解しているアンモニアを分解あるいは別の物質に変換し、再度アンモニアの形で気化することを防止する作用を有するものであれば特に限定されない。本発明に用いる代表的なアンモニア分解性微生物は、硝化菌であり、硝化菌は溶解アンモニアを硝化して窒素酸化物に変換する。すなわち、アンモニアは、一般に、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌の２種類の菌の働きで酸化分解されることにより無臭化される。これらの酸化分解は硝化反応とよばれ、まずアンモニア酸化細菌の作用によりアンモニアが酸化して亜硝酸が生成し、更に亜硝酸酸化細菌が亜硝酸を酸化して硝酸が生じる。これらの菌は総称して硝化菌とよばれる。
【００１８】
図１に示すとおり、脱臭塔１０には、充填層１８の中間部に取り付けた臭気ガス供給管１１から臭気ガス（例えば、高濃度アンモニア含有ガス）を上向流で供給する。充填層１８の上段部分（すなわち、向流充填層１８ａ）を通過することにより無臭化されたガス（すなわち、処理ガス）は、脱臭塔１０の上部に設けた処理ガス排気管１２から外部へ排出される。また、脱臭塔１０には、処理水へアルカリ薬液を注入することのできるアルカリ注入管１６を設けておくのが好ましい。アルカリ注入管によるアルカリの添加位置は、図１に示す位置（貯水部１４の内部）に限定されるものではなく、例えば、充填層１８と貯水部１４との間、貯水部１４と散水ポンプ１３との間、散水ポンプ１３と散水ノズル１５との間、あるいは散水ノズル１５と充填層１８との間にすることもでき、アルカリの添加位置の数も１又はそれ以上であることができる。貯水部１４の内部及び／又は充填層１８と貯水部１４との間でアルカリを添加するとｐＨ値の管理が容易になるので好ましい。なお、処理ガス排気管１２（及び必要により臭気ガス供給管１１）にブロア（図示せず）を設け、臭気ガス供給管１１から処理ガス排気管１２への気流経路を形成させることができる。
【００１９】
本発明において用いることのできるアルカリとしては、処理水（循環水）のｐＨをアルカリ側に変化させることのできる物質であれば特に限定されるものではないが、但し、本発明の目的、すなわち、系外に排出される処理水中のアンモニア量を軽減させることから明らかなように、前記アルカリは処理対象化合物以外のアルカリであり、前記アルカリには、処理対象化合物であるアンモニア（例えば、アンモニア水）は含まれない。本発明において用いるアルカリとしては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液が好ましく、アルカリ金属水酸化物の水溶液がより好ましい。
【００２０】
脱臭塔１０内を循環している処理水（循環水）は、臭気ガス／処理ガスに同伴されて減少するか、あるいは微生物による悪臭物質の酸化・分解に伴い生成する物質を溶存して質が変化するので、図１には示してないが、必要に応じて（特に、長期運転を行う場合）給水・排水ラインを取り付けることができる。給水ラインとアルカリ薬液注入管は兼用させることができるし、予め水で希釈したアルカリ薬液を注入して給水を同時に行うことができる。
【００２１】
本発明による第１の担体充填式生物脱臭装置においてアンモニア含有臭気ガスを脱臭処理する場合には、充填層１８の中間部に取り付けた臭気ガス供給管１１からアンモニア含有臭気ガスを送り込む。この臭気ガスは、充填層１８の上段部、すなわち向流充填層１８ａ内を上向流で移動する。その移動過程で、臭気ガス中のアンモニアが散水される処理水（循環水）に次々と吸収されるので、臭気ガス中のアンモニア濃度は向流充填層１８ａ内で下方から上方に向かって徐々に低下する。従って、単流充填層１８ｂに流下する処理水（循環水）には向流充填層１８ａの微生物により処理しきれなかったアンモニアが溶解していることになり、このアンモニアは単流充填層１８ｂにて分解するが、多少残存する。ここで、散水ポンプ１３によって散水ノズル１５から充填層１８（すなわち、向流充填層１８ａ）の上端に、散水された処理水（循環水）は充填層１８の上段部（すなわち、向流充填層１８ａ）を下方に向かって移動している。そこで、その移動（流下）に伴い、向流充填層１８ａ内での処理水（循環水）においては、残存しているアンモニア（すなわちＮＨ4+）が微生物の作用によって硝化し、ＮＯ2-あるいはＮＯ3-となるので、ｐＨ値は流下に伴って酸性側に低下する。ｐＨ値が６．５より低下すると、微生物の働きが弱くなってくるので、向流充填層１８ａ内でｐＨ値が６．５を切っている領域では余り硝化が進行しなくなる。
【００２２】
従って、向流充填層１８ａの内部でｐＨ値が６．５より低下する領域が発生する可能性がある場合には、充填層１８（すなわち、向流充填層１８ａ）の上端に散水される処理水（循環水）をアルカリ性に調整しておき、向流充填層１８ａの内部でｐＨ値が６．５より低下する領域を発生させないようにするのが好ましい。向流充填層１８ａの上端に散水される処理水（循環水）のアルカリ性化は、例えば、貯水部１４の処理水（循環水）にアルカリ注入管１６からアルカリを添加することによって行うことができ、散水される処理水（循環水）のｐＨ値を、一般的には７〜８、好ましくは７〜７．５にコントロールする。
【００２３】
一方、向流充填層１８ａの下端部からは、臭気ガス供給管１１から臭気ガスに含まれている高濃度のアンモニアが導入され、向流充填層１８ａを上向きに流れてくるため、向流充填層１８ａの下端部で、処理水（循環水）は高濃度アンモニアを吸収して、ｐＨ値が７．５程度に上昇している。
従って、向流充填層１８ａによって、その内部を上昇する臭気ガス中の全アンモニアを実質的に処理し、処理ガス排気管１２から排出される処理ガス内にアンモニアを実質的に含ませないためには、向流充填層１８ａの上端部で循環水のｐＨ値を７〜８程度とし、循環水が向流充填層１８ａを下向きに降下するに従ってｐＨ値を徐々に６．５付近まで低下させてから、循環水が臭気ガス中のアンモニアを吸収することによって、向流充填層１８ａの下端部付近でｐＨ値を７．５程度にするような運転が好ましい。また、向流充填層１８ａが長く、ｐＨ値が６．５未満の領域が長い場合は、その領域にアルカリを添加する手段を設けて、ｐＨ値を６．５付近に維持することもできる。なお、向流充填層１８ａでのｐＨ調整は、アルカリ添加の他に、処理条件の調整（例えば、向流充填層１８ａの長さの調整、充填微生物の量の調整）によって行うこともできる。
【００２４】
向流充填層１８ａを通過した処理水（循環水）は、比較的高濃度のアンモニアを含んだ状態（すなわち、ｐＨ７．５程度）で、続いて、単流充填層１８ｂを流下する。単流充填層１８ｂでもアンモニア（あるいはＮＨ4+）が硝化され、ＮＯ2-、あるいはＮＯ3-となる。ここでも、関与している微生物の活性の関係で、ｐＨ値が６．５より下がると急激に硝化反応の進行が低下するが、アンモニア量がかなり低下した状態で貯水部１４に滴下するように単流充填層１８ｂでの処理条件を調整する（例えば、単流充填層１８ｂの長さを調整する）ことにより、貯水部１４の処理水（循環水）に含まれるアンモニア量を少なくすることができる。従って、長期運転に伴う水質劣化防止対策のための給水と処理水（循環水）の一部抜き出しを実施しても、それによるアンモニアの脱臭装置外への排出は非常に少なくなる。すなわち、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法においては、臭気ガス導入口の下に単流充填層を設けるので、その部分でアンモニアが硝化されて減少し、脱臭装置の外部に排出されるアンモニアも減少する。
【００２５】
単流充填層１８ｂの下端部から流下する処理水（循環水）のｐＨ値は６〜６．５程度なので、この状態で循環されて向流充填層１８ａに散水されることがないように、アルカリを添加するのが好ましい。なお、長期運転に伴う水質劣化防止対策のために処理水（循環水）の一部を抜き出して外部に排出する場合には、処理水のｐＨ値を中性にコントロールするのが好ましい。なお、向流充填層１８ａ及び単流充填層１８ｂの内部のｐＨ値は、適当なｐＨセンサを設けることによって監視することができ、その結果に基づいてアルカリ添加量を調整することができる。
【００２６】
本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法では、向流充填層として、直列的に配置された複数段の向流充填層を設け、各向流充填層毎に、その向流充填層に対して処理水流の下流方向に貯水部を設ける。なお、本明細書において「直列的な配置」とは、前記の複数の向流充填層において、臭気ガスがその全ての向流充填層を順番に通過すると共に、それとは逆の順序で処理水が全ての充填層を向流状態で通過することができるように配置されている状態を意味する。なお、本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法では、臭気ガスと処理水とが前記の向流状態で複数段の向流充填層を通過することができる限り、複数段の向流充填層の全てを単一の脱臭塔内に設けることもできるが、複数個の脱臭塔内に適当数の向流充填層を分離して設けることもできる。なお、複数段の向流充填層において、臭気ガス（アンモニア）の処理水への吸収が、途中の或る向流充填層までに完了するときは、処理ガス排気管を前記の途中の向流充填層のすぐ下流（処理ガスに関して）側に設けることができる。この場合、処理ガスの全部を、その後に設けた充填層に通過させずに系外へ直接排出することができる（従って、その後に設けた充填層は、処理水のみが通過する単流充填層となる）。あるいは、処理ガスの一部を、その後に設けた充填層に更に通過させて系外へ排出することもできる（従って、その後に設けた充填層は、向流充填層となる）。
【００２７】
本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法では、各貯水部にアルカリを添加する手段を設けるので、前記貯水部に滞留している処理水のｐＨ値を所定範囲に維持することができる。
また、本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法では、複数段の向流充填層に対する処理水の下流方向に、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法で用いる単流充填層（すなわち、処理水のみが通過する充填層）を更に設けることもできる。単流充填層を設ける場合には、単流充填層に対する処理水の下流方向に最下段の貯水部を設け、その最下段貯水部内の処理水を循環することができる。
【００２８】
本発明による第２の生物脱臭装置の代表的態様を図３に模式的に示す。
図３に示すように、担体充填式生物脱臭塔３０は、内部に３段の向流充填層３８ａ，３８ｂ，３８ｃを有しており、この向流充填層３８ａ，３８ｂ，３８ｃには、それぞれ、アンモニアを主成分とする臭気ガスの脱臭に関与する微生物を吸着した担体を充填する。臭気ガス導入口３１から生物脱臭塔３０の内部に送入された臭気ガスは、向流充填層３８ａ，３８ｂ，３８ｃをこの順に通過して、処理ガス排出口３２から処理ガスとして排出される。各向流充填層３８ａ，３８ｂ，３８ｃ間に中間処理ガス排出口３２ａ，３２ｂを設け、臭気ガスの処理が途中の向流充填層までで完了する場合に、それらのすぐ下流（処理ガスに関して）に位置する中間処理ガス排出口３２ａ，３２ｂから、直接に系外へ処理ガスを排出可能にすることができる。
【００２９】
前記の各向流充填層３８ａ，３８ｂ，３８ｃの直下には、それぞれ、処理水（循環水又は散水）が滞留する貯水部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを設ける。最下段の貯水部３４ａに滞留した水は、散水ポンプ３３により最上段の向流充填層３８ｃの上部から散水ノズル３５を通して散水され、前記の最上段の向流充填層３８ｃ、最上段の貯水部３４ｃ、中段の向流充填層３８ｂ、中段の貯水部３４ｂ、及び最下段の向流充填層３８ａを経由して、前記の最下段の貯水部３４ａに戻るという経路で繰り返して散水される。
最下段の貯水部３４ａ以外の貯水部、すなわち、最上段の貯水部３４ｃ及び中段の貯水部３４ｂには、図４に示すように、多数の堰４１と多数の孔４２とからなるオーバーフロー手段を設けることにより、処理水（散水）が或る程度溜まったらオーバーフローにより落下する一方、最下段の向流充填層３８ａを通り抜けた臭気ガスは、これら多数の孔から上部の向流充填層を通過して処理ガスとなり、処理ガスとして排出口３２から排気される。
【００３０】
また、別途、アルカリ溶液を貯蔵しておくタンク１が設けられており、ポンプ２により、タンク１中のアルカリ溶液を各貯水部３４ａ，３４ｂ，３４ｃに供給することができる。各貯水部に供給されるアルカリ溶液量は、各貯水部３４ａ，３４ｂ，３４ｃのｐＨ値をそれぞれ計測することのできるｐＨセンサー４ａ，４ｂ，４ｃと連動したコントロール弁３ａ，３ｂ，３ｃの開閉により、各貯水部３４ａ，３４ｂ，３４ｃに滞留する処理水のｐＨ値が６．５〜８．５、好ましくは７〜７．５になるようにコントロールする。レベルコントロール５により最下段の貯水部３４ａの液面制御を行い、余分の処理水（循環水）を排水ライン３７から系外へ排出する。前記排水ラインは、図３に示すように、処理水（循環水）を最下段の貯水部３４ａから最上段の向流充填層３８ｃに送る散水ラインの途中に設けることもできるし、直接最下段の貯水部３４ａに、あるいは中間の貯水部３４ｂ，３４ｃに設けることもできる。なお、処理ガス排気管３２，３２ａ（及び必要により臭気ガス供給管３１）にブロア（図示せず）を設け、臭気ガス供給管３１から処理ガス排気管３２への気流経路を形成させることができる。
【００３１】
図３に示す担体充填式生物脱臭装置においては、アルカリ注入にて加えられたアルカリにより、最下段の貯水部３４ａの処理水（循環水）のｐＨ値が６．５〜８．５、好ましくは７〜７．５にコントロールされる。前記の所定ｐＨ値に制御された処理水（循環水）は、散水ポンプ３３によって散水ノズル３５から最上段の向流充填層３８ｃ上端に散水される。処理水が前記向流充填層３８ｃを下に向かって移動するのに従い、前記向流充填層３８ｃの担体に付着している微生物の作用により処理水中に残存しているアンモニア、あるいはＮＨ4+が硝化され、ＮＯ2-又はＮＯ3-となる。従って、処理水は酸性となり、ｐＨ値が低下しつつ、前記向流充填層３８ｃを移動する。ｐＨ値が６．５より下がってくると、微生物の働きが弱くなってくるので、前記向流充填層３８ｃのｐＨ値が６．５を切っている領域ではあまり硝化が進行しない。すなわち、ｐＨ値が６付近の処理水（循環水）が、前記向流充填層３８ｃ中を下方に移動し、最上段の貯水部３４ｃに落下する。そこで、コントロール弁３ｃを開き、アルカリ溶液を供給して前記貯水部３４ｃの処理水を中性付近にする。前記貯水部３４ｃから中段の向流充填層３８ｂに落下して行く処理水は中性付近のため、硝化反応は再び進行する。以下、同様に処理水は酸性となり、その下流の貯水部３４ｂに溜まる。貯水部３４ｂの処理水は、アルカリ溶液の供給により中和された後、最下段の向流充填層３８ａに落下する。前記向流充填層３８ａでは、やはり硝化反応が進行しつつ、処理水は酸性となって、最下段の貯水部３４ａに落下していく。
【００３２】
一方、臭気ガス導入口３１からは、臭気ガスに含まれている高濃度のアンモニアが導入され、最下段の向流充填層３８ａを上向きに流れてくるため、この酸性の処理水はアンモニアを吸収して最下段の向流充填層３８ａの下端部分ではｐＨ値が７．５程度になる。また、前記向流充填層３８ａの高さが臭気ガス中のアンモニア量に対応するのに充分である場合には、上流になるに従って、臭気ガス中のアンモニアの濃度が低下して０になる。そのため、向流充填層３８ａの上段部分の処理水（循環水）のｐＨ値分布については、向流充填層３８ａの下端部分でｐＨ値が７．５程度であり、上流になるに従って低下していき、６付近まで低下し、その後上昇して向流充填層３８ａ上端部分で７〜７．５となっているものと想像される。
【００３３】
あるいは、向流充填層３８ａの高さが臭気ガス中のアンモニア量に対して充分でない場合には、向流充填層３８ａのｐＨ値分布についてはすべての領域で略７〜７．５程度となり、次の中段の向流充填層３８ｂに到達する臭気ガスはアンモニアを含有しているため、前記向流充填層３８ｂの下端部分でｐＨ値が７．５程度となり、上流になるに従って低下して行くものと想像され、前記の最下段の向流充填層３８ａに関して説明したｐＨ変化が起きるであろう。
また、更に中段の向流充填層３８ｂの処理能力が、臭気ガス中アンモニア量に対して不充分な場合には、最上段の向流充填層３８ｃの状態が前記の向流充填層３８ｂと類似した状態になる。この場合は、処理すべきアンモニアの量に対して硝化菌の数、すなわち充填層の大きさが不足しているので、充填層及び貯水部を更に増やすことができる。
なお、中段の向流充填層３８ｂ又は最上段の向流充填層３８ｃの下端部分の処理水（循環水）のｐＨ値が約７．５のときは、その対応する貯水部３４ｂ，３４ｃに溜まっている処理水（循環水）のｐＨ値が７．５程度であるので、アルカリを加える必要がないことはいうまでもない。
【００３４】
以上のように、本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法においては、直列に配置した各向流充填層のｐＨ値が微生物の至適ｐＨの範囲に維持されるので、臭気ガス中のアンモニアが実質的に完全に処理され、系外へ排出される処理水中のアンモニア含有量が軽減される。なお、アルカリ溶液を貯蔵しておくタンクから直接アルカリを中間の貯水部に添加する代わりに、最下段の貯水部の処理水（アルカリが添加されてｐＨ値が中性付近となっているもの）を循環して中間貯水部に加えてｐＨ値を調整することもできる。
【００３５】
本発明による第２の脱臭装置及び脱臭方法においては、充填層に充填する充填材として、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法において例示したのと同じ充填材を用いることができる。また、前記充填材に固定される微生物として、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法において例示したのと同じ微生物を用いることができる。
【００３６】
本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、並流充填層に対して処理水流（及び同時に臭気ガスの気流）の上流方向に臭気ガス導入口を設け、前記並流充填層に対して処理水流（すなわち、臭気ガスの気流）の下流方向に処理ガス排出口を設ける。また、本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、前記並流充填層を上流側の第一並流充填層と下流側の第二並流充填層とに分け、前記第一並流充填層と第二並流充填層との間にアルカリ添加手段を設ける。こうした態様では、第一並流充填層（すなわち、アルカリ未添加並流充填層）に対して処理水流（及び同時に臭気ガスの気流）の上流方向に臭気ガス導入口を設け、第二並流充填層（すなわち、アルカリ添加並流充填層）に対して処理水流（すなわち、臭気ガスの気流）の下流方向に処理ガス排出口を設ける。また、アルカリ未添加並流充填層を通過した処理水にアルカリを添加するアルカリ添加手段を有するので、アルカリ添加並流充填層に提供される処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨに調整することができる。
【００３７】
本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、前記のアルカリ未添加並流充填層及びアルカリ添加並流充填層が、単一の充填層の２つの連続部分（後述の図５参照）であるか、あるいはそれぞれ別々に分離して設けた充填層（後述の図６〜図９参照）であることができる。また、本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、前記アルカリ添加並流充填層が、単一のアルカリ添加並流充填層（後述の図６参照）であるだけでなく、複数段のアルカリ添加並流充填層（後述の図９参照）からなることができる。アルカリ添加並流充填層が、複数段からなる場合には、それぞれのアルカリ添加並流充填層の上流にアルカリ添加手段を設けることが好ましい。また、アルカリ未添加並流充填層が、複数段からなることもできる（図示せず）。なお、並流充填層が複数段から構成されている場合に、臭気ガス（アンモニア）の処理水への吸収が、途中の或る並流充填層までに完了するときは、処理ガス排気管を前記の途中の並流充填層のすぐ下流（処理ガス及び処理水に関して）側に設けることができる。この場合、処理ガスの全部を、その後に設けた充填層に通過させずに系外へ直接排出することができる（従って、その後に設けた充填層は、処理水のみが通過する単流充填層となる）。あるいは、処理ガスの一部を、その後に設けた充填層に更に通過させて系外へ排出することもできる（従って、その後に設けた充填層は、並流充填層となる）。
【００３８】
更に、本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、並流充填層が複数である場合に、複数段の並流充填層の全てを単一の脱臭塔内に設けることもできるが（後述の図５、図６、図８及び図９参照）、複数個の脱臭塔内に適当数の並流充填層を分離して設けることもできる（後述の図７参照）。更に、本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法では、アルカリ添加並流充填層を通過してきた処理水を再び散水手段に送ることによって処理水を循環・散水する機構を有する（後述の図８参照）ことができる。なお、この場合、アルカリ溶液を貯蔵しておくタンクから直接アルカリを中間の貯水部に添加する代わりに、アルカリが添加されてｐＨ値が中性付近となっている最下段の貯水部の処理水を循環して中間貯水部に加えてｐＨ値を調整することもできる。
【００３９】
本発明による第３の脱臭装置及び脱臭方法においては、充填層に充填する充填材として、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法において例示したのと同じ充填材を用いることができる。また、前記充填材に固定される微生物として、本発明による第１の脱臭装置及び脱臭方法において例示したのと同じ微生物を用いることができる。なお、処理ガス排気管（及び必要により臭気ガス供給管）にブロアを設け、臭気ガス供給管から処理ガス排気管への気流経路を形成させることができる。
【００４０】
本発明による第３の脱臭装置の代表的態様を図５に模式的に示す。
図５に示すように、担体充填式生物脱臭塔５０は、内部に充填層５８を有しており、この充填層５８には臭気ガス中に含まれる臭気成分の脱臭に関与する微生物を担持（吸着）した担体を充填する。充填層５８の内部では、アルカリ注入管５６を通してアルカリが注入される。臭気ガスは、充填層５８を通過する過程で臭気成分が実質的に除去され、処理ガスとして処理ガス排気管５２から排気される。一方、充填層５８を通過した処理水は、排水ライン５７から排水される。
【００４１】
図５に示すように、担体充填式生物脱臭塔５０は、臭気ガス供給管５１、散水ノズル５５、処理ガス排気管５２、処理水を排出する排水ライン５７、処理水を散水して供給すると共に臭気ガス中の臭気成分を処理水（散水）に吸収させる散水手段５５、処理水（散水）中に含有されている臭気成分を微生物を用いて酸化する手段である並流充填層５８を含み、並流充填層５８の途中に、並流充填層５８の内部に直接にアルカリを注入してｐＨ調整を行うことのできるアルカリ注入管５６を設ける。従って、前記の並流充填層５８は、前記アルカリ注入管５６の上流部であるアルカリ未添加並流充填層（すなわち、充填層５８の上部）５８ａ、及びアルカリ添加並流充填層（すなわち、充填層５８の下部）５８ｂからなる。本発明の好ましい態様においては、並流充填層を通過する処理水のｐＨ値をアルカリ添加により６．５〜８．５に維持及び制御する。また、臭気成分を処理水（散水）に吸収させる工程が臭気成分の酸化分解が行われる並流充填層の前段、すなわち上流側に別途設けられていてもよい。吸収形式としては、散水中に臭気を通すものでもよいし、あるいは硝化菌の付着していない担体からなる充填層であってもよい。
【００４２】
図５に示す態様では、微生物を付着した担体を充填してある並流充填層に臭気ガスを導入すると、臭気成分のアンモニアは担体に付着している処理水に吸収され、その部分のｐＨ値は８〜９付近になる。一方、脱臭装置上部に設けてある散水ノズル５５から定期的に処理水が散水されているため、処理水は並流充填層を下流方向に進みながら、硝化反応が進行する。その結果、処理水のｐＨ値は下流方向に行くに従って低下する。ｐＨが低下すると、微生物の活動が衰え、硝化反応が停止することになるが、ここでアルカリを添加して、ｐＨ値を略中性（６．５〜８．５）に戻して並流充填層を通過させると、再度硝化反応が進むようになり、臭気成分の残存率は低くなる。臭気成分を吸収して、硝化し、処理水を中和し、更に処理水を硝化することにより、微生物活動を好ましい状態に維持することができる。
【００４３】
処理水に対するアルカリ添加操作及び処理水の並流充填層通過操作を繰り返すと、硝化率の向上、つまり臭気成分残存率の低下を更に進めることができる。このため、多段に設けた並流充填層によって処理を実行することが更に好ましい。また、処理水を循環散水とすることで、同じく臭気成分残存率の低下を更に進めることができる。
【００４４】
本発明による第３の生物脱臭装置の別態様を図６に模式的に示す。
図６に示す態様の担体充填式生物脱臭塔６０は、アルカリ未添加並流充填層６８及びアルカリ添加並流充填層６９を別個の並流充填層として有しており、これらの各並流充填層には脱臭に関与する微生物を付着した担体(例えば、活性炭)を充填してある。アルカリ未添加並流充填層６８とアルカリ添加並流充填層６９との中間部には、堰状の孔を多数有する中間貯水部（すなわち、ｐＨ調整貯水部）６４を設けており、この中間貯水部６４へは、アルカリ溶液が貯槽されているタンク１からアルカリ注入管６６を通じてアルカリ水溶液を供給することができる。また、脱臭塔上部の散水ノズル６５から散水し、排水ライン６７から処理水を排水する。
【００４５】
本発明による第３の生物脱臭装置の更なる別態様を図７に模式的に示す。
図７に示す態様では、アルカリ未添加並流充填層７８とアルカリ添加並流充填層７９とを、それぞれ別の脱臭塔（７０ａ、７０ｂ）に設置する。散水ノズル７５ａから散水された処理水と、臭気ガス導入口７１ａから導入された臭気ガスとは、並流状態でアルカリ未添加並流充填層７８を通過する。臭気ガスは、臭気ガス転送管７１ｂを通過して第二脱臭塔７０ｂに転送される。処理水は、第一脱臭塔７０ａの底部に設けられた中間貯水部（すなわち、ｐＨ調整貯水部）７４から散水ポンプ７３によって第二脱臭塔７０ｂに転送され、アルカリ添加並流充填層７９に散水される。アルカリ添加並流充填層７９を通過した臭気ガスは、処理ガスとして処理ガス排気管７２から排気される。アルカリ添加並流充填層７９を通過した処理水は、排水ライン７７から排水される。
【００４６】
本発明による第３の生物脱臭装置の更なる別態様を図８に模式的に示す。
図８に示す態様は、図６に示した脱臭装置に、処理水を循環して散水する手段を付け加えたものである。脱臭塔８０は、アルカリ未添加並流充填層８８及びアルカリ添加並流充填層８９を備えており、これらの並流充填層には脱臭に関与する微生物を付着した担体(活性炭)を充填してある。アルカリ未添加並流充填層８８とアルカリ添加並流充填層８９との中間部分には、堰状の孔を多数有する中間貯水部（すなわち、ｐＨ調整貯水部）８４ａを設けており、この中間貯水部８４ａへは、アルカリ溶液が貯槽されているタンク１からアルカリ注入管８６を通じてアルカリ水溶液を供給することができる。
【００４７】
臭気ガスは、臭気ガス供給管８１から脱臭塔８０内に供給され、アルカリ未添加並流充填層８８及びアルカリ添加並流充填層８９を処理水と並流状態で通過し、処理ガスとして処理ガス排気管８２から排気される。アルカリ添加並流充填層８９を通過した処理水（循環水）は、脱臭塔８０の底部に設けた底部貯水部８４ｂに滞留し、そして散水ポンプ８３によりアルカリ未添加並流充填層８８の上部から散水ノズル８５を通してアルカリ未添加並流充填層８８に散水され、アルカリ未添加並流充填層８８、中間貯水部８４ａ、及びアルカリ添加並流充填層８９を通過して底部貯水部８４ｂに戻るという経路で繰り返して循環する。余分の処理水（循環水）は、排水ライン８７から系外へ排出する。
なお、本発明による第３の生物脱臭装置及び生物脱臭方法においては、前記排水ライン以外にも、例えば、貯水部に設けた排水ラインから、余分の処理水（循環水）を系外へ排出することもできる。処理水には、メークアップ水供給管４０からメークアップ水を追加して、循環・散水することが好ましい。また、本発明においては、中間貯水部８４ａに加えて、底部貯水部８４ｂにアルカリを添加することもできる。
【００４８】
本発明による第３の生物脱臭装置の更なる別態様を図９に模式的に示す。
図９に示す態様では、図６に示した脱臭装置のアルカリ添加並流充填層を二分割して、ｐＨ値を細かくコントロールすることができるようにした。脱臭塔９０は、アルカリ未添加並流充填層９８及びアルカリ添加並流充填層（９９ａ及び９９ｂ）を備えており、これらの並流充填層には脱臭に関与する微生物を付着した担体(例えば、活性炭)を充填してある。それぞれの並流充填層の中間部分には、堰状の孔を多数有する中間貯水部（９４ａ及び９４ｂ）を設けており、アルカリ溶液が貯槽されているタンク１からアルカリ注入管（９６ａ及び９６ｂ）を通じてアルカリ水溶液を供給することができる。臭気ガスは、臭気ガス供給管９１から脱臭塔９０内に供給され、アルカリ未添加並流充填層９８及びアルカリ添加並流充填層（９９ａ及び９９ｂ）を処理水と並流状態で通過し、処理ガスとして処理ガス排気管９２から排気される。また、脱臭塔上部の散水ノズル９５から散水し、排水ライン９７から処理水を排水する。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
図２に示す脱臭装置を用いて、以下の実施例１及び比較例１による実験を行った。
図２に示すように、使用した脱臭装置の担体充填式生物脱臭塔２０には、向流充填層２８と単流充填層２９とが別々に設けてあり、これらの向流充填層２８と単流充填層２９とにはそれぞれ脱臭に関与する微生物を付着した担体（活性炭）を充填した。また、脱臭塔２０の最下部には処理水（循環水）が滞留する貯水部２４を設け、貯水部２４の水は散水ポンプ２３により脱臭塔２０上部の散水ノズル２５から散水した。
脱臭処理すべき臭気ガスとしては、市販のアンモニアガスボンベのアンモニアガスを空気で希釈して得た高濃度アンモニア含有ガスを使用し、この高濃度アンモニア含有ガスを、前記脱臭塔２０の向流充填層２８と単流充填層２９との間に設けた臭気ガス供給管２１から連続的に供給した。アンモニア濃度は８０ｐｐｍであった。なお、この実施例１の試験では、単流充填層２９の下部に設けた臭気ガス供給管２１ａはバルブ（図示せず）により閉鎖しておいた。
また、脱臭塔２０底部に設けたアルカリ供給管２６によって、貯水部２４の循環水のｐＨ値が７〜７．５となるように水酸化ナトリウム水溶液を加えた。このアルカリ供給管２６は、同時に水の補給も兼ねており、排水ライン２７によって貯水部２４の循環水の一部を抜き出した。
臭気ガス供給管２１にて供給した臭気ガス中のアンモニア濃度、及び排気管２２にて排出される処理ガス中のアンモニア濃度は、それぞれ検知管を用いて測定し、これらの測定値からアンモニア除去率を算出した。また、排水ライン２７より適宜、処理水（排水）をサンプリングして、イオンクロマトグラフィーによって分析することで、処理水（排水）中のアンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、及び硝酸性窒素濃度を求めた。表１（ガスの結果）及び表２（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００５０】
【比較例１】
図２に示す脱臭装置において、前記脱臭塔２０の向流充填層２８と単流充填層２９との間に設けた臭気ガス供給管２１をバルブ（図示せず）により閉鎖し、単流充填層２９の下部に設けた臭気ガス供給管２１ａから臭気ガスを連続的に供給したこと以外は、前記実施例１と同様の操作を繰り返した。このとき、貯水部２４の処理水（循環水）のｐＨ値が７．５程度であったので、水酸化ナトリウムを加えず、給水のみ行い、運転を行った。表１（ガスの結果）及び表２（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００５１】
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【００５２】
0004306260.tif 000003
【００５３】
アンモニア除去率は実施例１及び比較例１のいずれもが略１００％になり、悪臭除去性能の点では同程度であるが、排水中のアンモニア（ＮＨ4+イオン）濃度は実施例１の方が非常に少ないことが判る。
【００５４】
【実施例２及び比較例２】
市販のアンモニアガスボンベのアンモニアガスを空気で希釈して得た高濃度アンモニアガスを、臭気ガスとして使用し、水酸化ナトリウム水溶液の注入により貯水部内の処理水（循環水）のｐＨ値が７〜７．５となるように制御する本発明による第２の脱臭装置と、比較用装置との比較実験を行なった。前記の本発明による第２の脱臭装置として、図３で示す脱臭装置を使用した。また、前記比較用装置として、図３で示す生物脱臭装置を、水酸化ナトリウム水溶液の注入を行なわない状態で使用した。前記比較用装置では、最下段の貯水部３４ａの処理水（循環水）のｐＨ値は７．５程度であり、また、中段及び最上段の貯水部３４ｂ，３４ｃの処理水（循環水）のｐＨ値は６程度であった。
【００５５】
臭気ガス導入口３１から供給した臭気ガス及び処理ガス排出口３２から排出された処理ガス中のアンモニア濃度は、検知管を用いて測定し、これらの測定値からアンモニア除去率を算出した。結果を表３に示す。
また、排水ライン３７から、適宜、循環水（排水）をサンプリングして、イオンクロマトグラフィーによって分析することで、循環水（排水）中のアンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、及び硝酸性窒素濃度を求めた。結果を表４に示す。
【００５６】
0004306260.tif 000004
【００５７】
0004306260.tif 000005
【００５８】
アンモニア除去率は実施例２及び比較例２のいずれもが略１００％になり、悪臭除去性能の点では同程度であるが、排水中のアンモニア（ＮＨ4+イオン）濃度は実施例２の方が非常に少ないことが判る。
【００５９】
【実施例３】
図６に示す脱臭装置を用いて、以下の実施例３及び比較例３による実験を行った。
図６に示すように、担体充填式生物脱臭塔６０は、アルカリ未添加並流充填層６８及びアルカリ添加並流充填層６９を備えており、これらの並流充填層には脱臭に関与する微生物を付着した担体(活性炭)を充填してある。アルカリ未添加並流充填層６８とアルカリ添加並流充填層６９との中間部分には、堰状の孔を多数有する中間貯水部６４を設けており、アルカリ貯槽１からアルカリ水溶液を供給することができる。また、脱臭塔上部の散水ノズル６５から処理水を散水し、排水ライン６７から処理水を排水する。
脱臭処理すべき臭気ガスとしては、市販のアンモニアガスボンベのアンモニアガスを空気で希釈して得た高濃度アンモニア含有ガスを使用し、この高濃度アンモニア含有ガスを、前記脱臭塔６０の最上部に設けた臭気ガス供給管６１から連続的に供給し、排気管６２より排気した。アンモニア濃度は１００ｐｐｍで、流量は２ｍ3／ｈｒであった。処理水（２００ｍｌ）を１時間に１回の割合で定期的に散水した。また、アルカリ注入管６６から中間貯水部６４にアルカリ水溶液を供給して、処理水のｐＨ値が７．５〜８．０となるようにした。
臭気ガス供給管６１にて供給した臭気ガス中のアンモニア濃度、及び排気管６２にて排出される処理ガス中のアンモニア濃度は、それぞれ検知管を用いて測定し、これらの測定値からアンモニア除去率を算出した。また、排水ライン６７より適宜、処理水（排水）をサンプリングして、イオンクロマトグラフィーによって分析することで、処理水（排水）中のアンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、及び硝酸性窒素濃度を求めた。表５（ガスの結果）及び表６（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００６０】
【比較例３】
実施例３で用いた脱臭装置と同じ脱臭装置を用いて、中間貯水部６４にアルカリを添加しない以外は同一の運転を行った。表５（ガスの結果）及び表６（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００６１】
【実施例４】
図７に示す脱臭装置を用いて、以下の実施例４による実験を行った。
本実施例４では、実施例３と同一条件の運転を行った。但し、アルカリ未添加並流充填層７８とアルカリ添加並流充填層７９の中間に配置した散水ポンプ７５ｂにより、散水と同じ割合で中間貯水部７４の処理水をアルカリ添加並流充填層７９に散水した。
表５（ガスの結果）及び表６（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００６２】
【実施例５】
図８に示す脱臭装置を用いて、以下の実施例５による実験を行った。
図８に示す脱臭装置は、図６に示した脱臭装置に、処理水を循環・散水する手段を付け加えたものである。
本実施例５では、基本的に、実施例３と同一条件の運転を行った。但し、処理水の循環・散水ポンプ８３により、メークアップ水の３倍量の処理水を循環・散水させた。すなわち、メークアップ水２００ｍｌを１時間に１回の割合で散水し、更にメークアップ水の散水の間に１５分毎に３回（メークアップ水散水の１５分後、３０分後、４５分後に）処理水（循環水）２００ｍｌずつを散水した。更に、貯水部８４ｂの処理水のレベルを一定に保つように排水ライン８７より排水した。
表５（ガスの結果）及び表６（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００６３】
【実施例６】
図９に示す脱臭装置を用いて、以下の実施例６による実験を行った。
図９に示す脱臭装置は、図６に示した脱臭装置のアルカリ添加並流充填層を二分割して、ｐＨ値を細かくコントロールすることができるようにした。
本実施例６では、基本的に、実施例３と同一条件の運転を行った。但し、二つの中間貯水部９４ａ，９４ｂのｐＨ値とも、アルカリ注入管９６ａ，９６ｂからアルカリを添加することにより、処理水のｐＨ値が７．５〜８．０となるようにした。
表５（ガスの結果）及び表６（排水の結果）には、定常状態の運転におけるアンモニア除去率、及び各種分析値を示す。
【００６４】
0004306260.tif 000006
【００６５】
0004306260.tif 000007
【００６６】
実施例３は、比較例３に比べ、硝化率がアップしていることが明らかである。また、実施例４は実施例３と同等の効果があることが判る。
実施例５は、処理水の循環により担体に付着している水のｐＨ値が硝化菌（アンモニア酸化細菌・亜硝酸酸化細菌）の活動にとって適正な値にコントロールされるため、実施例３より硝化率が向上しており、更に実施例６は処理水のｐＨ値を細かくコントロールしているので、とりわけ最下流のアルカリ添加並流充填層９９ｂの硝化菌の働きが活発となり、硝化率が向上している。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、悪臭ガス中からアンモニアを除去することができるのみではなく、処理水内に移動したアンモニアを略完全に分解することができるので、脱臭装置の外部にアンモニアを殆ど排出させないことができ、悪臭物質を臭気のない他の物質に実質的に転換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表わす説明図である。
【図２】実施例１及び比較例１で用いた装置の構成を模式的に表わす説明図である。
【図３】本発明による第２の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表わす説明図である。
【図４】本発明に用いることのできる貯水部の一態様を模式的に表わす説明図である。
【図５】本発明における別の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表した説明図である。
【図６】本発明における別の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表した説明図である。
【図７】本発明における別の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表した説明図である。
【図８】本発明における別の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表した説明図である。
【図９】本発明における別の担体充填式生物脱臭装置の一態様の構成を模式的に表した説明図である。
【符号の説明】
１・・・タンク；２・・・ポンプ；３・・・コントロール弁；
４・・・ｐＨセンサー；５・・・レベルコントロール；
１０・・・担体充填式生物脱臭塔；１１・・・臭気ガス供給管；
１２・・・処理ガス排気管；１３・・・散水ポンプ；１４・・・貯水部；
１５・・・散水ノズル；１６・・・アルカリ注入管；１７・・・排水ライン；
１８・・・充填層；１８ａ・・・向流充填層（充填層上部）；
１８ｂ・・・単流充填層（充填層下部）；２０・・・担体充填式生物脱臭塔；
２１・・・臭気ガス供給管；２２・・・処理ガス排気管；
２３・・・散水ポンプ；２４・・・貯水部；２５・・・散水ノズル；
２６・・・アルカリ注入管；２７・・・排水ライン；
２８・・・向流充填層；２９・・・単流充填層；
３０・・・担体充填式生物脱臭塔；３１・・・臭気ガス供給管；
３２，３２ａ，３２ｂ・・・処理ガス排気管；３３・・・散水ポンプ；
３４・・・貯水部；３５・・・散水ノズル；３６・・・アルカリ注入管；
３７・・・排水ライン；３８・・・向流充填層；
４０・・・メークアップ水供給管；
５０，６０，７０ａ，７０ｂ，８０，９０・・・脱臭塔；
５１，６１，７１ａ，８１，９１・・・臭気ガス供給管；
５２，６２，７２，８２，９２・・・処理ガス排気管；
５５，６５，７５ａ，７５ｂ，８５，９５・・・散水ノズル；
５６，６６，７６，８６，９６ａ，９６ｂ・・・アルカリ注入管；
５７，６７，７７，８７，９７・・・排水ライン；
５８・・・充填層；５８ａ・・・アルカリ未添加並流充填層（充填層上部）；
５８ｂ・・・アルカリ添加並流充填層（充填層下部）；
６４，７４，８４ａ，９４ａ，９９ｂ・・・中間貯水部；
６８，７８，８８，９８・・・アルカリ未添加並流充填層；
６９，７９，８９，９９ａ，９９ｂ・・・アルカリ添加並流充填層；
７１ｂ・・・臭気ガス転送管；７３・・・散水ポンプ；８４ｂ・・・貯水部。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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