(57)【要約】【課題】堆肥化装置から発生する高濃度の臭気成分を含む臭気ガスを、脱臭することが可能な脱臭方法を提供する。【解決手段】堆肥化装置１１から排出される、アンモニアと二酸化炭素とが含まれる臭気ガス及び水分を含む排気を、熱交換器１２で冷却して水分を凝縮させて排気を臭気ガスと凝縮水とに分離し、分離した臭気ガスと凝縮水とを充填塔１４，１５，１６で接触させることにより、臭気ガスの脱臭を行う。【選択図】図１
2009154151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスと水分とが排出される堆肥化装置と、
前記堆肥化装置からの排気を冷却して前記水分を凝縮させる熱交換器と、
前記熱交換器で凝縮された水と、前記臭気ガスとを接触させる充填塔とを備える
ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
前記堆肥化装置が縦型急速発酵装置であることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
前記充填塔の充填剤が裁断された不織布であることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項４】
堆肥化装置から排出される、アンモニアと二酸化炭素とが含まれる臭気ガス及び水分を含む排気を、熱交換器で冷却して前記水分を凝縮させて前記排気を前記臭気ガスと凝縮水とに分離し、この分離した前記臭気ガスと前記凝縮水とを充填塔で接触させることを特徴とする脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産排泄物の堆肥化装置内から発生する臭気ガスを脱臭するための脱臭装置及び脱臭方法に係わる。
この臭気ガスに含まれる臭気成分は、例えば悪臭防止法に定められる悪臭物質であり、具体的にはアンモニアや硫黄化合物、有機酸等が該当するが、ここでは、特に、畜産排泄物の堆肥化装置内から発生する臭気ガスの主成分であるアンモニアの脱臭方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家禽、豚、牛そのほかの家畜の飼養がなされる畜産場、これら畜産場から出てくる家畜の排泄物や飼料等の廃棄物の集積場、また、これら排泄物等を用いて堆肥生産を行う作業場、工場等から発生する悪臭は、近隣住民とのトラブルの原因ともなり、近隣住民の生活に影響を及ぼす大きな問題となっている。
【０００３】
特に、昨今、郊外への住宅地の進出によって、畜産場や工場と民家との距離が接近する傾向にあり、異臭、悪臭の完全な脱臭の必要性が高まっている。
一般に、養豚場における豚１頭で、人間１０人分の排泄物が発生するといわれており、多くの豚を扱う養豚場では、その発する悪臭に対する近隣住民からの苦情に対する対応に苦慮しているのが現実である。
【０００４】
また、畜産排泄物の多くは堆肥化されるが、この堆肥生産を行う工場や作業場から発生する強烈な悪臭に関しても、近隣住民からの苦情が寄せられており、その脱臭は必須のものとなっている。
この脱臭方法及び脱臭装置としては、例えば微生物を使ったいわゆる生物脱臭法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載された脱臭方法は、臭気成分を含んだ気体を所要の濃度に調製された微生物培養液中に送り込み、これをバブリングさせて臭気成分を除去する方法である。
この方法では、微生物培養液内で臭気成分を除去する際に、微生物の脱臭作用によって微生物が減少した微生物培養液にエネルギー源を供給して微生物培養液中の微生物を培養増殖させることができる。
そして、この培養増殖によって所要の濃度に回復された微生物培養液を脱臭装置内に循環させることで、常に微生物の培養増殖によって所要の濃度に回復された微生物培養液により臭気成分を含んだ臭気ガスの脱臭を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８３２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、微生物を用いた脱臭方法では、臭気ガスに含まれるアンモニアの濃度が高い場合には、処理が困難である。このため、家畜糞尿の堆肥化装置として、縦型急速発酵装置のような高温かつ高濃度のアンモニアを含む臭気ガスが大風量で発生する装置を用いた場合には、適用することができない。
【０００８】
また、微生物を用いた脱臭方法は、脱臭効果が気温の影響をうけるため、微生物の好適な生育範囲の１５〜３５℃の間で処理しなければ、極端に脱臭効率が悪くなるという問題がある。
【０００９】
上述した問題の解決のため、本発明においては、堆肥化装置から発生する高濃度の臭気成分を含む臭気ガスを、脱臭することが可能な脱臭装置及び脱臭方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の脱臭装置は、アンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスと水分とが排出される堆肥化装置と堆肥化装置からの排気を冷却して水分を凝縮させる熱交換器と、熱交換器で凝縮された水と、臭気ガスとを接触させる充填塔とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の脱臭方法は、堆肥化装置から排出される、アンモニアと二酸化炭素とが含まれる臭気ガス及び水分を含む排気を、熱交換器で冷却して水分を凝縮させて排気を臭気ガスと凝縮水とに分離し、この分離した臭気ガスと凝縮水とを充填塔で接触させることを特徴としている。
【００１２】
本発明の脱臭装置及び脱臭方法によれば、堆肥化装置から排出される、水分を熱交換器により凝縮する。そして、堆肥化装置から排出される臭気ガスと熱交換器により凝縮した水を充填塔で接触させる。これにより、臭気ガスに含まれるアンモニアと二酸化炭素が凝縮水中に溶解する。そして、臭気ガスに含まれるアンモニアがほとんど凝縮水中に溶解するため、充填塔からの排気はアンモニアをほぼ含まないものとなり、臭気ガスを脱臭することができる。
【００１３】
従って、例えば縦型急速発酵装置のような高濃度のアンモニアが発生する堆肥化装置において、堆肥化装置から発生するアンモニアを、同じく堆肥化装置から発生する二酸化炭素と水とを使用して回収することができる。つまり、堆肥化装置から発生する臭気ガスから、臭気の主成分であるアンモニアを回収し、水中の二酸化炭素又は炭酸と反応させることにより、高濃度の炭酸アンモニウム溶液が得られる。このため、この脱臭装置及び脱臭方法により、臭気の主成分であるアンモニアがほとんど含まれない排気とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、臭気の主成分であるアンモニアと水中の二酸化炭素又は炭酸と反応させることにより、堆肥化装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスを極めて効果的に脱臭することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
図１に本発明の一実施の形態の脱臭装置のブロック図を示す。
図１に示す脱臭装置１０は、堆肥化装置１１、熱交換器１２、第１の貯水槽１３、第１の充填塔１４、第２の充填塔１５、第３の充填塔１６、及び、第２の貯水槽１７とを備える。
【００１６】
堆肥化装置１１は、外部から空気が供給され、装置内で畜産排泄物（有機廃棄物）を発酵させて堆肥化させる装置である。この堆肥化装置１１としては、例えば、畜産排泄物を連続的、好気的に発酵させる縦型急速発酵装置が用いられる。
堆肥化装置１１は、上部に形成される畜産排泄物の投入口と、この投入口から投入された畜産排泄物を常時又は定期的に撹拌する撹拌機と、装置内に外部から空気を供給するための送風管と、送風管の途中部位に設置される空気加熱用の電気ヒータ等を含んで構成される。
堆肥化装置１１の上部には、ガス送管３１が接続される。ガス送管３１は、堆肥化装置１１からブロア２５を介して熱交換器１２に接続されている。
【００１７】
この堆肥化装置１１内において、家畜排泄物を発酵及び乾燥させる際に、アンモニアを主成分とし、その他各種の有機酸を微量に含む臭気ガスが発生するとともに、二酸化炭素及び家畜排泄物の乾燥による多量の水分が発生する。そして、ブロア２５を駆動することにより、堆肥化装置１１内で発生した臭気ガス、二酸化炭素、水分等を含む排気が、ガス送管３１を通じて熱交換器１２に供給される。
【００１８】
そして、この熱交換器１２において、堆肥化装置１１から供給されたアンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスや、水分等を含む排気を冷却することにより、排気中に含まれる水分を凝縮させる。これにより、堆肥化装置１１から供給された排気が、アンモニアや二酸化炭素等による気体と凝縮水とに分離される。
熱交換器１２には、配管３２とガス送管３４が接続されている。配管３２は、熱交換器１２から第１の貯水槽１３に接続されている。この配管３２は、堆肥化装置１１から供給された排気から分離された凝縮水を、第１の貯水槽１３に送る。ガス送管３４は、熱交換器１２から第１の充填塔１４の下部に接続されている。
【００１９】
第１の貯水槽１３は、熱交換器１２内の凝縮水を配管３２を通して回収する。
第１の貯水槽１３には、配管３７、配管３８、及び、ガス送管３３が接続されている。
配管３７は、ブロア１８を介して外部からの空気を第１の貯水槽１３内に供給する。配管３８は、第１の貯水槽１３から第３の充填塔１６の上部に設けられたスプレイノズル２０に接続されている。ガス送管３３は、第１の貯水槽１３からガス送管３４に接続されている。
また、第１の貯水槽１３に回収された凝縮水のうち、第３の充填塔１６に供給された残りは、オーバーフローにより排水される。
【００２０】
第１の貯水槽１３に回収された凝縮水には、堆肥化装置１１の排気に含まれるアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。このため、ブロア１８を駆動することにより、第１の貯水槽１３に接続された配管３７から空気を供給し、第１の貯水槽内に回収されている凝縮水を空気で曝気する。このように第1の貯水槽内で凝縮水が曝気されるため、凝縮水中に含まれるアンモニア及び二酸化炭素等がガス送管３３を通してガス送管３４に供給される。
ガス送管３４は、熱交換器１２及びガス送管３３からのアンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスを、第１の充填塔１４の下部へ供給する。
【００２１】
第１の充填塔１４、第２の充填塔１５、及び、第３の充填塔１６は、それぞれ配管により直列に接続されている。これらは上方から下方へ凝縮水が供給され、下方から上方へ臭気ガスが供給される向流接触型の充填塔である。
【００２２】
第１の充填塔１４は、塔内に充填材２６が設けられている。また、第１の充填塔１４の充填材２６の上部には、スプレイノズル２４が配置されている。また、第１の充填塔１４の下部には、循環水タンク４５が設置されている。
第１の充填塔１４には、ガス送管３４、ガス送管３５、オーバーフロー配管４１が接続されている。また、循環水タンク４５には、循環パイプ４８が接続されている。ガス送管３５は、第１の充填塔１４の上部から第２の充填塔１５の下部に接続されている。オーバーフロー配管４１は、第１の充填塔１４の下部において、循環水タンク４５の上部から第２の貯水槽１７に接続されている。また、第１の充填塔１４の上部に配置されたスプレイノズル２４には、配管４０が接続されている。また、配管４０には、循環水タンク４５からの循環パイプ４８が接続されている。
【００２３】
第２の充填塔１５は、塔内に充填材２７が設けられている。また、第２の充填塔１５の充填材２７の上部には、スプレイノズル２２が配置されている。また、第２の充填塔１５の下部には、循環水タンク４４が設置されている。
第２の充填塔１５には、ガス送管３５、ガス送管３６、配管４０が接続されている。また、循環水タンク４４には、循環パイプ４７が接続されている。ガス送管３６は、第２の充填塔１５の上部から第３の充填塔１６の下部に接続される。配管４０は、第２の充填塔１５の下部からポンプ２３を介して、第１の充填塔１４に配置されたスプレイノズル２４に接続されている。
また、第２の充填塔１５の上部に配置されたスプレイノズル２２には、配管３９が接続されている。また、配管３９には、循環水タンク４４からの循環パイプ４７が接続されている。
【００２４】
第３の充填塔１６は、塔内に充填材２８が設けられている、また、第３の充填塔１６の充填材２８の上部には、スプレイノズル２０が配置されている。また、第３の充填塔１６の下部には、循環水タンク４３が設置されている。
第３の充填塔１６には、ガス送管３６、配管３９、排気管４２が接続されている。また、循環水タンク４３には、循環パイプ４６が接続されている。配管３９は、ポンプ２１を介して第２の充填塔１５に配置されたスプレイノズル２２に接続されている。また、第３の充填塔１６の上部に配置されたスプレイノズル２０には、配管３８が接続されている。また、配管３８には、循環水タンク４６からの循環パイプ４７が接続されている。
排気管４２は、第１の充填塔１４から第３の充填塔１６までを通過し、臭気成分の濃度が充分に低下した気体が排気される。
【００２５】
第２の貯水槽１７は、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１を通して排出された水が蓄えられる。第２の貯水槽１７に蓄えられる水は、充填塔内で気液接触により、臭気ガスに含まれるアンモニアと二酸化炭素を溶解した水である。また、この水には、溶解した炭酸とアンモニアとの反応物である炭酸アンモニウムが含まれている。
【００２６】
上述したように、脱臭装置１０では、充填塔でアンモニアを回収する際に、堆肥化装置１１から発生する二酸化炭素と、同じく堆肥化装置１１から発生する水分を凝縮させている。このため、外部からの水分や、臭気ガスに含まれる臭気成分を吸収するための物質を加えずに、堆肥化装置１１から発生する臭気成分の主成分であるアンモニアを回収することができる。
【００２７】
次に、上述の脱臭装置１０を用いて臭気ガスから、臭気成分の主成分であるアンモニアを脱臭する方法について説明する。なお、以下の説明では、脱臭装置１０の構成について、図１で用いた符号と同じ符号を付して説明する。
【００２８】
まず、堆肥化装置１１からの排気は、ブロア２５を駆動することによりガス送管３１を通して熱交換器１２に供給される。この熱交換器１２に供給された堆肥化装置１１からの排気は、熱交換器１２により冷却されるため排気中に含まれる水分が凝縮される。すなわち、堆肥化装置１１からの排気は、通常外気温よりも高い温度で排出されるが、熱交換器１２ではこの高い温度の排気が外気温まで下げられるため、その結果、排気に含まれる水分を凝縮することができるのである。
【００２９】
次に、熱交換器１２により水分を除去された臭気ガスが、ガス送管３４により熱交換器１２から排出される。そして、熱交換器１２で凝縮された水分が、配管３２を通して第１の貯水槽１３に回収される。続いて、第１の貯水槽に回収された水をブロア１８により曝気し、この水に溶解しているアンモニアと二酸化炭素を気体として取り出すようにする。この曝気により取り出されたアンモニア及び二酸化炭素を、ガス送管３３を通して、ガス送管３４に供給する。
【００３０】
次に、ガス送管３４により、熱交換器１２及び第１の貯水槽１３で分離されたアンモニア及び二酸化炭素を含む臭気ガスを、第１の充填塔１４に充填材２６の下部、且つ、循環水タンク４５の上方から供給する。そして、供給した臭気ガスは、充填材２６を通過し、第１の充填塔１４の上部に接続されたガス送管３５から排出される。
ガス送管３５から排出した臭気ガスは、第２の充填塔１５に、充填材２７の下部、且つ、循環水タンク４４の上方から供給される。そして、供給した臭気ガスは、充填材２７を通過し、第２の充填塔１５の上部に接続されたガス送管３６から排出される。
ガス送管３６から排出した臭気ガスは、第３の充填塔１６に、充填材２８の下部、且つ、循環水タンク４３の上方から供給される。そして、供給した臭気ガスは、充填材２８を通過し、第３の充填塔１６の上部に接続された排気管４２から大気中に排出される。
【００３１】
また、第１の貯水槽１３で回収した凝縮水は、ポンプ１９を介して配管３８により第３の充填塔１６の充填材２８の上部に配置されたスプレイノズル２０に供給される。そして、スプレイノズル２０に供給された凝縮水を、充填材２８の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２０から噴射された凝縮水が、循環水タンク４３内に蓄えられる。そして、ポンプ１９を駆動することにより、循環水タンク４３内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４６から配管３８に供給され、再びスプレイノズル２０から第３の充填塔１６に噴射される。このように、第１の貯水槽１３から第３の充填塔１６に供給された凝縮水は、第３の充填塔１６内を循環する。
また、スプレイノズル２０で凝縮水を噴射することにより、充填材２８にほぼ均一に凝縮水を供給することができる。
【００３２】
また、循環水タンク４３に蓄えられた凝縮水は、第３の充填塔１６の下部に接続された配管３９から排出される。そして、配管３９から排出された凝縮水を、ポンプ２１を介して第２の充填塔１５の充填材２７の上部に配置されたスプレイノズル２２に供給する。このスプレイノズル２２に供給された凝縮水は、充填材２７の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２２から噴射された凝縮水が、循環水タンク４４内に蓄えられる。そして、ポンプ２１を駆動することにより、循環水タンク４４内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４７から配管３９に供給され、再びスプレイノズル２２から第２の充填塔１５に噴射される。このように、第３の充填塔１６から供給された凝縮水は、循環水タンク４４、循環パイプ４７、配管３９、及び、スプレイノズル２２によって第２の充填塔１５内を循環する。
【００３３】
また、循環水タンク４４に蓄えられた凝縮水は、第２の充填塔１５の下部に接続された配管４０から排出される。そして、配管４０から排出された凝縮水を、ポンプ２３を介して第１の充填塔１４の充填材２６の上部に配置されたスプレイノズル２４に供給する。このスプレイノズル２４に供給された凝縮水は、充填材２６の上部から下方に向けて噴射する。また、スプレイノズル２４から噴射された凝縮水が、循環水タンク４５内に蓄えられる。そして、ポンプ２３を駆動することにより、循環水タンク４５内に蓄えられた凝縮水が循環パイプ４８から配管４０に供給され、再びスプレイノズル２０から第２の充填塔１５に噴射される。このように、第２の充填塔１５から供給された凝縮水は、循環水タンク４５、循環パイプ４８、配管４０、及び、スプレイノズル２４によって第１の充填塔１４内を循環する。
【００３４】
スプレイノズル２４から噴射され、循環水タンク４５に蓄えられた凝縮水は、第１の充填塔１４の下部において、循環水タンク４５の上部に接続されたオーバーフロー配管４１からオーバーフローにより排出される。そして、オーバーフロー配管４１から排出される凝縮水を、第２の貯水槽１７で回収する。
【００３５】
上述のように、臭気ガスを充填塔の下部から供給し、凝縮水を充填塔のスプレイノズルから供給することにより、充填塔内で臭気ガスと凝縮水が接触する。また、充填塔には充填材が設けられているため、この充填材により、臭気ガスと凝縮水との接触面積が大きくなり、気液接触の効率が向上し、臭気ガスに含まれるアンモニア及び二酸化炭素を効率的に、凝縮水に溶解させることができる。
【００３６】
第１の充填塔１４の下部にガス送管３４通じて供給される臭気ガスは、堆肥化装置１１から排気された臭気ガスと、ほぼ同じ濃度のアンモニアと二酸化炭素を含む。このガス送管３４から供給される臭気ガスのアンモニア及び二酸化炭素を、スプレイノズル２４から供給される凝縮水で吸収する。スプレイノズル２４から供給される凝縮水は、第３の充填塔１６及び第２の充填塔１５において臭気ガスとの接触している。このため、凝縮水中には、既にアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００３７】
第１の充填塔１４に供給された臭気ガスは、上述のスプレイノズル２４から供給される凝縮水と接触することにより、アンモニア及び二酸化炭素が凝縮水中に溶解する。このため、第１の充填塔１４の上部から、ガス送管３５により排出される臭気ガスは、ガス送管３４内の臭気ガスよりも、臭気成分であるアンモニアの濃度が低下している。
また、スプレイノズル２４から供給される凝縮水は、第１の充填塔１４内で臭気ガスと接触することにより、アンモニア及び二酸化炭素を溶解する。そして、循環水タンク４５に蓄えられた後、循環パイプ４８、配管４０から再び第１の充填塔１４内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮することができる。このため、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１により排出される凝縮水は、第２の充填塔１５から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００３８】
また、上述の第１の充填塔１４と同様に、第２の充填塔１５において、第２の充填塔１５の下部から供給される臭気ガスと、スプレイノズル２２から供給される凝縮水とが接触する。このため、第２の充填塔１５からガス送管３６により排出される臭気ガスは、ガス送管３５により供給される臭気ガスよりも、臭気成分であるアンモニアの濃度が低下している。また、第２の充填塔１５から、配管４０により排出される凝縮水は、循環水タンク４４に蓄えられた後、循環パイプ４７、配管３９から再び第２の充填塔１５内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮することができる。このため、第３の充填塔１６から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
【００３９】
また、第３の充填塔１６において、第３の充填塔１６の下部から供給される臭気ガスと、スプレイノズル２０から供給される凝縮水とが接触する。このスプレイノズル２０から供給される凝縮水は、第１の貯水槽１３において曝気された凝縮水である。このため、この凝縮水には、ほとんどアンモニアが溶解していない。そして、スプレイノズル２０から供給される凝縮水が、第３の充填塔１６内でガス送管３６から供給される臭気ガスと接触し、臭気ガスに含まれる、アンモニア及び二酸化炭素が凝縮水に溶解する。さらに、循環水タンク４３に蓄えられた後、循環パイプ４６、配管３８から再び第３の充填塔１６内に供給されることにより、凝縮水中に溶解するアンモニア及び二酸化炭素を濃縮する。このため、第３の充填塔１６の下部から配管３９により排出される凝縮水は、第１の貯水槽１３から供給される凝縮水よりも、多くのアンモニア及び二酸化炭素が溶解している。
また、第３の充填塔１６から排気管４２により排出される気体は、気液接触により臭気ガスに含まれる臭気成分であるアンモニアが凝縮水に溶解したことにより、臭気成分の濃度が充分に低下している。
【００４０】
また、第１の充填塔１４の下部に設置された循環水タンク４５の上部から、オーバーフロー配管４１によって第２の貯水槽１７が接続されている。そして、第１の充填塔１４内でアンモニア及び二酸化炭素を高濃度で溶解した凝縮水が、第１の充填塔１４の下部からオーバーフロー配管４１から排出されて、第２の貯水槽１７に回収される。第２の貯水槽１７に回収された凝縮水は、高濃度の炭酸アンモニウム溶液である。また、この凝縮水には、臭気ガスに含まれていたアンモニア、二酸化炭素、及び、アンモニウムイオン、炭酸イオンが溶解している。
【００４１】
このように、第１の充填塔１４から第３の充填塔１６を用いて、臭気ガスと凝縮水とを多段階式に向流接触させることにより、臭気ガスに含まれるアンモニアを凝縮水により吸収することができる。この結果、脱臭装置１０からの排気には、臭気成分の主成分であるアンモニアがほとんど含まれないため、堆肥化装置から発生する高濃度の臭気成分を含む臭気ガスを脱臭することができる。
【００４２】
堆肥化装置１１から排出される臭気ガスには、臭気成分の主成分としてアンモニアを含む。また、堆肥化装置１１から排出される排気には、アンモニアの約１０倍程度の二酸化炭素が含まれる。
【００４３】
通常、水にアンモニアのみを溶解した場合には、アンモニアの溶解度以上には溶解しない。しかし、臭気ガスには、アンモニアの１０倍程度の二酸化炭素が含まれているため、臭気ガスに含まれるアンモニアは、水に溶解することにより、水酸化アンモニウム（アンモニウムイオン）となる。また、二酸化炭素は、水に溶解することにより、溶解した二酸化炭素の一部が炭酸（炭酸イオン）となる。そして、アンモニアと二酸化炭素とを水に溶解させることで、水酸化アンモニウムと炭酸とによる、酸と塩基の中和反応が起こり、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩が生成する。
【００４４】
このように、水に溶解したアンモニアが、水酸化アンモニウムを経て炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウム、及び、その類似塩となることにより、水中のアンモニア濃度が低下する。そして、水中のアンモニア濃度が低下した分、臭気ガス中のアンモニアが水に溶解することができる。
また、二酸化炭素も同様に、炭酸を経て炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムとなることにより、水中の炭酸濃度が低下する。そして、水中の炭酸濃度が低下した分、臭気ガス中の二酸化炭素が水に溶解することができる。また、臭気ガスには、二酸化炭素がアンモニアの約１０の濃度で存在するため、臭気ガス中のアンモニアは、二酸化炭素に対してガス中及び水中での余剰分が発生しない。
このように、アンモニア、二酸化炭素の水への溶解と、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの発生が連続して起こることにより、臭気ガス中のアンモニアを水に効率的に溶解することができる。
このように、臭気ガスに含まれる二酸化炭素をアンモニアと同時に、充填塔において水に溶解させることで、アンモニアの水への溶解度以上に、アンモニアを溶解させ、回収することができる。
【００４５】
また、堆肥化装置から排出される臭気ガスの臭気成分として、例えば、硫化水素、メチルメルカプタン等の硫黄化合物臭気成分や、有機酸等の臭気成分を含有している場合にも、凝縮水に溶解したアンモニアとの中和反応により、効率的に回収することができる。このため、臭気ガスが硫黄化合物臭気成分及び有機酸等の臭気成分を含んでいた場合にも、脱臭することが可能である。
【００４６】
なお、上述の実施の形態において、脱臭装置から排気されるアンモニア濃度を充分に低下させるため、脱臭装置を構成するための充填塔の数及び充填塔の構成を、臭気ガス中のアンモニア濃度や二酸化炭素濃度に応じて変更することが可能である。
例えば、充填塔の充填剤の材料や比表面積又は充填率を変化させることや、充填塔の数を変更することが可能である。また、充填塔での凝縮水と臭気ガスとの気液接触は、並流接触又は向流接触のいずれの構成でもよい。このように、脱臭装置の構成を必要に応じて変更することにより、凝縮水によるアンモニア及び二酸化炭素の吸収を最適化し、脱臭装置から排気されるアンモニア濃度を充分に低下させることが可能である。
【００４７】
また、循環水タンク４３，４４，４５内に蓄えられた凝縮水内に、マイクロバブル又はエアーストーンにより二酸化炭素を供給してもよい。循環水タンク４３，４４，４５内に蓄えられた凝縮水中にマイクロバブル又はエアーストーンにより二酸化炭素を溶解させることにより、凝縮水の二酸化炭素濃度を高めることができる。このため、充填塔内でのアンモニアとの気液接触による、アンモニアの凝縮水への溶解を効率よく行うことができる。
上述の循環水タンク４３，４４，４５内への二酸化炭素の供給は、例えば、堆肥化装置１１からの排気に含まれる二酸化炭素を供給することができる。また、外部から循環水タンク４３，４４，４５内に、二酸化炭素ボンベ、また、二酸化炭素を排出するボイラーやエンジン等を接続することにより、二酸化炭素を供給することができる。
【００４８】
以下、実験例により本発明を具体的に説明する。
実験に用いた脱臭装置を図２に示す。図２に示す脱臭装置５０は、アンモニアボンベ５９、二酸化炭素ボンベ６１、第１の充填塔６２、第２の充填塔６３、及び、循環水タンク６４を備える。
【００４９】
アンモニアボンベ５９からアンモニアガスを脱臭装置５０に供給し、また、二酸化炭素ボンベ６１から二酸化炭素ガスを脱臭装置５０に供給することで、擬似的に堆肥化装置として用いた。アンモニアボンベ５９から供給されたアンモニアガスと、二酸化炭素ボンベ６１から供給された二酸化炭素ガスは、送管５２内で混合され、第１の充填塔６２に上部から供給される。
【００５０】
第１の充填塔６２は、内部に充填材６７を備える。また、充填材６７の上部にスプレイノズル６５を備える。
第１の充填塔６２は、充填材６７の上部に設けられたガス送管５２からアンモニアを含む気体が供給され、同じく充填材６７の上部に設けられたスプレイノズル６５から循環水が供給される並流接触型の充填塔である。充填材６７として、裁断した不織布を塔内に充填した。
【００５１】
また、第１の充填塔６２の充填材６７の下部には、ガス送管５３と配管５４が接続されている。ガス送管５３は、第１の充填塔６２の下部から第２の充填塔６３の上部に接続される。また、第１の充填塔６２の上部から供給されて充填材６７を通過した気体が、ガス送管５３を通り第２の充填塔６３の上部に供給される。配管５４は、第１の充填塔６２の下部から循環水タンク６４に接続される。また、スプレイノズル６５から供給された循環水が第１の充填塔６２の下部から配管５４を通り、循環水タンク６４に回収される。
【００５２】
第２の充填塔６３は、内部に充填材６８を備える。また、充填材６８の上部にスプレイノズル６６を備える。
第２の充填塔６３は、充填材６８の上部に設けられたガス送管５３から、第１の充填塔６２から排出されたアンモニアを含む気体が供給され、同じく充填材６８の上部に設けられたスプレイノズル６６から循環水が供給される並流接触型の充填塔である。
充填材６８として、裁断した不織布を塔内に充填した。
また、第２の充填塔６３の下部には、配管５５が接続されている。配管５５は、第２の充填塔６３の下部から循環水タンク６４に接続される。また、第２の充填塔６３の上部から供給された気体と循環水とが配管５５を通り、循環水タンク６４で回収される。
【００５３】
循環水タンク６４は、循環水が蓄えられている。
また、循環水タンク６４には、配管５７が接続されている。配管５７は、ポンプ６９を介して循環水を、第１の充填塔６２の上部に配置されたスプレイノズル６５に供給する。また、循環水タンク６４には、配管５８が接続されている。配管５８は、ポンプ６０を介して循環水を、第２の充填塔６３の上部に配置されたスプレイノズル６６に供給する。
また、循環水タンク６４には、配管５６が接続されている。配管５６は、ブロア５１を駆動することにより、第２の充填塔６３の下部から配管５５を通り循環水タンク６４内に回収された気体が、循環水タンク６４の外部に排出される。
【００５４】
まず、一般的に使用されている堆肥化装置から排出された臭気ガスに含まれるアンモニアの濃度及び二酸化炭素の濃度を測定した結果を図３Ａ，Ｂに示す。図３Ａは、時間（ｈ）毎の堆肥化装置から排出される臭気ガスのアンモニア濃度（ｐｐｍ）、及び、臭気ガスが排出される配管の温度（℃）を示すグラフである。また、図３Ｂは、時間（ｈ）毎の堆肥化装置から排出される臭気ガスの二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）、及び、臭気ガスが排出される配管の温度（℃）の関係を示すグラフである。
【００５５】
図３Ａに示すように、堆肥化装置から排出された臭気ガスに含まれるアンモニアは、測定開始時の１０００ｐｐｍ付近から、時間経過と共に上昇し、２０００ｐｐｍ付近の濃度で安定した。また、図３Ｂに示すように、堆肥化装置から排出された臭気ガスに含まれる二酸化炭素は、１００００ｐｐｍ付近から２００００ｐｐｍ付近まで間の濃度を推移した。この結果から、堆肥化装置からはアンモニアの約１０倍の濃度の二酸化炭素が排出されていることがわかった。
また、堆肥化装置から排出された臭気ガスの温度は、測定開始時には４０℃程度であるが、時間経過と共に上昇し、５０℃から６０℃の間で安定した。
【００５６】
次に、図２に示した脱臭装置５０を用いて、アンモニアを含む臭気ガスを循環水により吸収する実験を行った。この実験の結果を図４及び図５に示す。
この実験では、脱臭装置として、第１の充填塔６２及び第２充填塔６３の直径が１５０ｍｍ、各充填塔６２，６３の充填材６７，６８として、２ｃｍ×２ｃｍ×１２０ｃｍの大きさに裁断した不織布を塔内に充填した。また、循環水タンク６４には５０Lの循環水を準備した。
各充填塔６２，６３のスプレイノズル６５，６６からの循環水の散布は、毎分４．５Ｌで行った。
また、第１の充填塔６２に供給されるアンモニア濃度が平均２０００ｐｐｍとなるように、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量を設定した。さらに、二酸化炭素ボンベ６１の流量を、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量の１０倍となるように設定した。これにより、擬似的に堆肥化装置から排出される臭気ガスを作製した。二酸化炭素ボンベ６１より、アンモニアの１０倍程度の濃度となるように二酸化炭素を供給した。
なお、アンモニア濃度及び二酸化炭素濃度は、上述の図２に示した脱臭装置５０の測定箇所において検知管を用いて測定した。
【００５７】
図４Ａは、時間（ｈ）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるアンモニア濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。また、図４Ｂは、時間（ｈ）毎の循環水中の窒素含有量（ｐｐｍ）及びｐＨを示すグラフである。
【００５８】
図４Ａに示すように、配管５６から排気されるアンモニアの濃度は、実験開始直後は、２００ｐｐｍ程度であるが、時間経過と共に１０００〜１４００ｐｐｍまで上昇している。
【００５９】
また、図４Ｂに示す結果からわかるように、実験開始直後の循環水中の窒素含有量は５００〜１０００ｐｐｍ程度であるが、実験開始後から循環水中の窒素含有量が除々に上昇し、１２時間経過後には４０００ｐｐｍ以上まで上昇した。
また、図４Ｂに示すように、二酸化炭素を供給したことにより、循環水に溶解したアンモニアと二酸化炭素が反応して炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが発生し、循環水のｐＨが下降した。
【００６０】
次に、上述の実験を入気のアンモニア濃度と排気のアンモニア濃度が同じになるまで継続した結果を図５Ａ，Ｂに示す。
図５Ａは、時間（ｈ）毎の脱臭装置に供給される臭気ガス中のアンモニア濃度（ｐｐｍ）及び排気中に含まれるアンモニアの濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。また、図５Ｂは、時間（ｈ）毎の循環水中の窒素含有量（ｐｐｍ）及びｐＨを示すグラフである。
【００６１】
図５Ａに示すように、脱臭装置５０に入気される臭気ガスのアンモニア濃度と、脱臭装置５０からの排気中のアンモニアの濃度とが、時間経過により１５００ｐｐｍ程度で同じになった。図５Ｂに示すように脱臭装置５０に入気される臭気ガスと、脱臭装置５０からの排気に含まれるアンモニア濃度が同じになったときの循環水中の窒素含有量は、８０００ｐｐｍ程度まで上昇した。
【００６２】
上述の図４Ｂ及び図５Ｂより、充填塔を用いてアンモニア濃度の１０倍程度の濃度の二酸化炭素が臭気ガス中のアンモニアと反応することで、最大８０００ｐｐｍ程度まで循環水中の窒素含有量を上昇させることができるという結果が得られた。
【００６３】
次に、上述の図２に示した脱臭装置５０で、アンモニアのみを用いて循環水への溶解を行った場合の結果を図６Ａ，Ｂに示す。
この実験では、第１の充填塔６２に供給されるアンモニア濃度が平均１５００ｐｐｍとなるように、アンモニアボンベ５９からのアンモニアの流量を設定した。また、二酸化炭素ボンベ６１からの二酸化炭素の供給を行わなかった。これらの条件以外は、上述のアンモニアを循環水により吸収する実験と同じ条件で行った。
図６Ａは、時間（ｈ）毎の第２の充填塔６３へ供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度（ｐｐｍ）及びｐＨを測定したグラフである。また、図６Ｂは、時間（ｈ）毎の図２に示した脱臭装置５０の第２の充填塔６３から排出される循環水の窒素含有量（ｐｐｍ）を示すグラフである。
【００６４】
図６Ａに示すように、実験の開始直後は、第２の充填塔６３へ供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度に対し、第２の充填塔６３から排出される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度に大きな差がある。しかし、第２の充填塔６３に供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度がほぼ同じ値となった。
実験開始直後は、第１の充填塔６２内で循環水と臭気ガスとが接触することにより、アンモニアが循環水中に溶解し、循環水中のｐＨが上昇し続けアンモニアが飽和状態となったため、循環水と臭気ガスとが接触した場合にも、アンモニアが循環水中に溶解せず、臭気ガスに含まれるアンモニアの量が減らなかったと考えられる。
また、図６Ｂに示すように、循環水中の窒素含有量は、実験開始直後は、第１の充填塔６２及び第２の充填塔６３共に上昇する。循環水中のアンモニアが飽和状態となったことを意味していると考えられる。
なお、図５Ｂに示すように、第１の充填塔６２及び第２の充填塔６３から排出される循環水の窒素含有量は、１４００ｐｐｍ程度が上限である。
【００６５】
上述の実験結果から、アンモニアの吸収に二酸化炭素を用いることにより、効率的にアンモニアを水で回収することができることがわかる。
二酸化炭素を用いずに、アンモニアのみを水で回収した場合には、実験開始から８時間程度で飽和し、循環水中の窒素濃度が１４００ｐｐｍ程度で上限となった。これに対し、アンモニアの１０倍程度の濃度の二酸化炭素を用いることにより、循環水中の窒素濃度を８０００ｐｐｍ以上にすることができた。また、脱臭装置から排出される排気に含まれるアンモニア濃度を４００ｐｐｍ程度まで低下させることができる。従って、脱臭装置から排出される排気には臭気成分の主成分であるアンモニアをほとんど除去することができ、臭気ガスを脱臭することができた。
【００６６】
本発明は、上述の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態の脱臭装置を説明するためのブロック図である。
【図２】実験で用いた脱臭装置を説明するためのブロック図である。
【図３】Ａは、時間毎の堆肥化装置から排出される臭気ガスのアンモニア濃度及び配管の温度を示すグラフである。Ｂは、時間毎の堆肥化装置から排出された二酸化炭素濃度及び配管温度を示すグラフである。
【図４】Ａは、時間毎の循環水タンク内の循環水のアンモニア濃度を示すグラフである。Ｂは、時間毎の循環水中の窒素含有量及びｐＨを示すグラフである。
【図５】Ａは、時間毎の装置に供給される臭気ガス中のアンモニア濃度及び排気中に含まれるアンモニアの濃度を示すグラフである。Ｂは、時間毎の循環水中の窒素含有量及びｐＨを示すグラフである。
【図６】Ａは、時間毎の第２の充填塔へ供給される臭気ガスに含まれるアンモニア濃度及びｐＨを測定したグラフである。Ｂは、時間毎の図２に示した脱臭装置５０の第２の充填塔６３から排出される循環水の窒素含有量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１０，５０  脱臭装置、１１  堆肥化装置、１２  熱交換器、１３  第１の貯水槽、１４，６２  第１の充填塔、１５，６３  第２の充填塔、１６  第３の充填塔、１７  第２の貯水槽、１８，２５，５１  ブロア、１９，２１，２３，６０，６９  ポンプ、２０，２２，２４，６５，６６  スプレイノズル、２６，２７，２８，６７，６８  充填材、３１，３３，３４，３５，３６，５２，５３  ガス送管、３２，３８，３９，４０，５４，５５，５６，５７，５８  配管、４１  オーバーフロー配管、４２  排気管、４３，４４，４５  循環水タンク、４６、４７，４８  循環パイプ、５９  アンモニアボンベ、６１  二酸化炭素ボンベ
【図１】
2009154151.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009154151.tif 000007
【図６】
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