CN102112204A - 脱臭材料和脱臭装置 - Google Patents

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CN102112204A CN201080000886XA CN201080000886A CN102112204A CN 102112204 A CN102112204 A CN 102112204A CN 201080000886X A CN201080000886X A CN 201080000886XA CN 201080000886 A CN201080000886 A CN 201080000886A CN 102112204 A CN102112204 A CN 102112204A
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Abstract

提供一种以细粒棉和聚氨酯片屑(由作为工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体制成的聚氨酯片屑除外)为主要材料的代替现有的脱臭材料的新型脱臭材料。一种脱臭材料，其特征在于，其以粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的颗粒混合存在的无机纤维制粒状棉与木质系片屑的混合物为主体，并混合由家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥的单独或2种以上的混合物组成的微生物活性物质而成。

Description

脱臭材料和脱臭装置
技术领域
本申请发明涉及一种通过生物脱臭法除去由堆肥舍、畜舍等产生的(以氨为主体的)恶臭、由含有油的食物垃圾等产生的恶臭等的、脱臭装置中使用的脱臭材料(以下，简称为“脱臭材料”)。
背景技术
现有的脱臭材料是对主要形成为小于6mm的细粒径的“岩棉粒状棉(细粒棉)”混合如下物质而制得的：用于减轻通气阻力的“聚氨酯片屑”；家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥等微生物活性物质；用于维持微生物活性(利用微生物将恶臭物质分解除去)的作为碳源的“稻壳”；用于在表现微生物活性之前的期间吸附恶臭物质的“沸石”等。
例如，专利文献1中公开了在细粒棉(含有50％以上的粒径2.36mm以上且小于5.60mm的粒状物的岩棉集合体)中混合“微生物活性物质”和“硬质聚氨酯泡沫片”以及“稻壳”、“沸石”而得到的脱臭材料。
另外，专利文献2中公开了在细粒棉中混合“微生物活性物质”和“沸石”或“稻壳”而得到的脱臭材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3829961号公报
专利文献2：日本特开2006-150135号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述那样现有的脱臭材料具有如下所述的问题。
(1)市售的聚氨酯片屑(新的聚氨酯片屑)存在包括原材料费在内的加工费用飞涨的问题，而且聚氨酯片屑随着年数变化而产生劣化，可能通气变得不均等，或者通气阻力增大。
(2)另外，稻壳生产存在季节性，难以常年稳定地确保。
(3)进而，关于岩棉粒状棉中混合的材料即聚氨酯片屑、稻壳、沸石这三种材料的混合，存在制造工序繁杂的问题，另外，由于混合的材料的比重不同，容易与无机纤维制粒状棉分离，比重轻的材料有偏向上部的倾向，比重重的材料有偏向下部的倾向，难以均匀地混合，并且还存在如下问题：无法在脱臭槽中均等地填充，通气变得不均等，或者无法发挥充分的脱臭效果。
因此，本申请发明人着眼于这种现有的问题，并为了解决该问题而进行了深入试验研究，结果完成了下述脱臭材料(本申请发明)：以无机纤维制中粒棉和木质系片屑或者以无机纤维制中粒棉和聚氨酯片屑(将作为工业废弃物的聚氨酯发泡弹性体粉碎至特定的大小而得到)为主体配合而成的脱臭材料。
用于解决问题的方案
本申请发明的主旨在于，作为用于减轻通气阻力、附加碳源及初期吸附效果的廉价的材料，使用可减轻环境负荷的“木质系片屑”作为主要材料，或者使用将作为工业废弃物的聚氨酯发泡弹性体粉碎而得到的“聚氨酯片屑”作为主要材料。
即，第1方案为一种脱臭材料，其特征在于，其以粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的颗粒混合存在的无机纤维制粒状棉与木质系片屑的混合物作为主体，并混合由家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥的单独或2种以上的混合物组成的微生物活性物质而成。
这里，对于木质系片屑，有例如杉木片屑、棕榈木片屑、柞树木片屑、樱花木片屑、椰子木片屑等树木木质部的片屑、树皮片屑等。另外，由于木质系片屑中所含的油分及木质素难以分解，因此存在难以腐败的优点。
另外，通常，为了简略化加工工序，微生物活性物质可以单独使用，但当单独无法获得充分量的微生物活性物质时，也可以混合使用2种以上的微生物活性物质，效果上没有很大差异，并无大碍(第7方案中也同样)。
第2方案为上述脱臭材料，其特征在于，前述无机纤维制粒状棉为岩棉粒状棉，且以含有50％以上的粒径为5.6mm以上的粒状物的“中粒棉”为主体。
这里，以下，将含有50％以上的粒径为5.6mm以上的粒状棉的无机纤维制粒状棉记为“中粒棉”。
另外，对于无机纤维制粒状棉，除岩棉粒状棉以外，还有例如陶瓷纤维制粒状棉、玻璃纤维制粒状棉等。
第3方案为上述脱臭材料，其特征在于，前述木质系片屑的长径为10～50mm。
这里，本申请中，将片屑和小片的直径、宽度、高度、长度中显示最大值处的长度定义为“长径”。
第4方案为上述脱臭材料，其特征在于，相对于100容积份无机纤维制粒状棉，前述木质系片屑的比例为20～120容积份(优选为25～80容积份，进一步优选为40～70容积份)。
第5方案为上述脱臭材料，其特征在于，相对于100重量份前述无机纤维制粒状棉与前述木质系片屑的混合物，前述微生物活性物质的干燥重量为5～30重量份(优选为5～20重量份，进一步优选为5～15重量份，特别优选为5～10重量份)。
第6方案为上述脱臭材料，其特征在于，前述木质系片屑具备恶臭吸附功能和营养供给功能。
通过前述木质系片屑具备恶臭吸附功能和营养供给功能，脱臭材料可从初期阶段(微生物活性的表现前)开始发挥脱臭效果，并且向微生物供给营养从而可促进微生物的活性。
第7方案为一种脱臭材料，其特征在于，其以粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的无机纤维制粒状棉与聚氨酯片屑的混合物为主体，并混合由家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥的单独或2种以上的混合物组成的微生物活性物质而成，其中所述聚氨酯片屑是将作为工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体粉碎至长径10mm～50mm而得到的。
这里的“聚氨酯片屑”不是市售的聚氨酯制品，而使用作为工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体。例如，是将作为在制造工序中不满足制品标准的状态的工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体粉碎加工成长径为50mm以下、优选为10mm～50mm以下、更优选为20mm～30mm而得到的聚氨酯片屑。由此，可以将工业废弃物作为有价物质来使用。另外，作为工业废弃物的范围，不限于建筑废料，由液化天然气(LNG)油船(tanker)、工场和机械设备用敷设管道用保温材料等得到的聚氨酯发泡弹性体也成为其对象。
第8方案为上述脱臭材料，其特征在于，相对于100容积份前述无机纤维制粒状棉，前述聚氨酯片屑的比例为25～66容积份。
上述脱臭材料是使前述无机纤维制粒状棉与前述聚氨酯片屑的混合比率为前述无机纤维制粒状棉60～80容积％、前述聚氨酯片屑40～20容积％而得到的，若前述无机纤维制粒状棉的混合比率相对于脱臭槽的容积低于60容积％，则脱臭性能降低。另外，若前述无机纤维制粒状棉的混合比率相对于脱臭槽的容积高于80％，则脱臭槽内的通风(恶臭送风)出现故障。另一方面，若前述聚氨酯片屑的混合比率相对于脱臭槽的容积高于40容积％，则空隙变多，如图5所示的实验结果所示，脱臭性能降低。另外，若前述聚氨酯片屑的混合比率相对于脱臭槽的容积低于20容积％，则会出现具有亲水性的前述无机纤维制粒状棉泡涨而密合、脱臭槽内的通风(恶臭送风)堵塞等故障。
另外，具备上述第1方案～第8方案的脱臭材料的脱臭装置也可以作为本申请发明。
另外，作为上述第2方案中的以“中粒棉”为主体的无机纤维制粒状棉，可以考虑例示1～4的配合比例的粒状棉，但不限于此。另外，配合比例的峰值如例示1所示那样可以不是配合范围的中心。
[例示1]1.70～37.50mm粒径的物质为50重量％以上(※总计90％)
粒径1.00～1.70mm…5％
粒径1.70～2.36mm…5％※
粒径2.36～3.35mm…30％※
粒径3.35～5.60mm…10％※
粒径5.60～11.20mm…10％※
粒径11.20～19.00mm…10％※
粒径19.00～31.50mm…20％※
粒径31.50～37.50mm…5％※
粒径37.50～40.00mm…5％
[例示2]2.36～31.50mm粒径的物质为50重量％以上(※总计85％)
粒径1.00～1.70mm…0％
粒径1.70～2.36mm…5％
粒径2.36～3.35mm…5％※
粒径3.35～5.60mm…5％※
粒径5.60～11.20mm…25％※
粒径11.20～19.00mm…35％※
粒径19.00～31.50mm…15％※
粒径31.50～37.50mm…5％
粒径37.50～40.00mm…5％
[例示3]3.35～19.00mm粒径的物质为50重量％以上(※总计75％)
粒径1.00～1.70mm…0％
粒径1.70～2.36mm…0％
粒径2.36～3.35mm…15％
粒径3.35～5.60mm…40％※
粒径5.60～11.20mm…30％※
粒径11.20～19.00mm…5％※
粒径19.00～31.50mm…5％
粒径31.50～37.50mm…0％
粒径37.50～40.00mm…5％
[例示4]5.60～11.20mm粒径的物质为50重量％以上(※总计55％)
粒径1.00～1.70mm…0％
粒径1.70～2.36mm…5％
粒径2.36～3.35mm…5％
粒径3.35～5.60mm…15％
粒径5.60～11.20mm…55％※
粒径11.20～19.00mm…15％
粒径19.00～31.50mm…5％
粒径31.50～37.50mm…0％
粒径37.50～40.00mm…0％
发明效果
根据本申请发明，具有以下的效果。
(1)若无机纤维制粒状棉过粗，则根据材料的填塞情况，恶臭不会均等地通过脱臭材料整体，脱臭材料中可能出现恶臭的通道而无法发挥充分的性能，另外，若无机纤维制粒状棉过细，则恶臭均等地通过，但通气阻力过高，运行成本增高(由于需要大型的鼓风机)，或者每单位面积的恶臭处理量变少，因此，可能无法有效地发挥脱臭装置的性能。
与此相对，如本申请发明那样，通过使用粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的颗粒“混合存在”的无机纤维制粒状棉，可以避免这些问题。
(2)另外，通过使用很多岩棉粒状棉的“中粒棉”作为无机纤维制粒状棉，加工程度少，与使用细粒棉时相比，可将制造成本抑制为较低。
(3)通过混合使用无机纤维制粒状棉、和与无机纤维制粒状棉相比具有较大形状的木质系片屑，可以确保空隙，减轻通气阻力。另外，由于木质系片屑也可以作为碳源利用，因此也不需要混入稻壳。
(4)由于木质系片屑所具有的恶臭吸附效果，在表现微生物活性之前也可脱臭，因此不需要混入沸石。
(5)通过利用木质系片屑、作为工业废弃物应被废弃的聚氨酯发泡弹性体废料，对环境优异且可再利用，脱臭效果也优异，材料费也便宜。
(6)木质系片屑的情况下，所混合的材料的种类与现有技术相比较少，因此，可以减小各材料间比重的差异，容易均匀地混合，并且也可降低脱臭材料的制造费用。另外，与现有材料稻壳相比，通常常年易获得，材料的稳定供给优异。
(7)与新制造的聚氨酯发泡弹性体等现有的材料相比，由于木质系片屑比重的差别小，因此混合时、填充至脱臭槽时难以从无机纤维制粒状棉分离，容易以均匀混合的状态构成脱臭槽。不仅如此，由于还可有效利用木质系片屑所具有的作为微生物用载体的性能，因此与现有制品相比脱臭性能为同等以上。
(8)作为工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体，根据成型时温度及压力的不同而产生组成变形，作为脱臭材料的材料使用时因压实等造成的形状变化小，与现有制品相比其强度为同等以上，可确保恶臭的通气性。
(9)木质系片屑的情况下，由于树皮纤维等中所含的油分及木质素难以分解，因此即使反复洒水导致的湿润、不洒水时的干燥，也不易腐败，具有耐久性。
(10)由于杉木片屑、棕榈木片屑、柞树木片屑、樱花木片屑、椰子木片屑等树木木质部的片屑、树皮片屑中抑制嗜氧菌活性化的“单萜及其化合物”是微量的，因此不会杀灭嗜氧菌，反而可实现从堆肥槽等分解恶臭的嗜氧菌易于增殖和活性化的环境。
附图说明
图1是表示构成本申请发明的实施例的说明图。
图2是对本申请发明的实施例和现有例进行对比的实验结果。
图3是表示脱臭效果的比较试验1的试验结果的表和图表。
图4是表示脱臭效果的比较试验2的试验结果的表和图表。
图5是表示脱臭效果的比较试验3的试验结果的表和图表。
图6是表示脱臭效果的比较试验4的试验结果的表和图表。
图7是表示脱臭效果的比较试验5的试验结果的表和图表。
图8是表示脱臭效果的比较试验6的试验结果的表和图表。
附图标记说明
10脱臭装置
20容器(脱臭槽)  21送气口  22排气口
30脱臭材料
40排水沉淀槽(排水罐)
具体实施方式
以下，基于说明书附图对本申请发明的实施方式进行说明。
图1所示的实施方式示出了本申请发明的一个实施例。
图1所示的脱臭装置10为如下结构：在高密度聚乙烯制容器(脱臭槽)20中装入脱臭材料30，从脱臭槽20上部的送气口21送入恶臭，从脱臭槽20下部的排气口22排出经脱臭的空气(另外，虽省略了图示，但也可以是从脱臭槽20下部送入恶臭、从脱臭槽20上部排出经脱臭的空气的结构)。另外，为了确保微生物的活性，从脱臭槽20上部洒水，从脱臭槽20下部的排气口22排出到排水沉淀槽(排水罐)40。排水罐40中积存的水可再用于洒水。另外，容器(脱臭槽)20的大小为：直径1000mm，高度1420mm，送气口的直径为50mm。
关于脱臭材料30，在作为无机纤维制粒状棉的“160kg(1m3)岩棉中粒棉”和作为木质系片屑的长径被调整至10～50mm的“200kg(0.5m3)杉木片屑”中混合作为微生物活性物质的“30kg(含水率15％)鸡粪”(干燥重量25.5kg)。进而在杉木片屑干燥的情况下洒水，以提高微生物的活性。另外，这里所使用的“岩棉中粒棉”是粒径为5.6mm以上且小于11.2mm的粒状物为50％以上、且粒径11.2mm以上的粒状物为20％以下的中粒棉。
现有例的试样是在“163kg(约1m3)岩棉中粒棉”中混合“41kg沸石”、作为微生物活性物质的“32kg(含水率15％)鸡粪”(干燥重量27.2kg)、“13kg稻壳”、“48.6kg聚氨酯片屑”(长径10～50mm)及水调制而成的。
将该脱臭材料30装入到图1所示的脱臭装置10的容器(脱臭槽)20中，使氨浓度为200ppm左右的恶臭以每秒20mm左右的速度通过脱臭材料30之中。
另外，为了保持湿度，每天洒水数次，每次15分钟左右。剩余的水积存在排水沉淀槽(排水罐)40中，再次用于洒水。
图2是对实施例与现有例中图1所示的脱臭装置10在运转开始后第1个月的氨脱臭效果进行对比的一览表。
根据图2所示的一览表，证明了，与现有例相比使用本申请发明的脱臭材料30的实施例将恶臭浓度(出口浓度)减少至2/3。不替换脱臭装置，而仅替换脱臭材料，出口浓度也降低1/3，是非常有效的。
图3～图8是表示对现有的脱臭材料和本申请发明的脱臭材料的脱臭效果进行比较试验所得试验结果的表和图表。
该比较试验中，使用尺寸为直径800mm、高度4000mm的脱臭装置(省略图示)，进行了如下所述的脱臭效果的比较试验1～6。另外，关于比较试验1～6中使用的试样，相对于“160kg(1m3)岩棉中粒棉”，作为微生物活性物质以“40kg(含水率15％)鸡粪”(干燥重量34kg)的比例配合而成，由于所有比较试验中使用相同量的试样，因此以除微生物活性物质以外的容积作为100％来表示各混合物的容积量。另外，比较试验1～4中所用的聚氨酯片屑的长径被调整至10～50mm，比较试验5及6中使用的2种木质系片屑的长径被调整至10～50mm。
图3(比较试验1)：20容积％现有的市售的聚氨酯片屑和80容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
图4(比较试验2)：35容积％现有的市售聚氨酯片屑和65容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
图5(比较试验3)：41容积％现有的市售聚氨酯片屑和59容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
图6(比较试验4)：35容积％工业废弃物的聚氨酯片屑和65容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
图7(比较试验5)：35容积％椰子木(木质系)片屑和65容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
图8(比较试验6)：35容积％棕榈木(木质系)片屑和65容积％岩棉中粒棉的脱臭材料
比较试验1～3中改变了现有脱臭材料的混合比率。
据此，比较试验1中，试验开始约2个月后通气路堵塞，其后，确保通气路后继续试验，但约1个月后通气路再次堵塞。由此可判断，相对于脱臭槽的容积而填充80容积％以上的岩棉中粒棉时，主要由于喷洒的水和被该水湿润的岩棉的亲水性而通气路堵塞，从而无法继续运转。
另一方面，比较试验2中，脱臭槽入口的氨浓度最大为75ppm，脱臭槽出口的氨浓度最大为2ppm。另外，比较试验3中，脱臭槽入口的氨浓度最大为75ppm，脱臭槽出口的氨浓度最大为20ppm。
由以上内容可判断，若考察比较试验1～3的结果，则35容积％现有的市售聚氨酯片屑和65容积％岩棉中粒棉混合而成的脱臭材料(比较试验2)具有最优异的脱臭效果。
接下来，比较现有的脱臭材料中脱臭效果最优异者(比较试验2的脱臭材料)和本申请发明的脱臭材料(比较试验4的脱臭材料：35容积％工业废弃物的聚氨酯片屑和65容积％岩棉中粒棉的脱臭材料)。
比较试验4中，脱臭槽入口的氨浓度最大为67ppm，脱臭槽出口的氨浓度最大为1ppm。
由以上内容可判断，在比较试验2的“35容积％现有的市售聚氨酯片屑”与比较试验4的“35容积％工业废弃物的聚氨酯片屑”的比较中，即使使用工业废弃物的聚氨酯片屑，也可获得与现有的市售聚氨酯片屑相同的脱臭效果。
进而，与使用“木质系片屑”来代替“聚氨酯片屑”的脱臭材料(混合比率保持为35容积％)进行比较。
比较试验5中，使用作为木质系片屑的“椰子木片屑”与岩棉中粒棉混合而成的脱臭材料，结果，脱臭槽入口的氨浓度最大为75ppm，脱臭槽出口的氨浓度最大为0.5ppm以下。
由以上内容可判断，与使用聚氨酯片屑时相比较，椰子木片屑和岩棉中粒棉所带来的氨吸附能力优异。
另外，同样在比较试验6中，使用“棕榈木片屑”代替“椰子木片屑”作为木质系片屑进行了试验。棕榈木也为棕榈科的植物，使用作为木质系片屑的“棕榈木片屑”与岩棉中粒棉混合而成的脱臭材料，结果，脱臭槽入口的氨浓度最大为72ppm，脱臭槽出口的氨浓度最大为0.2ppm以下。
由以上内容可判断，与使用聚氨酯片屑时相比较，棕榈木片屑与岩棉中粒棉所带来的氨吸附能力优异。
根据上述比较试验的结果，可判断即使不使用昂贵的将聚氨酯发泡弹性体制成片状而得到的市售聚氨酯片屑，而使用作为工业废弃物被废弃的聚氨酯片屑，也可获得同样的脱臭效果。另外，即使使用椰子木片屑、棕榈木片屑等木质系片屑来代替作为工业废弃物被废弃的聚氨酯片屑，也可将氨气脱臭。
产业上的可利用性
本申请发明可作为通过生物脱臭法除去以下所例示的恶臭的脱臭装置中使用的脱臭材料而被广泛利用。
(1)由堆肥舍、畜舍等产生的(以氨为主体)恶臭
(2)由含有油的食物垃圾等产生的恶臭(包括商业用、家庭用这两方面)
(3)其他恶臭

Claims (9)

1.一种脱臭材料，其特征在于，其以粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的颗粒混合存在的无机纤维制粒状棉与木质系片屑的混合物为主体，并混合由家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥的单独或2种以上的混合物组成的微生物活性物质而成。
2.根据权利要求1所述的脱臭材料，其特征在于，所述无机纤维制粒状棉为岩棉粒状棉，且以含有50％以上的粒径为5.6mm以上的粒状物的中粒棉为主体。
3.根据权利要求1或2所述的脱臭材料，其特征在于，所述木质系片屑的长径为10～50mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的脱臭材料，其特征在于，相对于100容积份无机纤维制粒状棉，所述木质系片屑的比例为20～120容积份。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的脱臭材料，其特征在于，相对于100重量份所述无机纤维制粒状棉与所述木质系片屑的混合物，所述微生物活性物质的干燥重量为5～30重量份。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的脱臭材料，其特征在于，所述木质系片屑具备恶臭吸附功能和营养供给功能。
7.一种脱臭材料，其特征在于，其以粒状物的粒径为1mm以上且40mm以下的无机纤维制粒状棉与聚氨酯片屑的混合物为主体，并混合由家畜粪尿、堆厩肥、剩余污泥的单独或2种以上的混合物组成的微生物活性物质而成，其中所述聚氨酯片屑是将作为工业废弃物被废弃的聚氨酯发泡弹性体粉碎至长径10mm～50mm而得到的。
8.根据权利要求7所述的脱臭材料，其特征在于，相对于100容积份所述无机纤维制粒状棉，所述聚氨酯片屑的比例为25～66容积份。
9.一种脱臭装置，其特征在于，其具备权利要求1、2、7或8所述的脱臭材料。
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