JP2000140572A - 担体充填式生物脱臭装置およびそれを用いた脱臭方法 - Google Patents

担体充填式生物脱臭装置およびそれを用いた脱臭方法

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JP2000140572A
JP2000140572A JP10320485A JP32048598A JP2000140572A JP 2000140572 A JP2000140572 A JP 2000140572A JP 10320485 A JP10320485 A JP 10320485A JP 32048598 A JP32048598 A JP 32048598A JP 2000140572 A JP2000140572 A JP 2000140572A
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ammonia
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nitrogen
circulating water
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Akiko Nakahama
明子 中濱
Kazuyoshi Suzuki
一好 鈴木
Kunio Miyazawa
邦夫 宮澤
Takaaki Kondo
隆明 近藤
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環水中のアンモニア性窒素濃度が1000
mg−N/リットルを越える場合でも、アンモニアを含
む臭気を効率よく除去することが可能な脱臭方法を提供
する。 【解決手段】 微生物担持用の担体が充填された充填
層、およびこの充填層を循環する循環水を含む担体充填
式生物脱臭装置に、窒素化合物系臭気ガスを導入して脱
臭を行う方法である。前記循環水中の硝酸・亜硝酸性窒
素濃度とアンモニア性窒素濃度との比(硝酸・亜硝酸性
窒素濃度/アンモニア性窒素濃度)を1以上に維持する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、担体充填式生物脱
臭装置を用いた脱臭方法に係り、特に窒素系悪臭成分を
含むガスを担体充填式生物脱臭装置で脱臭する脱臭方法
に関する。
【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剤層に臭気を通気する
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、p530)。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、そこへ水分補
給および悪臭成分の酸化分解の生成物の除去のため散水
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、既に確立した技術である。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含む臭気の除去技術につい
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報
告がある程度である(特開平7−24247号「充填式
生物脱臭塔の運転方法」(出願人(株)クボタ)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように循環水中のアンモニア性窒素濃度を1000m
g−N/リットル以下に制御すると、担体充填式生物脱
臭装置からの排水量が膨大となってしまうことが予測さ
れる。こうした不都合を防止するためには、循環水中の
アンモニア性窒素濃度に上限を設けずに担体充填式生物
脱臭装置で脱臭することが望まれるものの、これを可能
とする方法は未だ得られていない。
【0004】そこで本発明は、循環水中のアンモニア性
窒素濃度が1000mg−N/リットルを越える場合で
も、アンモニアを含む臭気を効率よく除去することが可
能な脱臭装置および脱臭方法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】上記課題を解決するため
に、本発明は、微生物担持用の担体が充填された充填
層、およびこの充填層を循環する循環水を含む担体充填
式生物脱臭装置に、窒素化合物系臭気ガスを導入して脱
臭を行う方法において、前記循環水中の硝酸・亜硝酸性
窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比(硝酸・亜硝酸
性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度)を1.0以上に維
持することを特徴とする脱臭方法を提供する。
【0006】また本発明は、微生物担持用の担体が充填
された充填層、およびこの充填層を循環する循環水を含
み、窒素化合物系臭気ガスを導入して脱臭を行う担体充
填式生物脱臭装置において、前記循環水中の硝酸性窒素
濃度を測定する第1の濃度測定手段と、亜硝酸性窒素濃
度を測定する第2の濃度測定手段と、アンモニア性窒素
濃度を測定する第3の濃度測定手段とを具備することを
特徴とする担体充填式生物脱臭装置を提供する。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】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無臭化メカニズムに
ついて鋭意研究した結果、担体充填式生物脱臭装置内を
循環する循環水の水質を所定の条件に維持することによ
って、循環水中におけるアンモニア性窒素濃度が高い場
合でも、効率良い脱臭が可能であることを見出して本発
明を成すに至った。
【0009】アンモニアは、アンモニア酸化細菌および
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
とによって無臭となる。こ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、さらに亜硝酸酸化細菌が亜硝
酸を酸化して硝酸が生じる。これらの反応により生成し
た亜硝酸および硝酸は、供給されるアンモニアを中和し
て安定な形に保つ。すなわち供給されたアンモニアは、
硝化反応およびアンモニウムイオンとしての溶解反応の
2つの過程により無臭化される。アンモニウムイオン
は、亜硝酸・硝酸との中和反応により空気中に放出され
ない安定した状態でトラップされているが、菌の活性が
低下して亜硝酸・硝酸の生成速度が落ちた場合、あるい
は過剰のアンモニアガスが供給された場合には、中和反
応が伴わずにアンモニアガスとして空気中に放出されて
しまう。
【0010】こうした事実に基づいて、本発明者らは次
のような知見を得た。すなわち、液相中のアンモニウム
イオン量と亜硝酸・硝酸の量とのバランスが、担体充填
式生物脱臭装置の脱臭効率を決める重要な因子となる。
特に、循環水中における硝酸・亜硝酸性窒素濃度とアン
モニア性窒素濃度との比(硝酸・亜硝酸性窒素濃度/ア
ンモニア性窒素濃度)を1.0以上に制御することによ
り安定したアンモニアガスの脱臭を行うことが可能とな
る。しかも、循環水中のアンモニア性窒素濃度が100
0mg−N/リットルを越えるような高い場合でも、上
述したように循環水中の(硝酸・亜硝酸性窒素濃度/ア
ンモニア性窒素濃度)を1.0以上に制御することによ
り安定したアンモニアガスの脱臭が可能となることが、
本発明者らの研究により明らかになった。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。
【0012】図1は、本発明に用いられる担体充填式生
物脱臭装置の一例の構成を表す概略図である。図示する
ように担体充填式生物脱臭塔1は、内部に充填層2を有
しており、この充填層2には窒素化合物系臭気ガスの脱
臭に関与する微生物を吸着した担体が充填されている。
また、脱臭塔1の底部には循環水が滞留する貯水部3が
設けられており、貯水部3に滞留した水は散水ポンプ4
により充填層2の上部から散水され、充填層2を通過し
て貯水部3に戻るという経路で繰り返して散水される。
【0013】この担体充填式生物脱臭塔1には、上部に
設けられた原ガス供給管5から高濃度アンモニアガスを
含む原臭が下向流で供給される。充填層2を通過するこ
とにより無臭化された原ガスは、担体充填式生物脱臭塔
1の下部に設けた排気管6から処理ガスとして排出され
る。なお、ガス流れの向きは上向流としてもよく、その
場合には担体充填式生物脱臭塔1の下部に原ガス供給管
5を設け、処理ガスを排出する排気管6は担体充填式生
物脱臭塔1の上部に設ける。
【0014】さらに貯水部3の水中には、アンモニア性
窒素濃度を測定する第1のイオン電極7、亜硝酸性窒素
濃度を測定する第2のイオン電極8、および硝酸性窒素
濃度を測定する第3のイオン電極9の3つのイオン電極
が配置されている。これらのイオン電極7,8,9は制
御装置10に接続されており、各イオン濃度をリアルタ
イムで測定することができる。
【0015】あるいは、散水貯水部から循環水を採取し
てサンプルを得、このサンプルを適切な方法により別の
場所で測定することによって、循環水中の硝酸・亜硝酸
性窒素濃度およびアンモニア性窒素濃度を調べてもよ
い。この場合には、例えばイオンクロマトグラフィー等
の分析装置によりサンプルを分析して、硝酸・亜硝酸性
窒素濃度およびアンモニア性窒素濃度を測定することが
できる。
【0016】硝酸・亜硝酸性窒素濃度およびアンモニア
性窒素濃度の測定値に基づいて、循環水中の硝酸・亜硝
酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比(硝酸・亜
硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度)を算出し、こ
の窒素濃度比が1.0未満の場合には、この値が1.0
以上となるように制御する。窒素濃度比を1.0以上に
制御するには、例えば、担体充填式生物脱臭塔へのアン
モニアガスの供給を一時停止するとともに、アンモニア
をほとんど含まない空気をエアーポンプで供給するとい
う方法が挙げられる。このような方法によって、循環水
中への新たなアンモニアの溶解がない状態で硝化反応を
進行させることができるので、アンモニア性窒素量が減
少し、一方、硝酸・亜硝酸性窒素濃度は上昇する。その
結果、循環水中の窒素濃度比の回復を図ることができ
る。あるいは、硝酸イオンに解離する化合物および亜硝
酸イオンに解離する化合物の少なくとも一方を散水貯水
部へ添加することにより硝酸・亜硝酸性窒素濃度を高め
てもよい。硝酸イオンに解離する化合物としては、例え
ば硝酸等が挙げられ、亜硝酸イオンに解離する化合物と
しては、例えば亜硝酸等が挙げられる。こうした化合物
の添加量は、循環水中のアンモニア性窒素濃度に応じて
適宜決定することができる。
【0017】
【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【0018】図2は、実施例で用いる装置の構成を表す
模式図である。
【0019】図示するように担体充填式生物脱臭塔11
は、充填層2を内部に有しており、この充填層2には脱
臭に関与する微生物を付着した担体が充填されている。
また、脱臭塔1の底部には循環水が滞留する貯水部3が
設けられており、貯水部3に滞留する水は散水ポンプ4
により充填層2の上部から散水され、充填層2を通過し
て貯水部3に戻るという経路により繰り返して散水され
る。
【0020】この担体充填式生物脱臭塔11には、下部
に設けられた原ガス供給管5から高濃度アンモニアを含
む原臭が上向流で供給される。充填層2を通過すること
により無臭化された原ガスは、担体充填式生物脱臭塔1
1の上部に設けた排気管6から処理ガスとして排出され
る。本実施例においては、市販のアンモニアガスを空気
で希釈して所定濃度に調整した原ガスを原ガス供給管5
に連続的に供給する。
【0021】原ガス供給管5にて供給される原ガス中の
アンモニア濃度、および排気管6にて排出される処理ガ
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する。また、貯水
部3から循環水を適宜採取し、このサンプルをイオンク
ロマトグラフィーにて分析することにより、循環水中の
硝酸・亜硝酸性窒素濃度およびアンモニア性窒素濃度を
測定して、窒素濃度比(硝酸・亜硝酸性窒素濃度/アン
モニア性窒素濃度)を算出する。
【0022】循環水中の窒素濃度比(硝酸・亜硝酸性窒
素濃度/アンモニア性窒素濃度)が1.0未満の場合に
は、次のような手法により窒素濃度比の値を1.0以上
に制御する。具体的には、アンモニアガスの供給を一時
停止し、アンモニアをほとんど含まない空気を供給エア
ーポンプで供給することにより新たなアンモニアの溶解
がない状態で硝化反応を進行させる。これによって、ア
ンモニア性窒素量が減少するとともに硝酸・亜硝酸性窒
素濃度が上昇するので、当該比を1.0以上に回復させ
ることができる。
【0023】具体的には、図2に示される装置の原ガス
供給管5に約50ppm濃度のアンモニアガスを連続的
に供給し、貯水部3に滞留する水中硝酸・亜硝酸性窒素
濃度およびアンモニア性窒素濃度の測定を行った。循環
水中のアンモニア性窒素濃度は、2000〜3000
(mg/リットル)、3000〜4000(mg/リッ
トル)、および4000〜5000(mg/リットル)
の3種類とした。
【0024】窒素濃度比(硝酸・亜硝酸性窒素濃度/ア
ンモニア性窒素濃度)とアンモニア除去率とを上述した
手法により算出し、得られた結果を下記表1ないし表3
にまとめる。
【0025】なお、いずれの場合も、循環水のpHは測
定の間7.5以下に保たれていた。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】表1から明らかなように、循環水中のアン
モニア性窒素濃度が2000〜3000mg/リットル
の場合には、窒素濃度比が1.0以上となるとアンモニ
ア除去率が100%に達している。循環水中のアンモニ
ア性窒素濃度が4000〜5000mg/リットルの場
合でも、窒素濃度比が1.0以上でアンモニア除去率は
95%であり、充分に脱臭されていることがわかる。
【0030】原ガスが50ppm程度の場合、アンモニ
ア除去率は少なくとも90%以上であることが要求され
ており、本発明はこの要求を満たすことができる。
【0031】一方、窒素濃度比が0.8の場合には、循
環水中のアンモニア性窒素濃度が2000〜3000m
g/リットルの場合でも、アンモニア除去率は80%に
とどまっており、この程度の脱臭では不十分である。
【0032】このように、窒素濃度比(硝酸・亜硝酸性
窒素濃度/アンモニア性窒素濃度)が1.0以上であれ
ば、循環水中のアンモニア性窒素濃度が1000mg/
リットルを越える場合でも充分にアンモニアを除去する
ことができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、循
環水中のアンモニア性窒素濃度が1000mg−N/リ
ットルを越える場合でも、アンモニアを含む臭気を効率
よく除去することが可能な脱臭装置および脱臭方法が提
供される。本発明により、担体充填式生物脱臭装置を用
いて、何等不都合を生じることなく窒素化合物系臭気ガ
スの脱臭が可能となり、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられる担体充填式生物脱臭装置の
一例の構成を表す概略図。
【図2】実験装置の構成を表す概略図。
【符号の説明】 1,11…担体充填式生物脱臭塔 2…充填層 3…貯水部 4…散水ポンプ 5…原ガス供給管 6…排気管 7…アンモニア性窒素濃度センサー 8…亜硝酸性窒素濃度センサー 9…硝酸性窒素濃度センサー 10…制御機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) //(C12N 1/00 C12R 1:01) (72)発明者 宮澤 邦夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 近藤 隆明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4B033 NA02 NA12 ND04 ND20 NE02 4B065 AA01X BA22 BB02 BC12 BC41 CA01 CA56 4D002 AA13 AB02 AC10 BA05 BA17 CA01 CA07 DA35 DA59 EA12 GA02 GA03 GB02 GB09 GB20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微生物担持用の担体が充填された充填
    層、およびこの充填層を循環する循環水を含む担体充填
    式生物脱臭装置に、窒素化合物系臭気ガスを導入して脱
    臭を行う方法において、前記循環水中の硝酸・亜硝酸性
    窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比(硝酸・亜硝酸
    性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度)を1.0以上に維
    持することを特徴とする脱臭方法。
  2. 【請求項2】 微生物担持用の担体が充填された充填
    層、およびこの充填層を循環する循環水を含み、窒素化
    合物系臭気ガスを導入して脱臭を行う担体充填式生物脱
    臭装置において、前記循環水中の硝酸性窒素濃度を測定
    する第1の濃度測定手段と、亜硝酸性窒素濃度を測定す
    る第2の濃度測定手段と、アンモニア性窒素濃度を測定
    する第3の濃度測定手段とを具備することを特徴とする
    担体充填式生物脱臭装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075424A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Horiba Ltd 窒素化合物分析方法および窒素化合物分析装置

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