JP2000176239A

JP2000176239A - アンモニアの生物脱臭装置

Info

Publication number: JP2000176239A
Application number: JP10361421A
Authority: JP
Inventors: Akiko Nakahama; 明子中濱; Kazuyoshi Suzuki; 一好鈴木
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度のアンモニアを含む排ガスの効率的な
生物学的脱臭装置を提供する。【解決手段】充填塔式生物学的脱臭装置の充填塔１内
の充填層３を通過した回収水用の貯水部４中に、アンモ
ニア分解性微生物担持用担体８１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニアの生物
脱臭装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】悪臭物質等の処理対象物質を分解する微
生物が付着した充填材層に排ガスを通気して処理対象物
質を生物学的に分解する方法、いわゆる生物脱臭法は従
来から広く行われており、充填材に土壌を用いた土壌脱
臭法、コンポストを用いたコンポスト脱臭法、ビートを
用いたビート脱臭法、不溶性担体を用いた担体充填式生
物脱臭法、また充填材に液体を用いたスクラバー式生物
脱臭法などがある（「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、充填塔中に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し、そこへ水分補給
及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。この方法で下水処理場などで
の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、既に確立した技術で
ある（「担体利用生物脱臭システム技術マニュアル」，
下水道新技術推進機構，１９９６年，ｐ４１）。しか
し、近年問題になっている有機性廃棄物等のコンポスト
化施設等で発生する高濃度のアンモニアを含む排ガスか
らの臭気の除去技術についてはまだ報告が少ない。担体
充填式生物脱臭技術を用いた方法に関しては、アンモニ
アを液相に溶解することはできても、微生物による硝化
を効率的に進めることができなければ、溶解させたアン
モニアが再び気化することがあるため、循環液中のアン
モニウムイオン濃度を低く（１０００ｐｐｍ以下に）制
御する必要があることが報告されている（特開平７−２
４２４７号公報）。しかし、循環液中のアンモニウムイ
オン濃度を低く（１０００ｐｐｍ以下に）制御しようと
すると、脱臭装置に導入する排ガスのアンモニア負荷を
少なくしなければならないため、相対的に装置が大型化
してしまうといった問題点があった。そのため、生物脱
臭装置の貯水部を曝気して好気的環境を創出して硝化菌
によるアンモニウムイオンの硝化を促進させ、循環水中
のアンモニウムイオン濃度を低く保つ方法などが報告さ
れている（特開平６−９９０２１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、循環水の貯水
部中には硝化菌は多くは存在せず、また貯水部の水は循
環されると同時に一部は外部に排水されることがあるた
め、せっかくの硝化菌が流出してしまう事態も懸念され
る。従って、本発明の課題は、循環水の貯水部において
も効率的に硝化反応を引き起こすことができるアンモニ
ア用生物脱臭装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よる充填塔式生物脱臭装置において、前記充填塔内の充
填層を通過した回収水用の貯水部中に、アンモニア分解
性微生物担持用担体を有することを特徴とする、アンモ
ニアの生物脱臭装置によって解決することができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】アンモニア用生物脱臭装置は、一
般に、アンモニア含有排ガスの処理塔（脱臭塔）と、処
理すべき排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、前記脱臭
塔内の充填層に散水する手段と、充填層通過後の回収水
を溜める貯水部とを含む。本発明装置においては、前記
の貯水部にアンモニア分解性微生物担持用担体（例え
ば、流動型担体又は非浮遊型担体）を有し、その担体上
にアンモニア分解性微生物（例えば、硝化菌）が担持さ
れているので、脱臭塔内で（特に、充填層を通過する際
に）排ガスから散水処理水内に移行したアンモニアが貯
水部内において硝化され、再びアンモニアの形で気化す
ることを有効に防止することができる。

【０００６】また、本発明装置の好ましい態様によれ
ば、前記の回収水を前記貯水部から前記充填塔内の充填
層へ循環させる手段を有するので、処理水を有効に利用
することができる。更に、本発明装置の好ましい態様に
よれば、前記貯水部に曝気手段を有するので、貯水部中
の回収水内溶存酸素量を高レベルに確保することがで
き、好気性菌である硝化菌の硝化能を高めることができ
る。更にまた、本発明装置の好ましい態様によれば、前
記の担体として微生物担持用流動型担体を有する前記貯
水部と前記貯水部からの排水管との間に、前記の微生物
担持用流動型担体の流出防止手段を有するので、微生物
担持用流動型担体の流出を防止し、その結果として微生
物担持用流動型担体上に生息する微生物の流出を防止す
ることができる。更にまた、本発明装置の好ましい態様
によれば、前記の担体として微生物担持用流動型担体を
有する前記貯水部に回収水を撹拌する手段を有するの
で、貯水部の水中環境を均一に維持することができ、硝
化菌による効率的硝化反応が可能となる。

【０００７】本発明による生物脱臭装置の代表的態様を
図１及び図２に模式的に示す。図１及び図２に示すよう
に、生物脱臭塔１には排ガス供給管２からアンモニアを
含む排ガスが導入される。生物脱臭塔１には、担体を充
填した充填層３と、その充填層３に処理水１１ａを注ぎ
かけるための散水ライン１１及び散水用ポンプ１２等が
設けられている。散水に用いる処理水は、新鮮な水（例
えば、水道水又は工水等）でも後述する貯水部４からの
返流水（循環水）でもよい。充填層は、その充填層を排
ガスが通過している際に、排ガスから処理水へのアンモ
ニア移行が効率的に行われる材質及び形状であれば特に
限定されない。また、充填層に充填する充填材は、更に
微生物を担持することができるものであることが好まし
い。本発明装置において好ましい充填材は、例えば土
壌、コンポスト、ビート、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
体状物質などであり、不溶性の充填材がより好ましい。
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。

【０００８】前記の充填層に固定される微生物として
は、後述する貯水部の担体（流動型担体及び／又は非浮
遊型担体）に担持するアンモニア分解性微生物だけでな
く、排ガス中に一般的に含まれている悪臭物質を分解す
ることのできる微生物を挙げることができる。こうした
微生物を充填層に固定することにより、アンモニア以外
の悪臭物質も同時に処理することができる。アンモニア
以外にも複数種類の悪臭物質を同時に処理する場合に
は、それらの各悪臭物質に応じて複数種の微生物を使用
する。一般に、処理すべき排ガスの発生源には、その排
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、下水汚泥からの排ガスを脱臭処理
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。

【０００９】充填層３に散水された処理水は、充填層３
を通過した後に貯水槽４に回収されて溜められる。この
貯水槽４中の回収水はそのまま排水しても循環利用して
もよい。循環利用する場合は、貯水槽４の水を散水ライ
ン１１及び散水用ポンプ１２等により再度充填層３に注
ぐ。この貯水槽４を、図１及び図２に示すように、充填
塔式生物脱臭塔１とは別に設け、充填塔式生物脱臭塔１
と配管９を介して連結することもできるが、充填塔式生
物脱臭塔１の底部に形成することもできる。

【００１０】貯水槽４の回収水中に、アンモニア分解性
微生物担持用担体、例えば、流動型担体８１（図１）又
は非浮遊型担体８２（図２）を添加する。流動型担体と
非浮遊型担体とを同時に用いることもできる。ここでア
ンモニア分解性微生物とは、回収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。本発明装置に用いる代表的な
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リアンモニア
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。

【００１１】前記のアンモニア分解性微生物担持用担体
は、その微生物を担持することができるものであれば特
に限定されない。具体的には、（財）下水道新技術推進
機構発行の「担体利用処理法技術マニュアル−１９９４
年度版−」（１９９５年発行）に「担体」と記載されて
いるものなどを用いることができる。、流動型担体は、
水中で流動可能なものであればとくに限定されず、例え
ば、合成樹脂発泡体（例えば、発泡ポリプロピレン）か
らなる小片や粒状体、あるいは、合成樹脂発泡体（例え
ば、発泡ポリプロピレン）からなる円筒体等を挙げるこ
とができる。また、非浮遊型担体は、水中で浮遊しない
ものあれば特に限定されず、例えば、ハニカム状、球
状、又は不定形状のものなど任意でよく、微生物を担持
できる表面積の大きなものが好ましい。これらの担体に
前記のアンモニア分解性微生物が担持されていない状態
で貯水槽の回収水中に投入しても、その表面上に前記の
アンモニア分解性微生物が自然に固定化して増殖し、目
的とする処理作用が発現する。しかしながら、予め担体
上に高密度に微生物（硝化菌）を担持させた状態で貯水
槽の回収水中に投入することもできる。

【００１２】貯水槽への新鮮な水の供給及び／又は貯水
槽からの排水を行う必要はないが、図１及び図２に示す
ように水供給管１３から貯水槽４へ新鮮な水を供給し、
排水管１５から排水を行うと、微生物に対する有害物質
の貯水槽中への蓄積を緩和することができる。図１に示
すように、貯水槽４に流動型担体８１を入れ、貯水槽４
からの排水管１５を設ける場合には、微生物担持用流動
型担体８１の流出を防止する装置、例えばストレーナー
１４を設けるのが好ましい。

【００１３】また、図１に示すように、貯水槽４に流動
型担体８１を入れる場合には、貯水槽４の底部に撹拌装
置１６、例えばスターラーバー及びスターラーを設ける
ことにより、流動型担体８１の沈降を防止し、貯水部の
水中環境を均一に維持することができる。更に、図１及
び図２に示すように、貯水槽４の底部に曝気手段、例え
ば、ブロアー６及び散気管７を設けて空気５を強制導入
し、貯水部中の回収水内溶存酸素量を高レベルにし、好
気性菌である硝化菌の硝化能を高めることができる。

【００１４】排ガス供給管２から生物脱臭塔１の内部に
送入された排ガスは、前記充填層３の内部を通過しなが
ら、アンモニアを処理水中に移行し、更に場合により他
の悪臭物質の分解処理を受けて脱臭され、排気管１０か
ら排出される。生物脱臭塔１内で排ガスを流す方向は、
上向流でも下降流でもよいが、充填材として液体状物質
を利用する場合は上向流とする。前記の排気管１０か
ら、処理ガスを直接に外気に放散することもできるが、
生物脱臭塔１の下流に、別の処理装置、例えば、活性炭
吸着塔あるいは別の方式の吸着又は化学的脱臭装置を配
置し、それらに接続させることもできる。

【００１５】

【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。以下に示す実施例１〜５及び比較例１のアンモニウ
ム脱臭処理を、図３（実施例１）、図４（実施例２）、
図５（実施例３）、図６（実施例４）、図７（実施例
５）、及び図８（比較例１）に示す装置を用いてそれぞ
れ実施した。それらの実施例１〜５及び比較例１で用い
た装置において、貯水層４の構造はそれぞれ異なるが、
それ以外の点では全て同様の構造を有していた。具体的
には、充填塔式生物脱臭塔１は、実施例１〜５及び比較
例１で用いた装置において全て共通であり、アクリル製
円筒体（直径＝１５ｃｍ，高さ＝１２０ｃｍ）の内部に
充填層３（層厚＝１００ｃｍ）を有してなる。充填層３
中の充填担体には予め下水汚泥を植菌しておく。散水
は、貯水槽４から散水ライン１１及び散水用ポンプ１２
により間欠的に実施する。１回あたり処理水０．２リッ
トルを散水し、この散水操作を１時間毎に１回行う。散
水された処理水は充填層３を通過した後、充填塔式生物
脱臭塔１の底部にて集められ、配管９を経て貯水槽４に
戻る。貯水槽４は、３リットルのビーカーで、その中に
２リットルの水を蓄える。排ガス試料として、ボンベか
らのアンモニアガスを空気にて希釈した模擬ガスを準備
し、その排ガス試料を排ガス供給管２より充填塔式生物
脱臭塔１に供給し、処理ガスは処理ガス排出管１０によ
り排出させる。

【００１６】

【実施例１】実施例１で使用した装置の貯水層４中に
は、図３に示すように、微生物担持用流動型担体８１
（合計容量＝１リットル）が挿入されている。流動型担
体８１は、発泡ポリプロピレン製の中空円筒体（内径＝
３ｍｍ，外径＝４ｍｍ，長さ＝５ｍｍ）であり、予め硝
化菌を担持させてから貯水層４中に投入した。実施例１
で使用した装置の貯水層４には、ブロアー６及び散気管
７からなる曝気装置が設けられており、２リットル／分
量の空気５を貯水槽４中に連続的に供給した。

【００１７】

【実施例２】実施例２で使用した装置の貯水層４中に
は、図４に示すように、実施例１と同様の微生物担持用
流動型担体８１（合計容量＝１リットル）が挿入されて
いる。また、実施例２で使用した装置の貯水層４の底部
には撹拌装置１６が設けられ、貯水槽４中を連続的に撹
拌した。撹拌は５０ｒｐｍ程度で実施した。

【００１８】

【実施例３】実施例３で使用した装置の貯水層４中に
は、図５に示すように、実施例１と同様の微生物担持用
流動型担体８１（合計容量＝１リットル）が挿入されて
いる。また、実施例３で使用した装置の貯水層４には、
実施例１と同様にブロアー６及び散気管７からなる曝気
装置が設けられており、２リットル／分量の空気５を貯
水槽４中に連続的に供給した。更に、実施例２と同様に
貯水層４の底部には撹拌装置１６が設けられ、貯水槽４
中を連続的に撹拌した。撹拌は５０ｒｐｍ程度で実施し
た。

【００１９】

【実施例４】実施例４で使用した装置の貯水層４中に
は、図６に示すように、微生物担持用非浮遊型担体８２
（合計容量＝１．５リットル）が挿入されている。非浮
遊型担体８２は、直径約１０ミリのセラミック製の粒体
であり、予め硝化菌を担持させてから貯水層４中に投入
した。

【００２０】

【実施例５】実施例５で使用した装置の貯水層４中に
は、図７に示すように、実施例４と同様のセラミック製
の粒状微生物担持用非浮遊型担体８２（合計容量＝１．
５リットル）が挿入されている。また、実施例５で使用
した装置の貯水層４には、ブロアー６及び散気管７から
なる曝気装置が設けられており、２リットル／分量の空
気５を貯水槽４中に連続的に供給した。

【００２１】

【比較例１】比較例１で使用した装置の貯水層４中に
は、図８に示すように、微生物担持用担体が投入されて
いない。但し、実施例１と同様にブロアー６及び散気管
７からなる曝気装置が設けられており、２リットル／分
量の空気５を貯水槽４中に連続的に供給した。

【００２２】

【アンモニウム脱臭試験の結果】前記実施例１〜５及び
比較例１でのアンモニウム脱臭試験においては、いずれ
も、充填塔式生物脱臭塔１へのアンモニアの負荷を段階
的に上昇させた。すなわち、充填塔式生物脱臭塔１への
通気の開始から７日目まではアンモニア濃度を３０ｐｐ
ｍとし、その後８日目から２１日目までは５０ｐｐｍと
し、その後は１００ｐｐｍとして通気の開始から６０日
間装置を運転した。流速は４０リットル／分とした。こ
の連続運転の３５日目、及び５６日目において散水ライ
ン１１にて採取した水につき、イオンクロマトグラフィ
ー法にてＮＨ₄ ⁺濃度、ＮＯ₃ ^-濃度、及びＮＯ₂ ^-濃度を測
定した。そのＮＨ₄ ⁺態Ｎ濃度、及びＮＯ₃ ^-態ＮとＮＯ₂ ^-
態Ｎとを合算したＮＯ_x ^-態Ｎ濃度を表１に示す。

【００２３】

【表１】３５日目５６日目 NH₄ ⁺態N濃度 NO_x ^-態N濃度 NH₄ ⁺態N濃度 NO_x ^-態N濃度実施例１１３２８３６８２３２２３８９１１実施例２１１５６３９８４２５６４９６８７実施例３１００３４２２０１８７５９９９８実施例４１１５９３９６８２６９８９２２０実施例５１０１６４２６３２０３６９９９２比較例１２６７５２５６３６２５０６０００（単位：ｍｇ／リットル）

【００２４】表１に示すとおり、実施例１〜５のいずれ
の場合も、比較例１に比べ、水中に溶け込んだＮＨ₄ ⁺の
ＮＯ_x ^-への変換、すなわち硝化がより高度に進行してい
ることが示された。すなわち、実施例１〜５では水中に
溶け込んだアンモニアは効率的に酸化が進行するため、
溶解させたアンモニアが再び気化する可能性を大幅に低
減させることができる。なおＮＯ_x ^-のうちＮＯ₂ ^-として
検出されるのはわずか（ＮＯ_x ^-のうちその１割以下）で
あった。また、今回の実験期間中、処理ガス排出管１０
にて処理ガス中のアンモニア濃度を測定したが、３ｐｐ
ｍを越えることはなかった。

【００２５】

【発明の効果】高濃度のアンモニアを含む排ガスの効率
的な生物脱臭装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物脱臭装置の構成を模式的に示す説
明図である。

【図２】本発明の別の生物脱臭装置の構成を模式的に示
す説明図である。

【図３】実施例１の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【図４】実施例２の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【図５】実施例３の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【図６】実施例４の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【図７】実施例５の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【図８】比較例１の脱臭試験に用いた生物脱臭装置の構
成を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・充填塔式生物脱臭塔；２・・・排ガス供給管；
３・・・充填層；４・・・貯水槽；５・・・空気；６・
・・貯水槽曝気用ブロアー；６・・・散気管；８１・・
・微生物担持用流動型担体；８２・・・微生物担持用非
浮遊型担体；９・・・配管；１０・・・処理ガス排出
管；１１・・・散水ライン；１２・・・散水用ポンプ；
１３・・・水供給ライン；１４・・・ストレーナー；１
５・・・排水管；１６・・・撹拌装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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 11/14 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢＣ１２Ｓ 13/00 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 AA05 AA21 BB01 CC02 CC03 CC09 CC10 CC11 CC13 DA04 DA05 DA06 DA07 DA08 DB01 DB11 DF04 DF05 4B033 NA02 NA11 NB11 NB12 NB61 NB62 NB64 NC04 ND04 4D002 AA13 AC10 BA02 BA17 CA01 CA07 CA09 CA13 DA59 DA70 EA02 GA02 GB01 GB02 GB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充填塔式生物脱臭装置において、前記充
填塔内の充填層を通過した回収水用の貯水部中に、アン
モニア分解性微生物担持用担体を有することを特徴とす
る、アンモニアの生物脱臭装置。
【請求項２】前記担体が、流動型担体又は非浮遊型担
体である請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記の回収水を前記貯水部から前記充填
塔内の充填層へ循環させる手段を有する請求項１又は請
求項２に記載の装置。
【請求項４】前記貯水部を曝気する手段を有する請求
項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】前記担体が流動型担体であり、前記貯水
部と前記貯水部からの排水管との間に、前記の流動型担
体の流出防止手段を有する請求項２〜４のいずれか一項
に記載の装置。
【請求項６】前記担体が流動型担体であり、前記貯水
部を撹拌する手段を有する請求項２〜５のいずれか一項
に記載の装置。