JP2003210931A

JP2003210931A - 脱臭処理方法

Info

Publication number: JP2003210931A
Application number: JP2002012958A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Kitauchi; 文哉北内; Takemichi Chigusa; 健理千種
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス中のアンモニア濃度が高い場合、あるい
はアンモニア濃度が変動する場合においても、充填塔式
生物脱臭装置の脱臭性能が大きく変化することなく、高
度で安定した脱臭性能が得られる脱臭処理方法を提供す
る。【解決手段】有機性廃棄物を乾燥処理または微生物に
よって分解処理する際に発生する臭気を除去する方法で
あって、臭気中のアンモニアを除去する第１工程と、ア
ンモニアが除去された臭気をさらに充填塔式生物脱臭法
で処理する第２工程とから成り、第２工程の充填塔式生
物脱臭法で用いる充填担体が、繊維で形成された粒状物
であることを特徴とする脱臭処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥や、家畜糞
尿、生ごみ等の有機性廃棄物を、乾燥処理、あるいは微
生物によって分解処理する際に発生する臭気の脱臭処理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水、し尿、産業排水などの排水
処理に伴って発生する汚泥や、家畜糞尿、生ごみ等の有
機性廃棄物は、焼却・埋立といった処分形態を取ってき
た。しかしながら、近年、地球温暖化の防止や燃料費の
抑制、ダイオキシン発生問題、最終処分地の確保が困難
等の社会的事情によって、乾燥肥料やコンポストとして
の再利用が注目されている。

【０００３】コンポストは有機性廃棄物を微生物によっ
て分解処理することにより作製され、緑農地に還元でき
有効に再利用される理想的な処理処分方法である。しか
しながら、コンポスト製造施設や乾燥処理装置から発生
する悪臭が問題となって、特に都市部での普及促進の妨
げとなっている。

【０００４】有機性廃棄物を乾燥処理、あるいは微生物
によって分解処理する際に発生する臭気成分は、アンモ
ニア、アミン類（トリメチルアミン等）、揮発性脂肪酸
（プロピオン酸等）、硫黄化合物（メチルメルカプタ
ン、硫化メチル、二硫化メチル等）等であり、特に、ア
ンモニア濃度は、数千ｐｐｍと非常に高濃度になること
がある。

【０００５】従来より、このような臭気は、酸、アルカ
リによる薬液洗浄法や、オゾンや次亜塩素酸ソーダなど
の酸化剤との接触分解による薬品酸化法、活性炭や活性
白土などを用いた吸着法、さらにはこれらを組み合わせ
た方法で脱臭されてきた。また、近年、臭気成分を分解
する微生物を利用して脱臭する生物学的脱臭法が採用さ
れてきている。

【０００６】しかしながら、多種類の臭気成分を含む臭
気を、酸洗浄塔とアルカリ洗浄塔、あるいは酸化剤を併
用したアルカリ洗浄塔等による薬液洗浄法で脱臭しよう
とした場合、薬剤費用が高価であるためコストが高く、
また洗浄廃液の処理が問題となる。また、活性炭吸着塔
で処理した場合においても、臭気ガスの濃度が高いた
め、多量の活性炭が必要となりコストが高くなる。

【０００７】一方、生物学的脱臭法はそれだけで、アン
モニアや硫黄化合物、その他の臭気成分を完全に除去で
きる優れた脱臭方法である。生物学的脱臭法は、臭気ガ
スを微生物が生息する固相や液相に送り込み、ガス中の
臭気成分を微生物の能力を利用して分解除去する方法で
あり、土壌脱臭法や活性汚泥法、充填塔式生物脱臭法等
が挙げられる。

【０００８】土壌脱臭法は、土壌の中に臭気ガスを通
し、ガスが土壌中を進む過程で臭気成分が付着水や毛管
水に溶解されたり、土壌粒子に吸着されたりする。そし
て土壌に棲む微生物によって生物化学的な分解が行わ
れ、また土壌成分との化学反応による中和などの複合作
用、効果を利用して臭気を除去するものである。比較的
面積の大きな土壌を必要とするため、設置スペースに余
裕のある施設に向いている。

【０００９】活性汚泥法の代表的なものとしては、生物
学的廃水浄化処理の活性汚泥曝気槽に臭気ガスを送り込
む活性汚泥曝気法や、通常の薬液洗浄スクラバー塔の構
造で、塔の上部より活性汚泥液を流し、液と臭気を向流
接触させる活性汚泥スクラバー法等がある。いずれの方
法も活性汚泥に棲む微生物の臭気成分を分解する能力を
利用して臭気を除去する方法であり、下水やし尿、産業
排水などの廃水浄化施設に隣接した施設に向いている。

【００１０】一方、充填塔式生物脱臭法は、塔内に充填
材を充填し微生物を担持し、臭気ガスをこの担持した微
生物と接触させるように通気する方法であり、土壌脱臭
法や活性汚泥法に比べ、立地条件による制約をうけず、
コンパクトで効率的な処理が行えるといった理由から、
近年よく用いられている。この充填塔式生物脱臭処理に
用いる充填材の考案、実用化も盛んに行われており、特
に、特開平１０-２７７３５７号公報に示されたよう
な、繊維で形成された粒状物を充填材として用いると、
脱臭効率が良く、コンパクト化が図れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充填塔
式生物脱臭法は、通常、土壌脱臭法や活性汚泥法に比べ
負荷の高い運転が為されるため、有機性廃棄物を乾燥処
理、あるいは微生物によって分解処理する際に発生する
臭気等のような、充填塔式生物脱臭装置に流入するガス
中のアンモニア濃度が著しく高い、あるいはアンモニア
濃度の変動が激しい場合には、アンモニアの除去が不充
分となることがある。アンモニアの除去が充分に行われ
ない場合や、アンモニアがガス中から除去されても、充
填塔式生物脱臭装置内の循環液や、充填層中の水分のｐ
Ｈが高い場合には、硫黄化合物等の脱臭性能が著しく低
下する。このように、ガス中のアンモニア濃度によっ
て、あるいはアンモニア濃度の変動によって、充填塔式
生物脱臭装置の脱臭性能が大きく変化するという重大な
問題がある。

【００１２】本発明は、前述した従来技術の問題点を解
決し、有機性廃棄物を乾燥処理、あるいは微生物によっ
て分解処理する際に発生する臭気を、効果的に脱臭する
方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、臭気ガス中のアン
モニアをほぼ完全に除去した後、繊維で形成された粒状
物を充填した充填塔式生物脱臭法で処理することで、効
果的な脱臭処理を行えることを見出し、本発明に到達し
た。

【００１４】すなわち、本発明は、有機性廃棄物を乾燥
処理または微生物によって分解処理する際に発生する臭
気を除去する方法であって、臭気中のアンモニアを除去
する第１工程と、アンモニアが除去された臭気をさらに
充填塔式生物脱臭法で処理する第２工程とから成り、第
２工程の充填塔式生物脱臭法で用いる充填担体が、繊維
で形成された粒状物であることを特徴とする脱臭処理方
法を要旨とするものであり、好ましくは、繊維で形成さ
れた粒状物が、５重量％以上の繊維状活性炭を含有する
ものであることを特徴とする前記の脱臭処理方法であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明における有機性廃棄物とは、前述した下水、
し尿、産業排水などの排水処理に伴って発生する汚泥、
それらの汚泥を脱水した脱水ケーキ、家畜糞尿、生ご
み、および各種有機性の産業廃棄物等である。

【００１６】これらの有機性廃棄物を乾燥処理、あるい
は微生物によって分解処理する方法は、特に限定される
ものではない。乾燥処理の例を挙げると、有機性廃棄物
を加熱して乾燥する方法や、加熱と通気を施しながら、
攪拌して乾燥する方法などがある。微生物による分解処
理は、微生物の能力を利用して有機性廃棄物を分解し、
安定した分解残渣を得る方法であり、いわゆるコンポス
ト化処理がこれに該当する。これらの方法は、既に数多
く考案および実用化されており、家庭用の生ゴミ処理機
から大型コンポスト化プラントまで幅広い。このような
処理を行うと、前述したような多種類の臭気成分を含む
強い臭気が発生する。

【００１７】本発明は、このような臭気を分解除去する
方法であって、まず第１工程として臭気中のアンモニア
を除去する。ここでのアンモニアの除去はほぼ完全に除
去することが望ましい。ほぼ完全に除去とは、第２工程
である充填塔式生物脱臭装置内の循環液や、散水廃液、
充填層中の水分などのｐＨが８以下、さらに好ましく
は、７以下となるまで除去することである。この循環液
や、散水廃液、充填層中の水分のｐＨは、ｐＨメーター
やｐＨ試験紙を用いて簡単に測定することができる。

【００１８】アンモニアを除去する方法としては、第２
工程である充填塔式生物脱臭装置内の循環液や、散水廃
液、充填層中の水分などのｐＨが望ましくは８以下にな
るまで除去できる方法であれば特に限定しないが、アン
モニアが水や酸に良く溶解する性質を利用した、水洗浄
や酸洗浄が好適に用いられる。

【００１９】この工程でアンモニアの除去が不充分とな
り、次工程である充填塔式生物脱臭装置に高濃度のアン
モニアを持ち込むことで、充填塔式生物脱臭装置内の循
環液や、散水廃液、充填層中の水分などのｐＨが８以上
になると、微生物活性が不安定となり、硫黄化合物等の
脱臭性能が著しく低下する。ゆえに、処理ガス量とアン
モニア濃度の変動を考慮して、これに見合った能力を有
するアンモニア除去装置の選定が重要となる。

【００２０】本発明においては次いで、第２工程として
充填塔式生物脱臭法によってアンモニア以外の臭気成分
を除去する。ここでいう充填塔式生物脱臭法は、塔内に
充填材を充填し微生物を担持し、臭気ガスをこの担持し
た微生物と接触させるように通気する方法であれば、特
に限定されるものではない。

【００２１】本発明において、充填塔式生物脱臭法で用
いる充填担体は、繊維で形成された粒状物である。繊維
で形成された粒状物は、他の充填担体である多孔体セラ
ミック、ゼオライト、粒状活性炭、ポリビニルアルコー
ル、造粒化土壌、コンポスト、ピート、ロックウール、
腐植質ペレットなどに比べ微生物が付着しやすく、表面
積が大きく、保水性と通気性がよく、軽くて強いといっ
た理由により採用される。

【００２２】繊維で形成された粒状物は、多数の繊維を
用いて粒状に形成したものであり、その形状は真球状、
偏平化した球状あるいは円柱状等と粒状であればよい。
偏平化した球状あるいは円柱状の場合には、短径と長径
の比は、１：５以内のものが好適である。繊維で形成さ
れた粒状物の素材は、耐久性のある繊維であればよく、
例えばポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポ
リビニルアルコール系、ポリアクリル系等の各種の繊維
が挙げられ、特にポリエステルフィラメントの捲縮加工
糸が強度、微生物付着性などの点で好ましい。

【００２３】粒状物の大きさは、２〜３０ｍｍのものが
適しているが、特に４〜２０ｍｍのものが好ましい。粒
状物の大きさが、２ｍｍ未満であると圧力損失が大きく
なり、通気性が悪化し、また、３０ｍｍを超えると均一
な気液接触ができなくなり好ましくない。このようなも
のの具体例としては、前述の特開平１０−２７７３５７
号公報に示されたようなものが挙げられる。

【００２４】本発明においては、繊維で形成された粒状
物として繊維状活性炭を含有する粒状物を用いるとさら
に好ましく、それによって、より負荷の高い運転や高効
率の臭気除去などの高性能脱臭処理が実現される。活性
炭が臭気成分を粒状物の表面で一旦捕捉するため、粒状
物の表面での臭気成分の滞留時間が長くなり、微生物に
よる生化学的分解を受けやすくなる。微生物により臭気
成分が分解されると、活性炭の捕捉能力が回復する。こ
のように、粒状物の表面で、活性炭による臭気成分の捕
捉と微生物による分解が繰り返され、効率よく臭気成分
が除去される。

【００２５】本発明で用いられる繊維状活性炭は、石炭
ピッチ、石油ピッチ、レーヨン、フェノール、アクリ
ル、ビニロン系あるいは、セルロース系等を原料とし、
通常の方法で不融、賦活処理して微細孔を形成したもの
で、比表面積は、ＢＥＴ法による測定値で、500m²/g以
上のものが好ましい。比表面積が500m²/g未満になる
と、細孔が小さくなり臭気成分との接触が困難となる。

【００２６】繊維状活性炭は、熱可塑性合成繊維と混合
して、複数本の繊維束を形成した棒状繊維収束体や、多
数の透孔を有する円柱状やブロック状に成形した成形体
とすることが好ましい。

【００２７】繊維状活性炭を使用する場合、繊維状活性
炭とともに用いる他の素材としては、ポリエステル繊
維、低融点ポリエステルを鞘部分、高融点ポリエステル
を芯部分とする複合繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロ
ン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、ポリエチレンを鞘部分、ポリプロピレンを芯
部分とする複合繊維等のバインダー繊維、ガラス繊維や
セラミック繊維等の無機繊維、麻、綿等の天然繊維があ
げられる。

【００２８】繊維状活性炭にこれらの一種又は二種以上
を混合するが、混合割合は、繊維状活性炭５から９０重
量％、他素材９５から１０重量％が好ましい。繊維状活
性炭の量が５重量％未満になると、活性炭としての臭気
成分捕捉能力が低下しやすい。また、繊維状活性炭の量
が９０重量％を超えると、粒状構造体に成形し難くな
り、形状も不安定で炭塵が発生しやすくなる。

【００２９】繊維状活性炭を含有する粒状物は、例え
ば、繊維状活性炭と熱可塑性合成繊維を開繊・混合した
後、繊維束を形成させ、この繊維束を熱処理して繊維間
を接着すると共に棒状繊維収束体に形成し、次いで、任
意の長さに切断することにより得ることができる。

【００３０】前記繊維で形成された粒状物は、充填塔内
に多数充填して充填層を形成するが、この充填層は１段
に限らず、複数段とすることもできる。繊維で形成され
た粒状物が略球形であるため、充填塔内に局部的な疎密
のない均一な充填が可能であり、特別な設備も必要とし
ない。繊維で形成された粒状物は、従来の土壌、セラミ
ックなどよりも軽量であり、ろ床や装置の強度は大きく
なくて良いため、特別な補強を必要とせず、ろ床や装置
の素材は安価なもので良く、コストが安くて済み、しか
も保全も簡易である。

【００３１】繊維で形成された粒状物は、充填層の上方
に配装した散水器により、間欠的に散水され、その表面
が湿潤状態を保持されることにより微生物の付着（着
座）、繁殖が促進されるとともに、散水により酸化生成
物が除去されるが、散水の間隔は０．２〜３時間に１回
程度が適当である。１回あたりの散水時間は０．２〜２
分が適当である。なお、散水器は充填層が複数の場合に
は、各充填層ごとに散水器が配装されても良く、あるい
は一つの散水器ですべての充填層に散水するようにして
も良い。

【００３２】散水器から散水され、繊維で形成された粒
状物の層を通過した余剰の水は充填塔の下方に配装した
受水槽に貯留され、排水されるが、この受水槽からの水
を散水器へ循環させることも可能である。

【００３３】臭気ガスは、充填層の下方、例えば受水槽
に配装されたガス導入部より供給され、充填層中を上昇
するが、充填材が粒形であるため、処理されるガスは充
填材間を隈なく均等に、しかもジグザグ状に通過すると
ともに、繊維で形成された粒状物の内部においても良好
な通気性を有しているため、充填材内部も通過すること
ができるので、均一な気液接触を非常に小さい圧力損失
で行うことができる。このように、圧力損失が非常に小
さいので、送風圧力の低いシロッコファンタイプの送風
機を使用してもガスの送風が可能であり、運転コストを
安くすることができる。

【００３４】充填層中を通過する臭気ガス中の臭気成分
は、繊維で形成された粒状物に吸着されたり、繊維で形
成された粒状物上の水分に吸収されることとなり、繊維
で形成された粒状物に担持された微生物により栄養源と
して分解される。本発明の繊維で形成された粒状物は、
繊維製であるため、通気性、通水性に優れていて、しか
も広い表面積を有しているので、効率の良いガス吸収と
微生物による分解が可能である。

【００３５】脱臭効果は、臭気成分の種類および濃度に
よって異なるが、臭気ガスの通気速度と接触時間（接触
可能時間）によって決定される。一般的な臭気ガスの通
気速度は０．３ｍ／秒以下であれば良好であり、接触時
間は２秒以上であれば、良好な脱臭効果が得られる。

【００３６】このようなアンモニア除去と繊維で形成さ
れた粒状物を充填した充填塔式生物脱臭処理の２段階の
処理によって、大部分の臭気成分が除去されるが、処理
後の臭気濃度が目標値に到達しない場合、後段に更なる
脱臭処理を付加することもできる。後段に付加する脱臭
方法としては、生物脱臭塔や活性炭吸着塔が好適に用い
られる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１農業集落排水処理施設から排出された脱水汚泥（含水率
８５％）２００ｋｇとモミガラと種菌からなる基材５０
ｋｇとを混合して３．６ｍ³／ｈの通気条件でコンポス
ト化処理を行った。排気を水洗浄スクラバー塔に通した
後、粒径１５ｍｍのポリエステル製の繊維で形成された
粒状物を充填した充填塔式生物脱臭塔に通した。充填塔
式生物脱臭塔の通気速度は０．１１ｍ／ｓｅｃ、接触時
間は７ｓｅｃで、散水は０．５時間おきに３０秒間行っ
た。表１に原臭（コンポスト化装置出口）、水洗出口
（水洗浄スクラバー塔出口）および生物出口（充填塔式
生物脱臭塔出口）の臭気濃度、ならびに原臭に対する除
去率を示す。アンモニアは水洗によりほぼ完全に除去さ
れ、硫黄化合物は生物処理によって７０から８０％除去
された。充填塔式生物脱臭塔の廃水のｐＨは酸性で、高
濃度の硫酸イオンが検出された。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例２比表面積1000m²/gのピッチ系繊維状活性炭20重量％と芯
鞘型ポリエステル未延伸繊維80重量％とをカーディング
マシンで開繊・混合し、1ｍあたり6ｇのカードスライバ
ーとした。このカードスライバーを熱処理したのち切断
し、外径８mm、長さ10mmの六葉柱状繊維収束体を得、充
填塔式生物脱臭塔に充填した。

【００４０】実施例１と同じ方法で行ったコンポスト化
処理の排気を、水洗浄スクラバー塔に通した後、繊維状
活性炭を含有する粒状体を充填した充填塔式生物脱臭塔
に通した。充填塔式生物脱臭塔の通気速度、接触時間お
よび散水条件は実施例１と同じで行った。表２に原臭、
水洗出口および生物出口の臭気濃度、ならびに原臭に対
する除去率を示す。アンモニアは水洗によりほぼ完全に
除去され、すべての硫黄化合物は生物処理によって９３
から１００％除去された。実施例１のポリエステル製の
繊維で形成された粒状物を充填した場合に比べ、さらに
高い除去率が得られた。

【００４１】

【表２】

【００４２】比較例１実施例１と同じ方法で行ったコンポスト化処理の排気
を、直接、粒径１０〜２０ｍｍの多孔体セラミックを充
填した充填塔式生物脱臭塔に通した。充填塔式生物脱臭
塔の通気速度、接触時間および散水条件は実施例１と同
じで行った。表３に原臭、水洗出口および生物出口の臭
気濃度、ならびに原臭に対する除去率を示す。アンモニ
アは充填塔式生物脱臭塔の水分によって除去されたが、
硫黄化合物は殆ど除去できなかった。この時の充填塔式
生物脱臭塔の廃水のｐＨ値は８．６であり、高濃度のア
ンモニウムイオンが検出された。

【００４３】

【表３】

【００４４】比較例２実施例１と同じ方法で行ったコンポスト化処理の排気
を、水洗浄スクラバー塔に通した後、粒径１０〜２０ｍ
ｍの多孔体セラミックを充填した充填塔式生物脱臭塔に
通した。充填塔式生物脱臭塔の通気速度、接触時間およ
び散水条件は実施例１と同じで行った。表４に原臭、水
洗出口および生物出口の臭気濃度、ならびに原臭に対す
る除去率を示す。アンモニアは水洗によりほぼ完全に除
去されたが、硫黄化合物の除去率は２０から４０％と低
かった。

【００４５】

【表４】

【００４６】比較例３実施例１と同じ方法で行ったコンポスト化処理の排気
を、直接、粒径１５ｍｍのポリエステル製の繊維で形成
された粒状物を充填した充填塔式生物脱臭塔に通した。
充填塔式生物脱臭塔の通気速度、接触時間および散水条
件は実施例１と同じで行った。表５に原臭、水洗出口お
よび生物出口の臭気濃度、ならびに原臭に対する除去率
を示す。アンモニアは充填塔式生物脱臭塔の水分によっ
て除去されたが、硫黄化合物の除去率は２０から３０％
と低かった。

【００４７】

【表５】

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、ガス中のアンモニア濃
度が高い場合、あるいはアンモニア濃度が変動する場合
においても、充填塔式生物脱臭装置の脱臭性能が大きく
変化することなく、高度で安定した脱臭性能が得られる
とともに、脱臭装置のコンパクト化が図れる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃棄物を乾燥処理または微生物に
よって分解処理する際に発生する臭気を除去する方法で
あって、臭気中のアンモニアを除去する第１工程と、ア
ンモニアが除去された臭気をさらに充填塔式生物脱臭法
で処理する第２工程とから成り、第２工程の充填塔式生
物脱臭法で用いる充填担体が、繊維で形成された粒状物
であることを特徴とする脱臭処理方法。
【請求項２】繊維で形成された粒状物が、５重量％以
上の繊維状活性炭を含有するものであることを特徴とす
る請求項１記載の脱臭処理方法。