JP2003328860A - 臭気ガスの燃焼脱臭方法及び装置 - Google Patents

臭気ガスの燃焼脱臭方法及び装置

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剛 山田
Toshiro Fujimori
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニアを含む臭気ガスを容易に脱臭し、
且つ脱臭後のガスのクリーン化を図る。 【解決手段】 畜糞1を発酵させて肥料2を製造する密
閉式発酵装置3の臭気ガスライン6を、ディーゼルエン
ジン14を接続する。密閉式発酵装置3で発生した臭気
ガス8を、臭気ガスライン6を通しディーゼルエンジン
14に導入して燃料11とともに燃焼させることにより
高効率に脱臭し、同時に、ディーゼルエンジン14の排
ガスライン17に排出される排ガス13の酸素濃度を検
出し、その値が11〜15%となるように臭気ガス8の
導入量を調整して、低窒素酸化物燃焼を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は畜糞発酵装置等から
発生するアンモニアを主成分とする臭気ガスの燃焼脱臭
方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】小規模養鶏農家では、1日に大量に排出
される鶏糞を密閉式発酵装置に入れて約3日間かけて発
酵させることにより肥料とするようにしているが、この
とき、最大約2000ppmのアンモニアと、数ppm
のメチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルから
なる臭気が放出されることになるが、臭気濃度は一定で
はなく、発酵装置に鶏糞を投入した後、15〜20時間
後に悪臭発生がピークとなり、特に、高濃度のアンモニ
ア臭気をそのまま大気へ放出させることが周辺住民との
間でトラブルを生じている。
【0003】かかるトラブル回避のため、従来では、臭
気ガスを一旦脱臭装置に入れて脱臭処理してから大気へ
放出させるようにするため、図5に一例を示す如き脱臭
装置が提案されている。この脱臭装置は、鶏糞の如き畜
糞1を発酵させて肥料2とするようにし、臭気ガス8を
臭気ガスライン6により取り出すようにしてある密閉式
発酵装置3において、臭気ガスライン6を水処理装置7
に接続して、密閉式発酵装置3で発生したアンモニア
(NH)を主成分とする臭気ガス8を、水処理装置7
に導入して水処理によりアンモニア除去処理を行うよう
にし、且つ該水処理装置7に焼却炉10をガスライン9
を介し接続して、上記水処理装置7で臭気ガス8中から
アンモニアを除去した後の臭気ガス8aを、焼却炉10
に導入して、灯油の如き燃料11とともに燃焼させるこ
とにより脱臭するようにし、該焼却炉10から臭気のな
い排ガスとして排気ライン12より排出させるようにし
た構成としてある。なお、上記密閉式発酵装置3は、た
とえば、畜糞1を連続的に好気性発酵させるために、畜
糞1を収容する発酵槽4、該発酵槽4内の畜糞1を撹拌
する撹拌機5、発酵槽4内を加熱するヒータ(図示せ
ず)、発酵槽4内に空気を取り込むための送風ブロワ
(図示せず)等を有して、送風ブロワの運転により発酵
槽4内に強制的に空気を導入して畜糞1の発酵を促進さ
せるようにしてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
脱臭装置の場合、水処理装置7の設置に広いスペースが
必要であると共に、処理水(薬液)の処理が更に必要と
なることから、一般農家が利用するには不向きであり、
又、焼却炉10での燃料コストが高く、経済的な負担が
大きいという問題もある。
【0005】そこで、本発明は、アンモニアを含む臭気
ガスを容易に脱臭することができるようにし、更に、脱
臭後の排ガスのクリーン化を図ることができるようにし
ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、燃焼機関にアンモニアを含む臭気ガスを
導入して燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同
時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度
が所要範囲内に保持されるようにして、排ガス中の窒素
酸化物濃度を低減させるようにし、又、排ガス中の酸素
濃度を11〜15%の範囲内となるようにする臭気ガス
の燃焼脱臭方法及び装置とする。
【0007】アンモニアを含む臭気ガスを燃焼機関で燃
焼させると、アンモニア等の臭気成分を熱分解すること
ができ、このとき、燃焼機関により発電を行うことによ
り、低コスト化を図ることができる。又、排ガス中の酸
素濃度が所定範囲に保持されるようにすると、排ガス中
のアンモニアと窒素酸化物をともに低濃度とすることが
できる。
【0008】又、燃焼機関から排出される排ガスを、触
媒に通して窒素酸化物を還元させ且つアンモニアを酸化
させるようにすることにより、排ガス中に残存する窒素
酸化物を脱硝することができ且つ未燃アンモニア臭気を
脱臭することができて、クリーンガスとして排出するこ
とができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0010】図1は本発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置の
実施の一形態を示すもので、畜糞1を発酵させて肥料2
とするようにし、臭気ガス8を臭気ガスライン6より取
り出すようにしてある図5に示したものと同様な構成と
してある密閉式発酵装置3において、脱臭装置として、
臭気ガスを燃料とともに燃焼させる燃焼機関、たとえ
ば、小型のディーゼルエンジン14を用い、該ディーゼ
ルエンジン14に上記臭気ガスライン6を接続して、上
記密閉式発酵装置3で発生したアンモニアを主成分とす
る臭気ガス8を臭気ガスライン6を通しディーゼルエン
ジン14に導入するようにし、且つ上記ディーゼルエン
ジン14に、該ディーゼルエンジン14により駆動され
て発電を行う発電機15を接続して、ディーゼルエンジ
ン14で灯油の如き燃料11とともに臭気ガス8を燃焼
させることにより臭気ガス8を熱分解して脱臭できるよ
うにすると同時に、発電機15が駆動されて発電が行わ
れるようにする。
【0011】更に、畜糞1の発酵で発生する臭気ガス8
で最も多いアンモニア臭気は、上記燃焼機関としてのデ
ィーゼルエンジン14で燃焼させると、脱臭されるが、
排ガス中に高濃度の窒素酸化物(NOx)が発生する懸
念があり、本発明者等は実験を行い、その確認を行っ
た。その結果は、図2に示すとおりであった。
【0012】図2は、アンモニアを燃焼させた場合の排
ガス中のアンモニア、窒素酸化物(O=13%換算)
と酸素濃度との関係を示すもので、排ガスの酸素濃度が
16〜17%のときはアンモニア濃度は低いが窒素酸化
物濃度は高く、一方、排ガスの酸素濃度が8〜9%のと
きはアンモニア濃度は高いが、窒素酸化物濃度は低いと
いう結果が得られた。そこで、本発明では、排ガスの酸
素濃度が11〜15%を最適なものとして設定して、ア
ンモニア臭気を含む臭気ガス8を燃焼して脱臭を行わせ
ると同時に、燃料11の供給量と燃焼温度を適正に調整
して、低NOx燃焼させるようにする。
【0013】そのために、本発明では、上記ディーゼル
エンジン14の排ガスライン17に酸素濃度計18を設
置すると共に、上記臭気ガスライン6に流量調整弁19
を設け、且つ上記酸素濃度計18で検出したエンジン排
ガス13中の酸素(O)濃度値を基に流量調整弁19
に開閉指令を送る制御器16を備え、ディーゼルエンジ
ン14から排出される排ガス13の酸素濃度が上記11
〜15%程度の範囲内に保持されるようにディーゼルエ
ンジン14による臭気ガス8の燃焼温度と当量比を適正
に調整して、低窒素酸化物(低NOx)燃焼させるよう
にし、高効率の脱臭と低NOx化が図れるようにする。
【0014】今、密閉式発酵装置3で発生したアンモニ
アを主成分とする臭気ガス8を、上記構成としてある本
発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置を用いて脱臭する場合
は、該臭気ガス8を密閉式発酵装置3から臭気ガスライ
ン6を通してディーゼルエンジン14に導入し、ここ
で、燃料11とともに燃焼させるようにする。この燃焼
により、臭気ガス8の臭気成分が熱分解されて脱臭され
ると同時に、ディーゼルエンジン14を駆動源として発
電機15が駆動されて発電を行わせることができる。こ
れにより、この発電により得た電力分の経済コストを軽
減することができることになる。
【0015】上記ディーゼルエンジン14での燃焼によ
り臭気ガス8の脱臭が行われる際に、ディーゼルエンジ
ン14の排ガスライン17に設けた酸素濃度計18によ
り排ガス13の酸素濃度を検出して、その値が11〜1
5%の設定範囲内になるように制御器16からの指令で
臭気ガスライン6の流量調整弁19の開度を調整するこ
とにより、ディーゼルエンジン14に導入される臭気ガ
ス8の量が制御されるようになり、ディーゼルエンジン
14から排出される排ガス13は、窒素酸化物の濃度の
低いものとすることができる。
【0016】なお、密閉式発酵装置3を用いた発酵過程
でのアンモニアの発生濃度は0〜2000ppmまで変
化するので、アンモニアの発生濃度が変化しても低窒素
酸化物燃焼を維持するためには、アンモニアの発生濃度
を見ながらディーゼルエンジン14への導入量を調整し
たり、脱硝触媒でガス処理することを行わなければなら
ないが、本発明者等の実験の結果では、同負荷(発電機
15の出力が一定)である場合は、図3に一例を示す如
く、臭気中のアンモニア濃度が変化しても窒素酸化物の
排出濃度は大きく変わることがないことが確認されてい
る。したがって、同負荷時には、臭気中のアンモニア濃
度の変化によらずに、排ガス中の酸素濃度の制御だけで
窒素酸化物濃度をほぼ一定にして運転を行うことができ
る。
【0017】図3中、◇印は、負荷10kWの場合でデ
ィーゼルエンジン入口のアンモニアが0ppm、230
ppm、370ppmのときのディーゼルエンジン出口
の窒素酸化物の値を示すものであり、又、□印は、負荷
13.75kWの場合でディーゼルエンジン入口のアン
モニアが400ppmと770ppmのときのディーゼ
ルエンジン出口の窒素酸化物の値を示すものである。
【0018】次に、図4は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図1に示したものと同様な構成において、触
媒を収納させた触媒反応容器20に、ディーゼルエンジ
ン14の排ガスライン17を接続して、ディーゼルエン
ジン14の排ガス13を、触媒反応容器20内の触媒を
通してから大気へ放出させるようにしたものである。図
4において、図1と同一部分には同一符号が付してあ
る。
【0019】図4に示す実施の形態は、ディーゼルエン
ジン14の排ガス13に含まれるアンモニア未燃分と窒
素酸化物の残存濃度が高い場合に採用することにより、
アンモニアを触媒で酸化させて脱臭し且つ窒素酸化物を
還元させて脱硝することができ、排ガス13をクリーン
ガス化することができる。
【0020】なお、上記実施の形態では、畜糞を発酵さ
せる装置から発生する臭気ガスを対象とした場合を示し
たが、たとえば、汚水を処理する終末処理場等において
発生する臭気ガスについても同様に採用できること、
又、臭気ガスを燃焼させる機関としては、ディーゼルエ
ンジンに限らず、ガスタービン等であってもよいこと、
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の臭気ガスの燃
焼脱臭方法及び装置によれば、次の如き優れた効果を発
揮する。 (1)燃焼機関にアンモニアを含む臭気ガスを導入して燃
焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同時に、上記
燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度が所要範囲
内に保持されるようにして、排ガス中の窒素酸化物濃度
を低減させるようにし、又、排ガス中の酸素濃度を11
〜15%の範囲内となるようにするので、高効率に脱臭
することができると同時に排ガスの低窒素酸化物化を図
ることができ、且つ水処理を必要としないことから、一
般農家にも容易に実施することができる。 (2)燃焼機関から排出される排ガスを、触媒に通して窒
素酸化物を還元させ且つアンモニアを酸化させるように
することにより、燃焼機関から排出される排ガスをクリ
ーンガス化することができて、きわめて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の臭気ガスの燃焼脱臭装置の実施の一形
態を示す概略図である。
【図2】ディーゼルエンジンを用いた臭気ガス燃焼脱臭
における排ガス中に含まれるアンモニア、窒素酸化物濃
度と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図3】同負荷時におけるディーゼルエンジンに導入さ
れるアンモニア濃度と排ガス中の窒素酸化物濃度との関
係を示す実験結果の一例図である。
【図4】本発明の実施の他の形態を示す概略図である。
【図5】従来の脱臭装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
6 臭気ガスライン 8 臭気ガス 13 排ガス 14 ディーゼルエンジン(燃焼機関) 15 発電機 16 制御器 17 排ガスライン 18 酸素濃度計 20 触媒反応容器
───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/24 F02D 21/06 3/28 301 41/04 355 F02D 21/06 B01D 53/36 E 41/04 355 101Z (72)発明者 藤森 俊郎 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 丸谷 洋一 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社基盤技術研究所内 Fターム(参考) 3G091 AA06 AA18 AA19 AA28 AB02 AB05 BA14 BA20 CB02 CB03 DA01 DA02 DB10 DC01 EA34 HA08 HA36 3G092 AA02 AB03 AB06 AB10 AB12 AB19 AC08 BA06 BB01 BB20 DB04 DC15 DF03 EA07 EC01 FA15 HD05X HD05Z 3G301 HA02 HA04 HA06 HA15 HA21 HA27 JA21 JA25 LB11 MA11 MA18 ND01 NE01 NE06 NE15 PD02Z 4D048 AA06 AA08 AB01 AB02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼機関にアンモニアを含む臭気ガスを
    導入して燃焼させることにより臭気ガスを脱臭すると同
    時に、上記燃焼機関から排出される排ガス中の酸素濃度
    が所要範囲内に保持されるようにして、排ガス中の窒素
    酸化物濃度を低減させるようにすることを特徴とする臭
    気ガスの燃焼脱臭方法。
  2. 【請求項2】 排ガス中の酸素濃度を11〜15%の範
    囲内となるようにする請求項1記載の臭気ガスの燃焼脱
    臭方法。
  3. 【請求項3】 燃焼機関から排出される排ガスを、触媒
    に通して窒素酸化物を還元させ且つアンモニアを酸化さ
    せるようにする請求項1又は2記載の臭気ガスの燃焼脱
    臭方法。
  4. 【請求項4】 アンモニアを含む臭気ガスを燃焼して脱
    臭するようにした燃焼機関の排ガスラインに、排ガス中
    の酸素濃度を検出する酸素濃度計を設置し、更に、該酸
    素濃度計の検出値を基に燃焼機関への臭気ガスの導入量
    を調整するための制御器を備えた構成を有することを特
    徴とする臭気ガスの燃焼脱臭装置。
  5. 【請求項5】 燃焼機関から排出される排ガスを還元触
    媒を通してから排出させるようにした請求項4記載の臭
    気ガスの燃焼脱臭装置。
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