JP2005334843A

JP2005334843A - 多孔質自然石脱臭材およびそれを用いた多孔質自然石脱臭装置

Info

Publication number: JP2005334843A
Application number: JP2004161029A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Takatani; 茂美高谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】自重と含水した水重量によって脱臭層が沈下し、脱臭性能を維持できなくなるため定期的に脱臭材を撹拌することのない脱臭材が要求されている。そのため、沈下することがなく、また、リサイクルすることのできる脱臭材およびその脱臭装置を提供することを目的としている。
【解決手段】火山岩の粉砕片である母材に微生物を混合させて敷き詰めて形成した脱臭層に、火山岩の粉砕片である母材を、火山作用により発泡した多孔質性の気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２％から１８％とからなる火山岩を粉砕して所定の大きさにしたものを使用し、その母材は変形し難く、菌の生息できる孔を有し、悪臭ガスの溶解した水分を保持できる特性を有しているため、水に溶解した悪臭ガスを菌で分解して脱臭し、かつ脱臭層の形状の経年もしないものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、畜産堆肥舎などから発生するアンモニアを主成分とする臭気を、微生物の活動を利用して、無臭物質に変化させる多孔質自然石脱臭装置に関する。

従来、この種の脱臭材はロックウールを粒状に形成した集合体を主体としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

その脱臭材は、粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが５０％以上含む、ロックウールに微生物活性物質を混合して成る脱臭材で、炭素成分を供給する為のもみ殻、臭気成分の中のイオウ分を除去するのに有効なゼオライト、通気抵抗を下げるための硬質ウレタンフォーム片、及び増量材としてのグラススラブを含ませる事により、長期間に亘って、安定した脱臭効果を得ている。

また、特許文献１の図２の脱臭材を使用するガス処理搭の１例の概略模式図に示すように、脱臭材の堆積層と、前記堆積層に悪臭ガスを導入するファンと、そのガスを加湿するための散水装置が示されている。
特開平１１−１２８６６４号公報

このような従来のロックウールを主体とする脱臭材では、自重と含水した水重量によって、脱臭層が沈下し、通気抵抗が高くなり、脱臭性能を維持できなくなり、長期間放置していると最悪の場合、閉塞してしまうため、定期的に脱臭材を撹拌しなければならないという課題があり、沈下しない脱臭材が要求されている。

また、脱臭層が沈下しても、通気抵抗を確保するため、硬質ウレタンフォーム片を混合することもあるが、微生物を担時することができないため、脱臭性能が悪くなるという課題と、脱臭材を製造する時、硬質ウレタンフォーム片を混合しなければ成らないという課題があり、沈下しない脱臭材が要求されている。

また、長期間使用し、脱臭材を入れ替える時、ロックウールは産業廃棄物として処分しなければならないという課題があり、リサイクルできる脱臭材が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、沈下することがなく、また、リサイクルすることのできる脱臭材およびその脱臭装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の本発明は、火山岩の粉砕片である母材に微生物を混合させて敷き詰めて形成した脱臭層と、前記脱臭層に悪臭ガスを送出するブロアと、前記悪臭ガスを水に溶解させる散水装置とを有し、前記悪臭ガスを前記脱臭層の中を通過させて微生物の活性化により脱臭をおこなう多孔質自然石脱臭装置にあって、前記母材は火山作用により発泡した多孔質性の気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２％から１８％とからなる火山岩を粉砕して所定の大きさにしたことを特徴とする。

請求項２記載の本発明は請求項１記載の多孔質自然石脱臭装置において、母材の大きさが３ｍｍ以上から１5ｍｍ以下を主材料としたことを特徴とする。

請求項３記載の本発明は請求項１記載の多孔質自然石脱臭装置において、母材の大きさを３ｍｍ以上から１１ｍｍ未満を主材料としたことを特徴とする。

請求項４記載の本発明は請求項１記載の多孔質自然石脱臭装置において、前記微生物は、畜糞または堆肥に生殖したものを用いたことを特徴とする。

請求項５記載の本発明は、火山作用により発泡した多孔質性で、気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２から１８％とからなる火山岩を砕いて所定の大きさにした母材と、前記母材に畜糞または堆肥に生殖した微生物を混合してなることを特徴とする。

請求項６記載の本発明は請求項５記載の多孔質自然石脱臭材を用いた多孔質自然石脱臭装置において、前記多孔質自然石脱臭材を敷き詰めて形成した脱臭層と、前記脱臭層に悪臭ガスを送出するブロアと、前記悪臭ガスを水に溶解させる散水装置とを備え、前記悪臭ガスを前記脱臭層の中を通過させて脱臭をおこなうことを特徴とする。

本発明によれば、火山岩の粉砕片である母材に微生物を混合させて敷き詰めて形成した脱臭層とているため、前記母材は崩れにくいため、数年という長期間使用しても脱臭層が沈下しなく通気抵抗が変化しないため、圧力抵抗は初期性能を維持でき、脱臭能力が劣化しない脱臭材を提供できる。

また、本発明によれば、入れ替えなど使用後は土に戻すことができ、産業廃棄物として処分する必要が無い脱臭材を提供できる。

本発明の第１実施の形態は、火山岩の粉砕片である母材は火山作用により発泡した多孔質性の気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２％から１８％とからなる火山岩を粉砕して所定の大きさにしたものである。それにより、前記母材は変形し難いものであるが、前記母材は菌の生息できる孔を有し、悪臭ガスの溶解した水分を保持できる特性を有しているため、水に溶解した悪臭ガスを菌で分解して脱臭し、かつ脱臭層の形状の経年変化もしないものである。

本発明の第２実施の形態は、第１の実施の形態における多孔質自然石脱臭装置において、母材の大きさが３ｍｍ以上から１５ｍｍ以下を主材料としている。それにより、通気抵抗が小さいため搬送動力が少なく、かつ５０％以上の脱臭能力を有する。

本発明の第３実施の形態は、第１の実施の形態における多孔質自然石脱臭装置において、母材の大きさを３ｍｍ以上から１１ｍｍ未満を主材料としている。それにより、通気抵抗が小さく搬送動力が少ない上に、更に高い脱臭能力を有する。

本発明の第４実施の形態は、第１の実施の形態における多孔質自然石脱臭装置において、前記微生物は、畜糞または堆肥に生殖したものを用いたものである。それにより、悪臭ガスを分解できる菌を母材に生息させることができる。

本発明の第５実施の形態は、火山作用により発泡した多孔質性で、気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２から１８％とからなる火山岩を砕いて所定の大きさにした母材と、前記母材に畜糞または堆肥に生殖した微生物を混合したものである。それにより、菌が母材に生息し、悪臭ガスの溶解した水分を保有できるとともに形状が崩れがたい構造をした母材により、形状の経年変化が生じないため、脱臭機能の維持を図れる。

本発明の第６実施の形態は、第５の実施の形態における多孔質自然石脱臭材を用いた多孔質自然石脱臭装置において、前記多孔質自然石脱臭材を敷き詰めて形成した脱臭層と、前記脱臭層に悪臭ガスを送出するブロアと、前記悪臭ガスを水に溶解させる散水装置とを備え、前記悪臭ガスを前記脱臭層の中を通過させて脱臭をおこなう構成としたものである。

（実施例１）
以下、本発明の一実施例による多孔質自然石脱臭装置について図１、図２に基づき説明する。図１は本発明の実施例１による多孔質自然石脱臭装置の概略図、図２は同脱臭母材の通気抵抗特性を示している。図１に示すように、屋根部１は天空部に雨水等を防ぐものであり、その下部に糞尿等の処理を有する敷地内にコンクリートで土台を築いた基礎部２の上に四角形状をした筐体３を設けている。前記筐体３の内部には前記基礎部２の上に大きさが３０ｍｍから５０ｍｍの玉砕石４を敷き詰め、その玉砕石４を敷き詰めた中に家畜ふん尿等から発生する悪臭ガスを導入する送風管５を設け、その送風管５の両サイドに、一端が閉鎖されている閉端部６と、他端の悪臭ガス導入口７との間に複数の吹き出し穴８を基礎部２と水平な方向に設けている。前記悪臭ガス導入口７は配管を通じてブロア９を接続し悪臭ガス発生部１０につながっている。

前記玉砕石４の上部には、火山岩の粉砕片である母材を畜糞または堆肥と混合して敷き詰めた脱臭層２１を形成している。前記母材は、火山作用により発泡した多孔質性の自然石である火山岩を採取したものであり、その特性はＳｉＯ₂成分が７４〜７８％、Ａ１₂Ｏ₃が１０〜１４％、Ｎａ₂Ｏが４〜５％、Ｋ₂Ｏ２〜３％、その他である。また、気孔率は７０％から８０％、吸水率は１２から１８％、真比重は２．３〜２．５、耐火性は１３５０℃である。そして、この火山岩は黒雲母流紋岩を火山作用で発泡した多孔質の火山岩で繊維化した海綿状（スポンジ状）の融合体でケイ酸分が多く、ほとんどガラス質である。この母材は、微生物の生育環境に適した多孔質石で、保水性・耐酸・耐アルカリ性に優れている。これより、この母材は畜糞または堆肥と混合して敷き詰めた脱臭層２１の中では、自重および水分を含んでも崩れにくいものである。ちなみに、前記母材を高さ２ｍからコンクリートに落下させたり、またその母材を２４時間水中につけた後に取り出して、高さ２ｍからコンクリートに落下させても変形等は生じない。そして、脱臭層２１に用いる母材の大きさが３ｍｍ〜１５ｍｍのものを畜糞または堆肥と混合して使用している。そして、その下部にはステンレスの網２２を敷いて、母材等が下部に落下しない構造としている。

ここで、悪臭ガスを水に溶解し、かつ微生物の菌を生育させるのに必要な水を散布する散水装置３８を説明する。前記散水装置３８は、脱臭層２１の上部に、悪臭ガスを水に溶解し、かつ微生物の菌を生育させるのに必要な水を散布する噴霧ノズル３１を複数設け、それに給水管３２を接続し、その先にはポンプ３３を散水循環槽３４内に配置し、その散水循環槽３４の一方には、脱臭の筐体３の下部に位置する排水管３５を接続し、他方には水を散水循環槽３４に補給する補給水管３６を接続し、その水面には自動補給水ボールタップ３７を設けている。

ここで、本実施例の多孔質自然石脱臭装置を運転する場合には、先ず散水装置３８により１日１回で３０分間散水する。これは、前記脱臭層２１にポンプ３３を運転して、散水循環槽３４に溜まった水を汲み上げて圧縮した水を、複数個設けた噴霧ノズル３１から微細水滴に均一に散布する。それにより、母材と畜糞または堆肥とを混合した脱臭層２１の隅々まで水分を行き渡らせることができる。その後、ブロア９を運転し、悪臭ガス発生部１０で発生したアンモニアを主成分とした悪臭ガスをブロア９に吸い込み、それを加圧して筐体３に送出し、送風管５に設けた複数の吹き出し穴８から吹き出し、玉砕石４群の中を通過し、そして網２２を通過して、母材と畜糞または堆肥を混合した脱臭層２１の中に送出する。

ここで前記菌は、母材の気孔率が７０％から８０％より母材の内部に入ることができ、また吸水率が１２から１８％より散水により水分を保有することができるため、生息環境を確保できる。そして、脱臭層２１に送られたアンモニアを主成分とした悪臭ガスは、母材と畜糞または堆肥と混合した脱臭層２１の中を通過する際に、母材等が保有している水分と接触して水に溶け込む。そして、悪臭ガスが溶け込んだアンモニア水等（悪臭ガス水の主成分より総称してアンモニア水等と呼ぶ）は、母材の中を通過する過程で、その中に生息している菌により分解されて悪臭が除去される。これらの過程を通して、悪臭ガス発生部１０から送られてきた悪臭ガスは、脱臭層２１の上部に送られ大気に排気される。そして、この悪臭ガスは２４時間３６５日間連続して送られ、毎朝１回の散水を繰り返して、脱臭をおこなっている。この場合においても、本発明の母材を用いるならば、経年変化を補完するメンテナンスを必要としなくても済むものである。

ここで、この多孔質自然石脱臭装置の実験結果を説明する。多孔質自然石脱臭装置試験方法は、水は朝の９時に一日一回 (２リットル) 散水する。ドレン抜きは朝の９時に一日一回行なう。入口のアンモニア濃度は、１３時と１７時に３００〜４００ｐｐｍを目安として入力する。その時の流量は、３０〜５０Ｌ／ｍｉｎとする。そして、午後５時に検知管を用いて入口及び出口のアンモニア濃度を測定する。また、母材の大きさは、３タイプの母材Ａ、母材Ｂ、母材Ｃのものを用いている。そして、ブロワからの送出する悪臭ガスは、例えば通過風速２６．５ｍｍ／ｓで脱臭層２１が２．５ｍの中を１００秒かかって出力するというゆっくりとしたスピードで脱臭層２１の中を動いている。

そして、母材Ａは大きさ３ｍｍ未満、母材Ｂは大きさ３ｍｍ以上〜１１ｍｍ未満、母材Ｃは大きさ１１ｍｍ以上〜１５ｍｍ以下に分けてそれぞれ試験した結果を説明する。表１は母材を使用した圧力損失結果であり、表２は母材を使用した脱臭試験結果である。表１に示すように、母材Ａは風量５０Ｌ／ｍｉｎで圧力損失５４０Ｐａ、母材Ｂは風量５０Ｌ／ｍｉｎで圧力損失５０Ｐａ、母材Ｃは風量５０Ｌ／ｍｉｎで圧力損失３０Ｐａであった。このことから、母材Ａタイプでは、他の母材ＢおよびＣに対して圧力損失が５００Ｐａ以上大きくなっている。つまり、母材Ａは、通気抵抗が大きく、他の母材ＢおよびＣと同じ性能を得るには、ブロアの能力を上げなければならず、ランニングコストを多く必要とする。また、ブロア容量が大きいものを必要としイニシャルコストも高くなる。ゆえに、母材の大きさは母材Ｂタイプか母材Ｃタイプのものを選定する。

また、表２においては、試験開始から２５日目に、入力４００ｐｐｍのアンモニア成分を有した悪臭ガスは、母材Ａでは０ｐｐｍ、母材Ｂでは０ｐｐｍ、母材Ｃでは１５０ｐｐｍの値を示し、７５％の脱臭効果を得ている。ここで、０ｐｐｍの表現は１ｐｐｍ未満値の濃度を０ｐｐｍと表現している。また、試験開始から５０日目に、入力４００ｐｐｍのアンモニア成分を有した悪臭ガスは、母材Ａでは０ｐｐｍ、母材Ｂでは０ｐｐｍ、母材Ｃでは１８０ｐｐｍの値を示し、５５％の脱臭効果を得ていることから、試験開始から５０日を経過した後においても脱臭効果はあまり変化していない。これより、母材Ｃタイプにおいては、５０％以上の脱臭効果を発揮している。そして、母材の大きさを更に選別した母材Ａ、母材Ｂを使用するならば無臭空気になる程の脱臭効果を有することができる。

また、圧力損失に関係するコスト面と、脱臭能力による脱臭効果は、母材の大きさにより異なっている。

ここで、母材の大きさの選別は、岩石を粉砕機にかけて粉砕した粗目の粉砕片を、細めの網によって加工しておこなっている。そのため、母材Ｃは母材Ｂよりも安価であるが、脱臭能力は少し劣る。一方、母材Ｂは母材Ｃよりも少し高くなるが、アンモニア濃度は０ｐｐｍとなり脱臭能力は高くなっている。

なお、悪臭ガスの供給にブロアを用いたが、ブロアにかえてコンプレッサーを用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。

家畜糞尿から発生するアンモニアが主成分の悪臭ガス以外に、水溶性のガスを分解する用途にも適用できる。

本発明の実施例１による多孔質自然石脱臭装置の全体概要図同脱臭母材の通気抵抗特性図

符号の説明

１屋根部
２基礎部
３筐体
４玉砕石
５送風管
６閉端部
７悪臭ガス導入口
８吹き出し穴
９ブロア
１０悪臭ガス発生部
２１脱臭層
２２網部
３１噴霧ノズル
３２給水管
３３ポンプ
３４散水循環槽
３５排水管
３６補給水管
３７ボールタップ
３８散水装置

Claims

火山岩の粉砕片である母材に微生物を混合させて敷き詰めて形成した脱臭層と、前記脱臭層に悪臭ガスを送出するブロアと、前記悪臭ガスを水に溶解させる散水装置とを有し、前記悪臭ガスを前記脱臭層の中を通過させて微生物の活性化により脱臭をおこなう多孔質自然石脱臭装置にあって、前記母材は火山作用により発泡した多孔質性の気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２％から１８％とからなる火山岩を粉砕して所定の大きさにしたことを特徴とする多孔質自然石脱臭装置。
母材の大きさが３ｍｍ以上から１５ｍｍ以下を主材料としたことを特徴とする請求項１に記載の多孔質自然石脱臭装置。
母材の大きさを３ｍｍ以上から１１ｍｍ未満を主材料としたことを特徴とする請求項１に記載の多孔質自然石脱臭装置。
前記微生物は、蓄糞または堆肥等に生殖したものを用いたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の多孔質自然石脱臭装置。
火山作用により発泡した多孔質性で、気孔率を７０％から８０％、吸水率を１２から１８％とからなる火山岩を砕いて所定の大きさにした母材と、前記母材に蓄糞または堆肥に生殖した微生物を混合してなることを特徴とする多孔質自然石脱臭材。
前記多孔質自然石脱臭材を敷き詰めて形成した脱臭層と、前記脱臭層に悪臭ガスを送出するブロアと、前記悪臭ガスを水に溶解させる散水装置とを備え、前記悪臭ガスを前記脱臭層の中を通過させて脱臭をおこなうことを特徴とする請求項５に記載の多孔質自然石脱臭材を用いた多孔質自然石脱臭装置。