JP2009273987A

JP2009273987A - 脱臭装置

Info

Publication number: JP2009273987A
Application number: JP2008126244A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Haruta; 一吉春田
Original assignee: NICHIBOO KK
Current assignee: NICHIBOO KK
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】装置仕様を一定とすることができ、しかもコストを低く抑えることができる脱臭装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかる脱臭装置１は、臭気物質を分解する微生物を含む脱臭浄化媒体（Ｍ）を含む脱臭層４と、脱臭層４を下方から支持するとともに被処理ガスを拡散可能とする拡散層３とを備え、この拡散層３は、ガス流通可能な立体網状構造体２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場などで発生する硫化水素等の臭気物質を含むガスを脱臭する装置に関する。

下水処理場等の施設では、硫化水素等の臭気物質を含むガスが発生するため、脱臭装置が使用されている（例えば、特許文献１を参照）。
図３は、脱臭装置の一例を示すもので、脱臭装置２１は、被処理ガスを導入する導管２と、導管２からの被処理ガスを拡散させる拡散層２３と、臭気物質を分解する微生物を含む脱臭層４とを槽５内に備えている。
拡散層２３は、多数の栗石１０ａからなる下層１０と、砕石１１ａからなる上層１１とを備えており、栗石１０ａおよび砕石１１ａの隙間を通して被処理ガスが水平方向に拡散し、全体に行きわたるようになっている。拡散層２３は、脱臭層４を支持する支持層としても機能する。
導管２は、被処理ガスを導く主導管２ａと、これに接続された複数の枝導管２ｂとを有する。枝導管２ｂは、例えば網状体からなる管体とされ、主導管２ａからのガスを、拡散層２３の全体に放出することができるようになっている。
導管２から導入された被処理ガスは、拡散層２３で拡散しつつ上昇し、脱臭層４を通過する際に臭気物質が除去される。
登録実用新案第３０２８１３４号公報

上記脱臭装置１では、直管状の主導管２ａおよび枝導管２ｂが用いられるため、脱臭装置１の平面視形状に関して設計の自由度が低かった。このため、脱臭装置１の平面視形状は、ほとんどが矩形状であった。
さらに、重量が大きい栗石１０ａおよび砕石１１ａを使用するため、その搬入に多大な手間およびコストを要するという問題があった。また、栗石１０ａは一定の形状のものを入手するのが難しく、装置の仕様にばらつきが生じることがあった。
また、拡散層２３を設けず、これに代えて、ステンレスなどからなる支持枠体を設けることもできるが、この場合には、支持枠体に多大な費用を要するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置仕様を一定とすることができ、しかもコストを低く抑えることができる脱臭装置を提供することを目的とする。

本発明の脱臭装置は、臭気物質を含むガスを脱臭する装置であって、被処理ガス中の臭気物質を分解する微生物を含む脱臭浄化媒体を含む脱臭層と、この脱臭層を下方から支持するとともに被処理ガスを拡散可能とする拡散層とを備え、この拡散層は、ガス流通可能な立体網状構造体からなることを特徴とする。
前記拡散層は、合成樹脂製の繊維体を、ガス流通可能な隙間ができるように絡ませた状態で互いに固着させた多孔質状の立体網状構造体からなることが好ましい。
前記拡散層は、ポリプロピレンからなることが好ましい。

本発明によれば、拡散層が軽量の立体網状構造体からなるので、その運搬が容易であり、施工コスト削減が可能である。
また、ガス流通可能な立体網状構造体を用いるので、被処理ガスが容易に拡散層全体に行きわたる。このため、被処理ガスを導入する導管を槽内に設置する必要がなく、拡散層の形状に制限がない。よって、脱臭装置の平面視形状に関する設計の自由度が高く、任意の形状を選択できる。
また、立体網状構造体としては、市販の大量生産品を用いることができるため、装置仕様を一定とすることができる。

図１および図２は、本発明の脱臭装置の一実施形態を示すものである。
ここに示す脱臭装置１は、槽５内に、被処理ガス中の臭気物質を分解する微生物を含む脱臭浄化媒体Ｍからなる脱臭層４と、脱臭層４を下方から支持するとともに被処理ガスを拡散可能とする拡散層３とを備えている。
図２に示す符号６は、被処理ガスを槽５に導く外部導管である。

図１に示すように、拡散層３は、立体網状構造体２からなる。
立体網状構造体２とは、繊維体２ａを立体的に組み合わせて網状に構成した構造体であり、これら繊維体２ａの隙間をガスが流通可能となっている。具体的には、繊維体２ａを、ガス流通可能な隙間ができるように絡ませた状態で互いに固着させた多孔質構造とするのが好ましい。
立体網状構造体２は、ガスが流通できるように構成されているため、これらの隙間を通して被処理ガスが水平方向に拡散し、拡散層３の全体に行きわたるようになっている。

拡散層３は、立体網状構造体２には、脱臭層４の重量が加えられても変形しないだけの強度が与えられており、脱臭層４を支持する支持層としても機能する。
立体網状構造体２を構成する繊維体２ａの外径は、例えば１〜２ｍｍとすることができる。
繊維体２ａの材料としては、合成樹脂を用いることができる。例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどが使用できる。特に、ポリプロピレンは、軽量で強度が高く、しかも耐薬品性、耐候性にも優れているため好適である。
立体網状構造体２の表面積は、例えば４０〜２５０ｍ^２／ｍ^３とすることができる。
合成樹脂製の立体網状構造体２のみかけの体積当たりの重量は、１０〜１００ｋｇ／ｍ^３とすることができるため、栗石を用いる場合に比べ、拡散層３の体積当たりの重量を大幅に小さくできる。例えば、栗石を用いた拡散層に比べ、その体積当たりの重量を１／１００〜１／２０とすることができる。
なお、立体網状構造体２は、合成樹脂に限らず、他の材料、例えば金属からなるものも使用できる。

脱臭層４に用いられる脱臭浄化媒体Ｍとしては、土壌（黒ボク土など）、砕石、人工媒体などを用いることができる。
特に、人工媒体を用いるのが好ましく、この人工媒体としては、無機物からなる無機担体と、脱臭層４内の臭気物質分解微生物が資化し得る有機物とを含むものを用いるのが好適である。
上記無機担体としては、鉱物（ゼオライトなど）、活性炭、セラミック媒体などが使用可能である。無機担体は、粒径が小さすぎると、脱臭層４の通気抵抗が大きくなり被処理ガスが短絡路を形成しやすくなるため、平均粒径が２ｍｍ以上であるものを用いるのが好ましい。
上記有機物としては、臭気物質分解微生物が資化し得るものが用いられる。

人工媒体としては、特に、粒状ゼオライトと活性炭とを含む無機担体と、有機物とを含むものを用いるのが好ましい。
粒状ゼオライトは、臭気物質を吸着除去する機能を持ち、かつｐＨ緩衝材としても機能するものが好適である。例えば、クリノプチロライト、モルデナイトのうち少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。なお、主成分とは当該成分を重量基準で５０％を越えて含むことをいう。
粒状ゼオライトの粒径は、小さすぎれば、脱臭層４の通気抵抗が大きくなって被処理ガスが短絡路を形成しやすくなり、大きすぎれば、比表面積が小さくなって臭気物質の吸着量が低下する。このため、平均粒径が２〜５ｍｍであるものが好適である。

粒状ゼオライトの添加量は、少なすぎれば臭気物質の吸着作用が低下し、多すぎればコストの点で不利である。このため、粒状ゼオライトの添加量は、脱臭浄化媒体Ｍ全体に対して、２０〜５０ｖｏｌ％（好ましくは２０〜４０ｖｏｌ％、さらに好ましくは２５〜４０ｖｏｌ％）が好適である。

活性炭は、水を保持する機能、臭気物質を吸着除去する機能、および微生物を担持する機能を持つものが好適である。
活性炭の粒径は、小さすぎれば、脱臭層４の通気抵抗が大きくなって被処理ガスが短絡路を形成しやすくなり、大きすぎれば、比表面積が小さくなって臭気物質の吸着量が低下する。このため、平均粒径が１〜３ｍｍ（好ましくは２〜３ｍｍ）であるものが好適である。

活性炭の添加量は、少なすぎれば臭気物質の吸着作用が低下し、多すぎればコストの点で不利である。このため、活性炭の添加量は、脱臭浄化媒体Ｍ全体に対して、２０〜５０ｖｏｌ％（好ましくは２０〜４０ｖｏｌ％、さらに好ましくは２５〜４０ｖｏｌ％）が好適である。

有機物は、脱臭層４内の臭気物質分解微生物のエネルギー源となるものである。有機物は、脱臭層４内の臭気物質分解微生物が資化し得るものであれば特に限定されないが、長期間にわたってエネルギー源として作用させるには、比較的生分解しにくいもの、例えばバーク堆肥、ピートモスを用いるのが好適である。
有機物の添加量は、少なすぎれば、臭気物質分解微生物の機能が低下し臭気物質分解効率が低下する。添加量が多すぎる場合には、脱臭層４の通気抵抗が大きくなり、脱臭層４を通過するガスが短絡路を形成しやすくなる。
このため、有機物の添加量は、脱臭浄化媒体Ｍ全体に対して、２０〜５０ｖｏｌ％（好ましくは２０〜４０ｖｏｌ％、さらに好ましくは２５〜４０ｖｏｌ％）が好適である。

脱臭浄化媒体Ｍには、臭気物質分解微生物を含む種菌を含有させると、装置の運転開始後、短時間で脱臭効率を高めることができるため好ましい。
種菌は、臭気物質分解微生物の供給源となるもので、この種菌としては、火山性腐植土壌（例えば黒ボク土）を用いるのが好ましい。これは、火山性腐植土壌には臭気物質を分解、資化し得る微生物が多く含まれるためである。種菌としては、汚泥コンポストを用いることもできる。

種菌の添加量は、２０ｖｏｌ％以下（好ましくは５〜２０ｖｏｌ％、さらに好ましくは５〜１５ｖｏｌ％）とするのが好適である。この添加量が上記範囲を越えると、脱臭層４の通気抵抗が大きくなり被処理ガスが短絡路を形成しやすくなる。またこの添加量に関して好適な下限値を示したのは、添加量が上記下限値未満であると、脱臭装置１の脱臭効率が定常状態となるのに時間がかかるようになるためである。
粒状ゼオライト、活性炭、および有機物の添加量は、乾燥状態の容積に基づいて定めることができる。また種菌の添加量は、湿潤状態の容積に基づいて定めることができる。

脱臭浄化媒体Ｍは、粒径が２ｍｍ以上（好ましくは２〜４．７６ｍｍ）である成分を５０質量％以上含有することが望ましい。この成分の含有率が上記範囲未満であると、脱臭層４の通気抵抗が大きくなり、脱臭層４を通過するガスが短絡路を形成しやすくなる。
脱臭層４の厚さは、４０ｃｍ以上が好ましい。厚さをこの範囲とすることによって脱臭処理効率を高めることができる。脱臭層４の厚さが大きすぎると、脱臭層４が圧密化しやすくなるため、この厚さは６０ｃｍ以下が好ましい。

図１および図２において、符号１２は、隣り合う２つの層を隔てる網状体などの隔離体である。符号１３は、槽５内の水を排出する排水管である。符号１４は排水ピットである。符号１５は、脱臭層４の表面に水を散布するスプリンクラーである。
脱臭層４の表面には、砂利層１６を設けることができる。

次に、脱臭装置１の使用方法について説明する。本発明が対象とする臭気物質としては、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルなどの含硫臭気物質；アンモニアなどの含窒臭気物質を挙げることができる。
臭気物質の発生源となり得る設備としては、下水処理場、屎尿処理場、合併処理浄化施設などの廃水処理施設の汚泥濃縮槽、汚泥脱水機、沈砂池、最初沈殿池、コンポスト発酵施設などを挙げることができる。臭気物質濃度が高くなりやすい処理方式としては、嫌気好気ろ床法が挙げられる。

臭気物質発生源において発生した臭気物質を含有するガス（被処理ガス）を、外部導管６を通して拡散層３に導入する。
被処理ガスは、立体網状構造体２の繊維体２ａの隙間を通って拡散層３の全体に拡散しつつ上昇し、脱臭層４を通過し、処理ガスとして大気に放出される。

脱臭層４における空間速度（ＳＶ）は、１５〜７０（１／Ｈｒ）が好ましい。
脱臭層４における空塔速度は、３〜８ｍｍ／秒が好ましい。
脱臭層４内の脱臭浄化媒体Ｍと被処理ガスとの接触時間は５０〜２００秒が好ましい。

脱臭層４を通過する際、被処理ガス中の臭気物質のうち易水溶性のものは、脱臭層４内において水に溶解しイオン化し、上記脱臭浄化媒体Ｍ表面にイオン吸着される。
臭気物質のうち難水溶性のもの（硫化メチル、二硫化メチルなど）は、水分が介在せずに脱臭浄化媒体Ｍ、特に粒状ゼオライトおよび活性炭に物理的に吸着される。脱臭浄化媒体Ｍに吸着した臭気物質は、脱臭浄化媒体Ｍ表面の臭気物質分解微生物の酸化、還元作用などにより分解されること等により無臭化する。

臭気物質分解微生物としては、硫黄酸化細菌（Thiobacillus属細菌、Beggiatoa属細菌など）、硝化細菌（Nitrosomonas属細菌、Nitrobactor属細菌など）、脱窒細菌（Pseudomonas属細菌、Paracoccus属細菌など）、従属栄養細菌（Pseudomonas属細菌など）などが挙げられる。
例えば、含硫臭気物質である硫化水素は、水に溶解してイオン化することにより無臭化する。また、このイオンの一部は硫黄酸化細菌の作用により酸化されることにより無臭の硫黄酸化物となる。
硫化メチルや二硫化メチルは従属栄養細菌などにより酸化分解され、分解物である硫化水素は上記過程に従って無臭化される。
含窒臭気物質であるアンモニアは、好気的条件下で硝化細菌の作用により硝化されて無臭化される。生成した硝酸または亜硝酸は、嫌気的条件下で脱窒細菌の作用により無臭の窒素ガスとなる。

無臭化した分解物（硫黄イオン、硫黄酸化物、硝酸など）は、水に溶解した状態のまま排水管１３を通して槽５から導出され、排水ピット１４を経て系外に排出される。
分解により無臭のガスとなった分解物（窒素ガスなど）は、脱臭層４を通過して大気に放出される。

上記脱臭装置１によれば、拡散層３が軽量の立体網状構造体２からなるので、栗石を用いる場合に比べ、その運搬が容易であり、施工コスト削減が可能である。
また、ガス流通可能な立体網状構造体２を用いるので、被処理ガスが容易に拡散層３全体に行きわたる。このため、被処理ガスを導入する導管を槽５内に設置する必要がなく、拡散層３の形状に制限がない。よって、脱臭装置１の平面視形状に関する設計の自由度が高く、任意の形状を選択できる。
また、立体網状構造体２としては、市販の大量生産品を用いることができるため、装置仕様を一定とすることができる。

さらに、脱臭装置１では、難水溶性の臭気物質（硫化メチル、二硫化メチルなど）が、脱臭浄化媒体Ｍ、特に粒状ゼオライトおよび活性炭に物理的に吸着され、脱臭浄化媒体Ｍ中の微生物によって分解される。このため、被処理ガス中に高濃度の臭気物質が残存した場合でも、この臭気物質を効率よく分解することができる。
また、粒状ゼオライトおよび活性炭を使用することによって、長期にわたって圧密現象による脱臭層４の表面の固結化を防止することができ、通気性及び排水性を高め、降雨時の冠水や短絡路形成による処理効率の低下を防ぐことができる。

本発明の脱臭装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。図１に示す脱臭装置の全体を示す概略構成図である。従来の脱臭装置の一例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１…脱臭装置、２…立体網状構造体、２ａ…繊維体、３…拡散層、４…脱臭層、Ｍ…脱臭浄化媒体。

Claims

臭気物質を含むガスを脱臭する装置であって、
被処理ガス中の臭気物質を分解する微生物を含む脱臭浄化媒体（Ｍ）を含む脱臭層（４）と、
この脱臭層を下方から支持するとともに被処理ガスを拡散可能とする拡散層（３）とを備え、
この拡散層は、ガス流通可能な立体網状構造体（２）からなることを特徴とする脱臭装置（１）。
前記拡散層は、合成樹脂製の繊維体（２ａ）を、ガス流通可能な隙間ができるように絡ませた状態で互いに固着させた多孔質状の立体網状構造体からなることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
前記拡散層は、ポリプロピレンからなることを特徴とする請求項１または２に記載の脱臭装置。