JP2885060B2

JP2885060B2 - 生物脱臭担体

Info

Publication number: JP2885060B2
Application number: JP6080594A
Authority: JP
Inventors: 敏幸中島; 雅一朗西江; 精男三村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH07284629A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、悪臭物質分解性微生物
を用いて悪臭物質の分解処理を行う生物脱臭担体に関す
るものであり、該担体は例えば下水処理場、屎尿処理
場、ゴミ処理場、畜産業施設などから発生する悪臭ガス
や液体（以下、合わせて被処理ガスと称することがあ
る）等の脱臭に利用できる。特に本発明の生物脱臭担体
は、処理すべき悪臭物質の濃度変動（存在・通過の有無
を含む）といった負荷変動にも対応して、有効に脱臭処
理を行うことが可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場、屎尿処理場などから排出さ
れる悪臭ガス等の処理法としては、従来より活性炭吸着
法、薬液洗浄法、生物脱臭法が知られており、なかでも
微生物の分解能力を活用した生物脱臭法は、経済的に有
利であることから、近年広く普及しつつある。

【０００３】生物脱臭法としては主に充填塔方式が採用
されており、この方式はピート（泥炭）、セラミック多
孔体、プラスチック成形体、合成繊維、木炭、高分子ゲ
ル体、活性炭などを支持体として用い、これに微生物を
固定して充填塔に充填し、これに被処理ガスを通し、微
生物により分解させて脱臭を行うものである。

【０００４】被処理ガスの悪臭原因物質のうち、分解脱
臭において特に問題となっているものとしては、硫化メ
チル（以下、ＭＳと称することがある）、二硫化メチル
（以下、ＤＭＳと称することがある）、メチルメルカプ
タン（以下、ＭＭＰと称することがある）等がある。

【０００５】これら悪臭原因物質の被処理ガス中濃度は
それほど高いものでなく、しかも発生時刻と共に濃度変
動を示すものであり、場合によっては全く含まれないこ
とも時として生じる。この様に低濃度で且つ負荷変動が
あるために、この悪臭物質を分解して増殖する微生物に
とっては、基質としての悪臭物質が安定して供給されな
いことになり、該微生物の死滅あるいは分解酵素の生成
低下をもたらして悪臭物質分解活性が低下し、その結果
脱臭装置の効率が低下することは避け切れないこととさ
れていた。例えば、休日により下水処理場の操業が一時
休止したときには、分解微生物の存在する処理槽に新た
な悪臭物質が供給されなくなるが、この様な場合に脱臭
能力の低下が起こる。

【０００６】負荷変動を伴う物質は、上述の様に微生物
による分解処理が難しいことから、従来では活性炭によ
る物理吸着処理に依存することが多かった。そこで上述
の問題を解決する装置として、特開平３−１８１３１３
号公報に記載の生物脱臭装置（以下、先願公開発明と称
す）が示された。

【０００７】この生物脱臭装置は、悪臭物質を分解する
微生物を担持する充填層を、悪臭成分の各々に対して各
々の層、即ち硫化水素分解層、ＭＭＰ分解層、ＭＳ分解
層という様に複数層設け、給気される悪臭ガス中の個々
の成分によって個別特異的に分解する様にしたものであ
って、特にＭＳ分解層のガス流通上流側に、ＭＳを破過
吸着した吸着材層を設けたものである。

【０００８】分解微生物のうち特にＭＳ分解微生物は、
基質であるＭＳがなくなるとＭＳ分解処理能力が低下す
る。そこで、給気される悪臭ガスにＭＳが存在しないと
きには、上記吸着材層からＭＳを脱着して、下流のＭＳ
分解層にＭＳを供給するという様にしてＭＳ分解微生物
にＭＳを常に供給し、ＭＳ分解能力を維持することによ
って高処理能力に保っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された従来の生物脱臭装置は、別置きの吸着材
層を設備する必要がある為、装置が大型となり、また設
備費が過大になるという問題があった。本発明は以上の
様な問題を解決するためになされたものであって、別置
きの層を設けずに装置全体をコンパクトなものとしつ
つ、分解微生物が基質不足となって処理活性が落ちるこ
とのない生物脱臭担体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る生物脱臭担
体は、悪臭物質分解性微生物を担持する反応ゾーン（以
下、反応ゾーンと称す）と、微生物が侵入し得ない担体
で構成された悪臭物質吸脱着ゾーン（以下、吸脱着ゾー
ンと称す）を併せ持つものである。これら各ゾーンの配
置形態は、吸脱着ゾーンを中央部とし、それを囲む様に
反応ゾーンが配置された構造とすると良く、またその逆
に反応ゾーンを中央にし、それを囲む様に吸脱着ゾーン
を配置しても良い。あるいは反応ゾーンと吸脱着ゾーン
とが向き合って結合配置されたものであっても良い。更
に反応ゾーンの内部に吸脱着ゾーンがパッチ状に散在す
る様な配置としても良く、種々の配置形態が挙げられ
る。尚、反応ゾーンにはゲル状のものを用いるのが良
い。

【００１１】また本発明に係る生物脱臭担体は、上記反
応ゾーンと吸脱着ゾーンとをガス透過性隔壁を介して一
体化するのが好ましい。上記隔壁は骨格機能を発揮する
ものであり、この骨格機能を有する構造例としては、例
えば表面に細孔を有する筒状のもの、あるいは螺旋状の
もの等が挙げられる。更に本発明においては、前記反応
ゾーンが前記悪臭物質分解性微生物を包括固定するもの
であることが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明に係る生物脱臭担体の反応ゾーンとは、
悪臭物質を分解する微生物が担体に付着あるいは包括さ
れる等して担持されたゾーンであって、この反応ゾーン
において悪臭物質が分解脱臭処理される。該反応ゾーン
は微生物を包括固定することから、ゲル状のものが推奨
される。

【００１３】生物脱臭担体の吸脱着ゾーンとは、上記悪
臭物質を一時的に吸収・貯蔵するゾーンであって、給気
される被処理ガス中に悪臭物質が存在しなくなるか、或
は非常に低濃度になったときに、該吸脱着ゾーンから悪
臭物質を脱着し拡散する。この拡散した悪臭物質を反応
ゾーンの悪臭物質分解微生物が基質として利用する。

【００１４】この様に当該分解微生物には常にある程度
の濃度の悪臭物質が供給されるから、該微生物は死滅や
活性低下を起こさずに、常に一定水準の処理活性を保ち
得ることになる。つまり被処理ガス中の悪臭物質に濃度
変動（含有されない場合を含む）が起きても、反応ゾー
ンの微生物は安定した活性を維持することができる。

【００１５】生物脱臭担体に用いるゲルとしては、ポリ
ビニルアルコール（以下、ＰＶＡと称す）、ポリエチレ
ングリコール、ポリアクリルアミド、ゼラチン、アルギ
ン酸ナトリウム等が挙げられる。また反応ゾーンにはゲ
ルが用いられるが、吸脱着ゾーンにはゲル以外のもの、
例えばゼオライト等を用いても良い。

【００１６】既述の先願公開発明では、吸着材層の担体
の内部に微生物が侵入して層全体が微生物の生育層にな
ること、また微生物が侵入しない様な担体であっても該
担体表面に微生物が付着してＭＳの吸脱着能を低下させ
るのではないかと懸念しており、これを回避するという
観点から、吸着材層を別に設け、吸着材層を乾燥状態に
保って微生物が付着しない様にしていた。しかし本発明
の様な反応ゾーンで微生物を包括固定化し、吸脱着ゾー
ンでは微生物を包括固定化しない生物脱臭担体において
は、上記の様な問題を生じない。即ち反応ゾーンの微生
物はゲル内に閉じ込められているから、他の層に移って
いくことはなく、またたとえ微生物の増殖によりゲルに
亀裂が生じて微生物がゲルの外へ出たとしても、吸脱着
ゾーンはその内部に微生物が侵入し得ない担体で構成す
ることができるから、吸脱着ゾーンが反応ゾーン化して
しまうことはなく、吸脱着能を保つ。また先願公開発明
では下方の吸着材層に微生物がどんどん落下してくるた
め、乾燥により微生物の増殖を押える必要があったが、
本発明においては、生物脱臭担体の充填処理塔が常に散
水されていることから、ゲルの亀裂から出た微生物は洗
い流され、反応ゾーンのゲル外に多量の微生物が存在す
るということがない。

【００１７】本発明の生物脱臭担体は、先願公開発明と
異なり反応ゾーンと吸脱着ゾーンを併せ持つ構成であ
り、別置の吸着材層を設ける必要がないことから、生物
脱臭装置をコンパクトなものにできる。

【００１８】次に本発明の生物脱臭担体のうち、ガス透
過性隔壁（以下、隔壁と称することがある）を介して反
応ゾーンと吸脱着ゾーンとが一体化した生物脱臭担体に
ついて説明する。ゲル担体等の様に荷重に対する強度が
弱い担体を用いる場合において、担体の内部に骨格とな
るガス透過性隔壁を備えることで、対荷重強度を高める
ことができる。

【００１９】このガス透過性隔壁を介して一方側には悪
臭物質の吸脱着を行う吸脱着ゾーンを備え、他方側には
悪臭物質分解微生物を担持した反応ゾーンを配置する。
そして前述の様に被処理ガス中の悪臭物質が不存在或は
極めて低濃度となった場合に、前記一方側の吸脱着ゾー
ンから悪臭物質が脱着・拡散し、隔壁を介して前記他方
側の反応ゾーンに担持された微生物に供給される。従っ
て前述と同様に、悪臭物質の負荷変動が生じているとき
であっても、微生物には常に必要量の悪臭物質が供給さ
れ、従って脱臭処理の活性が低下せず、安定に保たれ
る。

【００２０】

【実施例】図１及び図２は本発明の実施例１，２に係る
生物脱臭担体を示す断面図である。図において、３は生
物脱臭担体で、長さは約１〜５ｃｍ、幅は約０．５〜
２．５ｃｍ程である。１は吸脱着ゾーンで、悪臭物質を
一時的に吸収して貯蔵し、悪臭物質を適宜脱着して拡散
するゾーンである。２は反応ゾーンで、ここには悪臭物
質分解微生物が付着或は包括により担持されており、該
微生物により悪臭物質の分解反応が行われるゾーンであ
る。次に図１に示す生物脱臭担体（実施例１）におい
て、反応ゾーンと吸脱着ゾーンを共にゲルとした場合の
製造方法について述べる。

【００２１】まず、ゲルとなる高分子を水に溶解してゲ
ル材の溶液とし、化学的或は物理化学的方法、例えばゲ
ル材溶液に架橋剤（ＰＶＡの場合ではホウ酸）を添加し
たり、或は凍結−融解を繰り返すといった方法で分子間
を架橋して高分子の鎖を部分的につなぎ止め、ゲル化さ
せる（第１段階）。例えばＰＶＡゲルの場合では、ＰＶ
Ａ溶液に少量のアルギン酸ナトリウムを混ぜ（尚、内側
のゾーンを反応ゾーンとする場合は、このとき悪臭物質
分解微生物を混ぜる）、これを塩化カルシウム溶液に滴
下して仮固めをし、更に凍結−融解を繰り返してＰＶＡ
を架橋し、ゲルビーズを作る。

【００２２】次に、このゲル化したものを、同種或は異
種のゲル材の入った溶液に入れ、表面にゲル溶液をコー
ティングする。このときゲル溶液の温度を変えて粘性を
加減することにより、コーティングの量を多くしたり、
或は少なくすることができる。これを上記と同様に化学
的或は物理化学的方法で架橋してゲル化させ（第２段
階）、図１に示すような二重構造のゲル担体をつくる。
この外側のゲル化前の溶液中に、特定の悪臭物質分解微
生物を混ぜておけば、その微生物を包括固定したゲル
（反応ゾーン２）とすることができる。尚、担体の強度
を上げるため、吸脱着ゾーンをゼオライト等の強度の高
いもので構成してこれを心材とし、該心材を包み込む様
に反応ゾーンのゲルを配置する様にしても良い。

【００２３】次に図２に示す生物脱臭担体（実施例２）
において、反応ゾーンと吸脱着ゾーンを共にゲルとした
場合の製造方法について述べる。上述と同様に第１段階
でできたゲルを、ゲル材の入った溶液に、実施例１の如
く完全に漬け込むのではなく、部分的に接触させて接着
し、上記と同様にゲル化し、図２に示す様な反応ゾーン
２と吸脱着ゾーン１が隣り合ったゲル担体をつくる。

【００２４】＜実験＞次に生物脱臭担体が悪臭物質を吸
脱着する能力を調べる実験モデルについて説明する。図
３はこの実験モデルを説明するための図である。図中、
４はＰＶＡゲルのブロックで、悪臭物質の吸脱着を行
う。５はデシケータ、６はデシケータ５内に充満された
ＭＳガスである。１１はガラス容器で、その内部は悪臭
物質分解微生物を懸濁した無機培地７で満たされてい
る。尚、培地７には当初ＭＳは存在しない。８は溶存酸
素電極で、培地７中の溶存酸素量を測定する。１０はマ
グネティックスターラー、９はその回転子で、溶存酸素
電極８による測定の際に、電極８と溶液との接触を一定
に行なわせるために用いる。１２は微生物の環境を適温
に保つための恒温槽である。尚、本実験ではＰＶＡゲル
ブロック４が吸脱着ゾーンに、また培地７が反応ゾーン
に相当する。

【００２５】次に実験方法について説明する。まず図３
（ａ）に示す様に、１００ppm のＭＳガス６（ＭＳは悪
臭物質の代表として用いた）で満たされたデシケータ５
内にＰＶＡゲルブロック４を入れ、１２時間放置した。
その後図３（ｂ）に示す様に、ＰＶＡゲルブロック４を
微生物懸濁無機培地７に浸漬し、該培地７の溶存酸素濃
度の経時変化を調べた。培地７にＭＳが存在した場合
は、微生物によりＭＳが酸化分解されて、容器１１内の
酸素濃度が減少することとなる。従って培地７の溶存酸
素の減少を調べることにより、ＰＶＡゲルブロックがＭ
Ｓを吸収し（図３（ａ）での工程）、放出する（図３
（ｂ）での工程）か否かが分かる。培地７の溶存酸素濃
度の測定結果を図４に示す。

【００２６】図４に見られる様に、酸素濃度が減少して
おり、この結果からＰＶＡゲルは悪臭物質（ＭＳ）を吸
収して貯蔵する能力を持ち、且つ拡散により外部に放出
することができるということが分かる。

【００２７】＜実施例１＞次に図１に示す生物脱臭担体
（実施例１）を用いて悪臭ガスを処理する場合について
説明する。予め生物脱臭担体３の吸脱着ゾーン１に悪臭
物質を吸着させておき、生物脱臭装置の処理塔に充填す
る。被処理ガスの処理に際し、悪臭物質が被処理ガス中
に存在する場合には、反応ゾーン２に担持された微生物
はその被処理ガス中の悪臭物質を分解処理し、脱臭され
たガスとして処理塔外へ排出する。このとき吸脱着ゾー
ン１の悪臭物質は該吸脱着ゾーン１に貯蔵された状態を
保つ。

【００２８】次に被処理ガス中の悪臭物質の濃度が極め
て低濃度或は存在しない場合には、吸脱着ゾーン１の悪
臭物質が脱着して拡散し、反応ゾーン２の微生物がその
悪臭物質を取り込んで分解処理する。この様に上記微生
物には常に基質である悪臭物質が供給され、微生物は活
性を高く保ち続けることができる。尚、分解しきれなか
った過剰の悪臭を吸脱着ゾーンに蓄えることもできる。

【００２９】生物脱臭担体の構造として、図１（実施例
１）に示す様に、吸脱着ゾーン１を中央部とし、それを
囲む様に反応ゾーン２を配置するというように構造とす
れば、反応ゾーン２の微生物が被処理ガスに直接触れる
為、悪臭物質と微生物の接触効率が上がり脱臭効率が高
くなる。

【００３０】逆に反応ゾーンを中央にしそれを囲む様に
吸脱着ゾーンを配置する様にすれば、反応ゾーンに伝わ
る外部からの物理的、化学的環境変化が緩和される為、
微生物の生理的環境を安定に維持し易い。

【００３１】＜実施例２＞図２は本発明の実施例２に係
る生物脱臭担体を示す図である。図２に示す様に、本実
施例２の生物脱臭担体の構造は、反応ゾーン２と吸脱着
ゾーン１とが隣り合って配置されたものであるが、この
場合は、反応ゾーンにとっては反応効率が高くなる利点
があり、吸脱着ゾーンにとっては吸脱着効率が良くなる
という利点がある。

【００３２】上記実施例１，２の様に、反応ゾーンと吸
脱着ゾーンとを併せ持つ担体としては、両ゾーンを同種
の材料で構成しても良いし、異種の材料で構成しても良
い。反応ゾーンにはゲルが用いられるが、吸脱着ゾーン
にはゲル以外のものを用いても良く、例えば吸脱着ゾー
ンにゼオライトを用い、これを心材として反応ゾーンの
ゲルで包み込む構成としたものでも良い。尚担体として
ＰＶＡゲル担体を用いた場合は、耐久性が高く、比較的
低コストであるという利点を有する。

【００３３】＜実施例３＞次に隔壁を有する生物脱臭担
体について説明する。図５は本発明に係る生物脱臭担体
の実施例３を示す斜視図であり、図中、１７は生物脱臭
担体、１３は隔壁で、その表面には細孔１６が多数設け
られている。１４は吸脱着ゾーンのゲルで隔壁１３内に
存在する。１５は反応ゾーンのゲルで、隔壁１３を包む
様に存在する。図６は生物脱臭装置における処理塔１８
を示す概略断面図で、処理塔１８には上記生物脱臭担体
１７が充填してある。図中、１９は被処理ガスの導入
管、２０は処理済ガスの排出管である。

【００３４】脱臭処理の操業においては、図６に示す様
に導入管１９から被処理ガスが処理塔１８に導入され、
生物脱臭担体１７を経て塔外へ排出される。前述と同様
に、導入管１９から導入される被処理ガス中に悪臭物質
が含まれる（微生物の活性が落ちない程度の濃度）場合
は、反応ゾーンゲル１５（図５参照）の微生物によって
悪臭物質が分解処理されて、脱臭されたガスとなって排
出管２０から排出される。導入される被処理ガス中の悪
臭物質が極めて低濃度或は含まれない場合は、吸脱着ゾ
ーンゲル１４に貯蔵されていた悪臭物質が脱着して拡散
し、細孔１６を通して反応ゾーンゲル１５の微生物に供
給される。この様にして、常に微生物に悪臭物質が供給
されることとなるから、該微生物は基質不足による死滅
や活性低下を起こすことなく、高い分解処理活性を維持
し続ける。

【００３５】悪臭物質を脱着した吸脱着ゾーンゲル１４
は、悪臭物質を含む被処理ガスが流入した際に、その悪
臭物質の一部を吸着し（他の一部は微生物により処理さ
れる）、次に被処理ガス中の悪臭物質が低濃度或は不含
有となるときに備える。

【００３６】本実施例３では、生物脱臭担体１７は隔壁
１３を有しているから、担体の強度が向上し、ゲルが圧
力によりつぶれてしまうということがない。特にゲルの
担体が水分含量比の高い低濃度ゲルの場合は加重に対す
る強度が弱いが、本実施例３の様に隔壁を用いることで
その強度が高まる。尚反応ゾーンゲル１５、吸脱着ゾー
ンゲル１４の材料としては上記実施例１，２と同様、同
種のものでも異種のものでも良く、また吸脱着ゾーンに
はゲルでないものを用いても良い。

【００３７】本実施例３の様な筒状の隔壁１３を有する
生物脱臭担体１７は、例えば球状のものに比べ、担体同
士が密着せず適度な空隙を形成するから、被処理ガス通
風における圧力損失が低く抑えられ、送風ファンの電気
代等のコストを抑えることができる。また担体一つ当た
りの体積に対する比表面積が大きくなるから、悪臭物質
との接触効率が良くなる。尚、吸脱着ゾーンゲル１４に
は、前もって悪臭物質を十分に吸着・貯蔵させておいて
もよいし、処理塔に充填してから被処理ガスに含まれる
悪臭物質を利用して吸着・貯蔵させても良い。

【００３８】上記隔壁の構造としては、図５に示す様な
表面に細孔を有する筒状の骨格構造に限るものではな
く、その形状，長さ，隔壁の厚さ等を種々変更しても良
い。この様な種々の形状の隔壁を用いることにより、担
体も種々の形状、例えば球状、ドーナツ状、棒状、らせ
ん状などの形状にすることができる。また隔壁表面に設
けられた細孔も上記図５に示す楕円形状に限るものでは
なく、内外への悪臭物質の拡散が可能であれば矩形，ス
リット状等、どのような形状であっても良い。

【００３９】尚上記実施例３では、反応ゾーンを外側
に、吸脱着ゾーンを内側としたが、これに限らず、逆に
反応ゾーンを内側にし、吸脱着ゾーンを外側にしても良
い。この場合は、外部の物理的、化学的環境変化が緩和
されてから反応ゾーンの微生物に到達するから、微生物
の生理学的環境を安定に維持し易くなる。

【００４０】

【発明の効果】以上の様に本発明に係る生物脱臭担体に
おいては、反応ゾーンと吸脱着ゾーンを併せ持つ様にし
たから、悪臭物質の負荷変動が生じる様な場合があって
も、悪臭物質吸脱着用の別の層を設けずに生物脱臭装置
をコンパクトなものとしながら、悪臭分解微生物の活性
を高く保ち続けることができる。従って生物脱臭装置の
処理効率を高めるという効果がある。また本発明に係る
生物脱臭担体を生物脱臭装置に採用した場合には、装置
そのものの改変を要しないから、既存の装置への適用が
容易である。またガス透過性隔壁を介して反応ゾーンと
吸脱着ゾーンを一体化する様にしたから、担体の強度が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る生物脱臭担体を示す断
面図。

【図２】本発明の実施例２に係る生物脱臭担体を示す断
面図。

【図３】担体の悪臭物質吸脱着能を調べる実験モデルの
説明図。

【図４】溶存酸素濃度の経時変化を示すグラフ。

【図５】本発明の実施例３に係る生物脱臭担体を示す斜
視図。

【図６】本発明の実施例３に係る生物脱臭担体を有する
処理塔を示す概略断面図。

【符号の説明】

１吸脱着ゾーン２反応ゾーン３，１７生物脱臭担体４ＰＶＡゲルブロック１３隔壁１４吸脱着ゾーンゲル１５反応ゾーンゲル１６細孔１８処理塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三村精男茨城県つくば市観音台１丁目25番14号株式会社神戸製鋼所筑波研究地区内 (56)参考文献特開昭64−47424（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−97628（ＪＰ，Ａ) 特開平３−178316（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−767（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/38 B01D 53/34 B01D 53/81

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】悪臭物質分解性微生物を担持する反応ゾ
ーンと、微生物が侵入し得ない担体で構成された悪臭物
質吸脱着ゾーンを併せ持つことを特徴とする生物脱臭担
体。
【請求項２】悪臭物質分解性微生物を担持する反応ゾ
ーンと、微生物が侵入し得ない担体で構成された悪臭物
質吸脱着ゾーンとが、ガス透過性隔壁を介して一体化さ
れたものであることを特徴とする生物脱臭担体。
【請求項３】前記反応ゾーンが前記悪臭物質分解性微
生物を包括固定するものである請求項１または２に記載
の生物脱臭担体。