JP4026256B2 - 生物脱臭装置の馴養方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニアの無臭化を対象とする生物脱臭装置の馴養方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
担体充填式生物脱臭装置は、微生物が高密度に保持された充填材（略称：担体）を処理塔（脱臭塔）内に充填し、その微生物の作用を利用して悪臭物質を分解させるものである。悪臭物質は、その担体部を通過する際に担体表面に付着した水分中に溶解又は吸収される。担体周辺に捕捉された悪臭物質は、それらの悪臭物質を栄養源として生育する微生物により分解され、無臭化される。
一方、前記の担体部に担持される微生物の種菌としては下水汚泥などの混合微生物系を用いるため、種菌を植菌した直後の脱臭装置を立ち上げた直後からしばらくの期間は、悪臭物質を分解する微生物が充分には増殖していないため、目的とする分解能を発揮するまでの期間が必要であり、この期間を馴養期間という。すなわち、悪臭物質を分解してエネルギー源とする微生物が集積されていき、混合微生物系の中で優占種となったところで馴養が完了する。
一般に、担体充填式生物脱臭装置を用いて下水処理場などの硫化水素やメチルメルカプタンなどの硫黄系臭気を処理対象とする技術は広く普及し、既に確立した技術である（「担体利用生物脱臭システム技術マニュアル」，下水道新技術推進機構，１９９６年，ｐ．４１）。前記の硫黄系臭気は硫黄酸化細菌という菌の働きで酸化分解されることにより無臭化される。硫黄系臭気の無臭化を目的とする担体充填式生物脱臭装置の馴養は非常に簡単であり、単純に所定風量の臭気ガスを連続的に送気することにより行われ、馴養の初期段階では充填塔出口の処理ガス中に原ガスの硫黄系臭気が検出されるが、時間経過に伴って担体中で硫黄酸化細菌が増殖し、その結果、充填塔による臭気除去率が向上する。
しかし、近年問題になっている有機性廃棄物等のコンポスト化施設等で発生する高濃度のアンモニアを含む臭気の除去についてはまだ報告が少ない。運転制御方法についても循環水に酸を添加して循環水のｐＨ値を７．５以下に抑制するとともに循環水中のアンモニア性窒素濃度を１０００ｍｇ−Ｎ／ｌ以下に制御するといった報告がある程度である（特開平７−２４２４７号公報）。
アンモニアは、一般に、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌の２種類の菌の働きで酸化分解されることにより無臭化される。これらの酸化分解は硝化反応とよばれ、まずアンモニア酸化細菌の作用によリアンモニアが酸化して亜硝酸が生成し、更に亜硝酸酸化細菌が亜硝酸を酸化して硝酸が生じる。これらの菌は総称して硝化菌とよばれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
硝化菌は非常にデリケートな菌であり、増殖させたり硝化反応能力を充分に発揮させるためには微妙な生育環境を正確にコントロールする必要がある。特に馴養には注意が必要である。アンモニアガスは担体表面の水に吸収されて担体周辺のｐＨを上昇させるが、硝化菌はｐＨ８．５を超えると増殖が阻害され始め、ｐＨ９を超えるとほとんど増殖しなくなり、アンモニアの生物脱臭塔としての馴養が非常に遅くなる。
従って、本発明の課題は、そのような状態にならないように馴養段階と同調させてアンモニア負荷を上昇させていくことにより硝化菌の増殖を順調に進ませる手段を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明による、アンモニア分解性微生物と、アンモニア以外の悪臭物質を分解することのできる微生物とを担体に担持させる担体充填式生物脱臭装置において、馴養用ガス中のアンモニアガス量を増減させることにより、脱臭塔内の微生物担持充填層に散水されて前記充填層を通過した後のドレンのｐＨ値を６．５〜８．５の範囲内に維持することを特徴とする、アンモニアとそれ以外の悪臭物質とを同時に処理することのできる担体充填式生物脱臭装置の馴養方法により解決することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
アンモニア臭の無臭化を目的とする生物脱臭装置は、一般に、アンモニア含有排ガスの処理塔（脱臭塔）と、処理すべき排ガスを前記脱臭塔へ送る供給管と、脱臭処理後の処理ガスを前記脱臭塔から出す排出管と、前記脱臭塔内の充填層に散水する手段とを含み、更に場合により、充填層通過後の回収水を溜める貯水部とを含む。前記の生物脱臭装置においては、前記脱臭塔内の充填層の担体上にアンモニア分解性微生物（例えば、硝化菌）が担持されており、脱臭塔内で（特に、充填層を通過する際に）排ガスから散水処理水内に移行したアンモニアが充填層内において硝化される。
【０００６】
こうした生物脱臭装置の前記脱臭塔内の充填層にアンモニア分解性微生物を担持した直後には、その微生物の量が不足しているので、馴養が必要である。
この場合、本発明方法により、充填層通過後のドレン（回収水）のｐＨが８．５を超えないようにアンモニア流入負荷を制御することにより馴養期間中の硝化菌の増殖が阻害されず、スムーズな馴養を行うことができる。アンモニアを酸化分解して硝化菌が増殖する結果として亜硝酸や硝酸が生じてドレン（回収水）のｐＨ値が６．５まで下がったところでアンモニア流入負荷を上げてやると、アンモニアの溶解によりｐＨが再び上昇するが、ｐＨが８．５以下であれば硝化菌の増殖が進むので、またｐＨ値が低下していく。こうした過程を通じて硝化菌の増殖が進行してアンモニア処理能力が上昇する。このように段階的にアンモニア流入負荷を上げていく本発明方法を用いると、立ち上げ直後から通常の負荷をかけるよりも速やかに馴養が行われ、所定の性能を早期にしかも効率的に達成することができる。
本発明方法を適用するのに適した生物脱臭装置の代表的態様を図１に模式的に示す。
図１に示すように、生物脱臭塔１には排ガス供給管２からアンモニアを含む排ガスが導入される。生物脱臭塔１には、担体を充填した充填層３と、その充填層３に処理水４１を注ぎかけるための散水ライン４及び散水用ポンプ４２等が設けられている。散水には、新鮮な水（例えば、水道水又は工水等）又は後述する貯水部５からの返流水（循環水）が処理水として用いられる。
充填層としては、その充填層を排ガスが通過している際に、排ガスから処理水へのアンモニア移行が効率的に行われる材質及び形状であり、しかも微生物を担持することができるものが使用される。好ましい充填材としては、例えば土壌、コンポスト、ビート、木質系物質、セラミック系物質、石炭系物質、合成樹脂系物質、繊維状物質、又は液体状物質などを挙げることができ、不溶性の充填材がより好ましく用いられている。例えば、（財）下水道新技術推進機構発行の「担体利用生物脱臭システム技術マニュアル」及びその「資料編」（いずれも１９９６年発行）に「担体」として記載されているものなどが用いられている。
【０００７】
前記の充填層には、アンモニア分解性微生物、例えば、硝化菌（例えば、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌）を担持させる。前記のアンモニア分解性微生物に加えて、更に、排ガス中に一般的に含まれている悪臭物質を分解することのできる微生物を担持させることができる。こうした微生物を充填層に固定することにより、アンモニア以外の悪臭物質も同時に処理することができる。アンモニアとそれ以外の複数種類の悪臭物質とを同時に処理する場合には、それらの各悪臭物質に応じて複数種の微生物を使用する。一般に、処理すべき排ガスの発生源には、その排ガスに含まれる悪臭物質を分解する微生物が含まれている。従って、例えば、下水汚泥からの排ガスを脱臭処理する場合には、下水汚泥をそのまま前記担体に担持させることによって処理対象物質分解微生物を植菌することができる。
【０００８】
充填層３に散水された処理水は、充填層３を通過した後に貯水槽５に回収されて溜められる。この貯水槽５中の回収水（ドレン）はそのまま排水しても循環利用してもよい。循環利用する場合は、貯水槽５の水を散水ライン４及び散水用ポンプ４２等により再度充填層３に注ぐ。本発明方法では、回収水（ドレン）のｐＨ値を測定するので、貯水槽５にｐＨ測定計7を設ける。
この貯水槽５を、図１に示すように、充填塔式生物脱臭塔１の底部に形成することもできが、充填塔式生物脱臭塔１とは別に設け、配管を介して充填塔式生物脱臭塔１と連結することもできる。
【０００９】
貯水槽５の回収水を循環使用する場合には、貯水槽５中の回収水（ドレン）内に微生物担持用担体を挿入し、その担体にアンモニア分解性を担持することもできる。
【００１０】
排ガス供給管２から生物脱臭塔１の内部に送入された排ガスは、前記充填層３の内部を通過しながら、アンモニアを処理水中に移行しつつ分解し、更に場合により他の悪臭物質の分解処理を受けて脱臭され、排気管６から排出される。生物脱臭塔１内で排ガスを流す方向は、上向流でも下降流でもよいが、充填材として液体状物質を利用する場合は上向流とする。
前記の排気管６から、処理ガスを直接に外気に放散することもできるが、生物脱臭塔１の下流に、別の処理装置、例えば、活性炭吸着塔あるいは別の方式の吸着又は化学的脱臭装置を配置し、それらに接続させることもできる。
【００１１】
こうした生物脱臭装置の前記脱臭塔１内の充填層３に下水汚泥などを担持した直後には、その中の硝化菌の量が不足しているので、硝化菌の量を徐々に増加させる馴養が必要である。
馴養工程を実施する際には、図１に示す生物脱臭塔１内部に、排ガス供給管２により、実際に処理する排ガスあるいは市販のアンモニアガスを空気で希釈して所定濃度に調整した馴養用原ガスを導入する。馴養用原ガス内のアンモニアガス濃度は、実際に処理する排ガス内のアンモニアガスの予想平均濃度よりもかなり低い濃度にする。馴養用原ガスを導入しながら、充填層３に散水ライン４から処理水４１を散水すると、その処理水内にアンモニアが溶解するので、充填層３から回収され貯水槽５に溜まるドレンのｐＨ値をｐＨ計７で測定すると、ｐＨ値は高い値になる。しかし、そのｐＨ値が８．５よりも低い値であれば硝化菌は増殖する。硝化菌の増殖に伴ってドレンのｐＨ値は次第に低下していくので、更に馴養用原ガス中のアンモニア濃度を上昇させるとドレンのｐＨ値が再び高い値になり、その後次第に低下していくという繰り返しとなる。こうした繰り返しを経て、硝化菌量が所望のレベルに達し、馴養工程は終了する。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
図１に示す型の生物脱臭装置を用いて、本発明方法による馴養工程を実施した。充填層３に下水汚泥を塗布してから開始する馴養工程において、貯水槽５内に設けたｐＨ計７によって測定するドレンｐＨが６．５〜８．５の間になるように、原ガス供給管２から供給される原ガス内のアンモニア濃度を調節した。図２に、原ガス中のアンモニア濃度（図２の●）、脱臭塔１の出口（排気管６の入口）での処理ガス中のアンモニア濃度（図２の■）、及びドレンのｐＨ値（図２の△）の経日変化を示す。
図２から明らかなように、原ガス中のアンモニア濃度を段階的に上昇させていくことになった。原ガス中のアンモニア濃度を上昇させるとドレンのｐＨ値が高い値になり、その後次第に低下していくので、更に原ガス中のアンモニア濃度を上昇させるとドレンのｐＨ値が再び高い値になり、その後次第に低下していくという繰り返しとなった。この馴養工程間、処理ガス中にアンモニアが検出されることはほとんどなく、２ヶ月後に空間速度２００／ｈｒで２００ｐｐｍのアンモニアガスを処理できるような脱臭塔として馴養された。この時のドレンｐＨ値は７前後で一定となり、それ以降低下傾向を見せなくなった。
以上の実施例１では原ガス中のアンモニア濃度を調節することにより、負荷量の増減を行ったが、アンモニア濃度を変化させず、供給ガス量を変化させることによりアンモニア負荷を変えても同じ結果を得ることができる。
【００１３】
【比較例１】
実施例１と同様に図１に示す型の生物脱臭装置を用いて、比較用の馴養工程を実施した。この比較例１では、充填層３に下水汚泥を塗布してから開始する馴養工程において、立ち上げ開始時から空間速度２００／ｈｒでアンモニア２００ｐｐｍの原ガスを通気し続けた。それ以外の条件は実施例１と同じ条件である。図３に、原ガス中のアンモニア濃度（図３の●）、脱臭塔１の出口（排気管６の入口）での処理ガス中のアンモニア濃度（図３の■）、及びドレンのｐＨ値（図３の△）の経日変化を示す。
図３から明らかなように、ｐＨ値は９以上で４週間以上維持され、１週間目以降は出口からの処理ガス中に多量のアンモニアが検出され、その値はしだいに増加し、その後やや減少に転じた。しかし、２ヶ月後になっても処理ガス中にアンモニアが１６０ｐｐｍ以上検出されていた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、アンモニア臭の無臭化を対象とする担体充填式生物脱臭装置の馴養期間を短縮し、効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するのに適した生物脱臭装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】実施例１で行った本発明による馴養方法の効果を示すグラフである。
【図３】比較例１で行った比較用馴養方法の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・充填塔式生物脱臭塔；２・・・馴養用原ガス／排ガス供給管；
３・・・充填層；４・・・散水ライン；４１・・・処理水；
４２・・・ポンプ；５・・・貯水部；６・・・処理ガス排出管；
7・・・ｐＨ測定計。

Claims (1)

1. アンモニア分解性微生物と、アンモニア以外の悪臭物質を分解することのできる微生物とを担体に担持させる担体充填式生物脱臭装置において、馴養用ガス中のアンモニアガス量を増減させることにより、脱臭塔内の微生物担持充填層に散水されて前記充填層を通過した後のドレンのｐＨ値を６．５〜８．５の範囲内に維持することを特徴とする、アンモニアとそれ以外の悪臭物質とを同時に処理することのできる担体充填式生物脱臭装置の馴養方法。

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