JP4620616B2 - 脱臭材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、畜舎、家畜ふん尿処理施設等から発生する悪臭ガスを微生物の働きを利用して脱臭処理を行う脱臭材に関するものである。

家畜糞尿や農業廃棄物などから発生する臭気を微生物が担持された土壌等に接触させ、この微生物の活動によって、悪臭物質を無臭物質に変化させる微生物脱臭の方法が知られている。

これらの微生物脱臭の方法において、脱臭する能力は微生物の増殖や活性度に大きく左右されるため、この脱臭能力を高めるためには脱臭処理に関与している微生物の活動を高めることが効果的である。例えば、微生物は適度な水分を有する生息環境におかれることにより活性度が高まり、結果としてその活動が高まるものである。

しかしながら、従来の微生物を土壌に担持させる方法では、乾燥した悪臭ガスが吹き込まれることにより、あるいは野外におかれる場合、天日によって乾燥するため、土壌中の水分が消費され土壌の含水率が低下してしまう。このように土壌の含水率が低下してしまうと、微生物の活性度が低下し、微生物の活動が鈍く、結果として脱臭する能力が劣るという問題があった。また、この方法は土壌中の通気抵抗が高く、土壌を高々５０cm程度しか堆積できない。そのため大量の悪臭ガスを処理する場合、堆積できない分、横に広げて土壌槽面積を拡大しなければならず、その面積規模は悪臭発生源とほぼ同程度必要であり、それを敷地内に確保することが困難であるという問題点を有していた。

従って、本発明は、微生物の活動を高めた状態で維持して、長期間に亘り優れた脱臭効率を示し、必要装置設置面積を格段に縮小することが可能な脱臭材を提供することを目的とする。

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、土壌の代わりに特定の粒度分布を有する粒状ロックウールの集合体を用い、この集合体と畜糞等の微生物活性物質と、ゼオライトまたはもみ殻を混合したものを脱臭材として用いれば、上記課題を一挙に解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、粒状物の粒度分布が粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものを５０％以上含むロックウールを粒状に形成した集合体と、畜糞、堆厩肥、余剰汚泥の単独あるいは２以上の混合物からなり、ロックウールを粒状に形成した集合体に対して１５〜２５重量％の微生物活性物質と、前記微生物活性物質に対して、４５〜５５重量％のもみ殻と、５〜１０重量％のゼオライトと、
１８．５重量％以下のグラススラブと、１０容量％以下の硬質ウレタンフォーム片とからなり、
含水状態にある脱臭材を提供するものである。

本発明は、粒状物の粒度分布が粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが５０％以上含む、ロックウールを粒状に形成した集合体と、畜糞、堆厩肥、余剰汚泥の単独あるいは２以上の混合物からなる微生物活性物質と、ゼオライトまたはもみ殻を混合して成る脱臭材としたことにより、微生物の活動を高めた状態を維持して、長期間に亘り、脱臭を効率よく行わせることができる。また、この脱臭材で形成される堆積層は通気抵抗の低いものが得られ、堆積高さを高めることによって悪臭ガスの脱臭効率を高めることができると共に、脱臭装置として必要な面積規模が格段に縮小できるので、この装置の適用範囲を拡大することができる。

本発明において、粒状物の粒度分布が粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが５０％以上含む、ロックウールを粒状に形成した集合体は、種々の粒径のものが混在した粒状ロックウールをふるい振とう装置にかけ、JIS Z ８８０１のふるいの目開きにおいて、粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが５０％以上含まれるように調製したものである。前記種々の粒径のものが混在した粒状ロックウールは、例えば、短繊維状のロックウールを造粒機にかけて造粒したものである。

前記ロックウール細粒綿は、実質的に純粋のロックウールのみであって、不都合な結合剤を含まず、充填可能で、粒状としたため毛管が連絡しておらず、団粒構造的である。このため、土に近く、混綿して保水性を調節することができるものである。前記ロックウール細粒綿を構成する粒状物の形状としては、特に制限されないが、例えば、断面が楕円形状、長楕円形状等のものが挙げられる。

本発明における前記粒度分布によれば、独立した粒子と粒子との間が空間となっているため空気の流通が良く、しかも各個粒子のロックウール密度を高めて保水性を改善することができる。粒度分布が上記数値範囲よりも大きな粒径のものに片寄ると混綿が困難となる他、毛管の連続する範囲も広がって保水性が低下し、微生物活性が低下する。

図１はロックウール細粒綿のＰＦ１．５砂柱法による含水率を示すグラフである。図１中、横軸は経過時間、縦軸は含水率を示したものであり、これによると散水停止時の高水分量（約８０重量％）は１時間以内で適正水分量域（約５０重量％）に達し、以後長時間に亘って適正水分量を維持することができる。このように、本発明に使用するロックウール細粒綿は時間の経過に対して、含水率が一定であり、保水性が極めて良いことを示している。本発明の脱臭材はこのロックウール細粒綿を含む結果、微生物の活動を高めた状態で維持することができ、それにより優れた脱臭能力を持続させることができる。

本発明で用いる微生物活性物質は、鶏、ぶた、牛等の家畜の糞、堆厩肥、または余剰汚泥を単独あるいはこれらを２以上混合したものであり、微生物とその栄養源が適度に混在しているものである。この微生物活性物質は高水分のまま使用してもよいが、微生物の生存が可能な水分（約３０％）に乾燥して用いれば、その取扱性が向上するため好ましい。

前記ロックウール細粒綿と前記微生物活性物質とを混合するには、例えば、モルタルミキサー等の通常用いられるミキサーを使用して容易に混合される。これらの混合割合としては、前記微生物活性物質の混合重量が、前記ロックウール細粒綿に対して、１５〜２５重量％とすることが好ましい。この範囲を越えて微生物活性物質の量が少なくなると、微生物の活性度が低くなり、逆にこの範囲を越えて微生物活性物質の量が多くなると、相対的にロックウール細粒綿の量が少なくなるため、保水性が低下し、その結果微生物の活性度が低下することとなる。

また、本発明の前記ロックウール細粒綿と前記微生物活性物質との混合物からなる脱臭材には水が３０％以上含まれていることが望ましい。これは微生物が水を必要とするため、３０％未満では微生物の活性度が低下してしまうからである。

この他、本発明の脱臭材には、もみ殻、ゼオライト、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ことができる。これらは、単独または２以上を組み合わせて用いてもよい。

もみ殻は微生物の栄養源である炭素成分を供給するために有効である。もみ殻を含ませる場合には、微生物活性物質に対して、４５〜５５重量％含ませることが好ましい。もみ殻の量がこの範囲を越えて多くなると、微生物の活性度が低下し、またこの範囲を越えて少なくなると、微生物に供給される炭素成分が減るため、微生物の活性度を低下させることになる。

ゼオライトは臭気成分のなかのイオウ分を除去するのに有効である。ゼオライトを含ませる場合には、脱臭剤の重量に対して５〜１０重量％混合されることが好ましい。ゼオライトは無機物であるため、微生物を担持する担体とならない。このため、ゼオライトの量が前記範囲を越えてを多くなると微生物の活性度が低下し、またこの範囲を越えて少なくなると臭気成分のなかからイオウ分を除去することができなくなる。

硬質ウレタンフォーム片は、悪臭成分が含まれたガスを脱臭材に送り込む際、通気抵抗を下げる目的で混合させる。この場合、硬質ウレタンフォーム片は、長径（球状片の場合は直径、それ以外の形状の場合は最長部分の長さ）１０〜５０ｍｍの範囲のものが好ましく、また、その占める容積は脱臭材の容積の５〜１０％が好ましい。悪臭成分が含まれたガスから悪臭成分を除去するためには、前記ガスを脱臭材と１００〜２００秒の間接触させておく必要がある。硬質ウレタンフォーム片の長径が１０ｍｍ未満であると、通気抵抗が大きくなり過ぎて、前記接触時間を維持できなくなる。また硬質ウレタンフォーム片の長径が５０ｍｍを越えると、悪臭成分が含まれたガスと脱臭材とが接触しにくくなり、脱臭能力が低下する。また、硬質ウレタンフォーム片の容積が脱臭材の容積の５％未満であると通気抵抗を下げる役割を果たさず、また容積が１０％を越えると悪臭成分が含まれたガスと脱臭材とが接触しにくくなり、脱臭能力が低下する。

本発明の脱臭材は、例えば、ガス処理塔内の適宜の高さに堆積されて使用される。図２にガス処理塔の１例の概略模式図を示す。図中、１はロックウール細粒綿と微生物活性物質及び水の混合物の堆積物であり、２は堆積物１の水分を測定する水分検知装置、３は堆積物１のｐＨを測定するｐＨ検知装置である。この水分及びｐＨ検知装置２、３は堆積層１内の微生物の最適環境を保持するため堆積層の水分量及びｐＨ値を自動的に、例えば、水分量３０〜７０％、ｐＨ中性に制御するようになっている。また、堆積層１は散水後の高水分環境から適正水分環境への回復が早く、このため堆積層１の高さを充分に確保することができる。堆積層１が乾燥したときは水分検知装置２からの信号でポンプ（図では省略）が作動して堆積層１に散水し、ｐＨ値が低下したときはｐＨ検知装置３からの信号でポンプ（図では省略）が作動して堆積層１に石灰水等を散水して、堆積層１の水分及びｐＨが制御される。

また、図２は悪臭ガスを塔の下方から塔内に導入して上方へ無臭ガスを排気するものであり、５は悪臭ガスの導入ファン、６は導入された悪臭ガスを加湿するための散水装置であり、この散水装置６で悪臭ガスは加湿されて堆積層１の乾燥を防止することができる。このガス中の悪臭成分の除去はガスが堆積層１内を通過する間にガス中の悪臭成分が堆積層１内の水分に溶解して堆積層１内に保持されると共に、この保持された悪臭成分が充分活性化された好気性微生物により無臭な成分へと分解されることによって行われる。例えば、ＮＨ_３はＮＯ_２、ＮＯ_３に、さらにそれらは脱窒作用によりＮ_２、ＮＯへと、Ｈ_２Ｓ はＳＯ_４へと分解される。分解生成物（ＮＯ_３、ＳＯ_４）は堆積層１内のプラス荷電電子（Ｎａ、Ｃａ、Ｆｅ等）と結合して水に対する溶解度を低下させて析出するので水分が悪臭成分を保持する能力を回復する。従って、堆積層１の微生物分解能力と導入悪臭ガス量とをほぼ等しくすることにより、堆積層１の悪臭成分除去能力は永続的に持続することが可能となる。

本発明において、ロックウール細粒綿は微生物活性に必要な水分の保持能力に優れ、混合される微生物活性物質中の微生物の繁殖、活動が高められる環境を容易に作り出す。また、更に、特定形状の硬質ウレタンフォームを混合することにより、通気抵抗がより改善され、能力に見合う充分な堆積高さを確保することができる。このため、ロックウール細粒綿および微生物活性物質との混合物中にガスを通すと、ガス中の悪臭成分は混合物中の水分に溶解し、溶解した悪臭成分は微生物の働きにより無臭な成分に分解され、この脱臭作用は長期間維持することが可能となる。

（実施例）
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

（脱臭材の調製）
粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが８０％含まれるロックウール細粒綿２７．７重量部、ゼオライト６．９重量部、鶏糞５．５重量部（水分１５重量％含む）、もみ殻２．３重量部、グラススラブ１８．５重量部とをミキサーを用いて混合し、この混合物に対して全体の重量の３９．１％が水分となるように加水して、脱臭材を調製した。

（脱臭材の脱臭能力の評価）
この脱臭材を２．１ｍ×３．１ｍの面積、高さ２．２ｍに堆積させて脱臭槽を形成し、この脱臭槽の下部よりアンモニアを含むガスを送風量８．７ｍ³/ 分で導入し、その脱臭能力を５カ月に亘って測定した。測定は脱臭槽に導入する入口でのアンモニアの濃度および脱臭槽を通過した後の前記ガスの濃度を測定することにより行った。結果を図３に示す。

（通気抵抗の測定）
脱臭材へのガス導入に伴う通気抵抗の測定は、脱臭槽（Ａ槽）の下部の静圧を測定することにより行った。結果を表１に示す。

（脱臭材の調製）
粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものが８０％含まれるロックウール細粒綿３５．８重量部、ゼオライト９．０重量部、鶏糞７．１重量部（水分１５重量％含む）、もみ殻３．０重量部、長径が２０〜４０ｍｍの硬質ウレタンフォーム片８．６重量部とをミキサーを用いて混合し、この混合物に対して全体の重量の３６．６％が水分となるように加水して、脱臭材を調製した。

（脱臭材の脱臭能力の評価）
この脱臭材の脱臭能力の評価を実施例１と同様の方法により行った（Ｂ槽）。その結果は実施例１と同様であった。

（通気抵抗の測定）
この脱臭材の通気抵抗の測定を実施例１と同様の方法により行った。結果を表１に示す。

図３より明らかなように、実施例１及び実施例２は、長期間に亘って、安定して優れた脱臭効率を示す。また、表１より、通気抵抗（脱臭槽下部静圧）は硬質ウレタンフォーム片を加えた実施例２（Ｂ槽）のほうが、加えない実施例１（Ａ槽）のものより長期間に亘り安定して低い。

本発明で使用するロックウール細粒綿の堆積層の保水性を示す。 本発明の脱臭材を使用するガス処理塔の１例の概略模式図を示す。 本発明の脱臭材の脱臭性能を示す図である。

符号の説明

１ 脱臭材の堆積層
２ 水分検知装置
３ pH検知装置
４ ポンプ
５ 悪臭ガスの導入ファン
６ 散水装置
１０ 悪臭ガス処理塔

Claims (1)

1. 粒状物の粒度分布が粒径２．３６ｍｍ以上５．６０ｍｍ未満のものを５０％以上含むロックウールを粒状に形成した集合体と、
   畜糞、堆厩肥、余剰汚泥の単独あるいは２以上の混合物からなり、ロックウールを粒状に形成した集合体に対して１５〜２５重量％の微生物活性物質と、
   前記微生物活性物質に対して、４５〜５５重量％のもみ殻と、
   ５〜１０重量％のゼオライトと、
   １８．５重量％以下のグラススラブと、
   １０容量％以下の硬質ウレタンフォーム片とからなり、
   含水状態にある
   ことを特徴とする脱臭材。

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