JPS5873364A - 脱臭剤の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は活性炭、イオン交換樹脂その他の吸着型脱臭剤
、もしくはアルカリ溶液、酸溶液その他の薬液脱臭剤（
：よる脱臭処理後（二おける使用済脱臭剤の再生処理を
行なうに当たり、嫌気性微生物の代置活性を利用する生
物学的再生法に関するものである。

生物学的脱臭法あるいは脱臭剤の生物学的再生法と呼ば
れる脱臭方法においては、臭気成分を含む気体（通常酸
素を含む）を、微生物の付着媒体としても作用する固体
状吸着媒体を用いて脱臭及び再生するにしろ、前記気体
を液中に溶解させて脱臭したのち水棲微生物によって悪
臭成分を分解して再生するにしろ、一般的には好気性菌
による臭気成分の代置活性能力を利用する方法がとられ
ている。

前者の代表例として土壌を利用する、いわゆる土壌脱臭
法なる技術Ｃ：は、臭気成分を含む排気ガス等を直接ブ
ロアー（＝よって土壌中に設置した空目地配管またはコ
ンクリートブロック空洞から上部土壌中に圧入すること
によって土壌による吸着シよび好気性微生物置：よる分
解吸収を行なって臭気強度を低下させる方法がある。ま
た後者の液中分解法では、いわゆる活性汚泥のような好
気性廃水処理施設等Ｃ：おいてエアレージロンを行なっ
ている部位の液中に、臭気成分を含む排気ガスあるいは
臭気成分を吸収した脱臭剤を送入し臭気成分を溶解せし
めつつか、あるいは直接吸着によって好気性微生物に摂
取せしめ代謝分解させる方法が採用されている。

このような好気性微生物を利用する臭気成分の処理法は
、排風気設備を土壌その他の媒体あるいは液中への送入
設備として兼用可能な場合、あるいは廃水処理系を脱臭
処理施設として利用できる場合等において特に有利な方
法である。また、このような生物学的脱臭システムにお
いては、特殊な薬品ならびに施設を必要としないことが
、経済性の高い処理法たる要因となっている。

しかしながら、単純な臭気の吹き込みでは液中への溶層
効率や吸収効率が高くとれないこと、および土壌その他
の吸着媒や曝気部位に大量の排風気を通す場合には広大
な土地面積や大容量の曝気槽が必要とされること等、必
ずしも処理効率の高い方法といえない場合もある。ｑ！
ｉｔ＝　、低濃度の大容量臭気を脱臭する場合には、一
旦臭気の濃縮を行なう固体状もしくは液体状の濃縮媒体
を用いて濃縮除去した後、生物学的に分解せしめること
が効率な高めるうえできわめて有効な手段となる。

このような臭気の濃縮媒体は、一般には脱臭剤として利
用されているものであり、活性炭、イオン交換樹脂、ア
ルカリ性吸収剤、酸性吸収剤等が用いられている。これ
らの脱臭剤の利用方法に関しては多くのシステムが提案
されており、ガス吸収およびガス吸着に関する既存の技
術形態を利用し得ることもあって技術的な困難性はさほ
ど存在しないが、脱臭剤は単位価格の高いことが多く、
使用済の脱臭剤は再生利用することが脱臭装置の運転経
費を低下させるうえで必須とされるととも（＝、この再
生費用の高低が脱臭装置の運転経費決定の主因となって
いる。

従来このような脱臭剤の再生には、薬液洗浄再生法、蒸
気再生法等が一般的に利用されてきているが、この場合
には薬品費、蒸気発生費、凝縮水の焼却燃料費等が運転
経費を高める要因となる。

これＣ；対して微生物Ｃ二よる生物化学的な代電能力を
利用して行なう脱臭剤の、いわゆる生物学的再生法が生
物学的脱臭法と同様に最も低コストの方法の一つである
点は、エネルギー消費量が少なく特殊な薬品を必要とし
ないことからも近年高く評価されつつある。

上記の生物学的な脱臭剤の再生法Ｃ二おいては、好気性
生物ならび（：嫌気性生物の両者を利用することが可能
であるが、本発明者らは％Ｃ二嫌気性微生物の代置機能
を利用する方法について研究を進めた過程において、と
りわけメタン菌を主たる優勢菌種とする細菌叢は臭気成
分の分解能力が高く、かつ臭気成分の菌体への同化、す
なわち増殖の収率が小さいことによって再生脱臭剤への
菌体の残留混入量を低く抑えることのできる点（二おい
て、好気性微生物を用いる再生法に比較してきわめて有
利な効果をもたらすことを知見として得た結果、本発明
を完成したものである。

すなわち本発明は、簡単な構成により効率良くかつ安価
に、脱臭剤を再生できる方法を提供することを目的とす
るものであって、脱臭能の低下した脱臭剤を入れた嫌気
性反応槽に嫌気性微生物の生育助剤および臭気成分の分
解助剤としてメタノールを添加することにより、メタン
菌な優勢菌種とする嫌気性混合微生物による臭気成分の
分解代謝活性を利用して脱臭剤を再生することを特徴と
するものである。

このよう（一本発明は嫌気性微生物、４１１−メタン菌
の栄養要求を満たすためにメタノールを生育助剤および
臭気成分分解助剤として用いることを特徴としているが
、本発明を想起する（二至った実験研究の経緯を詳細Ｃ
−説明しつつ、従来の生物学的再生法では得られなかっ
た脱臭剤の再生効率の改善効果Ｃ；ついて述べれば次の
通りである。

当初実験は２１１類の臭気成分を吸着したヤシ殻活性炭
（４〜８メツシユ）の再生を目的とした基礎研究Ｃ：よ
って開始されたが、この２種類の臭気成分とは硫化メチ
ルとトリメチルアミンである。

吸着の破過点に達した活性炭各１０ｆをグルコースを主
たる有機性基質とする好気性混合培養系と、同じくグル
コースを主たる有機性基質とする嫌気性混合培養系を各
々内生呼吸化させた後の植種菌（いずれもＭＬ、８８で
２０００１ｑ／ｌとなるよ５ＨＩＩ整）ｌｔ中Ｃ＝添加
した後の回分反応進行状況を調べたが、これらはいずれ
も３５℃の恒温下でなされた。

好気性培養系については炭酸ガス吸収剤槽を設置した５
ｔのヘッドスペースを有する書間型の生物反応槽Ｃ：純
酸素を封入してｉノメータを取り付け、７日後の酸素摂
取量の測定から活性炭に吸着した臭気成分の分解速度を
推定することによって、一方嫌気性培讐系については窒
素ガスでヘッドスペース中の空気を置換した後封じ、吸
着臭気成分の生物分解シー伴って７日後まで（二発生し
たガス量の測定と発生ガスの組成分析を行なうこと書：
よつて臭気成分の分解速度を推定したところ、第１表の
結果を得た。

上表の実験結果は、好気性培養に比較して嫌気性培養系
では臭気成分のＣＯＤ分解速度が約１．８倍と大きく、
かつＭＬＳＳの減少量からも知られるようＣ二分解除去
量の多いことを示している。これは好気性培養系Ｃ二お
いては、臭気成分の分解だけではなく菌体への同化が同
時に生じているためであることが活性炭表面での多量の
細菌の付着増殖を顕微鏡観察（＝よって認められたこと
からも推定し得た。

一方、嫌気性培養系では細菌の増殖は少なく、臭気成分
の殆どはガス状生産物として培養液外へと放出された。

好気性培養系≦：おいて見られたような臭気吸着剤や吸
収剤への微生物スライムの付着や混入は吸着表面活性の
低下や吸収薬液の劣化を招くがゆえに、生物増殖量の少
ない嫌気性生物による再生処理は単に再生速度が大きい
だけではなく、この点においても優れた方法であること
が認められた。

上記結果を踏まえて、嫌気性混合培養系による硫化メチ
ルおよびトリメチルアミン各々の分解特性について次の
ような回分実験を行なった。

温度条件を３℃として各々液容積１ｔの嫌気性反応槽を
２つ用い、前記グルコース馴養の嫌気性混合培養体を各
々２ｍｏｌリン酸緩衝液Ｃ二てｐＨ７，２とし、ＭＬＳ
Ｓを１０００ｑ／ｌに調整し、硫化メチルあるいはトリ
メチルア２ンを１ｆ投入しガス循環攪拌をしつつ５日間
培養してガス発生を調べたところ、第２表のような結果
を得た。

第２表には示していないが、硫化メチル投入槽の培養液
中の硫化物濃度は、当初の３　ｑ／ｌａｓ　Ｓから５日
後には２６８　ｓｖ／ｊａｍ　８へと増加しており、ト
リメチルアミン投入槽の培養液中のアンモニア性窒素濃
度は、当初の２５　ｍｙｌｔ＆ｓＮから５日後（＝は１
２５１１１ＰμｕＮへと増加した。これらの結果は各々
の反応檜にて次のような反応が生じていることを示して
いる。

硫化メチル投入槽； １ （ＣＨ５）２８　＋Ｈ２Ｏ−＋ＴＣＨ４＋ＴＣＯ２＋Ｈ
２Ｂトリメチルアミン投入檜； ３　　９　　３ （ＣＨ３’）ｓ　Ｎ　＋−Ｈ２０→−ＣＨ４＋τＣ０２
＋ＮＨｓ４ 他の実験例シーおいては硫化二メチル、硫化エチル、エ
チルメルカプタン、メチルメルカプタン（ナトリウム塩
）を用いてまったく同様の検証を行なったが、これらは
いずれもメタン、炭酸ガスおよび硫化水素へと分解され
、またトリエチルアミン。

ジメチルアミン、ジエチルア建ン、モノエチルアミン、
モノメチルアミンＣ二ついても同様の実験を行なったと
ころ、これらはいずれもメタン、炭酸ガスおよびアンモ
ニアにまで分解されることを知り得た。

上記のように、嫌気性混合培養系による臭気成分の分解
除去作用は、嫌気性微生物による脱臭剤の再生技術の原
理をなすばかりでなく、臭気成分を含む用水および廃水
の脱臭技術としても利用しうるものである。

上記の基礎知見を得た後、嫌気性微生物による使用済み
脱臭剤の連続再生処理実験を以下に述べる方法（二よっ
て行ない、この際Ｃニメタノールを嫌気性微生物の生育
助剤および臭気成分の分解助剤として用いるところの本
発明の脱臭剤再生法が、とりわけ技術的（；有効である
という新知見を得ることができた。

用いた嫌気性混合培養体は、前記と同様のグルコースを
単一有機炭素源ならびにエネルギー源とする培地（−で
集積培養したもので、メタンガスの生産を盛ん（−行な
っていた状態下にあったものである。反応装置は液容積
６ｔの嫌気的ケモスタット反応槽を中心とする一過流式
の連続発酵装置であり、固形物滞留時間（ＳＲＴ　’）
をいずれも３日（：設定した。上記の連続発酵装置一つ
を用意し、それらのうち二つ（ユはヤシ殻活性炭（４〜
８メツシＪＬ）４二重量比で１０−の硫化メチルを吸着
させたものを２０２７日の割合で連続投入し、残り二つ
（二は同じ活性炭（：）９メチルアミンを重量比で１０
９６吸着させたものを同じ＜、２０℃７日の割合で連続
投入した。培地液は２．Ｏ１１日の割合で連続投入した
が、この液はアンモニウム塩、リン酸塩、鉄塩、カルシ
ウム塩、マグネシウム塩その他の無機栄養塩を微量に含
むものである。これらの反応槽内混合液は、炭酸ナトリ
ウムもしくは塩酸を用いることＩ：よってｐＨを６．０
〜８．０（二制御するとともに、温度を５５℃の高温発
酵条件Ｃ二保った。

上記実験条件の下で連続発酵装置の運転を開始して以降
、連続運転の日数経過（：つれで第１図Ｃ＝示すような
結果を得た。図中、グラフａは硫化メチル分解槽Ｃ二つ
いての結果、グラフｂはトラメチルアミン分解槽１＝つ
いての結果であり、いずれも二つの檜の平均値で表わし
である。上記結果は、すべての活性炭再生反応槽からの
ガス発生は長くとも１７日自家でしか維持できず、この
ことは臭気成分のみを有機栄養源とする場合（：は臭気
吸着剤の再生を続は得ないことを示している。

上記結果を踏まえて、嫌気性混合培養体（＝よる再植種
を行なった後、両臭気成分を吸着した同じ活性炭を２０
ｆ／日で連続投入する一方、供給培地として先のものに
対して一つはグルコース１００１００Ｏ／ｌを添加し、
もう一つにはメタノールを１０１００Ｏ／ｌを添加した
ものを各々２．０１１日の割合で投入し、滞留時間、ｐ
Ｈ，温度等の条件は全く同一として連続実験を再開した
。その結果、反応槽からのガス発生はメタノールを添加
したもの（二ついては４ケ月の実験期間を通じて安定で
あり、一方グルコースを添加したものＣ二ついては経過
日数１２日めから２０日め４：かけて徐々にガス発生量
が減少するととも（二、発生ガス組成も大幅に変化し旬
日め以降は安定状態となった。

この実験について得られた実験データのうち定常化した
最後の２ケ月間における分析値の平均を示すと第３表の
ようである。

第３表 なお、第３表（二おける処理条件（１）〜（４）につい
て記すと、 （１）；硫化メチル吸着活性炭を、グルコースを添加し
つつ再生 （２）；硫化メチル吸着活性炭を、メタノールな添加し
つつ再生 （３）　：　）リメチルアミン吸着活性炭を、グルコー
スを添加しつつ再生 （４）：）リメチルア２ン吸着活性炭を、メタノールを
添加しつつ再生 である。

第３表の結果から、グルコースを供給培地の中ｔ＝１０
００１１Ｆ／ｊに添加しつつ活性炭の再生処理を行なっ
た場合には、炭酸ガスが主たる生成ガス成分であること
、有機酸の生成が見られること、および生物体の増殖に
よる固形物量の増加が見られることから、酸発酵が中心
的に生じており臭気成分の分解は十分には進行し得てお
らず、微生物の増殖量が比験的多いために、これの活性
炭表面への付着や混入による臭気吸着能への悪影響が懸
念される。

他方、メタノールを供給培地に１０００１１Ｐ／Ａ添加
しつつ活性炭の再生処理を行なりた場合には、ガスの発
生状況からみてメタン発酵が優勢に進行しており、かつ
メタノールのみが全景ガス化された場合には、４ｔ／日
のガス発生量しか得られないことに鑑み、明らか１；臭
気成分も十分（二分解されたことが知られる。また固形
物量も反応過程で実質減少していることから、活性炭に
吸着された臭気成分が除去されていることと、その際の
微生物の増殖量はグルコースを有機栄養素とする場合（
；比べてはるかに小さいことが知られる。

上記実験結果は、メタノールを有機栄養源として添加す
ることによって他の有機物を用いるよりもメタン発酵を
優勢に進行せしめ得ることと、メタノール資化性のメタ
ン菌が最終的な臭気成分の分解除去（−強く関与してい
ることを示している。

メタン発酵を優勢に進行せしめ得る他の有機栄養源とし
て酢醗および蟻酸を挙げることができるが、メタノール
が最も臭気成分の分解除去のみならず、廉価であり経済
効果の高さくユおいて他のものに勝っている。

メタノールを添加しつつ行なった上記連続実験とまった
く同じ実験を３５℃の中温条件で行なったところ、５５
Ｃの高温条件下のときと同等の結果な得るためＩ：必要
とされた反応時間（反応槽滞留時間）は７日であったこ
とから、本発明方法では高温メタン発酵条件下の方が速
度論的Ｃ二優れていることが知られた。

次に、上記のような連続実験を水溶液性の臭気吸収剤で
ある脱臭剤について実施した。用いた吸収剤は苛性ソー
ダのいわゆるアルカリ吸収剤である。この溶液に対して
二硫化メチルを１０００　ＷＡ吸収させ、さらＣ二微量
無機塩類と１０００　ｑ／ｌのメタノールを添加したも
のを前記嫌気性連続発酵槽６ｔに対してｉ、ｓ　ｔｙ日
投入し滞留時間を４日として分解せしめた。温度条件は
５５℃とし、槽内のｐＨは塩酸にて７．５に調整した。

植種菌は前記二硫化メチルをメタノールを添加しつつ分
解せしめた発酵槽Ｃ：残っていたものを引き続き利用し
た。

この実験は約２ケ月間継続されたが、この間二硫化メチ
ル中の硫黄の大部分は発生ガス中および発酵液中の硫化
水素態の硫黄へと転換されてしまうことが知られ、メタ
ンガスの発生も盛んであった。このことから、この法は
溶液濃縮臭気成分の分解除去にも有効であって、濃縮液
の最終処分および薬品回収の前処理工程としての利用が
可能であることが知られた。

上記結果は、単に脱臭剤の再生法および最終処分の前処
理法として本発明が有効であるばかりでなく、本発明の
ようにメタノールを添加しつつメタン発酵を行なうこと
によって臭気成分を分解せしめ得るという特性ゆえＣ：
、臭気成分を含有する用水および廃水の脱臭法としても
一般（＝適用し得るものである。この場合、臭気成分含
有水を中温もしくは高温域にまで加温（２０℃〜６０℃
）することが好ましく、有熱水（−関しては特に好適で
ある。

次に本発明の実施態様の一例を第２図に基づいて詳細（
＝説明する。

脱臭剤再生反応槽１は嫌気性生物反応器であって、メタ
ン菌の増殖が可能なように大気からは完全Ｃ；遮断され
ていることが必須である。これに対して脱臭処理を行な
った吸着型もしくは溶解型の被再生脱臭剤５を投入する
と同時にメタノール６を添加するようシーなっている。

この場合のメタノール添加は再生処理すべき前記脱臭剤
の種類と量および投入される臭気物質の種類と量に応じ
て、臭気成分の生物分解活性にとって最も好ましく、か
つ経済効果の十分Ｃ二得られる量に制御することが肝要
である。メタノール６の添加に際しては、メタノール以
外の栄養物（例えば窒素、リン酸。

カリウム、ｉグネシウム、鉄など）も同時（：添加する
ことは生物増殖にとって、これらの栄賽が不足する場合
において有利となるが、このこと自体は本発明の必須要
件ではない。

再生反応槽１は反応速度を高めることを目的として加℃
〜４０℃もしくは４５℃〜６０℃稲度（：加温されるこ
とが好ましく、加温法としては、メタン発酵法に用いら
れる従来の方法がすべて利用しつる。

攪拌も十分に行なう必要があって攪拌機３もしくは発生
ガス１１の循環吹き込みによるガス攪拌を用いるのが有
効である。再生反応槽１の滞留時間は通常１日以上１５
日以内にとることが好ましいが、他の、より高率プロセ
ス（後述の半回分接触プロセスの如く、の）を用いる場
合には１日以内とすることも可能である。

再生処理後の再生脱臭剤７が活性炭、イオン交換樹脂等
の固体状脱臭剤の場合は、沈降分離槽２により固液分離
して、再生脱臭剤８を再生沈降物として回収し、次段の
水洗、水切り、乾燥等の工程Ｃ；移送される。この場合
、嫌気性生物性汚泥は両分１０として引き抜かれ、一部
は再生反応槽ｌに返送することも効果的であり、残りは
余剰汚泥として廃棄処分される。発生ガス１１は、硫黄
を含む臭気成分の吸着脱臭剤の再生の場合（二おいては
、発生した硫化水素を脱硫装置４１；て脱硫処理した後
、燃料として利用されるか、もしくは焼却処分される。

脱硫の方法感−関しては、従来技術である脱硫の単位操
作をそのまま利用しうる。なお、再生脱臭剤７が溶液性
脱臭剤の場合（二は清澄液９として引き抜かれて、再利
用にまわされる。

上記実施態様例の外に、本発明の脱臭剤再生法を実施す
る方法としては次のようなものが可能である。

一つは、臭気成分の接触除去を行なった脱臭剤を嫌気性
微生物と接触せしめるに際して、回分式のメタン発酵槽
を用いるもので、この態様（二おいては一定期間再生処
理を行なったうえで再生脱臭剤を取り出し、分離した嫌
気性の種菌を再生反応槽Ｃ；残留せしめるか、再生反応
槽外で再生脱臭剤の分離回収を行なった場合には種菌を
再生反応槽に戻した後に次の再生反応操作（：とりかか
るものである。

また、半回分的に運転される再生反応槽を用いる場合に
は、攪拌を停止したのち同一槽内にて再生脱臭剤を固液
分離せしめ、固体状脱臭剤の場合には再生反応槽底部よ
り再生脱臭剤を回収し、液状脱臭剤の場合（二は上澄液
画分より再生脱臭剤を回収し、反応（＝与る嫌気性菌は
常時再生反応槽内に留めつつ周期的に再生脱臭剤の一部
を取り出し、それに和尚する量の再生すべき脱臭剤を投
入する態様がとられる。

また、もう一つの態様としては、嫌気的な上向流式固定
床反応器を用いる再生処理も可能である。

固体状脱臭剤を再生する場合には被再生脱臭剤を固定床
材として再生反応を進行せしめ、溶液状脱臭剤を再生す
る場合には他の固定床材を充填してこれをｒ材として溶
液状脱臭剤を通過させつつ再生せしめる態様がとられる
。

上記いくつかの実施態様のいずれを用いるかは、接触除
去した臭気成分の種類および量によって最適態様が存在
しようが、要は再生設備費および運転経費が最少限とな
る態様を選択することが、本発明の効果をより発揮させ
るうえで重要な留意点となる。

以上述べたように本発明（：よれば、簡単な操作により
臭気成分を高速かつ高い分解率で生物分解できるうえ、
細菌の増殖量が少ないので再生済脱臭剤が微生物スライ
ムによって汚染されることが無く、また再生処理物の固
液分離工程が合理化されるなど、極めて効果的かつ安価
に良質の再生脱臭剤が得られる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実験例の結果を示すグラフ、第２図は
本発明の実施態様を示すフローシートであるＯ　　　　
　　　　　　　　　　　特開昭５８−７３３６４（７）
１・・・再生反応槽、２・・・沈降分離槽、３・・・攪
拌機、４・・・脱硫装置、５・・・被再生脱臭剤、６・
・・メタノール、７，８・・・再生脱臭剤、９・・・清
澄液、１０・・・画分、１１・・・発生ガス。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　吸着能が低下した脱臭剤を、少なくともメタノー
   ルの共存下でメタン菌を優勢菌種とする嫌気性微生物Ｃ
   ：より処理し、前記脱臭剤（：同伴する臭気成分を生物
   分解することを特徴とする脱臭剤の再生方法。 λ　前記生物分解処理を、メタノール及び無様栄養塩を
   併用して行なう特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記生物分解処理を、温度器℃〜ωＣ，ｐＨ６，０
   〜８．０の条件下で行な５特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の方法。 ４、前記生物分解処理が、誼処理後の再生脱臭剤を含む
   混合物を沈降分離して得られる嫌気性生物汚泥を返送汚
   泥として使用して行なうものである特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の方法。