| 【発明の名称】 |
生物脱臭方法及び生物脱臭装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐野 和生
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| 【要約】 |
【課題】低コストであり、簡単なメンテナンスで長期にわたって安定にかつ高効率で運転可能な生物脱臭方法を提供すること。
【解決手段】悪臭ガスから微生物の存在において臭気を除去する生物脱臭方法において、悪臭ガスを、微生物を含有する処理水と向流で気液接触させるとともに、その処理水として、排水処理システムの途中で生成せしめられた微生物含有の混合液を使用するように構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 臭気を発する物質を含有する悪臭ガスから微生物の存在において臭気を除去する生物脱臭方法であって、前記悪臭ガスを、前記微生物を含有する処理水と向流で気液接触させるとともに、前記処理水として、排水処理システムの途中で生成せしめられた前記微生物を含有する混合液を使用することを特徴とする生物脱臭方法。
【請求項２】 前記気液接触処理を、気：液比＝５００〜１００：１の条件下で行うことを特徴とする請求項１に記載の生物脱臭方法。
【請求項３】 前記微生物が、前記排水処理システムの排水中に含まれていて懸濁性微生物相を構成する細菌種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生物脱臭方法。
【請求項４】 前記微生物が、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｚｏｏｇｌｅａ属、Ｎｏｃａｒｄｉａ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ属、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ属及びＴｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属からなる群から選択される少なくとも２種類の細菌種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項５】 前記混合液に、前記微生物の活性保持、成長又は繁殖のために栄養分、ミネラル分等を補給しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項６】 前記混合液が、活性汚泥処理用の曝気槽で回収されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項７】 前記混合液が、気液接触の後、前記曝気槽に再び戻されるクローズドシステムを採用することを特徴とする請求項６に記載の生物脱臭方法。
【請求項８】 前記混合液を、下方から上昇中の前記悪臭ガスに対して、上方から水滴状に噴霧もしくは滴下して気液接触を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項９】 前記混合液を、液膜状に展開させた状態で、下方から上昇中の前記悪臭ガスと上方から落下中の前記混合液との気液接触を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項１０】 気液接触塔を用意し、その内部に装填した充填材の表面において前記混合液の液膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の生物脱臭方法。
【請求項１１】 前記悪臭ガスが、フィッシュミール生産工場において発生したものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項１２】 臭気を発する物質を含有する悪臭ガスから微生物の存在において臭気を除去する生物脱臭装置であって、気液接触塔と、前記気液接触塔の塔底部に備えられた前記悪臭ガスの装入口と、前記気液接触塔の塔頂部に備えられた、前記悪臭ガスに向流で気液接触せしめられるべき前記微生物を含有する処理水の装入口と、排水処理システムの途中で生成せしめられた前記微生物を含有する混合液を収容したものであって、該混合液を前記処理水の装入口に供給する機構を備えた混合液槽とを含んでなることを特徴とする生物脱臭装置。
【請求項１３】 前記気液接触塔において、前記悪臭ガスと前記混合液の気液接触が気：液比＝５００〜１００：１の条件下で行われるように条件設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の生物脱臭装置。
【請求項１４】 前記微生物が、前記排水処理システムの排水中に含まれていて懸濁性微生物相を構成する細菌種であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の生物脱臭装置。
【請求項１５】 前記混合液槽が、前記排水処理システムに組み込まれた活性汚泥処理用の曝気槽であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の生物脱臭装置。
【請求項１６】 前記混合液を前記気液接触塔から前記曝気槽に戻してクローズドシステムを構築する混合液排出導管をさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の生物脱臭装置。
【請求項１７】 前記混合液を、下方から上昇中の前記悪臭ガスに対して、上方から水滴状に噴霧もしくは滴下して気液接触を行う散布手段を前記気液接触塔の塔頂部にさらに備えていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の生物脱臭装置。
【請求項１８】 前記混合液を、液膜状に展開させた状態で、下方から上昇中の前記悪臭ガスと上方から落下中の前記混合液との気液接触を行う充填材が前記気液接触塔の内部に装填されていることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の生物脱臭装置。
【請求項１９】 前記悪臭ガスの装入口が、フィッシュミール生産工場内の悪臭発生ユニットと連通していることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の生物脱臭装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生物脱臭方法及び生物脱臭装置に関し、さらに詳しく述べると、水の臭気成分洗浄作用と活性汚泥などに含まれる細菌類の臭気成分分解作用を組み合わせて利用した生物脱臭方法及び生物脱臭装置に関する。本発明の生物脱臭方法及び生物脱臭装置は、フィッシュミール生産工場やその他の悪臭発生型事業所において有利に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、下水処理場、し尿処理場、清掃工場等の都市衛生施設、養豚場、養鶏場、牧場等の畜産施設、フィッシュミール生産工場（魚腸骨処理工場）等の水産物加工施設、さらには化学工場、製紙工場、食品製造工場などが悪臭発生型事業所として知られており、また、これらの事業所において発生する悪臭を除去するためにいろいろな脱臭装置が用いられている。一例を示すと、臭気ガスを水洗により溶解除去する脱臭装置があるが、この装置の場合、臭気成分が水溶性でなければならないという制限があるほか、多量の水が必要であり、排水対策も万全でなければならないといった問題がある。また、活性炭やシリカゲルなどを吸着剤に使用した脱臭装置の場合、脱臭能力が低い、吸着剤の再生あるいは交換が必要である、などの問題をかかえている。
【０００３】最近では、特にアンモニア臭、硫黄臭などの不快な悪臭を除去するために、脱臭能力をもった微生物で臭気成分を分解し、無臭化する生物脱臭装置（バイオフィルター）が広く用いられている。また、このようなバイオフィルターに光触媒脱臭装置を組み合わせた複合型脱臭装置も知られている。例えば、アンモニア臭を例にとって説明すると、アンモニア（ＮＨ３）がまず好気性微生物（硝酸化成菌）でＮＯ２、ＮＯ３に変えられ、第１段階の無臭化が進行し、さらには、これらの窒素酸化物が嫌気性微生物（脱窒菌）でＮ２、ＮＯに変えられ、第２段階の無臭化が進行する。
【０００４】生物脱臭装置は、いろいろな種類のものが報告されているが、一般的には充填塔式のものが多い。すなわち、充填塔にセラミックなどの担体を充填した後、微生物を含んだ処理水を塔頂部から流して担体に微生物を付着させた後、悪臭ガスを導入して無臭化処理を行っている生物脱臭装置が多い。また、微生物の担体として、セラミックに代えて、より安価なピートなどを使用する例も報告されている。処理水は、通常、生物脱臭のために特別に調製されたものであり、消費分を新しい用水で補充した後、再び循環させて使用しているのが一般的である。
【０００５】従来の生物脱臭装置では、しかし、微生物の担体がセラミックなどからなる場合には製造コストが増加するという問題があり、また、ピートなどの有機物を担体に使用した場合には、団結したり減量したりするという問題がある。
【０００６】また、従来の生物脱臭装置では、所定量の微生物を含有する処理水を常時用意し、必要に応じてあるいは常に充填塔に供給しなければならないという問題もある。
【０００７】さらに、従来の生物脱臭装置では、微生物の活性を維持するために十分な湿度を微生物に与えなければならず、また、微生物の成育のためにリンを初めとした様々な栄養素を与えることも必要である。また、充填塔を使用しない場合には、担体に付着した微生物の呼吸のために通風によって酸素を供給することも必要である。さらには、この通風による乾燥を防ぐため、湿度のコントロールもあわせて必要である。すなわち、従来の生物脱臭装置は、処理条件が厳しいばかりでなく、メンテナンスも大変である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来の生物脱臭装置の上述のような問題を解決して、低コストであり、微生物の活性保持や繁殖などのために処理の途中で栄養素等を与える必要がなく、簡単なメンテナンスで長期にわたって安定にかつ高効率で運転可能な生物脱臭方法を提供することにある。
【０００９】本発明の目的は、また、本発明の生物脱臭方法を有利に実施できる生物脱臭装置を提供することにある。
【００１０】本発明の目的は、また、従来の設備を有利に利用して実施でき、しかも処理水を外部に排出しないですむ生物脱臭方法及び生物脱臭装置を提供することにある。
【００１１】本発明のこれらの目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解できるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のような目的を達成するために鋭意研究した結果、水による悪臭成分の洗浄作用と微生物による臭気成分の吸着及び分解作用に着目し、本発明を完成するに至った。
【００１３】本発明は、その１つの面において、臭気を発する物質を含有する悪臭ガスから微生物の存在において臭気を除去する生物脱臭方法であって、前記悪臭ガスを、前記微生物を含有する処理水と向流で気液接触させるとともに、前記処理水として、排水処理システムの途中で生成せしめられた前記微生物を含有する混合液を使用することを特徴とする生物脱臭方法にある。
【００１４】また、本発明は、そのもう１つの面において、臭気を発する物質を含有する悪臭ガスから微生物の存在において臭気を除去する生物脱臭装置であって、気液接触塔と、前記気液接触塔の塔底部に備えられた前記悪臭ガスの装入口と、前記気液接触塔の塔頂部に備えられた、前記悪臭ガスに向流で気液接触せしめられるべき前記微生物を含有する処理水の装入口と、排水処理システムの途中で生成せしめられた前記微生物を含有する混合液を収容したものであって、該混合液を前記処理水の装入口に供給する機構を備えた混合液槽とを含んでなることを特徴とする生物脱臭装置にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、臭気を発する物質（以下、「臭気成分」とも言う）を含有する悪臭ガスから微生物の存在において臭気を選択的に除去し、不快な悪臭を実質的に有しない無臭ガスを生成するための生物脱臭方法及び生物脱臭装置にある。ここで、「ガス」とは、特に断らない限り、水素ガス、ヘリウムガスなどの特定のガスを指すのではなくて、人体を取り囲んで存在する雰囲気、換言すると空気を指している。すなわち、「悪臭ガス」とは、悪臭発生型事業所において発生し、その無臭化が望まれている悪臭を伴う空気を指している。
【００１６】本発明は、悪臭ガスの無臭化のため、いろいろな悪臭発生現場で実施することができる。例えば、本発明は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、下水処理場、し尿処理場、清掃工場等の都市衛生施設、養豚場、養鶏場、牧場等の畜産施設、フィッシュミール生産工場（魚腸骨処理工場）等の水産物加工施設、さらには化学工場、製紙工場、食品製造工場などを包含する悪臭発生型事業所において発生した悪臭ガスを、その現場で無臭化することができ、さもなければ、望ましいならば、悪臭ガスを悪臭発生現場から別の場所に導管等で移送した後でその別の場所で無害化することができる。
【００１７】悪臭ガスに含まれ、本発明に従って除去されるべき臭気成分は、一般的に述べると、たんぱく質、脂肪、アミノ酸などが酵素反応により分解せしめられる結果として発生した物質であり、分解の度合いが進行した段階では、アンモニア、トリメチルアミン、インドール等の窒素化合物、硫化水素、メルカプタン等の硫黄化合物、そして脂肪酸などが主たる成分である。これらの臭気成分は、加工原料等に含まれるたんぱく質、脂肪、アミノ酸などに直接的に由来し、それらの物質の酵素反応によって生成する場合もあれば、たんぱく質、脂肪、アミノ酸などが、化学反応や生物化学反応による変化から生成する場合もある。臭気成分は、したがって、もしもそれらの成分が水と接した場合には、水に溶解し、移行するこいとが可能である。
【００１８】上記のような理由から、臭気成分は、悪臭の原因となっている加工原料等の種類や鮮度、事業所の規模などによって様々であり、事業所ごとに異なる組成となっている。例えば、都市衛生施設、畜産施設、水産物加工施設等の事業所について悪臭ガスを分析して見ると、その臭気成分は、アンモニア、低級アミン、低級脂肪酸、有機酸、硫化水素、メルカプタン、アルデサルファイド、高級アミン脂肪酸、炭水化物類、アルコール類、その他である。これらの臭気成分は、通常、従来の技術の項で説明した水洗脱臭装置、吸着脱臭装置、生物脱臭装置などで悪臭ガスから除去することが行われている。また、これらの臭気成分の一部は、各事業所で排出される排水等にも移行しているので、排水処理システムの途中で、排水から除去することも行われている。排水からの臭気成分の除去は、通常、活性汚泥処理装置で、排水の曝気と同時に行われている。排水中には懸濁性微生物相を構成する細菌種（ここでは、「活性汚泥細菌」ともいう）が含まれており、これらの活性汚泥細菌によって臭気成分が分解されるからである。また、このような排水は、排水と微生物が混合懸濁した状態となっており、通常、「混合液」（ＭＬＳＳ；ｍｉｘｅｄ ｌｉｑｕｏｒ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ）と呼ばれている。
【００１９】本発明者は、このたび、排水処理システムの途中で製造される活性汚泥細菌含有の混合液が悪臭ガスからの臭気成分の除去に有効であることを発見し、本発明を完成した。
【００２０】本発明による生物脱臭方法は、したがって、悪臭ガスを、臭気成分分解能を具えた微生物を含有する処理水と向流で気液接触させるとともに、臭気成分分解のための処理水として、排水処理システムの途中で生成せしめられた臭気成分分解性の微生物を含有する混合液を使用することを特徴とする生物脱臭方法にある。
【００２１】本発明の生物脱臭方法において、処理されるべき悪臭ガスは、特に限定されるものではなく、上記したような各種の事業所で発生する悪臭ガスを包含し、その組成も任意である。本発明の処理に特に有用な悪臭ガスは、水産物加工事業所において発生する悪臭ガスである。このような事業所では、原料の水産物に独特の臭気があり、また、鮮度の低下などによって臭気の変化や増加があるからである。水産物加工事業所のなかでもフィッシュミール生産工場に適用する場合に、本発明の生物脱臭方法はとりわけ有用である。
【００２２】本発明の生物脱臭方法では、悪臭ガスと微生物含有の混合液とが向流で気液接触せしめられることが必要である。この気液接触処理は、化学工学の分野で一般的に行われているように、下方から上方に向かって悪臭ガスを流動させるとともに、上方から、上昇中の悪臭ガスに向けて、混合液を落下させることによって有利に実施することができる。また、この気液接触処理は、その処理効率を高めるため、いろいろな形で変形することがこのましい。例えば、処理工程中、混合液を連続的に安定して落下させることが好ましく、また、その際、悪臭ガスと混合液の接触が密になり、かつ安定して行われるように、混合液を水滴状に噴霧したり滴下したりすることが好ましい。このような処理によって、混合液による悪臭成分の洗浄作用と混合液中の微生物による臭気成分の吸着及び分解作用を同時に、しかも効果的に達成することができる。
【００２３】さらに加えて、悪臭ガスと混合液の気液接触に際して、混合液を水滴の形から液膜の形に変更して気液接触処理を行うと、臭気成分の洗浄作用と臭気成分の吸着及び分解作用をより高めることができる。気液接触面積が大幅に増加されるとともに、悪臭ガスと混合液の接触が安定に行われるようになるからである。混合液の液膜化には、気液接触処理装置を塔の形で構成し、その所定の領域に充填材を装填するのが好ましい。このように構成することによって、気液接触塔の内部に装填した充填材の表面において混合液の液膜ができ、悪臭ガスと混合液が瞬間的に接触するのではなくて、段階的に上昇する悪臭ガスと液膜を形成しつつ段階的に落下する混合液とがより長い時間について十分に接触できるようになり、臭気成分の混合液による取り込みも進行する。
【００２４】気液接触塔に充填材を装填する場合には、いろいろな方法を採用することができる。例えば、良好な気液接触を得るため、多孔性フィルム又はシートの形をした充填材を巻回して塔内に装填してもよく、ラシヒリングなどの充填材を所定の充填密度で装填してもよく、あるいは両者を組み合わせてもよい。また、充填材を装填する場合に、同一もしくは異なる充填材をいろいろなパターンで充填してもよい。充填材は、繊維材料、プラスチック材料、セラミック材料、金属材料などからなるが、価格、重量、耐久性などを考慮した場合、プラスチック材料、例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなどを有利に使用することができる。また、ラシヒリングをプラスチック材料から形成する場合、円筒形、馬鞍形などであってもよいが、軽量化や接触面積の増加などを考慮した場合、メッシュリングや多孔性リングの形態が有利である。
【００２５】本発明の生物脱臭方法を実施するに当たって、悪臭ガスと微生物含有混合液の接触をいかなる量比で行うかという点も重要である。本発明者は、いろいろな気：液比について実験を試みた結果、通常、５００〜１００：１の気：液比が好ましく、さらに好ましくは３００〜２００：１の気：液比である。気：液比が５００：１を上回ると、悪臭ガスの量が多くなりすぎて、臭気成分を完全に除去できなくなるばかりか、処理装置の運転にトラブルが発生するおそれもある。反対に、気：液比が１００：１を下回ると、悪臭ガスが少なすぎるので、脱臭効率の低下が著しくなる。
【００２６】また、微生物含有混合液も本発明の実施には重要である。本発明で使用する混合液は、従来の生物脱臭装置で通常使用されているような専用の活性処理水（生物脱臭装置用に専用に調製し、消費分を補充しつつ循環して使用されるもの）ではなくて、排水処理システムの途中で生成する混合液である。排水処理の混合液は、処理の過程で必然的にでてくるものであり、それを活用することで活性処理水を調製し、維持する手間及びコストを節約できるばかりでなく、混合液を特別の処理することなくそのまま循環使用できるので、その効果には計り知れないものがある。特に、本発明の生物脱臭方法及び装置では、混合液中に含まれる微生物の活性保持、成長、繁殖などのために、湿気（水分）や、各種の栄養分、ミネラル分などを、処理の途中で混合液に補給する必要がないことが、注目に値する。
【００２７】したがって、微生物含有混合液において、そのなかに含まれる微生物は、排水処理システムの排水中に含まれていて懸濁性微生物相を構成する細菌種である。このような微生物は、典型的には、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｚｏｏｇｌｅａ属、Ｎｏｃａｒｄｉａ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ属、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ属、そしてＴｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属に属する細菌種であり、通常、少なくとも２種類の細菌種が混合液中に含まれていることが好ましい。実際、混合液中にはその他の細菌種も含めて多種類の細菌種が存在可能である。例えば、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｚｏｏｇｌｅａ属などの細菌種は有機物分能性であり、排水中に一般的に存在し、有機の臭気成分を炭酸ガスや水に分解できる。また、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ属、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ属などの細菌種は、アンモニアを含む排水中に多く存在し、アンモニア等の臭気成分を亜硝酸や硝酸に分解できる。また、Ｔｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属などの細菌種は、硫化水素等の硫黄分を含む排水中に多く存在し、硫化水素等の臭気成分を硫酸に分解し、また、種類によっては、亜硝酸や硝酸に含まれる酸素によって呼吸を行い、脱窒素反応を起こすことも可能である。さらに、その他の細菌種によって、種々の低級脂肪酸、アルコール類、低級アミン類（例えば、トリメチルアミンなど）を分解し、無臭化することができる。なお、これらの細菌種は、通常、多種類のものが混合液中に含まれるが、含まれる細菌種の種類及び含有量は、排水処理システムの詳細（組成等）に応じて広く変動可能である。
【００２８】混合液中には、上記したように、有機物分解性の細菌種やアンモニア、硫化水素、アミン等の化学物質を主として分解可能な細菌種とが混在している。本発明者らの知見によると、よりすぐれた脱臭作用を発現させるため、分解対象を異にする細菌種が、それぞれ、少なくとも２種類の割合で混合液中に含まれていることが好ましい。特に、フィッシュミール生産工場のような臭気成分が複雑にまじり合って悪臭も強い現場では、少なくとも２種類以上の有機物分解性細菌種と、アンモニア、硫化水素等の化学物質を分解可能な少なくとも２種類以上のその他の細菌種とが、いずれも多量に、混合液中に含まれていることが好ましい。
【００２９】微生物含有混合液は、好ましくは、排水処理システムに組み込まれた活性汚泥処理用の曝気槽で回収される混合液（ＭＬＳＳ）である。また、ここで利用する排水処理システムは、好ましくは、悪臭ガスが発生する事業所内において排出された排水を処理するためにその事業所内もしくはその事業所の近傍の別の事業所等に配置されている排水処理システムである。また、混合液は、好ましくは、気液接触処理が完了した、排水処理システムの曝気槽に再び戻される。すなわち、このようなクローズドシステムを採用することによって、混合液を有効に利用するとともに、設備の小型化及び設備費の削減をはかることができる。
【００３０】曝気槽で回収され、本発明の生物脱臭方法で使用される混合液（活性汚泥水）は、非常に注目すべき特性を具えている。まず、回収される混合液は、実質的に無臭であり、したがって、気液接触のあいだに無臭化途中のガスに対して再び悪臭が付与されるようなことがない。これは、臭気の高い排水が曝気槽に流入したとしても、曝気槽内に存在する活性汚泥細菌の働きによって、その排水から臭気成分が除去されるからである。
【００３１】また、気液接触処理に供される混合液は依然として活性汚泥細菌を多量に含有しているので、この混合液を悪臭ガスに向流接触させる時、臭気成分が混合液によって洗浄され、取り込まれるだけでなく、臭気成分の実質的に全量は、活性汚泥菌によって吸着され、かつ分解され、最終的には無臭化ガスが大気中に排出されることとなる。なお、本発明の生物脱臭方法では、さらに追加の処理を行って無臭化処理の完璧さを期す必要はないが、もしも所望であるならば、常用の脱臭化処理、例えば光触媒による脱臭処理などを併用してもよい。同様に、気液接触処理に供する前の悪臭ガスについて、必要ならば、処理効率を高めるための前処理、例えば調湿、加熱などを行ってもよい。
【００３２】さらに、曝気槽の混合液には、従来の生物脱臭処理とは異なって、処理の途中で処理水や活性汚泥細菌を補充する作業が不必要である。なぜなら、曝気槽は排水処理システムの途中に設けられる処理槽の１つであるので、先行する処理槽から排水が絶えず供給されるので、活性汚泥細菌やその成育に必要な各種の栄養分やミネラル分を改めて補給する必要がないからである。曝気槽の混合液は、このように活性汚泥細菌が常に培養されている状態にあるばかりでなく、曝気によって空気が槽の内部まで吹き込まれているので、十分量の酸素が常時供給されている状態にもある。
【００３３】要するに、排水処理システムの混合液を利用した本発明の生物脱臭方法は、従来の技術の項で説明したバイオフィルターによる生物脱臭方法と比較した場合、細菌の脱臭機能の管理及び保持において本質的な相違がある。脱臭処理に際して、使用する処理水の湿度の保持、酸素の供給、温度の維持、栄養分やミネラル分の補給を一切使用しないですむという点で、非常に優れている。
【００３４】本発明の生物脱臭方法は、この分野に使用を限定されるわけではないけれども、魚腸骨を処理してフィッシュミールを生産する事業所において発生する悪臭の除去に特に有利に使用することができる。なぜなら、フィッシュミールの製造時に発生する悪臭は、原料の種類や鮮度を反映して特異的な臭気成分及び成分組成に由来して他の事業所の悪臭に比較して強烈であるが、同じ事業所からでる排水を利用することで、意外なことにも完全に無臭化できるからである。
【００３５】フィッシュミール事業所の臭気成分は、通常、アンモニア、アミン類（トリメチルアミン等）、硫化水素、硫化メチル、メチルメルカプタンなどからなる。これらの臭気成分は、原料保管場所や製品保管場所などにおいて悪臭ガスとして大気中に放出されるほか、フィッシュミールの製造中、排水中に多量に溶解し、排水処理システムで処理される。排水中の臭気成分は、通常、活性汚泥処理用の曝気槽においてほぼ完全に分解され、無臭化される。本発明では、この曝気槽内の無臭状態にある混合液を、原料保管場所や製品保管場所などにおいて別に捕集した悪臭ガスの脱臭に利用することができる。
【００３６】曝気槽内の混合液は、その曝気槽の活性汚泥（バイオマス）に由来して、魚粉、魚粕等に由来する臭気成分の分解、無臭化に有用な多種類の活性汚泥細菌を多量に含有している。典型的な活性汚泥細菌は、例えば、亜硝酸、硝酸呼吸を行う細菌であるＥｎｔｅｒｏｂａｃｅｒ ｓｐ，Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｓｐ，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ，Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎｉｒｉｆｉｃａ−ｎｓなどのほか、硝化細菌であるＮｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ，Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ，Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、硫化水素を酸化する細菌であるＴｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ，Ｔｈｉｏｏｘｉｄａｎｓ，Ｔ．ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓなどである。本発明では、これらの活性汚泥細菌を含有する混合液を曝気槽から回収して悪臭ガスに向流接触させるので、悪臭ガスに含まれる特異的な臭気成分を上述の活性汚泥細菌で適切に分解し、無臭化することができる。また、このように活性汚泥細菌を含有する混合液を使用するということは、悪臭ガス中の臭気成分やその濃度に変化がある場合でも、混合液中に含まれる活性汚泥細菌の濃度が常に高く、したがって脱臭機能をもつバイオマスは常時保持されているために、従来の生物脱臭方法のように悪臭ガス中の臭気成分やその濃度の変化に対応しきれないといった不都合が発生するようなことはない。よって、本発明の生物脱臭方法は、フィッシュミール事業所における悪臭の除去に非常に効果的である。
【００３７】本発明はまた、本発明の生物脱臭方法を実施するための生物脱臭装置にある。本発明の生物脱臭装置は、本発明の範囲内でいろいろな形態をとることができるけれども、好ましくは、（１）気液接触塔と、（２）気液接触塔の塔底部に備えられた悪臭ガスの装入口と、（３）気液接触塔の塔頂部に備えられた、悪臭ガスに向流で気液接触せしめられるべき微生物含有処理水の装入口と、（４）排水処理システムの途中で生成せしめられた微生物含有混合液を収容したものであって、その混合液を前記気液接触塔の処理水装入口に供給する機構を備えた混合液槽とを含んでなる。なお、この生物処理装置の気液接触塔には、無臭化されたガスを系外に放出するための無臭ガス排出口や、使用済みの混合液を排出するための混合液排出口をあわせて取り付けることが一般的である。また、使用済みの混合液は、混合液槽、好ましくは先に説明したように活性汚泥処理用の曝気槽に戻すように設計し、クローズドシステムを確立するのが有利である。
【００３８】気液接触塔は、化学工学の分野で一般的な理論を応用して、上述の要件を満足させつついろいろな形態で構成することができる。
【００３９】例えば、気液接触塔の塔頂部に備えられた処理水の装入口には、微生物含有混合液を、下方から上昇中の悪臭ガスに対して、上方から水滴状に噴霧もしくは滴下して気液接触を行う散布手段を接続するのが好ましい。かかる混合液散布手段は、通常、気液接触塔の塔頂部に設けられ、例えばスプレー管、噴霧ノズルなどの形態を有することができる。気液の接触効率を高めるため、じゃま板などを塔内に配設してもよい。また、この散布手段と組み合わせて、脱臭によって無臭化されたガスを系外に放出するための排気手段を設けてもよい。例えば、気液接触塔の塔頂部に対応する形状を有し、片面（悪臭ガス側）に多数の混合液滴下細孔をもった円盤状の混合液散布手段を用意するとともに、その散布手段の混合液滴下細孔以外の領域に、無臭化ガスのための多数の排気細孔を付設することができる。
【００４０】また、微生物含有混合液を液膜状に展開させた状態で悪臭ガスと気液接触させるため、気液接触塔の内部に適当な充填材を装填し、充填塔型の気液接触塔を構成することが好ましい。このように構成することによって、上記したように、気液接触塔の内部に装填した充填材の表面において混合液の液膜ができ、悪臭ガスと混合液のより良好な接触を達成でき、悪臭ガスの脱臭効果も格段に向上する。
【００４１】気液接触塔における充填材の装填については、先に詳細に説明した通りである。補足して説明すると、本発明では、気液接触塔に導入された悪臭ガスが、まんべんなく混合液と接触する必要がある。そのために、充填材としては、空隙率が高く、圧力損失の少ないもの、軽量で破損しにくいもの、混合液の濡れ性が悪く、活性汚泥やその他の物質が付着した場合でも容易に清掃し、除去できるものが好ましく、これらの要件を満足させる充填材の１つが、上記したプラスチック製でメッシュリング状のラシヒリングである。
【００４２】本発明の生物脱臭装置では、上記したように、悪臭ガスと混合液の気液接触処理は、通常、気：液比＝５００〜１００、好ましくは３００〜２００：１の条件下で行われるように条件設定される。
【００４３】また、混合液中に含まれる微生物は、上記したように、排水処理システムの排水中に含まれていて懸濁性微生物相を構成する細菌種、例えばＢａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｚｏｏｇｌｅａ属、Ｎｏｃａｒｄｉａ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ属、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ属、Ｔｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属などに属する細菌種であり、通常、多種類のものが混在している。これらの細菌種は、前記したように、有機物分解性の細菌種が少なくとも２種類と、化学物質分解性の細菌種が少なくとも２種類とからなることが好ましい。
【００４４】さらに、混合液槽は、好ましくは、排水処理システムに組み込まれた活性汚泥処理用の曝気槽である。また、使用済みの混合液を気液接触塔から曝気槽に戻してクローズドシステムを構築するため、気液接触塔の塔底部に混合液排出口を設けるとともに、その排出口と曝気槽を混合液排出導管で接続することが好ましい。
【００４５】本発明で使用する活性汚泥処理用の曝気槽は、特に限定されるものではなく、排出処理に一般的に用いられているものをそのまま、あるいは任意の改良した後に使用することができる。例えば、ある種の曝気槽は、その排水の内部に多量の空気を送り込んで攪拌できるような構成を有することができ、また、曝気槽の前後に沈殿槽を有することができる。後方の沈殿槽で活性汚泥と上澄み液に分離した後、上澄み液を消毒し、一般河川に放流する。活性汚泥は、回収後、曝気槽に返送したり、余剰汚泥として焼却処理したりする。
【００４６】また、別の曝気槽は、２つの曝気槽とその後段に接続された沈殿槽とから構成することができる。このような構成の場合に、第１の曝気槽は、脱窒素を主体としたものであり、排水の攪拌を主として行う。第１の曝気槽に続けて配置される第２の曝気槽は、有機物を分解除去することとアンモニア態窒素を硝酸に酸化することを主体としたものであり、排水の曝気を主として行う。第２の曝気槽で曝気された後の排水は、槽内で生成した硝酸を脱窒素する目的で、第１の曝気槽に循環される。また、この第２の曝気槽で回収された排水（混合液）が脱臭目的で気液接触塔に送られ、使用後の混合液は、塔底部から引き抜かれた後、第２の曝気槽に再び戻される。
【００４７】
【実施例】引き続いて、本発明の実施例を添付の図面を参照しながら説明する。なお、図示の実施例は、フィッシュミール事業所における本発明の使用例であるが、本発明がこれらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４８】図１は、本発明による生物脱臭方法を実施するのに有用な、フィッシュミール生産工場の脱臭プラントの好ましい一例を模式的に示した模式図である。
【００４９】図示の脱臭プラント５０は、悪臭ガスを微生物含有混合液と向流で接触させて無臭ガスに変換するための気液接触塔１１を備えている。気液接触塔１１は、その塔底部に悪臭ガスＧ１を装入するための悪臭ガス装入口（図示せず）を有している。悪臭ガスＧ１は、図２に示すように、フィッシュミール事業所の製品置き場２０に保管された製品（魚粉）２１から発生したものであり、吸引ダクト２２で捕集した後で気液接触塔１１に送られる。悪臭ガスＧ１は、気液接触塔１１に送られた後、上方に向かって強制的に吹き上げられる。気液接触塔の塔頂部には、混合液１０を微細な霧状に下方に散布するためのスプレー１２が備わっており、霧状の混合液１０は、下方から上昇してくる悪臭ガスと十分に接触し、臭気成分の分解除去に寄与することができる。悪臭ガスは、無臭化された後、気液接触塔の塔頂部に設けられた排出口から無臭ガスＧ２として排出される。なお、無臭ガスＧ２は、そのまま大気中に排出してもよいが、必要なら、補助的な脱臭処理、例えば光触媒による脱臭処理を行った後に大気中に排出してもよい。
【００５０】混合液１０は、同じ事業所内に設置された排水処理システムの活性汚泥処理用の曝気槽１５において回収された微生物を含む排水である。この混合液１０は、活性汚泥水とも呼ばれ、臭気成分の吸着や分解に有効な活性汚泥細菌を活性の高い状態で多量に含んでいるばかりでなく、そのような活性汚泥細菌の働きによって、すでにほぼ無臭化されている。曝気処理前の排水Ｌ１は、曝気槽１５で処理された後、混合液１０の一部がポンプで汲み上げられ、供給導管１３を介してスプレー１２に送られる。また、気液接触塔１１で使用された後の混合液１０は、気液接触塔１１の塔底部で集められ、排出導管１４を介して曝気槽１５に戻される。曝気処理後の排水Ｌ２は、沈殿槽（図示せず）に送られ、上澄み液と活性汚泥に分離される。
【００５１】図３は、図１に示した脱臭プラント５０と同様な構成を有しているが、このプラントの気液接触塔１１には、気液接触効率をより高めてより短時間により完全な脱臭を行うため、充填材１６が装填されている。ここで装填した充填材は、小型のラシヒリング（ポリプロピレン製のメッシュリング：目の粗いメッシュを円筒体に成形したもの）である。
〔評価試験〕図３に示したような脱臭プラントを作製し、フィッシュミール事業所の魚粉置き場の悪臭を十分に無害化できるか否かを評価した。
【００５２】高さ５．６ｍ及び直径２．８ｍの気液接触塔をステンレス鋼で製造した後、その塔内に、外径３５ｍｍ、内径２８ｍｍ及び長さ３５ｍｍのポリプロピレン製のメッシュリングを１５ｍ３の量で装填した。形成された充填層において、空隙率は８８パーセント、比表面積は１７７ｍ２であった。
【００５３】次いで、魚粉置き場で強烈な臭いのする悪臭ガスをサンプリングし、その悪臭ガスの組成を分析し、 アンモニア、アミン類 ３５０ｐｐｍ 硫化水素 ２０ｐｐｍ メチルメルカプタン ２６ｐｐｍを含むことを確認した。引き続いて、魚粉置き場の悪臭ガスを吸引ダクトで気液接触塔の塔底部に約６００ｍ３／分の流量で吹き込むと同時に、気液接触塔の塔頂部からは、気液比で混合液１に対して悪臭ガス２５０となるような条件で、活性汚泥処理用の曝気槽から混合液を落下させた。
【００５４】脱臭プラントを同一条件下で５時間にわたって連続して運転しながら、３０分までごとに気液接触塔の塔頂部から排出される処理後の悪臭ガスの組成を再び分析した。その結果、いずれの供試ガスにおいても不快な悪臭が感じられないばかりでなく、脱臭処理前の悪臭ガスで存在が確認されたアンモニア、アミン類、硫化水素、メチルメルカプタンは、いずれも含まれないことが確認された。
【００５５】さらに、本発明者が他の事業所において発生する悪臭ガスの場合を想定して模擬的に行った実験から、それらの事業所の悪臭ガスでも、臭気成分を０ｐｐｍもしくはトレース量まで除去できるということが明らかとなった。
【００５６】
【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明によれば、低コストであり、簡単なメンテナンスで長期にわたって安定にかつ高効率で運転可能な生物脱臭方法及びその方法を有利に実施できる生物脱臭装置が得られる。
【００５７】また、本発明によれば、従来の設備をそのままもしくは僅かな変更するだけで有利に利用して実施でき、しかも処理水として排水処理システムの途中の混合液を循環使用できるので、処理水を外部に排出しないですむというメリットもある。
【００５８】特に、本発明では、排水処理システムの途中の混合液を気液接触塔で処理液として使用できるので、従来の生物脱臭方法及び装置における重要な問題を解消できる。例えば、本発明では、所定量の微生物を含有する処理水を常時用意し、必要に応じてあるいは常に充填塔に供給しなければならないという問題がない。また、本発明では、微生物の活性を維持するために十分な湿度を微生物に与えることや、微生物の成育のためにリンを初めとした様々な栄養素やミネラル分を与えることが不必要である。さらに、気液接触塔で充填材を使用していても、それに微生物が付着していることは極く僅かであるので、微生物の呼吸のために酸素を供給することや湿度のコントロールを行うことも不必要である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０２０４４４１８
【氏名又は名称】三幾飼料工業株式会社
【識別番号】５９４１８３８１９
【氏名又は名称】佐野 和生
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| 【出願日】 |
平成１４年２月５日（２００２．２．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７５１７
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２２５５３１（Ｐ２００３−２２５５３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月１２日（２００３．８．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２８６３２（Ｐ２００２−２８６３２） |
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