吸収塔及びそれを用いた生物脱臭装置
【課題】 スポンジ材の形状を長期間保持可能で、多孔質材としてその利点を活かして臭気物質等の吸収効率長期間維持可能な吸収塔及び生物脱臭装置を提供する。
【解決手段】 吸収塔は、気液接触層と、気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、気液接触層においてガスに含まれる所定成分を液体に吸収させる。気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、多孔質材と交互に当接配置されて多孔質体を挟持する複数の差込部材とを有し、差込部材は、凹凸した表面形状を有し、凹凸によって多孔質材との間にガスが通過可能な間隙を形成する。生物脱臭装置は、吸収塔を有し、その気液接触層は臭気物質を分解可能な微生物を保持し、液体は水であり、ガスに含まれる臭気物質を水に吸収して微生物を用いて分解する。
【解決手段】 吸収塔は、気液接触層と、気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、気液接触層においてガスに含まれる所定成分を液体に吸収させる。気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、多孔質材と交互に当接配置されて多孔質体を挟持する複数の差込部材とを有し、差込部材は、凹凸した表面形状を有し、凹凸によって多孔質材との間にガスが通過可能な間隙を形成する。生物脱臭装置は、吸収塔を有し、その気液接触層は臭気物質を分解可能な微生物を保持し、液体は水であり、ガスに含まれる臭気物質を水に吸収して微生物を用いて分解する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体を用いて気体中の物質を気液接触によって液体に吸収する吸収塔、及び、吸収塔の多孔質体に微生物を担持して気体中の悪臭物質を微生物の作用によって除去する生物脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒状又は片状の充填材や多孔質体を用いて気液接触により気体中に含まれる物質を吸収する吸収塔は様々な用途に用いられ、その代表的なものに脱臭装置がある。中でも、生物脱臭装置は、臭気物質を分解可能な微生物を担持した充填材に水を通過させると共に、気相中の臭気物質を水に溶解させて微生物による分解を進行させるので、化学薬剤を殆ど使用する必要がなく、低コストであるため、広く普及している（例えば、下記非特許文献１）。生物脱臭装置の性能を決める要素には、臭気物質の吸収効率及びその微生物による分解効率があり、臭気物質の吸収効率は、充填材の表面積、特に濡れ面積に大きく支配される。従って、吸収効率を上げるためには、比表面積が大きい親水性の充填材を使用することが望ましい。又、微生物が充填材表面に繁殖することを考慮すると、微生物による分解効率の点からも比表面積が大きい充填材の使用が好ましい。しかし、比表面積が大きい充填材として、細かい粒子の充填材を堆積させて用いた場合、通気性が悪く、微生物の繁殖による目詰まりも生じ易い。このため、生物脱臭装置では、目詰まり防止及び通気性確保のためにある程度以上の大きさ（具体的には5cm程度以上）の充填材が用いられ、吸収効率及び分解効率はある程度犠牲にせざるを得ない。その結果、生物脱臭装置は、コストは安くても、吸収効率及び分解効率の低さを補うために広い敷地を要するという評価がされてきた。
【０００３】
このような欠点を克服する手段として、下記特許文献１では、多孔質のスポンジを吸収塔の充填材として用いた生物脱臭装置を開示している。この文献では、スポンジの充填形態について開示されていない。下記特許文献２では、圧縮強度の大きい粒状充填材と吸水性充填材とを混合して充填する生物脱臭装置が記載され、ポリプロピレン粒状体と親水性ポリウレタンフォームとの混合充填を例示する。
【０００４】
一方、廃水処理の分野においては、スポンジを利用した処理技術の開発が進められており、スポンジシートを折り曲げて、屈曲部を丸棒及び支持板で支持した廃水処理装置（下記特許文献３）や、スポンジ塊をシートや線材で繋いて吊り下げて汚水の濾過に使用する散水濾床装置（下記特許文献４，５）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−９１９３４号公報
【特許文献２】特許第３９２２９２０号
【特許文献３】特許第２６２０３００号
【特許文献４】特許第３４４３７２５号
【特許文献５】特許第３５８６７４５号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】建設省都市局下水道部監修、「下水道施設計画・設計指針と解説」（１９９４年版）、社団法人日本下水道協会発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的には、スポンジを吸収塔の充填材として使用する場合、キューブ状のスポンジ塊を積み上げて使用する。この場合、ある程度の大きさのキューブを用いることによって目詰まりを防止しつつ通気性を確保できるように構成することは可能であるので、多孔質による比表面積の大きさを活用して生物脱臭装置の効率を改善することが期待できる。しかし、実際には、例えば上記特許文献１の生物脱臭装置等においてキューブ状スポンジを積み上げて長く使用すると、吸水及び微生物の繁殖による重みによって下層のスポンジが押し潰され、スポンジ層の高さが低くなり（所謂、沈み込み）、その結果、通気が困難になる。この点に関し、上記特許文献２の生物脱臭装置では沈み込みは抑制されるが、圧縮強度を有する充填材によって却って吸水性充填材の占める容積が制限されるために、期待されるほどの効率向上は困難である。
【０００８】
又、特許文献３の構成では、スポンジの重量増加による負荷が局所に集中するため、沈み込みの抑制は充分でなく、長期的な強度の問題は解消されない。特許文献４，５の構成では、製作工程が非常に煩雑で手間がかかるため、実施には経済的困難等が伴い、実用に不向きである。
【０００９】
本発明の課題は、上述の問題を解決し、スポンジ材の利点を活かしつつ、長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能な吸収塔を実用に供し易い構成で提供することである。
【００１０】
又、本発明の課題は、スポンジ材の利点を活かしつつ、長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率及び微生物による臭気物質の分解効率の低下を防止可能な生物脱臭装置を実用に供し易い構成で提供することである。
【００１１】
更に、本発明の課題は、軽量化や使用条件に応じた設計変更に対応し易い構成を有する吸収塔及びそれを用いた生物脱臭装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、板状のスポンジ材と、スポンジ材を挟持する差込部材とを用いることによって、スポンジ材の潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明の一態様によれば、吸収塔は、気液接触層と、前記気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、前記気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、前記気液接触層における前記液体と前記ガスとの接触によって前記ガスに含まれる所定成分を前記液体に吸収させる吸収塔であって、前記気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、前記複数の多孔質材と交互に当接配置されて前記多孔質材を挟持する複数の差込部材とを有し、前記差込部材は、凹凸した表面形状を有し、前記凹凸によって前記多孔質材との間に前記ガスが通過可能な間隙を形成することを要旨とする。
【００１４】
前記多孔質材は、孔径５００μｍ〜３mmの連続気孔を有し、空孔率が９０容積％以上のスポンジ材を用いることができる。前記差込部材は剛性素材製で保形性を有する。
【００１５】
又、本発明の一態様によれば、生物脱臭装置は、上記吸収塔を有し、前記気液接触層は、臭気物質を分解可能な微生物を保持し、前記液体は水であり、前記所定成分としてガスに含まれる臭気物質を水に吸収して前記微生物を用いて分解する。
【００１６】
上記生物脱臭装置において、前記多孔質材として、ポリウレタンエーテルフォーム製のスポンジ材を使用でき、前記微生物には、硫黄酸化細菌又はアンモニア酸化細菌を使用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、実用に供し易い構成を用いて、スポンジ材の長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能な吸収塔が提供可能であり、これを用いて微生物を担持させることにより、スポンジ材の利点を活かして臭気物質の吸収効率及び微生物による分解効率を長期間維持可能な生物脱臭装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における差込部材及びスポンジ材の例を説明するための説明図。
【図２】本発明に係る吸収塔の第１の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図３】本発明に係る吸収塔の第２の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図４】本発明に係る吸収塔の第３の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図５】本発明に係る吸収塔の第４の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図６】本発明に係る吸収塔の第５の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図７】本発明に係る吸収塔の第６の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図８】本発明に係る吸収塔の第７の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図９】本発明に係る吸収塔の第８の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図１０】図９の吸収塔を構成する各部の要素を示し、（ａ）〜（ｃ）は側面図、（ｄ）は下面図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｆ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図１１】図９の吸収塔の構成要素を示し、（ａ）は主要構造の側面図、（ｂ）は架台の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ガス中の物質を液体に吸収させる気液接触を行うために多孔質体を用いる場合、ガスの通過を容易にするためには、ある程度以上の大きさの気孔を有する必要があるので、吸収塔での使用に適する多孔質体は、柔軟で弾性変形し易いスポンジ状となる。スポンジは、保水によって重くなり、又、微生物を繁殖させて担持した場合には微生物の重量が増加するので、吸収塔に使用されるスポンジ材は、時間の経過に伴って重量が増加する。これにより、荷重が大きくなる下部ほどスポンジは潰れ易くなり、材料疲労等に伴ってスポンジの潰れ及び目詰まりが進行するため、長期使用は困難になる。
【００２０】
本発明においては、平板状又はシート状の多孔質材と剛性素材製の保形性差込部材とを使用し、複数の多孔質材間に複数の差込部材を介在させて立位の多孔質材を差込部材によって挟持する。具体的には、鉛直方向に立設する複数の平板状又はシート状の多孔質材と複数の板状差込部材とを交互に並列配置して互いに当接させることによって多孔質材を差込部材で挟持し、これらを一体として気液接触層を構成する。差込部材は、凹凸した表面形状を有し、凸部において多孔質材と当接し、凹部において多孔質材との間にガスが通過可能な間隙が形成される。差込部材によって挟持される多孔質材は、差込部材の凸部によって支持されるため、含水及び微生物の繁殖による重量増加に対する耐久性が得られるので、多孔質材としてスポンジ素材を用いても、潰れ・沈み込み等の形状変化が抑制される。差込部材の凹部における間隙によってガスの流通及び気液接触が促進される。
【００２１】
以下、本発明に係る吸収塔及び生物脱臭装置について詳細に記載する。
【００２２】
本発明の吸収塔及び生物脱臭装置は、気液接触するための多孔質体として複数の板状又はシート状の多孔質材を使用し、空孔率が高いスポンジ材が好適に用いられる。複数の差込部材を用いて複数のスポンジ材を挟持して一体化することによって吸収塔の気液接触層を形成する。
【００２３】
気液接触層を構成する多孔質材は、優れた通液性及び通気性を発揮するために、具体的には、液相に対する親和性及び耐性を有し、孔径５００μｍ〜３mm程度の連続気孔を有するスポンジ材が好ましい。好適な接触効率を得るために、空孔率が９０容積％程度以上の発泡材が好適に使用され、空孔率の高さによって柔質で弾性を示す素材となる。但し、自重に耐える保形性を保持するためには、空孔率は概して９７容積％程度が上限となる。多孔質材には様々な天然又は合成発泡材があり、吸収塔や生物脱臭装置に用いる多孔質材は、成形が容易で軽量であることが望ましいことから、発泡プラスチックによるスポンジ材が適しており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやポリウレタン、ポリエステル等のプラスチックの発泡材が挙げられる。液相として水を使用する吸収塔においては、親水性を有する多孔質材が用いられ、生物脱臭装置においては、更に、微生物を担持・繁殖可能な素材で構成された多孔質材であることが要点となる。従って、親水性ポリウレタン、メラミン、ポリエステル等の発泡材の使用が好ましく、加水分解による劣化等を考慮すると、ポリウレタンエーテルフォームが最適である。
【００２４】
立設したスポンジ材の側面を差込部材によって挟持してスポンジ材の潰れを好適に抑制するためには、スポンジ材は、厚さが１０〜５０mm程度の平板状又はシート状であることが好ましく、立設状態での多孔質材の高さは５０〜３００cm程度が好ましい。スポンジ材が過度に厚いと、厚みの中央部における窪みが生じ易くなる。スポンジ材が高過ぎると、スポンジ最下部において荷重が差込部材の支持を上回って潰れが起こり易くなる。
【００２５】
差込部材は、保形性（強度）を有する剛質素材を用いて、表面が凹凸した形状に形成され、その強度は、含水したスポンジ材の重量負荷によって変形しない耐久性を備えていればよい。差込部材は軽量で薄形に成形できることが望ましく、その好ましい素材としては、例えば、塩化ビニル、ＦＲＰ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＡＢＳ等のポリマー樹脂類や、ステンレス鋼、アルミニウム等の腐食し難い金属材などが挙げられるが、これらに限定されず、水に対する耐久性、耐腐食性を有する硬質素材から好適なものを適宜選択して使用してよい。
【００２６】
差込部材の形状は、差込部材の主体部分が真直であるか屈曲するかによって２つに分類することができ、第１は、薄い平板を湾曲又は屈折させた屈曲板状、つまり、主体部が屈曲した形状であり、第２は、平板表面に突起を設けた直板状、つまり、主体部が真直ぐに伸びた形状である。図１の（ａ）は、平板を所定周期で波形に湾曲させた差込部材１ａを、図１の（ｂ）は、所定周期で蛇腹形に屈折させた差込部材１ｂを、図１の（ｃ）は、平板表面に所定間隔で複数の突起ｐを設けた（或いは窪みを形成した）差込部材１ｃを例示する。差込部材１ｃを鉛直に立設すると、突起ｐは、水平断面が長方形の四角棒状突起であって鉛直方向に伸長し、隣接する突起との間に鉛直方向に伸長する溝が構成され、溝の水平断面は長方形である。差込部材１ａ〜１ｃの何れも表面形状が規則的に凹凸するので、スポンジ材３と差込部材１ａ〜１ｃとを交互に並列させると、差込部材１ａ〜１ｃの凸部においてスポンジ材３と当接して、スポンジ材間の平板状空間を差込部材が占めて互いに平行に配置される。
【００２７】
気液接触層における気液接触効率を高めるためには、スポンジ材間に差込部材が占める空間をできる限り小さく構成することが望ましく、実用的にはこの空間の幅（スポンジ材間の距離）を１０mm程度以下、好ましくは３〜７mm程度に薄く構成するとよい。差込部材１ａ〜ｃの凹部においてスポンジ材３との間に間隙が形成され、鉛直方向の通気が可能である。この通気用の間隙は、過剰に広いと、ガスや水の逃げ道となって気液接触効率を低下させる恐れがあるので、突起ｐ間の溝の幅及び深さ（通気幅）が０．２５〜２．５cm程度となるように構成することが好ましい。凹部の断面形状は、正方形、長方形、台形等の矩形や三角形を含む多角形、半円、半楕円、波形などの様々な形状から適宜選択してよい。図１（ｃ）の棒状突起Ｐを角柱状突起に変更して突起間の溝の形状を碁盤目等の各種網目状としても良い。
【００２８】
差込部材の凸部が規則的に位置することによって、スポンジ材は、差込部材の凸部によって全体として均等にバランス良く支持される。スポンジ材を強固に挟持するには、差込部材とスポンジ材との接触面積が多いことが好ましく、この点では、差込部材の凸部が平面でスポンジ材と当接する図１（ｃ）の差込部材１ｃが最適である。曲面でスポンジ材と当接する場合は、スポンジ材が僅かに弾性変形する程度に押圧することによって接触面積が増え、又、スポンジ材の歪みの局所集中を抑制できるので、これらを考慮すると、図１（ａ）のような湾曲面で接触する差込部材１ａは好適である。尚、図１（ａ）では、差込部材１ａの湾曲が互いに並行するように配置されているが、スポンジ材を中心として両側の差込部材の湾曲が面対称になるように向きを変更すると、スポンジ材は対称に挟持されるので、支持の確度及び密接性が得られ易い。
【００２９】
スポンジ材の数をｎとした時、差込部材の数がｎ±１の範囲内であると、これらを交互に配置でき、ｎ＋１である時にはスポンジ材の両末端が差込部材で挟持され、ｎ−１である時には図１のように末端がスポンジ材の配列となり、この場合の両端のスポンジ材は、片面を吸収塔の側壁内面によって挟持することができる。差込部材の一部を、例えば、凹凸のない平板状差込部材によって代替することも可能である。部分的にスポンジ材間の差込部材を欠いた配列（差込部材の数＜ｎ−１）であっても利用は可能であるが、差込部材を欠いた部分はスポンジの潰れ抑止効果がないので、スポンジ材及び差込部材が交互に位置することが望ましい。差込部材は、厚さ方向に貫通する細孔を設けて、差込部材を介した両側間の通気が可能なように構成しても良い。この場合は、差込部材の強度が不足しないように細孔の寸法、数及び分布に留意すると良い。
【００３０】
上述のように交互に立設配置した複数の差込部材と複数のスポンジ材とを一組のユニットとして、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層を構成する。差込部材の高さは、スポンジ材と実質的に同等であることが好ましく、スポンジ材より差込部材の高さが高い場合は、気液接触を阻害するガスの逃げ道とならないように留意し、差を２０cm程度以下とすることが望ましい。差込部材及びスポンジ材を一組のユニットに拘束するための拘持具を使用しても良いが、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層としての空間に差込部材及びスポンジ材を纏めて装着した時にこれらが装置内壁面に密接した状態で嵌合固定されるように吸収塔の内部構造を設計することによって、拘持具を用いずに差込部材及びスポンジ材を密接固定することができる。立設配置した差込部材及びスポンジ材は、スポンジ材が僅かに弾性変形する程度に水平方向に押圧すると、差込部材の凸部とスポンジ材との密接性が高まり、スポンジ材の弾性反発によって差込部材による挟持が強固になる。従って、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層を構成する空間の幅を、スポンジ材の幅及び差込部材が占有する平板状空間の幅（スポンジ材間の距離）の合計量より若干小さく設定すると、スポンジ材及び差込部材を吸収塔又は生物脱臭装置に装着した時にこれらが互いに圧接されて強固に挟持され、使用時の重量負荷によるスポンジ材の潰れを好適に抑制できるので好ましい。
【００３１】
上記構成において、立設されるスポンジ材及び差込部材を水平方向に貫通する支持棒を設けると、差込部材に横架される支持棒によってスポンジ材が垂下保持され、荷重がスポンジ材の最下部に集中して潰れるのを防止できるので、スポンジ材の厚さ及び高さを増大させることが可能である。従って、上述の適正範囲より厚い又は高いスポンジ材を使用する場合には、支持棒を設けることによって対処できる。支持棒がスポンジ材の上部を貫通するように構成すると好適である。支持棒は、差込部材と同様に、剛性及び耐水性を有する素材で製造すると良く、例えば、各種プラスチックやステンレス鋼等の耐蝕性金属、セラミックス等が挙げられる。支持棒によって支持されるスポンジ材の荷重が支持面においてなるべく均等に分散することが好ましいので、例えば、断面が円形又は楕円形の支持棒を使用し、これに対応する貫通孔をスポンジ材及び差込部材に設けるとよい。支持棒の太さは５〜２５mm程度が好ましく、２０〜８０cm程度の間隔で垂直にスポンジ材及び差込部材を貫通するように平行に配置すると好適である。或いは、スポンジ材と差込部材とを局所的に接着剤で接合することによって支持棒の代わりとすることも可能である。
【００３２】
以下に、上述のスポンジ材及び差込部材のユニットを気液接触層（微生物担持層）として使用する吸収塔の実施形態について説明する。以下の記載においては、吸収塔を生物脱臭装置として用いる実施形態として説明し、液相として水を用い、臭気物質を分解する微生物をスポンジ材に担持させて、臭気物質を特定物質として吸収して微生物によって分解するが、スポンジ材に微生物を担持させずに、使用する液相及びスポンジ材の素材を、ガス中の所定成分の吸収に適した液体及びこれに耐性を有する素材に変更すれば、吸収塔として汎用可能な使用形態となる。
【００３３】
図２は、吸収塔の第１の実施形態を示し、吸収塔１０は、上述のような差込部材１及びスポンジ材３からなる２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを気液接触層として有する。図２の（ａ）は、吸収塔１０の上面図、（ｂ）は鉛直方向断面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。この実施形態では、差込部材１として、図１（ａ）の差込部材１ａを使用しているが、これに限定されず、必要に応じて他の差込部材に変更して良い。
【００３４】
吸収塔１０は、内部に気液接触層及び循環水貯留槽を構成するための箱形の本体槽１１と、水Ｗを循環させるためのポンプ１３、循環ライン１５及びディストリビュータ１７を有し、ポリ塩化ビニル製の差込部材１及びポリウレタンエーテルフォーム製のスポンジ材３からなる２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを上下に配置して本体槽１１内に装着することによって縦型配置の二段式気液接触層が構成される。ディストリビュータ１７は、下方に向けて水を散布するための多数の穴が設けられた管を用いて構成され、多孔質ユニット５Ａの上方に水平に配置され、スポンジ材３の上面全体に散水できるように、必要に応じて管を分岐させて多孔質ユニット５Ａの上方全体に張り巡らせることにより局所散水を防止する。本体槽１１の底部は、水Ｗが貯留されて循環水貯留槽を構成する。本体槽１１の外に付設されるポンプ１３を駆動することによって、底部の水Ｗは、本体槽１１底部の側壁を貫通する貫通口１９から槽外へ送出されてポンプ１３から循環ライン１５を介して本体槽１１の頂部に供給され、本体槽１１内のディストリビュータ１７から多孔質ユニット５Ａに散布される。散布された水は、各ユニットのスポンジ材３と差込部材１との隙間及びスポンジ材３中の空孔を通り、多孔質ユニット５Ｂの下部から排出されて本体槽１１の底部に落下する。
【００３５】
多孔質ユニット５Ｂの下方には、本体槽１１の側壁を貫通する通気口２１が、底部に貯留される水Ｗの水位より上方の位置に設けられる。臭気物質を含むガスＧは、通気口２１から本体槽１１内に導入され、多孔質ユニット５Ｂの下側から供給されて上方へ向かって気液接触層を通過する。従って、本体槽１１内において、気液接触層を通過する水Ｗの移動方向とガスＧの移動方向は逆である。ガスＧは、気液接触層を通過する間にスポンジ材３の気孔に拡散して、臭気物質はスポンジ材３に含まれる水に吸収される。これにより浄化されたガスＧ’は、本体槽１１の頂部中央に設けられる通気口２３から排出される。通気口２３は、ディストリビュータ１７より上方位置であれば、本体槽１１の頂部周縁部や側壁に設けても良い。
【００３６】
この実施形態においては、本体槽１１内部で多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの各々を支持するための通水性、通気性の支持板２５Ａ，２５Ｂを有する。支持板２５Ａ，２５Ｂは、多孔質ユニットの荷重に耐える強度及び耐水性を備える素材で製造され、その形状は、網目状薄板状、スリットを有するスクリーン状、貫通孔を穿設した厚板等のような通水／通気穴を有する様々な形状から必要に応じて適宜選択して使用すればよい。
【００３７】
本体槽１１の一側壁に開閉可能な扉を設けて差込部材１及びスポンジ材３を側面から挿入可能に構成することによって、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの装着及び取外しが容易になる。更に、本体槽１１の側壁内側に、支持板２５Ａ，２５Ｂを支持するための突起又は水平方向の案内溝を設けて、支持板を突起上又は案内溝内を水平方向に摺動させることによって槽内への装着・取り外しができるように構成すると、装置の組み立て・メンテナンス等において有利である。
【００３８】
装着された多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは、本体槽１１内に嵌合され、各ユニットの両端に位置するスポンジ材３の外側面は、本体槽１１の側壁に密接して支持され、各スポンジ材３の両端縁及び各差込部材１の両端縁も本体槽１１の側壁に密接する。この際、スポンジ材３の幅及び差込部材１が占有する平板状空間の幅の合計が、本体槽１１の内部空間の横幅より若干大きくなるように設定すると、槽内に嵌入したスポンジ材３及び差込部材１は互いに水平方向に圧接されて密接性が高まり、ガスの逃げ道をなくすことができる。これに関連して、本体槽１１は、スポンジ材３の弾性反発力に抗して多孔質ユニットを収容可能な耐久強度があればよい。
【００３９】
差込部材１及びスポンジ材３の並列方向は、多孔質ユニット５Ａと多孔質ユニット５Ｂとでは垂直に交差するように配置され、これにより、水及びガスの逃げ道の形成が抑制され、それにより気液接触効率の低下が防止される。この実施形態を応用して、３組以上の多孔質ユニットを上下方向に配置して多段構成とする場合には、差込部材１及びスポンジ材３の並列方向が上下の多孔質ユニットにおいて互いに垂直になるようにすると良い。このように差込部材１及びスポンジ材３の並列方向をユニット毎に交互にする場合、本体槽１１の内部の水平断面形状は正方形となる。単独の多孔質ユニットを用いる一段構成、又は、複数の多孔質ユニットにおける差込部材１及びスポンジ材３の並列方向を同一にする多段構成などでは、本体槽１１内部の水平断面形状は長方形であっても良い。
【００４０】
臭気物質を分解可能な微生物をスポンジ材３に供給し、本体槽１１底部に貯溜される水Ｗに微生物の成育に必要な栄養塩を添加して循環させると、微生物はスポンジ材３の表面、気孔中や差込部材１の表面で成育・繁殖し、微生物が担持された気液接触層となる。あるいは、予めスポンジ材に微生物培養液を浸透させて微生物を付着させ、これを用いて多孔質ユニットを構成して本体槽１１に装着しても良い。多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを水が流下する際にガスＧとの接触によって水に溶解した臭気物質は、水中を拡散してスポンジ材３上の微生物に取り込まれて分解されるとともに微生物のエネルギー源となる。本体槽１１底部に貯留される水Ｗにも、スポンジ材３で繁殖する微生物が含まれ、微生物による分解は、底部に貯留される水Ｗにおいても進行する。従って、気液接触層で微生物による分解を受けずに水中に残存したまま底部に落下する臭気物質は、本体槽１１底部の水Ｗ中で分解されるか、あるいは、ディストリビュータ１７へ還流され、多孔質ユニット５Ａに再度供給されて分解される。臭気物質としては、例えば、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の水溶性イオウ化合物や、アンモニア、トリメチルアミン等の水溶性窒素化合物が挙げられる。このような臭気物質の分解に有効な微生物としては、硫黄酸化細菌、アンモニア酸化細菌（硝化細菌）等が挙げられ、例えば、廃水処理に用いられる活性汚泥等に含まれる微生物を適宜採取して利用できる。
【００４１】
図２の吸収塔１０を、ガスＧ中に含まれる特定物質を物理化学的に吸収する吸収塔として使用する場合は、循環させる水Ｗ及びスポンジ材３の素材を、特定物質を吸収し易い液体媒体、及び、液体に耐性を有する素材に変更することができる。例えば、二酸化炭素を吸収する吸収塔の場合にはアルカノールアミンを吸収剤として含有する水溶液に変更すると好適である。吸収された特定物質は分解されないので、ガスの浄化処理を連続して行うには、吸収された特定物質を液体媒体から回収して液体媒体を再生する必要がある。このため、液体媒体を再生するための再生手段を併設して、吸収塔１０の底部に貯留する液体が再生手段を介して頂部のディストリビュータ１７に還流するように循環させると、吸収塔で吸収された特定物質は再生手段によって回収され、再生された液体を用いて浄化処理を連続して実施できる。二酸化炭素の回収塔として使用する場合は、液体媒体を加熱する加熱装置と気液接触層とを有する再生塔が設けられる。
【００４２】
図３は、吸収塔の第２の実施形態を示し、この実施形態では、図２におけるポンプ１３を水中ポンプ１３’に変更している。詳細には、吸収塔３０の本体槽３１は、底部側面から横方向に突出する拡張部３３が設けられ、横方向に延伸した循環水貯留槽が構成される。拡張部３３内に水中ポンプ１３’が据え置かれ、水中ポンプ１３’によって吸引される水Ｗは、拡張部３３の上壁部を貫通する管を通じて循環ライン１５へ送出される。この構成は、吸収塔３０からの水漏れ事故の防止に有効である。拡張部３３の上壁部に開閉可能な扉を設けて水中ポンプ１３’の出し入れを容易にすると、メンテナンスに有利である。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４３】
図４は、吸収塔の第３の実施形態を示し、この吸収塔４０では、図２の吸収塔１０における多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの差込部材１を図１（ｃ）の差込部材１ｃに変更した多孔質ユニット５Ａ’，５Ｂ’を用いている。差込部材１ｃを用いた場合、スポンジ材３と差込部材１ｃとの間隙の幅が一定になるので、ガスや水の逃げ道の形成を防止するための寸法調節等を行い易い。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４４】
図５は、吸収塔の第４の実施形態を示し、この実施形態では、吸収塔５０内をガスＧが流れる方向が、図２の吸収塔１０におけるガスＧの流れと逆である。つまり、臭気物質を含むガスＧの供給源は、本体槽１１の頂部中央の通気口２３に接続され、ガスＧは、通気口２３から本体槽１１内に導入されて、多孔質ユニット５Ａの上側から下方へ向かって流れる。ガスＧが気液接触層を通過する間に臭気物質が水に吸収され、浄化されたガスＧ’は、本体槽１１の底部の通気口２１から排出される。この吸収塔５０では、気液接触層における水Ｗの流れとガスＧの流れが同方向であるので、流通抵抗が少なく、目詰まりが生じ難くなる。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４５】
図６は、吸収塔の第５の実施形態を示し、この吸収塔６０では、図２の吸収塔１０における各多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの差込部材１及びスポンジ材３を水平方向に貫通する支持棒６１を有する多孔質ユニット６５Ａ，６５Ｂを用いている。この実施形態では、支持棒６１は断面が円形のステンレス鋼製丸棒であり、５０cm程度の一定間隔で並行する支持棒６１が差込部材１及びスポンジ材３を垂直に貫通するように、支持棒６１の径に対応する円筒形の貫通孔が各多孔質ユニット６５Ａ，６５Ｂの差込部材１及びスポンジ材３の上部に設けられる。支持棒６１の長さは、本体槽１１の内部の横幅にほぼ等しく、支持棒６１を挿通させた差込部材１及びスポンジ材３を本体槽１１に嵌入することによって、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは本体槽１１内に密接嵌合され、支持棒６１は、差込部材１によって水平に支持されると共にスポンジ材３を垂下保持するので、差込部材１による挟持と相まってスポンジ材３の沈み込み及び潰れを好適に防止する。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４６】
図７は、吸収塔の第６の実施形態を示し、この吸収塔７０では、図２の吸収塔１０における循環水貯留槽の水位を一定に保つために必要に応じて水を補給するシステム、及び、水中の微生物を活性化するために空気を供給するシステムを設けている。詳細には、本体槽１１は、その側壁底部から延伸する導管７１、及び、通気口２１より下方で循環水貯留槽の水Ｗの水位より上方に設けられる給水管７３を有し、導管７１には液面レベルを検知するレベル計７５が接続され、レベル計７５はポンプ７７と電気的に接続されている。レベル計７５は、循環貯留槽の水Ｗの水位を導管７１内において検知し、循環水貯溜槽の水Ｗが蒸発等により減少したときにポンプ７７を自動的に駆動して水を補給し、水位が戻ればポンプ７７を停止するように、検知した水位に基づいてポンプ７７は電気的に制御される。更に、本体槽１１の底部に散気管７９が設置され、ブロワ８１から散気管７９へ空気を送ることによって、循環水貯溜槽の水Ｗ中に空気が供給され、微生物による臭気物質の分解が促進される。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４７】
図８は、吸収塔の第７の実施形態を示し、この吸収塔９０は、図２の吸収塔１０の支持板２５Ａを省略して、支持板２５Ｂのみで多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの両方を支持するように構成している。これは、差込部材１が、上部の多孔質ユニットの荷重に耐え得る強度を有し、支持板２５Ｂが、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの両荷重に耐えるに十分な強度である場合に有効な実施形態である。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４８】
図２〜８に示す吸収塔の本体槽１１，３１は、例えば鋼材などの耐久強度を有する構造材料で製作されるが、本発明の気液接触層（つまり多孔質ユニット）を頑強な材料で包囲する必要はなく、供給されるガス及び吸収液が適切に気液接触層に導入されるように案内されればよい。つまり、柔軟なシート材等で形成した外被を用いて気液接触層を包むように吸収塔を構成してもよい。気液接触層を包囲する外被が柔軟な素材であると、気液接触層の側面に外被が密着するように締め付けることによって、ガスが気液接触層を通過せずに外側から迂回するのを防止し易いので、短絡による気液接触効率の低下を容易に防ぐことができ、非常に有効である。又、軟質シート製の外被を用いた場合、吸収塔の設計変更に対応し易く、吸収塔を設置する環境及び条件に応じて適宜応用でき、軽量化及び材料費の削減も可能である。
【００４９】
外被は、処理対象のガスによって劣化せず、ガス及び液体に対して非透過性の素材を用いて製造される軟質シートによって作成され、液体及びガスを各々導入・排出するための２つの開口を有する形状、つまり、管状に形成される。軟質シートの素材として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡ、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリチレンテレフタレート、セロハン等の樹脂や、塩酸ゴム等のエラストマー等が挙げられる。軟質シートの厚さは、柔軟性及び曲げ易さ等の点から、０．０３〜３mm程度であると好ましい。単独のシートではガスに対する耐久性に問題がある場合は、２種以上のシートを重ねて用いると良く、例えば、アンモニアに対する耐久性が低いポリ塩化ビニリデンシートや硫化水素に対する耐久性に懸念があるポリ塩化ビニルシートは、高密度ポリエチレンなどのガスに対する耐久性に優れたシートを内側に重ねて使用することによって、それらのガス透過性の低さを活かすことができる。或いは、積層フィルムのシートを用いれば、組み立て作業が煩雑にならずに済む。光透過性のシート、つまり、透明又は半透明のシートを用いると、内部の観察が可能であるので、多孔質ユニットの状態を把握し易い点で有用であり、使用条件に応じた設計変更の要否判断に関しても有利である。
【００５０】
外被の内周が多孔質ユニットの外周より僅かに小さいと、多孔質ユニットを外被内に挿入した時に、多孔質ユニットの差込部材及びスポンジ材が互いに押圧されてしっかり挟持されると共に、多孔質ユニットの側面が外被と密接するので、ガスが多孔質ユニットと外被との隙間を通過するのが抑制される。但し、外被に引っ張り応力が加わって外被の耐久性が低下する虞があるので、これを回避するには、内周が多孔質ユニットの外周と同程度又はそれより大きい外被を使用し、紐や金属線等の条部材で外被の外側から気液接触層の周囲に締着する方法がある。これによって、気液接触層の側面に周回状の密接状態が形成されて封止される。この際、温熱によって外被の柔軟性を高めてから巻締めると、外被と多孔質ユニットの側面との密閉性が向上する。更に、外被−多孔質ユニット間の密閉性を高め易い形態として、多孔質ユニットと外被との間にガスケットとして機能する弾性部材を介在させる方法がある。具体的には、図９〜図１１に示すように、スポンジ等の弾力性の素材で形成した弾性変形可能な環状のクッション９に多孔質ユニットを嵌入して外被７内に挿入し、条部材８を用いて外被７をクッション９上で巻き締める。この場合、クッション９は、多孔質ユニットを周回して外被と多孔質ユニットと間でガスケットの様に機能して弾性圧着によって閉塞性を高めると共に、差込部材１及びスポンジ材３を一体に固定して多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの拘持具としても作用する。
【００５１】
クッション９は、処理対象のガスＧや水によって劣化しない弾力性の素材を用いて調製される。弾力性の素材としては、天然ゴム及び各種合成ゴム等のエラストマー、ウレタンエラストマー等の熱可塑性エラストマー、発泡ポリウレタン等の発泡プラスチック（独立又は連続気泡型）等が挙げられ、このような弾力性素材から、処理するガスに対する耐久性を有するものを適宜選択することができる。スポンジ材３と同じ素材を用いてもよく、費用の点において有利である。或いは、ガスＧによって劣化しない樹脂等のフィルムによってクッション９を被覆すると、クッション９自体はガスＧに対する耐久性が低くても良い。ガス及び液体に対して非透過性の弾力性素材でクッション９を形成すると、外被−多孔質ユニット間の密閉性が極めて高くなる。巻締めに用いる条部材８としては、例えば、綿、麻等の植物繊維による紐、ナイロン、ポリ塩化ビニル等の樹脂による紐、鉄線や銅線等の金属線等が挙げられるが、これらに限定されず、外皮がクッション９に密着するように締付けられるものであればよい。
【００５２】
以下、図９〜１１を参照して、軟質シート製の外被に気液接触層が内包される第８の実施形態に係る吸収塔１００について具体的に説明する。
【００５３】
図９に示す吸収塔１００は、組み立て式に構成され、図１０及び図１１に示すような構成部品を用いて組み立てられる。具体的には、図１０（ａ）に示す頂部部分１０１、（ｂ）の中央部分１０３、及び、（ｃ）の底部部分１０５を組み合わせることによって、図１１の（ａ）に示すような吸収塔の主要構造１０７が構成され、頂部部分１０１を支持するために、図１１（ｂ）のような架台１０９が用いられる。この吸収塔１００の構成は、図２の吸収塔１０と機能的に同等であり、図２の本体槽３１の代わりに、透明のポリ塩化ビニルシートで形成される管状の外被７と、その開口に接続される頂部部分１０１及び底部部分１０５とを用いて、気液接触層を内包する。気液接触層として、鉛直方向に積上げた２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを用いるが、必要に応じて、多孔質ユニットの数を増加して積上げ段数を増加してもよい。又、図中の差込部材１は、波形の差込部材１ａとして記載するが、他の形状であってもよい。
【００５４】
図１０（ｂ）の中央部分１０３は、気液接触によるガス吸収を行う部分であり、２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂで構成される気液接触層と、気液接触層を内包してその側面を覆う管状の外被７とを有し、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの各々を構成する差込部材１及びスポンジ材３は、側面を周回するクッション９によって拘持される。図１０（ａ）の頂部部分１０１は、導水管１１１、ディストリビュータ１７及び通気口２３を有し、外被７の上部開口に接続された状態において、頂部部分１０１は、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂへの給水、及び、処理後ガスＧ’の排気を行う。図１０（ｃ）の底部部分１０５は、導気管１１３を取付けた貯水槽１１５及び支持台１１７を有し、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを支持台１１７に載せて外被７の下部を支持台１１７の外周に密着させた状態において、底部部分１０５は、多孔質ユニット５Ａ，５ＢへガスＧを供給し、気液接触後の水を収容する。貯水槽１１５内にはポンプ１３が設置され、ポンプ１３と頂部部分１０１の導水管１１とを循環ラインによって接続することで、貯水槽１１５と多孔質ユニット５Ａ，５Ｂとの水Ｗの循環が可能となる。
【００５５】
クッション９は、図１０の（ｅ），（ｆ）に示すように、多孔質ユニットを嵌装可能なように、多孔質ユニットの側面形状に対応した正方形の孔部を有する四角環帯状又は四角管状に形成される。クッション９の外周の４つの角は丸く面取りされ、これは、外被７を被せる作業が容易で、角部が破損し難くなる点で有用な形状である。クッション９の孔部を多孔質ユニットの水平断面より僅かに小さく形成すると、嵌入した多孔質ユニットの側面とクッション９の内周との密着性を得易い。クッション９の形状は上記の形状に限られず、孔部が正方形であれば、外周が円形の環帯状又は管状であってもよい。クッション９の厚さ（軸方向長さ）が１〜１０cm程度であると、気密性及び締着作業性の点で好ましい。又、軸方向（鉛直方向）に沿った断面が円形又は楕円形である四角環のクッションも使用可能であるが、この実施形態のように断面が長方形のクッション９は、外周が平面であり、巻き締め作業をし損じ難い点で有利である。クッション９の外周に条部材を受ける案内溝を設けると、巻き締め作業が容易になる。クッション９の幅（水平方向）は５mm〜５cm程度が好ましい。クッションを形成する弾力性素材が高い変形性又は伸縮性を備える場合は、アニュラス又はトーラス体（ドーナツ形）等の丸い内径でも、多孔質ユニットの四角い外周に内径を対応させることができる。
【００５６】
多孔質ユニットを載置するための支持台１１７は、通水性及び通気性の支持板１１９と、脚部１２１とを有し、脚部１２１は、上側が開放された箱形に形成され、支持板１１９は水平に支持されるように脚部１２１の内側に固定される。脚部１２１の側壁の下部に、導気管１１３を貫通させる孔と、脚部１２１の内外を連通する通水孔１２３とを有する。支持板１１９の形状は、多孔質ユニットの水平断面に対応した大きさの正方形であり、多孔質ユニットの荷重に耐える強度の耐水性素材を用いて、網目状、スリットを有するスクリーン状、貫通孔を穿設した厚板状等から適宜選択した形態に製造される。支持板１１９の位置は、貯水槽１１５の上縁と同程度の高さに設定されるので、支持板１１９上に載置される多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは、貯水槽内の水位より常に上に維持される。脚部１２１の上部は、支持板１１９より上方に延伸して多孔質ユニットの位置決め手段として作用し、支持板１１９上に載せた多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの横方向の位置ずれを防止するする。脚部１２１は、底面がない四角管状であっても良い。又、４本の棒脚やフレームに横板を渡して管状に構成しても良く、この場合、横板の下端が水面下に浸る程度の長さに短縮して、脚部１２１の下端にスリット又は窓を有するような構成であっても良い。
【００５７】
頂部部分１０１は、通気口２３を有する天板１２５と、天板１２５の下面に固着される四角管状のダクト１２７と、ダクト１２７の一側面を貫通する導水管１１１と、ダクト１２７の下端に水平に取付けられるディストリビュータ１７とを有する。この実施形態におけるディストリビュータ１７は、平板状に成形された通水性の多孔質材で構成され、導水管１１１から供給される水は多孔質材に浸透して全体から分散して落下する。ディストリビュータ１７は、ダクト１２７に取り付けずに、多孔質ユニット５Ａの上に載せた状態で用いてもよい。或いは、ディストリビュータ１７として、図２の吸収塔で用いる有穴管や、底部全体に多数の小さい通水孔を有する浅い角形容器を用いてもよい。架台１０９は、直方体形のフレーム１２９と、頂部部分１０１を係止するための１対の係止部材１３１と、屋根１３３とを有し、係止部材１３１は、同じ高さでフレーム１２９の側柱部に水平且つ平行に固着される。
【００５８】
吸収塔１００は、以下のように組み立てられる。先ず、中央部分１０３と底部部分１０５とが組み立てられる。具体的には、気液接触層を支持するための支持台１１７を貯水槽１１５内に据え付け、クッション９によって拘持された多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを縦に積み上げて、支持台１１７の支持板１１９上に気液接触層として載置する。
【００５９】
次に、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂに外被７を被せる。外被７の下端が水中に浸り、且つ、外皮７の上端が多孔質ユニットより上方に伸びて頂部部分１０１との接続に使用可能な余分が生じるように、上下方向に外被７を位置決めして、紐、金属線等の条部材８を用いて外被７をクッション９上に巻き締める。外被−多孔質ユニット間のガスケットとしての役割においては、クッション９は、気液接触層全体に少なくとも１つあればよく、多孔質ユニットの拘持具としては、ユニット当たり少なくとも１つのクッション９があればよい。この実施形態では、１つの多孔質ユニットを複数のクッション９で拘持する。このように締着部分を複数重ねると、各クッション上の締着による封止が完全でなくても、全体として満足な閉塞性が得られる。複数のクッション９を用いる場合、クッション９の幅（水平方向）は同一でも異なってもよく、異なる幅によって密閉効率が異なっても全体として良好な密閉性が得られればよい。尚、最下位のクッション９ａは、多孔性ユニット５Ｂの下端を囲む支持台１１７の上端部に嵌装し、これによって外被７と支持台１１７とが密封接続され、支持台１１７と外被７との隙間からガスＧが漏れるのを防止できる。
【００６０】
更に、頂部部分１０１を図１１の（ａ）に示すように組み立てる。このために、頂部部分１０１の位置を固定する必要があるので、図１１の（ｂ）に示すような架台１０９を設置して、組み立てられた中央部分１０３及び底部部分１０５が架台１０９の中央に位置するように配置する。頂部部分１０１の天板１２５を係止部材１３１上に架けて頂部部分１０１を架台１０９で支持することによって頂部部分１０１の位置が固定される。係止部材１３１上に支持された頂部部分１０１は、ディストリビュータ１７が多孔質ユニット５Ａの直上に配置される高さに位置する。この後、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂに締着された外被７は、条部材８によって頂部部品１０１と接続される。具体的には、ダクト１２７の下部にはクッション９ｂが嵌装され、外被７の上端でダクト１２７の下部を包囲して、条部材８で外被７をクッション９ｂ上に巻き締めることによって、図９のように外被７は頂部部分１０１と密封接続される。
【００６１】
この実施形態の架台１０９は直方体形のフレームで構成されるので、中央部分１０３と底部部分１０５との組み立て作業を架台１０９中で行うと効率的であるが、この架台には限定されない。例えば、頂部部分１０１を吊下げる形態のスタンドを用いて頂部部分１０１の位置を固定しても良く、中央部分１０３と底部部分１０５とを組み立てた後にスタンドを設置することができる。又、係止部材１３１の高さを変更・調節可能な架台１０９又はスタンドを使用すると、多孔質ユニットの高さ（積み上げ段数、差込部材１及びスポンジ材３の高さ）の変更に対応でき、外被７の長さを適正に調整するだけで、変更した吸収塔を組み立てられる。
【００６２】
貯水槽１１５にポンプ１３を設置して、ポンプ１３と導水管１１１とを循環ラインで接続することによって基本的な組み立ては終了する。更に、図９のように、貯水槽１１５の水位を検知するレベル計７５を架台１０９に付設して、検出される水位に応じてポンプ１３の駆動を制御するようにポンプ１３と電気的に接続すると、処理中の貯水槽１１５内の水位を所定レベルに維持することができる。レベル計の代わりにレベルスイッチを用いると、水位を所定レベル以下に下がるのを防止できるので、ポンプの空運転を防止できる。
【００６３】
図９の様に組み立てられた吸収塔１００において、水を貯水槽１１５に投入し、微生物をスポンジ材３上に担持すれば、生物脱臭処理が可能な状態となる。微生物の担持は、前述と同様に、組み立て前のスポンジ材３に予め施しても、組み立て後に水の循環を利用して行っても可能である。ポンプ１３を駆動すると、貯水槽１１５から汲み上げられる水Ｗは、循環ラインを通って導水管１１１からディストリビュータ１７に供給され、多孔質ユニット５Ａ上全体に分配して散水される。多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を流下した水は、支持板１１９を通って貯水槽１１５に落下する。水の循環によって、スポンジ材３に担持される微生物は繁殖する。一方、ガスＧは、ブロワ又はファン（図示略）等を用いて導気管１１３から支持台１１７の内側へ導入されると、支持板１１９を通って多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を上昇し、流下する水Ｗとの気液接触において、ガスに含まれる臭気物質が水に吸収される。浄化されたガスＧ’は、ダクト１２７内を通って通気口２３から排出される。通気口２３に吸引用ブロワ等を接続してダクト１２７からの排気を促進しても良い。
【００６４】
外被７は、クッション９ａ，９ｂを介して支持台１１７及びダクト１２７に巻き締められて密着するので、ガスの流れは外被７によって規制される。つまり、支持台１１７から供給されるガスＧは、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を確実に通過してダクト１２７へ至るように外被７によって案内される。従って、支持台１１７、外被７及びダクト１２７は、図２の本体槽１１と同様に機能し、内包される気液接触層に適確にガスが導入される。
【００６５】
第８の実施形態は、図５の吸収塔のように、ガスを吸収塔１００上部の通気口２３から供給して下方に向かって流れるように変更することも可能である。
【００６６】
第８の実施形態のように吸収塔を構成すると、軽量化や材料費の低減が可能であり、又、設計変更が行い易いので、吸収塔の設置条件に応じた変更が可能であり、適用性が高い。架台１０９の役割は、頂部部分１０１を支持することのみであるので、支持機能のみに特化するように構造を単純化したり、逆に、必要に応じて他の機能を付加してもよい。例えば、遮光板や遮光フィルムで側面を覆って遮光性を付与したり、太陽光パネルを用いて屋根１３３を構成してポンプ等の駆動エネルギーの供給に利用しても良い。又、外観のデザイン変更に関して極めて自由度が高く、例えば、架台のフレームに様々な装飾を施しても、本質的な機能には何等影響がない。
【００６７】
上述の実施形態から必要に応じて複数の実施形態を適宜選択して組み合わせて使用することもできる。
【００６８】
以下、実施例を参照して、本発明について詳細に説明する。
【実施例】
【００６９】
（実施例）
図２に示す吸収塔１０に準じた装置において、孔径２mm程度の連続気泡を有する空孔率約９５容積％のポリウレタンエーテルフォームで形成された厚さ２５mm、高さ４３０mm及び長さ１９０mmのスポンジ材３、及び、厚さ０．５mmのポリ塩化ビニル製平板を振幅１０mm、周期（谷から谷までの距離）７０mmで波形に湾曲させた形状の差込部材１を用いて多孔質ユニット５Ａを構成し、ユニット５Ｂは省略して吸収塔１０に装着した。ここでは、スポンジ材３を４枚、差込部材１を３枚用いたので、多孔質ユニットの平面図は正方形にはならない。
【００７０】
微生物として活性汚泥から硫化物で馴養した硫黄酸化細菌を含む微生物群を底部の水Ｗに供給し、本体槽１１底部に貯溜される水Ｗに微生物の成育に必要な栄養塩として塩化アンモニウム、リン酸カリウム及び硫酸マグネシウムを添加してポンプで循環させて多孔質ユニットに散布しながら、臭気物質として濃度８００ｐｐｍの硫化水素を含むガスＧを多孔質ユニット５Ａの全容積１０Ｌに対して２Ｌ／分の供給速度で通気口２１から本体槽１１内に導入した。通気口２３から排出されるガスＧ’の硫化水素濃度を測定したところ、平均３６ｐｐｍ（３２ｐｐｍ及び４０ｐｐｍ）であった。スポンジ材３は、嵌入時と同じ高さを維持しており、潰れや沈み込みを生じることなく好適に挟持されていた。同じ水Ｗに浸したスポンジ材３と同等のスポンジキューブに存在する硫黄酸化細菌をStarkey寒天培地を用いて測定（参照：土壌微生物実験法研究会編、 「新編土壌微生物実験法」(1992)、３２２〜３２５，３９４頁、株式会社養賢堂発行）したところ、スポンジ１cm3あたり１．９×１０7cfu（コロニー数）であった。従って、吸収塔１０では、スポンジ材３の潰れや沈み込みは防止され、スポンジ材３に硫黄酸化細菌を高密度に担持させることができ、生物脱臭に有効であることが明らかである。
【００７１】
（参考例）
上記多孔質ユニット５Ａの代わりに、外径３０mm及び長さ３０mmの中空円筒状のプラスチック充填材を１０Ｌ充填して吸収塔１０に装着したこと以外は実施例と同様にして上述の操作を行い、通気口２３から排出されるガスＧ’の硫化水素濃度を測定したところ、平均６７ｐｐｍ（６４ｐｐｍ及び７０ｐｐｍ）であった。
【００７２】
（比較例）
差込部材１を使用せずに、スポンジ材として１辺が２０mmの立方体のものを用いて上記多孔質ユニット５Ａと同じ容積に積み上げたこと以外は実施例と同様にして上述の操作を行ったところ、１ヶ月後にスポンジ材は沈み込みを生じ、最下部は潰れのために通気が困難になっていた。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
多孔質体の形状が長期間保持されることにより吸収効率の低下を防止可能な吸収塔が提供され、スポンジ材の利点を活かして臭気物質の吸収効率及び微生物による分解効率を長期間維持可能な生物脱臭装置を提供でき、排ガス処理や環境浄化において使用する処理装置のメンテナンス頻度の低減や耐用年数の増加、操作性の向上に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ：差込部材、 ３：スポンジ材、
５Ａ，５Ｂ，５Ａ’，５Ｂ’，６５Ａ，６５Ｂ：多孔質ユニット、
７：外被、 ８：条部材、 ９，９ａ，９ｂ：クッション、
１０，３０，４０，５０，６０，７０，９０，１００：吸収塔、 １１，３１：本体槽、
１３，７７：ポンプ、 １５：循環ライン、 １７：ディストリビュータ、
１９：貫通口、 ２１，２３：通気口、 ２５Ａ，２５Ｂ，９１，１１９：支持板、
３３：拡張部、 ６１：支持棒、７１：導管、 ７３：給水管、
７５：レベル計、 ７９：散気管、 ８１：ブロア、
１０１：頂部部品、 １０３：中央部品、 １０５：底部部品、 １０７：主要構造、
１０９：架台、 １１１：導水管、 １１３：導気管、 １１５：貯水槽、
１１７：支持台、 １２１：脚部、 １２３：通水穴、 １２５：天板、
１２７：ダクト、 １２９：フレーム、 １３１：係止部材、 １３３：屋根、
Ｇ，Ｇ’：ガス、 Ｗ：水。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体を用いて気体中の物質を気液接触によって液体に吸収する吸収塔、及び、吸収塔の多孔質体に微生物を担持して気体中の悪臭物質を微生物の作用によって除去する生物脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒状又は片状の充填材や多孔質体を用いて気液接触により気体中に含まれる物質を吸収する吸収塔は様々な用途に用いられ、その代表的なものに脱臭装置がある。中でも、生物脱臭装置は、臭気物質を分解可能な微生物を担持した充填材に水を通過させると共に、気相中の臭気物質を水に溶解させて微生物による分解を進行させるので、化学薬剤を殆ど使用する必要がなく、低コストであるため、広く普及している（例えば、下記非特許文献１）。生物脱臭装置の性能を決める要素には、臭気物質の吸収効率及びその微生物による分解効率があり、臭気物質の吸収効率は、充填材の表面積、特に濡れ面積に大きく支配される。従って、吸収効率を上げるためには、比表面積が大きい親水性の充填材を使用することが望ましい。又、微生物が充填材表面に繁殖することを考慮すると、微生物による分解効率の点からも比表面積が大きい充填材の使用が好ましい。しかし、比表面積が大きい充填材として、細かい粒子の充填材を堆積させて用いた場合、通気性が悪く、微生物の繁殖による目詰まりも生じ易い。このため、生物脱臭装置では、目詰まり防止及び通気性確保のためにある程度以上の大きさ（具体的には5cm程度以上）の充填材が用いられ、吸収効率及び分解効率はある程度犠牲にせざるを得ない。その結果、生物脱臭装置は、コストは安くても、吸収効率及び分解効率の低さを補うために広い敷地を要するという評価がされてきた。
【０００３】
このような欠点を克服する手段として、下記特許文献１では、多孔質のスポンジを吸収塔の充填材として用いた生物脱臭装置を開示している。この文献では、スポンジの充填形態について開示されていない。下記特許文献２では、圧縮強度の大きい粒状充填材と吸水性充填材とを混合して充填する生物脱臭装置が記載され、ポリプロピレン粒状体と親水性ポリウレタンフォームとの混合充填を例示する。
【０００４】
一方、廃水処理の分野においては、スポンジを利用した処理技術の開発が進められており、スポンジシートを折り曲げて、屈曲部を丸棒及び支持板で支持した廃水処理装置（下記特許文献３）や、スポンジ塊をシートや線材で繋いて吊り下げて汚水の濾過に使用する散水濾床装置（下記特許文献４，５）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−９１９３４号公報
【特許文献２】特許第３９２２９２０号
【特許文献３】特許第２６２０３００号
【特許文献４】特許第３４４３７２５号
【特許文献５】特許第３５８６７４５号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】建設省都市局下水道部監修、「下水道施設計画・設計指針と解説」（１９９４年版）、社団法人日本下水道協会発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的には、スポンジを吸収塔の充填材として使用する場合、キューブ状のスポンジ塊を積み上げて使用する。この場合、ある程度の大きさのキューブを用いることによって目詰まりを防止しつつ通気性を確保できるように構成することは可能であるので、多孔質による比表面積の大きさを活用して生物脱臭装置の効率を改善することが期待できる。しかし、実際には、例えば上記特許文献１の生物脱臭装置等においてキューブ状スポンジを積み上げて長く使用すると、吸水及び微生物の繁殖による重みによって下層のスポンジが押し潰され、スポンジ層の高さが低くなり（所謂、沈み込み）、その結果、通気が困難になる。この点に関し、上記特許文献２の生物脱臭装置では沈み込みは抑制されるが、圧縮強度を有する充填材によって却って吸水性充填材の占める容積が制限されるために、期待されるほどの効率向上は困難である。
【０００８】
又、特許文献３の構成では、スポンジの重量増加による負荷が局所に集中するため、沈み込みの抑制は充分でなく、長期的な強度の問題は解消されない。特許文献４，５の構成では、製作工程が非常に煩雑で手間がかかるため、実施には経済的困難等が伴い、実用に不向きである。
【０００９】
本発明の課題は、上述の問題を解決し、スポンジ材の利点を活かしつつ、長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能な吸収塔を実用に供し易い構成で提供することである。
【００１０】
又、本発明の課題は、スポンジ材の利点を活かしつつ、長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率及び微生物による臭気物質の分解効率の低下を防止可能な生物脱臭装置を実用に供し易い構成で提供することである。
【００１１】
更に、本発明の課題は、軽量化や使用条件に応じた設計変更に対応し易い構成を有する吸収塔及びそれを用いた生物脱臭装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、板状のスポンジ材と、スポンジ材を挟持する差込部材とを用いることによって、スポンジ材の潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明の一態様によれば、吸収塔は、気液接触層と、前記気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、前記気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、前記気液接触層における前記液体と前記ガスとの接触によって前記ガスに含まれる所定成分を前記液体に吸収させる吸収塔であって、前記気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、前記複数の多孔質材と交互に当接配置されて前記多孔質材を挟持する複数の差込部材とを有し、前記差込部材は、凹凸した表面形状を有し、前記凹凸によって前記多孔質材との間に前記ガスが通過可能な間隙を形成することを要旨とする。
【００１４】
前記多孔質材は、孔径５００μｍ〜３mmの連続気孔を有し、空孔率が９０容積％以上のスポンジ材を用いることができる。前記差込部材は剛性素材製で保形性を有する。
【００１５】
又、本発明の一態様によれば、生物脱臭装置は、上記吸収塔を有し、前記気液接触層は、臭気物質を分解可能な微生物を保持し、前記液体は水であり、前記所定成分としてガスに含まれる臭気物質を水に吸収して前記微生物を用いて分解する。
【００１６】
上記生物脱臭装置において、前記多孔質材として、ポリウレタンエーテルフォーム製のスポンジ材を使用でき、前記微生物には、硫黄酸化細菌又はアンモニア酸化細菌を使用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、実用に供し易い構成を用いて、スポンジ材の長期使用に伴う潰れを抑制して吸収効率の低下を防止可能な吸収塔が提供可能であり、これを用いて微生物を担持させることにより、スポンジ材の利点を活かして臭気物質の吸収効率及び微生物による分解効率を長期間維持可能な生物脱臭装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における差込部材及びスポンジ材の例を説明するための説明図。
【図２】本発明に係る吸収塔の第１の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図３】本発明に係る吸収塔の第２の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図４】本発明に係る吸収塔の第３の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図５】本発明に係る吸収塔の第４の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図６】本発明に係る吸収塔の第５の実施形態を示す上面図（ａ）、鉛直方向断面図（ｂ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図（ｃ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図（ｄ）。
【図７】本発明に係る吸収塔の第６の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図８】本発明に係る吸収塔の第７の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図９】本発明に係る吸収塔の第８の実施形態を示す鉛直方向断面図。
【図１０】図９の吸収塔を構成する各部の要素を示し、（ａ）〜（ｃ）は側面図、（ｄ）は下面図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｆ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図１１】図９の吸収塔の構成要素を示し、（ａ）は主要構造の側面図、（ｂ）は架台の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ガス中の物質を液体に吸収させる気液接触を行うために多孔質体を用いる場合、ガスの通過を容易にするためには、ある程度以上の大きさの気孔を有する必要があるので、吸収塔での使用に適する多孔質体は、柔軟で弾性変形し易いスポンジ状となる。スポンジは、保水によって重くなり、又、微生物を繁殖させて担持した場合には微生物の重量が増加するので、吸収塔に使用されるスポンジ材は、時間の経過に伴って重量が増加する。これにより、荷重が大きくなる下部ほどスポンジは潰れ易くなり、材料疲労等に伴ってスポンジの潰れ及び目詰まりが進行するため、長期使用は困難になる。
【００２０】
本発明においては、平板状又はシート状の多孔質材と剛性素材製の保形性差込部材とを使用し、複数の多孔質材間に複数の差込部材を介在させて立位の多孔質材を差込部材によって挟持する。具体的には、鉛直方向に立設する複数の平板状又はシート状の多孔質材と複数の板状差込部材とを交互に並列配置して互いに当接させることによって多孔質材を差込部材で挟持し、これらを一体として気液接触層を構成する。差込部材は、凹凸した表面形状を有し、凸部において多孔質材と当接し、凹部において多孔質材との間にガスが通過可能な間隙が形成される。差込部材によって挟持される多孔質材は、差込部材の凸部によって支持されるため、含水及び微生物の繁殖による重量増加に対する耐久性が得られるので、多孔質材としてスポンジ素材を用いても、潰れ・沈み込み等の形状変化が抑制される。差込部材の凹部における間隙によってガスの流通及び気液接触が促進される。
【００２１】
以下、本発明に係る吸収塔及び生物脱臭装置について詳細に記載する。
【００２２】
本発明の吸収塔及び生物脱臭装置は、気液接触するための多孔質体として複数の板状又はシート状の多孔質材を使用し、空孔率が高いスポンジ材が好適に用いられる。複数の差込部材を用いて複数のスポンジ材を挟持して一体化することによって吸収塔の気液接触層を形成する。
【００２３】
気液接触層を構成する多孔質材は、優れた通液性及び通気性を発揮するために、具体的には、液相に対する親和性及び耐性を有し、孔径５００μｍ〜３mm程度の連続気孔を有するスポンジ材が好ましい。好適な接触効率を得るために、空孔率が９０容積％程度以上の発泡材が好適に使用され、空孔率の高さによって柔質で弾性を示す素材となる。但し、自重に耐える保形性を保持するためには、空孔率は概して９７容積％程度が上限となる。多孔質材には様々な天然又は合成発泡材があり、吸収塔や生物脱臭装置に用いる多孔質材は、成形が容易で軽量であることが望ましいことから、発泡プラスチックによるスポンジ材が適しており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやポリウレタン、ポリエステル等のプラスチックの発泡材が挙げられる。液相として水を使用する吸収塔においては、親水性を有する多孔質材が用いられ、生物脱臭装置においては、更に、微生物を担持・繁殖可能な素材で構成された多孔質材であることが要点となる。従って、親水性ポリウレタン、メラミン、ポリエステル等の発泡材の使用が好ましく、加水分解による劣化等を考慮すると、ポリウレタンエーテルフォームが最適である。
【００２４】
立設したスポンジ材の側面を差込部材によって挟持してスポンジ材の潰れを好適に抑制するためには、スポンジ材は、厚さが１０〜５０mm程度の平板状又はシート状であることが好ましく、立設状態での多孔質材の高さは５０〜３００cm程度が好ましい。スポンジ材が過度に厚いと、厚みの中央部における窪みが生じ易くなる。スポンジ材が高過ぎると、スポンジ最下部において荷重が差込部材の支持を上回って潰れが起こり易くなる。
【００２５】
差込部材は、保形性（強度）を有する剛質素材を用いて、表面が凹凸した形状に形成され、その強度は、含水したスポンジ材の重量負荷によって変形しない耐久性を備えていればよい。差込部材は軽量で薄形に成形できることが望ましく、その好ましい素材としては、例えば、塩化ビニル、ＦＲＰ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＡＢＳ等のポリマー樹脂類や、ステンレス鋼、アルミニウム等の腐食し難い金属材などが挙げられるが、これらに限定されず、水に対する耐久性、耐腐食性を有する硬質素材から好適なものを適宜選択して使用してよい。
【００２６】
差込部材の形状は、差込部材の主体部分が真直であるか屈曲するかによって２つに分類することができ、第１は、薄い平板を湾曲又は屈折させた屈曲板状、つまり、主体部が屈曲した形状であり、第２は、平板表面に突起を設けた直板状、つまり、主体部が真直ぐに伸びた形状である。図１の（ａ）は、平板を所定周期で波形に湾曲させた差込部材１ａを、図１の（ｂ）は、所定周期で蛇腹形に屈折させた差込部材１ｂを、図１の（ｃ）は、平板表面に所定間隔で複数の突起ｐを設けた（或いは窪みを形成した）差込部材１ｃを例示する。差込部材１ｃを鉛直に立設すると、突起ｐは、水平断面が長方形の四角棒状突起であって鉛直方向に伸長し、隣接する突起との間に鉛直方向に伸長する溝が構成され、溝の水平断面は長方形である。差込部材１ａ〜１ｃの何れも表面形状が規則的に凹凸するので、スポンジ材３と差込部材１ａ〜１ｃとを交互に並列させると、差込部材１ａ〜１ｃの凸部においてスポンジ材３と当接して、スポンジ材間の平板状空間を差込部材が占めて互いに平行に配置される。
【００２７】
気液接触層における気液接触効率を高めるためには、スポンジ材間に差込部材が占める空間をできる限り小さく構成することが望ましく、実用的にはこの空間の幅（スポンジ材間の距離）を１０mm程度以下、好ましくは３〜７mm程度に薄く構成するとよい。差込部材１ａ〜ｃの凹部においてスポンジ材３との間に間隙が形成され、鉛直方向の通気が可能である。この通気用の間隙は、過剰に広いと、ガスや水の逃げ道となって気液接触効率を低下させる恐れがあるので、突起ｐ間の溝の幅及び深さ（通気幅）が０．２５〜２．５cm程度となるように構成することが好ましい。凹部の断面形状は、正方形、長方形、台形等の矩形や三角形を含む多角形、半円、半楕円、波形などの様々な形状から適宜選択してよい。図１（ｃ）の棒状突起Ｐを角柱状突起に変更して突起間の溝の形状を碁盤目等の各種網目状としても良い。
【００２８】
差込部材の凸部が規則的に位置することによって、スポンジ材は、差込部材の凸部によって全体として均等にバランス良く支持される。スポンジ材を強固に挟持するには、差込部材とスポンジ材との接触面積が多いことが好ましく、この点では、差込部材の凸部が平面でスポンジ材と当接する図１（ｃ）の差込部材１ｃが最適である。曲面でスポンジ材と当接する場合は、スポンジ材が僅かに弾性変形する程度に押圧することによって接触面積が増え、又、スポンジ材の歪みの局所集中を抑制できるので、これらを考慮すると、図１（ａ）のような湾曲面で接触する差込部材１ａは好適である。尚、図１（ａ）では、差込部材１ａの湾曲が互いに並行するように配置されているが、スポンジ材を中心として両側の差込部材の湾曲が面対称になるように向きを変更すると、スポンジ材は対称に挟持されるので、支持の確度及び密接性が得られ易い。
【００２９】
スポンジ材の数をｎとした時、差込部材の数がｎ±１の範囲内であると、これらを交互に配置でき、ｎ＋１である時にはスポンジ材の両末端が差込部材で挟持され、ｎ−１である時には図１のように末端がスポンジ材の配列となり、この場合の両端のスポンジ材は、片面を吸収塔の側壁内面によって挟持することができる。差込部材の一部を、例えば、凹凸のない平板状差込部材によって代替することも可能である。部分的にスポンジ材間の差込部材を欠いた配列（差込部材の数＜ｎ−１）であっても利用は可能であるが、差込部材を欠いた部分はスポンジの潰れ抑止効果がないので、スポンジ材及び差込部材が交互に位置することが望ましい。差込部材は、厚さ方向に貫通する細孔を設けて、差込部材を介した両側間の通気が可能なように構成しても良い。この場合は、差込部材の強度が不足しないように細孔の寸法、数及び分布に留意すると良い。
【００３０】
上述のように交互に立設配置した複数の差込部材と複数のスポンジ材とを一組のユニットとして、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層を構成する。差込部材の高さは、スポンジ材と実質的に同等であることが好ましく、スポンジ材より差込部材の高さが高い場合は、気液接触を阻害するガスの逃げ道とならないように留意し、差を２０cm程度以下とすることが望ましい。差込部材及びスポンジ材を一組のユニットに拘束するための拘持具を使用しても良いが、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層としての空間に差込部材及びスポンジ材を纏めて装着した時にこれらが装置内壁面に密接した状態で嵌合固定されるように吸収塔の内部構造を設計することによって、拘持具を用いずに差込部材及びスポンジ材を密接固定することができる。立設配置した差込部材及びスポンジ材は、スポンジ材が僅かに弾性変形する程度に水平方向に押圧すると、差込部材の凸部とスポンジ材との密接性が高まり、スポンジ材の弾性反発によって差込部材による挟持が強固になる。従って、吸収塔又は生物脱臭装置の気液接触層を構成する空間の幅を、スポンジ材の幅及び差込部材が占有する平板状空間の幅（スポンジ材間の距離）の合計量より若干小さく設定すると、スポンジ材及び差込部材を吸収塔又は生物脱臭装置に装着した時にこれらが互いに圧接されて強固に挟持され、使用時の重量負荷によるスポンジ材の潰れを好適に抑制できるので好ましい。
【００３１】
上記構成において、立設されるスポンジ材及び差込部材を水平方向に貫通する支持棒を設けると、差込部材に横架される支持棒によってスポンジ材が垂下保持され、荷重がスポンジ材の最下部に集中して潰れるのを防止できるので、スポンジ材の厚さ及び高さを増大させることが可能である。従って、上述の適正範囲より厚い又は高いスポンジ材を使用する場合には、支持棒を設けることによって対処できる。支持棒がスポンジ材の上部を貫通するように構成すると好適である。支持棒は、差込部材と同様に、剛性及び耐水性を有する素材で製造すると良く、例えば、各種プラスチックやステンレス鋼等の耐蝕性金属、セラミックス等が挙げられる。支持棒によって支持されるスポンジ材の荷重が支持面においてなるべく均等に分散することが好ましいので、例えば、断面が円形又は楕円形の支持棒を使用し、これに対応する貫通孔をスポンジ材及び差込部材に設けるとよい。支持棒の太さは５〜２５mm程度が好ましく、２０〜８０cm程度の間隔で垂直にスポンジ材及び差込部材を貫通するように平行に配置すると好適である。或いは、スポンジ材と差込部材とを局所的に接着剤で接合することによって支持棒の代わりとすることも可能である。
【００３２】
以下に、上述のスポンジ材及び差込部材のユニットを気液接触層（微生物担持層）として使用する吸収塔の実施形態について説明する。以下の記載においては、吸収塔を生物脱臭装置として用いる実施形態として説明し、液相として水を用い、臭気物質を分解する微生物をスポンジ材に担持させて、臭気物質を特定物質として吸収して微生物によって分解するが、スポンジ材に微生物を担持させずに、使用する液相及びスポンジ材の素材を、ガス中の所定成分の吸収に適した液体及びこれに耐性を有する素材に変更すれば、吸収塔として汎用可能な使用形態となる。
【００３３】
図２は、吸収塔の第１の実施形態を示し、吸収塔１０は、上述のような差込部材１及びスポンジ材３からなる２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを気液接触層として有する。図２の（ａ）は、吸収塔１０の上面図、（ｂ）は鉛直方向断面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。この実施形態では、差込部材１として、図１（ａ）の差込部材１ａを使用しているが、これに限定されず、必要に応じて他の差込部材に変更して良い。
【００３４】
吸収塔１０は、内部に気液接触層及び循環水貯留槽を構成するための箱形の本体槽１１と、水Ｗを循環させるためのポンプ１３、循環ライン１５及びディストリビュータ１７を有し、ポリ塩化ビニル製の差込部材１及びポリウレタンエーテルフォーム製のスポンジ材３からなる２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを上下に配置して本体槽１１内に装着することによって縦型配置の二段式気液接触層が構成される。ディストリビュータ１７は、下方に向けて水を散布するための多数の穴が設けられた管を用いて構成され、多孔質ユニット５Ａの上方に水平に配置され、スポンジ材３の上面全体に散水できるように、必要に応じて管を分岐させて多孔質ユニット５Ａの上方全体に張り巡らせることにより局所散水を防止する。本体槽１１の底部は、水Ｗが貯留されて循環水貯留槽を構成する。本体槽１１の外に付設されるポンプ１３を駆動することによって、底部の水Ｗは、本体槽１１底部の側壁を貫通する貫通口１９から槽外へ送出されてポンプ１３から循環ライン１５を介して本体槽１１の頂部に供給され、本体槽１１内のディストリビュータ１７から多孔質ユニット５Ａに散布される。散布された水は、各ユニットのスポンジ材３と差込部材１との隙間及びスポンジ材３中の空孔を通り、多孔質ユニット５Ｂの下部から排出されて本体槽１１の底部に落下する。
【００３５】
多孔質ユニット５Ｂの下方には、本体槽１１の側壁を貫通する通気口２１が、底部に貯留される水Ｗの水位より上方の位置に設けられる。臭気物質を含むガスＧは、通気口２１から本体槽１１内に導入され、多孔質ユニット５Ｂの下側から供給されて上方へ向かって気液接触層を通過する。従って、本体槽１１内において、気液接触層を通過する水Ｗの移動方向とガスＧの移動方向は逆である。ガスＧは、気液接触層を通過する間にスポンジ材３の気孔に拡散して、臭気物質はスポンジ材３に含まれる水に吸収される。これにより浄化されたガスＧ’は、本体槽１１の頂部中央に設けられる通気口２３から排出される。通気口２３は、ディストリビュータ１７より上方位置であれば、本体槽１１の頂部周縁部や側壁に設けても良い。
【００３６】
この実施形態においては、本体槽１１内部で多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの各々を支持するための通水性、通気性の支持板２５Ａ，２５Ｂを有する。支持板２５Ａ，２５Ｂは、多孔質ユニットの荷重に耐える強度及び耐水性を備える素材で製造され、その形状は、網目状薄板状、スリットを有するスクリーン状、貫通孔を穿設した厚板等のような通水／通気穴を有する様々な形状から必要に応じて適宜選択して使用すればよい。
【００３７】
本体槽１１の一側壁に開閉可能な扉を設けて差込部材１及びスポンジ材３を側面から挿入可能に構成することによって、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの装着及び取外しが容易になる。更に、本体槽１１の側壁内側に、支持板２５Ａ，２５Ｂを支持するための突起又は水平方向の案内溝を設けて、支持板を突起上又は案内溝内を水平方向に摺動させることによって槽内への装着・取り外しができるように構成すると、装置の組み立て・メンテナンス等において有利である。
【００３８】
装着された多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは、本体槽１１内に嵌合され、各ユニットの両端に位置するスポンジ材３の外側面は、本体槽１１の側壁に密接して支持され、各スポンジ材３の両端縁及び各差込部材１の両端縁も本体槽１１の側壁に密接する。この際、スポンジ材３の幅及び差込部材１が占有する平板状空間の幅の合計が、本体槽１１の内部空間の横幅より若干大きくなるように設定すると、槽内に嵌入したスポンジ材３及び差込部材１は互いに水平方向に圧接されて密接性が高まり、ガスの逃げ道をなくすことができる。これに関連して、本体槽１１は、スポンジ材３の弾性反発力に抗して多孔質ユニットを収容可能な耐久強度があればよい。
【００３９】
差込部材１及びスポンジ材３の並列方向は、多孔質ユニット５Ａと多孔質ユニット５Ｂとでは垂直に交差するように配置され、これにより、水及びガスの逃げ道の形成が抑制され、それにより気液接触効率の低下が防止される。この実施形態を応用して、３組以上の多孔質ユニットを上下方向に配置して多段構成とする場合には、差込部材１及びスポンジ材３の並列方向が上下の多孔質ユニットにおいて互いに垂直になるようにすると良い。このように差込部材１及びスポンジ材３の並列方向をユニット毎に交互にする場合、本体槽１１の内部の水平断面形状は正方形となる。単独の多孔質ユニットを用いる一段構成、又は、複数の多孔質ユニットにおける差込部材１及びスポンジ材３の並列方向を同一にする多段構成などでは、本体槽１１内部の水平断面形状は長方形であっても良い。
【００４０】
臭気物質を分解可能な微生物をスポンジ材３に供給し、本体槽１１底部に貯溜される水Ｗに微生物の成育に必要な栄養塩を添加して循環させると、微生物はスポンジ材３の表面、気孔中や差込部材１の表面で成育・繁殖し、微生物が担持された気液接触層となる。あるいは、予めスポンジ材に微生物培養液を浸透させて微生物を付着させ、これを用いて多孔質ユニットを構成して本体槽１１に装着しても良い。多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを水が流下する際にガスＧとの接触によって水に溶解した臭気物質は、水中を拡散してスポンジ材３上の微生物に取り込まれて分解されるとともに微生物のエネルギー源となる。本体槽１１底部に貯留される水Ｗにも、スポンジ材３で繁殖する微生物が含まれ、微生物による分解は、底部に貯留される水Ｗにおいても進行する。従って、気液接触層で微生物による分解を受けずに水中に残存したまま底部に落下する臭気物質は、本体槽１１底部の水Ｗ中で分解されるか、あるいは、ディストリビュータ１７へ還流され、多孔質ユニット５Ａに再度供給されて分解される。臭気物質としては、例えば、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の水溶性イオウ化合物や、アンモニア、トリメチルアミン等の水溶性窒素化合物が挙げられる。このような臭気物質の分解に有効な微生物としては、硫黄酸化細菌、アンモニア酸化細菌（硝化細菌）等が挙げられ、例えば、廃水処理に用いられる活性汚泥等に含まれる微生物を適宜採取して利用できる。
【００４１】
図２の吸収塔１０を、ガスＧ中に含まれる特定物質を物理化学的に吸収する吸収塔として使用する場合は、循環させる水Ｗ及びスポンジ材３の素材を、特定物質を吸収し易い液体媒体、及び、液体に耐性を有する素材に変更することができる。例えば、二酸化炭素を吸収する吸収塔の場合にはアルカノールアミンを吸収剤として含有する水溶液に変更すると好適である。吸収された特定物質は分解されないので、ガスの浄化処理を連続して行うには、吸収された特定物質を液体媒体から回収して液体媒体を再生する必要がある。このため、液体媒体を再生するための再生手段を併設して、吸収塔１０の底部に貯留する液体が再生手段を介して頂部のディストリビュータ１７に還流するように循環させると、吸収塔で吸収された特定物質は再生手段によって回収され、再生された液体を用いて浄化処理を連続して実施できる。二酸化炭素の回収塔として使用する場合は、液体媒体を加熱する加熱装置と気液接触層とを有する再生塔が設けられる。
【００４２】
図３は、吸収塔の第２の実施形態を示し、この実施形態では、図２におけるポンプ１３を水中ポンプ１３’に変更している。詳細には、吸収塔３０の本体槽３１は、底部側面から横方向に突出する拡張部３３が設けられ、横方向に延伸した循環水貯留槽が構成される。拡張部３３内に水中ポンプ１３’が据え置かれ、水中ポンプ１３’によって吸引される水Ｗは、拡張部３３の上壁部を貫通する管を通じて循環ライン１５へ送出される。この構成は、吸収塔３０からの水漏れ事故の防止に有効である。拡張部３３の上壁部に開閉可能な扉を設けて水中ポンプ１３’の出し入れを容易にすると、メンテナンスに有利である。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４３】
図４は、吸収塔の第３の実施形態を示し、この吸収塔４０では、図２の吸収塔１０における多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの差込部材１を図１（ｃ）の差込部材１ｃに変更した多孔質ユニット５Ａ’，５Ｂ’を用いている。差込部材１ｃを用いた場合、スポンジ材３と差込部材１ｃとの間隙の幅が一定になるので、ガスや水の逃げ道の形成を防止するための寸法調節等を行い易い。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４４】
図５は、吸収塔の第４の実施形態を示し、この実施形態では、吸収塔５０内をガスＧが流れる方向が、図２の吸収塔１０におけるガスＧの流れと逆である。つまり、臭気物質を含むガスＧの供給源は、本体槽１１の頂部中央の通気口２３に接続され、ガスＧは、通気口２３から本体槽１１内に導入されて、多孔質ユニット５Ａの上側から下方へ向かって流れる。ガスＧが気液接触層を通過する間に臭気物質が水に吸収され、浄化されたガスＧ’は、本体槽１１の底部の通気口２１から排出される。この吸収塔５０では、気液接触層における水Ｗの流れとガスＧの流れが同方向であるので、流通抵抗が少なく、目詰まりが生じ難くなる。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４５】
図６は、吸収塔の第５の実施形態を示し、この吸収塔６０では、図２の吸収塔１０における各多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの差込部材１及びスポンジ材３を水平方向に貫通する支持棒６１を有する多孔質ユニット６５Ａ，６５Ｂを用いている。この実施形態では、支持棒６１は断面が円形のステンレス鋼製丸棒であり、５０cm程度の一定間隔で並行する支持棒６１が差込部材１及びスポンジ材３を垂直に貫通するように、支持棒６１の径に対応する円筒形の貫通孔が各多孔質ユニット６５Ａ，６５Ｂの差込部材１及びスポンジ材３の上部に設けられる。支持棒６１の長さは、本体槽１１の内部の横幅にほぼ等しく、支持棒６１を挿通させた差込部材１及びスポンジ材３を本体槽１１に嵌入することによって、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは本体槽１１内に密接嵌合され、支持棒６１は、差込部材１によって水平に支持されると共にスポンジ材３を垂下保持するので、差込部材１による挟持と相まってスポンジ材３の沈み込み及び潰れを好適に防止する。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４６】
図７は、吸収塔の第６の実施形態を示し、この吸収塔７０では、図２の吸収塔１０における循環水貯留槽の水位を一定に保つために必要に応じて水を補給するシステム、及び、水中の微生物を活性化するために空気を供給するシステムを設けている。詳細には、本体槽１１は、その側壁底部から延伸する導管７１、及び、通気口２１より下方で循環水貯留槽の水Ｗの水位より上方に設けられる給水管７３を有し、導管７１には液面レベルを検知するレベル計７５が接続され、レベル計７５はポンプ７７と電気的に接続されている。レベル計７５は、循環貯留槽の水Ｗの水位を導管７１内において検知し、循環水貯溜槽の水Ｗが蒸発等により減少したときにポンプ７７を自動的に駆動して水を補給し、水位が戻ればポンプ７７を停止するように、検知した水位に基づいてポンプ７７は電気的に制御される。更に、本体槽１１の底部に散気管７９が設置され、ブロワ８１から散気管７９へ空気を送ることによって、循環水貯溜槽の水Ｗ中に空気が供給され、微生物による臭気物質の分解が促進される。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４７】
図８は、吸収塔の第７の実施形態を示し、この吸収塔９０は、図２の吸収塔１０の支持板２５Ａを省略して、支持板２５Ｂのみで多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの両方を支持するように構成している。これは、差込部材１が、上部の多孔質ユニットの荷重に耐え得る強度を有し、支持板２５Ｂが、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの両荷重に耐えるに十分な強度である場合に有効な実施形態である。上記構成以外については、図２の吸収塔１０と同じであるので、その説明は省略する。
【００４８】
図２〜８に示す吸収塔の本体槽１１，３１は、例えば鋼材などの耐久強度を有する構造材料で製作されるが、本発明の気液接触層（つまり多孔質ユニット）を頑強な材料で包囲する必要はなく、供給されるガス及び吸収液が適切に気液接触層に導入されるように案内されればよい。つまり、柔軟なシート材等で形成した外被を用いて気液接触層を包むように吸収塔を構成してもよい。気液接触層を包囲する外被が柔軟な素材であると、気液接触層の側面に外被が密着するように締め付けることによって、ガスが気液接触層を通過せずに外側から迂回するのを防止し易いので、短絡による気液接触効率の低下を容易に防ぐことができ、非常に有効である。又、軟質シート製の外被を用いた場合、吸収塔の設計変更に対応し易く、吸収塔を設置する環境及び条件に応じて適宜応用でき、軽量化及び材料費の削減も可能である。
【００４９】
外被は、処理対象のガスによって劣化せず、ガス及び液体に対して非透過性の素材を用いて製造される軟質シートによって作成され、液体及びガスを各々導入・排出するための２つの開口を有する形状、つまり、管状に形成される。軟質シートの素材として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡ、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリチレンテレフタレート、セロハン等の樹脂や、塩酸ゴム等のエラストマー等が挙げられる。軟質シートの厚さは、柔軟性及び曲げ易さ等の点から、０．０３〜３mm程度であると好ましい。単独のシートではガスに対する耐久性に問題がある場合は、２種以上のシートを重ねて用いると良く、例えば、アンモニアに対する耐久性が低いポリ塩化ビニリデンシートや硫化水素に対する耐久性に懸念があるポリ塩化ビニルシートは、高密度ポリエチレンなどのガスに対する耐久性に優れたシートを内側に重ねて使用することによって、それらのガス透過性の低さを活かすことができる。或いは、積層フィルムのシートを用いれば、組み立て作業が煩雑にならずに済む。光透過性のシート、つまり、透明又は半透明のシートを用いると、内部の観察が可能であるので、多孔質ユニットの状態を把握し易い点で有用であり、使用条件に応じた設計変更の要否判断に関しても有利である。
【００５０】
外被の内周が多孔質ユニットの外周より僅かに小さいと、多孔質ユニットを外被内に挿入した時に、多孔質ユニットの差込部材及びスポンジ材が互いに押圧されてしっかり挟持されると共に、多孔質ユニットの側面が外被と密接するので、ガスが多孔質ユニットと外被との隙間を通過するのが抑制される。但し、外被に引っ張り応力が加わって外被の耐久性が低下する虞があるので、これを回避するには、内周が多孔質ユニットの外周と同程度又はそれより大きい外被を使用し、紐や金属線等の条部材で外被の外側から気液接触層の周囲に締着する方法がある。これによって、気液接触層の側面に周回状の密接状態が形成されて封止される。この際、温熱によって外被の柔軟性を高めてから巻締めると、外被と多孔質ユニットの側面との密閉性が向上する。更に、外被−多孔質ユニット間の密閉性を高め易い形態として、多孔質ユニットと外被との間にガスケットとして機能する弾性部材を介在させる方法がある。具体的には、図９〜図１１に示すように、スポンジ等の弾力性の素材で形成した弾性変形可能な環状のクッション９に多孔質ユニットを嵌入して外被７内に挿入し、条部材８を用いて外被７をクッション９上で巻き締める。この場合、クッション９は、多孔質ユニットを周回して外被と多孔質ユニットと間でガスケットの様に機能して弾性圧着によって閉塞性を高めると共に、差込部材１及びスポンジ材３を一体に固定して多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの拘持具としても作用する。
【００５１】
クッション９は、処理対象のガスＧや水によって劣化しない弾力性の素材を用いて調製される。弾力性の素材としては、天然ゴム及び各種合成ゴム等のエラストマー、ウレタンエラストマー等の熱可塑性エラストマー、発泡ポリウレタン等の発泡プラスチック（独立又は連続気泡型）等が挙げられ、このような弾力性素材から、処理するガスに対する耐久性を有するものを適宜選択することができる。スポンジ材３と同じ素材を用いてもよく、費用の点において有利である。或いは、ガスＧによって劣化しない樹脂等のフィルムによってクッション９を被覆すると、クッション９自体はガスＧに対する耐久性が低くても良い。ガス及び液体に対して非透過性の弾力性素材でクッション９を形成すると、外被−多孔質ユニット間の密閉性が極めて高くなる。巻締めに用いる条部材８としては、例えば、綿、麻等の植物繊維による紐、ナイロン、ポリ塩化ビニル等の樹脂による紐、鉄線や銅線等の金属線等が挙げられるが、これらに限定されず、外皮がクッション９に密着するように締付けられるものであればよい。
【００５２】
以下、図９〜１１を参照して、軟質シート製の外被に気液接触層が内包される第８の実施形態に係る吸収塔１００について具体的に説明する。
【００５３】
図９に示す吸収塔１００は、組み立て式に構成され、図１０及び図１１に示すような構成部品を用いて組み立てられる。具体的には、図１０（ａ）に示す頂部部分１０１、（ｂ）の中央部分１０３、及び、（ｃ）の底部部分１０５を組み合わせることによって、図１１の（ａ）に示すような吸収塔の主要構造１０７が構成され、頂部部分１０１を支持するために、図１１（ｂ）のような架台１０９が用いられる。この吸収塔１００の構成は、図２の吸収塔１０と機能的に同等であり、図２の本体槽３１の代わりに、透明のポリ塩化ビニルシートで形成される管状の外被７と、その開口に接続される頂部部分１０１及び底部部分１０５とを用いて、気液接触層を内包する。気液接触層として、鉛直方向に積上げた２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを用いるが、必要に応じて、多孔質ユニットの数を増加して積上げ段数を増加してもよい。又、図中の差込部材１は、波形の差込部材１ａとして記載するが、他の形状であってもよい。
【００５４】
図１０（ｂ）の中央部分１０３は、気液接触によるガス吸収を行う部分であり、２組の多孔質ユニット５Ａ，５Ｂで構成される気液接触層と、気液接触層を内包してその側面を覆う管状の外被７とを有し、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの各々を構成する差込部材１及びスポンジ材３は、側面を周回するクッション９によって拘持される。図１０（ａ）の頂部部分１０１は、導水管１１１、ディストリビュータ１７及び通気口２３を有し、外被７の上部開口に接続された状態において、頂部部分１０１は、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂへの給水、及び、処理後ガスＧ’の排気を行う。図１０（ｃ）の底部部分１０５は、導気管１１３を取付けた貯水槽１１５及び支持台１１７を有し、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを支持台１１７に載せて外被７の下部を支持台１１７の外周に密着させた状態において、底部部分１０５は、多孔質ユニット５Ａ，５ＢへガスＧを供給し、気液接触後の水を収容する。貯水槽１１５内にはポンプ１３が設置され、ポンプ１３と頂部部分１０１の導水管１１とを循環ラインによって接続することで、貯水槽１１５と多孔質ユニット５Ａ，５Ｂとの水Ｗの循環が可能となる。
【００５５】
クッション９は、図１０の（ｅ），（ｆ）に示すように、多孔質ユニットを嵌装可能なように、多孔質ユニットの側面形状に対応した正方形の孔部を有する四角環帯状又は四角管状に形成される。クッション９の外周の４つの角は丸く面取りされ、これは、外被７を被せる作業が容易で、角部が破損し難くなる点で有用な形状である。クッション９の孔部を多孔質ユニットの水平断面より僅かに小さく形成すると、嵌入した多孔質ユニットの側面とクッション９の内周との密着性を得易い。クッション９の形状は上記の形状に限られず、孔部が正方形であれば、外周が円形の環帯状又は管状であってもよい。クッション９の厚さ（軸方向長さ）が１〜１０cm程度であると、気密性及び締着作業性の点で好ましい。又、軸方向（鉛直方向）に沿った断面が円形又は楕円形である四角環のクッションも使用可能であるが、この実施形態のように断面が長方形のクッション９は、外周が平面であり、巻き締め作業をし損じ難い点で有利である。クッション９の外周に条部材を受ける案内溝を設けると、巻き締め作業が容易になる。クッション９の幅（水平方向）は５mm〜５cm程度が好ましい。クッションを形成する弾力性素材が高い変形性又は伸縮性を備える場合は、アニュラス又はトーラス体（ドーナツ形）等の丸い内径でも、多孔質ユニットの四角い外周に内径を対応させることができる。
【００５６】
多孔質ユニットを載置するための支持台１１７は、通水性及び通気性の支持板１１９と、脚部１２１とを有し、脚部１２１は、上側が開放された箱形に形成され、支持板１１９は水平に支持されるように脚部１２１の内側に固定される。脚部１２１の側壁の下部に、導気管１１３を貫通させる孔と、脚部１２１の内外を連通する通水孔１２３とを有する。支持板１１９の形状は、多孔質ユニットの水平断面に対応した大きさの正方形であり、多孔質ユニットの荷重に耐える強度の耐水性素材を用いて、網目状、スリットを有するスクリーン状、貫通孔を穿設した厚板状等から適宜選択した形態に製造される。支持板１１９の位置は、貯水槽１１５の上縁と同程度の高さに設定されるので、支持板１１９上に載置される多孔質ユニット５Ａ，５Ｂは、貯水槽内の水位より常に上に維持される。脚部１２１の上部は、支持板１１９より上方に延伸して多孔質ユニットの位置決め手段として作用し、支持板１１９上に載せた多孔質ユニット５Ａ，５Ｂの横方向の位置ずれを防止するする。脚部１２１は、底面がない四角管状であっても良い。又、４本の棒脚やフレームに横板を渡して管状に構成しても良く、この場合、横板の下端が水面下に浸る程度の長さに短縮して、脚部１２１の下端にスリット又は窓を有するような構成であっても良い。
【００５７】
頂部部分１０１は、通気口２３を有する天板１２５と、天板１２５の下面に固着される四角管状のダクト１２７と、ダクト１２７の一側面を貫通する導水管１１１と、ダクト１２７の下端に水平に取付けられるディストリビュータ１７とを有する。この実施形態におけるディストリビュータ１７は、平板状に成形された通水性の多孔質材で構成され、導水管１１１から供給される水は多孔質材に浸透して全体から分散して落下する。ディストリビュータ１７は、ダクト１２７に取り付けずに、多孔質ユニット５Ａの上に載せた状態で用いてもよい。或いは、ディストリビュータ１７として、図２の吸収塔で用いる有穴管や、底部全体に多数の小さい通水孔を有する浅い角形容器を用いてもよい。架台１０９は、直方体形のフレーム１２９と、頂部部分１０１を係止するための１対の係止部材１３１と、屋根１３３とを有し、係止部材１３１は、同じ高さでフレーム１２９の側柱部に水平且つ平行に固着される。
【００５８】
吸収塔１００は、以下のように組み立てられる。先ず、中央部分１０３と底部部分１０５とが組み立てられる。具体的には、気液接触層を支持するための支持台１１７を貯水槽１１５内に据え付け、クッション９によって拘持された多孔質ユニット５Ａ，５Ｂを縦に積み上げて、支持台１１７の支持板１１９上に気液接触層として載置する。
【００５９】
次に、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂに外被７を被せる。外被７の下端が水中に浸り、且つ、外皮７の上端が多孔質ユニットより上方に伸びて頂部部分１０１との接続に使用可能な余分が生じるように、上下方向に外被７を位置決めして、紐、金属線等の条部材８を用いて外被７をクッション９上に巻き締める。外被−多孔質ユニット間のガスケットとしての役割においては、クッション９は、気液接触層全体に少なくとも１つあればよく、多孔質ユニットの拘持具としては、ユニット当たり少なくとも１つのクッション９があればよい。この実施形態では、１つの多孔質ユニットを複数のクッション９で拘持する。このように締着部分を複数重ねると、各クッション上の締着による封止が完全でなくても、全体として満足な閉塞性が得られる。複数のクッション９を用いる場合、クッション９の幅（水平方向）は同一でも異なってもよく、異なる幅によって密閉効率が異なっても全体として良好な密閉性が得られればよい。尚、最下位のクッション９ａは、多孔性ユニット５Ｂの下端を囲む支持台１１７の上端部に嵌装し、これによって外被７と支持台１１７とが密封接続され、支持台１１７と外被７との隙間からガスＧが漏れるのを防止できる。
【００６０】
更に、頂部部分１０１を図１１の（ａ）に示すように組み立てる。このために、頂部部分１０１の位置を固定する必要があるので、図１１の（ｂ）に示すような架台１０９を設置して、組み立てられた中央部分１０３及び底部部分１０５が架台１０９の中央に位置するように配置する。頂部部分１０１の天板１２５を係止部材１３１上に架けて頂部部分１０１を架台１０９で支持することによって頂部部分１０１の位置が固定される。係止部材１３１上に支持された頂部部分１０１は、ディストリビュータ１７が多孔質ユニット５Ａの直上に配置される高さに位置する。この後、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂに締着された外被７は、条部材８によって頂部部品１０１と接続される。具体的には、ダクト１２７の下部にはクッション９ｂが嵌装され、外被７の上端でダクト１２７の下部を包囲して、条部材８で外被７をクッション９ｂ上に巻き締めることによって、図９のように外被７は頂部部分１０１と密封接続される。
【００６１】
この実施形態の架台１０９は直方体形のフレームで構成されるので、中央部分１０３と底部部分１０５との組み立て作業を架台１０９中で行うと効率的であるが、この架台には限定されない。例えば、頂部部分１０１を吊下げる形態のスタンドを用いて頂部部分１０１の位置を固定しても良く、中央部分１０３と底部部分１０５とを組み立てた後にスタンドを設置することができる。又、係止部材１３１の高さを変更・調節可能な架台１０９又はスタンドを使用すると、多孔質ユニットの高さ（積み上げ段数、差込部材１及びスポンジ材３の高さ）の変更に対応でき、外被７の長さを適正に調整するだけで、変更した吸収塔を組み立てられる。
【００６２】
貯水槽１１５にポンプ１３を設置して、ポンプ１３と導水管１１１とを循環ラインで接続することによって基本的な組み立ては終了する。更に、図９のように、貯水槽１１５の水位を検知するレベル計７５を架台１０９に付設して、検出される水位に応じてポンプ１３の駆動を制御するようにポンプ１３と電気的に接続すると、処理中の貯水槽１１５内の水位を所定レベルに維持することができる。レベル計の代わりにレベルスイッチを用いると、水位を所定レベル以下に下がるのを防止できるので、ポンプの空運転を防止できる。
【００６３】
図９の様に組み立てられた吸収塔１００において、水を貯水槽１１５に投入し、微生物をスポンジ材３上に担持すれば、生物脱臭処理が可能な状態となる。微生物の担持は、前述と同様に、組み立て前のスポンジ材３に予め施しても、組み立て後に水の循環を利用して行っても可能である。ポンプ１３を駆動すると、貯水槽１１５から汲み上げられる水Ｗは、循環ラインを通って導水管１１１からディストリビュータ１７に供給され、多孔質ユニット５Ａ上全体に分配して散水される。多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を流下した水は、支持板１１９を通って貯水槽１１５に落下する。水の循環によって、スポンジ材３に担持される微生物は繁殖する。一方、ガスＧは、ブロワ又はファン（図示略）等を用いて導気管１１３から支持台１１７の内側へ導入されると、支持板１１９を通って多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を上昇し、流下する水Ｗとの気液接触において、ガスに含まれる臭気物質が水に吸収される。浄化されたガスＧ’は、ダクト１２７内を通って通気口２３から排出される。通気口２３に吸引用ブロワ等を接続してダクト１２７からの排気を促進しても良い。
【００６４】
外被７は、クッション９ａ，９ｂを介して支持台１１７及びダクト１２７に巻き締められて密着するので、ガスの流れは外被７によって規制される。つまり、支持台１１７から供給されるガスＧは、多孔質ユニット５Ａ，５Ｂ中を確実に通過してダクト１２７へ至るように外被７によって案内される。従って、支持台１１７、外被７及びダクト１２７は、図２の本体槽１１と同様に機能し、内包される気液接触層に適確にガスが導入される。
【００６５】
第８の実施形態は、図５の吸収塔のように、ガスを吸収塔１００上部の通気口２３から供給して下方に向かって流れるように変更することも可能である。
【００６６】
第８の実施形態のように吸収塔を構成すると、軽量化や材料費の低減が可能であり、又、設計変更が行い易いので、吸収塔の設置条件に応じた変更が可能であり、適用性が高い。架台１０９の役割は、頂部部分１０１を支持することのみであるので、支持機能のみに特化するように構造を単純化したり、逆に、必要に応じて他の機能を付加してもよい。例えば、遮光板や遮光フィルムで側面を覆って遮光性を付与したり、太陽光パネルを用いて屋根１３３を構成してポンプ等の駆動エネルギーの供給に利用しても良い。又、外観のデザイン変更に関して極めて自由度が高く、例えば、架台のフレームに様々な装飾を施しても、本質的な機能には何等影響がない。
【００６７】
上述の実施形態から必要に応じて複数の実施形態を適宜選択して組み合わせて使用することもできる。
【００６８】
以下、実施例を参照して、本発明について詳細に説明する。
【実施例】
【００６９】
（実施例）
図２に示す吸収塔１０に準じた装置において、孔径２mm程度の連続気泡を有する空孔率約９５容積％のポリウレタンエーテルフォームで形成された厚さ２５mm、高さ４３０mm及び長さ１９０mmのスポンジ材３、及び、厚さ０．５mmのポリ塩化ビニル製平板を振幅１０mm、周期（谷から谷までの距離）７０mmで波形に湾曲させた形状の差込部材１を用いて多孔質ユニット５Ａを構成し、ユニット５Ｂは省略して吸収塔１０に装着した。ここでは、スポンジ材３を４枚、差込部材１を３枚用いたので、多孔質ユニットの平面図は正方形にはならない。
【００７０】
微生物として活性汚泥から硫化物で馴養した硫黄酸化細菌を含む微生物群を底部の水Ｗに供給し、本体槽１１底部に貯溜される水Ｗに微生物の成育に必要な栄養塩として塩化アンモニウム、リン酸カリウム及び硫酸マグネシウムを添加してポンプで循環させて多孔質ユニットに散布しながら、臭気物質として濃度８００ｐｐｍの硫化水素を含むガスＧを多孔質ユニット５Ａの全容積１０Ｌに対して２Ｌ／分の供給速度で通気口２１から本体槽１１内に導入した。通気口２３から排出されるガスＧ’の硫化水素濃度を測定したところ、平均３６ｐｐｍ（３２ｐｐｍ及び４０ｐｐｍ）であった。スポンジ材３は、嵌入時と同じ高さを維持しており、潰れや沈み込みを生じることなく好適に挟持されていた。同じ水Ｗに浸したスポンジ材３と同等のスポンジキューブに存在する硫黄酸化細菌をStarkey寒天培地を用いて測定（参照：土壌微生物実験法研究会編、 「新編土壌微生物実験法」(1992)、３２２〜３２５，３９４頁、株式会社養賢堂発行）したところ、スポンジ１cm3あたり１．９×１０7cfu（コロニー数）であった。従って、吸収塔１０では、スポンジ材３の潰れや沈み込みは防止され、スポンジ材３に硫黄酸化細菌を高密度に担持させることができ、生物脱臭に有効であることが明らかである。
【００７１】
（参考例）
上記多孔質ユニット５Ａの代わりに、外径３０mm及び長さ３０mmの中空円筒状のプラスチック充填材を１０Ｌ充填して吸収塔１０に装着したこと以外は実施例と同様にして上述の操作を行い、通気口２３から排出されるガスＧ’の硫化水素濃度を測定したところ、平均６７ｐｐｍ（６４ｐｐｍ及び７０ｐｐｍ）であった。
【００７２】
（比較例）
差込部材１を使用せずに、スポンジ材として１辺が２０mmの立方体のものを用いて上記多孔質ユニット５Ａと同じ容積に積み上げたこと以外は実施例と同様にして上述の操作を行ったところ、１ヶ月後にスポンジ材は沈み込みを生じ、最下部は潰れのために通気が困難になっていた。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
多孔質体の形状が長期間保持されることにより吸収効率の低下を防止可能な吸収塔が提供され、スポンジ材の利点を活かして臭気物質の吸収効率及び微生物による分解効率を長期間維持可能な生物脱臭装置を提供でき、排ガス処理や環境浄化において使用する処理装置のメンテナンス頻度の低減や耐用年数の増加、操作性の向上に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ：差込部材、 ３：スポンジ材、
５Ａ，５Ｂ，５Ａ’，５Ｂ’，６５Ａ，６５Ｂ：多孔質ユニット、
７：外被、 ８：条部材、 ９，９ａ，９ｂ：クッション、
１０，３０，４０，５０，６０，７０，９０，１００：吸収塔、 １１，３１：本体槽、
１３，７７：ポンプ、 １５：循環ライン、 １７：ディストリビュータ、
１９：貫通口、 ２１，２３：通気口、 ２５Ａ，２５Ｂ，９１，１１９：支持板、
３３：拡張部、 ６１：支持棒、７１：導管、 ７３：給水管、
７５：レベル計、 ７９：散気管、 ８１：ブロア、
１０１：頂部部品、 １０３：中央部品、 １０５：底部部品、 １０７：主要構造、
１０９：架台、 １１１：導水管、 １１３：導気管、 １１５：貯水槽、
１１７：支持台、 １２１：脚部、 １２３：通水穴、 １２５：天板、
１２７：ダクト、 １２９：フレーム、 １３１：係止部材、 １３３：屋根、
Ｇ，Ｇ’：ガス、 Ｗ：水。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液接触層と、前記気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、前記気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、前記気液接触層における前記液体と前記ガスとの接触によって前記ガスに含まれる所定成分を前記液体に吸収させる吸収塔であって、
前記気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、前記複数の多孔質材と交互に当接配置されて前記多孔質材を挟持する複数の差込部材とを有し、前記差込部材は、凹凸した表面形状を有し、前記凹凸によって前記多孔質材との間に前記ガスが通過可能な間隙を形成することを特徴とする吸収塔。
【請求項２】
前記多孔質材は、孔径５００μｍ〜３mmの連続気孔を有し、空孔率が９０容積％以上のスポンジ材である請求項１記載の吸収塔。
【請求項３】
前記差込部材は剛性素材製で保形性を有し、前記多孔質材の全体に渡って挟持するために前記多孔質材と実質的に同等の高さ及び長さを有する請求項１又は２に記載の吸収塔。
【請求項４】
前記差込部材は、波形又は蛇腹形に湾曲又は屈折した板状部材、及び、表面に突起又は溝を有する直板部材からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記間隙は、鉛直方向に伸長する請求項１〜３の何れかに記載の吸収塔。
【請求項５】
前記複数の多孔質材及び前記複数の差込部材は、前記多孔質材及び前記差込部材が交互に当接配置される多孔質ユニットを複数組構成し、前記複数の多孔質ユニットが縦方向に配置される請求項１〜４の何れかに記載の吸収塔。
【請求項６】
前記複数組の多孔質ユニットにおいて、前記多孔質材及び前記差込部材の並列方向は、上下の多孔質ユニットにおいて垂直になるように配置される請求項５に記載の吸収塔。
【請求項７】
前気液体供給装置は、前記気液接触層に液体を散布するディストリビュータと、前記気液接触層から排出される液体を前記ディストリビュータに還流させる循環ラインとを有し、前記気液接触層において、前記液体と前記ガスとは逆方向に移動する請求項１〜６の何れかに記載の吸収塔。
【請求項８】
更に、前記気液接触層を通過した液を貯留する貯留槽と、前記貯留槽の液面レベルを検知するレベル計と、前記レベル計に検知される液面レベルに基づいて前記貯留槽に液体を補給するためのポンプとを有する請求項１〜７の何れかに記載の吸収塔。
【請求項９】
更に、前記気液接触層が内部に装着される箱形の槽を有する請求項１〜８の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１０】
更に、前記気液接触層を内包する柔軟な外被を有し、前記外被は２つの開口を有し、前記液体及び前記ガスは、各々、前記２つの開口のうちの何れか一方から供給されて他方から排出される請求項１〜８の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１１】
前記外被は、気体及び液体に対して非透過性の軟質シートで管状に形成され、前記外被の２つの開口は、前記気液接触層の上方及び下方に位置し、上方の開口から前記液体供給装置によって液体が供給され、下方の開口から前記ガス供給部によってガスが供給されて前記外被によって前記気液接触層へ案内される請求項１０に記載の吸収塔。
【請求項１２】
前記外被は、光に対して透過性のシート材で形成される請求項１０又は１１に記載の吸収塔。
【請求項１３】
前記外被と前記気液接触層の側面との間は閉塞されてガスの流通が抑制される請求項１０〜１２の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１４】
前記外被は、条部材を用いて前記気液接触層の周囲に締着されて前記外被と前記気液接触層とが周回状に密接して閉塞される請求項１０〜１３の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１５】
更に、前記気液接触層の側面を周回する弾性部材を有し、前記外被は、条部材によって前記弾性部材上に締着されて、前記弾性部材による弾性圧着によって前記気液接触層と前記外被との間の密閉性が高まる請求項１４に記載の吸収塔。
【請求項１６】
前記弾性部材は、前記気液接触層を嵌装可能な孔部を有する環帯状又は管状の形状であり、前記穴部に気液接触層を嵌装することによって前記複数の多孔質材及び複数の差込部材が一体に固定される請求項１５に記載の吸収塔。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れかに記載の吸収塔を有し、前記気液接触層は、臭気物質を分解可能な微生物を保持し、前記液体は水であり、前記所定成分としてガスに含まれる臭気物質を水に吸収して前記微生物を用いて分解する生物脱臭装置。
【請求項１８】
前記多孔質材は、ポリウレタンエーテルフォーム製であり、前記微生物は、硫黄酸化細菌又はアンモニア酸化細菌を含む請求項１７記載の生物脱臭装置。
【請求項１】
気液接触層と、前記気液接触層に液体を供給する液体供給装置と、前記気液接触層にガスを供給するガス供給部とを有し、前記気液接触層における前記液体と前記ガスとの接触によって前記ガスに含まれる所定成分を前記液体に吸収させる吸収塔であって、
前記気液接触層は、立位で並列する複数の平板状又はシート状の多孔質材と、前記複数の多孔質材と交互に当接配置されて前記多孔質材を挟持する複数の差込部材とを有し、前記差込部材は、凹凸した表面形状を有し、前記凹凸によって前記多孔質材との間に前記ガスが通過可能な間隙を形成することを特徴とする吸収塔。
【請求項２】
前記多孔質材は、孔径５００μｍ〜３mmの連続気孔を有し、空孔率が９０容積％以上のスポンジ材である請求項１記載の吸収塔。
【請求項３】
前記差込部材は剛性素材製で保形性を有し、前記多孔質材の全体に渡って挟持するために前記多孔質材と実質的に同等の高さ及び長さを有する請求項１又は２に記載の吸収塔。
【請求項４】
前記差込部材は、波形又は蛇腹形に湾曲又は屈折した板状部材、及び、表面に突起又は溝を有する直板部材からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記間隙は、鉛直方向に伸長する請求項１〜３の何れかに記載の吸収塔。
【請求項５】
前記複数の多孔質材及び前記複数の差込部材は、前記多孔質材及び前記差込部材が交互に当接配置される多孔質ユニットを複数組構成し、前記複数の多孔質ユニットが縦方向に配置される請求項１〜４の何れかに記載の吸収塔。
【請求項６】
前記複数組の多孔質ユニットにおいて、前記多孔質材及び前記差込部材の並列方向は、上下の多孔質ユニットにおいて垂直になるように配置される請求項５に記載の吸収塔。
【請求項７】
前気液体供給装置は、前記気液接触層に液体を散布するディストリビュータと、前記気液接触層から排出される液体を前記ディストリビュータに還流させる循環ラインとを有し、前記気液接触層において、前記液体と前記ガスとは逆方向に移動する請求項１〜６の何れかに記載の吸収塔。
【請求項８】
更に、前記気液接触層を通過した液を貯留する貯留槽と、前記貯留槽の液面レベルを検知するレベル計と、前記レベル計に検知される液面レベルに基づいて前記貯留槽に液体を補給するためのポンプとを有する請求項１〜７の何れかに記載の吸収塔。
【請求項９】
更に、前記気液接触層が内部に装着される箱形の槽を有する請求項１〜８の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１０】
更に、前記気液接触層を内包する柔軟な外被を有し、前記外被は２つの開口を有し、前記液体及び前記ガスは、各々、前記２つの開口のうちの何れか一方から供給されて他方から排出される請求項１〜８の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１１】
前記外被は、気体及び液体に対して非透過性の軟質シートで管状に形成され、前記外被の２つの開口は、前記気液接触層の上方及び下方に位置し、上方の開口から前記液体供給装置によって液体が供給され、下方の開口から前記ガス供給部によってガスが供給されて前記外被によって前記気液接触層へ案内される請求項１０に記載の吸収塔。
【請求項１２】
前記外被は、光に対して透過性のシート材で形成される請求項１０又は１１に記載の吸収塔。
【請求項１３】
前記外被と前記気液接触層の側面との間は閉塞されてガスの流通が抑制される請求項１０〜１２の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１４】
前記外被は、条部材を用いて前記気液接触層の周囲に締着されて前記外被と前記気液接触層とが周回状に密接して閉塞される請求項１０〜１３の何れかに記載の吸収塔。
【請求項１５】
更に、前記気液接触層の側面を周回する弾性部材を有し、前記外被は、条部材によって前記弾性部材上に締着されて、前記弾性部材による弾性圧着によって前記気液接触層と前記外被との間の密閉性が高まる請求項１４に記載の吸収塔。
【請求項１６】
前記弾性部材は、前記気液接触層を嵌装可能な孔部を有する環帯状又は管状の形状であり、前記穴部に気液接触層を嵌装することによって前記複数の多孔質材及び複数の差込部材が一体に固定される請求項１５に記載の吸収塔。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れかに記載の吸収塔を有し、前記気液接触層は、臭気物質を分解可能な微生物を保持し、前記液体は水であり、前記所定成分としてガスに含まれる臭気物質を水に吸収して前記微生物を用いて分解する生物脱臭装置。
【請求項１８】
前記多孔質材は、ポリウレタンエーテルフォーム製であり、前記微生物は、硫黄酸化細菌又はアンモニア酸化細菌を含む請求項１７記載の生物脱臭装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３２２９２（Ｐ２０１２−２３２２９２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９４６７５（Ｐ２０１２−９４６７５）
【出願日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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