生物脱臭方法、生物脱臭システム
【課題】悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭システムを提供すること。
【解決手段】本発明の生物脱臭システム１０は、循環散水運転方式の生物脱臭装置１１と脱窒装置１２と有機物供給装置１３と制御装置１４とを備える。制御装置１４はポンプ４９を制御することにより、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量を調整し、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する。
【解決手段】本発明の生物脱臭システム１０は、循環散水運転方式の生物脱臭装置１１と脱窒装置１２と有機物供給装置１３と制御装置１４とを備える。制御装置１４はポンプ４９を制御することにより、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量を調整し、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸等に変えて脱臭する生物脱臭方法、生物脱臭システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃棄物の堆肥化プラント、下水処理場、畜舎、食品加工工場等において発生する悪臭ガス（例えば、アンモニアガス）を、微生物を利用して生物学的に脱臭する生物脱臭装置を備えた生物脱臭システムがよく知られている。一般的にこの種の生物脱臭システムにおける生物脱臭装置は、アンモニアガスが導入される容器を備えており、その容器内には脱臭用微生物を担持させた充填担体が充填されている。容器内に導入されたアンモニアガスは、充填担体を通過する際に脱臭用微生物の作用（硝化作用）により脱臭された後、排気ダクトを介して容器外に排出されるようになっている。また、充填担体の上部には散水器が配設されており、その散水器から充填担体に対して水を散水することで、脱臭用微生物の活性が維持されるようになっている。
【０００３】
このような生物脱臭装置には、水を掛け捨てにする非循環散水方式と、容器内に溜まった水を捨てずに回収して散水用水として再利用する循環散水方式とがある。しかしながら、前者の非循環散水方式はコスト性や環境性の点で難点があるため、現在では後者の循環散水方式のほうが望ましいと考えられている。ただし、循環散水方式を採用した場合、微生物の硝化作用によりアンモニアから生成された硝酸や亜硝酸が散水用水に蓄積するため、そのまま使用していると次第にその濃度を増していく。そして、このような高濃度の硝酸、亜硝酸を含む散水用水が散水されると、脱臭用微生物の活性が低下し、長期にわたって脱臭性能が維持されなくなる。
【０００４】
そこで、上記の欠点を解消しうる循環散水方式の生物脱臭装置として、例えば、散水用水のイオン濃度に従って新水を補給して希釈し、散水用水のイオン濃度を適正濃度まで下げて散水を行う技術が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４２３５３号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来技術の場合、散水用水のイオン濃度を適正濃度まで下げるためには大量の新水を補給する必要があり、それに伴って生物脱臭装置の運転中に大量の廃水が生じてしまう。ゆえに、廃水処理費と水代とがかかり、ランニングコストが高くなるという問題がある。また、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要になり、設備コストも高くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭方法、生物脱臭システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムを用いた生物脱臭方法において、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする生物脱臭方法をその要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、脱窒装置において脱窒作用を有する微生物により、硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変えるとともに、制御を行うことにより、循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置における微生物の活性が維持され、脱臭性能の経時的な低下が防止される。また、本発明によれば、循環水を廃出する必要がないクローズ系のシステムを実現することが可能となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比較して水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなることから、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。
ここで「循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素」とは、通常は循環水にてイオンとして含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素（即ち硝酸イオン及び亜硝酸イオン）のことを意味する。本発明において硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する理由は、生物脱臭装置における微生物の活性を維持するためである。前記濃度は、好ましくは０ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下の値、より好ましくは１００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の値、最も好ましくは３００ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下の値に維持されることがよい。
【０００９】
本発明において硝化作用を有する微生物としては、例えば、Nitrosomonas、Nitrosococcus等の硝化細菌が用いられ、脱窒作用を有する微生物としては、Alcaligenes、denitrificans等の脱窒細菌が用いられる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことをその要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度制御を、有機物供給装置から供給される有機物量の調整といった比較的簡単な手法により行うことができる。ここで用いる有機物としては、脱窒作用を有する微生物の養分となりうるものであれば特に限定されず、例えば、エタノールやメタノール等のアルコール類、グルコース等の糖類、クエン酸等の有機酸などが使用可能である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことをその要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、循環水の生物化学的酸素要求量の制御を、有機物供給装置から供給される有機物量の調整といった比較的簡単な手法により行うことができる。また、このような制御を行うことで、脱窒装置に有機物が過剰に供給されることが防止される。その結果、脱窒装置から生物脱臭装置に有機物が流入しにくくなり、生物脱臭装置における微生物に悪影響を及ぼして硝化作用が低減するといった問題も回避される。また、有機物を必要な量だけ供給できることから、有機物の消費量を低減することができ、システムのランニングコストを抑えることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記脱窒装置は、前記脱窒作用を有する微生物を担持するための担体を含んで構成されるとともに、前記担体は、セラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質であることをその要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、担体に含まれる骨成分またはリン酸カルシウムは、脱窒作用を有する微生物との親和性が高いため、微生物を活性化させる能力に優れており、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献できる。また、脱窒装置において微生物を活性化させる能力が高いため、微生物を担持するための担体の充填量を少なくすることが可能となり、脱窒装置の小型化を実現することができる。本発明で用いるセラミック多孔質体は、シリカ及びアルミナのうちの少なくとも一方を主要成分とすると、脱窒作用の向上に有効である。また、骨成分としては、牛、馬、羊、鶏などの獣類、魚類等の骨成分や骨リン酸を使用することができる。なお、骨リン酸は、牛の骨を酸で溶かし、水酸化カルシウムで中和した後にろ過することにより得られるものであり、肥料としても用いられる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムにおいて、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整する供給量調整手段と、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持し、かつ、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持すべく、前記供給量調整手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする生物脱臭システムをその要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、制御手段が供給量調整手段を制御することにより、有機物供給装置から供給される有機物の量が人手によらず自動的に調整される。この有機物の供給量を調整することにより、循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持されるとともに、循環水の生物化学的酸素要求量が１００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置における微生物の活性が維持され、脱臭性能の経時的な低下が防止される。また、本発明によれば、循環水を廃出する必要がないクローズ系のシステムを実現することが可能となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比べて水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなる。以上の結果、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように請求項１〜４に記載の発明によれば、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭方法を提供することができる。また、請求項５に記載の発明によれば、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態の生物脱臭システム１０は、有機性廃棄物の堆肥化プラントが排出する悪臭ガス、つまりアンモニアガスを多く含む悪臭ガスを脱臭処理するためのシステムであり、循環散水運転方式の生物脱臭装置１１と脱窒装置１２と有機物供給装置１３と制御装置１４とを備える。
【００２１】
生物脱臭装置１１は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する装置であり、脱窒装置１２は、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える装置である。また、有機物供給装置１３は、脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を脱窒装置１２に供給する装置であり、制御装置１４は、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に供給する有機物の量を調整するための装置である。
【００２２】
生物脱臭装置１１は縦長円筒形状をした脱臭槽１５を備えており、その脱臭槽１５内の略中央部には担体保持部１７が形成されている。この担体保持部１７には、脱臭用微生物である硝化細菌を担持させた充填担体１８が充填されている。本実施形態では、多数の細孔を有するセラミック多孔質体の粒子の集合体を充填担体１８として用いている。このセラミック多孔質体の粒子の平均粒径は１ｍｍ〜１００ｍｍ程度に設定可能であり、ここでは１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。セラミック多孔質体は表面積が大きいため、アンモニアの吸着や微生物の繁殖、活性化に貢献する。
【００２３】
また、生物脱臭装置１１における担体保持部１７のすぐ下方はガス導入室１９となっていて、そのガス導入室１９には、図示しない堆肥化プラントに通じるガス導入ダクト２０が連結されている。ガス導入ダクト２０の途上には、堆肥化プラントが発生するアンモニアガスＧ１を脱臭槽１５のガス導入室１９に圧送するためのファン２１が配設されている。ガス導入室１９の下方には、散水された水が貯留される貯水槽２２が設けられている。一方、担体保持部１７の上側の領域は散水室２３となっていて、その散水室２３の内部には充填担体１８に水を撒くための複数の散水ノズル（図示略）が設置されている。散水室２３には排気ダクト２５が接続されており、その排気ダクト２５を介して脱臭処理済みガスＧ２が外部に放出されるようになっている。
【００２４】
この生物脱臭装置１１は脱臭槽１５の外部に散水配管３１を備えている。散水配管３１の始端（下端）は貯水槽２２に接続される一方、散水配管３１の終端（上端）は脱臭槽１５の散水室２３に接続されている。このような散水配管３１の終端に複数の散水ノズルが取り付けられている。散水配管３１の途上には、散水配管３１内の散水用水Ｗ１をその始端側から終端側へと圧送するためのポンプ３２が設けられている。従って、ポンプ３２を作動させると、貯水槽２２の水Ｗが散水用水Ｗ１として回収されるとともに、各々の散水ノズルから充填担体１８へ向けて散水用水Ｗ１が散水されるようになっている。即ち、本実施形態の生物脱臭装置１１は、脱臭槽１５内に溜まった水Ｗを捨てずに回収し、散水配管３１を経て循環供給させることで、散水用水Ｗ１として再利用する循環散水運転方式を採用している。
【００２５】
このように構成された循環散水運転方式の生物脱臭装置１１の基本的動作について説明する。
【００２６】
ガス導入ダクト２０を経てガス導入室１９に導入された悪臭ガスＧ１は、脱臭槽１５内を上方に向けて進行する。充填担体１８においては硝化細菌が繁殖しているため、悪臭ガスＧ１が充填担体１８を通過する際には、臭気成分であるアンモニアが酸化分解されて無臭化される。無臭化された脱臭処理済みガスＧ２は、散水室２３を通り抜けて排気ダクト２５から外部に放出される。つまり、この生物脱臭装置１１において、悪臭ガスＧ１に含まれる臭気成分であるアンモニアは、硝化細菌により硝酸イオン（ＮＯ３−）または亜硝酸イオン（ＮＯ２−）となって散水された水の中に存在したり、散水された水の中に溶解したりする。このように硝酸イオンや亜硝酸イオン等を含有する水は、充填担体１８から落下して貯水槽２２にて貯留される。よって、貯水槽２２の水Ｗは硝酸イオン等を含んだものとなっている。なお、貯水槽２２の水Ｗは、硝酸イオン及び亜硝酸イオンのほかに例えばアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）やアンモニアなどを含有する。
【００２７】
ポンプ３２が作動されると、貯水槽２２の水Ｗが散水用水Ｗ１として回収されるとともに、散水配管３１を経て各々の散水ノズルに到る。そして、各々の散水ノズルから散水された散水用水Ｗ１は、落下して充填担体１８に降り掛かる。その結果、硝化細菌の活性が維持される。充填担体１８への散水は所定間隔ごと、例えば１時間〜５時間ごとに行われる。
【００２８】
ところで、高濃度の硝酸イオン等を含む水Ｗ１が充填担体１８に散水されると、充填担体１８の脱臭用微生物の活性が低下し、脱臭能力が維持されなくなる。そのため、脱窒装置１２を使用して脱窒（硝酸や亜硝酸を窒素ガスに還元）することを行い、散水用水Ｗ１に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオン（即ち硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素）の濃度の上昇を抑えるようにしている。
【００２９】
次に、生物脱臭装置１１に別体で設けられた付帯設備である脱窒装置１２の構成を説明する。
【００３０】
脱窒装置１２は縦長円筒形状をした脱窒槽４１を備えており、その脱窒槽４１の略中央には担体保持部４２が形成されている。この担体保持部４２には、微生物である脱窒細菌を担持させた充填担体４３が充填されている。本実施形態では、多数の細孔を有するセラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質の集合体を充填担体として用いている。
【００３１】
具体的には、鋳物工場から排出された廃鋳物砂と骨リン酸の粉末と水とを適宜配合し、それらを混合した混合材料を加圧して成形体を成形する。そして、その成形体を焼成することで多孔質化した多孔質焼結体の粒子の集合体を充填担体４３として用いている。多孔質焼結体の粒子の平均粒径は、０．５ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定可能であり、ここでは、より好ましい範囲である１ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。なお、この原料となる廃鋳物砂は、シリカ及びアルミナを主要成分として含み、マグネシア、酸化鉄や炭素質粉末粒子などの物質も含む。熱処理を行うと、廃鋳物砂に含まれる有機物質が消失し、その消失跡が細孔となる。このように細孔が形成されると、多孔質体となることで表面積が増加し、微生物の繁殖、活性化に貢献する。また、骨リン酸は、リン酸カルシウムを主要成分とし、微生物との親和性が高いため、その微生物を活性化でき、微生物を利用した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献する。
【００３２】
脱窒装置１２の脱窒槽４１は、生物脱臭装置１１の貯水槽２２に配管４５，４６を介して接続されており、貯水槽２２に貯留された水Ｗが循環水Ｗ２として脱窒槽４１と貯水槽２２との間を循環するように構成されている。詳しくは、配管４５の始端（下端）は貯水槽２２に接続される一方、配管４５の終端（上端）は脱窒槽４１の上部に接続されている。この配管４５の途上には、配管４５内の水をその始端側から終端側へと圧送するためのポンプ４７が設けられている。従って、ポンプ４７を作動させると、貯水槽２２の水Ｗが吸い上げられて脱窒槽４１に供給される。そして、その循環水Ｗ２は充填担体４３を通ってろ過され、その際に循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素が充填担体４３の微生物の作用により脱窒されて窒素ガスに還元される。
【００３３】
また、配管４６の始端は脱窒槽４１の下部に接続され、配管４６の終端は貯水槽２２に接続されており、脱窒槽４１で脱窒処理が施された循環水Ｗ２が配管４６を介して貯水槽２２に戻されるようになっている。
【００３４】
さらに、脱窒装置１２には、有機物供給用配管４８を介して有機物供給装置１３が接続されている。この配管４８の途上にはポンプ４９が設けられており、該ポンプ４９を作動することで、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に有機物Ｏが供給される。脱窒装置１２において、脱窒細菌の栄養となる有機物Ｏが供給されると、脱窒細菌が活性化されて脱窒能力が維持される。本実施形態では、有機物供給装置１３が供給する有機物Ｏとしてメタノールを用いている。
【００３５】
制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等からなる周知のコンピュータを中心に構成されている。この制御装置１４は、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度と生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）とに基づいてポンプ４９を制御することで、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に供給する有機物の量を調整する。
【００３６】
貯水槽２２には、循環水Ｗ２に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度を測定するためのセンサ（具体的には、電気伝導度を計測する周知のセンサ）５０が設けられている。制御装置１４はそのセンサ５０の検出信号を取り込み、該検出信号に基づいて硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を算出する。また、脱窒装置１２の出口付近、すなわち配管４６の始端付近には、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定するための周知のセンサ５１が設けられている。制御装置１４は、そのセンサ５１の検出信号を取り込み、該検出信号に基づいてＣＯＤを求める。また、制御装置１４にはＣＯＤからＢＯＤの値に換算するためのテーブルデータが予め記憶されており、制御装置１４は、そのテーブルデータを用いてＢＯＤの値を算出する。
【００３７】
制御装置１４は、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値となるようポンプ４９の駆動を制御し、供給する有機物の量を調整する。また、制御装置１４は、循環水Ｗ２のＢＯＤが１００ｐｐｍ以下の値となるようポンプ４９の駆動を制御し、供給する有機物の量を調整する。なお、ポンプ４９の駆動を制御する具体的態様としては、ポンプ４９を駆動する時間を増減させる制御などを例示することができる。
［実施例１］
【００３８】
次に、上記実施形態をさらに具体化した実施例１について説明する。
【００３９】
生物脱臭装置１１において、セラミック多孔質体の粒子を脱臭槽１５の担体保持部１７に１２リットル充填した。そして、ガス導入ダクト２０におけるアンモニアガス濃度（即ち入口アンモニア濃度）を４０ｐｐｍに設定し、生物脱臭装置１１の運転を行った。この場合において、ＬＶ値（空塔線速度）を０．０６ｍ／ｓ、ＳＶ値（空間速度）を６００ｈ−１にそれぞれ設定した。
【００４０】
一方、脱窒装置１２において、鋳物工場から排出された廃鋳物砂（８０体積％）と骨リン酸（２０体積％）の粉末との混合材料を焼成して多孔質化したセラミック多孔質体の粒子を脱窒槽４１の担体保持部４２に１リットル充填した。また、充填担体４３に土壌から抽出したAlcaligens族の脱窒細菌を担持させた。具体的には、脱窒細菌を液体培地を用い、２５℃で一晩振とう培養した液中に担体を投入し、２時間放置後に取り出して使用するといった担持法を用いた。そして、ろ過速度を５ｍ／ｄに設定し脱窒装置１２の運転を行った。また、有機物供給装置１３には、有機物Ｏとしてメタノール１０％溶液を充填し、所定量の有機物Ｏを脱窒装置１２に１日毎供給した。
【００４１】
そして、所定の日数が経過した後に貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度と、排気ダクト２５を通過する脱臭処理済みガスＧ２に含まれるアンモニアガス濃度（即ち出口アンモニア濃度）と、脱窒装置１２から排出される循環水Ｗ２に含まれる生物化学的酸素要求量（即ち出口ＢＯＤ濃度）とを測定した。
【００４２】
その結果を図２の表、及び図３〜図５のグラフに示す。図２及び図３に示されるように、本実施例１では、貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を５００ｐｐｍを中心としたほぼ一定の値（３４０ｐｐｍ〜６８０ｐｐｍ）に維持することができた。また、図２及び図４に示されるように、出口アンモニア濃度も１ｐｐｍ以下となり、安定した脱臭能力を得ることができた。つまり、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度の増加を抑えることで、アンモニアの揮発が防止されるとともに、硝化細菌が活性化されて、アンモニアガスの漏れを防ぐことができた。さらに、図２及び図５に示されるように、脱窒装置１２出口のＢＯＤ濃度も１００ｐｐｍ以下の値に維持されており、有機物が生物脱臭装置１１内に流入しないよう必要量だけ供給されていることが確認された。
［比較例１］
【００４３】
比較例１では、脱窒装置１２への有機物の供給量を調整せずに（つまり制御装置１４による制御を全く行うことなく）、有機物を一定量供給（過剰供給）し続けた。それ以外の条件は実施例１と同じとした。この比較例１では、脱窒装置１２に大量の有機物が供給されることから、ＢＯＤ濃度が急激に上昇した（図４参照）。つまり、脱窒装置１２内で有機物が分解されずに生物脱臭装置１１側に流入してしまうため、硝化細菌に悪影響を及ぼし、脱臭能力が低下した。また、脱窒装置１２における脱窒が急激に起こったことで、貯水槽２２中のｐＨが高くなり、アンモニアが急激に揮発して出口アンモニア濃度が高くなった（図５参照）。このことから、脱窒装置１２出口のＢＯＤ濃度を１００ｐｐｍ以下の値に維持する必要があることが確認された。なお、比較例１の測定は、生物脱臭装置１１内にて脱臭ができなくなったので、途中（２５日目）でシステムの運転を中止した。
［比較例２］
【００４４】
比較例２では、脱窒装置１２において充填担体４３を充填せずに、脱窒を行わない状態にした。また、生物脱臭装置１１の運転状態は実施例１と同じとした。図３及び図４に示されるように、この比較例２では、測定を開始して所定期間（この例では開始から６０日の期間）においては、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍよりも低く、出口アンモニア濃度が１ｐｐｍ以下となり、生物脱臭装置１１の脱臭能力が安定していた。しかし、所定期間が経過すると、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が上昇して２５００ｐｐｍを超えることがわかり、それゆえ生物脱臭装置１１の脱臭能力低下によって出口アンモニア濃度が１ｐｐｍを超えてしまうこともわかった。このことから、生物脱臭装置１１の脱臭能力を保つためには、貯水槽２２の水Ｗに含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下に維持する必要があることが確認された。
【００４５】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）脱窒装置１２において循環水Ｗ２の脱窒が行われることで、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置１１における硝化細菌の活性が維持されることで脱臭性能の経時的な低下が防止されるとともに、散水時のアンモニアの揮発量が減ることで脱臭槽１５外への悪臭漏れが防止される。
【００４７】
（２）本実施形態の生物脱臭システム１０は、循環水Ｗ２を廃出する必要がないクローズ系の構成となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比較して水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなることから、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。また、廃水処理設備を設けなくてよいため、生物脱臭システム１０を設置する際の自由度が増す。
【００４８】
（３）制御装置１４がポンプ４９の駆動を制御することで、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量が人手によらず自動的に調整され、脱窒装置１２に有機物Ｏが過剰に供給されることが防止される。このため、循環水Ｗ２に含まれる生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置１１に有機物Ｏが流入し、生物脱臭装置１１における微生物に悪影響を及ぼし、微生物による硝化作用が低減するといった問題を回避することができる。また、有機物Ｏを必要な量だけ供給できることから、有機物Ｏの消費量が低減され、ランニングコストを抑えることができる。
【００４９】
（４）脱窒装置１２の充填担体４３に含まれる骨リン酸は、脱窒作用を有する微生物との親和性が高いため、微生物を活性化させることができ、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献できる。また、脱窒装置１２において微生物を活性化させる能力が高いため、充填担体４３を小さくすることが可能となり、付帯設備である脱窒装置１２の小型化を実現することができ、システム全体の大型化を回避することができる。
【００５０】
（５）鋳物工場から廃棄される廃鋳物砂を充填担体４３の原料として有効利用しているので、充填担体４３の低コスト化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明の実施形態等は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、供給量調整手段としてポンプ４９を用いるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、配管４８の途中に電磁弁を設け、電磁弁の開閉動作により有機物Ｏの供給量を調整してもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量を調整することによりＢＯＤの値を１００ｐｐｍに維持するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、配管４６の途中にＢＯＤの低減装置（具体的には、循環水Ｗ２に酸素を送り込みバブリングすることでＢＯＤの値を下げる低減装置）を設けてもよい。但し、この構成では、過剰な有機物Ｏが脱窒装置１２に供給されることになるため、上記実施形態のように、有機物Ｏの供給量を調整する構成の方が、有機物Ｏの消費コストを抑えることができ、実用上好ましいものとなる。
【００５４】
・上記実施例１のように、貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を５００ｐｐｍを中心としたほぼ一定の値に維持することができれば、ＢＯＤの値は必ず１００ｐｐｍ以下の値となる。この場合、ＢＯＤの値を監視する必要はなく、センサ５１を省略することが可能となる。
【００５５】
・上記実施形態では、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を検出するためのセンサ５０は貯水槽２２に設けるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば配管４５の途上に設けてもよい。
【００５６】
・制御装置１４は、ポンプ４９の駆動を制御して有機物Ｏの供給量を調整するものであったが、ポンプ４９以外に、ポンプ３２，４７やファンの駆動２１など、システム全体を統括的に制御するよう構成してもよい。
【００５７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態等によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５８】
（１）前記循環水の電気伝導度をセンサで検出し、その電気伝導度に基づいて算出した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持することを特徴とする請求項２に記載の生物脱臭方法。
【００５９】
（２）前記脱窒装置から排出される循環水の化学的酸素要求量をセンサで検出し、その化学的酸素要求量に基づいて算出した生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持することを特徴とする請求項３に記載の生物脱臭方法。
【００６０】
（３）前記セラミック多孔質体は、シリカ及びアルミナのうちの少なくとも一方を主要成分として含むことを特徴とする請求項４に記載の生物脱臭方法。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を具体化した実施形態の生物脱臭システムを示す概略図。
【図２】実施例１及び比較例１，２における測定結果を示す表。
【図３】実施例１及び比較例１，２における硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素濃度の変化を示すグラフ。
【図４】実施例１及び比較例１，２におけるアンモニア濃度の変化を示すグラフ。
【図５】実施例１及び比較例１，２におけるＢＯＤ濃度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
１０…生物脱臭システム
１１…生物脱臭装置
１２…脱窒装置
１３…有機物供給装置
１４…制御手段としての制御装置
４３…充填担体
４９…供給量調整手段としてのポンプ
Ｏ…有機物
Ｗ２…循環水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸等に変えて脱臭する生物脱臭方法、生物脱臭システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃棄物の堆肥化プラント、下水処理場、畜舎、食品加工工場等において発生する悪臭ガス（例えば、アンモニアガス）を、微生物を利用して生物学的に脱臭する生物脱臭装置を備えた生物脱臭システムがよく知られている。一般的にこの種の生物脱臭システムにおける生物脱臭装置は、アンモニアガスが導入される容器を備えており、その容器内には脱臭用微生物を担持させた充填担体が充填されている。容器内に導入されたアンモニアガスは、充填担体を通過する際に脱臭用微生物の作用（硝化作用）により脱臭された後、排気ダクトを介して容器外に排出されるようになっている。また、充填担体の上部には散水器が配設されており、その散水器から充填担体に対して水を散水することで、脱臭用微生物の活性が維持されるようになっている。
【０００３】
このような生物脱臭装置には、水を掛け捨てにする非循環散水方式と、容器内に溜まった水を捨てずに回収して散水用水として再利用する循環散水方式とがある。しかしながら、前者の非循環散水方式はコスト性や環境性の点で難点があるため、現在では後者の循環散水方式のほうが望ましいと考えられている。ただし、循環散水方式を採用した場合、微生物の硝化作用によりアンモニアから生成された硝酸や亜硝酸が散水用水に蓄積するため、そのまま使用していると次第にその濃度を増していく。そして、このような高濃度の硝酸、亜硝酸を含む散水用水が散水されると、脱臭用微生物の活性が低下し、長期にわたって脱臭性能が維持されなくなる。
【０００４】
そこで、上記の欠点を解消しうる循環散水方式の生物脱臭装置として、例えば、散水用水のイオン濃度に従って新水を補給して希釈し、散水用水のイオン濃度を適正濃度まで下げて散水を行う技術が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４２３５３号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来技術の場合、散水用水のイオン濃度を適正濃度まで下げるためには大量の新水を補給する必要があり、それに伴って生物脱臭装置の運転中に大量の廃水が生じてしまう。ゆえに、廃水処理費と水代とがかかり、ランニングコストが高くなるという問題がある。また、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要になり、設備コストも高くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭方法、生物脱臭システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムを用いた生物脱臭方法において、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする生物脱臭方法をその要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、脱窒装置において脱窒作用を有する微生物により、硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変えるとともに、制御を行うことにより、循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置における微生物の活性が維持され、脱臭性能の経時的な低下が防止される。また、本発明によれば、循環水を廃出する必要がないクローズ系のシステムを実現することが可能となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比較して水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなることから、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。
ここで「循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素」とは、通常は循環水にてイオンとして含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素（即ち硝酸イオン及び亜硝酸イオン）のことを意味する。本発明において硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する理由は、生物脱臭装置における微生物の活性を維持するためである。前記濃度は、好ましくは０ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下の値、より好ましくは１００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の値、最も好ましくは３００ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下の値に維持されることがよい。
【０００９】
本発明において硝化作用を有する微生物としては、例えば、Nitrosomonas、Nitrosococcus等の硝化細菌が用いられ、脱窒作用を有する微生物としては、Alcaligenes、denitrificans等の脱窒細菌が用いられる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことをその要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度制御を、有機物供給装置から供給される有機物量の調整といった比較的簡単な手法により行うことができる。ここで用いる有機物としては、脱窒作用を有する微生物の養分となりうるものであれば特に限定されず、例えば、エタノールやメタノール等のアルコール類、グルコース等の糖類、クエン酸等の有機酸などが使用可能である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことをその要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、循環水の生物化学的酸素要求量の制御を、有機物供給装置から供給される有機物量の調整といった比較的簡単な手法により行うことができる。また、このような制御を行うことで、脱窒装置に有機物が過剰に供給されることが防止される。その結果、脱窒装置から生物脱臭装置に有機物が流入しにくくなり、生物脱臭装置における微生物に悪影響を及ぼして硝化作用が低減するといった問題も回避される。また、有機物を必要な量だけ供給できることから、有機物の消費量を低減することができ、システムのランニングコストを抑えることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記脱窒装置は、前記脱窒作用を有する微生物を担持するための担体を含んで構成されるとともに、前記担体は、セラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質であることをその要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、担体に含まれる骨成分またはリン酸カルシウムは、脱窒作用を有する微生物との親和性が高いため、微生物を活性化させる能力に優れており、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献できる。また、脱窒装置において微生物を活性化させる能力が高いため、微生物を担持するための担体の充填量を少なくすることが可能となり、脱窒装置の小型化を実現することができる。本発明で用いるセラミック多孔質体は、シリカ及びアルミナのうちの少なくとも一方を主要成分とすると、脱窒作用の向上に有効である。また、骨成分としては、牛、馬、羊、鶏などの獣類、魚類等の骨成分や骨リン酸を使用することができる。なお、骨リン酸は、牛の骨を酸で溶かし、水酸化カルシウムで中和した後にろ過することにより得られるものであり、肥料としても用いられる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムにおいて、前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整する供給量調整手段と、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持し、かつ、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持すべく、前記供給量調整手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする生物脱臭システムをその要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、制御手段が供給量調整手段を制御することにより、有機物供給装置から供給される有機物の量が人手によらず自動的に調整される。この有機物の供給量を調整することにより、循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持されるとともに、循環水の生物化学的酸素要求量が１００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置における微生物の活性が維持され、脱臭性能の経時的な低下が防止される。また、本発明によれば、循環水を廃出する必要がないクローズ系のシステムを実現することが可能となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比べて水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなる。以上の結果、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように請求項１〜４に記載の発明によれば、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭方法を提供することができる。また、請求項５に記載の発明によれば、悪臭漏れ及び脱臭性能の経時的な低下を防止することができ、しかもコスト性にも優れた生物脱臭システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態の生物脱臭システム１０は、有機性廃棄物の堆肥化プラントが排出する悪臭ガス、つまりアンモニアガスを多く含む悪臭ガスを脱臭処理するためのシステムであり、循環散水運転方式の生物脱臭装置１１と脱窒装置１２と有機物供給装置１３と制御装置１４とを備える。
【００２１】
生物脱臭装置１１は、硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する装置であり、脱窒装置１２は、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える装置である。また、有機物供給装置１３は、脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を脱窒装置１２に供給する装置であり、制御装置１４は、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に供給する有機物の量を調整するための装置である。
【００２２】
生物脱臭装置１１は縦長円筒形状をした脱臭槽１５を備えており、その脱臭槽１５内の略中央部には担体保持部１７が形成されている。この担体保持部１７には、脱臭用微生物である硝化細菌を担持させた充填担体１８が充填されている。本実施形態では、多数の細孔を有するセラミック多孔質体の粒子の集合体を充填担体１８として用いている。このセラミック多孔質体の粒子の平均粒径は１ｍｍ〜１００ｍｍ程度に設定可能であり、ここでは１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。セラミック多孔質体は表面積が大きいため、アンモニアの吸着や微生物の繁殖、活性化に貢献する。
【００２３】
また、生物脱臭装置１１における担体保持部１７のすぐ下方はガス導入室１９となっていて、そのガス導入室１９には、図示しない堆肥化プラントに通じるガス導入ダクト２０が連結されている。ガス導入ダクト２０の途上には、堆肥化プラントが発生するアンモニアガスＧ１を脱臭槽１５のガス導入室１９に圧送するためのファン２１が配設されている。ガス導入室１９の下方には、散水された水が貯留される貯水槽２２が設けられている。一方、担体保持部１７の上側の領域は散水室２３となっていて、その散水室２３の内部には充填担体１８に水を撒くための複数の散水ノズル（図示略）が設置されている。散水室２３には排気ダクト２５が接続されており、その排気ダクト２５を介して脱臭処理済みガスＧ２が外部に放出されるようになっている。
【００２４】
この生物脱臭装置１１は脱臭槽１５の外部に散水配管３１を備えている。散水配管３１の始端（下端）は貯水槽２２に接続される一方、散水配管３１の終端（上端）は脱臭槽１５の散水室２３に接続されている。このような散水配管３１の終端に複数の散水ノズルが取り付けられている。散水配管３１の途上には、散水配管３１内の散水用水Ｗ１をその始端側から終端側へと圧送するためのポンプ３２が設けられている。従って、ポンプ３２を作動させると、貯水槽２２の水Ｗが散水用水Ｗ１として回収されるとともに、各々の散水ノズルから充填担体１８へ向けて散水用水Ｗ１が散水されるようになっている。即ち、本実施形態の生物脱臭装置１１は、脱臭槽１５内に溜まった水Ｗを捨てずに回収し、散水配管３１を経て循環供給させることで、散水用水Ｗ１として再利用する循環散水運転方式を採用している。
【００２５】
このように構成された循環散水運転方式の生物脱臭装置１１の基本的動作について説明する。
【００２６】
ガス導入ダクト２０を経てガス導入室１９に導入された悪臭ガスＧ１は、脱臭槽１５内を上方に向けて進行する。充填担体１８においては硝化細菌が繁殖しているため、悪臭ガスＧ１が充填担体１８を通過する際には、臭気成分であるアンモニアが酸化分解されて無臭化される。無臭化された脱臭処理済みガスＧ２は、散水室２３を通り抜けて排気ダクト２５から外部に放出される。つまり、この生物脱臭装置１１において、悪臭ガスＧ１に含まれる臭気成分であるアンモニアは、硝化細菌により硝酸イオン（ＮＯ３−）または亜硝酸イオン（ＮＯ２−）となって散水された水の中に存在したり、散水された水の中に溶解したりする。このように硝酸イオンや亜硝酸イオン等を含有する水は、充填担体１８から落下して貯水槽２２にて貯留される。よって、貯水槽２２の水Ｗは硝酸イオン等を含んだものとなっている。なお、貯水槽２２の水Ｗは、硝酸イオン及び亜硝酸イオンのほかに例えばアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）やアンモニアなどを含有する。
【００２７】
ポンプ３２が作動されると、貯水槽２２の水Ｗが散水用水Ｗ１として回収されるとともに、散水配管３１を経て各々の散水ノズルに到る。そして、各々の散水ノズルから散水された散水用水Ｗ１は、落下して充填担体１８に降り掛かる。その結果、硝化細菌の活性が維持される。充填担体１８への散水は所定間隔ごと、例えば１時間〜５時間ごとに行われる。
【００２８】
ところで、高濃度の硝酸イオン等を含む水Ｗ１が充填担体１８に散水されると、充填担体１８の脱臭用微生物の活性が低下し、脱臭能力が維持されなくなる。そのため、脱窒装置１２を使用して脱窒（硝酸や亜硝酸を窒素ガスに還元）することを行い、散水用水Ｗ１に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオン（即ち硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素）の濃度の上昇を抑えるようにしている。
【００２９】
次に、生物脱臭装置１１に別体で設けられた付帯設備である脱窒装置１２の構成を説明する。
【００３０】
脱窒装置１２は縦長円筒形状をした脱窒槽４１を備えており、その脱窒槽４１の略中央には担体保持部４２が形成されている。この担体保持部４２には、微生物である脱窒細菌を担持させた充填担体４３が充填されている。本実施形態では、多数の細孔を有するセラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質の集合体を充填担体として用いている。
【００３１】
具体的には、鋳物工場から排出された廃鋳物砂と骨リン酸の粉末と水とを適宜配合し、それらを混合した混合材料を加圧して成形体を成形する。そして、その成形体を焼成することで多孔質化した多孔質焼結体の粒子の集合体を充填担体４３として用いている。多孔質焼結体の粒子の平均粒径は、０．５ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定可能であり、ここでは、より好ましい範囲である１ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。なお、この原料となる廃鋳物砂は、シリカ及びアルミナを主要成分として含み、マグネシア、酸化鉄や炭素質粉末粒子などの物質も含む。熱処理を行うと、廃鋳物砂に含まれる有機物質が消失し、その消失跡が細孔となる。このように細孔が形成されると、多孔質体となることで表面積が増加し、微生物の繁殖、活性化に貢献する。また、骨リン酸は、リン酸カルシウムを主要成分とし、微生物との親和性が高いため、その微生物を活性化でき、微生物を利用した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献する。
【００３２】
脱窒装置１２の脱窒槽４１は、生物脱臭装置１１の貯水槽２２に配管４５，４６を介して接続されており、貯水槽２２に貯留された水Ｗが循環水Ｗ２として脱窒槽４１と貯水槽２２との間を循環するように構成されている。詳しくは、配管４５の始端（下端）は貯水槽２２に接続される一方、配管４５の終端（上端）は脱窒槽４１の上部に接続されている。この配管４５の途上には、配管４５内の水をその始端側から終端側へと圧送するためのポンプ４７が設けられている。従って、ポンプ４７を作動させると、貯水槽２２の水Ｗが吸い上げられて脱窒槽４１に供給される。そして、その循環水Ｗ２は充填担体４３を通ってろ過され、その際に循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素が充填担体４３の微生物の作用により脱窒されて窒素ガスに還元される。
【００３３】
また、配管４６の始端は脱窒槽４１の下部に接続され、配管４６の終端は貯水槽２２に接続されており、脱窒槽４１で脱窒処理が施された循環水Ｗ２が配管４６を介して貯水槽２２に戻されるようになっている。
【００３４】
さらに、脱窒装置１２には、有機物供給用配管４８を介して有機物供給装置１３が接続されている。この配管４８の途上にはポンプ４９が設けられており、該ポンプ４９を作動することで、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に有機物Ｏが供給される。脱窒装置１２において、脱窒細菌の栄養となる有機物Ｏが供給されると、脱窒細菌が活性化されて脱窒能力が維持される。本実施形態では、有機物供給装置１３が供給する有機物Ｏとしてメタノールを用いている。
【００３５】
制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等からなる周知のコンピュータを中心に構成されている。この制御装置１４は、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度と生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）とに基づいてポンプ４９を制御することで、有機物供給装置１３から脱窒装置１２に供給する有機物の量を調整する。
【００３６】
貯水槽２２には、循環水Ｗ２に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンの濃度を測定するためのセンサ（具体的には、電気伝導度を計測する周知のセンサ）５０が設けられている。制御装置１４はそのセンサ５０の検出信号を取り込み、該検出信号に基づいて硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を算出する。また、脱窒装置１２の出口付近、すなわち配管４６の始端付近には、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定するための周知のセンサ５１が設けられている。制御装置１４は、そのセンサ５１の検出信号を取り込み、該検出信号に基づいてＣＯＤを求める。また、制御装置１４にはＣＯＤからＢＯＤの値に換算するためのテーブルデータが予め記憶されており、制御装置１４は、そのテーブルデータを用いてＢＯＤの値を算出する。
【００３７】
制御装置１４は、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値となるようポンプ４９の駆動を制御し、供給する有機物の量を調整する。また、制御装置１４は、循環水Ｗ２のＢＯＤが１００ｐｐｍ以下の値となるようポンプ４９の駆動を制御し、供給する有機物の量を調整する。なお、ポンプ４９の駆動を制御する具体的態様としては、ポンプ４９を駆動する時間を増減させる制御などを例示することができる。
［実施例１］
【００３８】
次に、上記実施形態をさらに具体化した実施例１について説明する。
【００３９】
生物脱臭装置１１において、セラミック多孔質体の粒子を脱臭槽１５の担体保持部１７に１２リットル充填した。そして、ガス導入ダクト２０におけるアンモニアガス濃度（即ち入口アンモニア濃度）を４０ｐｐｍに設定し、生物脱臭装置１１の運転を行った。この場合において、ＬＶ値（空塔線速度）を０．０６ｍ／ｓ、ＳＶ値（空間速度）を６００ｈ−１にそれぞれ設定した。
【００４０】
一方、脱窒装置１２において、鋳物工場から排出された廃鋳物砂（８０体積％）と骨リン酸（２０体積％）の粉末との混合材料を焼成して多孔質化したセラミック多孔質体の粒子を脱窒槽４１の担体保持部４２に１リットル充填した。また、充填担体４３に土壌から抽出したAlcaligens族の脱窒細菌を担持させた。具体的には、脱窒細菌を液体培地を用い、２５℃で一晩振とう培養した液中に担体を投入し、２時間放置後に取り出して使用するといった担持法を用いた。そして、ろ過速度を５ｍ／ｄに設定し脱窒装置１２の運転を行った。また、有機物供給装置１３には、有機物Ｏとしてメタノール１０％溶液を充填し、所定量の有機物Ｏを脱窒装置１２に１日毎供給した。
【００４１】
そして、所定の日数が経過した後に貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度と、排気ダクト２５を通過する脱臭処理済みガスＧ２に含まれるアンモニアガス濃度（即ち出口アンモニア濃度）と、脱窒装置１２から排出される循環水Ｗ２に含まれる生物化学的酸素要求量（即ち出口ＢＯＤ濃度）とを測定した。
【００４２】
その結果を図２の表、及び図３〜図５のグラフに示す。図２及び図３に示されるように、本実施例１では、貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を５００ｐｐｍを中心としたほぼ一定の値（３４０ｐｐｍ〜６８０ｐｐｍ）に維持することができた。また、図２及び図４に示されるように、出口アンモニア濃度も１ｐｐｍ以下となり、安定した脱臭能力を得ることができた。つまり、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度の増加を抑えることで、アンモニアの揮発が防止されるとともに、硝化細菌が活性化されて、アンモニアガスの漏れを防ぐことができた。さらに、図２及び図５に示されるように、脱窒装置１２出口のＢＯＤ濃度も１００ｐｐｍ以下の値に維持されており、有機物が生物脱臭装置１１内に流入しないよう必要量だけ供給されていることが確認された。
［比較例１］
【００４３】
比較例１では、脱窒装置１２への有機物の供給量を調整せずに（つまり制御装置１４による制御を全く行うことなく）、有機物を一定量供給（過剰供給）し続けた。それ以外の条件は実施例１と同じとした。この比較例１では、脱窒装置１２に大量の有機物が供給されることから、ＢＯＤ濃度が急激に上昇した（図４参照）。つまり、脱窒装置１２内で有機物が分解されずに生物脱臭装置１１側に流入してしまうため、硝化細菌に悪影響を及ぼし、脱臭能力が低下した。また、脱窒装置１２における脱窒が急激に起こったことで、貯水槽２２中のｐＨが高くなり、アンモニアが急激に揮発して出口アンモニア濃度が高くなった（図５参照）。このことから、脱窒装置１２出口のＢＯＤ濃度を１００ｐｐｍ以下の値に維持する必要があることが確認された。なお、比較例１の測定は、生物脱臭装置１１内にて脱臭ができなくなったので、途中（２５日目）でシステムの運転を中止した。
［比較例２］
【００４４】
比較例２では、脱窒装置１２において充填担体４３を充填せずに、脱窒を行わない状態にした。また、生物脱臭装置１１の運転状態は実施例１と同じとした。図３及び図４に示されるように、この比較例２では、測定を開始して所定期間（この例では開始から６０日の期間）においては、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍよりも低く、出口アンモニア濃度が１ｐｐｍ以下となり、生物脱臭装置１１の脱臭能力が安定していた。しかし、所定期間が経過すると、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が上昇して２５００ｐｐｍを超えることがわかり、それゆえ生物脱臭装置１１の脱臭能力低下によって出口アンモニア濃度が１ｐｐｍを超えてしまうこともわかった。このことから、生物脱臭装置１１の脱臭能力を保つためには、貯水槽２２の水Ｗに含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下に維持する必要があることが確認された。
【００４５】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）脱窒装置１２において循環水Ｗ２の脱窒が行われることで、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が２５００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置１１における硝化細菌の活性が維持されることで脱臭性能の経時的な低下が防止されるとともに、散水時のアンモニアの揮発量が減ることで脱臭槽１５外への悪臭漏れが防止される。
【００４７】
（２）本実施形態の生物脱臭システム１０は、循環水Ｗ２を廃出する必要がないクローズ系の構成となり、従来技術の場合のような大量の新水の補給が不要となる。そのため、従来技術に比較して水代がかからなくなることに加え、廃水処理費もかからなくなることから、ランニングコストを低く抑えることができる。しかも、大掛かりな廃水処理設備などが別途必要にならないので、設備コストを低く抑えることができる。また、廃水処理設備を設けなくてよいため、生物脱臭システム１０を設置する際の自由度が増す。
【００４８】
（３）制御装置１４がポンプ４９の駆動を制御することで、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量が人手によらず自動的に調整され、脱窒装置１２に有機物Ｏが過剰に供給されることが防止される。このため、循環水Ｗ２に含まれる生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１００ｐｐｍ以下の値に維持される。その結果、生物脱臭装置１１に有機物Ｏが流入し、生物脱臭装置１１における微生物に悪影響を及ぼし、微生物による硝化作用が低減するといった問題を回避することができる。また、有機物Ｏを必要な量だけ供給できることから、有機物Ｏの消費量が低減され、ランニングコストを抑えることができる。
【００４９】
（４）脱窒装置１２の充填担体４３に含まれる骨リン酸は、脱窒作用を有する微生物との親和性が高いため、微生物を活性化させることができ、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の低減に貢献できる。また、脱窒装置１２において微生物を活性化させる能力が高いため、充填担体４３を小さくすることが可能となり、付帯設備である脱窒装置１２の小型化を実現することができ、システム全体の大型化を回避することができる。
【００５０】
（５）鋳物工場から廃棄される廃鋳物砂を充填担体４３の原料として有効利用しているので、充填担体４３の低コスト化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明の実施形態等は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、供給量調整手段としてポンプ４９を用いるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、配管４８の途中に電磁弁を設け、電磁弁の開閉動作により有機物Ｏの供給量を調整してもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、有機物供給装置１３から供給される有機物Ｏの量を調整することによりＢＯＤの値を１００ｐｐｍに維持するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、配管４６の途中にＢＯＤの低減装置（具体的には、循環水Ｗ２に酸素を送り込みバブリングすることでＢＯＤの値を下げる低減装置）を設けてもよい。但し、この構成では、過剰な有機物Ｏが脱窒装置１２に供給されることになるため、上記実施形態のように、有機物Ｏの供給量を調整する構成の方が、有機物Ｏの消費コストを抑えることができ、実用上好ましいものとなる。
【００５４】
・上記実施例１のように、貯水槽２２中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を５００ｐｐｍを中心としたほぼ一定の値に維持することができれば、ＢＯＤの値は必ず１００ｐｐｍ以下の値となる。この場合、ＢＯＤの値を監視する必要はなく、センサ５１を省略することが可能となる。
【００５５】
・上記実施形態では、循環水Ｗ２に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を検出するためのセンサ５０は貯水槽２２に設けるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば配管４５の途上に設けてもよい。
【００５６】
・制御装置１４は、ポンプ４９の駆動を制御して有機物Ｏの供給量を調整するものであったが、ポンプ４９以外に、ポンプ３２，４７やファンの駆動２１など、システム全体を統括的に制御するよう構成してもよい。
【００５７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態等によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５８】
（１）前記循環水の電気伝導度をセンサで検出し、その電気伝導度に基づいて算出した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持することを特徴とする請求項２に記載の生物脱臭方法。
【００５９】
（２）前記脱窒装置から排出される循環水の化学的酸素要求量をセンサで検出し、その化学的酸素要求量に基づいて算出した生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持することを特徴とする請求項３に記載の生物脱臭方法。
【００６０】
（３）前記セラミック多孔質体は、シリカ及びアルミナのうちの少なくとも一方を主要成分として含むことを特徴とする請求項４に記載の生物脱臭方法。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を具体化した実施形態の生物脱臭システムを示す概略図。
【図２】実施例１及び比較例１，２における測定結果を示す表。
【図３】実施例１及び比較例１，２における硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素濃度の変化を示すグラフ。
【図４】実施例１及び比較例１，２におけるアンモニア濃度の変化を示すグラフ。
【図５】実施例１及び比較例１，２におけるＢＯＤ濃度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
１０…生物脱臭システム
１１…生物脱臭装置
１２…脱窒装置
１３…有機物供給装置
１４…制御手段としての制御装置
４３…充填担体
４９…供給量調整手段としてのポンプ
Ｏ…有機物
Ｗ２…循環水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムを用いた生物脱臭方法において、
前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする生物脱臭方法。
【請求項２】
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を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】
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の生物脱臭方法。
【請求項４】
前記脱窒装置は、前記脱窒作用を有する微生物を担持するための担体を含んで構成されるとともに、前記担体は、セラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項５】
硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムにおいて、
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整する供給量調整手段と、
前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持し、かつ、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持すべく、前記供給量調整手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする生物脱臭システム。
【請求項１】
硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムを用いた生物脱臭方法において、
前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする生物脱臭方法。
【請求項２】
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を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】
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整することにより、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の生物脱臭方法。
【請求項４】
前記脱窒装置は、前記脱窒作用を有する微生物を担持するための担体を含んで構成されるとともに、前記担体は、セラミック多孔質体に骨成分またはリン酸カルシウムを含ませた粒状物質であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生物脱臭方法。
【請求項５】
硝化作用を有する微生物によりアンモニアを硝酸及び／または亜硝酸に変えて脱臭する循環散水運転方式の生物脱臭装置と、前記生物脱臭装置とは別体で設けられ、脱窒作用を有する微生物により硝酸及び／または亜硝酸を窒素に変える脱窒装置と、前記脱窒作用を有する微生物の養分となる有機物を前記脱窒装置に供給する有機物供給装置とを備え、前記生物脱臭装置と前記脱窒装置との間を循環水が循環するように構成された生物脱臭システムにおいて、
前記有機物供給装置から供給される有機物の量を調整する供給量調整手段と、
前記循環水に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を２５００ｐｐｍ以下の値に維持し、かつ、前記脱窒装置から排出される前記循環水の生物化学的酸素要求量を１００ｐｐｍ以下の値に維持すべく、前記供給量調整手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする生物脱臭システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３５０２８（Ｐ２００６−３５０２８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１５６２２（Ｐ２００４−２１５６２２）
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
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