脱臭装置
【課題】畜舎等から発生する臭気ガス中に含まれる有機酸を効率的に、かつ低コストで除去できる脱臭装置を提供する。
【解決手段】臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽３を有する脱臭装置１であって、脱臭槽内部の下方域にはガス供給口５および貯水部１１が設けられ、中間域には脱臭材４が充填され、上方域に散水装置１０およびガス排出口６が設けられ、貯水部および散水装置は、循環手段１２を介して連通し、脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される。
【解決手段】臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽３を有する脱臭装置１であって、脱臭槽内部の下方域にはガス供給口５および貯水部１１が設けられ、中間域には脱臭材４が充填され、上方域に散水装置１０およびガス排出口６が設けられ、貯水部および散水装置は、循環手段１２を介して連通し、脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜舎等の有機酸が臭気問題となる環境に設けられる脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜舎は、有機酸が発生する代表的な環境である。以下、畜舎について説明する。
一般に、家畜が生産する食品の量と排泄する糞の量は、乳牛では１日に食べるえさの量３０ｋｇに対し、１日に排泄する糞の量が４０ｋｇであり、その結果得られる食品の量は牛乳３０ｋｇである。豚では１日に食べるえさの量３ｋｇに対し、１日に排泄する糞の量が２ｋｇであり、その結果得られる食品の量は肉１ｋｇである。鶏では１日に食べるえさの量１００ｇに対し、１日に排泄する糞の量が１００ｇであり、その結果得られる食品の量は卵１個（６０ｇ）である。
【０００３】
このように、畜舎では、毎日大量の糞尿が発生し、これを原因とする臭気が、換気装置を介して大風量で屋外へ排出されるのが一般的である。
【０００４】
そして、昨今、郊外への住宅地の進出によって、畜産現場と民家との距離が接近する傾向にあり、家禽、豚、牛そのほかの家畜の糞尿から発生する悪臭は、近隣住民とのトラブルの原因ともなり、近隣住民の生活に影響を及ぼす大きな問題となっている。
【０００５】
通常、掃除をこまめに行うことにより畜舎環境を正常に保つことは出来るが、畜舎の掃除には多くの人員を確保する必要があり、人件費がかかる。畜産場においては、少ない人員で多くの生産物を得ることが求められ、多くの人員を確保して掃除を徹底することは非現実的である。
【０００６】
また、畜舎の臭気を抑制するためには、例えば特許文献１のように、薬液の散布による脱臭方法も考えられる。しかしながら、畜舎のように、容積の大きい環境では効果が弱いばかりか、使用する薬液も大量に必要であることからコストアップが避けられない。
【０００７】
したがって、畜舎の臭気への対応としては、畜舎に脱臭装置を設けることが考慮される。
【０００８】
従来、脱臭装置としては、家畜の糞尿の堆肥化施設に設けられる脱臭装置として、特許文献２の装置が知られている。
【０００９】
この装置は、臭気ガスが脱臭槽内に充填されている脱臭材を通過する際、臭気ガスに含まれる臭気成分が上記脱臭材により除去される脱臭装置であって、上記脱臭材は、多孔性の軽量気泡コンクリートまたは軽石の粒状体からなり、臭気成分を溶解させる水分を保持し、上記溶解した臭気成分を少なくとも部分的に酸化する好気性菌を上記粒状体に付着固定化した微生物固定化用担体として機能するものであり、上記脱臭材に散水して、臭気成分を水に溶解させると共に、上記酸化によって生じた反応生成物を水と一緒に脱臭材の外部へ流し出す散水装置が設けられているものである。
【００１０】
しかしながら、畜舎から発生する臭気は、主に有機酸で、具体的には、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などから構成され、アンモニア臭は弱い。実際、アンモニアは、５〜２０ppm程度であるのに対し、有機酸は、ニオイセンサで測定し２００〜４００（レベル値）程度である。
【００１１】
さらに、上記のとおり、畜舎から排出される臭気ガスは大風量であるの対し、堆肥化施設では、嫌気状態とならない程度の低風量の送風で十分である。
【００１２】
すなわち、特許文献２では、実施例に記載されているように、脱臭材としての粒状体の粒径は、３〜１０mmで構成されており、このような脱臭材の構成は、低風量かつ高濃度で発生するアンモニアを対象とした脱臭装置に特化した構成となっていることから、畜舎から発生する大風量の有機酸を分解・脱臭するための脱臭装置として利用することはできなかった。
【００１３】
さらに、非特許文献１には、特許文献２の脱臭装置の設計手法が記載してあるが、それにより計算すると軽石１ｍ３あたり毎分４０ｍ３の臭気が処理できる。しかし有機酸を除去するためには処理風量を落とさなければならず、特許文献２の手法をそのまま用いることは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１０４２２２号公報
【特許文献２】特開２００６−８１９５３号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】群馬県畜産試験場 資源循環係ホームページ（http://www.pref.gunma.jp/cts/PortalServlet?DISPLAY_ID=DIRECT&NEXT_DISPLAY_ID=U000004&CONTENTS_ID=81094）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、畜舎等から発生する臭気ガス中に含まれる有機酸を効率的に、かつ低コストで除去することができる脱臭装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の特徴を有する脱臭装置および脱臭方法を提供する。
＜１＞臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽を有する脱臭装置であって、１）脱臭槽内部の下方域にはガス供給口および貯水部が設けられ、中間域には脱臭材が充填され、上方域に散水装置およびガス排出口が設けられ、２）貯水部および散水装置は、循環手段を介して連通し、３）脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、４）ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、５）脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される脱臭装置。
＜２＞畜舎からの有機酸を分解するための前記第１の脱臭装置。
＜３＞ガス排出口から排出されるガスを畜舎内に送風する手段を備えることを特徴とする前記第２の脱臭装置。
＜４＞脱臭装置は、有機酸をガス供給口から脱臭槽内へ供給可能とする送風機を有する前記第１から３のいずれかの脱臭装置。
＜５＞送風機は、送風量が制御可能とされていること前記第４の脱臭装置。
＜６＞脱臭材は、軽石または軽量気泡コンクリートである前記第１から５のいずれかの脱臭装置。
＜７＞循環手段によって循環する水のリン濃度は、１ｐｐｍ以上である前記第１から６のいずれかの脱臭装置。
＜８＞前記第１から３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解する脱臭方法。
＜９＞前記第３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解し、ガス排出口からのガスを、再度、畜舎内に送風する脱臭方法。
＜１０＞循環手段によって循環する水におけるリン濃度が１ｐｐｍ以上になるようにリンを添加することを特徴とする前記第８または９の脱臭方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、有機酸の分解に優れた装置構成であるため、畜舎から発生する臭気ガス（有機酸）を効率的に、かつ低コストで除去することに寄与する。また、無臭化されたガスを畜舎に戻すことで、畜舎内の湿度を好適に維持することができ、畜舎内の悪臭を抑制することができ、畜舎内の温度を調節することも可能である。さらに、臭気ガスＧ１中の浮遊物質は、脱臭材に保持された水分と散水とによって捕捉されるため、脱臭効果に加えて除塵効果も発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の脱臭装置の構成を例示する概要図である。
【図２】測定日（日）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるニオイセンサレベル値を示す図である。
【図３】測定日における循環水の外部からの補給量の日平均を示す図である。
【図４】畜産臭気に関わる９物質をガスクロマトグラフ質量分析計により分析した結果を示す図である。
【図５】ガスクロマトグラフ質量分析計による分析結果でそれぞれの有機酸中の炭素濃度を合計した物とニオイセンサの相関を示す図である。
【図６】リン濃度と亜硝酸態窒素と硝酸態窒素の比を示す図である。亜硝酸より硝酸が多い場合、微生物脱臭装置である脱臭装置が順調に動いていることを示している。
【図７】亜硝酸と硝酸の比とニオイセンサレベル値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に例示するように、本発明の脱臭装置１は、臭気ガス中に含まれる有機酸、主に、畜舎２の家畜糞尿から発生する臭気ガス（有機酸）Ｇ１を脱臭する脱臭装置である。
【００２１】
具体的には、この脱臭装置１は、脱臭槽３内部の中間域に脱臭材４を堆積させて充填したものであり、さらに、脱臭槽３の下方域には、ガス供給口５が設けられ、脱臭槽３の上方域には、脱臭材４の堆積層を通過したガスＧ２を外部へ排出するガス排出口６が設けられている。畜舎２とガス供給口５とはガス供給管７で接続され、ガス供給管７には、臭気ガスＧ１を畜舎２からガス供給口５へ送る送風機８を設けることができる。脱臭材の高さＨは、送風量等に応じて適宜決定することができるが、例えば、Ｈ＝0.5〜1.5ｍ程度とすることができる。また、送風機８は、畜舎２の内部に設けることもできる。
【００２２】
ここで、畜舎２から発生する臭気は、主に有機酸、具体的には、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などから構成され、前記有機酸は空気よりも重いことから、前記ガス供給管７は、畜舎２の下方に接続されることが好ましい。これによって、畜舎２の下方に溜まっている有機酸を効率的に脱臭装置１へ送風することができる。
【００２３】
そして、脱臭材４は、軽石、軽量気泡コンクリートなどの微細孔隙を有する多孔性の粒状体からなる。脱臭材４の表面および内部には、臭気ガスＧ１に含まれる有機酸を吸着して溶解させる水分が保持される。さらに、脱臭材４の表面および内部には、上記溶解した有機酸を分解する微生物９が固定されている。微生物９は、自然界に存在する好気性微生物が例示される。具体的には、糸状菌，セルロース分解菌，放線菌，担子菌（キノコ）などの有用な微生物のうちの１種または２種以上であり、例えば、これらを含む土壌、堆肥などを利用することができる。もちろん、微生物を単離し、培養した菌体を添加してもよい。
【００２４】
また、図１に示すように、脱臭槽３内の上方域には、上方から脱臭材４に対し散水する散水装置１０が設けられる。散水装置１０は、脱臭槽３内に対して、ほぼ均一に水を供給できるものであればよく、例えば、スプレーノズルや、孔を施した塩化ビニール管などを例示することができる。また、散水装置１０の配設高さ等も限定されない。散水装置１０からの散水によって、脱臭材４に水が供給され、脱臭材４は湿潤状態が維持される。
【００２５】
さらに、脱臭槽３内の下方域には、散水装置１０から脱臭材４の下方へ流れ落ちた水Ｗを貯留する貯水部１１が形成されている。また、脱臭槽３には、貯水部１１の水Ｗを排出し散水装置１０へ戻して循環させる循環手段が設けられる。循環手段は、例えば、循環流路１２と、この循環流路１２に貯水部１１の水Ｗを散水装置１０へ圧送するポンプ１３と、バルブ１４などから構成される。
【００２６】
そして、本発明の脱臭装置においては、前記脱臭材４の粒状体は、１０〜３０mmの粒径のものとする。
【００２７】
このように、脱臭材４の粒径を、１０〜３０mmとすることで、粒子間に適度な空間が形成され、大風量の臭気ガス（有機酸）が装置内に導入されても、脱臭材４の送風抵抗が少なく、脱臭槽３内で循環水と臭気ガスが効率的に接触し、臭気ガス中の有機酸が循環水に溶解し、脱臭材４に固定された微生物９により分解され無臭になる。
【００２８】
以下、本発明の脱臭装置の作用についてさらに詳しく説明する。
【００２９】
図１に示すように、送風機８を駆動することにより、畜舎２から発生した臭気ガスＧ１は、ガス供給管７を通り、ガス供給口５から脱臭槽３内に供給され、軽石などの多孔質性の粒状体からなる脱臭材４中を下方から上方へ通過する。
【００３０】
この際、本発明の脱臭装置１においては、上記のとおり、脱臭材４が１０〜３０mmの粒径であるため、大風量の臭気ガス（有機酸）が装置内に導入されても、脱臭材４の送風抵抗が少ない。そして、散水装置１０から循環水を間欠的に散水することによって、脱臭材４は、湿潤状態が維持されており、脱臭材４において、循環水と臭気ガスが効率的に接触し、臭気ガス中の有機酸を循環水に溶解させることができる。このように、臭気ガスＧ１に含まれる有機酸の少なくとも一部は、脱臭材４中に保持された水分に吸着されて溶解した後、脱臭材４の表面および内部に固定された微生物９によって分解される。これにより、臭気ガスＧ１が脱臭されて無臭化され、無臭化されたガスＧ２がガス排出口６から排出される。
【００３１】
なお、本発明の脱臭装置では、例えば、軽石１ｍ３あたり、毎分２０ｍ３程度の臭気ガス（有機酸）を処理可能にしている。
【００３２】
このように、脱臭材４の表面および内部では、保持された水分に有機酸が溶け込む一方、溶解した有機酸が微生物９により分解されていくため、継続的な脱臭が可能である。また、上記散水装置１０からの散水は微生物９への水分補給としても機能するため、乾燥による微生物９の活性低下を防止することもできる。
【００３３】
さらに、有機酸を含んだ水Ｗは、脱臭材４から落下して貯水部１１に貯水され、循環流路１２から、ポンプ１３などによって散水装置１０へ循環し、再び脱臭材４に散水される。これにより、有機酸は、脱臭材４の堆積層中に局所的に集中することなく、脱臭材４の堆積層内全体にほぼ均一に分散して行き渡るため、負荷が均一化され、脱臭効率が向上する。
【００３４】
このとき、無臭化されたガスＧ２には、散水された水に由来する水分が保持された状態で排出されるため、脱臭装置１の運転期間の経過と共に、装置を循環する水の量は減少する。したがって、脱臭装置１内の水量を確保するためには、外部から適宜、水を供給することが必要となる。
【００３５】
また、微生物９の活性を維持するため、循環水中にはリンを添加することが好ましい。リン濃度は、循環水中で１ｐｐｍ以上になるように添加するのが好ましい。
【００３６】
臭気ガスＧ１が、上記有機酸以外に、アンモニア等を含んでいる場合にも、上記と同様に、散水された水への溶解、微生物（硝化細菌）による分解によって脱臭が可能である。
【００３７】
さらに、臭気ガスＧ１中の浮遊物質は、脱臭材４に保持された水分と散水Ｗとによって捕捉されるため、脱臭効果に加えて除塵効果も発揮する。
【００３８】
なお、堆肥化施設の中でも縦型密閉堆肥化装置などでは高濃度のアンモニアが発生するため、特許文献２の脱臭装置では、循環水中のイオン濃度が高くなり、微生物の分解能力が低下する場合があり、堆肥化施設などで脱臭装置の性能を維持するためには、循環水を抜き出して入れ替える必要があるが、畜舎から発生する臭気中のアンモニア量は多くないため、電気伝導度が40ｍＳ/ｃｍ以上になることはなく、微生物の能力が低下することがない。したがって、畜舎２に設けられる本発明の脱臭装置１は、装置内を循環する水を引き抜く必要がなく、連続してそのまま使用することができる。
【００３９】
そして、無臭化されたガスＧ２は、屋外へ排出することも可能であるが、ガス排出口６から連設するガス供給管（図示していない）を設け、畜舎２内に、無臭化されたガスＧ２を送風することが好ましい。すなわち、無臭化されたガスＧ２は、循環水に由来する水分を保持していることから、このガスＧ２を畜舎２に戻すことで、畜舎２内の湿度を好適に維持することに寄与でき、畜舎２内の悪臭を抑制することができる。さらに、脱臭材４を通過する際に水分を増すと共に数度温度が低下するので、ガスＧ２を送風することで畜舎２内の温度の調節も可能である。すなわち、ガスＧ２を畜舎２に送風することで、夏季は、冷却機能を発揮し、冬季は、外気を導入する場合に比べて気温の低下が少ないため保温機能を発揮することになる。また、無臭化されたガスＧ２の除菌を望む場合には、ガス排出口６から連設するガス供給管に、逆性石鹸水の塗布、塩素など薬剤との接触のための装置を適宜設けてもよい。
【００４０】
さらに、本発明の脱臭装置１を、畜舎２の内部に設けることもできる。気温が低温になる冬季は、屋外では微生物９の活性が弱く、必ずしも臭気成分の分解が十分でない場合があるが、畜舎２の中は比較的暖かいため、畜舎２の内部に脱臭装置１を設けることで、微生物９の活性を安定させることができる。
【００４１】
このように、本発明の脱臭装置１を作動させ、無臭化されたガスＧ２を畜舎２に送風することで、畜舎２から発生する臭気ガス中に含まれる有機酸を効率的に、かつ低コストで分解・除去することができるとともに、畜舎２内の空調を調整することが可能となり、畜舎２の空調維持によるコストも大幅に削減することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４３】
以下、実験例により本発明を具体的に説明する。
【００４４】
＜実施例１＞
豚を飼育し、窓がある畜舎において、図１に示す脱臭装置１（幅３ｍ、奥行き４ｍ、高さ１．５ｍ）を用いて、有機酸を含む臭気ガスを脱臭する試験を１年通して行った。畜舎は夏場窓を開け、冬は窓を閉めている状態で試験を行った。
【００４５】
具体的には、畜舎２の下方に設けられた除糞装置（糞を豚舎外部に掻き出すための装置）に、ガス供給管７、送風機８を設置し、畜舎２内の臭気を脱臭槽３に送風した。
【００４６】
このとき、脱臭材は、１０〜３０ｍｍ粒径の軽石を均一に５０ｃｍ充填し、装置内の液相を２５．３％、気相を５２．７％、固相を２２．０％とした。送風抵抗を岡野製作所製Ｕ字型マノメーターで測定したところ最大風量時で０．１４５ｋｐａであった。また、散水装置１０は、脱臭材４に均等に水をまくために、１５ｃｍの間隔で左右４５度の傾きで５ｍｍの穴を開けたφ４０の塩ビ管を用いた。脱臭装置１底部にＣ型コンクリートを間隔あけておき、その上に根太と５ｍｍの金網を敷いた。散水装置１０から供給された水分（循環水）は、脱臭材４の下部から、循環流路１２に移行し、再度、散水装置１０に戻るようにポンプ１３、バルブ１４を設けた。
【００４７】
さらに、貯水部１１に蓄えられる循環水は、常に貯水部１１内の水量が一定水量を保つべく、貯水部１１に連通する配管を設け、外部から水分を自動で補給できるようにした。
【００４８】
そして、脱臭装置１と送風機８は全体をビニールハウスで覆い、送風機の周囲は防音シートで囲った。脱臭後の排気はビニールハウスの隙間からそのまま外部へ排出した。
【００４９】
この実験では、脱臭装置１の散水装置１０からの循環水の散布は、脱臭材４が十分に湿る水量として、ポンプの揚程が毎分２００Ｌであり、これを三分の一程度に絞り３０分に２分の間欠で行った。
【００５０】
また、脱臭材４に供給される臭気ガス量は、畜舎の管理を優先し、夏季で暖かいときは温度を下げるために送風機８の設定を最大５０Ｈｚで送風量が毎分１２０ｍ３、冬季で寒いときは畜舎の温度を保つため３０Ｈｚにて動作させた。すなわち、送風量は、毎分７２ｍ３とした。
なお、臭気ガスの濃度は、脱臭装置１のガス供給口５およびガス排出口６の付近において、ニオイセンサ（新コスモス電機製ＸＰ−３２９IIIＲ）を用いてレベル値を測定した。ここで、「レベル値」とは、単位は無く、ニオイの強弱を0〜2000の数値で表示している。ニオイは通常、色々なニオイ物質が混ざり合った複合体で存在する。ひとつのニオイ（単一臭気）であれば、その濃度をppmやppb、%といった単位で表せるが、ニオイが混ざり合って存在（複合臭）する場合はこうした単位で表示することができない。公定法である嗅覚測定法で得られた臭気指数や臭気濃度にも単位はなく、「強さの度合い」という形で表される。こうした背景もあり、ニオイセンサはニオイの強弱を相対的に数値化するので、指示値は無単位であると定義される。そして、ニオイセンサを人がニオイを感じない室内において試験を行ったところ、レベル値３０の数字を示したことから、人が臭気を感じないレベルとして、レベル値３０を目安とした。
【００５１】
実験の結果を図２に示す。図２は、測定日（日）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるニオイセンサレベル値を示すグラフである。
【００５２】
図２に示すとおり試験を行った畜舎が特に寒かったこともあり、厳寒期は若干脱臭後に臭気を感じたが、それ以外はほとんど脱臭できていた。尚、畜舎から有機酸と同時に発生するアンモニアに関しては完全に脱臭できており、図示しない。
【００５３】
単純に水に臭気を吸着させているだけでは、水中に取り込めなくなった分の臭気が発生し、脱臭できなくなるが、循環水の引き抜きによる入れ替えもせず、図２に示すとおり通年安定した性能が発揮されたことは、微生物の作用により臭気成分が分解されて循環水中に残っていないことを示している。
【００５４】
循環水が外部に漏れ出すことはないが、脱臭後の排気ガスに水分が奪われるため、外部から水を補給した。排気ガスを畜舎に再送風することで、畜舎内の湿度、温度を調整することができる。
【００５５】
図３は測定日における循環水の外部からの補給量の日平均を示している。夏で平均１５０Ｌ、冬で平均５０Ｌである。
【００５６】
＜実施例２＞
次に、前記の脱臭装置１を使用して、脱臭前後の気体を畜産臭気に関わる９物質、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸 （アンモニアは除外）をガスクロマトグラフ質量分析計により臭気成分の分析を行った。装置は、ガスクロマト部分がパーキンエルマー製、ターボマトリックスＡＥＤ、質量分析計部分がパーキンエルマー製クララス５００を使用した。
【００５７】
その結果、上記の９物質のうち、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸は検出された。いずれも性能が落ちる厳寒期にて二日に分け測定を行った。
【００５８】
結果を図４に示す。図４は濃度の高い方から順にプロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸の測定結果を示している。脱臭率は９７％であった。この結果から有機酸が脱臭できていることが確認された。
【００５９】
また、図５は、ガスクロマトグラフ質量分析計による分析結果でそれぞれの有機酸中の炭素濃度を合計した物とニオイセンサの相関を示すグラフである。図５に示すとおり、ニオイセンサの臭気指数と有機酸には相関が見られた。すなわち、ニオイセンサで測定した数値から、有機酸が除去されたか否か判断できることがわかった。
【００６０】
＜実施例３＞
脱臭装置設置前後の、防音効果を確認した。脱臭装置を用いる前の畜舎のファン吹き出し口における最大風量では１０８ｄＢであり、脱臭装置では７６ｄＢに軽減された。つまり畜舎の騒音で主要な原因であるファンの音を軽減することが出来た。
【００６１】
＜実施例４＞
脱臭前後のホコリ量を把握するため、１年半稼働させた脱臭装置１のガス供給管７をはずし送風機８の手前７０ｃｍ分に付着したホコリを採取し計測したところ、３５．２ｇであった。一方、実施例１の脱臭装置１の脱臭槽３で同じ面積に付着したホコリ量を量ったところ検出限界以下であった。このことは脱臭材４がフィルターとして作用し除塵したことを示している。
【００６２】
また、ガス供給管７にホコリがたまると言うことは、ホコリがまとまり重力に耐えきれず付着していることになるが、実際には微細の物も含めれば、ガス供給管７中を大量のホコリが舞っていることになる。しかしながら、このような環境で脱臭装置１を使用しているが、循環水中にはホコリがたまっていなかった。これは微生物によってホコリが分解されたことを示しており、本発明の脱臭装置の除塵効果が確認された。
【００６３】
＜実施例５＞
鶏を飼育している畜舎において同様の試験を行った。送風機を用いて最大風量毎分１．３ｍ３で送風し、有機酸を含む臭気ガスの脱臭試験を行った。
【００６４】
脱臭装置の基本的な構成は上記と同様であるが、大きさが、幅１ｍ奥行き１ｍ高さ１ｍのものを用い、また、脱臭装置全体をグラスウールの断熱材で覆い、上部には風雨防止のためビニールで屋根をかけて行った。脱臭後の排気はビニールの隙間からそのまま外部へ排出した。
【００６５】
この実験では、脱臭装置の散水装置からの循環水の散布は、充填材が十分に湿る水量として、ポンプの揚程が毎分５０Ｌであり、３０分に１分の間欠で行った。
【００６６】
なお、臭気ガスの濃度は、実施例１と同様の測定箇所において１日に１回数日ニオイセンサを用いて測定した。
【００６７】
実験の結果、測定日においてニオイセンサの数値が脱臭前→脱臭後で、６９１→３７１、４３６→１４３、３４２→１１７、３６０→１３５、２８２→１１１、２４１→１００、２０６→８７、３４６→１５０、１４３→３４、１２２→３８となり、６０〜８０％の脱臭能が確認された。
【００６８】
実施例１、５に示されるように、臭気の違う畜舎においても高い脱臭効果が確認された。このことは畜種を問わず有機酸による臭気を脱臭できることを示している。
【００６９】
＜実施例６＞
前記実施例１（豚舎）、実施例５（鶏舎）で使用した脱臭装置においてリン濃度との相関を確認するための試験結果を図６に示す。図６はリン濃度と亜硝酸態窒素と硝酸態窒素の比を示すグラフである。亜硝酸より硝酸が多い場合、微生物脱臭装置である脱臭装置が順調に動いていることを示している。循環水を１週間に１度分析に必要な量だけ取りだし、リン濃度の測定はモリブデンブルー吸光光度法で光度計は島津製作所製ＵＶ−２４５０を用いて、亜硝酸態及び硝酸態窒素濃度はダイオネクス製イオンクロマトグラフIC-1000にて測定した。
【００７０】
図６の各装置は、作動後から、様子を見て１ヶ月に１、２回程度循環水中の濃度が所定の濃度になるようリン酸二水素カリウムを添加した。なお比較のために、実施例５（鶏舎）で使用した脱臭装置と全く同じ構造の装置を縦型密閉堆肥化装置の排気に取り付け、リンを添加しなかった。
【００７１】
結果からわかるように、リン添加を全くしなければ、亜硝酸の方が多くなる。一方、１ｐｐｍ程度でも添加した脱臭装置では性能がとたんに上がっている。また、添加したのは最初の３〜４ヶ月程度であるから、一度立ち上がってしまえば、性能が安定することを示している。
【００７２】
このように本発明の脱臭装置の手法である微生物脱臭装置では装置立ち上げから３〜４ヶ月程度リンの補給源として生糞、堆肥または試薬により循環水中リン濃度で１ｐｐｍ以上になるよう添加する必要がある。
【００７３】
なお、図７に示すように、亜硝酸が多く、硝酸が少ないときは、有機酸が脱臭後の排気に含まれている。したがって、微生物によるアンモニアの硝化能力と有機酸の処理能力は相関があり、図６と図７から、有機酸の処理においても同様にリンを添加する必要があることがわかる。脱臭装置に、リン添加手段を設けることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 脱臭装置
２ 畜舎
３ 脱臭槽
４ 脱臭材
５ ガス供給口
６ ガス排気口
７ ガス供給管
８ 送風機
９ 微生物
１０ 散水装置
１１ 貯水部
１２ 循環流路
１３ ポンプ
１４ バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜舎等の有機酸が臭気問題となる環境に設けられる脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜舎は、有機酸が発生する代表的な環境である。以下、畜舎について説明する。
一般に、家畜が生産する食品の量と排泄する糞の量は、乳牛では１日に食べるえさの量３０ｋｇに対し、１日に排泄する糞の量が４０ｋｇであり、その結果得られる食品の量は牛乳３０ｋｇである。豚では１日に食べるえさの量３ｋｇに対し、１日に排泄する糞の量が２ｋｇであり、その結果得られる食品の量は肉１ｋｇである。鶏では１日に食べるえさの量１００ｇに対し、１日に排泄する糞の量が１００ｇであり、その結果得られる食品の量は卵１個（６０ｇ）である。
【０００３】
このように、畜舎では、毎日大量の糞尿が発生し、これを原因とする臭気が、換気装置を介して大風量で屋外へ排出されるのが一般的である。
【０００４】
そして、昨今、郊外への住宅地の進出によって、畜産現場と民家との距離が接近する傾向にあり、家禽、豚、牛そのほかの家畜の糞尿から発生する悪臭は、近隣住民とのトラブルの原因ともなり、近隣住民の生活に影響を及ぼす大きな問題となっている。
【０００５】
通常、掃除をこまめに行うことにより畜舎環境を正常に保つことは出来るが、畜舎の掃除には多くの人員を確保する必要があり、人件費がかかる。畜産場においては、少ない人員で多くの生産物を得ることが求められ、多くの人員を確保して掃除を徹底することは非現実的である。
【０００６】
また、畜舎の臭気を抑制するためには、例えば特許文献１のように、薬液の散布による脱臭方法も考えられる。しかしながら、畜舎のように、容積の大きい環境では効果が弱いばかりか、使用する薬液も大量に必要であることからコストアップが避けられない。
【０００７】
したがって、畜舎の臭気への対応としては、畜舎に脱臭装置を設けることが考慮される。
【０００８】
従来、脱臭装置としては、家畜の糞尿の堆肥化施設に設けられる脱臭装置として、特許文献２の装置が知られている。
【０００９】
この装置は、臭気ガスが脱臭槽内に充填されている脱臭材を通過する際、臭気ガスに含まれる臭気成分が上記脱臭材により除去される脱臭装置であって、上記脱臭材は、多孔性の軽量気泡コンクリートまたは軽石の粒状体からなり、臭気成分を溶解させる水分を保持し、上記溶解した臭気成分を少なくとも部分的に酸化する好気性菌を上記粒状体に付着固定化した微生物固定化用担体として機能するものであり、上記脱臭材に散水して、臭気成分を水に溶解させると共に、上記酸化によって生じた反応生成物を水と一緒に脱臭材の外部へ流し出す散水装置が設けられているものである。
【００１０】
しかしながら、畜舎から発生する臭気は、主に有機酸で、具体的には、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などから構成され、アンモニア臭は弱い。実際、アンモニアは、５〜２０ppm程度であるのに対し、有機酸は、ニオイセンサで測定し２００〜４００（レベル値）程度である。
【００１１】
さらに、上記のとおり、畜舎から排出される臭気ガスは大風量であるの対し、堆肥化施設では、嫌気状態とならない程度の低風量の送風で十分である。
【００１２】
すなわち、特許文献２では、実施例に記載されているように、脱臭材としての粒状体の粒径は、３〜１０mmで構成されており、このような脱臭材の構成は、低風量かつ高濃度で発生するアンモニアを対象とした脱臭装置に特化した構成となっていることから、畜舎から発生する大風量の有機酸を分解・脱臭するための脱臭装置として利用することはできなかった。
【００１３】
さらに、非特許文献１には、特許文献２の脱臭装置の設計手法が記載してあるが、それにより計算すると軽石１ｍ３あたり毎分４０ｍ３の臭気が処理できる。しかし有機酸を除去するためには処理風量を落とさなければならず、特許文献２の手法をそのまま用いることは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１０４２２２号公報
【特許文献２】特開２００６−８１９５３号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】群馬県畜産試験場 資源循環係ホームページ（http://www.pref.gunma.jp/cts/PortalServlet?DISPLAY_ID=DIRECT&NEXT_DISPLAY_ID=U000004&CONTENTS_ID=81094）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、畜舎等から発生する臭気ガス中に含まれる有機酸を効率的に、かつ低コストで除去することができる脱臭装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の特徴を有する脱臭装置および脱臭方法を提供する。
＜１＞臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽を有する脱臭装置であって、１）脱臭槽内部の下方域にはガス供給口および貯水部が設けられ、中間域には脱臭材が充填され、上方域に散水装置およびガス排出口が設けられ、２）貯水部および散水装置は、循環手段を介して連通し、３）脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、４）ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、５）脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される脱臭装置。
＜２＞畜舎からの有機酸を分解するための前記第１の脱臭装置。
＜３＞ガス排出口から排出されるガスを畜舎内に送風する手段を備えることを特徴とする前記第２の脱臭装置。
＜４＞脱臭装置は、有機酸をガス供給口から脱臭槽内へ供給可能とする送風機を有する前記第１から３のいずれかの脱臭装置。
＜５＞送風機は、送風量が制御可能とされていること前記第４の脱臭装置。
＜６＞脱臭材は、軽石または軽量気泡コンクリートである前記第１から５のいずれかの脱臭装置。
＜７＞循環手段によって循環する水のリン濃度は、１ｐｐｍ以上である前記第１から６のいずれかの脱臭装置。
＜８＞前記第１から３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解する脱臭方法。
＜９＞前記第３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解し、ガス排出口からのガスを、再度、畜舎内に送風する脱臭方法。
＜１０＞循環手段によって循環する水におけるリン濃度が１ｐｐｍ以上になるようにリンを添加することを特徴とする前記第８または９の脱臭方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、有機酸の分解に優れた装置構成であるため、畜舎から発生する臭気ガス（有機酸）を効率的に、かつ低コストで除去することに寄与する。また、無臭化されたガスを畜舎に戻すことで、畜舎内の湿度を好適に維持することができ、畜舎内の悪臭を抑制することができ、畜舎内の温度を調節することも可能である。さらに、臭気ガスＧ１中の浮遊物質は、脱臭材に保持された水分と散水とによって捕捉されるため、脱臭効果に加えて除塵効果も発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の脱臭装置の構成を例示する概要図である。
【図２】測定日（日）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるニオイセンサレベル値を示す図である。
【図３】測定日における循環水の外部からの補給量の日平均を示す図である。
【図４】畜産臭気に関わる９物質をガスクロマトグラフ質量分析計により分析した結果を示す図である。
【図５】ガスクロマトグラフ質量分析計による分析結果でそれぞれの有機酸中の炭素濃度を合計した物とニオイセンサの相関を示す図である。
【図６】リン濃度と亜硝酸態窒素と硝酸態窒素の比を示す図である。亜硝酸より硝酸が多い場合、微生物脱臭装置である脱臭装置が順調に動いていることを示している。
【図７】亜硝酸と硝酸の比とニオイセンサレベル値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に例示するように、本発明の脱臭装置１は、臭気ガス中に含まれる有機酸、主に、畜舎２の家畜糞尿から発生する臭気ガス（有機酸）Ｇ１を脱臭する脱臭装置である。
【００２１】
具体的には、この脱臭装置１は、脱臭槽３内部の中間域に脱臭材４を堆積させて充填したものであり、さらに、脱臭槽３の下方域には、ガス供給口５が設けられ、脱臭槽３の上方域には、脱臭材４の堆積層を通過したガスＧ２を外部へ排出するガス排出口６が設けられている。畜舎２とガス供給口５とはガス供給管７で接続され、ガス供給管７には、臭気ガスＧ１を畜舎２からガス供給口５へ送る送風機８を設けることができる。脱臭材の高さＨは、送風量等に応じて適宜決定することができるが、例えば、Ｈ＝0.5〜1.5ｍ程度とすることができる。また、送風機８は、畜舎２の内部に設けることもできる。
【００２２】
ここで、畜舎２から発生する臭気は、主に有機酸、具体的には、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などから構成され、前記有機酸は空気よりも重いことから、前記ガス供給管７は、畜舎２の下方に接続されることが好ましい。これによって、畜舎２の下方に溜まっている有機酸を効率的に脱臭装置１へ送風することができる。
【００２３】
そして、脱臭材４は、軽石、軽量気泡コンクリートなどの微細孔隙を有する多孔性の粒状体からなる。脱臭材４の表面および内部には、臭気ガスＧ１に含まれる有機酸を吸着して溶解させる水分が保持される。さらに、脱臭材４の表面および内部には、上記溶解した有機酸を分解する微生物９が固定されている。微生物９は、自然界に存在する好気性微生物が例示される。具体的には、糸状菌，セルロース分解菌，放線菌，担子菌（キノコ）などの有用な微生物のうちの１種または２種以上であり、例えば、これらを含む土壌、堆肥などを利用することができる。もちろん、微生物を単離し、培養した菌体を添加してもよい。
【００２４】
また、図１に示すように、脱臭槽３内の上方域には、上方から脱臭材４に対し散水する散水装置１０が設けられる。散水装置１０は、脱臭槽３内に対して、ほぼ均一に水を供給できるものであればよく、例えば、スプレーノズルや、孔を施した塩化ビニール管などを例示することができる。また、散水装置１０の配設高さ等も限定されない。散水装置１０からの散水によって、脱臭材４に水が供給され、脱臭材４は湿潤状態が維持される。
【００２５】
さらに、脱臭槽３内の下方域には、散水装置１０から脱臭材４の下方へ流れ落ちた水Ｗを貯留する貯水部１１が形成されている。また、脱臭槽３には、貯水部１１の水Ｗを排出し散水装置１０へ戻して循環させる循環手段が設けられる。循環手段は、例えば、循環流路１２と、この循環流路１２に貯水部１１の水Ｗを散水装置１０へ圧送するポンプ１３と、バルブ１４などから構成される。
【００２６】
そして、本発明の脱臭装置においては、前記脱臭材４の粒状体は、１０〜３０mmの粒径のものとする。
【００２７】
このように、脱臭材４の粒径を、１０〜３０mmとすることで、粒子間に適度な空間が形成され、大風量の臭気ガス（有機酸）が装置内に導入されても、脱臭材４の送風抵抗が少なく、脱臭槽３内で循環水と臭気ガスが効率的に接触し、臭気ガス中の有機酸が循環水に溶解し、脱臭材４に固定された微生物９により分解され無臭になる。
【００２８】
以下、本発明の脱臭装置の作用についてさらに詳しく説明する。
【００２９】
図１に示すように、送風機８を駆動することにより、畜舎２から発生した臭気ガスＧ１は、ガス供給管７を通り、ガス供給口５から脱臭槽３内に供給され、軽石などの多孔質性の粒状体からなる脱臭材４中を下方から上方へ通過する。
【００３０】
この際、本発明の脱臭装置１においては、上記のとおり、脱臭材４が１０〜３０mmの粒径であるため、大風量の臭気ガス（有機酸）が装置内に導入されても、脱臭材４の送風抵抗が少ない。そして、散水装置１０から循環水を間欠的に散水することによって、脱臭材４は、湿潤状態が維持されており、脱臭材４において、循環水と臭気ガスが効率的に接触し、臭気ガス中の有機酸を循環水に溶解させることができる。このように、臭気ガスＧ１に含まれる有機酸の少なくとも一部は、脱臭材４中に保持された水分に吸着されて溶解した後、脱臭材４の表面および内部に固定された微生物９によって分解される。これにより、臭気ガスＧ１が脱臭されて無臭化され、無臭化されたガスＧ２がガス排出口６から排出される。
【００３１】
なお、本発明の脱臭装置では、例えば、軽石１ｍ３あたり、毎分２０ｍ３程度の臭気ガス（有機酸）を処理可能にしている。
【００３２】
このように、脱臭材４の表面および内部では、保持された水分に有機酸が溶け込む一方、溶解した有機酸が微生物９により分解されていくため、継続的な脱臭が可能である。また、上記散水装置１０からの散水は微生物９への水分補給としても機能するため、乾燥による微生物９の活性低下を防止することもできる。
【００３３】
さらに、有機酸を含んだ水Ｗは、脱臭材４から落下して貯水部１１に貯水され、循環流路１２から、ポンプ１３などによって散水装置１０へ循環し、再び脱臭材４に散水される。これにより、有機酸は、脱臭材４の堆積層中に局所的に集中することなく、脱臭材４の堆積層内全体にほぼ均一に分散して行き渡るため、負荷が均一化され、脱臭効率が向上する。
【００３４】
このとき、無臭化されたガスＧ２には、散水された水に由来する水分が保持された状態で排出されるため、脱臭装置１の運転期間の経過と共に、装置を循環する水の量は減少する。したがって、脱臭装置１内の水量を確保するためには、外部から適宜、水を供給することが必要となる。
【００３５】
また、微生物９の活性を維持するため、循環水中にはリンを添加することが好ましい。リン濃度は、循環水中で１ｐｐｍ以上になるように添加するのが好ましい。
【００３６】
臭気ガスＧ１が、上記有機酸以外に、アンモニア等を含んでいる場合にも、上記と同様に、散水された水への溶解、微生物（硝化細菌）による分解によって脱臭が可能である。
【００３７】
さらに、臭気ガスＧ１中の浮遊物質は、脱臭材４に保持された水分と散水Ｗとによって捕捉されるため、脱臭効果に加えて除塵効果も発揮する。
【００３８】
なお、堆肥化施設の中でも縦型密閉堆肥化装置などでは高濃度のアンモニアが発生するため、特許文献２の脱臭装置では、循環水中のイオン濃度が高くなり、微生物の分解能力が低下する場合があり、堆肥化施設などで脱臭装置の性能を維持するためには、循環水を抜き出して入れ替える必要があるが、畜舎から発生する臭気中のアンモニア量は多くないため、電気伝導度が40ｍＳ/ｃｍ以上になることはなく、微生物の能力が低下することがない。したがって、畜舎２に設けられる本発明の脱臭装置１は、装置内を循環する水を引き抜く必要がなく、連続してそのまま使用することができる。
【００３９】
そして、無臭化されたガスＧ２は、屋外へ排出することも可能であるが、ガス排出口６から連設するガス供給管（図示していない）を設け、畜舎２内に、無臭化されたガスＧ２を送風することが好ましい。すなわち、無臭化されたガスＧ２は、循環水に由来する水分を保持していることから、このガスＧ２を畜舎２に戻すことで、畜舎２内の湿度を好適に維持することに寄与でき、畜舎２内の悪臭を抑制することができる。さらに、脱臭材４を通過する際に水分を増すと共に数度温度が低下するので、ガスＧ２を送風することで畜舎２内の温度の調節も可能である。すなわち、ガスＧ２を畜舎２に送風することで、夏季は、冷却機能を発揮し、冬季は、外気を導入する場合に比べて気温の低下が少ないため保温機能を発揮することになる。また、無臭化されたガスＧ２の除菌を望む場合には、ガス排出口６から連設するガス供給管に、逆性石鹸水の塗布、塩素など薬剤との接触のための装置を適宜設けてもよい。
【００４０】
さらに、本発明の脱臭装置１を、畜舎２の内部に設けることもできる。気温が低温になる冬季は、屋外では微生物９の活性が弱く、必ずしも臭気成分の分解が十分でない場合があるが、畜舎２の中は比較的暖かいため、畜舎２の内部に脱臭装置１を設けることで、微生物９の活性を安定させることができる。
【００４１】
このように、本発明の脱臭装置１を作動させ、無臭化されたガスＧ２を畜舎２に送風することで、畜舎２から発生する臭気ガス中に含まれる有機酸を効率的に、かつ低コストで分解・除去することができるとともに、畜舎２内の空調を調整することが可能となり、畜舎２の空調維持によるコストも大幅に削減することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４３】
以下、実験例により本発明を具体的に説明する。
【００４４】
＜実施例１＞
豚を飼育し、窓がある畜舎において、図１に示す脱臭装置１（幅３ｍ、奥行き４ｍ、高さ１．５ｍ）を用いて、有機酸を含む臭気ガスを脱臭する試験を１年通して行った。畜舎は夏場窓を開け、冬は窓を閉めている状態で試験を行った。
【００４５】
具体的には、畜舎２の下方に設けられた除糞装置（糞を豚舎外部に掻き出すための装置）に、ガス供給管７、送風機８を設置し、畜舎２内の臭気を脱臭槽３に送風した。
【００４６】
このとき、脱臭材は、１０〜３０ｍｍ粒径の軽石を均一に５０ｃｍ充填し、装置内の液相を２５．３％、気相を５２．７％、固相を２２．０％とした。送風抵抗を岡野製作所製Ｕ字型マノメーターで測定したところ最大風量時で０．１４５ｋｐａであった。また、散水装置１０は、脱臭材４に均等に水をまくために、１５ｃｍの間隔で左右４５度の傾きで５ｍｍの穴を開けたφ４０の塩ビ管を用いた。脱臭装置１底部にＣ型コンクリートを間隔あけておき、その上に根太と５ｍｍの金網を敷いた。散水装置１０から供給された水分（循環水）は、脱臭材４の下部から、循環流路１２に移行し、再度、散水装置１０に戻るようにポンプ１３、バルブ１４を設けた。
【００４７】
さらに、貯水部１１に蓄えられる循環水は、常に貯水部１１内の水量が一定水量を保つべく、貯水部１１に連通する配管を設け、外部から水分を自動で補給できるようにした。
【００４８】
そして、脱臭装置１と送風機８は全体をビニールハウスで覆い、送風機の周囲は防音シートで囲った。脱臭後の排気はビニールハウスの隙間からそのまま外部へ排出した。
【００４９】
この実験では、脱臭装置１の散水装置１０からの循環水の散布は、脱臭材４が十分に湿る水量として、ポンプの揚程が毎分２００Ｌであり、これを三分の一程度に絞り３０分に２分の間欠で行った。
【００５０】
また、脱臭材４に供給される臭気ガス量は、畜舎の管理を優先し、夏季で暖かいときは温度を下げるために送風機８の設定を最大５０Ｈｚで送風量が毎分１２０ｍ３、冬季で寒いときは畜舎の温度を保つため３０Ｈｚにて動作させた。すなわち、送風量は、毎分７２ｍ３とした。
なお、臭気ガスの濃度は、脱臭装置１のガス供給口５およびガス排出口６の付近において、ニオイセンサ（新コスモス電機製ＸＰ−３２９IIIＲ）を用いてレベル値を測定した。ここで、「レベル値」とは、単位は無く、ニオイの強弱を0〜2000の数値で表示している。ニオイは通常、色々なニオイ物質が混ざり合った複合体で存在する。ひとつのニオイ（単一臭気）であれば、その濃度をppmやppb、%といった単位で表せるが、ニオイが混ざり合って存在（複合臭）する場合はこうした単位で表示することができない。公定法である嗅覚測定法で得られた臭気指数や臭気濃度にも単位はなく、「強さの度合い」という形で表される。こうした背景もあり、ニオイセンサはニオイの強弱を相対的に数値化するので、指示値は無単位であると定義される。そして、ニオイセンサを人がニオイを感じない室内において試験を行ったところ、レベル値３０の数字を示したことから、人が臭気を感じないレベルとして、レベル値３０を目安とした。
【００５１】
実験の結果を図２に示す。図２は、測定日（日）毎の脱臭装置からの排気中に含まれるニオイセンサレベル値を示すグラフである。
【００５２】
図２に示すとおり試験を行った畜舎が特に寒かったこともあり、厳寒期は若干脱臭後に臭気を感じたが、それ以外はほとんど脱臭できていた。尚、畜舎から有機酸と同時に発生するアンモニアに関しては完全に脱臭できており、図示しない。
【００５３】
単純に水に臭気を吸着させているだけでは、水中に取り込めなくなった分の臭気が発生し、脱臭できなくなるが、循環水の引き抜きによる入れ替えもせず、図２に示すとおり通年安定した性能が発揮されたことは、微生物の作用により臭気成分が分解されて循環水中に残っていないことを示している。
【００５４】
循環水が外部に漏れ出すことはないが、脱臭後の排気ガスに水分が奪われるため、外部から水を補給した。排気ガスを畜舎に再送風することで、畜舎内の湿度、温度を調整することができる。
【００５５】
図３は測定日における循環水の外部からの補給量の日平均を示している。夏で平均１５０Ｌ、冬で平均５０Ｌである。
【００５６】
＜実施例２＞
次に、前記の脱臭装置１を使用して、脱臭前後の気体を畜産臭気に関わる９物質、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸 （アンモニアは除外）をガスクロマトグラフ質量分析計により臭気成分の分析を行った。装置は、ガスクロマト部分がパーキンエルマー製、ターボマトリックスＡＥＤ、質量分析計部分がパーキンエルマー製クララス５００を使用した。
【００５７】
その結果、上記の９物質のうち、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸は検出された。いずれも性能が落ちる厳寒期にて二日に分け測定を行った。
【００５８】
結果を図４に示す。図４は濃度の高い方から順にプロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸の測定結果を示している。脱臭率は９７％であった。この結果から有機酸が脱臭できていることが確認された。
【００５９】
また、図５は、ガスクロマトグラフ質量分析計による分析結果でそれぞれの有機酸中の炭素濃度を合計した物とニオイセンサの相関を示すグラフである。図５に示すとおり、ニオイセンサの臭気指数と有機酸には相関が見られた。すなわち、ニオイセンサで測定した数値から、有機酸が除去されたか否か判断できることがわかった。
【００６０】
＜実施例３＞
脱臭装置設置前後の、防音効果を確認した。脱臭装置を用いる前の畜舎のファン吹き出し口における最大風量では１０８ｄＢであり、脱臭装置では７６ｄＢに軽減された。つまり畜舎の騒音で主要な原因であるファンの音を軽減することが出来た。
【００６１】
＜実施例４＞
脱臭前後のホコリ量を把握するため、１年半稼働させた脱臭装置１のガス供給管７をはずし送風機８の手前７０ｃｍ分に付着したホコリを採取し計測したところ、３５．２ｇであった。一方、実施例１の脱臭装置１の脱臭槽３で同じ面積に付着したホコリ量を量ったところ検出限界以下であった。このことは脱臭材４がフィルターとして作用し除塵したことを示している。
【００６２】
また、ガス供給管７にホコリがたまると言うことは、ホコリがまとまり重力に耐えきれず付着していることになるが、実際には微細の物も含めれば、ガス供給管７中を大量のホコリが舞っていることになる。しかしながら、このような環境で脱臭装置１を使用しているが、循環水中にはホコリがたまっていなかった。これは微生物によってホコリが分解されたことを示しており、本発明の脱臭装置の除塵効果が確認された。
【００６３】
＜実施例５＞
鶏を飼育している畜舎において同様の試験を行った。送風機を用いて最大風量毎分１．３ｍ３で送風し、有機酸を含む臭気ガスの脱臭試験を行った。
【００６４】
脱臭装置の基本的な構成は上記と同様であるが、大きさが、幅１ｍ奥行き１ｍ高さ１ｍのものを用い、また、脱臭装置全体をグラスウールの断熱材で覆い、上部には風雨防止のためビニールで屋根をかけて行った。脱臭後の排気はビニールの隙間からそのまま外部へ排出した。
【００６５】
この実験では、脱臭装置の散水装置からの循環水の散布は、充填材が十分に湿る水量として、ポンプの揚程が毎分５０Ｌであり、３０分に１分の間欠で行った。
【００６６】
なお、臭気ガスの濃度は、実施例１と同様の測定箇所において１日に１回数日ニオイセンサを用いて測定した。
【００６７】
実験の結果、測定日においてニオイセンサの数値が脱臭前→脱臭後で、６９１→３７１、４３６→１４３、３４２→１１７、３６０→１３５、２８２→１１１、２４１→１００、２０６→８７、３４６→１５０、１４３→３４、１２２→３８となり、６０〜８０％の脱臭能が確認された。
【００６８】
実施例１、５に示されるように、臭気の違う畜舎においても高い脱臭効果が確認された。このことは畜種を問わず有機酸による臭気を脱臭できることを示している。
【００６９】
＜実施例６＞
前記実施例１（豚舎）、実施例５（鶏舎）で使用した脱臭装置においてリン濃度との相関を確認するための試験結果を図６に示す。図６はリン濃度と亜硝酸態窒素と硝酸態窒素の比を示すグラフである。亜硝酸より硝酸が多い場合、微生物脱臭装置である脱臭装置が順調に動いていることを示している。循環水を１週間に１度分析に必要な量だけ取りだし、リン濃度の測定はモリブデンブルー吸光光度法で光度計は島津製作所製ＵＶ−２４５０を用いて、亜硝酸態及び硝酸態窒素濃度はダイオネクス製イオンクロマトグラフIC-1000にて測定した。
【００７０】
図６の各装置は、作動後から、様子を見て１ヶ月に１、２回程度循環水中の濃度が所定の濃度になるようリン酸二水素カリウムを添加した。なお比較のために、実施例５（鶏舎）で使用した脱臭装置と全く同じ構造の装置を縦型密閉堆肥化装置の排気に取り付け、リンを添加しなかった。
【００７１】
結果からわかるように、リン添加を全くしなければ、亜硝酸の方が多くなる。一方、１ｐｐｍ程度でも添加した脱臭装置では性能がとたんに上がっている。また、添加したのは最初の３〜４ヶ月程度であるから、一度立ち上がってしまえば、性能が安定することを示している。
【００７２】
このように本発明の脱臭装置の手法である微生物脱臭装置では装置立ち上げから３〜４ヶ月程度リンの補給源として生糞、堆肥または試薬により循環水中リン濃度で１ｐｐｍ以上になるよう添加する必要がある。
【００７３】
なお、図７に示すように、亜硝酸が多く、硝酸が少ないときは、有機酸が脱臭後の排気に含まれている。したがって、微生物によるアンモニアの硝化能力と有機酸の処理能力は相関があり、図６と図７から、有機酸の処理においても同様にリンを添加する必要があることがわかる。脱臭装置に、リン添加手段を設けることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 脱臭装置
２ 畜舎
３ 脱臭槽
４ 脱臭材
５ ガス供給口
６ ガス排気口
７ ガス供給管
８ 送風機
９ 微生物
１０ 散水装置
１１ 貯水部
１２ 循環流路
１３ ポンプ
１４ バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽を有する脱臭装置であって、１）脱臭槽内部の下方域にはガス供給口および貯水部が設けられ、中間域には脱臭材が充填され、上方域に散水装置およびガス排出口が設けられ、２）貯水部および散水装置は、循環手段を介して連通し、３）脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、４）ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、５）脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される、ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
畜舎からの有機酸を分解するための請求項１の脱臭装置。
【請求項３】
ガス排出口から排出されるガスを畜舎内に送風する手段を備えることを特徴とする請求項２の脱臭装置。
【請求項４】
脱臭装置は、有機酸をガス供給口から脱臭槽内へ供給可能とする送風機を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかの脱臭装置。
【請求項５】
送風機は、送風量が制御可能とされていることを特徴とする請求項４の脱臭装置。
【請求項６】
脱臭材は、軽石または軽量気泡コンクリートであることを特徴とする請求項１から５のいずれかの脱臭装置。
【請求項７】
循環手段によって循環する水のリン濃度は、１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかの脱臭装置。
【請求項８】
請求項１から３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解することを特徴とする脱臭方法。
【請求項９】
請求項３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解し、ガス排出口からのガスを、再度、畜舎内に送風することを特徴とする脱臭方法。
【請求項１０】
循環手段によって循環する水におけるリン濃度が１ｐｐｍ以上になるようにリンを添加することを特徴とする請求項８または９の脱臭方法。
【請求項１】
臭気ガス中に含まれる有機酸を分解するための脱臭槽を有する脱臭装置であって、１）脱臭槽内部の下方域にはガス供給口および貯水部が設けられ、中間域には脱臭材が充填され、上方域に散水装置およびガス排出口が設けられ、２）貯水部および散水装置は、循環手段を介して連通し、３）脱臭材は、粒径が１０〜３０mmの粒状体からなる多孔質体であり、有機酸を分解する微生物を保持するとともに、散水装置からの散水によって湿潤状態が維持され、４）ガス供給口から供給された有機酸は、湿潤状態の脱臭材と接触して水に溶解すると同時に、少なくとも一部の有機酸は、微生物によって分解されて、ガス排出口から排出され、５）脱臭材から貯水部に落下した水は、循環手段によって貯水部から散水装置へ循環し、再び脱臭材へ散水される、ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
畜舎からの有機酸を分解するための請求項１の脱臭装置。
【請求項３】
ガス排出口から排出されるガスを畜舎内に送風する手段を備えることを特徴とする請求項２の脱臭装置。
【請求項４】
脱臭装置は、有機酸をガス供給口から脱臭槽内へ供給可能とする送風機を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかの脱臭装置。
【請求項５】
送風機は、送風量が制御可能とされていることを特徴とする請求項４の脱臭装置。
【請求項６】
脱臭材は、軽石または軽量気泡コンクリートであることを特徴とする請求項１から５のいずれかの脱臭装置。
【請求項７】
循環手段によって循環する水のリン濃度は、１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかの脱臭装置。
【請求項８】
請求項１から３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解することを特徴とする脱臭方法。
【請求項９】
請求項３の脱臭装置に臭気ガスを送風し、臭気ガス中の有機酸を分解し、ガス排出口からのガスを、再度、畜舎内に送風することを特徴とする脱臭方法。
【請求項１０】
循環手段によって循環する水におけるリン濃度が１ｐｐｍ以上になるようにリンを添加することを特徴とする請求項８または９の脱臭方法。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−５６３３９（Ｐ２０１１−５６３３９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６１７６（Ｐ２００９−２０６１７６）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（５０７０８９５１７）財団法人群馬県産業支援機構 (15)
【出願人】（５９１０３２７０３）群馬県 (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（５０７０８９５１７）財団法人群馬県産業支援機構 (15)
【出願人】（５９１０３２７０３）群馬県 (144)
【Ｆターム（参考）】
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