JPS6331225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は活性炭，イオン交換樹脂その他の吸着
型脱臭剤，もしくはアルカリ溶液，酸溶液その他
の薬液脱臭剤による脱臭処理後における使用済脱
臭剤の再生処理を行なうに当たり、嫌気性微生物
の代謝活性を利用する生物学的再生法に関するも
のである。 生物学的脱臭法あるいは脱臭剤の生物学的再生
法と呼ばれる脱臭方法においては、臭気成分を含
む気体（通常酸素を含む）を、微生物の付着媒体
としても作用する固体状吸着媒体を用いて脱臭及
び再生するにしろ、前記気体を液中に溶解させて
脱臭したのち水棲微生物によつて悪臭成分を分解
して再生するにしろ、一般的には好気性菌による
臭気成分の代謝活性能力を利用する方法がとられ
ている。 前者の代表例として土壌を利用する、いわゆる
土壌脱臭法なる技術には、臭気成分を含む排気ガ
ス等を直接ブロアーによつて土壌中に設置した空
目地配管またはコンクリートブロツク空洞から上
部土壌中に圧入することによつて土壌による吸着
および好気性微生物による分解吸収を行なつて臭
気強度を低下させる方法がる。また後者の液中分
解法では、いわゆる活性汚泥のような好気性廃水
処理施設等においてエアレーシヨンを行なつてい
る部位の液中に、臭気成分を含む排気ガスあるい
は臭気成分を吸収した脱臭剤を送入し臭気成分を
溶解せしめつつか、あるいは直接吸着によつて好
気性微生物に摂取せしめ代謝分解させる方法が採
用されている。 このような好気性微生物を利用する臭気成分の
処理法は、排風気設備を土壌その他の媒体あるい
は液中への送入設備として兼用可能な場合、ある
いは廃水処理系を脱臭処理施設として利用できる
場合等において特に有利な方法である。また、こ
のような生物学的脱臭システムにおいては、特殊
な薬品ならびに施設を必要としないことが、経済
性の高い処理法たる要因となつている。 しかしながら、単純な臭気の吹き込みでは液中
への溶解効率や吸収効率が高くとれないこと、お
よび土壌その他の吸着媒や曝気部位に大量の排風
気を通す場合には広大な土地面積や大容量の曝気
槽が必要とされること等、必ずしも処理効率の高
い方法といえない場合もある。特に、低濃度の大
容量臭気を脱臭する場合には、一旦臭気の濃縮を
行なう固体状もしくは液体状の濃縮媒体を用いて
濃縮除去した後、生物学的に分解せしめることが
効率を高めるうえできわめて有効な手段となる。 このような臭気の濃縮媒体は、一般には脱臭剤
として利用されているものであり、活性炭，イオ
ン交換樹脂，アルカリ性吸収剤，酸性吸収剤等が
用いられている。これらの脱臭剤の利用方法に関
しては多くのシステムが提案されており、ガス吸
収およびガス吸着に関する既存の技術形態を利用
し得ることもあつて技術的な困難性はさほど存在
しないが、脱臭剤は単位価格の高いことが多く、
使用済の脱臭剤は再生利用することが脱臭装置の
運転経費を低下させるうえで必須とされるととも
に、この再生費用の高低が脱臭装置の運転経費決
定の主因となつている。 従来このような脱臭剤の再生には、薬液洗浄再
生法，蒸気再生法等が一般的に利用されてきてい
るが、この場合には薬品費，蒸気発生費，凝縮水
の焼却燃料費等が運転経費を高める要因となる。
これに対して微生物による生物化学的な代謝能力
を利用して行なう脱臭剤の、いわゆる生物学的再
生法が生物学的脱臭法と同様に最も低コストの方
法の一つである点は、エネルギー消費量が少なく
特殊な薬品を必要としないことからも近年高く評
価されつつある。 上記の生物学的な脱臭剤の再生法においては、
好気性生物ならびに嫌気性生物の両者を利用する
ことが可能であるが、本発明者らは特に嫌気性微
生物の代謝機能を利用する方法について研究を進
めた過程において、とりわけメタン菌を主たる優
勢菌種とする細菌叢は臭気成分への分解能力が高
く、かつ臭気成分の菌体への同化、すなわち増殖
の収率が小さいことによつて再生脱臭剤への菌体
の残留混入量を低く抑えることのできる点におい
て、好気性微生物を用いる再生法に比較してきわ
めて有利な効果をもたらすことを知見として得た
結果、本発明を完成したものである。 すなわち本発明は、簡単な構成により効率良く
かつ安価に、脱臭剤を再生できる方法を提供する
ことを目的とするものであつて、脱臭能の低下し
た脱臭剤を入れた嫌気性反応槽に嫌気性微生物の
生育助剤および臭気成分の分解助剤としてメタノ
ールを添加することにより、メタン菌を優勢菌種
とする嫌気性混合微生物による臭気成分の分解代
謝活性を利用して脱臭剤を再生することを特徴と
するものである。 このように本発明は嫌気性微生物、特にメタン
菌の栄養要求を満たすためにメタノールを生育助
剤および臭気成分分解助剤として用いることを特
徴としているが、本発明を想起するに至つた実験
研究の経緯を詳細に説明しつつ、従来の生物学的
再生法では得られなかつた脱臭剤の再生効率の改
善効果について述べれば次の通りである。 当初実験は２種類の臭気成分を吸着したヤシ殻
活性炭（４〜８メツシユ）の再生を目的とした基
礎研究によつて開始されたが、この２種類の臭気
成分とは硫化メチルとトリメチルアミンである。
吸着の破過点に達した活性炭各10ｇをグルコース
を主たる有機性基質とする好気性混合培養系と、
同じくグルコースを主たる有機性基質とする嫌気
性混合培養系を各々内生呼吸化させた後の植種菌
（いずれもMLSSで2000mg／となるように調整）
１中に添加した後の回分反応進行状況を調べた
が、これらはいずれも35℃の恒温下でなされた。 好気性培養系については炭酸ガス吸収剤槽を設
置した５のヘツドスペースを有する密閉型の生
物反応槽に純酸素を封入してマノメータを取り付
け、７日後の酸素摂取量の測定から活性炭に吸着
した臭気成分の分解速度を推定することによつ
て、一方嫌気性培養系については窒素ガスでヘツ
ドスペース中の空気を置換した後封じ、吸着臭気
成分の生物分解に伴つて７日後までに発生したガ
ス量の測定と発生ガスの組成分析を行なうことに
よつて臭気成分の分解速度を推定したところ、第
１表の結果を得た。

【表】 上表の実験結果は、好気性培養に比較して嫌気
性培養系では臭気成分のCOD分解速度が約1.8倍
と大きく、かつMLSSの減少量からも知られるよ
うに分解除去量の多いことを示している。これは
好気性培養系においては、臭気成分の分解だけで
はなく菌体への同化が同時に生じているためであ
ることが活性炭表面での多量の細菌の付着増殖を
顕微鏡観察によつて認められたことからも推定し
得た。 一方、嫌気性培養系では細菌の増殖は少なく、
臭気成分の殆どはガス状生産物として培養液外へ
と放出された。好気性培養系において見られたよ
うな臭気吸着剤や吸収剤への微生物スライムの付
着や混入は吸着表面活性の低下や吸収薬液の劣化
を招くがゆえに、生物増殖量の少ない嫌気性生物
による再生処理は単に再生速度が大きいだけでは
なく、この点においても優れた方法であることが
認められた。 上記結果を踏まえて、嫌気性混合培養系による
硫化メチルおよびトリメチルアミン各々の分解特
性について次のような回分実験を行なつた。 温度条件を35℃として各々液容積１の嫌気性
反応槽を２つ用い、前記グルコース馴養の嫌気性
混合培養体を各々2molリン酸緩衝液にてPH7.2と
し、MLSSを1000mg／に調整し、硫化メチルあ
るいはトリメチルアミンを１ｇ投入しガス循環撹
拌をしつつ５日間培養してガス発生を調べたとこ
ろ、第２表のような結果を得た。

【表】 第２表には示していないが、硫化メチル投入槽
の培養液中の硫化物濃度は、当初の３mg／asS
から５日後には268mg／lasSへと増加しており、
トリメチルアミン投入槽の培養液中のアンモニア
性窒素濃度は、当初の25mg／lasNから５日後に
は125mg／lasNへと増加した。これらの結果は
各々の反応槽にて次のような反応が生じているこ
とを示している。 硫化メチル投入槽； （CH₃）₂S＋H₂O→３／２CH₄＋１／２CO₂＋H₂S トリメチルアミン投入槽； （CH₃）₃N＋３／２H₂O→９／４CH₄＋３／４CO₂＋ NH₃ 他の実験例においては硫化二メチル，硫化エチ
ル，エチルメルカプタン，メチルメルカプタン
（ナトリウム塩）を用いてまつたく同様の検証を
行なつたが、これらはいずれもメタン，炭酸ガス
および硫化水素へと分解され、またトリエチルア
ミン，ジメチルアミン，ジエチルアミン，モノエ
チルアミン，モノメチルアミンについても同様の
実験を行なつたところ、これらはいずれもメタ
ン，炭酸ガスおよびアンモニアにまで分解される
ことを知り得た。 上記のように、嫌気性混合培養系による臭気成
分の分解除去作用は、嫌気性微生物による脱臭剤
の再生技術の原理をなすばかりでなく、臭気成分
を含む用水および廃水の脱臭技術としても利用し
うるものである。 上記の基礎知見を得た後、嫌気性微生物による
使用済み脱臭剤の連続再生処理実験を以下に述べ
る方法によつて行ない、この際にメタノールを嫌
気性微生物の生育助剤および臭気成分の分解助剤
として用いるところの本発明の脱臭剤再生法が、
とりわけ技術的に有効であるという新知見を得る
ことができた。 用いた嫌気性混合培養体は、前記と同様のグル
コースを単一有機炭素源ならびにエネルギー源と
する培地にて集積培養したもので、メタンガスの
生産を盛んに行なつていた状態下にあつたもので
ある。反応装置は液溶積６の嫌気的ケモスタツ
ト反応槽を中心とする一過流式の連続発酵装置で
あり、固形物滞留時間（SRT）いずれも３日に
設定した。上記の連続発酵装置四つを用意し、そ
れらのうち二つにはヤシ殻活性炭（４〜８メツシ
ユ）に重量比で10％の硫化メチルを吸着させたも
のを20ｇ／日の割合で連続投入し、残り二つには
同じ活性炭にトリメチルアミンを重量比で10％吸
着させたものを同じく20ｇ／日の割合で連続投入
した。培地液は2.0／日の割合で連続投入した
が、この液はアンモニウム塩，リン酸塩，鉄塩，
カルシウム塩，マグネシウム塩その他の無機栄養
塩を微量に含むものである。これらの反応槽内混
合液は、炭酸ナトリウムもしくは塩酸を用いるこ
とによつてPHを6.0〜8.0に制御するとともに、温
度を55℃の高温発酵条件に保つた。 上記実験条件の下で連続発酵装置の運転を開始
して以降、連続運転の日数経過につれて第１図に
示すような結果を得た。図中、グラフａは硫化メ
チル分解槽についての結果、グラフｂはトリメチ
ルアミン分解槽についての結果であり、いずれも
二つの槽の平均値で表わしてある。上記結果は、
すべての活性炭再生反応槽からのガス発生は長く
とも17日目までしか維持できず、このことは臭気
成分のみを有機栄養源とする場合には臭気吸着剤
の再生を続け得ないことを示している。 上記結果を踏まえて、嫌気性混合培養体による
再植種を行なつた後、両臭気成分を吸着した同じ
活性炭を20ｇ／日で連続投入する一方、供給培地
として先のものに対して一つはグルコース1000
mg／を添加し、もう一つにはメタノールを1000
mg／を添加したものを各々2.0／日の割合で
投入し、滞留時間，PH，温度等の条件は全く同一
として連続実験を再開した。その結果、反応槽か
らのガス発生はメタノールを添加したものについ
ては４ケ月の実験期間を通じて安定であり、一方
グルコースを添加したものについては経過日数12
日めから20日めにかけて徐々にガス発生量が減少
するとともに、発生ガス組成も大幅に変化し20日
め以降は安定状態となつた。 この実験について得られた実験データのうち定
常化した最後の２ケ月間における分析値の平均を
示すと第３表のようである。

【表】

【表】 なお、第３表における処理条件(1)〜(4)について
記すと、 (1)；硫化メチル吸着活性炭を、グルコースを添加
しつつ再生 (2)；硫化メチル吸着活性炭をメタノールを添加し
つつ再生 (3)；トリメチルアミン吸着活性炭を、グルコース
を添加しつつ再生 (4)；トリメチルアミン吸着活性炭を、メタノール
を添加しつつ再生 である。 第３表の結果から、グルコースを供給培地の中
に1000mg／に添加しつつ活性炭の再生処理を行
なつた場合には、炭酸ガスが主たる生成ガス成分
であること、有機酸の生成が見られること、およ
び生物体の増殖による固形物量の増加が見られる
ことから、酸発酵が中心的に生じており臭気成分
の分解は十分には進行し得ておらず、微生物の増
殖量が比較的多いために、これらの活性炭表面へ
の付着や混入による臭気吸着能への悪影響が懸念
される。 他方、メタノールを供給培地に1000mg／添加
しつつ活性炭の再生処理を行なつた場合には、ガ
スの発生状況からみてメタン発酵が優勢に進行し
ており、かつメタノールのみが全量ガス化された
場合には、４／日のガス発生量しか得られない
ことに鑑み、明らかに臭気成分も十分に分解され
たことが知られる。また固形物量も反応過程で実
質減少していることから、活性炭に吸着された臭
気成分が除去されていることと、その際の微生物
の増殖量はグルコースを有機栄養素とする場合に
比べてはるかに小さいことが知られる。 上記実験結果は、メタノールを有機栄養源とし
て添加することによつて他の有機物を用いるより
もメタン発酵を優勢に進行せしめ得ることと、メ
タノール資化性のメタン菌が最終的な臭気成分の
分解除去に強く関与していることを示している。
メタン発酵を優勢に進行せしめ得る他の有機栄養
源として酢酸および蟻酸を挙げることができる
が、メタノールが最も臭気成分の分解除去のみな
らず、廉価であり経済効果の高さにおいて他のも
のに勝つている。 メタノールを添加しつつ行なつた上記連続実験
とまつたく同じ実験を35℃の中温条件で行なつた
ところ、55℃の高温条件下のときと同等の結果を
得るために必要とされた反応時間（反応槽滞留時
間）は７日であつたことから、本発明方法では高
温メタン発酵条件下の方が速度論的に優れている
ことが知られた。 次に、上記のような連続実験を水溶液性の臭気
吸収剤である脱臭剤について実施した。用いた吸
収剤は苛性ソーダのいわゆるアルカリ吸収剤であ
る。この溶液に対して二硫化メチルを1000mg／
吸収させ、さらに微量無機塩類と1000mg／のメ
タノールを添加したものを前記嫌気性連続発酵槽
６に対して1.5／日投入し滞留時間を４日と
して分解せしめた。温度条件は55℃とし、槽内の
PHは塩酸にて7.5に調整した。植種菌は前記二硫
化メチルをメタノールを添加しつつ分解せしめた
発酵槽に残つていたものを引き続き利用した。 この実験は約２ケ月間継続されたが、この間二
硫化メチル中の硫黄の大部分は発生ガス中および
発酵液中の硫化水素態の硫黄へと転換されてしま
うことが知られ、メタンガスの発生も盛んであつ
た。このことから、この法は溶液濃縮臭気成分の
分解除去にも有効であつて、濃縮液の最終処分お
よび薬品回収の前処理工程としての利用が可能で
あることが知られた。 上記結果は、単に脱臭剤の再生法および最終処
分の前処理法として本発明が有効であるばかりで
なく、本発明のようにメタノールを添加しつつメ
タン発酵を行なうことによつて臭気成分を分解せ
しめ得るという特性ゆえに、臭気成分を含有する
用水および廃水の脱臭法としても一般に適用し得
るものである。この場合、臭気成分含有水を中温
もしくは高温域にまで加温（20℃〜60℃）するこ
とが好ましく、有熱水に関しては特に好適であ
る。 次に本発明の実施態様の一例を第２図に基づい
て詳細に説明する。 脱臭剤再生反応槽１は嫌気性生物反応器であつ
て、メタン菌の増殖が可能なように大気からは完
全に遮断されていることが必須である。これに対
して脱臭処理を行なつた吸着型もしくは溶解型の
被再生脱臭剤５を投入すると同時にメタノール６
を添加するようになつている。この場合のメタノ
ール添加は再生処理すべき前記脱臭剤の種類と量
および投入される臭気物質の種類と量に応じて、
臭気成分の生物分解活性にとつて最も好ましく、
かつ経済効果の十分に得られる量に制御すること
が肝要である。メタノール６の添加に際しては、
メタノール以外の栄養物（例えば窒素，リン酸，
カリウム，マグネシウム，鉄など）も同時に添加
することは生物増殖にとつて、これらの栄養が不
足する場合において有利となるが、このこと自体
は本発明の必須要件ではない。 再生反応槽１は反応速度を高めることを目的と
して20℃〜40℃もしくは45℃〜60℃程度に加温さ
れることが好ましく、加温法としては、メタン発
酵法に用いられる従来の方法がすべて利用しう
る。撹拌も十分に行なう必要があつて撹拌機３も
しくは発生ガス１１の循環吹き込みによるガス撹
拌を用いるのが有効である。再生反応槽１の滞留
時間は通常１日以上15日以内にとることが好まし
いが、他の、より高率プロセス（後述の半回分接
触プロセスの如くの）を用いる場合には１日以内
とすることも可能である。 再生処理後の再生脱臭剤７が活性炭，イオン交
換樹脂等の固体状脱臭剤の場合は、沈降分離槽２
により固液分離して、再生脱臭剤８を再生沈降物
として回収し、次段の水洗，水切り，乾燥等の工
程に移送される。この場合、嫌気性生物性汚泥は
画分１０として引き抜かれ、一部は再生反応槽１
に返送することも効果的であり、残りは余剰汚泥
として廃棄処分される。発生ガス１１は、硫黄を
含む臭気成分の吸着脱臭剤の再生の場合において
は、発生した硫化水素を脱硫装置４にて脱硫処理
した後、燃料として利用されるか、もしくは焼却
処分される。脱硫の方法に関しては、従来技術で
ある脱硫の単位操作をそのまま利用しうる。な
お、再生脱臭剤７が溶液性脱臭剤の場合には清澄
液９として引き抜かれて、再利用にまわされる。 上記実施態様例の外に、本発明の脱臭剤再生法
を実施する方法としては次のようなものが可能で
ある。 一つは、臭気成分の接触除去を行なつた脱臭剤
を嫌気性微生物と接触せしめるに際して、回分式
のメタン発酵槽を用いるもので、この態様におい
ては一定期間再生処理を行なつたうえで再生脱臭
剤を取り出し、分離した嫌気性の種菌を再生反応
槽に残留せしめるか、再生反応槽外で再生脱臭剤
の分離回収を行なつた場合には種菌を再生反応槽
に戻した後に次の再生反応操作にとりかかるもの
である。 また、半回分的に運転される再生反応槽を用い
る場合には、撹拌を停止したのち同一槽内にて再
生脱臭剤を固液分離せしめ、固体状脱臭剤の場合
には再生反応槽底部より再生脱臭剤を回収し、液
状脱臭剤の場合には上澄液画分より再生脱臭剤を
回収し、反応に与る嫌気性菌は常時再生反応槽内
に留めつつ周期的に再生脱臭剤の一部を取り出
し、それに相当する量の再生すべき脱臭剤を投入
する態様がとられる。 また、もう一つの態様としては、嫌気的な上向
流式固定床反応器を用いる再生処理も可能であ
る。固体状脱臭剤を再生する場合には被再生脱臭
剤を固定床材として再生反応を進行せしめ、溶液
状脱臭剤を再生する場合には他の固定床材を充填
してこれを材として溶液状脱臭剤を通過させつ
つ再生せしめる態様がとられる。 上記いくつかの実施態様のいずれを用いるか
は、接触除去した臭気成分の種類および量によつ
て最適態様が存在しようが、要は再生設備費およ
び運転経費が最少限となる態様を選択すること
が、本発明の効果をより発揮させるうえで重要な
留意点となる。 以上述べたように本発明によれば、簡単な操作
により臭気成分を高速かつ高い分解率で生物分解
できるうえ、細菌の増殖量が少ないので再生済脱
臭剤が微生物スライムによつて汚染されることが
無く、また再生処理物の固液分離工程が合理化さ
れるなど、極めて効果的かつ安価に良質の再生脱
臭剤が得られる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実験例の結果を示すグラフ、
第２図は本発明の実施態様を示すフローシートで
ある。 １…再生反応槽、２…沈降分離槽、３…撹拌
機、４…脱硫装置、５…被再生脱臭剤、６…メタ
ノール、７，８…再生脱臭剤、９…清澄液、１０
…画分、１１…発生ガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着能が低下した脱臭剤を、少なくともメタ
   ノールの共存下でメタン菌を優勢菌種とする嫌気
   性微生物により処理し、前記脱臭剤に同伴する臭
   気成分を生物分解することを特徴とする脱臭剤の
   再生方法。 ２ 前記生物分解処理を、メタノール及び無機栄
   養塩を併用して行なう特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 前記生物分解処理を、温度20℃〜60℃，PH
   6.0〜8.0の条件下で行なう特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の方法。 ４ 前記生物分解処理が、該処理後の再生脱臭剤
   を含む混合物を沈降分離して得られる嫌気性生物
   汚泥を返送汚泥として使用して行なうものである
   特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項記載の
   方法。