JPWO2011024507A1 - 脱臭材及び脱臭装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2では、細粒綿に「微生物活性物質」と、「ゼオライト」または「籾殻」を混合した脱臭材が開示されている。
(1)市販されているウレタンチップ(新品のウレタンチップ)は、原材料費を含む加工費用が高騰しているという課題があるとともに、ウレタンチップに経年変化による劣化が生じ、通気が不均等になったり、通気抵抗が増大したりすることがあった。
(2)また、籾殻は生産に季節性があり、年間を通じて安定的に確保することが難しい。
(3)さらに、ロックウール粒状綿に混合する資材であるウレタンチップ、籾殻、ゼオライトの3資材の混合は製造工程を煩雑にするという課題があり、また、混合する資材の比重が異なるため、無機繊維製粒状綿と分離しやすく、比重の軽い資材は上部に、比重の重い資材は下部に偏る傾向があって均一な混合が困難になるとともに、脱臭槽に均等に充填できず、通気が不均等になったりして十分な脱臭効果を発揮できないという課題もあった。
すなわち、第1の発明は、粒状物の粒径が1mm以上40mm以下の粒が混在する無機繊維製粒状綿と木質系チップの混合物を主体とし、家畜ふん尿・堆厩肥・余剰汚泥の単独あるいは2以上の混合物からなる微生物活性物質を混合してなることを特徴とする脱臭材である。
ここで、木質系チップには、例えば、杉チップ,シュロの木のチップ,クヌギの木のチップ,桜の木のチップ,ココナッツチップなどの樹木木部のチップや樹皮チップ等がある。なお、木質系チップは、その中に含まれる油分及びリグニンが分解しにくいため腐敗しにくいという利点がある。
また、通常、微生物活性物質は、加工工程を簡略化するために単独で使用されることがあるが、微生物活性物質が単独で十分な量を入手できない場合には、2つ以上の微生物活性物質を混合して用いても、効果に大きな差異はなく、差し支えない(第7の発明においても同じ)。
第2の発明は、前記無機繊維製粒状綿がロックウール粒状綿であり、粒径5.6mm以上の粒状物を50%以上含んだ「中粒綿」を主体とするものであることを特徴とする同脱臭材である。
ここで、以後、粒径5.6mm以上の粒状綿を50%以上含んだ無機繊維製粒状綿を「中粒綿」と表記する。
また、無機繊維製粒状綿には、ロックウール粒状綿以外に、例えば、セラミックファイバー製粒状綿、ガラス繊維製粒状綿,等がある。
第3の発明は、前記木質系チップの長径が10〜50mmであることを特徴とする同脱臭材である。
ここで、本願では、チップおよび小片の径・幅・高さ・長さのうちもっとも大きい値を示す箇所の長さを「長径」と定義する。
第4の発明は、前記木質系チップの割合が、無機繊維製粒状綿100容積部に対し、20〜120容積部(好ましくは25〜80容積部、さらに好ましくは40〜70容積部)であることを特徴とする同脱臭材である。
第5の発明は、前記微生物活性物質の乾燥重量が、前記無機繊維製粒状綿と前記木質系チップの混合物100重量部に対し、5〜30重量部(好ましくは5〜20重量部、さらに好ましくは5〜15重量部、特に好ましくは5〜10重量部)であることを特徴とする同脱臭材である。
第6の発明は、前記木質系チップが悪臭吸着機能と栄養供給機能を備えたことを特徴とする同脱臭材である。
前記木質系チップが悪臭吸着機能と栄養供給機能を備えることで、脱臭材が初期段階(微生物活性の発現前)から脱臭効果を発揮できるとともに、微生物に栄養を供給して微生物の活性を促進できる。
ここでの「ウレタンチップ」は、市販されるウレタン製品ではなく、産業廃棄物として廃棄されるウレタン発泡弾性体を使用するものである。例えば、製造工程で製品基準を満足しない状態のものとして廃棄されるウレタン発泡弾性体を長径50mm以下、好ましくは10mm〜50mm以下、より好ましくは20mm〜30mmに破砕加工したものである。これにより、産業廃棄物を有価物として使用できる。なお、産業廃棄物の範囲としては、建築廃材に限らず、LNGタンカーや工場・プラント用配管保温材などから出るウレタン発泡弾性体もその対象となる。
第8の発明は、前記ウレタンチップの割合が、前記無機繊維製粒状綿100容積部に対して、25〜66容積部であることを特徴とする同脱臭材である。
これは、前記無機繊維製粒状綿と前記ウレタンチップとの混合比率を、前記無機繊維製粒状綿60乃至80容積%、前記ウレタンチップ40乃至20容積%にしたものであるが、前記無機繊維製粒状綿の混合比率を脱臭槽の容積に対して60容積%より低くすると脱臭性能が低下する。また、前記無機繊維製粒状綿の混合比率を脱臭槽の容積に対して80%より高くすると、脱臭槽内における通風(悪臭送風)に支障が出る。一方、前記ウレタンチップの混合比率を脱臭槽の容積に対して40容積%より高くすると空隙が多くなり、図5に示す実験結果の通り、脱臭性能が低下する。また、前記ウレタンチップの混合比率を脱臭槽の容積に対して20容積%より低くすると、親水性を有する前記無機繊維製粒状綿がふやけて密着し、脱臭槽内における通風(悪臭送風)が閉塞するなどの支障が出る。
[例示1]1.70〜37.50mm粒径のものが50重量%以上(※合計90%)
粒径 1.00〜 1.70mm … 5%
粒径 1.70〜 2.36mm … 5%※
粒径 2.36〜 3.35mm … 30%※
粒径 3.35〜 5.60mm … 10%※
粒径 5.60〜11.20mm … 10%※
粒径11.20〜19.00mm … 10%※
粒径19.00〜31.50mm … 20%※
粒径31.50〜37.50mm … 5%※
粒径37.50〜40.00mm … 5%
[例示2]2.36〜31.50mm粒径のものが50重量%以上(※合計85%)
粒径 1.00〜 1.70mm … 0%
粒径 1.70〜 2.36mm … 5%
粒径 2.36〜 3.35mm … 5%※
粒径 3.35〜 5.60mm … 5%※
粒径 5.60〜11.20mm … 25%※
粒径11.20〜19.00mm … 35%※
粒径19.00〜31.50mm … 15%※
粒径31.50〜37.50mm … 5%
粒径37.50〜40.00mm … 5%
[例示3]3.35〜19.00mm粒径のものが50重量%以上(※合計75%)
粒径 1.00〜 1.70mm … 0%
粒径 1.70〜 2.36mm … 0%
粒径 2.36〜 3.35mm … 15%
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粒径19.00〜31.50mm … 5%
粒径31.50〜37.50mm … 0%
粒径37.50〜40.00mm … 5%
[例示4]5.60〜11.20mm粒径のものが50重量%以上(※合計55%)
粒径 1.00〜 1.70mm … 0%
粒径 1.70〜 2.36mm … 5%
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粒径11.20〜19.00mm … 15%
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粒径37.50〜40.00mm … 0%
(1)無機繊維製粒状綿が粗すぎると材料の詰め込み具合により、悪臭が脱臭材全体に対して均等に通過しなくなり、脱臭材に悪臭の通り道ができて十分な性能を発揮できない場合があり、また、無機繊維製粒状綿が細かすぎると悪臭は均等に通過するが、通気抵抗が高すぎてランニングコストが高くなったり(大型のブロワーを必要とするため)、単位面積当たりの悪臭処理量が少なくなるために、脱臭装置の性能を効率良く発揮できない場合がある。これに対して、本願発明のように粒状物の粒径が1mm以上40mm以下の粒を「混在」させた無機繊維製粒状綿を使用することにより、これらの不具合を回避できる。
(2)また、無機繊維製粒状綿としてロックウール粒状綿の「中粒綿」を多く使用することで、加工度合いが少なく、細粒綿を使用する場合に比べて製造コストを安く抑えることができる。
(3)無機繊維製粒状綿と、無機繊維製粒状綿と比べて大きな形状を有する木質系チップを混合使用することにより空隙が確保されて、通気抵抗は軽減される。また、木質系チップは炭素源としても利用できるため籾殻の混入も必要なくなった。
(4)木質系チップが持つ悪臭吸着効果により微生物活性が発現するまでの脱臭もできるため、ゼオライトの混入も必要なくなった。
(5)木質系チップや産業廃棄物として廃棄されるはずのウレタン発泡弾性体廃材を利用することで、環境に優しくリサイクルができ、脱臭効果も優れ、材料費も安価である。
(6)木質系チップの場合は、混合する資材の種類が従来技術と比較して少なくなるため、各資材間の比重の差を小さくできて均一な混合を容易にするとともに、脱臭材の製造費用も低減できる。また、従来の資材である籾殻と比べて一般的に年間を通じて入手しやすく、資材の安定供給に優れている。
(7)新たに製造されたウレタン発泡弾性体などの従来の資材と比較して木質系チップは比重の差が小さいために混合時や脱臭槽への充填時に無機繊維製粒状綿から分離しにくく、均一に混合された状態で脱臭槽を構成しやすい。これに加えて木質系チップが持つ微生物用の担体としての性能も活用することができるため、従来品と比較して脱臭性能は同等以上となる。
(8)産業廃棄物として廃棄されるウレタン発泡弾性体は、成型時の温度及び圧力により組成変形が生じており、脱臭材の材料として使用するときの圧密等による形状変化が少なく、従来品と比較してその強度は同等以上となり、悪臭の通気性を確保できる。
(9)木質系チップの場合は、樹皮繊維等に含まれる油分及びリグニンが分解しにくいため、散水による湿潤や、散水がない時の乾燥の繰り返しにも腐敗しにくいため、耐久性がある。
(10)杉チップ,シュロの木のチップ,クヌギのチップ,桜の木のチップ,ココナッツチップなどの樹木木部のチップや樹皮チップは好気性菌の活性化を抑制する「モノテルペンおよびその化合物」が微量のため、好気性菌を殺菌することがなく、むしろ堆肥槽等から悪臭を分解する好気性菌が増殖・活性化しやすい環境を実現できる。
図1に示す実施形態は、本願発明の一実施例を示すものである。
従来例の試料は、「ロックウール中粒綿163kg(約1m3)」に「ゼオライト41kg」、微生物活性物質として「鶏ふん32kg(含水率15%)」(乾燥重量27.2kg)、「籾殻13kg」、「ウレタンチップ48.6kg」(長径10〜50mm)および水を混合し、調整した。
また、湿度を保つため一日に数回15分程度散水する。余った水は排水沈殿槽(排水タンク)40に溜まり、再度散水に使用される。
図2に示す一覧表によれば、本願発明に係る脱臭材30を使用した実施例が、従来例と比較して2/3に悪臭濃度(出口濃度)を減少させていることが証明された。脱臭装置を替えずに、単に脱臭材を替えただけで、1/3も出口濃度を低減させたことは極めて大きな効果である。
この比較試験では、寸法が直径800mm、高さ4000mmの脱臭装置を用いて(図示省略)、以下のような脱臭効果の比較試験1〜6を行った。なお、比較試験1〜6に用いた試料は、「ロックウール中粒綿160kg(1m3)」に対して、微生物活性物質として「鶏ふん40kg(含水率15%)」(乾燥重量34kg)の割合で配合してあるが、すべての比較試験で同一量を用いたため、微生物活性物質を除いた容積を100%として各混合物の容積量を表す。また、比較試験1〜4に用いたウレタンチップは、長径10〜50mmに調整したものであり、比較試験5及び6に用いた木質系チップ2種は、長径10〜50mmに調整したものである。
図3(比較試験1):従来の市販のウレタンチップ20容積%とロックウール中粒綿80容積%の脱臭材
図4(比較試験2):従来の市販のウレタンチップ35容積%とロックウール中粒綿65容積%の脱臭材
図5(比較試験3):従来の市販のウレタンチップ41容積%とロックウール中粒綿59容積%の脱臭材
図6(比較試験4):産業廃棄物のウレタンチップ35容積%とロックウール中粒綿65容積%の脱臭材
図7(比較試験5):ココナッツ(木質系)チップ35容積%とロックウール中粒綿65容積%の脱臭材
図8(比較試験6):シュロの木(木質系)チップ35容積%とロックウール中粒綿65容積%の脱臭材
これによると、比較試験1では、試験開始から約2カ月後に通気路が閉塞し、その後通気路を確保して試験を継続したが、約1カ月後に再度通気路が閉塞した。このことから、脱臭槽の容積に対して、ロックウール中粒綿を80容積%以上充填した場合、散水された水とその水に濡れたロックウールの親水性が要因となり通気路が閉塞して、継続運転できなことが判明した。
一方、比較試験2では、脱臭槽入口のアンモニア濃度は最大で75ppmであり、脱臭槽出口のアンモニア濃度は最大で2ppmであった。また、比較試験3では、脱臭槽入口のアンモニア濃度は最大で75ppmであり、脱臭槽出口のアンモニア濃度は最大で20ppmであった。
以上より、比較試験1〜3の結果を考察すると、従来の市販のウレタンチップ35容積%とロックウール中粒綿65容積%を混合した脱臭材(比較試験2)が最も優れた脱臭効果を備えていることが判明した。
比較試験4では、脱臭槽入口のアンモニア濃度は最大で67ppmであり、脱臭槽出口のアンモニア濃度は最大で1ppmであった。
以上により、比較試験2の「従来の市販のウレタンチップ35容積%」と、比較試験4の「産業廃棄物のウレタンチップ35容積%」との比較では、産業廃棄物のウレタンチップを用いても従来の市販のウレタンチップと同じ脱臭効果の得られることが判明した。
比較試験5では、木質系チップとして「ココナッツチップ」とロックウール中粒綿の混合した脱臭材を用いた結果、脱臭槽入口のアンモニア濃度は最大で75ppmであり、脱臭槽出口のアンモニア濃度は最大で0.5ppm以下であった。
以上により、ココナッツチップとロックウール中粒綿によるアンモニアガスの吸着能力が、ウレタンチップを用いる場合と比較して優れていることが判明した。
以上により、シュロの木のチップとロックウール中粒綿によるアンモニアガスの吸着能力が、ウレタンチップを用いる場合と比較して優れていることが判明した。
(1)堆肥舎や畜舎などから発生する(アンモニアを主体とする)悪臭
(2)油を含む生ゴミなどから発生する悪臭(業務用・家庭用の両方を含む)
(3)その他の悪臭
20 容器(脱臭槽) 21 送気口 22 排気口
30 脱臭材
40 排水沈殿槽(排水タンク)
Claims (9)
- 粒状物の粒径が1mm以上40mm以下の粒が混在する無機繊維製粒状綿と木質系チップの混合物を主体とし、家畜ふん尿・堆厩肥・余剰汚泥の単独あるいは2以上の混合物からなる微生物活性物質を混合してなることを特徴とする脱臭材。
- 前記無機繊維製粒状綿がロックウール粒状綿であり、粒径5.6mm以上の粒状物を50%以上含んだ中粒綿を主体とするものであることを特徴とする請求項1記載の脱臭材。
- 前記木質系チップの長径が10〜50mmであることを特徴とする請求項1又は2記載の脱臭材。
- 前記木質系チップの割合が、無機繊維製粒状綿100容積部に対し、20〜120容積部であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の脱臭材。
- 前記微生物活性物質の乾燥重量が、前記無機繊維製粒状綿と前記木質系チップの混合物100重量部に対し、5〜30重量部であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の脱臭材。
- 前記木質系チップが悪臭吸着機能と栄養供給機能を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の脱臭材。
- 粒状物の粒径が1mm以上40mm以下の無機繊維製粒状綿と産業廃棄物として廃棄されるウレタン発泡弾性体を長径10mm〜50mmに破砕したウレタンチップとの混合物を主体とし、家畜ふん尿・堆厩肥・余剰汚泥の単独あるいは2以上の混合物からなる微生物活性物質を混合してなることを特徴とする脱臭材。
- 前記ウレタンチップの割合が、前記無機繊維製粒状綿100容積部に対して、25〜66容積部であることを特徴とする請求項7記載の脱臭材。
- 請求項1,2,7又は8記載の脱臭材を備えたことを特徴とする脱臭装置。
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