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モミガラを利用した簡易な脱臭装置の開発(2)
誌名誌名群馬県畜産試験場研究報告 = Bulletin of the Gunma Animal HusbandryExperiment Station
ISSNISSN 13409514
巻/号巻/号 23
掲載ページ掲載ページ p. 86-91
発行年月発行年月 2017年2月
農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センターTsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research CouncilSecretariat
群馬畜試研報第 23号(2016)
群馬畜試研報第23号(2016)・ 86-91
キーワード・ 脱臭装置・モミガラ
モミガラを利用した簡易な脱臭装置の開発(第2報)
鹿沼由香理・坂西啓悟*
Development of Deodorizing Apparatus using Rice Husks (part2)
Yukari KANUMA and Keigo SAKANISHI
要 i:::. 日
*現農政部畜産課
モミガラを接触櫨材とし、そこに循環水を散布する簡易な微生物脱臭装置を
開発した。前報告では、脱臭装置 1基で平均 20ppmのアンモニア濃度を 70%以
上除去できることが確認できた。本報告では、比較的高濃度のアンモニアを含
む臭気を除去するため、同装置を 2基連結した場合のアンモニア除去効果につ
いて検討したところ、以下の結果を得た。
1 試験期間における原臭のアンモニア濃度平均値は 89ppmであった。一方、
脱臭槽通過後のアンモニア濃度平均値は 32ppmであり、原臭に対するアンモ
ニア除去率は平均 65%程度であった。
2 26年度では 5月から 10月に、 27年度では 7月から 11月において、平均 90
%と高いアンモニア除去率を示した。
3 水温が 15°C以下となる 12月から翌年 4月はアンモニア除去率の低下が確
認された。
緒言
平成 26年度の群馬県内の畜産経営に起
因する公害苦情は 72件あり、そのうち約 6
割の 44件が悪臭関連であったに
んできた。坂西ら 2)は、本装置を用いて、
場内の牛ふん堆肥化処理施設において平
均 20ppmのアンモニアを 70%以上除去で
きることを報告している。一方、本装置
では、冬季の低温条件下において脱臭能
力の低下が確認されたヘ近年、畜産施設と住宅との混在化が進
んできており、悪臭問題は畜産経営に大
きな影響を及ぼす深刻な課題となってい
る。
これまで、当場では、中小規模の畜産
農家が導入しやすい低コストかつ簡易な
脱臭装置として、安価で入手しやすいモミ
ガラを接触櫨材として利用した微生物脱臭
装置「モミガラ脱臭装置」の開発に取り組
・86-
そこで、本試験では、豚舎等から発生
する臭気を想定し、比較的高濃度のアン
モニアを含む臭気を除去できる装置とす
るため、本装置を 2基連結した場合のア
ンモニア除去効果について検討したので
報告する。
材料及び方法
群馬音試研報第 23号(2016)
1 脱臭装置の構造
脱臭装置については、前報と同様の構造
とし2)、第 1糟上部を農業用ビ、ニールで、覆
い、捕集した第 l糟からの排気を第 2槽
に導入することで脱臭を行った(図 1、
2)。
2 試験期間
平成 26年 l月~平成 28年 l月
3 送風量
1.8 rrf /min
4 臭気
供試する臭気については、場内の密閉
|堆肥化に伴い発生する臭気|↓
縦型堆肥化施設(図 3)において豚ぷん、
鶏ふん等の堆肥化に伴い発生する臭気を、
電動送風機(昭和電機社製、ガストブロ
ア V2U-70S)を用いて原則 50ppm以下に
希釈したうえで、脱臭槽下部から導入し
た。
5 循環水
前報と同様、モミガラ層へ散水する水
は循環利用とし、 30分毎に 1[目、 l分間の
散水を行う間欠散水とした。
循環水は、蒸発や飛散により減少した
分を水道水で補充した。
|第2槽通過後の臭気
合
電動送風機※臭気と空気を混合し、
50~500ppm程度に希釈
密閉縦型堆肥化施設 モミガラ脱臭装置
(第1槽)
司
置一-K
装
一
酌
臭
勝
司
循
脱
2
)フ宮町
ガ(
モ
~一~循環水
図 1 モミガラ脱臭装置( 2基連結)の概略
図 2 モミガラ脱臭装置( 2基連結) 図 3 密閉縦型堆肥化施設
-87 -
群馬畜試研報第 23号(2016)
6 その他
モミガラ層への硝化細菌の定着及び増殖
を促進するため、場内尿汚水浄化処理施設
の活性汚泥を添加した。添加期間は、試験
開始から 7日間とし、各槽への活性汚泥添
加量は、初日にモミガラ層及び循環水に 2
Bずつ、 2 日目から 7 日固まではモミガラ
層にのみ 2Qずっとした。
7 調査項目
1 )臭気のアンモニア濃度
原臭及び各槽通過前後の臭気のアンモニ
ア濃度について北川式ガス検知管(光明理
化学工業社製)を用いて、測定した。
2)臭気温度
原臭温度及び第 2槽導入時の臭気温度
を、温度自記記録計(T&D 社製、おんど
とり j.r.TR52S)を用いて、測定した。
3)循環水の水質
各糟の循環水について、水温を温度自記
記録計、 pHをガラス電極法(東亜 DKK社
製、 MM-SOR)、アンモニア態窒素を直接
蒸留法、亜硝酸態窒素及び硝酸態窒素をイ
アンモニア濃度(ppm)
500
400
300
200
100
0
オンクロマトグラフ法(DJONEX社製、
ICS-1000)により、測定した。
4)クエン酸によるアンモニア除去効果
クエン酸を添加し、アンモニア除去率へ
の影響を検討した。添加日は、 26年 12月 9
日、 27年 1月 23、26日及び 2月 l日とし
た。添加は、 l月 23 日のみ各槽に lkgず
つ、それ以外は、第 l槽に lkg添加した。
結果
1 アンモニア除去効果
26年 l月から 28年 1月の試験期間中の
原臭中アンモニア濃度の平均値は 89ppm
であり、 2基連結したモミガラ脱臭装置に
よるアンモニア除去率の平均値は 65%で
あった(図 4)。
26年 5月から 10月では、平均 90%、 27
年 7月から 11月では、平均 98%と高いア
ンモニア除去率を示した。一方、水温が 15
oc以下となる 12月から翌年 4月の間はア
ンモニア除去率の低下が確認された(図
4)。
温度(℃)
一一一--50
40
30
0
H26.!Jl 2月 3月 4J'J 5月 6月 7Jl 8月 9月 10月 11月 12月 1127.I月 2月 3月 4月 5J16月 7Jl 8月 9月 10月1112 H28 月月 l月
一·H~央 一ー臭気(第I摘通過後) 唱・臭気(第2情通過後) 叫・央気温度(第1補) ・・・臭気温度(第2禍!)
図4 各槽の臭気温度とアンモニア除去効果
-88 -
群馬畜試研報第 23号(2016)
2 循環水の水質
26年 4月から 27年 8月までの各窒素濃
度及び水温の推移は図 5、 6のようになっ
た。各槽ともに、 26年 4月から 11月まで
アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素は徐々
に増加し、臭気温度及び水温の低下する 12
月からは減少傾向で推移した。 27年 1月
からは、第 l槽では亜硝酸態窒素の増加は
みられなかった。また、各槽ともに、試験
期間中の硝酸態窒素の大きな増加はみられ
なかった(図 7)。
各室素濃度(×103 mg/l)
3 クエン酸によるアンモニア除去効果
クエン酸添加後、 pHは 2まで低下した。
pHの低下は 2週間程度続いたが、脱臭効
果は判然としなかった(図 7)。
4 モミガラの形状の変化
試験 1年経過後と試験期間終了後に、脱
臭槽からモミガラを取り出したところ、送
風部付近にモミガラ及び粉塵等の目詰まり
が確認された(図 8)。
水温(℃)
A
U
A
U
《
U
3
2
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吋目
1
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4
1
よ
。H26.4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
"""' NH4-N - N02-N ・・ N03-N ------水温
H27.l月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月
。
図5 第 1槽における循環水中の各窒素濃度及び水温
各窒素濃度(X 10 3 mg/l) 水温(℃)
j : ·~t日}J1mi1仙。
H26.4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
E冨 NH1-N 圃圃 N02-N 圃圃 N03-N ・・・・・・水温
2月
。H27.l月 3月 4月 5月 6月 7月 8月
図6 第 2槽における循環水中の各窒素濃度及び水温
-89 -
群馬畜書式研報 第 23号(2016)
アンモニア濃度(ppm)
500
400
300
200
l(〕O
0
pH
10
8
6
4
2
H26.4月5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 H27.l月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月
一一・原臭
一+ーpH (第 1槽循環水)
一一ー臭気 (第1槽通過後)
ー官ーpH(第2槽循環水)
一ーー臭気 (第2槽通過後)
図 7 臭気のアンモニア濃度と循環水中の pH
図 8 送風部の目詰まり(試験期間終了後)
考察
安価で入手しやすいそミガラを接触櫨材
として利用した微生物脱臭装置を 2基連結
した場合のアンモニア除去効果等を調査し
た。
1 アンモニア除去効果
春季から秋季には 90%程度の除去率が
得られたが、水温の低下する 12月から 4
月はアンモニア除去率の低下がみられた。
坂西ら 2)も水温が 10°Cを下回った場合に
脱臭能力が低下したと報告している。
-90 -
一般的に、微生物活性は、温度に大きく
影響される。20°Cの活性に対して、 30℃
では約 2倍の活性があり、これに対して 10
ocでは半分程度となり、 4°Cではさらにそ
の半分の活性になるといわれている。本試
験においては、水温が 15°C以下となる場
合に脱臭効果の低下がみられたが、これは
冬季において微生物活性が低下したことが
原因であると示唆された。
よって、冬季には、微生物活性を保持す
るための保温対策等が必要であると考えら
れた。
2 循環水の水質
本多ら 3)の試験では、低負荷の場合はア
ンモニア態窒素が亜硝酸態窒素に変化し、
次に硝酸態窒素へと菌液中の微生物分解が
順調に進行するのに対し、高負荷では亜硝
酸菌の活動は続くが 4週間後から硝酸菌数
は減少し、亜硝酸から硝酸態窒素への微生
物分解がほとんど行われなくなったことを
報告している。本試験においても循環水中
の硝酸態窒素は、アンモニア態窒素、市.硝
群馬畜試研報第 23号(2016)
酸態窒素に比べ、低い値で推移したことか
ら、硝酸菌による分解が順調に進行しなか
ったと考えられた。特に、第 l槽では、高
濃度の原臭が導入されるため、硝酸菌が定
着しなかったと考えられた。
一方、坂西ら勺士、平均 6ppmと低負荷
の臭気を導入した場合には、循環水中の窒
素分解が順調に進行したことを報告してい
る。このことから、本装置は低濃度の臭気
であれば、利用可能であると考えられる。
3 モミガラの形状の変化
試験 l年経過後と試験期間終了後に、モ
ミガラ層への通気性の低下がみられた。こ
れは、圧力がかかることによって、モミガ
ラ層の下部が圧密化を起こすとともに、粉
塵の固着等によるものであると考えられ
た。粉塵が多量に発生する施設に本装置を
設置する場合には、モミガラの定期的な交
換または切り返しを行う必要があると考え
られる。しかし、具体的な交換頻度は明ら
かとなっていないため、今後の検討課題で
ある。
現在の畜産現場における臭気対策は、主
に、ロックウール、ファイパーボール、軽
石等を櫨材として利用する微生物脱臭やオ
ガ屑等を利用した吸着脱臭が主流となって
し、る。
モミガラは、難分解性でケイ酸を多く含
有するため、微生物が定着しやすいと考え
られる。また、カントリーエレベータ一等
から多量に排出されるため、安価で入手し
やすいことから、モミガラを櫨材として利
用することで安価な脱臭装置の開発を試み
た。
本試験では、 200ppmと高濃度なアンモ
ニア臭気が導入される場合、低い脱臭率を
示したが、坂西ら 2)の報告では、本装置 1
基で平均 20ppmのアンモニア濃度を 70%
以上除去できることが報告されている。こ
のことから、低濃度臭気に適用可能な脱臭
-91 -
装置であると考えられる。
今後の課題として、冬季には脱臭能力が
低下するため、低温時の保温対策が必要で
ある。微生物活性が維持可能な槽内温度を
保つためには、臭気温度を低下させずに脱
臭装置まで送風するために、市販の保温資
材を利用して送風配管を覆う等の保温対策
やモミガラ層への活性汚泥の追加投入等が
必要と考えられた。
粉塵等によるモミガラ層への通気性の低
下が問題となったが、この対策として本装
置の前段階に水洗法などを利用した前処理
装置を設置することが有効である思われ
た。
なお、使用後のモミガラの処理、利用に
ついては、土壌還元、堆肥化等を検討した
し\ 0
引用文献
1)群馬県.2015.畜産経営に起因する苦情発
生件数
2)坂西啓悟ら .2014.モミガラを利用した簡
易な脱臭装置の開発.群馬畜試研報第 21
号:56・62
3)本多勝男ら .1993.活性汚泥微生物による
脱臭技術に関する研究.神奈川畜試研報
第 83号:71-86