JP3633127B2

JP3633127B2 - オゾン水による空気脱臭方法及び空気脱臭装置

Info

Publication number: JP3633127B2
Application number: JP22157396A
Authority: JP
Inventors: 克治山本; 亮二高橋; 正典渡辺
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: JPH1057749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気成分やダスト等を含む処理ガスを清浄化する空気脱臭方法及び脱臭装置に係り、特にオゾン水を用いて処理ガス中の悪臭成分を効果的に除去するようにしたオゾン水による空気脱臭方法及び空気脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゴミ焼却施設や火力発電所等で発生する燃焼排ガスは集塵装置、脱硝、脱硫装置などを経て清浄化された後、大気中に放出されるようになっているが、ゴミ焼却設備のゴミピットや病院、工場等から排出される、ダストや悪臭成分を含む汚れた空気はその殆どが簡単なフィルターで濾過された後、そのまま大気中に放出されているのが現状である。
【０００３】
そのため、例えば、特公平４−３５２０６号公報では、上記処理ガスが流れる充填塔の充填物の上部にスプレーノズルを設けると共に、その底部にオゾン水が溜められたホッパを設け、このホッパのオゾン水をポンプで汲み上げて充填物の上部にスプレーすることで、充填塔内を流れる処理ガス中のダストの除去とオゾンによる脱臭を行って処理ガスを清浄化するようにした空気清浄装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の空気清浄装置ではオゾン水を充填物の上部からスプレーして充填物内で処理ガスとオゾン水とを気液接触させるようにしているため、処理ガスとオゾン水との接触効率が悪く、効果的な脱臭を行うことができないといった不都合があった。すなわち、スプレーノズルからスプレーされるオゾン水は水滴状の比較的粒径の大きい状態でスプレーされているが、接触効率を高めるために、オゾン水の粒径を小さくすべく霧状に噴霧すると、噴霧されたオゾン水が充填物内に達する前に処理ガスと共に下流側に流されて、充分な反応が行われる前にその下流側にあるミスト除去装置で直ちに除去されて効果的な脱臭が行われないといった不都合があった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は処理ガスに対する脱臭効率を大幅に向上させることができる新規なオゾン水による空気脱臭方法及び空気脱臭装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、充填塔内に導入される前の処理ガス中にオゾン水を噴霧するようにしたことから、処理ガスとオゾン水との接触反応が充分に行われ、処理ガス中の悪臭成分に対して高い脱臭効果を得ることができる。
【０００７】
また、このようにして噴霧した後の霧状のオゾン水に紫外線を照射してオゾン水よりもさらに酸化分解力に優れているヒドロキシルラジカル（以下ＯＨラジカルと称す）を多量に発生させることで、さらに脱臭効果を大幅に向上させることができる。すなわち、オゾン水中には、オゾンガスが水中に溶け込んだ際に、酸化分解力が非常に強力なＯＨラジカルが多少生成されるようになっているが、さらにこの霧状に噴霧されたオゾン水に紫外線を照射することによってこのＯＨラジカルを多量に発生させてオゾン水の酸化分解力を大幅に向上させるようにしたものである。これによってオゾンでは分解することができない、処理ガス中のアルコール類や低級脂肪酸等の悪臭成分をも効果的に酸化分解して消臭することができる。
【０００８】
また、このＯＨラジカルはオゾン水と過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）とを反応させたり、オゾン水中の水酸化物イオン濃度を高めることによっても多量に発生させることができるため、上記のように紫外線照射と同時に、あるいは単独で脱臭対象空間内に噴霧したり、オゾン水中にアルカリ剤を添加しておくことで、さらに効果的な脱臭を行うことができる。
【０００９】
そして、これらの脱臭方法を実現するための具体的装置としては、処理ガス中に含まれるダスト等を除去する充填塔の入口に接続され、処理ガスを導入するためのダクトと、このダクト内を流れる処理ガス中にオゾン水を霧状に噴霧するオゾン水噴霧手段と、さらに、噴霧されたオゾン水に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を好適実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るオゾン水によるオゾン脱臭装置の実施の一形態を示したものであり、図中１は処理ガスを清浄化して排出する充填塔、２はこの充填塔１の入口１ａに接続されたダクト、３はこのダクト２に設けられたオゾン水噴霧手段、１８は反応空間６内に設けられた紫外線照射ランプである。
【００１２】
先ず、この充填塔１は、塔状の本体４内の中程に充填物５が充填されると共に、その充填物の下部には処理ガス入口１ａと連通した反応空間６が形成されている。また、この反応空間６の上部にはスプレーノズル７が複数設けられており、この反応空間６の下部、すなわち塔状本体４の底部に形成された水槽８内の水をポンプ９によって汲み上げて充填物５上にスプレーするようになっている。また、この塔状本体４の頂部の排気口１ｂにはミスト除去手段１０と、オゾン分解触媒などを層状に積層したオゾン分解層１１が設けられている。尚、この充填物５は耐食性に優れたステンレスワイヤ等をメッシュ状又は綿状に形成したものやプラスチック又はセラミック片等を集合させてなるものであり、処理ガスは勿論、液体の通性に優れた構造をしている。
【００１３】
次に、オゾン水噴霧手段３は、高濃度のオゾン水を製造するオゾン水製造装置１２と、ダクト２内に臨ませた噴霧ノズル１３とから構成されている。このオゾン水製造装置１２は、高濃度のオゾン水を連続的に製造できるものであれば良く、従来から用いられているものをそのまま利用することができる。例えば、従来のオゾン水製造装置の一つとしては、図２に示すように、無声放電により空気中の酸素からオゾンを生成するオゾナイザー１４に、エジェクタ１５を介して原料水（水道水等）を供給して原料水中にオゾンを溶解させてオゾン水を形成し、このオゾン水をオゾン水タンク１６に一時的に貯留しておき、このオゾン水をポンプ１７によって適宜上記噴霧ノズル１３側に供給するようになっている。
【００１４】
そして、ダクト２の他端部は、病院、工場家屋、ゴミピット等の図示しない処理ガス発生空間の排気口に接続され、送風ファン（図示せず）等によってこの処理ガスを強制的に充填塔１側へ流す排気流路となっている。
【００１５】
以上において、先ずダクト２内を流れる処理ガスは図１に示すように、充填塔１の入口１ａから反応空間６に流れ込む前にオゾン水噴霧手段３から噴霧されるオゾン水と充分混合されてから反応空間６に達し、この反応空間６内でその処理ガス中に含まれている悪臭成分が霧状のオゾン水と充分接触して酸化分解されて脱臭された後、充填物５側へ流れ込むことになる。この時、図示するように反応空間６内に紫外線照射ランプ１８を設けているため、反応空間６内に噴霧されたオゾン水に特定波長の紫外線が照射される。これによって、酸化分解力が非常に強力なＯＨラジカルがオゾン水中に大量に生成され、通常のオゾン水単独では分解することが困難なアルコール類や低級脂肪酸などの難分解性有機化合物をも効果的に分解することが可能となり、さらに優れた脱臭効果を発揮することができる。すなわち、オゾンに紫外線（ｈｖ＜３１０ｎｍ）を照射してオゾンを紫外線分解すると、励起酸素原子(¹Ｄ)が生成され（Ｏ₃→Ｏ₂＋Ｏ(¹Ｄ)）、これが水と反応してＯＨラジカルが生成された（Ｏ(¹Ｄ)＋Ｈ₂Ｏ→２ＨＯ^・）後、生成されたＯＨラジカルはさらにオゾンと反応してＨＯ₂ラジカルとなり（ＨＯ^・＋Ｏ₃→ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₂）、このＨＯ₂ラジカルがオゾンと反応して再びＯＨラジカルを生成するという連鎖反応系が形成されることになる（ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₃→ＨＯ^・＋Ｏ₂）。そして、このＯＨラジカルはオゾンでは分解できないアルコール類や低級脂肪酸などの難分解性有機化合物に対して優れた反応速度定数を有していることから、このＯＨラジカルを積極的に発生させてオゾン水と共に用いることで優れた脱臭効果を発揮することが可能となる。
【００１６】
その後、このようにして脱臭が行われた処理ガスは反応空間６から充填物５内に流れ、さらにこれを通過する際にスプレーノズル７から噴霧される水（オゾン水）によって、埃などの煤塵が除去された後、排気口１ｂからミスト除去手段１２でミスト（水滴）が除去されると共にオゾン分解層１１で未反応のオゾンが無害な酸素に分解され、その後、清浄ガスとなって大気中に放出されることになる。
【００１７】
このように、本実施の形態によれば、充填塔１の入り口に接続されるダクト２に、オゾン水を噴霧するためのオゾン水噴霧手段３を設け、充填塔１側に流れる前の処理ガス中にオゾン水を霧状に噴霧するようにしたことから、処理ガスとオゾン水との接触率が向上して処理ガス中の悪臭成分を効果的に酸化分解して脱臭することが可能となる。また、本実施の形態によれば、反応空間６内に紫外線照射ランプ１８を設けたことから、ＯＨラジカルがオゾン水中に大量に生成され、難分解性有機化合物をも効果的に分解することが可能となり、脱臭効果がさらに高まる。尚、オゾン水の噴霧位置は処理ガスとオゾン水との接触時間を多くするために、できるだけダクト２の上流側に設けることが好ましい。
【００１８】
次に、図３〜図７は本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００１９】
先ず、図３はオゾン水噴霧手段３の噴霧ノズル１３として２流体式のものを用いると共に、これにコンプレッサ１９を接続したものであり、コンプレッサ１９から吹き出される高圧の空気によってさらに粒径の小さいオゾン水を噴霧することが可能となり、脱臭効果をさらに向上させることができる。また、さらに、噴霧ノズル１３側にオゾンガス供給ライン２０を接続し、オゾン水製造装置１２側で余剰となったオゾンガスを引き込み、オゾン水と共にダクト２内に吹き出すようにすれば、オゾンガスを効果的に利用することができる。さらに、また、このオゾンガス供給ライン２０をコンプレッサ１９側に接続して余剰のオゾンガスを高圧の空気代わりに、あるいは高圧空気と共にコンプレッサ１９から噴霧ノズル１３側に流すようにしたり、図５に示すように、水槽８内の水を循環するためのポンプ９側に流してオゾン水を得るための原料として用いるようにしても良い。
【００２０】
次に、図４は上述したような構成をした装置に、さらに過酸化水素水噴霧手段２１を加え、さらに脱臭効果の向上を図ったものである。この過酸化水素水噴霧手段２１は過酸化水素タンク２２と、噴霧ノズル１３からなり、オゾン水噴霧手段３から噴霧されるオゾン水と共に過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）をダクト２内に噴霧することで、過酸化水素水の脱臭殺菌能力に加えて、オゾン水中のＯＨラジカルの発生量を増大させて脱臭効果をさらに向上させたものである。すなわち、この脱臭方法は、以下の式に示すように、オゾンの光分解と過酸化水素とオゾンの反応の２つを組み合わせてなるものであり、過酸化水素が解離してできるＨＯ₂ ^-とオゾンを反応させてＯＨラジカルとＨＯ₂ラジカルとを生成させ、この反応を導入としてオゾンが介在するＯＨラジカルとＨＯ₂ラジカルの連鎖反応系を形成したものである。
【００２１】
ｈｖ＜３１０ｎｍ
Ｏ₃→Ｏ₂＋Ｏ(¹Ｄ)
Ｏ(¹Ｄ)＋Ｈ₂Ｏ→２ＨＯ^・
Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ←→Ｈ₃Ｏ⁺＋ＨＯ₂ ^-
Ｏ₃＋ＨＯ₂ ^-＋Ｈ⁺→ＨＯ^・＋ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₂
ＨＯ^・＋Ｏ₃→ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₂
ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₃→ＨＯ^・＋Ｏ₂
ＨＯ^・＋Ｈ₂Ｏ₂→ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₂
尚、このようなＯＨラジカルは上述したように紫外線や過酸化水素水を用いる他に、オゾン水のｐＨを上げて水酸化物イオン濃度を高めることによっても、以下に示すようにラジカル連鎖反応系が形成されることから、図２に示すように、噴霧される前のオゾン水中に所定量のアルカリ剤を投入してオゾン水中の水酸化物イオン濃度を高めておくようにしても良い。
【００２２】
ＯＨ^-＋Ｏ₃→Ｏ₂ ^・＋ＨＯ₂ ^・
ＨＯ^・＋Ｏ₃→ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₂
ＨＯ₂ ^・＋Ｏ₃→ＨＯ^・＋Ｏ₂
次に、図６はスプレーノズル７を直接オゾン水製造装置１２側へ接続し、高濃度のオゾン水を充填物５側へスプレーするようにしたものであり、このような構成にすれば、充填物５内における反応効率を高めることができると共に、水槽８やオゾン水を循環するポンプ９などが不要となる。また、図７は噴霧ノズル１３の噴霧方向を上記実施の形態とは反対向きとし、処理ガスの上流側にオゾン水を噴霧するようにしたものであり、これによって処理ガスの流れに対して多少の圧力損失は生ずるものの、処理ガスとの接触時間が長くなり、その分反応時間を稼ぐことができる。特にこの方法はダクト２の距離が短くなるほど効果的である。尚、上述したようなＯＨラジカルを発生させるに際しては、上記各方法を必要に応じてそれぞれ単独であるいは複合して用いるようにすることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、充填塔内に導入される前の処理ガス中に反応性に優れたオゾン水を予め噴霧し、その噴霧されたオゾン水に紫外線を照射して反応させるようにしたことから、処理ガス中の悪臭成分の脱臭を効果的にかつ確実に行うことができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】本発明に用いるオゾン水製造装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１充填塔
２ダクト
３オゾン水噴霧手段
５充填物
６反応空間
１３噴霧ノズル
１８紫外線照射ランプ
２０オゾンガス供給ライン
２１過酸化水素水噴霧手段

Claims

臭気成分やダスト等を含む処理ガスを導き、これを充填塔内を通過させて清浄化するようにした空気清浄方法において、この充填塔内に導入される前の処理ガス中にオゾン水を霧状に噴霧し、その噴霧されたオゾン水に紫外線を照射してヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）を多量に発生させ、処理ガスを脱臭するようにしたことを特徴とするオゾン水による空気脱臭方法。
臭気成分やダスト等を含む処理ガスを導き、これを充填塔内を通過させて清浄化するようにした空気清浄方法において、この充填塔内に導入される前の処理ガス中にオゾン水及び過酸化水素水を霧状に噴霧してヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）を多量に発生させ、処理ガスを脱臭するようにしたことを特徴とするオゾン水による空気脱臭方法。
上記噴霧前のオゾン水に、ｐＨを高めるべくアルカリ剤を添加して水酸化物イオン濃度を高めてヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）を多量に発生させるようにした請求項１又は２に記載のオゾン水による空気脱臭方法。
処理ガス中に含まれるダスト等を除去する充填塔の入口に接続され、処理ガスを導入するためのダクトと、このダクト内を流れる処理ガスにオゾン水を霧状に噴霧するオゾン水噴霧手段と、噴霧されたオゾン水に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを備えたことを特徴とするオゾン水による空気脱臭装置。
処理ガス中に含まれるダスト等を除去する充填塔の入口に接続され、処理ガスを導入するためのダクトと、このダクト内を流れる処理ガスにオゾン水を霧状に噴霧するオゾン水噴霧手段及び過酸化水素水を噴霧する過酸化水素水噴霧手段とを備えたことを特徴とするオゾン水による空気脱臭装置。
処理ガス中に含まれるダスト等を除去する充填塔の入口に接続され、処理ガスを導入するためのダクトと、このダクト内を流れる処理ガスにオゾン水を霧状に噴霧するオゾン水噴霧手段及び過酸化水素水を噴霧する過酸化水素水噴霧手段と、噴霧されたオゾン水に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを備えたことを特徴とするオゾン水による空気脱臭装置。