JP2000167351A - 排オゾン含有ガス分解装置 - Google Patents

排オゾン含有ガス分解装置

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JP2000167351A
JP2000167351A JP10366093A JP36609398A JP2000167351A JP 2000167351 A JP2000167351 A JP 2000167351A JP 10366093 A JP10366093 A JP 10366093A JP 36609398 A JP36609398 A JP 36609398A JP 2000167351 A JP2000167351 A JP 2000167351A
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ozone
decomposition
decomposing
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gas
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Kimiyoshi Toyoda
公義 豊田
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ThyssenKrupp Nucera Japan Ltd
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Chlorine Engineers Corp Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排オゾン含有ガスを、設備費を増大させるこ
となく、メンテナンス費用も嵩むことなく、長期間安定
且つ安全に分解できる分解装置の提供。 【解決手段】 オゾン分解剤充填層、ガス導入口及びガ
ス排出口を有し、且つ、該オゾン分解剤充填層を冷却す
る冷却システムを具備して、排オゾン含有ガスが下方に
位置する該ガス導入口から流入され該分解剤充填層を流
通して該ガス排出口から流出可能に形成されてなること
を特徴とする排オゾン含有ガス分解装置。前記冷却シス
テムが単管型、多管型、ジャケット型、蛇管型、コイル
管型及びプレート型のいずれかであることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排オゾン含有ガス分
解方法に関し、詳しくは、排オゾン含有ガス中のオゾン
分解に伴う発熱を効率的に除去することで分解剤の分解
性能を低下させることなく所定に維持し、同時に分解装
置の変形等を防止し、長期間安定且つ安全に操作可能な
排オゾン分解方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、水浄化処理、半導体洗浄処理、製
紙の漂白処理等の処理において、従来から使用されてい
た塩素系化合物による環境へ及ぼす影響が問題となり、
他の処理剤への転換が求められている。その塩素系化合
物の代替処理剤の一つとしてオゾンが注目され、上記各
種処理への適用が検討され実用性も高まりつつある。オ
ゾンは分解により最終的には酸素になることから環境へ
優しいとされている。しかし、オゾン自体は人体に対し
て有毒であり、工業的なオゾン利用においては、一般に
残留オゾン濃度を0.1ppm以下、好ましくは0.0
1ppm以下になるようにオゾンを分解して廃棄するこ
とが求められている。
【0003】図7は、従来の排オゾン含有ガス分解装置
の一例を示す概略説明図である。図7において、分解装
置70は筒状体内部にオゾン分解剤を所定に充填した分
解剤充填層71を形成し、開口された下部にガス導入ノ
ズル72が、上部にガス排出ノズル73がそれぞれ配備
される。充填層71には、通常、酸化銅、二酸化マンガ
ン等の金属酸化物触媒又はこれらを担持した活性炭や活
性炭単独が分解剤として充填される。漂白や酸化処理等
に使用された排オゾン含有ガスは、残留オゾンを分解す
るため図7に示したような分解装置70のガス導入ノズ
ル72から導入され、充填層71を通過して残留オゾン
が分解されてガス排出ノズル73から排出される。
【0004】上記従来の排オゾン含有ガス分解装置にお
いては、オゾン分解に伴い分解剤が消費され、また、劣
化して分解能が低下することから分解率低下に伴ない分
解剤を定期的に交換する。この交換作業を簡便化するた
め各種提案もなされている。例えば、特開平9−206
554号公報では、カートリッジ式分解剤を積層し且つ
分解装置の充填層部を開閉可能として分解剤を容易に交
換できる装置を提案する。また、分解時に加熱すること
により触媒性能を高めオゾン分解を向上させることも行
われ、特開平10―146518号公報ではその加熱温
度制御のための提案がなされている。また、オゾン分解
を分解剤を用いることなく熱分解する方式もあり、特開
平8―323145号公報では用いる熱エネルギーの回
収、効率化を図り安定的なオゾン分解を提案する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、塩素
系化合物の代替物としてオゾンが注目され、その使用量
も年々増大している。このような現況において、上記従
来の分解剤を用いる方式及び熱分解方式のいずれにおい
ても、大量の排オゾン含有ガスを分解処理しようとした
場合には、分解率の飛躍的向上や装置的効率化が図られ
ない限り、装置の大型化は免れないため設備費が増大す
る。また、分解剤を用いる方式では、分解剤の交換頻度
が増し操作が煩雑化しメンテナンス費用を含むランニン
グコストが増大する。更に、オゾン分解は発熱反応であ
り、大量の排オゾン含有ガスを連続的に処理した場合、
機器類の劣化や破損のおそれがあり、そのため装置を高
価な耐熱材を用いて製造する場合は更に設備費が嵩むこ
とになる。更にまた、活性炭単独の分解剤では高温にな
ると着火のおそれが生じることからアルミナシリケート
等無機酸化物で混合希釈して用いる等の処置が必要とな
る。各種処理へのオゾン適用が検討されるようになりオ
ゾン発生器についても種々の改良がなされ高濃度オゾン
の発生が可能となりつつあることから排ガス中のオゾン
濃度も高くなる傾向にある。そのため今後オゾン分解装
置においては、特に、熱的な対策が必要となる。
【0006】発明者は、上記したような状況に鑑み、排
オゾン含有ガスを分解剤を用いて処理する方式におい
て、今後、オゾンを高濃度で残留して大量に排出される
であろう排オゾン含有ガスを連続的に分解処理できる分
解装置について鋭意検討した。その結果、従来の分解剤
方式では検討さえされなかった冷却システムの採用によ
り、装置を大型化させず高価な耐熱材を使用することも
なく、従来とほぼ同様規模の装置で大量の排オゾン含有
ガスを長期間安定して処理できることを見出し本発明に
至った。本発明の排オゾン含有ガス分解装置は、従来の
発想を転換することによりなされたものである。即ち、
従来、分解剤の分解性能の向上のため加熱することはあ
っても、オゾン分解に不要とされていた冷却システム方
式を採用することにより、大量の排オゾン含有ガスの分
解処理を装置を大型化させず高価な耐熱材も使用せずに
できることから、設備費を増大することがない。また、
分解剤の性能も長期的に安定に維持できメンテナンス費
用を軽減すると同時に操作の煩雑化も回避できる。更
に、分解剤として最も安価で且つ保守も簡便である活性
炭を単独で使用することができる。本発明の分解装置
は、特に、オゾンを約0.075〜2.25重量%残留
含有して排出される排オゾンガスの分解に好適に適用で
きる。なお、上記図7に示した従来法は、オゾンによる
処理が多用されておらず、また、大量のオゾン含有ガス
が用いられることも少なく、使用後の排オゾン含有ガス
量もそれ程多くなかったことから分解装置も比較的小型
のもので十分であり、筒状外套部からの外気への放熱で
十分対応できていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、オゾン
分解剤充填層、ガス導入口及びガス排出口を有し、且
つ、該オゾン分解剤充填層を冷却する冷却システムを具
備して、排オゾン含有ガスが下方に位置する該ガス導入
口から流入され該分解剤充填層を流通して該ガス排出口
から流出可能に形成されてなることを特徴とする排オゾ
ン含有ガス分解装置が提供される。本発明の排オゾン含
有ガス分解装置において、前記冷却システムが単管型、
多管型、ジャケット型、蛇管型、コイル管型及びプレー
ト型のいずれかであることが好ましい。
【0008】本発明の排オゾン含有ガス分解装置は、上
記のように構成され所定の冷却システムにより分解剤充
填層が冷却されることから、分解剤充填層の温度上昇を
適宜抑制でき分解剤の劣化等を防止し分解能を安定に維
持することができる。そのため、分解剤の交換頻度も増
すことなく、長期間安定に連続的に排オゾン含有ガスを
処理でき、メンテナンス費用も増大することがない。ま
た、オゾン分解による発熱を冷却システムで吸収するこ
とから装置の温度上昇もなく、従来と同様の材料を用い
て装置を建造することができ設備費も嵩まない。特に,
分解剤として活性炭を単独使用する場合には、発熱反応
により活性炭を充填した分解剤充填層内温度が局部的に
上昇して灰化するため分解効率が低下することがある
が、本発明の分解装置を用いることにより分解剤の活性
炭の寿命を延長し分解効率も低下することがない。更に
活性炭を単独で使用しても燃焼のおそれがなく長期間安
全且つ安定して排オゾン含有ガスを分解できる。更にま
た、処理すべき排オゾン含有ガス量やその含有されるオ
ゾン濃度や同伴水分量に応じて冷却媒体や冷却方式等の
冷却システムを適宜選択できることから分解装置を大型
化することなくコンパクト化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排オゾン含有ガス
分解装置の実施の形態について、図面に基づき詳しく説
明する。但し、本発明は下記実施形態に制限されるもの
でない。図1は、本発明の排オゾン含有ガス分解装置の
一実施形態の断面説明図であり、図2は図1のA−A線
断面説明図である。図1及び2において、分解装置10
は、前記従来の分解装置と同様に、筒状体の開口下部に
ガス導入ノズル12、上部にガス排出ノズル13がそれ
ぞれ配備されて形成される。筒部内部は単管内にオゾン
分解剤を所定に充填した分解剤充填層11が配設され
る。筒部外周部に冷却媒体の流入口15と流出口16を
配設すると共に、充填層11の外側の環状体内部にはバ
ッフルプレート14、14を配置し内部に仕切室を設け
て冷却媒体の流通路を形成する。この場合、分解装置本
体の筒状体及び分解剤充填層の単管体の断面形状は、特
に制限されるものでなく、双方とも円形、楕円形、四角
形、多角形等のいずれでもよい。また、各部を構成する
材質はステンレス、FRP、PVC、その他耐オゾン性
の材質を使用する。更に、分解剤充填層11を構成する
管体の外周面にフィンを所定に配置してもよい。処理す
る排オゾン含有ガスのオゾン濃度や処理量による分解発
熱量に応じて適宜選択すればよい。この分解装置は、排
オゾン含有ガスのために、特に、オゾン分解剤充填層及
び冷却管を適宜配設することにより触媒反応と冷却機能
を単一槽内で行なうことができ、設備上コンパクトで運
転上安全である。
【0010】上記のように構成された分解装置10にお
いて、充填層11に前記従来法と同様の活性炭、金属酸
化物等の分解剤を適宜選択して充填し、排オゾン含有ガ
スをガス導入ノズル12から導入し充填層11を流通さ
せる。一方、冷却媒体は、流入口14から図中矢印で示
したように各仕切室で充填層11管体の周面に沿って流
れながら上方向に流通し、充填層11の全外周面で効率
的に熱交換して充填層11内の分解剤の温度を所定に保
持する。充填層11を流通しながら残留オゾンが分解さ
れた処理ガスはガス排出ノズル13から排出する。排オ
ゾン含有ガスの流量及び冷却媒体の流量は、残留オゾン
濃度、装置の大きさ、冷却効率等処理条件により適宜選
択する。また、冷却媒体は、液体、気体のいずれの媒体
でもよく特に制限されない。通常、水、空気を用いる。
【0011】図3は、本発明の排オゾン含有ガス分解装
置の他の実施形態の断面説明図であり、図4は図1のB
−B線断面説明図である。図3及び4において、分解装
置30は上記図1及び図2の分解装置10の単管の分解
剤充填層11を多管とした以外は同様に形成されてお
り、図1及び図2の分解装置10と同一部は符号の末尾
番号を同一番号として示し、詳細を省略する。下記の図
5及び図6においても同様である。
【0012】図5は本発明の排オゾン含有ガス分解装置
の他の実施形態の断面説明図である。図5において、分
解装置50は、前記図7の従来の分解装置70と同様に
内部に分解剤充填層51を有し、筒部の外周部に冷却用
ジャケット54を設置し、ジャケット外周部に冷却媒体
の流入口55と流出口56を配設して構成される。この
分解装置50においては、前記従来の分解装置70が単
に外気と熱交換されていたのに対し、冷却用のジャケッ
ト54を設置して排オゾン含有ガス分解の発熱を積極的
に除去し、分解剤充填層51の温度上昇を抑制して分解
反応を長期間安定させて安全に行なうことができる。
【0013】図6は本発明の排オゾン含有ガス分解装置
の他の実施形態の断面説明図である。図6において、分
解装置60は前記従来の分解装置と同様の分解剤充填層
61内に冷却管64を配設し、その冷却管64の各端部
が分解装置の筒部を貫通してそれぞれ冷却媒体の流入口
65と流出口66を形成する。この場合、冷却管64
は、図に示した蛇管方式の他、コイル型、プレート型等
の各種方式のいずれの方式で配設してもよい。分解装置
60においても、排オゾン含有ガス分解の発熱を積極的
に除去して分解剤充填層61の温度上昇を抑制して分解
反応を長期間安定させて安全に行なうことができる。
【0014】
【実施例】実施例1 上記図1の分解装置とほぼ同様の構成で、高さ300m
mで、内管径54.9mmφ、外管径83.1mmφの
二重円管の内管に分解剤としてクラレ( 株)製活性炭3
50gを充填して分解剤充填層11を形成し、外管に冷
却媒体流入口15と冷却媒体流出口16を配置して冷却
媒体が流通できるように形成して実験装置を作成した。
なお、本実施例の実験装置では内管内の分解剤を均一に
十分冷却できるのでバッフルプレート14は省略した。
実験装置の内管下部からオゾン濃度1.5重量%のオゾ
ン含有ガスを5リットル/分で導入し、同時に冷却媒体
流入口15から約32〜35℃の水を流入させ分解充填
層11内温度が約40〜50℃に保持するようにした。
内管上部から流出する分解処理ガスのオゾン濃度を紫外
線吸収法のオゾン濃度計で測定した。このようにして約
60時間オゾン含有ガスの分解処理を行なった結果、出
口オゾン濃度は平均0.1ppm(容量基準)でオゾン
分解率の低下は観察されず、安定してオゾン分解するこ
とができた。また、充填層下部、充填層下から150m
m及び充填層上部に温度計をセットして、分解剤充填層
内の下層、中層及び下層の3層のそれぞれの温度変化を
測定した。その結果を表1に示した。表1から、オゾン
の分解による発熱にも拘らず、冷却により分解剤充填層
の温度が約40〜50℃に均一に保持され分解剤が燃焼
することがなく分解性能が維持され、長期間安全に安定
してオゾンを分解できることが分かる。なお、導入オゾ
ン含有ガス温度は15℃であった。
【0015】
【表1】
【0016】比較例1 上記実施例において、冷却水を流さない以外は全く同様
に行なった結果、約30分間で流出する分解処理ガスの
オゾン濃度が1ppm( 容量基準)以上に上昇した。ま
た、その際の分解剤充填層の温度は、それぞれ下層16
5℃、中層102℃、上層86℃となり、それ以上の温
度上昇は危険を伴なうため処理を停止した。
【0017】
【発明の効果】本発明の排オゾン含有ガス分解装置は、
従来の分解装置と異なり冷却システムを具備することか
ら、オゾン分解に伴う発熱を積極的に効率よく除去で
き、分解剤の分解能を低下させることなくオゾン分解反
応効率を長期間安定に維持でき、大量の排オゾン含有ガ
スや、高濃度のオゾンが残留する排オゾン含有ガスを連
続的に処理することができる。特に、安価な活性炭を分
解剤に用いても燃焼や爆発等の危険性を抑制して安全に
オゾン分解処理できる。また、分解剤の交換頻度が少な
くメンテナンス費用が低減され、操作も簡便となりラン
ニングコストが軽減される。更に、オゾン分解発熱を除
去して所定の温度を保持して運転されることから装置部
材の変形等のおそれもなく、安全に安定した分解装置の
運転ができる。また、操作条件を適宜選択することによ
り装置を小型化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排オゾン含有ガス分解装置の一実施形
態の断面説明図
【図2】図1のA−A線断面説明図
【図3】本発明の排オゾン含有ガス分解装置の他の実施
形態の断面説明図
【図4】図3のB−B線断面説明図
【図5】本発明の排オゾン含有ガス分解装置の他の実施
形態の断面説明図
【図6】本発明の排オゾン含有ガス分解装置の他の実施
形態の断面説明図
【図7】従来の排オゾン含有ガス分解装置の断面説明図
【符号の説明】
10、30、50、60、70 分解装置 11、31、51、61、71 分解剤充填層 12、32、52、62、72 ガス導入ノズル 13、33、53、63、73 ガス排出ノズル 14、34 バッフルプレート 15、35、55、65 冷却媒体流入口 16、36、56、66 冷却媒体流出口 54 ジャケット 64 冷却管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オゾン分解剤充填層、ガス導入口及びガ
    ス排出口を有し、且つ、該オゾン分解剤充填層を冷却す
    る冷却システムを具備して、排オゾン含有ガスが下方に
    位置する該ガス導入口から流入され該分解剤充填層を流
    通して該ガス排出口から流出可能に形成されてなること
    を特徴とする排オゾン含有ガス分解装置。
  2. 【請求項2】 前記冷却システムが単管型、多管型、ジ
    ャケット型、蛇管型、コイル管型及びプレート型のいず
    れかである請求項1記載の排オゾン含有ガス分解装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004344513A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 脱臭装置及び脱臭方法
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