JP2004305854A

JP2004305854A - 脱臭装置と脱臭方法

Info

Publication number: JP2004305854A
Application number: JP2003101156A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sato; 和宏佐藤; Takaaki Shinoda; 高明篠田
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】光触媒作用を利用することの利点を有しながら、高い処理効率で被処理ガスの脱臭処理可能な脱臭装置と脱臭方法を提供する。
【解決手段】被処理ガスを流入させる流入口１と、流入された被処理ガスを脱臭処理可能な光触媒体４と、この光触媒体４を励起させる光源５と、励起された光触媒体４により処理されたガスを排出させる排出手段２とを備える。光触媒体４が被処理ガスを通流可能でかつ通流方向と略平行になるように延設された複数のモジュールに構成されていて、これら各モジュールを照射可能に光源５が配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱臭装置と脱臭方法に関し、詳しくは、被処理ガスを流入させる流入口と、流入された被処理ガスを脱臭処理可能な光触媒体と、この光触媒体を励起させる光源と、励起された光触媒体により処理されたガスを排出させる排出手段とを備える脱臭装置と脱臭方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水に含まれる有機化合物などに起因した下水道からの悪臭や、食品工場などの各種工場から発生する臭気ガス、公共施設その他から発生する臭気成分などは、低濃度であるものの発生箇所が多く、発生量も少なくないことから、これら臭気成分に対して効率よく迅速に処理する必要があり、そのための各種方法が提案され、実施されている。
【０００３】
例えば、活性炭等の吸着剤を用いて臭気成分を吸着除去する方法、高温下の触媒に通流させて分解処理する触媒処理方法、臭気成分をプラズマにより分解処理するプラズマ処理方法、臭気成分を高温に加熱して燃焼し分解する燃焼処理方法、酸洗浄液やアルカリ洗浄液を用いた薬品により処理する薬品処理方法、酸化チタンのような光触媒を用いて分解処理する光触媒処理方法などがある。
【０００４】
この内、光触媒処理方法は、吸着除去方法のように吸着後の後処理を頻繁に行う必要がなく、触媒処理方法のように高温にする必要がなく、プラズマ処理方法のように水分の影響を少なくするための除湿ヒータを設ける必要がなく、燃焼処理方法のように大掛かりな排ガス装置を設ける必要がなく、薬品処理方法のように中和処理を行う必要がないなどの利点があるため、開発が進んでいる。
【０００５】
例えば、焼却炉の燃焼排ガス排出路に連結されていて、上蓋側と底板側もしくは側壁側で互い違いに連通する複数の区画室をほぼ等間隔に設け、この区画室内に光触媒体を充填させると共に、紫外線放射ランプを内部に装着した紫外線透過性の石英ガラス製筒体などを設けたケーシングからなる排ガス処理設備の発明が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１７０４５３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の排ガス処理設備は、焼却炉から排出された排ガスを、光触媒が充填され、入り組んだ複数の区画室を順次通流させるようになっているため、装置自体による圧損が大きく、処理量に限界があり、処理効率は決して高いものではない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、光触媒作用を利用することの利点を有しながら、高い処理効率で被処理ガスの脱臭処理可能な脱臭装置と脱臭方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る脱臭装置の特徴構成は、被処理ガスを流入させる流入口と、流入された被処理ガスを脱臭処理可能な光触媒体と、この光触媒体を励起させる光源と、励起された光触媒体により処理されたガスを排出させる排出手段とを備える装置において、前記光触媒体が前記被処理ガスを通流可能でかつ通流方向と略平行になるように延設された複数のモジュールに構成されていて、これら各モジュールを照射可能に前記光源が配置されていることにある。
【０００９】
この構成によれば、光触媒体が前記被処理ガスを通流可能でかつ通流方向と略平行になるように延設された複数のモジュールに構成されているため、大量の被処理ガスを光触媒体内に通流させても圧損を小さくでき、処理効率を高める効果が大きい。つまり、被処理ガスを効率良く処理するため、光触媒体の通過断面積を大きくすると圧損が大きなるが、本発明装置による場合は圧損が小さく、しかも、図２に示すように、流速を大きくすればするほど従来技術による装置との差異が生じるため、大量の被処理ガスを処理する場合に特に有利となる。従って、被処理ガスの通過断面積を大きくした場合でも、装置構成をコンパクトにできる。のみならず、被処理ガスの通過断面積を大きくすると、被処理ガスの通過速度を遅くして、被処理ガスと光触媒体との接触時間（光触媒体モジュール内における被処理ガスの滞留時間）を長くでき、処理効率を高めることができ、しかも排気手段としての排気ファンなどの駆動電力を少なくできる。
【００１０】
その結果、光触媒作用を利用することの利点を有しながら、高い処理効率で被処理ガスの脱臭処理可能な脱臭装置を提供することができた。
【００１１】
前記光触媒体の各モジュールどうしが、その上流側端と下流側端とで互い違いに隔壁を介して接続されていると共に、流入した被処理ガスが前記光触媒体の各モジュール内を通過するようになっていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、流入口から流入してきた被処理ガスは、隔壁により誘導されて効果的に光触媒体の各モジュール内を通流するようになり、効率よく処理される。光触媒体は、二酸化チタン等の光触媒作用を有する酸化物の造粒体が充填されて多孔質構造に構成されていてもよいし、セラミックス等の坦体に光触媒が坦持された粒状体を充填した多孔質構造のものであってもよい。
【００１３】
前記光源が、互いに向き合う一対の前記モジュール間の下流側に配置されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、光源によりモジュール内の光触媒体を効率よく照射できると共に、下流側に位置する光源表面が汚染され難くなって、照射効率を高く維持できる。
【００１５】
又、本発明に係る脱臭方法の特徴構成は、請求項１〜３のいずれか１の脱臭装置を用いて、被処理ガスを処理することにある。
【００１６】
この構成によれば、光触媒作用を利用することの利点を有しながら、高い処理効率で被処理ガスの脱臭処理可能な脱臭方法を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る脱臭装置の概略断面構造例を示す。この脱臭装置は、被処理ガスを通流させる流入口１と、処理されたガスを強制的に排出する排気ファン（図示略）と排出口２からなる排出手段と、を備えたケーシング３内に、流入された被処理ガスを脱臭処理可能な光触媒体４と、この光触媒体を励起させる光源５などを有する。
【００１８】
光触媒体４は、多孔質な筒状の透明ケース内に充填されてモジュールを構成しており、このモジュールはその長手方向が被処理ガスの通流方向と略平行に複数個が並設されてケーシング３内に配置されている。脱臭成分を有する被処理ガスが、モジュール内を下流側に向けて通流されるため、モジュールは光触媒フィルタを構成することになる。光触媒体４は、適度なサイズに造粒された光触媒のみからなっていてもよいし、多孔質金属、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質セラミックス等の各種坦体に光触媒を坦持させたものであってもよい。光触媒の造粒は、転動造粒法など一般公知の造粒法を採用でき、特に限定されるものではない。坦体の形状は、粒状、球状、不定形状など種々な形状のものを採用でき、サイズも数十μｍから数ｍｍ径のものまで採用可能である。モジュールの形状は、その長手方向が被処理ガスの通流方向と略平行になるようなものであればよく、大きさも装置の目的、仕様などに応じて適宜変更可能である。
【００１９】
これら複数個のモジュールは、その上流側端と下流側端とで互い違いに隔壁６を介して接続されており、各モジュール内には二酸化チタン等の光触媒が充填されている。光触媒は、励起光の照射により伝導電子と正孔とを生じさせる特性を備えた物質であれば、二酸化チタン以外の化合物であってもよいし、二酸化チタンを主成分として白金などの微量元素が添加された合金系であってもよい。二酸化チタンは、アナターゼ型であることが好ましいが、ルチル型その他の結晶形であってもよい。
【００２０】
そして、一対の平行に配置されたモジュール間の下流側に、複数個の紫外線ランプ等の光源５が配置されている。すなわち、光源５は互いに平行に配置された一対の光触媒体のモジュールの内、被処理ガスが通流する下流側に配置されており、光源５から照射される紫外線（波長３００〜３４５ｎｍが好ましい）により効果的に励起され、光触媒作用を発揮するモジュール内の光触媒に接触しつつ、被処理ガスは脱臭されることになる。このように、光源５は光触媒体４の下流側に配置されているので、その表面が汚染され難く、照射効率を高く維持できる。もっとも、モジュール内の光触媒は汚染され易いことになるが、二酸化チタンなどの光触媒自体は耐水性であり、水洗により容易に洗浄可能なので、定期的にあるいは不定期に水洗することにより、高い処理効率を維持できる。更に、ダストの多い被処理ガスを処理する場合には、被処理ガスが導入される流入口１の近傍に、ガラス繊維、ＰＴＦＥやナイロン等の合成繊維からなるろ布を配置してもよく、金属繊維フィルタ、金属焼結体フィルタ、金属メッシュフィルタ、セラミックフィルタ等を配置してもよい。
【００２１】
光源５としては、紫外線ランプが一般的に用いられ、ブラックライト、蛍光ランプ、殺菌ランプ、紫外線ＬＥＤなどを使用できるが、これらに限定されるものではない。光源５の照射強度は、光触媒表面で１〜１０ｍＷ／ｃｍ^２程度であることが好ましい。
【００２２】
上記実施形態の脱臭装置により処理される被処理ガス中の臭気成分としては、アルデヒド、カルボン酸、硫化水素、メルカプタン、アミン、アンモニア等を挙げることができ、その他、ダイオキシン類やベンゾピレン等の有機ハロゲン化合物、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含んでいても処理可能である。また、被処理ガス中に酸素、オゾンや水分が含まれていると、光触媒の活性化を高めることができて好ましく、これらを被処理ガスの流路に導入してもよい。
【００２３】
【実施例】
（実施例）
光触媒体のモジュールを被処理ガスの通流方向と略平行になるように配置した、図１に示す構造の脱臭装置に対して、臭気成分であるアセトアルデヒド５ｐｐｍを含む被処理ガスを、５０ｍ^３／ｈの流量で通流させた。装置のケーシング内側サイズは、２００（幅）×１８０（奥行き）×２００（高さ）であり、光触媒体のモジュールの高さ（通流方向長さ）は１８０ｍｍである。光源としては、１００Ｗのブラックライト４本を用いた。光触媒表面での照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ^２であった。光触媒体のモジュールとしては、二酸化チタンをアルミナボール（約４ｍｍ径）に坦持した粒状体を充填して用いた。排出口側の臭気成分濃度を検知管により測定すると共に、装置の圧損（初期）を測定した。圧損は、微差圧計を用いて、装置入口と出口の差圧を測定し求めた。その結果を表１に示す。
【００２４】
（比較例）
装置のケーシング内側サイズとして、２００（幅）×２００（奥行き）×２００（高さ）のものを用いると共に、光触媒体を、本発明のように通流方向と平行でなく、被処理ガスの通流方向に対面して３段に配置し、各段間に１００Ｗのブラックライト２本づつを配置した構成とした。他は、実施例と同様な条件で臭気成分を含む被処理ガスを通流させ、排出口側の臭気成分濃度を測定すると共に、装置の圧損（初期）を測定した。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

表１に示すように、実施例の場合、臭気成分を確実に低減できると共に、圧損も比較例に比べて１／５であった。
【００２６】
〔別実施の形態〕
（１）被処理ガスとしては常温であることが好ましいが、焼却炉の排ガスのように高温ガスを処理する場合には、光源５を冷却させる空冷ファンを設けたり、水冷したりすることが、光源の寿命を長くできて好ましい。
【００２７】
（２）上記実施形態では、光源５を光触媒体４の下流側に配置した例を示したが、被処理ガス中にダストが少ない場合には、光源５を光触媒体４の上流側にも配置すると、処理効率を高めることができて好ましい。
【００２８】
（３）被処理ガスとしては、臭気成分を含むガスであれば適用するに当たり、特に限定されるものではないが、下水処理施設、下水流通路、食品工場、各種公共施設や劇場などの多人数の集まる施設など、比較的低濃度ではあるが大量の被処理ガスが発生する場所などに使用されると効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る脱臭装置の一例を示す概略断面構成図
【図２】本発明と従来技術における流速と圧損との関係を説明するグラフ
【符号の説明】
１流入口
２排出口（排出手段）
４光触媒体
５光源
６隔壁

Claims

被処理ガスを流入させる流入口と、流入された被処理ガスを脱臭処理可能な光触媒体と、この光触媒体を励起させる光源と、励起された光触媒体により処理されたガスを排出させる排出手段とを備える脱臭処理装置において、前記光触媒体が前記被処理ガスを通流可能でかつ通流方向と略平行になるように延設された複数のモジュールに構成されていて、これら各モジュールを照射可能に前記光源が配置されていることを特徴とする脱臭装置。
前記光触媒体の各モジュールどうしが、その上流側端と下流側端とで互い違いに隔壁を介して接続されていると共に、流入した被処理ガスが前記光触媒体の各モジュール内を通過するようになっている請求項１の脱臭装置。
前記光源が、互いに向き合う一対の前記モジュール間の下流側に配置されている請求項１又は２の脱臭装置。
請求項１〜３のいずれか１の脱臭装置を用いて、被処理ガスを処理する脱臭方法。