JP2006204683A - 化学汚染物質、特定悪臭成分や細菌類などの分解除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各事業所などより排出される排気中の化学汚染物質（臭気など）の分解除去、各事業所の建物たとえば室内のバクテリアなどの細菌の不活化・分解除去及び悪臭成分などの分解除去をより簡単な装置でより効果的に行うための装置を開発すること。
【解決手段】下部から被処理ガスを導入し上部に上昇せしめ、上部から循環浄水を落下させて両者を対向的に接触させた反応塔に、紫外線照射装置７をその内部に設けた装置を、化学汚染物質、特定悪臭成分や細菌類などの分解除去装置として使用すること。
【選択図】図１

Description

分解除去装置、更に詳しくは排気ガス中などに含まれる化学汚染物質の分解除去、事業所の建物内のたとえば室内などに存在するバクテリアの如き細菌類の不活化や分解除去、及び排気ガス中などに含まれる特定悪臭成分などの分解除去などに最適な分解装置に関する。

ガス就中排ガス中の有害物質を除去するものとして、従来湿式脱臭装置（スクラバー）が知られている。このスクラバーに於いては、循環して供給される洗浄水が、上部から下部に向けて散水されるとともに、被処理ガスが下部から導入されて、上部に移動しつつガスが先浄水と対向的に接触して洗浄水で洗浄され、ガス中の悪臭成分等の不純物が洗浄水で吸収されて取り除かれる。

上記スクラバーには次の様な難点がある。即ちガスの洗浄水による吸収効率の悪さ、スクラバー内に設けられる充填材に反応生成物や洗浄水中の無機物が付着して接触効率が悪化して反応効率が悪くなる等である。

上記従来のスクラバーの難点を解消するものとして、本発明者等は実用新案登録第３０６５８４９号による手段を開発した。この考案は、その基本は洗浄水が循環して供給されるスクラバーと、該洗浄水中の汚染物質を分解するための光酸化処理装置との二つの装置から成るものである。そしてこの光酸化装置は、スクラバー内に設けられるものではなく、スクラバー外に設けられた循環パイプ内の洗浄水に施されるものであって、この光酸化処理としては、酸化剤を供給するための手段、オゾンを供給するための手段及び紫外線を照射する手段の少なくとも１つの手段を行うものである。このようにこの考案ではあくまで光酸化処理をスクラバー内ではなく、別途に設けられた循環パイプ内で洗浄水に施した後、スクラバーに供給するものである。

また更に必要に応じ、スクラバーから排出されるガスに、第２の光酸化処理手段が施されるものである。

従ってこの考案は、スクラバーとスクラバー外で洗浄水に施して処理を行う光酸化処理手段との組合せ、及び更に必要に応じ、スクラバーのガス排出パイプに於いて第２の光酸化処理を行うものである。なお光酸化処理手段は上記で述べた通り、３種の手段の少なくとも１手段を行うものであり、光酸化処理手段自体も３つの手段を行うための装置が必要となる。このように数多くの装置がスクラバーに設けられているため、多大な設置面積が必要なばかりでなく、装置自体が極めて複雑となっている。

またその除去効果の面から見ても、この考案では次の様な難点がある。即ち汚染物質の除去は、原則的にスクラバー内でガス中に含まれている汚染物質が洗浄水に吸収されるものであり、その補助としてスクラバーの外部に設けられた循環パイプに供給される洗浄水に、光酸化処理手段が付加されるものであるために、従来のスクラバーの難点が充分に解決されず、またたとえ紫外線等の光酸化処理手段がスクラバー外部で洗浄水の循環用パイプに施されても、その処理効果が不充分である。特に紫外線による汚染物質の除去は不充分であった。

本発明が解決しようとする課題は、上記実用新案３０６５８４９号の難点を解消することであり、更に詳しくは各事業所などより排出される排気中の化学汚染物質（臭気など）の分解除去、各事業所の建物たとえば室内のバクテリアなどの細菌の不活化・分解除去及び悪臭成分などの分解除去をより簡単な装置でより効果的に行うための装置を開発することである。

本発明の課題は以下の手段の採用により解決される。
紫外線照射装置をその内部に有する反応塔を有する装置を上記分解除去処理に使用することである。

更に望ましくは、
（イ）下部から被処理ガスを導入し上部に上昇せしめ、上部から循環浄水を落下させて両者を対向的に接触させて、被処理ガス中の不純物を除去する反応塔に
（ロ）紫外線照射装置を付設した装置を、
（ハ）上記ガス中の化学汚染物分解除去や細菌の不活化等に使用すること
により解決される。

本発明の上記課題は更に上記反応塔に、酸化剤供給装置及び反応助剤供給装置の少なくとも１つを付設することにより、より効果的に解消される。

本発明を図面を参照しつつ以下に詳しく説明する。
図１は本発明分解除去装置の望ましい具体例の一例の縦断面図であり、（１）は反応塔、（２）は被処理ガス導入用パイプであり、このパイプ（２）には下部に向けてガスを放出する放出口（１３）が複数個設けられている
（３）は反応塔下部に設けられた循環洗浄水の貯水部であり、循環パイプ（４）を介して反応塔（１）の上部より下部に向けて、複数個の散水口（１４）から洗浄水が散水される。なお循環水の供給量を調節するための循環パイプ（４）にバルブと流量計（５）が設けられている。更に循環水の蒸発などによる減量を補給するための補給水供給口（１４）が貯水部（３）に設けられている。

反応塔（１）内には、紫外線照射装置（７）を少なくとも２個以上望ましくは４〜６箇程度設け、反応塔（１）内で紫外線を照射出来るようにする。

被処理ガスは、洗浄水と対向的に接触しつつ上部に移動し、この間に不純物が分解除去されて、排出口（８）より、排出される。

本発明装置は更に、反応塔（１）の外部に設けられた洗浄水循環パイプ（４）に必要に応じ反応剤供給装置（９）及び反応助剤供給装置（１０）が設けられ、反応塔（１）内に於いて、被洗浄水に含まれる各種の不純物や細菌類を更に一段と効率よく分解除去することが出来る。

また分解助剤供給装置（１０）は、通常更に酸供給装置（１１）とアルカリ供給装置（１２）に分けられる。

以下に本発明について更に詳しく説明する。
（イ）一つの反応塔内に紫外線照射装置、たとえば高出力低圧水銀ランプを複数本取り付け、望ましくは紫外線の所定の波長たとえば184.9や253.7nmの放射強度を高め、短時間で被処理ガス中の不純物や細菌類を分解除去したり、不活化することである。なお、紫外線照射により、不純物等の化学物質は分解や結合を行うものであり、これにより不純物を除去することが出来る。
（ロ）高出力低圧水銀ランプは、たとえば波長184.9nmでオゾンガスを生成することができる。このオゾンにより不純物や悪臭物質等を分解する。
（ハ）導入排気ガスなどを下部の貯水部に噴きつけて、ガスなどに湿度を与え、強力なラジカルの生成を促進する。
（ニ）湿度が不足の場合はにより、洗浄水を循環的に供給することにより、オゾンが反応性の富んだラジカル［遊離基］（活性酸素種：ヒドロキシラジカル・ヒドロペルオキシラジカル・スーパーオキシド・発生期の酸素など）を豊富に生成せしめ更に反応効率を高める。
（ホ）導入排気ガスなどの汚染濃度が高い場合には、反応剤として酸化剤（たとえば過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ、過マンガン酸カリウムなど）を別途注入することができ、ラジカルの生成の効果をさらに相乗的に高めることができる。
（ヘ）導入排気ガスなどのｐHが中性を大きく離れる場合や変動する場合、又は反応生成物のｐHを変化させたりする場合は、反応助剤としてｐH調整剤、酸剤、アルカリ剤を適宜注入することができ、同様にラジカルの生成をさらに高めることができる。

光反応によるラジカル反応につついて、参考までにその反応を示せば下記の如きである。

また光線（紫外線）に基ずく分解反応、オゾンの分解反応及びラジカルによる分解反応のについて、その反応式を参考までに示す。
光反応によるラジカル反応式
１．アンモニアによる窒素酸化物の紫外線還元分解反応（乾式選択還元反応）
ＵＶ波長２５３．７ｎｍ
（１）ＮＯ_ｘ＋２Ｘ／３ＮＨ_３＝（３＋２Ｘ）／６Ｎ_２＋ＸＨ_２Ｏ
（２）６ＮＯ＋４ＮＨ_３ ＝ ５Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ
（３）６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３ ＝ ７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ

２．アンモニアによるオゾンの光分解反応
ＵＶ波長２５３．７ｎｍ
（１）３Ｏ_３＋２ＮＨ_３ ＝ Ｎ_２＋３Ｏ_２＋３Ｈ_２Ｏ
（２）Ｏ_３＋２ＮＨ_３ ＝ Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ

３．ヒドロキシラジカルによるアンモニアの光分解反応
ＵＶ波長 １８４．９ｎｍ＋２５３．７ｎｍ
（１）２ＮＨ_３ ＋３ＨＯ・ ＝ Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ＋３Ｈ^＋
（２）２ＮＨ_３ ＋６ＨＯ・ ＝ Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ
（３）２ＮＨ_３ ＋３Ｏ・ ＝ Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ

本発明の特に大きな特徴について更に述べれば以下の通りである。
（１）反応塔内に高出力低圧水銀ランプを少なくとも２本、好ましくは４〜６本設置することにより、紫外線の放射強度を高め導入排気ガス中に含まれる汚染物質の分解効率を飛躍的に向上させる。

本発明の原則は紫外線照射による化学汚染物質や細菌類の分解、不活性化を図ることであり、必ずしも洗浄水を必要としない。但し、紫外線照射の上記の各作用をより効率的に行うには適度の湿りが極めて望ましく、この場合には洗浄水を供給し、また必要に応じ貯水部に貯水し、水分（湿分）を反応塔に供給するものである。
（２）散水状態、噴霧状態、または加湿状態での紫外線放射によりオゾンなどの酸化剤に励起を与え、フッ素につぐ酸化還元電位の高いヒドロキシラジカルをより生成し易くし、反応効率を飛躍的に向上させる。

（３）ラジカルはすでにのべた通り酸化剤単独より更に反応効率が向上する。
（４）反応塔内には原則として隔壁は無いが、必要に応じ第１室として汚染成分を含むガスなどを導入する入口部より下部水槽を含む範囲、第２室として加湿状態を作り、ラジカルの生成を促す範囲、第３室として第２室の上部に位置し残存の汚染成分をさらに分解するドライ状態の強い範囲で構成される反応塔とすることも出来る。

本発明に於いて対象となる被処理ガスとしては各事業所などより排出される排気中の化学汚染物質（臭気など）を含むもの、各事業所などの建物（室内）のバクテリアなどの細菌を含むもの、及び各事業所などから発生する悪臭成分を含むものを代表例として挙げることが出来るが、特にこれ等に限定されるものではなく、広く望ましくない成分を含むものが対象となる。

更に詳しくは悪臭成分としては、国の規制基準にかかる以下の物質等を代表例として挙げることが出来る。アンモニア、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、イソブタノール、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、トルエン、スチレン、キシレン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸等である。

また微生物としては、たとえば、大腸菌、サルモネラ菌、レジオネラ菌、バチルス菌、コレラ菌、結核菌、黄色ブドウトウ球菌、ミクロコッカス菌の如きバクテリヤ（細菌）をはじめその他ミズカビなどの藻状菌、コウジカビ、アオカビまた酵母などの子のう菌類を総称した糸状菌を例示できる。

その他環境衛生上問題のある各種化学物質をたとえば、ホルムアルデヒド、アセトン、エチルメチルケトン、エチレン、アセチレン、メタン、エタン等を代表例として挙げることができる。

本発明に於ける分解装置としては、図２に示す如く、紫外線照射装置を内部に有し、下部から被処理ガスを導入出来、上部より処理ガスを排出出来る構造の反応塔から成るものを原則とし、更にたとえば図１に示す如く従来のスクラバーの様な洗浄水を循環せしめ得る湿式脱具装置の様なものをそのまま使用することも出来る。

本発明に於いて使用される紫外線照射装置としては、そのもの自体は従来から使用されてきた各種のものがいずれも有効に使用され、たとえば水銀ランプを複数個取付けたものを代表例として例示出来、特に１８４．９ｎｍ、２５３．７ｎｍの波長の紫外線を照射出来るものを望ましいものとして示すことが出来る。

本発明に於いて必要に応じ使用される酸化剤としては、たとえば過酸化水素（水）、次亜塩素酸アルカリ、たとえば次亜塩素酸ソーダ、過マンガン酸アルカリ等たとえば過マンガン酸カリを例示出来る。

また反応助剤の一種たるｐＨ調整剤としても従来から使用されて来た各種のｐＨ調整剤が広い範囲で使用出来る。また他の反応助剤である酸やアルカリとしてはその代表例を示せば３０〜９０％硫酸、７５〜９０％リン酸、２０〜５０％水酸化ナトリウム、２０〜５０％水酸化カリウムを例示出来る。

本発明に於いて必要に応じ使用される酸化剤、反応助剤の使用量は、被処理ガスの種類、その不純物の濃度、紫外線照射装置の種類や量により、大きく変動し、これ等を勘案して、適宜決定されるが、たとえば酸化剤では０〜１０００ｐｐｍ、反応助剤としては０〜１％程度である。

本発明に於いては次の様な効果を得ることが出来る。
（い）被処理ガス中に含まれる汚染物質の分解効率を紫外線照射強度の可変 で飛躍的に向上させることが出来る。
（ろ）酸化剤に励起を与えラジカルを生成せしめ、これにより反応効率を飛躍的に向上させる。
（は）被処理ガス中に含まれる汚染物質の種類、濃度、及び紫外線の透過状態により本数と配置を決めるため、紫外線照射強度を自由にコントロールでき、極めて効率良く照射が出来る。
（に）被処理ガスを下方の貯水部と接触、たとえば吹き付けて、湿度を該ガスに与え、ラジカルの生成を一段と有効にし、汚染物質の分解を促進させることができる。
（ほ）被処理ガスを下方の水槽と接触させ、ガス温度を低下せしめ、酸化剤のラジカル化を有効にして汚染物質の分解を促進させることが出来る。
（へ）ＰＨセンサー、オゾンセンサー、臭センサー等の各種センサーを使用することにより全自動運転が可能となる。
（と）装置全体がコンパクト設計なので設置スペースが少なくてすむ。

以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

図２に示す装置（２０）を使用して行った。即ち本装置（２０）の下部に設けられたガス導入口（２１）より表２に示す組成の排ガス２を１ｍ^３／分の処理量で導入し、本装置（２０）の上側部の排出口（２２）より表３の組成の処理ガスを排出した。本装置（２０）には、紫外線ランプ（２３）として、波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍのも２波長を放射するものを使用した。また本装置（２０）には、洗浄水を循環して使用するためのスプレー装置（２４）を設け、更に本装置（２０）の下部に貯水部（２５）を設けた。

上記結果から処理後のガスの汚染物質は極めて少なくなり、その除去効果の大きいことが判る。

上記実施例１に於いて、表２に代えて表４の組成のガスを使用し、且つ表５の排ガスを排出せしめた。

上記実施例１に於いて、表２に代えて表５の組成のガスを使用し、且つ表６の排ガスを排出せしめた。

上記実施例１に於いて、表２に代えて表８の組成のガスを使用し、且つ表９の排ガスを排出せしめた。

図１は本発明装置の一例を示す説明図である 図２は本発明装置の他の例を示す説明図である

符号の説明

１ ： 反応塔
２ ： 被処理ガス導入口
３ ： 貯水部
４ ： 循環用パイプ
５ ： 補給水口
６ ： 散水口
７ ： 紫外線照射装置
８ ： 処理ガスの排出口
９ ： 反応剤供給装置
１０： 反応助剤供給装置
１１： 酸供給装置
１２： アルカリ供給装置
１３： 被処理ガス口
２０： 反応塔
２１： 被処理ガス導入口
２２： 処理ガス排出口
２３： 水銀ランプ
２４： 水銀ランプ
２５： 洗浄水（循環水）導入口

Claims (5)

1. 紫外線照射装置をその内部に設けた反応塔を有することを特徴とする化学汚染物質、特定悪臭成分や細菌類などの分解除去装置
2. （イ）下部から被処理ガスを導入して、上部に向けて上昇せしめ、上部から循環洗浄水を落下させて、両者を対向的に接触させて、被処理ガス中の不純物を除去する反応塔に、
   （ロ）紫外線照射装置を、
   （ハ）上記反応塔内部に設けたこと
   を特徴とする化学汚染物質、特定悪臭成分や細菌類などの分解除去装置
3. 上記反応塔の循環洗浄水用循環パイプに、酸化剤供給装置及び反応助剤供給装置の少なくとも１つを更に設けた請求項２に記載の分解除去装置
4. 上記反応塔下部に循環水の貯水部を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の分解除去装置
5. 上記反応助剤供給装置が更に酸供給装置とアルカリ供給装置とから成るものである請求項３に記載の分解除去装置

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