JP2011031227A - Air cleaning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場内の揮発性有機化合物雰囲気を改善することが可能な空気浄化システムに関するものである。 The present invention relates to an air purification system capable of improving a volatile organic compound atmosphere in a factory.
浮遊粒子状物質(以下、SPM;Suspended Particulate Matter)による人の呼吸器への悪影響、光化学オキシダントによる目やのどへの刺激や呼吸器への悪影響などの健康被害は未だに生じており、これら大気汚染物質への対処が求められている。このSPM及び光化学オキシダントの発生原因は多岐に渡っているが、揮発性有機化合物(以下、VOC;Volatile Organic Compounds)がその原因の1つとなっている。 Suspended Particulate Matter (hereinafter referred to as “SPM”) has caused adverse health effects such as adverse effects on human respiratory tracts, irritation to eyes and throat and adverse effects on respiratory tracts due to photochemical oxidants. There is a need to deal with substances. There are various causes for the generation of SPM and photochemical oxidant, and volatile organic compounds (hereinafter referred to as VOC) are one of the causes.
そのため、VOCを排出している工場等では、排気ダクトの途中にVOC処理装置を設置して、VOCを分解、除去する対策を行っている。しかし、VOCを溶剤として保管使用している化学工場、塗装工程がある塗装工場や印刷工場、洗浄工程がある工場等では、工場内が常にVOC雰囲気にさらされており、劣悪な作業環境となっている。 Therefore, in a factory or the like that discharges VOC, a VOC treatment device is installed in the middle of the exhaust duct to take measures to disassemble and remove the VOC. However, in chemical factories that store and use VOC as a solvent, painting factories with painting processes, printing factories, factories with cleaning processes, etc., the factories are constantly exposed to the VOC atmosphere, resulting in a poor working environment. ing.
なかでも、VOCの一部である水溶性の揮発性有機化合物(以下、WSOC;Water Soluble Organic Compounds)は、トルエンなど難水溶性VOCの代替として、塗装工場で使用されるようになってきているほか、製品の乾燥工場ではイソプロピルアルコール(IPA)が使用されるなど、工場内の空気中にWSOCが含まれる場合は多い。 Among these, water-soluble volatile organic compounds (hereinafter referred to as “WSOC”), which are a part of VOCs, are increasingly used in paint shops as an alternative to poorly water-soluble VOCs such as toluene. In addition, there are many cases where WSOC is contained in the air in the factory, for example, isopropyl alcohol (IPA) is used in the drying factory of the product.
このようなVOCを分解除去する方法としては、(a)直接燃焼法、(b)蓄熱燃焼法、(c)触媒燃焼法、(d)生物分解法、(e)活性炭吸着法、(f)低温プラズマ分解法などが知られている(特許文献1、特許文献2等)。
Methods for decomposing and removing such VOC include (a) direct combustion method, (b) thermal storage combustion method, (c) catalytic combustion method, (d) biodegradation method, (e) activated carbon adsorption method, (f) Low temperature plasma decomposition methods are known (
しかしながら、VOCを分解除去する方法として用いられている上記(a)〜(c)の各種燃焼法においては、CO2の排出量が多くなるという問題点があり、コスト面から採用しているのは大規模な事業所のみであり、また、分解生成物がダイオキシン等の有害物質を発生させる危険性があるという問題点があった。 However, in the various combustion methods (a) to (c) used as a method for decomposing and removing VOC, there is a problem that the amount of CO 2 emission increases, which is adopted from the viewpoint of cost. Is a large-scale office only, and there is a problem that decomposition products may cause harmful substances such as dioxins.
また、(d)生物分解法においては、分解速度が遅い上、入口濃度が変動すると分解効率が不安定になりやすいという問題点があり、(e)活性炭吸着法においては、活性炭が破過した場合、活性炭を産業廃棄物にして処理しなければならないという問題点があった。また、再生を行う場合は、熱などのエネルギーを投入しなければならず、脱着した場合は溶剤の回収装置が必要となるという問題点があった。さらに、(f)低温プラズマ分解法においては、大量処理ができないといった問題点が挙げられる等、既存の方法は様々な問題を抱えていた。 In addition, (d) in the biodegradation method, there is a problem that the degradation rate is slow and the degradation efficiency tends to become unstable when the inlet concentration varies. (E) In the activated carbon adsorption method, the activated carbon broke through. In this case, there was a problem that the activated carbon had to be treated as industrial waste. In addition, when regeneration is performed, energy such as heat must be input, and in the case of desorption, a solvent recovery device is required. Furthermore, (f) the low temperature plasma decomposition method has various problems such as a problem that a large amount of processing cannot be performed.
一方、WSOC除去には、上記の方法のほか、(g)吸収法の適用が可能であるが、薬液の維持管理や廃液処理が必要なため、ランニングコストが高くなるほか、吸収液として水を使用した場合は、除去性能及び補給水量の増加などの問題点があった。そのため、簡易なシステム構成で、工場内の揮発性有機化合物雰囲気を改善することが可能な空気浄化システムの開発が切望されていた。 On the other hand, in addition to the above method, (g) the absorption method can be applied to remove WSOC. However, maintenance and management of the chemical solution and waste liquid treatment are required, which increases the running cost and uses water as the absorption solution. When used, there were problems such as an increase in removal performance and amount of makeup water. Therefore, development of an air purification system capable of improving the volatile organic compound atmosphere in the factory with a simple system configuration has been eagerly desired.
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡易なシステム構成で、処理対象空気中に含まれる水溶性有機化合物を効率良く分解・除去することができる空気浄化システムを提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to efficiently decompose water-soluble organic compounds contained in the air to be treated with a simple system configuration. It is to provide an air purification system that can be removed.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の空気浄化システムは、容器内に所定の充填材が設置され、該充填材の上部から水が滴下されるように構成されると共に、前記充填材の下部に前記充填材の上部から滴下された水が貯留される貯留部が形成され、前記貯留部に、微細気泡を発生させる微細気泡発生器が設置されたスクラバーと、容器内に光触媒及び紫外線ランプが設置されたリアクターとを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the air purification system according to
また、請求項2に記載の空気浄化システムは、容器内に所定の充填材が設置され、該充填材の上部から水が滴下されるように構成されると共に、前記充填材の下部に前記充填材の上部から滴下された水が貯留される貯留部が形成され、前記貯留部に、微細気泡を発生させる微細気泡発生器が設置されたスクラバーと、容器内に光触媒及び紫外線ランプが設置されたリアクターとを備え、前記スクラバーに処理対象空気を導入して、スクラバー内を滴下する水に水溶性有機化合物を溶解させ、前記貯留部において、前記微細気泡によって、前記水に溶解した水溶性有機化合物の分解処理を行った後、この水を前記リアクターに導入し、前記リアクターにおいて、光触媒及び紫外線によって、水溶性有機化合物の分解処理を行うように構成したことを特徴とするものである。
The air purification system according to
上記のような構成を有する請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、スクラバー内において水に溶解した水溶性有機化合物を、スクラバーの底部において微細気泡によって分解させ、その後、リアクター内において光触媒反応によって分解することができるので、水溶性有機化合物の分解率を大幅に向上させることができる。また、スクラバーにおける水溶性有機化合物の吸収液として水を用いることで、ランニングコストを削減することができる。さらに、水溶性有機化合物を溶解した水を連続して処理することができると共に、再度、スクラバーに供給して利用することが可能となるので、空気の加湿によって失われた水を補給するのみで済むので、補給水を大幅に削減することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の空気浄化システムにおいて、前記リアクターにおいて水溶性有機化合物の分解処理がなされた水を、再度前記スクラバーに循環供給するように構成したことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the air purification system according to the first or second aspect of the present invention, water in which the water-soluble organic compound is decomposed in the reactor is circulated and supplied to the scrubber again. It is characterized by that.
上記のような構成を有する請求項3に記載の発明によれば、スクラバーにおいて水溶性有機化合物を溶解した水を、スクラバーの貯留部及びリアクターにおいて連続して処理することができると共に、再度、スクラバーに供給して利用することが可能となるので、スクラバーへの補給水を大幅に削減することができる。 According to the invention of claim 3 having the above-described configuration, the water in which the water-soluble organic compound is dissolved in the scrubber can be continuously processed in the scrubber storage unit and the reactor, and again the scrubber. Therefore, it is possible to greatly reduce the amount of makeup water supplied to the scrubber.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記微細気泡が、オゾン含有微細気泡であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the air purification system according to any one of the first to third aspects, the fine bubbles are ozone-containing fine bubbles.
上記のような構成を有する請求項4に記載の発明によれば、オゾン含有微細気泡中のオゾンとWSOCの直接反応が起こるだけでなく、オゾン分子が循環水中に効率良く溶解し、水中のオゾン分子は自己分解によりヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種を生成する。これにより、水中において、ヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種による酸化反応が起こるため、効率良くWSOCを分解することができる。 According to the invention of claim 4 having the above-described configuration, not only the direct reaction of ozone and WSOC in ozone-containing fine bubbles occurs, but also ozone molecules are efficiently dissolved in the circulating water, Molecules generate various active species such as hydroxy radicals (.OH) by autolysis. As a result, oxidation reaction by various active species such as hydroxy radical (.OH) occurs in water, so that WSOC can be efficiently decomposed.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記光触媒が、粉末状のTiO2光触媒を所定のプラスチック表面又は繊維小片表面に担持したもの、又は、担持媒体として布帛を用いたものであることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the air purification system according to any one of the first to fourth aspects, the photocatalyst carries a powdery TiO 2 photocatalyst on a predetermined plastic surface or a small fiber surface. Or using a fabric as a carrier medium.
上記のような構成を有する請求項5に記載の発明によれば、粉末状のTiO2光触媒を所定のプラスチック表面又は繊維小片表面に担持したものを用い、これを所定の大きさに切断して短冊状にし、処理対象となる溶液内に分散させ、水流により自由に動くことができるように設置する、あるいは、容器の中央部又は底部に層状に固定配置することにより、紫外線ランプから照射されるエネルギーを効率良く受けることができるので、光触媒反応による水溶性有機化合物の分解処理を高効率で行うことができる。また、254nm等の短波長の紫外線を用いれば、オゾンから活性種も生成されるため、より効率的に分解が起こる可能性がある。さらに分解効率を高めるためには、担持媒体として布帛を用いると良い。 According to the invention described in claim 5 having the above-described configuration, a powdery TiO 2 photocatalyst supported on a predetermined plastic surface or fiber piece surface is used and cut into a predetermined size. Irradiate from an ultraviolet lamp by making it into a strip shape, disperse it in the solution to be treated and install it so that it can move freely with water flow, or by placing it in a layered manner at the center or bottom of the container Since it can receive energy efficiently, the decomposition process of the water-soluble organic compound by a photocatalytic reaction can be performed with high efficiency. In addition, when ultraviolet rays having a short wavelength such as 254 nm are used, active species are also generated from ozone, so that decomposition may occur more efficiently. In order to further increase the decomposition efficiency, it is preferable to use a cloth as a carrier medium.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記リアクターが複数個用いられ、それらが互いに直列に接続されていることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記リアクターが複数個用いられ、それらが互いに並列に接続されていることを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項6又は請求項7に記載の発明によれば、処理対象空気中に含まれる揮発性有機化合物の濃度が高い場合などにも対応することができる。
A sixth aspect of the present invention is the air purification system according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of the reactors are used and are connected in series to each other. To do.
A seventh aspect of the present invention is the air purification system according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of the reactors are used and are connected in parallel to each other. To do.
According to invention of Claim 6 or Claim 7 which has the above structures, it can respond also to the case where the density | concentration of the volatile organic compound contained in process target air is high.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記リアクターの内壁にステンレス板が設置されていることを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項8に記載の発明によれば、リアクター内に設置された紫外線ランプから照射される紫外光をより効率良く光触媒に照射することができる。
The invention according to claim 8 is the air purification system according to any one of
According to invention of Claim 8 which has the above structures, the ultraviolet light irradiated from the ultraviolet lamp installed in the reactor can be irradiated to a photocatalyst more efficiently.
請求項9に記載の発明は、請求項2乃至請求項8のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記処理対象空気に含まれる揮発性有機化合物濃度を測定し、この測定値に基づいて、該システムの運転を制御するように構成したことを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項9に記載の発明によれば、処理対象空気に含まれる揮発性有機化合物濃度が低い場合には、適宜、システムの運転を停止することができるので、より経済性に優れた空気浄化システムを提供することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the air purification system according to any one of the second to eighth aspects, the concentration of a volatile organic compound contained in the processing target air is measured, and the measured value is used. The system is configured to control the operation of the system.
According to the invention described in claim 9 having the above-described configuration, when the concentration of the volatile organic compound contained in the air to be processed is low, the operation of the system can be appropriately stopped, so that it is more economical. It is possible to provide an air purification system having excellent properties.
請求項10に記載の発明は、請求項3乃至請求項9のいずれか1項に記載の空気浄化システムにおいて、前記リアクターにおいて水溶性有機化合物の分解処理がなされた水に含まれる全有機炭素濃度を測定し、この測定値に基づいて、該システムの運転を制御するように構成したことを特徴とするものである。 A tenth aspect of the present invention is the air purification system according to any one of the third to ninth aspects, wherein the total organic carbon concentration contained in the water in which the water-soluble organic compound is decomposed in the reactor And the operation of the system is controlled based on the measured value.
上記のような構成を有する請求項10に記載の発明によれば、リアクターにおいて水溶性有機化合物の分解処理がなされた水に含まれる全有機炭素濃度(TOC濃度)が高い場合には、適宜、送風機の運転を停止し、オゾン含有微細気泡と紫外光照射下での光触媒による分解によって循環水中のTOC濃度を下げる運転をすることができるので、より有用性の高い空気浄化システムを提供することができる。
According to the invention of
本発明によれば、簡易なシステム構成で、処理対象空気中に含まれる水溶性有機化合物を効率良く分解・除去することができる空気浄化システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air purification system which can decompose | disassemble and remove the water-soluble organic compound contained in process target air efficiently by simple system structure can be provided.
以下、本発明に係る空気浄化システムの具体的な実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an air purification system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1−1)実施例1の構成
(1−1−1)全体構成
本実施例の空気浄化システムは、図1に示すように、大別して、WSOCを含む処理対象空気を水と接触させることにより、処理対象空気中のWSOC濃度を低減させるスクラバー1と、このスクラバー1に供給される循環水に溶解したWSOCを、所定の紫外光照射下で光触媒によって分解するリアクター2とから構成されている。
(1-1) Configuration of Example 1 (1-1-1) Overall Configuration As shown in FIG. 1, the air purification system of this example is roughly divided to bring processing target air containing WSOC into contact with water. The
(1−1−2)スクラバーの構成
前記スクラバー1は筒状容器10から構成され、その容器の中央部には所定の充填材11が充填され、この充填材11の上下にはそれぞれ上部空間12及び下部空間13が形成されている。そして、前記下部空間13の底部には、処理対象空気中に含まれるWSOCを溶解した循環水が貯留されるように構成されている(以下、循環水貯留部13aという)。
(1-1-2) Configuration of Scrubber The
また、前記下部空間13の上側部には、処理対象空気を該スクラバー1内に導入する空気供給配管14が接続されると共に、前記循環水貯留部13aの側部には、空気中のWSOCを溶解した循環水を後述するリアクター2に送るための循環水排出配管15が接続されている。なお、前記空気供給配管14には送風機16が設けられ、スクラバー1内に導入する空気量を適宜調整できるように構成されている。また、前記筒状容器10には、円柱状容器だけでなく、角柱状容器も含まれる。
In addition, an
また、前記循環水貯留部13a内には微細気泡発生器30が設置され、前記スクラバー1の下部から導出された第1の微細気泡発生用配管31a、この配管31aに接続された微細気泡発生用ポンプ31、さらに第2の微細気泡発生用配管31bを介して、その末端に設置された前記微細気泡発生器30から微細気泡を発生させることができるように構成されている。また、前記微細気泡発生器30には、オゾン供給配管32を介してオゾン発生器33あるいはオゾンガスボンベが接続され、前記微細気泡発生器30にオゾンガスを供給することができるように構成されている。
In addition, a
なお、前記微細気泡発生器30は、高速せん断方式等によりnmサイズ又はμmサイズ、あるいはその両方の気泡径を有する微細気泡を発生させる装置であり、これにより循環水貯留部13a内において数十nm〜数十μmの微細気泡を発生させることができるように構成されている。なお、ここでいう微細気泡とは、マイクロサイズの気泡、ナノサイズの気泡、またはその両方を含む気泡であり、微細気泡発生直後の粒径が数十nm〜数十μmの微細な気泡をいう。
The
ここで、微細気泡を発生させる方法としては、ガラスや金属やセラミックなどの微粒子を弱く結合したポーラスフィルタ、または、金属板などに微細孔を開け、空気を加圧しながら押込み、急速な流れを作ることで微細気泡を発生させる方法、エゼクタ一方式、スタティックミキサー方式、ベンチュリー管方式、または、加圧溶解方式がある。これらのうちいずれか、または、少なくとも2つ以上を組み合わせて微細気泡を発生させる。 Here, as a method for generating fine bubbles, a fine flow is formed in a porous filter or a metal plate that is weakly bonded with fine particles of glass, metal, ceramic, etc., and air is pressed in to make a rapid flow. There are a method of generating fine bubbles, an ejector method, a static mixer method, a venturi tube method, or a pressure dissolution method. Any of these or a combination of at least two or more generates fine bubbles.
また、オゾンによって酸化される有機物としては、不飽和結合を有するオレフィン系やアセチレン系化合物、芳香族短環・縮合環化合物、炭素・炭素二重結合を持つ化合物、アミン、硫化物などの求核類、アルコール、アルデヒド、エーテルなどの酸素を含む化合物、さまざまな型の炭素・金属結合などが挙げられる。これらの物質が処理対象空気中に存在していれば、本システムにおいて分解・除去することができる。 Examples of organic substances oxidized by ozone include olefinic and acetylenic compounds having unsaturated bonds, aromatic short ring / condensed ring compounds, compounds having carbon / carbon double bonds, amines, sulfides, and other nucleophilic compounds. , Compounds containing oxygen such as alcohols, aldehydes and ethers, and various types of carbon / metal bonds. If these substances are present in the air to be treated, they can be decomposed and removed in this system.
なお、図1に示した本実施例においては、微細気泡発生器30にはオゾン供給配管32を介してオゾンが導入されるように構成されているが、循環水に溶解したWSOC濃度が低い場合は、オゾンの代わりに空気を投入して、微細気泡を発生させるように構成しても良い。
In the present embodiment shown in FIG. 1, the
また、前記スクラバー1の上部空間12には散水ヘッダー17が設けられ、後述するリアクター2で処理された循環水を前記充填材11に散水することができるように構成されている。また、散水ヘッダー17の上部にはミストセパレータ18が設けられ、このミストセパレータ18を通過した処理後の空気が、筒状容器10の上端に設けられた空気排出配管19を介して再び処理対象室内に供給されるように構成されている。なお、この空気排出配管19には、オゾン分解触媒フィルタ20が設置されている。
Further, a sprinkling
なお、前記オゾン分解触媒フィルタ20は連続した多孔質形状、三次元網目構造、または、ハニカム形状となっており、空気排出配管19中に設置されている。また、オゾン分解触媒フィルタ20は、二酸化マンガンやニッケル酸化物などを主成分としており、これらをフィルタ担体に担持して構成されている(例えば、ハニフル−ZCH2シリーズ:ニチアス製)。
The ozone
上記のような構成を有するスクラバー1においては、筒状容器10の下方から導入された処理対象空気中のWSOCは、散水ヘッダー17によって上部から滴下された循環水(水)と効率良く接触し、充填材11の表面に形成された液膜によって吸収され、処理対象空気中から除去される。
In the
なお、上記充填材11としては、有効面積が大きく、圧損が小さいこと、合成樹脂製で化学的、機械的性質が強いこと、軽量で充填材取出し作業が容易であること、懸濁物質(SS)などの付着物の除去が容易であること、といった条件を満たす充填材が好ましい(例えば、テラレット(商品名):月島環境エンジニアリング社製)。なお、処理対象物質によっては、容易に気液接触面積を向上できる気化式加湿膜(例えば、VHRシリーズ:ウェットマスター社製)を利用しても良い。
The
(1−1−3)リアクターの構成
前記リアクター2は筒状容器21から構成され、その容器内には、布帛などに担持した所定の光触媒22と紫外線ランプ23が設置されている。また、このリアクター2は、前記循環水排出配管15及び循環ポンプ24を介して、スクラバー1から排出された循環水がリアクター2の下部から導入されるように構成されている。また、リアクター2の上部には循環水用配管25が接続され、この循環水用配管25を介して、処理後の循環水がスクラバー1内に設置された前記散水ヘッダー17に供給されるように構成されている。さらに、前記リアクター2の内壁には、紫外光を反射するステンレス板26が設置されている。なお、前記布帛とは、織物、編み物、不織布などの繊維製品を指す。
(1-1-3) Reactor Configuration The
なお、前記光触媒22としては、粉末状TiO2光触媒をプラスチック表面や繊維小片表面に担持したもの、又は、担持媒体として布帛(ポリオレフィンのような疎水性繊維または親水性繊維)を用いたものを、所定の大きさに切って短冊状にしたものを用いることが好ましい。そして、粉末状TiO2光触媒をプラスチック表面や繊維小片表面に担持したもの、又は、粉末状TiO2光触媒を担持した布帛をリアクター2内に分散させ、水流により自由に動くことができるように設置する、あるいは、容器の中央部に層状に固定配置する。
In addition, as the
また、紫外線ランプ23としては、水中で使用可能な紫外線ランプ(主波長254nm(UV254)、主波長254nm(185nmを数%含む、(UV254+185))を用いることが好ましい。
Further, as the
なお、上記のように構成した光触媒22をリアクター2内に分散配置した場合には、光触媒22は容器内の水流により移動が可能となるため、紫外線ランプ23から照射されるエネルギーを効率良く受けることができる。また、本実施例においては、リアクター2の内壁に紫外光を反射するステンレス板26を設置したことにより、紫外線ランプ23から照射される紫外光をより効率良く光触媒22に照射することができる。なお、前記筒状容器21には、円柱状容器だけでなく、角柱状容器も含まれる。また、前記リアクター2の径は、前記スクラバー1の径より小さく設定されている。
When the
(1−2)作用
上記のような構成を有する本実施例の空気浄化システムは、以下のように作用する。まず、スクラバー1においては、散水ヘッダー17によって上部から滴下された循環水(水)によって充填材11の表面に液膜が形成されている。このスクラバー1に、空気供給配管14を介してWSOCを含む処理対象空気が導入されると、この処理対象空気は筒状のスクラバー1内を上昇し、充填材11の表面に形成された液膜と接触する。その結果、処理対象空気中に含まれるWSOCは、充填材11の表面に形成された液膜によって吸収され、処理対象空気中から除去される。
(1-2) Operation The air purification system of the present embodiment having the above-described configuration operates as follows. First, in the
このようにしてWSOCが除去された処理対象空気は、ミストセパレータ18を経た後、空気排出配管19を介して再び室内に供給される。なお、この場合、スクラバー1の循環水貯留部13aで発生させたオゾンが処理対象空気中に混入したとしても、オゾン分解触媒フィルタ20によって分解処理される。
The processing target air from which WSOC has been removed in this way passes through the
一方、前記充填材11の表面に形成された液膜によって処理対象空気中のWSOCを溶解した循環水は、スクラバー1の底部の循環水貯留部13aに貯留される。そして、この循環水貯留部13aにおいて、微細気泡発生器30によって循環水中にオゾン含有微細気泡を発生させる。この微細気泡は表面積がミリバブルなどに比べて非常に小さく、気液接触面積が大きいことから、オゾン含有微細気泡中のオゾン分子が循環水中に効率良く溶解する。これにより、オゾン含有微細気泡中のオゾンとWSOCの直接反応が起こるだけでなく、循環水中に溶解したオゾン分子は自己分解によりヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種を生成する。その結果、水中において、ヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種による酸化反応が起こるため、効率良くWSOCを分解することができる。
On the other hand, the circulating water in which WSOC in the air to be processed is dissolved by the liquid film formed on the surface of the
また、一般に、微細気泡には上昇速度が遅いという特徴があり、直径50μmで常温の水中の上昇速度は84mm/minであることが報告されている。スクラバー下部において微細気泡化したオゾンガスは上昇する時間が通常の気泡サイズであるミリバブルなどに比べて非常に長くなる。従って、微細気泡化したオゾンがWSOCと接触する確率が高くなり、また、水側へ溶解する確率も高くなるので、WSOCの分解がより効率的に行われる。 In general, fine bubbles are characterized by a slow ascending rate, and it has been reported that the ascending rate in water at room temperature and a diameter of 50 μm is 84 mm / min. The ozone gas atomized in the lower part of the scrubber has a very long rise time compared to the normal bubble size such as millibubble. Accordingly, the probability that the microbubbled ozone comes into contact with the WSOC is increased, and the probability that the ozone is dissolved to the water side is increased, so that the WSOC is decomposed more efficiently.
次に、前記循環水貯留部13aにおいてWSOCの分解処理がなされた循環水は、循環水排出配管15を介してリアクター2に導入される。リアクター2内には所定の光触媒22が設置されており、スクラバー1においてオゾン分子と接触することなく分解されなかったWSOCを含有した循環水が容器内に導入されると同時に、紫外線ランプ23により所定の波長の紫外線が照射される。このように、リアクター2内において、光触媒22は、バンドキャップ以上のエネルギーの紫外光を紫外線ランプ23によって照射することにより、価電子帯の正孔による酸化反応と伝導帯の電子による還元反応により、水と酸素からヒドロキシラジカル(・OH)等の活性種を生成する。このようにリアクター2内において、正孔ならびにヒドロキシラジカル(・OH)等の活性種による酸化反応が起こるため、WSOCを効率良く分解することができる。
Next, the circulating water subjected to the WSOC decomposition process in the circulating
このようにしてリアクター2においてWSOCの分解処理が行われた循環水は、前記循環水用配管25を介して前記スクラバー1の散水ヘッダー17に供給され、再びスクラバー1内を上昇してくる処理対象空気と接触して、WSOCを吸収する。
The circulating water that has been subjected to the WSOC decomposition process in the
(1−3)効果
上述したように、本実施例の空気浄化システムにおいては、スクラバー1の底部において、オゾンによる酸化分解を行い、その後、リアクター2内において、光触媒反応を行うことにより、WSOCの分解率を大幅に向上させることができるので、オゾン含有微細気泡と布帛などに担持した光触媒とUVランプを用いるといった簡易なシステム構成で、工場などのVOC雰囲気を改善することができる空気浄化システムを提供することができる。
(1-3) Effect As described above, in the air purification system of the present embodiment, the oxidative decomposition by ozone is performed at the bottom of the
特に、オゾン含有微細気泡を用いることにより、オゾンとWSOCの直接反応が起こるだけでなく、循環水中に効率良く溶解したオゾン分子は自己分解によりヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種を生成する。これにより、水中において、ヒドロキシラジカル(・OH)など様々な活性種による酸化反応が起こるため、効率良くWSOCを分解することができる。 In particular, by using ozone-containing fine bubbles, not only the direct reaction between ozone and WSOC occurs, but also ozone molecules that are efficiently dissolved in the circulating water generate various active species such as hydroxy radicals (.OH) by self-decomposition. . As a result, oxidation reaction by various active species such as hydroxy radical (.OH) occurs in water, so that WSOC can be efficiently decomposed.
この2つの反応はオゾン含有微細気泡があればどこでも起こるため、スクラバー下部やリアクター、さらにそれらを接続する配管途中においても起こり得る。例えば、オゾン含有微細気泡を用いると、循環水中に溶解しきれなかったオゾンがオゾンガスとしてスクラバー1内を上昇する。このオゾンガスにより、処理対象空気中に含まれるVOCの内、水に溶解しない疎水性のVOCも分解することができる。
Since these two reactions occur anywhere as long as there are ozone-containing fine bubbles, they can also occur in the lower part of the scrubber, the reactor, and the pipe connecting them. For example, when ozone-containing fine bubbles are used, ozone that could not be dissolved in the circulating water rises in the
また、リアクター2に設置された布帛などに担持した光触媒においては、価電子帯の正孔による酸化反応と伝導帯の電子による還元反応により、水と酸素からヒドロキシラジカル(・OH)等の活性種を生成する。このように、リアクター2においては、正孔ならびにヒドロキシラジカル(・OH)等の活性種による酸化反応が起こるため、より効率良くWSOCを分解することができる。また、リアクター2においては、スクラバー1や循環水貯留部13aよりも循環水の通る幅が狭くなっているため、光触媒やオゾン含有微細気泡とWSOCの接触確率が高められ、分解効率を上昇させることができる。
In addition, in the photocatalyst carried on the fabric or the like installed in the
また、スクラバーにおけるWSOCの吸収液として水を用いることで、ランニングコストを削減することができる。さらに、本実施例によれば、WSOCを溶解した水を連続して処理することができると共に、再度、スクラバーに供給して利用することが可能となるので、空気の加湿によって失われた水を補給するのみで済み、補給水を大幅に削減することができる。また、スクラバー内に設置する充填材を適切に配置することにより、充填密度すなわち気液接触面積を向上させることができるので、処理対象空気中のWSOCの除去性能を容易に向上させることができる。 In addition, the running cost can be reduced by using water as the WSOC absorption liquid in the scrubber. Furthermore, according to the present embodiment, the water in which WSOC is dissolved can be continuously processed, and it can be supplied again to the scrubber for use, so that the water lost due to air humidification can be used. It only needs to be replenished, and the amount of makeup water can be greatly reduced. Moreover, since the packing density, that is, the gas-liquid contact area can be improved by appropriately arranging the filler to be installed in the scrubber, the WSOC removal performance in the air to be processed can be easily improved.
また、本システムは熱などの多大なエネルギーを必要とせず、活性炭などのフィルタ類を使用しないため、産業廃棄物を低減することができる。また、VOCの完全分解は難しいが、水溶性VOCで、臭気のある雰囲気の作業環境を大幅に改善することができる。また、布帛などに担持した光触媒は紫外線ランプが切れない限り連続処理が可能であるため、経済性にも優れている。 Moreover, since this system does not require enormous energy such as heat and does not use filters such as activated carbon, industrial waste can be reduced. In addition, although complete decomposition of VOC is difficult, water-soluble VOC can greatly improve the working environment in an odorous atmosphere. In addition, since the photocatalyst carried on a cloth or the like can be continuously processed as long as the ultraviolet lamp is not cut off, it is excellent in economic efficiency.
(2)他の実施例
本発明は上述したような実施例に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。例えば、上記の実施例においてスクラバー1に設置した充填材11の代わりに熱交換コイルを配置して熱回収を行うと共に、そのコイルフィン面に形成した水膜によって処理対象空気中のWSOCを吸収するように構成しても良い。
(2) Other Embodiments The present invention is not limited to the embodiments described above, and the following modifications can be considered. For example, in the above embodiment, a heat exchange coil is arranged in place of the
また、処理対象室内のVOC濃度などによって、図2及び図3に示すように、リアクターを少なくとも2つ以上用い、これらを直列に接続したり、並列に接続することもできる。 Moreover, as shown in FIG.2 and FIG.3, according to the VOC density | concentration in a process target chamber, as shown in FIG.2 and FIG.3, these can be connected in series or connected in parallel.
また、図4に示すように、処理対象室内の所定の測定箇所のVOC濃度をVOC計(例えば、FID法ポータブルVOC分析計FV−250:堀場製作所製)、または、においセンサ(例えば、ニオイセンサXP−329III:新コスモス電機製)40を用いて測定し、処理対象室内のVOC濃度が予め設定された所定の濃度に達した場合に、制御装置41によって本システムを稼動させるように構成しても良い。これにより、処理対象空気に含まれるVOC濃度が低い場合には、適宜、システムの運転を停止することができるので、より経済性に優れた空気浄化システムを提供することができる。なお、図中“点線”は制御装置による制御信号を示している。
In addition, as shown in FIG. 4, the VOC concentration at a predetermined measurement location in the processing target room is measured using a VOC meter (for example, FID method portable VOC analyzer FV-250 manufactured by Horiba Seisakusho) or an odor sensor (for example, odor sensor). XP-329III (manufactured by New Cosmos Electric Co., Ltd.) 40, and when the VOC concentration in the processing target chamber reaches a predetermined concentration set in advance, the
また、図5に示すように、循環水用配管25の途中に、循環水に含まれるTOC(全有機体炭素)を測定することができるTOC計50(例えば、TOC−4110:島津製作所製)を設置してTOC濃度を測定し、このTOC濃度が予め設定された所定の濃度に達した場合に、制御装置41によって送風機16を停止させるように構成しても良い。これにより、循環水中のTOC濃度が高くなった場合には、適宜、送風機の運転を停止し、オゾン含有微細気泡と紫外光照射下での光触媒による分解によって循環水中のTOC濃度を下げる運転をすることができる。なお、図中“点線”は制御装置による制御信号を示している。
Moreover, as shown in FIG. 5, the TOC meter 50 (for example, TOC-4110: manufactured by Shimadzu Corporation) capable of measuring TOC (total organic carbon) contained in the circulating water in the circulating
また、図6に示すように、スクラバー1とリアクター2を箱の中に収め、一般住宅などのVOC雰囲気の改善と加湿を目的とした空気浄化システムを構成することもできる。なお、補給水は水位センサ、または、フロートスイッチを用いて、適宜、補給することができる自動補給式か、または、水位が低位レベルにきた場合、ポンプ及び紫外線ランプが停止し、使用者が補給水を補給したら再度運転を再開するバッチ補給式とすることができる。
Moreover, as shown in FIG. 6, the
1…スクラバー
2…リアクター
10…筒状容器
11…充填材
12…上部空間
13…下部空間
13a…循環水貯留部
14…空気供給配管
15…循環水排出配管
16…送風機
17…散水ヘッダー
18…ミストセパレータ
19…空気排出配管
20…オゾン分解触媒フィルタ
21…筒状容器
22…光触媒
23…紫外線ランプ
24…循環ポンプ
25…循環水用配管
26…ステンレス板
30…微細気泡発生器
31…微細気泡発生用ポンプ
31a…第1の微細気泡発生用配管
31b…第2の微細気泡発生用配管
32…オゾン供給配管
33…オゾン発生器
40…VOC計又はにおいセンサ
41…制御装置
50…TOC計
DESCRIPTION OF
Claims (10)
容器内に光触媒及び紫外線ランプが設置されたリアクターとを備えたことを特徴とする空気浄化システム。 A storage in which a predetermined filler is installed in the container and water is dropped from the upper part of the filler, and water dropped from the upper part of the filler is stored in the lower part of the filler. A scrubber provided with a microbubble generator for generating microbubbles in the reservoir,
An air purification system comprising a reactor in which a photocatalyst and an ultraviolet lamp are installed.
容器内に光触媒及び紫外線ランプが設置されたリアクターとを備え、
前記スクラバーに処理対象空気を導入して、スクラバー内を滴下する水に水溶性有機化合物を溶解させ、
前記貯留部において、前記微細気泡によって、前記水に溶解した水溶性有機化合物の分解処理を行った後、この水を前記リアクターに導入し、
前記リアクターにおいて、光触媒及び紫外線によって、水溶性有機化合物の分解処理を行うように構成したことを特徴とする空気浄化システム。 A storage in which a predetermined filler is installed in the container and water is dropped from the upper part of the filler, and water dropped from the upper part of the filler is stored in the lower part of the filler. A scrubber provided with a microbubble generator for generating microbubbles in the reservoir,
A reactor in which a photocatalyst and an ultraviolet lamp are installed in a container,
Introducing air to be treated into the scrubber, dissolving a water-soluble organic compound in water dripping inside the scrubber,
In the storage section, after the water-soluble organic compound dissolved in the water is decomposed by the fine bubbles, the water is introduced into the reactor,
An air purification system characterized in that the reactor is configured to decompose a water-soluble organic compound with a photocatalyst and ultraviolet rays.
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