JP3631881B2 - 光触媒流動循環式脱臭装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気から悪臭ガス成分を脱臭する脱臭装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、工場などから排出される排気には、種々の悪臭ガス成分が含まれる。これらの悪臭ガス成分、特に悪臭防止法によって指定されている成分は、脱臭装置により脱臭された後に排出されることが要求される。
【0003】
従来の脱臭装置にはいくつかの脱臭方式のものがある。
まず、物理吸着式と呼ばれるものがある。これは、吸着剤つまり活性炭に代表されるように多孔性の物質に悪臭ガス成分を、ファンデルワールス力による物理吸着によって吸着させ固定するものである。
【0004】
また、化学吸着式と呼ばれるものがある。これは、化学薬品を添加した吸着剤を用い、悪臭ガス成分を吸着剤の物理吸着により吸着した後に、化学薬品との化学反応によりまったく別の成分に変えて無臭化、固定化するものであり、添加する化学薬品の種類により酸性ガスまたはアルカリ性ガスに対応できる。
【0005】
また、薬液式と呼ばれるものがある。これは、薬液(液状の化学薬品)によって悪臭ガス成分を含む空気を洗浄し、悪臭ガス成分と薬液とを化学反応させ無臭化、固定化するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、物理吸着式は悪臭ガス成分の濃度やその時の温度変化により、一度吸着された悪臭ガス成分が放出されてしまう問題がある。さらに、MH3 やSOX などの悪臭ガス成分に対しては吸着性能が劣ってしまうという短所がある。さらに、吸着力が飽和すると、活性炭などの吸着剤を取り替える必要がある。
【0007】
また、化学吸着式においても、添加された化学薬品との化学反応が飽和してしまうと、化学薬品を添加した吸着剤を全量取り替えることが必要となる。また脱臭装置は、化学薬品に対する耐性のある耐薬品材料で製作しなければならない。
さらに、前記2つの吸着式は、悪臭ガス成分の濃度が高くなると吸着剤の寿命が短くなってしまい、脱臭装置のランニング費用が高価となる。
【0008】
また、薬液式においては、悪臭ガス成分の濃度変化に対しPH管理や廃液処理に高度な知識や技量を持った保守員が必要となり、しかも廃液処理に用いられる中和装置などの設備費が高価になる。さらに、保守を誤ると二次公害の問題も生じ、また、例えば悪臭で問題になる低濃度域の悪臭ガス成分の脱臭には適さないものである。
【0009】
この発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、寿命が長く保守が容易な脱臭装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項1の発明は、脱臭前の被処理空気が下部から送り込まれ、脱臭後の処理空気が上部から送り出される脱臭塔と、脱臭塔の上部から内部に供給され、前記被処理空気中の悪臭ガス成分を吸着して脱臭を行う二酸化チタン粒子と、脱臭塔内部の上下に多段に設けられ、上部からの二酸化チタン粒子を受けとめることができ、かつ下部からの空気を通過させる多数の孔を有する多段の分散棚と、脱臭塔の内部に設けられ二酸化チタン粒子に吸着された悪臭ガス成分を光エネルギで酸化分解して前記吸着性の再生を行うブラックライトランプと、最下段の分散棚の二酸化チタン粒子を脱臭塔の下方から上方へ搬送する粒体搬送手段とを備え、前記分散棚は溢流管を備え、この溢流管の上端を分散棚の上面から突出させ、分散棚から溢流管に溢れた二酸化チタン粒子が下段の分散棚へ送られるように構成してなる光触媒流動循環式脱臭装置である。
【0011】
請求項2の発明は、脱臭塔の外殻を構成するケーシングは、各段の分散棚に対応して上下に多段に分割され、各段の分散棚は各段の分割ケーシングと一体の状態で着脱可能な構成となっていることを特徴とする請求項1記載の光触媒流動循環式脱臭装置である。
【0012】
請求項3の発明は、前記脱臭塔は、下部に設けられ被処理空気を送り込む送風機を有し、前記二酸化チタン粒子は、直径が1.4〜2.0mmであり、粒体搬送手段は、エゼクタ、スクリューコンベア、またはバケットコンベアからなることを特徴とする請求項1または2記載の光触媒流動循環式脱臭装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図1を基に説明する。
図に示すように、この実施形態の光触媒流動循環式脱臭装置を構成する脱臭塔1は、最下部の送風口3に、悪臭ガス成分を含む被処理空気4に混在する塵埃を除去するプレフィルタ5が設けられ、さらに内部には送風機7が備えられ、送風機7の上方には送風路9が連通して形成される。送風路9は放射状に広がり、脱臭塔1の中央に設けられるホッパ11(後述する)の周囲から上方へ向かって開放される。
【0014】
送風路9が開放された上方には、二酸化チタン粒子を分散させるための複数段の分散棚13が上下方向に等間隔で配置される。各分散棚13は細かな孔14が開けられている。この孔14の大きさは、二酸化チタン粒子を受け止めることができ、かつ下方からの空気4が通過できる大きさが採用される。この孔14は、例えば金属板にパンチングによって加工する。
【0015】
分散棚13に対応して、再生塔1の外殻を構成するケーシング12は、上下方向に多段に分割されている。この分割位置においてフランジ12Aが設けられ、分割部分の着脱が容易に行われる構造となっている。
【0016】
各分散棚13は図示しないわずかな角度で一方の側(図中右側または左側)に傾斜しており、傾斜した低い部分には溢流管15が設けられる。すなわち、溢流管15の上端は、分散棚13の上面から、所定寸法だけ上方へ突出しており、この寸法分の厚さの層に二酸化チタン粒子17が積層した状態で、余った二酸化チタン粒子17が溢れ、溢流管15の上端から内部へ落下し、下段の分散棚13へ送られる。このように、二酸化チタン粒子17が重力によって下段に送られる構造となっている。
【0017】
このような溢流管15は、下段の分散棚13においては、上段の分散棚13とは反対側に設けられる。傾斜も反対である。溢流管15の働きにより、各分散棚13に受けられる二酸化チタン粒子17の量は一定に維持され、従って二酸化チタン粒子17の層の厚さも一定に維持される。この層の厚さは、通過する空気4に対する空気抵抗ができるだけ少なく、しかも二酸化チタン粒子17に対する悪臭ガス成分の接触を大きくできる最適の寸法が選ばれる。この寸法は脱臭の対象となる悪臭ガス成分及び濃度によって定められる。
二酸化チタン粒子17の径は球状をしており、直径は1.4〜2.0mmであることが望ましい。
【0018】
各分散棚13には複数のブラックライトランプ19が配置される。この配置の上下方向位置は、二酸化チタン粒子17の層の少し上程度とする。すなわち、分散棚13に受けられた二酸化チタン粒子17に対し光エネルギをもっとも効率良く与えることができる位置が選定される。なお、ここで言うブラックライトとは紫外線のように蛍光物質に当たると可視光を出す不可視光を言う。ブラックライトランプ19の周囲は保護管21によって覆われている。
【0019】
分散棚13の上方にはアフタフィルタ23が設けられ、脱臭塔3内部の塵埃や二酸化チタン粒子17が外部に飛散するのを防止する。アフタフィルタ23のさらに上方には、脱臭処理された処理空気24が外部へ送られる送風口25が設けられる。
【0020】
また、最下段の分散棚13に設けられた溢流管15の下端は屈曲し、脱臭塔1の内側中央に向かっている。脱臭塔の中央には、溢流管15の下端から二酸化チタン粒子を受けるためのホッパ11が配置されている。ホッパ11の逆円錐形状の中央は粒体搬送手段27へ接続され、さらに最上段の分散棚13の上方に接続している。
【0021】
粒体搬送手段27には種々のものを採用できる。すなわちエゼクタを用いるもの、スクリューコンベアを用いるもの、あるいはバケットコンベアを用いるものなどである。
脱臭の対象となる悪臭ガス成分の濃度や種類により二酸化チタン粒子17の流量、分散棚13の段数、ブラックライトランプ19の出力量が設定される。
【0022】
この実施形態のものでは、被処理空気4は、送風口3から脱臭塔1へ入りプレフィルタ5へ送られ塵埃が除去される。そして、送風機7によって送風路9から上方へ送られ、各段の分散棚13の孔14を通って上昇する。このとき被処理空気4に含まれる悪臭ガス成分は二酸化チタン粒子17に接触し、吸着される。このようにして、被処理空気4の悪臭ガス成分の濃度は上昇するに伴い徐々に吸着され、被処理空気4の脱臭処理が行われる。
【0023】
脱臭処理された処理空気24はアフタフィルタ23を通り、脱臭塔1内の塵埃や空気によって飛ばされている二酸化チタン粒子17が除かれ、送風口25から外部へ送り出される。
【0024】
一方、二酸化チタン粒子17は脱臭塔1の上方から内部に供給され、最上段の分散棚13に受けられ、分散する。この最上段の二酸化チタン粒子17は、未だ吸着性能が減少しておらず、脱臭処理の仕上げを行う。この二酸化チタン粒子17は分散棚13の図示しない傾斜に沿って重力により移動し、やがて溢流管15へ落下して、次段の分散棚13に受けられる。このようにして、次々と下段の吸着棚13へ送られる。送られるに従って二酸化チタン粒子17の吸着性能は減少していく。このように、被処理空気4の流れと二酸化チタン粒子17の流れは流れの方向が逆の対向流となっている。
【0025】
また、二酸化チタン粒子17は、下方から吹き上げる空気4により流動状態で浮遊している。浮遊する二酸化チタン粒子17に対し、ブラックライトランプ19から紫外線などのブラックライトが照射される。この照射により、二酸化チタン粒子17に吸着されていた悪臭ガス成分はブラックライトの光エネルギで酸化分解し、無臭化される。二酸化チタン粒子17は光触媒として酸化分解を促進する。このようにして二酸化チタン粒子17は再び吸着性能を再生する。
【0026】
最下段の分散棚13に受けられた二酸化チタン粒子17は、粒体搬送手段27に流動状態で取り込まれる。二酸化チタン粒子は、比重が軽く、また直径を1.4〜2.0mmとすることで、容易に流動状態になる。取り込まれた二酸化チタン粒子17は、脱臭塔1の上部から内部へ取り込まれる。
【0027】
(この実施形態の作用効果)
以上のように、この実施形態によれば、以下の作用効果を得る。
脱臭塔1のケーシング12は多段に設けられる分散棚13の数に対応して、上下方向に多段に分割され、分割部分の着脱が容易に行われる構造となっているので、分散棚13の段数を増減する場合には、フランジ12Aの部分からケーシング12を分割し、分割ケーシングごと分散棚13を取り外し、または取り付けることが可能である。このようにして、各分散棚13は取り付け取り外しが容易に行われるので、悪臭ガス成分の濃度などにより段数の変更を簡単に行うことができる。
【0028】
また、一般的には、脱臭塔1内で悪臭ガス成分を吸着した二酸化チタン粒子17は一度外部へ搬送されて別に設けられた再生塔へ送られ、再生塔内に設けられたブラックライトによって照射され、吸着した悪臭ガス成分を酸化分解することで再生されるようにしてあるが、その場合には二酸化チタン粒子17を搬送する粒体搬送手段は、脱臭塔1から再生塔へ送るものと再生塔から脱臭塔1へ戻すものとの二種類が必要となってしまう。そして、2つの粒体搬送手段を駆動する必要があり、各粒体搬送手段によって搬送される二酸化チタン粒子17の量が同じとなるようにバランスを取りながら運転するのは困難であった。
【0029】
しかしながら、この実施形態においては脱臭塔1と再生塔はいわば一体化され、脱臭塔1の内部にブラックライトランプ19を設けることで、粒体搬送手段27は脱臭塔1の下方から上方へ搬送を行う一種類で済むこととなる。従って装置全体のコストを低くでき、また、運転の困難は回避される。
【0030】
また、各分散棚13に受けられた二酸化チタン粒子17は被処理空気によって吹き上げられ浮遊し流動状態となっているので、二酸化チタン粒子17同士が接触して摩耗し、粉末化する。この粉末はブラックライトランプ19の保護管21の表面に付着し、ブラックライトの光量が減少し、二酸化チタン粒子17の再生する能力が低下し、ひいては悪臭ガス成分を吸着する性能の低下が心配される。しかし、この実施形態においては、ブラックライトランプ19を、流動化した二酸化チタン粒子17に接触する位置にあえて配置することで、ブラックライトランプ19の保護管21の表面は前記接触より自己浄化され、前記再生性能や脱臭性能を良好に保持できる。
【0031】
また、二酸化チタン粒子17は、脱臭塔1においてブラックライトが照射され、活性化して再生されるので、半永久的に使用できる。従って、二酸化チタン粒子17が産業廃棄物などとして廃棄される量は極めて少ないものとなり、また、新たに補給すべき二酸化チタン粒子17も極めて少なくて済む。さらに、従来の吸着式の吸着剤に比べ、光触媒としての二酸化チタンの量自体も少なくて良い。よって、保守は容易である。
【0032】
また、従来の薬液式などに比べ廃液処理のための中和装置などがまったく不要であるし、従来の吸着式に比べて設備費などは大きく低減されることが期待できる。
さらに、二酸化チタン粒子17が半永久的に使えることや保守が容易なことから、装置のランニング費用が少なくて済み、例えば従来の吸着式に比べ大きく低減できることが期待される。
【0033】
また、二酸化チタン粒子17の特性(比重が軽い)及び形状(球状)などから空気抵抗が少なく、例えば従来の吸着式に比べ空気抵抗低減が期待できる。
【0034】
また、光触媒である二酸化チタン粒子5の使用量そのものが少なくて済むので、脱臭塔1のケーシング寸法が小さくて済み、同様に、ケーシング重量も軽くて済む。
さらに、従来の吸着式に比べ高い濃度の悪臭ガス成分に対しても有効である。
【0035】
被処理空気4の流れと二酸化チタン粒子17の流れが、対向流となっていることから、空気4が最終的に接触する二酸化チタン粒子17は、悪臭ガス成分の吸着性能が良好な状態であり、悪臭ガス成分が含まれたまま誤って外部へ送り出される可能性が小さい。
【0036】
(他の実施形態)
以上の実施形態では粒体搬送手段27は、脱臭塔1の外壁を構成するケーシング12の外側に取り付けられるものであった(図1参照)が、他の実施形態においてはケーシング12の内部に一体化して設けることも可能である。この場合には、例えば分散棚13の一部を切り欠き、この切り欠き部分を上下方向に連通させて搬送スペースを形成し、この搬送スペースに粒体搬送手段を配置する。
【0037】
また、以上の実施形態では送風機7は脱臭塔1の内部に配置されるものとしたが、他の実施形態においては脱臭塔1の外部に送風機を有し、この送風機によって被処理空気が送風されてくる場合には、内部の送風機を省略することが可能である。
【0038】
また、以上の実施形態においては二酸化チタン粒子17は球状であるものとしたが、他の実施形態においては必ずしも球状である必要はない。
さらに、以上の実施形態においては、分散棚13の孔14はパンチング加工によるものであったが、他の実施形態では分散棚13をメッシュ材で構成することも可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1、2または3の発明によれば、悪臭ガス成分を吸着する二酸化チタン粒子はブラックライトランプによる光エネルギで再生されるので、半永久的に脱臭を行うことができる。よって、従来の吸着式や薬液式などのように飽和した吸着剤あるいは廃液を出さないので、保守が容易である。
【0040】
また、脱臭塔の中で悪臭ガス成分を吸着した二酸化チタン粒子を再生するためには、一般的には、この二酸化チタンを脱臭塔とは別に設けた再生塔へ搬送し、この再生塔の内部に設けたブラックライトランプによりブラックライトの照射を行い、悪臭ガス成分を酸化分解することも考えられるが、その場合には脱臭塔の他に再生塔を設けなければならない。そのような場合に比べ、この発明では脱臭塔内部にブラックライトランプが設けられ、二酸化チタン粒子の再生は脱臭塔の内部で行われることになり、脱臭塔と再生塔がいわば一体化され、装置全体がコンパクト化される。
【0041】
請求項2の発明によれば、悪臭ガス成分の濃度に対応して分散棚の段数を変更する場合には、各段の分散棚を、各段の分割ケーシングと一体の状態で着脱することで変更が容易に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光触媒流動循環式脱臭装置の全体概略図。
【符号の説明】
1 脱臭塔
4 被処理空気
5 プレフィルタ
7 送風機
13 分散棚
15 溢流管
17 二酸化チタン粒子
19 ブラックライトランプ
23 アフタフィルタ
27 粒体搬送手段
Claims (3)
- 脱臭前の被処理空気が下部から送り込まれ、脱臭後の処理空気が上部から送り出される脱臭塔と、脱臭塔の上部から内部に供給され、前記被処理空気中の悪臭ガス成分を吸着して脱臭を行う二酸化チタン粒子と、脱臭塔内部の上下に多段に設けられ、上部からの二酸化チタン粒子を受けとめることができ、かつ下部からの空気を通過させる多数の孔を有する多段の分散棚と、脱臭塔の内部に設けられ二酸化チタン粒子に吸着された悪臭ガス成分を光エネルギで酸化分解して前記吸着性の再生を行うブラックライトランプと、最下段の分散棚の二酸化チタン粒子を脱臭塔の下方から上方へ搬送する粒体搬送手段とを備え、前記分散棚は溢流管を備え、この溢流管の上端を分散棚の上面から突出させ、分散棚から溢流管に溢れた二酸化チタン粒子が下段の分散棚へ送られるように構成してなる光触媒流動循環式脱臭装置。
- 脱臭塔の外殻を構成するケーシングは、各段の分散棚に対応して上下に多段に分割され、各段の分散棚は各段の分割ケーシングと一体の状態で着脱可能な構成となっていることを特徴とする請求項1記載の光触媒流動循環式脱臭装置。
- 前記脱臭塔は、下部に設けられ被処理空気を送り込む送風機を有し、前記二酸化チタン粒子は、直径が1.4〜2.0mmであり、粒体搬送手段は、エゼクタ、スクリューコンベア、またはバケットコンベアからなることを特徴とする請求項1または2記載の光触媒流動循環式脱臭装置。
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