JP3633127B2 - Air deodorization method and air deodorization apparatus using ozone water - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気成分やダスト等を含む処理ガスを清浄化する空気脱臭方法及び脱臭装置に係り、特にオゾン水を用いて処理ガス中の悪臭成分を効果的に除去するようにしたオゾン水による空気脱臭方法及び空気脱臭装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ゴミ焼却施設や火力発電所等で発生する燃焼排ガスは集塵装置、脱硝、脱硫装置などを経て清浄化された後、大気中に放出されるようになっているが、ゴミ焼却設備のゴミピットや病院、工場等から排出される、ダストや悪臭成分を含む汚れた空気はその殆どが簡単なフィルターで濾過された後、そのまま大気中に放出されているのが現状である。
【0003】
そのため、例えば、特公平4−35206号公報では、上記処理ガスが流れる充填塔の充填物の上部にスプレーノズルを設けると共に、その底部にオゾン水が溜められたホッパを設け、このホッパのオゾン水をポンプで汲み上げて充填物の上部にスプレーすることで、充填塔内を流れる処理ガス中のダストの除去とオゾンによる脱臭を行って処理ガスを清浄化するようにした空気清浄装置が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の空気清浄装置ではオゾン水を充填物の上部からスプレーして充填物内で処理ガスとオゾン水とを気液接触させるようにしているため、処理ガスとオゾン水との接触効率が悪く、効果的な脱臭を行うことができないといった不都合があった。すなわち、スプレーノズルからスプレーされるオゾン水は水滴状の比較的粒径の大きい状態でスプレーされているが、接触効率を高めるために、オゾン水の粒径を小さくすべく霧状に噴霧すると、噴霧されたオゾン水が充填物内に達する前に処理ガスと共に下流側に流されて、充分な反応が行われる前にその下流側にあるミスト除去装置で直ちに除去されて効果的な脱臭が行われないといった不都合があった。
【0005】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は処理ガスに対する脱臭効率を大幅に向上させることができる新規なオゾン水による空気脱臭方法及び空気脱臭装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、充填塔内に導入される前の処理ガス中にオゾン水を噴霧するようにしたことから、処理ガスとオゾン水との接触反応が充分に行われ、処理ガス中の悪臭成分に対して高い脱臭効果を得ることができる。
【0007】
また、このようにして噴霧した後の霧状のオゾン水に紫外線を照射してオゾン水よりもさらに酸化分解力に優れているヒドロキシルラジカル(以下OHラジカルと称す)を多量に発生させることで、さらに脱臭効果を大幅に向上させることができる。すなわち、オゾン水中には、オゾンガスが水中に溶け込んだ際に、酸化分解力が非常に強力なOHラジカルが多少生成されるようになっているが、さらにこの霧状に噴霧されたオゾン水に紫外線を照射することによってこのOHラジカルを多量に発生させてオゾン水の酸化分解力を大幅に向上させるようにしたものである。これによってオゾンでは分解することができない、処理ガス中のアルコール類や低級脂肪酸等の悪臭成分をも効果的に酸化分解して消臭することができる。
【0008】
また、このOHラジカルはオゾン水と過酸化水素水(H2O2)とを反応させたり、オゾン水中の水酸化物イオン濃度を高めることによっても多量に発生させることができるため、上記のように紫外線照射と同時に、あるいは単独で脱臭対象空間内に噴霧したり、オゾン水中にアルカリ剤を添加しておくことで、さらに効果的な脱臭を行うことができる。
【0009】
そして、これらの脱臭方法を実現するための具体的装置としては、処理ガス中に含まれるダスト等を除去する充填塔の入口に接続され、処理ガスを導入するためのダクトと、このダクト内を流れる処理ガス中にオゾン水を霧状に噴霧するオゾン水噴霧手段と、さらに、噴霧されたオゾン水に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を好適実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0011】
図1は本発明に係るオゾン水によるオゾン脱臭装置の実施の一形態を示したものであり、図中1は処理ガスを清浄化して排出する充填塔、2はこの充填塔1の入口1aに接続されたダクト、3はこのダクト2に設けられたオゾン水噴霧手段、18は反応空間6内に設けられた紫外線照射ランプである。
【0012】
先ず、この充填塔1は、塔状の本体4内の中程に充填物5が充填されると共に、その充填物の下部には処理ガス入口1aと連通した反応空間6が形成されている。また、この反応空間6の上部にはスプレーノズル7が複数設けられており、この反応空間6の下部、すなわち塔状本体4の底部に形成された水槽8内の水をポンプ9によって汲み上げて充填物5上にスプレーするようになっている。また、この塔状本体4の頂部の排気口1bにはミスト除去手段10と、オゾン分解触媒などを層状に積層したオゾン分解層11が設けられている。尚、この充填物5は耐食性に優れたステンレスワイヤ等をメッシュ状又は綿状に形成したものやプラスチック又はセラミック片等を集合させてなるものであり、処理ガスは勿論、液体の通性に優れた構造をしている。
【0013】
次に、オゾン水噴霧手段3は、高濃度のオゾン水を製造するオゾン水製造装置12と、ダクト2内に臨ませた噴霧ノズル13とから構成されている。このオゾン水製造装置12は、高濃度のオゾン水を連続的に製造できるものであれば良く、従来から用いられているものをそのまま利用することができる。例えば、従来のオゾン水製造装置の一つとしては、図2に示すように、無声放電により空気中の酸素からオゾンを生成するオゾナイザー14に、エジェクタ15を介して原料水(水道水等)を供給して原料水中にオゾンを溶解させてオゾン水を形成し、このオゾン水をオゾン水タンク16に一時的に貯留しておき、このオゾン水をポンプ17によって適宜上記噴霧ノズル13側に供給するようになっている。
【0014】
そして、ダクト2の他端部は、病院、工場家屋、ゴミピット等の図示しない処理ガス発生空間の排気口に接続され、送風ファン(図示せず)等によってこの処理ガスを強制的に充填塔1側へ流す排気流路となっている。
【0015】
以上において、先ずダクト2内を流れる処理ガスは図1に示すように、充填塔1の入口1aから反応空間6に流れ込む前にオゾン水噴霧手段3から噴霧されるオゾン水と充分混合されてから反応空間6に達し、この反応空間6内でその処理ガス中に含まれている悪臭成分が霧状のオゾン水と充分接触して酸化分解されて脱臭された後、充填物5側へ流れ込むことになる。この時、図示するように反応空間6内に紫外線照射ランプ18を設けているため、反応空間6内に噴霧されたオゾン水に特定波長の紫外線が照射される。これによって、酸化分解力が非常に強力なOHラジカルがオゾン水中に大量に生成され、通常のオゾン水単独では分解することが困難なアルコール類や低級脂肪酸などの難分解性有機化合物をも効果的に分解することが可能となり、さらに優れた脱臭効果を発揮することができる。すなわち、オゾンに紫外線(hv<310nm)を照射してオゾンを紫外線分解すると、励起酸素原子(1D)が生成され(O3→O2+O(1D))、これが水と反応してOHラジカルが生成された(O(1D)+H2O→2HO・)後、生成されたOHラジカルはさらにオゾンと反応してHO2ラジカルとなり(HO・+O3→HO2 ・+O2)、このHO2ラジカルがオゾンと反応して再びOHラジカルを生成するという連鎖反応系が形成されることになる(HO2 ・+O3→HO・+O2)。そして、このOHラジカルはオゾンでは分解できないアルコール類や低級脂肪酸などの難分解性有機化合物に対して優れた反応速度定数を有していることから、このOHラジカルを積極的に発生させてオゾン水と共に用いることで優れた脱臭効果を発揮することが可能となる。
【0016】
その後、このようにして脱臭が行われた処理ガスは反応空間6から充填物5内に流れ、さらにこれを通過する際にスプレーノズル7から噴霧される水(オゾン水)によって、埃などの煤塵が除去された後、排気口1bからミスト除去手段12でミスト(水滴)が除去されると共にオゾン分解層11で未反応のオゾンが無害な酸素に分解され、その後、清浄ガスとなって大気中に放出されることになる。
【0017】
このように、本実施の形態によれば、充填塔1の入り口に接続されるダクト2に、オゾン水を噴霧するためのオゾン水噴霧手段3を設け、充填塔1側に流れる前の処理ガス中にオゾン水を霧状に噴霧するようにしたことから、処理ガスとオゾン水との接触率が向上して処理ガス中の悪臭成分を効果的に酸化分解して脱臭することが可能となる。また、本実施の形態によれば、反応空間6内に紫外線照射ランプ18を設けたことから、OHラジカルがオゾン水中に大量に生成され、難分解性有機化合物をも効果的に分解することが可能となり、脱臭効果がさらに高まる。尚、オゾン水の噴霧位置は処理ガスとオゾン水との接触時間を多くするために、できるだけダクト2の上流側に設けることが好ましい。
【0018】
次に、図3〜図7は本発明の他の実施の形態を示したものである。
【0019】
先ず、図3はオゾン水噴霧手段3の噴霧ノズル13として2流体式のものを用いると共に、これにコンプレッサ19を接続したものであり、コンプレッサ19から吹き出される高圧の空気によってさらに粒径の小さいオゾン水を噴霧することが可能となり、脱臭効果をさらに向上させることができる。また、さらに、噴霧ノズル13側にオゾンガス供給ライン20を接続し、オゾン水製造装置12側で余剰となったオゾンガスを引き込み、オゾン水と共にダクト2内に吹き出すようにすれば、オゾンガスを効果的に利用することができる。さらに、また、このオゾンガス供給ライン20をコンプレッサ19側に接続して余剰のオゾンガスを高圧の空気代わりに、あるいは高圧空気と共にコンプレッサ19から噴霧ノズル13側に流すようにしたり、図5に示すように、水槽8内の水を循環するためのポンプ9側に流してオゾン水を得るための原料として用いるようにしても良い。
【0020】
次に、図4は上述したような構成をした装置に、さらに過酸化水素水噴霧手段21を加え、さらに脱臭効果の向上を図ったものである。この過酸化水素水噴霧手段21は過酸化水素タンク22と、噴霧ノズル13からなり、オゾン水噴霧手段3から噴霧されるオゾン水と共に過酸化水素水(H2O2)をダクト2内に噴霧することで、過酸化水素水の脱臭殺菌能力に加えて、オゾン水中のOHラジカルの発生量を増大させて脱臭効果をさらに向上させたものである。すなわち、この脱臭方法は、以下の式に示すように、オゾンの光分解と過酸化水素とオゾンの反応の2つを組み合わせてなるものであり、過酸化水素が解離してできるHO2 -とオゾンを反応させてOHラジカルとHO2ラジカルとを生成させ、この反応を導入としてオゾンが介在するOHラジカルとHO2ラジカルの連鎖反応系を形成したものである。
【0021】
hv<310nm
O3→O2+O(1D)
O(1D)+H2O→2HO・
H2O2+H2O←→H3O++HO2 -
O3+HO2 -+H+→HO・+HO2 ・+O2
HO・+O3→HO2 ・+O2
HO2 ・+O3→HO・+O2
HO・+H2O2→HO2 ・+O2
尚、このようなOHラジカルは上述したように紫外線や過酸化水素水を用いる他に、オゾン水のpHを上げて水酸化物イオン濃度を高めることによっても、以下に示すようにラジカル連鎖反応系が形成されることから、図2に示すように、噴霧される前のオゾン水中に所定量のアルカリ剤を投入してオゾン水中の水酸化物イオン濃度を高めておくようにしても良い。
【0022】
OH-+O3→O2 ・+HO2 ・
HO・+O3→HO2 ・+O2
HO2 ・+O3→HO・+O 2
次に、図6はスプレーノズル7を直接オゾン水製造装置12側へ接続し、高濃度のオゾン水を充填物5側へスプレーするようにしたものであり、このような構成にすれば、充填物5内における反応効率を高めることができると共に、水槽8やオゾン水を循環するポンプ9などが不要となる。また、図7は噴霧ノズル13の噴霧方向を上記実施の形態とは反対向きとし、処理ガスの上流側にオゾン水を噴霧するようにしたものであり、これによって処理ガスの流れに対して多少の圧力損失は生ずるものの、処理ガスとの接触時間が長くなり、その分反応時間を稼ぐことができる。特にこの方法はダクト2の距離が短くなるほど効果的である。尚、上述したようなOHラジカルを発生させるに際しては、上記各方法を必要に応じてそれぞれ単独であるいは複合して用いるようにすることは勿論である。
【0023】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、充填塔内に導入される前の処理ガス中に反応性に優れたオゾン水を予め噴霧し、その噴霧されたオゾン水に紫外線を照射して反応させるようにしたことから、処理ガス中の悪臭成分の脱臭を効果的にかつ確実に行うことができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図2】本発明に用いるオゾン水製造装置の一例を示す概略図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図5】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図7】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 充填塔
2 ダクト
3 オゾン水噴霧手段
5 充填物
6 反応空間
13 噴霧ノズル
18 紫外線照射ランプ
20 オゾンガス供給ライン
21 過酸化水素水噴霧手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air deodorizing method and a deodorizing apparatus for purifying a processing gas containing odor components and dusts, and in particular, by ozone water that effectively removes malodorous components in the processing gas using ozone water. The present invention relates to an air deodorization method and an air deodorization apparatus.
[0002]
[Prior art]
In general, combustion exhaust gas generated at garbage incineration facilities, thermal power plants, etc. is cleaned through a dust collector, denitration, desulfurization device, etc. and then released into the atmosphere. At present, most of dirty air containing dust and malodorous components discharged from garbage pits, hospitals, factories and the like is filtered through a simple filter and then released into the atmosphere as it is.
[0003]
Therefore, for example, in Japanese Examined Patent Publication No. 4-35206, a spray nozzle is provided at the top of the packing in the packed tower through which the processing gas flows, and a hopper in which ozone water is stored at the bottom thereof. An air purifier has been proposed that purifies the processing gas by removing dust from the processing gas flowing in the packed tower and deodorizing with ozone by pumping up the water with a pump and spraying it on the top of the packing. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a conventional air purifier, ozone water is sprayed from the upper part of the filling so that the processing gas and ozone water are brought into gas-liquid contact in the filling. There was a problem that contact efficiency was poor and effective deodorization could not be performed. That is, the ozone water sprayed from the spray nozzle is sprayed in a state of a relatively large particle size in the form of water droplets, but in order to increase the contact efficiency, when sprayed in a mist shape to reduce the particle size of the ozone water, sprayed ozone water is flowed to the downstream side together with the process gas prior to reach into the filling, immediately removed effectively deodorizing mist removing apparatus in the downstream before sufficient reaction is carried out There was inconvenience that it was not done.
[0005]
Therefore, the present invention has been devised to effectively solve such problems, and the object thereof is a novel air deodorizing method and air using ozone water, which can greatly improve the deodorizing efficiency with respect to the processing gas. A deodorizing apparatus is provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention sprays ozone water into the processing gas before being introduced into the packed tower, so that the contact reaction between the processing gas and ozone water is sufficiently performed, A high deodorizing effect can be obtained for malodorous components in the processing gas.
[0007]
In addition, by irradiating ultraviolet light to the mist-like ozone water after spraying in this way to generate a large amount of hydroxyl radicals (hereinafter referred to as OH radicals) that are more excellent in oxidative degradation than ozone water, Furthermore, the deodorizing effect can be greatly improved. That is, in ozone water, when ozone gas dissolves in water, some OH radicals with very strong oxidative decomposition power are generated. , By generating a large amount of OH radicals, the oxidative decomposition power of ozone water is greatly improved. As a result, malodorous components such as alcohols and lower fatty acids in the processing gas that cannot be decomposed by ozone can be effectively oxidized and deodorized.
[0008]
Also, or the OH radical is reacted with ozone and hydrogen peroxide (H 2 O 2), it is possible also in a large amount is generated by increasing the water oxides ion concentration of ozone in water, as described above Further effective deodorization can be performed by spraying into the space to be deodorized simultaneously with ultraviolet irradiation or by adding an alkali agent to ozone water.
[0009]
And, as a specific device for realizing these deodorizing methods, is connected to the inlet of the packed column for removing dust contained in processing gas, a duct for introducing a processing gas, the duct and ozone water spray means to the processing gas flowing through the inner spraying ozone water mist, further, in which a ultraviolet irradiation lamp for irradiating ultraviolet rays to the ozone water is mist.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows an embodiment of an ozone deodorizing apparatus using ozone water according to the present invention. In FIG. 1,
[0012]
First, the
[0013]
Next, the ozone water spraying means 3 includes an ozone
[0014]
The other end of the duct 2 is connected to an exhaust port of a processing gas generating space (not shown) such as a hospital, a factory house, a garbage pit, etc., and the processing gas is forcibly filled with a blower fan (not shown) or the like. It is an exhaust passage that flows to the side.
[0015]
In the above, first, the processing gas flowing in the duct 2 is sufficiently mixed with ozone water sprayed from the ozone water spraying means 3 before flowing into the reaction space 6 from the inlet 1a of the
[0016]
After that, the processing gas deodorized in this way flows from the reaction space 6 into the
[0017]
Thus, according to this embodiment, the duct 2 connected to the inlet of the packed
[0018]
3 to 7 show another embodiment of the present invention.
[0019]
First, in FIG. 3, a two-fluid type is used as the
[0020]
Next, FIG. 4 is a device in which a hydrogen peroxide spray means 21 is further added to the apparatus configured as described above to further improve the deodorizing effect. The hydrogen peroxide solution spray means 21 includes a
[0021]
hv <310nm
O 3 → O 2 + O ( 1 D)
O ( 1 D) + H 2 O → 2HO ·
H 2 O 2 + H 2 O ← → H 3 O + + HO 2 −
O 3 + HO 2 − + H + → HO · + HO 2 · + O 2
HO ・ + O 3 → HO 2 ・ + O 2
HO 2 · + O 3 → HO · + O 2
HO · + H 2 O 2 → HO 2 · + O 2
Incidentally, in addition to such OH radicals using ultraviolet light, aqueous hydrogen peroxide, as described above, by raising the pH of the ozone water by increasing the water oxides ion concentration, radical chain reaction as shown below There from being formed, as shown in FIG. 2, may be to introduce a predetermined amount of the alkali agent to ozone water before being sprayed keep increasing the water oxides ion concentration of ozone water.
[0022]
OH - + O 3 → O 2 · + HO 2 ·
HO ・ + O 3 → HO 2 ・ + O 2
HO 2 · + O 3 → HO · + O 2
Next, FIG. 6 shows that the spray nozzle 7 is directly connected to the ozone
[0023]
【The invention's effect】
According to the brief present invention above, previously sprayed excellent ozone water reactivity before the process gas introduced into the packed tower was to react by irradiation with ultraviolet rays to the sprayed ozone water For this reason, it is possible to exhibit excellent effects such as effective and reliable deodorization of malodorous components in the processing gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of an ozone water production apparatus used in the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
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