JP3990609B2 - オゾン脱臭装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫化水素等の悪臭をオゾンガスで除去する脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、臭気ガスを除去する脱臭装置として、臭気ガスを導入した処理塔に、オゾンガスを通気した液を散布して臭気ガスの脱臭を図る方法が公知である。
従来からの脱臭装置では、例えば臭気ガス中に硫化水素が存在すると、オゾン水により硫化水素が酸化分解されて硫酸が発生する。そのため、オゾン水が酸性となり、オゾンの活性が低下して脱臭効率が低下してしまうという問題があった。
一方、特公昭５９−３３０１１号公報に開示された従来例では、脱臭塔の下部に悪臭ガスとオゾンガスを導入して混合し、脱臭塔の上部から弱アルカリ水溶液を散布することで脱臭効率の向上を図る技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来例では、悪臭ガスとオゾンガスとの混合気体に弱アルカリ水溶液を散布する構成であるから、脱臭を十分に図ることができないという問題点があった。
また、弱アルカリ水溶液を収容するためのタンクを脱臭塔とは別途設けたり、アルカリ水溶液のｐＨ値を制御したりする必要があるため、装置が大型且つ複雑になりコストがかかるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、オゾン水にアルカリイオンを持続的に供給することでオゾンの活性を高めて脱臭効率の向上を図るとともに、装置の構成が簡単で且つ運転制御が容易な脱臭装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、オゾンガスが溶存したオゾン水を散布して臭気ガスと接触させることにより臭気ガスの脱臭を図る脱臭装置において、脱臭装置はオゾン水を貯留するとともに散布してオゾン水を受ける貯留槽と、オゾン水を散布する散布部と、貯留槽から散布部へオゾン水を供給しオゾン水を循環させる循環路と、循環路の途中から貯留槽に繋ぐ分岐路とを備え、分岐路にアルカリ金属塩含有のセラミックスを収納したセラミックスタンクを着脱自在に設け、オゾン水がセラミックスを通過することでアルカリイオンが溶出して貯留槽内のオゾン水をアルカリ性にしていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、臭気ガスの脱臭を図るには、発生したオゾンガスを貯留槽内に供給し、貯留槽内においてバブリングによってオゾンガスを水に溶存させる。貯留槽内のオゾン水は循環路（循環パイプ）を通って散布部まで送られ、ノズルからオゾン水が散布される。散布部から散布されたオゾン水が硫化水素等を含む臭気ガスと接触し、悪臭の要因となる臭気ガスが溶存オゾンにより脱臭される。
一方、分岐路のセラミックスタンク内をオゾン水が通過することにより、アルカリ性の溶液となったオゾン水が貯留槽に戻される。
このように循環路の途中から分岐路を備え、この分岐路にセラミックスタンクを設けることで、貯留槽内にアルカリ性のオゾン水を溜めることができ、オゾン水のアルカリ濃度の調整が容易である。
また、循環路にセラミックスタンクを設けないので、循環路内を通過するオゾン水の流動抵抗の低下を低減でき、スムーズにアルカリ性のオゾン水を散布部まで搬送することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、分岐路は平面視円形状の貯留槽の中心からずれた位置に向けて循環水を貯留槽内に流入することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、平面視円形状の貯留槽の中心からずれた位置に向けて循環水を貯留槽内に流入するので、貯留槽の円周に沿う流動が発生し、貯留槽内のオゾン水が攪拌される。従って、貯留槽内においてオゾン濃度の偏りを防止でき、貯留槽全体に亘って一様なオゾン濃度を得ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、セラミックスは二酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化カリウムを主に含有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、二酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化カリウムを主に含有するセラミックスに、イオン水を通過させる試験を行った結果、連続運転した場合にも、セラミックスからアルカリイオンが長期間安定して溶出し、オゾン溶液のｐＨ値が安定してアルカリ性を示すことができた。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、セラミックスは粒状であることを特徴とする。
尚、ここで粒状とはペレット状、球状、板状、塊状を含み、大きさや形状は問わない。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、セラミックスを粒状とすることで、セラミックスタンク内に収納するセラミックスの量を増減させることで、アルカリイオンを所望の濃度に設定可能であるとともに、取り扱い易い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明に係る脱臭装置１を概略的に示した模式図である。図２は図１に係るセラミックスタンク部分を拡大して示す斜視図である。
脱臭装置１は、オゾンガスが溶存したオゾン水を散布して臭気ガスＳの脱臭を図るものであり、脱臭塔２内にはオゾン水を貯留する貯留槽３と、オゾンガス発生器１３と、食品工場等から発生する臭気ガスＳの入口となる導入部７と、臭気ガスＳと散布液とを接触させる気液接触部９と、オゾン水を散布する散布部５と、気液接触部９で発生した水蒸気の除去を行うデミスタ部１１等を備えている。
【００１７】
オゾンガス発生器１３は、無声放電で得られたオゾンガス（６０００〜７０００ｐｐｍ）を貯留槽３内に供給している。オゾンガスの発生原料としては乾燥された空気、あるいは酸素濃度の高い乾燥酸素ガスが好ましい。湿度が高ければNOｘが発生し易いからである。また、オゾンガス発生器１３の外側位置には図示しないオゾンセンサが設けられており、オゾンガスを一定値以上検知するとセンサが働き、オゾンガスの発生を停止するようになっている。
【００１８】
貯留槽３は、脱臭塔２内の最下部に設けられており、オゾン発生器１３で発生したオゾンガスが底部の通気管１４から送られて、貯留槽３内に溶存される。また、この貯留槽３内に溶存しなかったオゾンガスは、そのまま脱臭塔２内を上昇していき臭気ガスＳと一緒に気液接触部９まで送られる。尚、貯留層３内には上水や地下水等を供給水３３として導入し、所定水位を超える水はオーバーフロー水３１として外部に排水しており、一定の水位を保っている。
【００１９】
散布部５は、貯留槽３から供給されるオゾン水を散布部５の下部位置の気液接触部９に向けて散布するものであり、散布部５に設けたノズル又は吹出口からアルカリイオンが混合されたオゾン水を散布している。尚、散布するオゾン水が気液接触部９において局所的に偏ることがないように、略均等にオゾン水が拡散するようにしている。
【００２０】
気液接触部９は、上部の散布部５のノズル等から噴霧されたオゾン水と導入部７から上昇してきた硫化水素等を含む臭気ガスＳとを接触させることで、悪臭の要因となる臭気ガスＳをオゾン水に吸着除去している。尚、オゾン水と臭気ガスＳとの接触効率を向上させるために、気液接触部９の内部の構造を例えば、上下方向に鋸歯状に屈折板を設けても良い。
【００２１】
デミスタ部１１は、上記の気液接触部９と同様の構造をしており、気液接触部９で発生した水滴を除去している。
残留オゾン除去部１５は、気液接触部９で脱臭されたガスのオゾン成分を除去するものであり、内部に活性炭に金属又は金属酸化物を添着させたオゾンガス除去材を設けている。残留オゾン除去部１５を通過しオゾン成分が無害の濃度（空気中のオゾン濃度である０．０３ｐｐｍ程度）まで除去されたガスは大気中に放出される。
【００２２】
デミスタ部１１と残留オゾン除去部１５とを排出パイプ２３で連結しており、排出パイプ２３には、送風機２７が残留オゾン除去部１５の前の工程に設けられている。
【００２３】
送風機２７には、１５０〜１８０ｍｍＨｇの静圧がかけられており、排出パイプ２３内を搬送されたガスを残留オゾン除去部１５に圧送している。脱臭塔２の出口付近で相対湿度が１００％であったが、送風機２７で圧送しているので残留オゾン除去部１５の入口での相対湿度が約８５％まで低下した。このように、残留オゾン除去部１５の入口での相対湿度を下げることで、残留オゾン除去部１５内に含まれる活性炭の延命を図っている。
【００２４】
また、送風機２７を脱臭塔２と残留オゾン除去部１５の入口との間に設置することで、脱臭塔２内が減圧状態となり、駆動機器を別途用いずにオゾンガスが脱臭塔２内に容易に導入することができる。
貯留槽３と散布部５との間には、循環パイプ２１が設けられており、貯留槽３内のオゾン水を圧力ポンプ２５で散布部５のノズル６まで汲み上げている。
【００２５】
循環パイプ２１の途中にはセラミックスタンク１０が設けられている。セラミックスタンク１０は脱着自在なカートリッジ形式となっており、円筒状の中空で容量が１０Ｌ〜５０Ｌであり、このタンク１０内にサイズが２×２×５ｍｍのペレット状のセラミックス２０を収納するようになっている。セラミックス２０をペレット状等の粒状とすることで、持続的にアルカリイオンを溶出させることができると共に、セラミックスタンク１０内に収納するセラミックス２０の量を増減させて溶出量の調整を図り、アルカリイオンを所望の濃度に設定可能である。
【００２６】
表１は本実施の形態で使用するセラミックス２０の成分表であり、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のアルカリ金属類が所定の割合で含まれている。
【００２７】
【表１】

【００２８】
次に、上記した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。臭気ガスＳの脱臭において、オゾン発生器１３により発生したオゾンガスは通気管１４を通って貯留槽３内に送られる。貯留槽３内ではバブリングによって所定量のオゾンが水に溶存される。貯留槽３内のオゾン水は圧力ポンプ２７で散布部５まで汲み上げられ、ノズル６からオゾン水が気液接触部９に向けて噴射される。
【００２９】
気液接触部９では、散布部５のノズルから噴射されたオゾン水と導入部７から上昇してきた硫化水素等の臭気ガスＳとが接触し、悪臭ガスを溶存オゾンに吸着させ、悪臭成分を除去する。気液接触部９に散布された残りのオゾン水はそのまま流下して貯留槽３に戻される。悪臭が取り除かれたガスは、デミスタ部１１で水滴が除去された後、排出パイプ２３を通り、残留オゾン除去部１５まで送られる。無害の濃度までオゾンが除去されたガスは大気中に放出される。
【００３０】
循環パイプ２１の途中にはアルカリ金属塩を含有したセラミックスタンク１０が設けられており、このセラミックスタンク１０内をオゾン水が通過することにより、セラミックス１０のアルカリイオンが溶出しオゾン水がアルカリ性の溶液となる。オゾン水がアルカリ性になることで、溶存オゾンの活性が高まり、オゾン水を散布した際に悪臭要因である悪臭ガスを容易に除去することができる。また、脱臭効率が向上することにより脱臭に必要なオゾンガスの量を減らすことができ、さらに残留オゾンを分解させるためのオゾンガス除去材の寿命を延ばすことができる。
尚、セラミックス２０はメンテナンス時に交換するが、メンテナンス回数は１年間で１回又は２回であり、持続性が高い。
【００３１】
本実施の形態に係るセラミックス２０をセラミックスタンク１０に収納し、このタンク内に水を透過させ、透過させる前後における水の成分等の分析を行った。表２はセラミックス２０をタンク内に収納して水を１回だけ透過させたときの水の成分を測定したものである。表２に示すように、セラミックス２０に水を透過させることによりカルシウムイオンの溶出が確認できた。
表３は長時間（１８０分間）セラミックス２０に水を透過させた後の水のｐＨ値、水温等の経時的変化を測定した結果を示すものである。また、図３に示すグラフは、表３の値をプロットしたものであり、横軸に時間、縦軸にｐＨ値を示している。尚、試験に用いた水は水道水（ｐＨ＝７．３４）であり、１分間あたり１００ｃｍ³の割合で透過させた。
【００３２】
図３に示すグラフのように、ｐＨ値は短期間で１０を超えた後はｐＨ値の変動がほとんどなく、一定のｐＨ値を長期間維持することができた。このように、実験の結果から明らかなように、タンク内のセラミックス２０からアルカリイオンが溶出することで、アルカリ性の水溶液が得られた。
また、セラミックスタンク１０を脱臭装置１に装着した場合でも同様に、セラミックスタンク１０内を通過するオゾン水に、アルカリイオンを長期間安定して溶出させることができる。
【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
次に、本実施の形態に係る脱臭装置１において、臭気ガスとして硫化水素を用い、ｐＨ値の異なるオゾン水を散布して、処理塔２の入口から導入する際の硫化水素の入口濃度と、処理塔２の出口濃度とを測定した。図中横軸は硫化水素の入口濃度を示し、縦軸は入口濃度から出口濃度を差し引いた値を入口濃度で除した値を脱臭効率として示している。実線で示す曲線は、ｐＨ＝１２のオゾン水で硫化水素を除去した場合、破線で示す曲線は、ｐＨ＝７．０〜７．５のオゾン水で硫化水素を除去した場合を示している。
【００３６】
この実験では、ｐＨ＝７．０〜７．５のオゾン水で硫化水素を除去した場合、硫化水素の入口濃度が高くなるほど脱臭効率が低下したが、ｐＨ＝１２のオゾン水で硫化水素を除去した場合には、硫化水素の入口濃度が高くなっても、脱臭効率は低下しなかった。このようにオゾン水をアルカリ性にすると脱臭効率が高まった。このことから、オゾン水をアルカリ性にすることでオゾンの活性が高まることが分かった。
【００３７】
次に、図５及び図６を参照して他の実施の形態について説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
第２の実施の形態では、循環路２１にセラミックスタンク１０を設けずに、循環路２１の途中から貯留槽３に繋ぐ分岐路４１を備え、この分岐路４１内にセラミックスタンク１０を設けた点が第１実施の形態と異なる。貯留槽３を出たオゾン水は、循環路２１の途中から分岐路４１に導入され、セラミックスタンク１０内を通過することで、アルカリ性の溶液となり再び貯留槽３内に戻される。
【００３８】
貯留槽３内に戻されたオゾン水は、循環路２１を通って散布部５のノズル６から噴射される。
このように循環路２１の途中から分岐路４１を備え、この分岐路４１内にセラミックスタンク１０を設けることで、貯留槽３内にアルカリ性のオゾン水を溜めることができ、オゾン水のアルカリ濃度の調整が容易である。
また、循環路２１にセラミックスタンク１０を設けないので、循環路２１を通過するオゾン水の流動抵抗の低下を防止でき、スムーズにアルカリ性のオゾン水を散布部５まで搬送することができる。
【００３９】
分岐路４１は、図６に示すように平面視円形状の貯留槽３の中心からずれた位置に開口している。分岐路４１から貯留槽３内にオゾン水が流入する際の勢いで貯留槽３内に溜まったオゾン水が渦巻状に流動するので、貯留槽３の通気管１４から出たオゾンが貯留槽３内で攪拌されるので、貯留槽３のオゾンが全体に亘り、一様なオゾン濃度を得ることができる。
【００４０】
本発明は、上述のような実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、貯留槽３にオゾン水を溶存させた後、オゾン水をアルカリ性にしてから臭気ガスＳにオゾン水を散布して悪臭を除去するようにしたが、これに限定されず例えば発生したオゾンガスをそのまま導入部７へ臭気ガスＳとともに直接導入し、オゾンを含まないアルカリ水を散布するようにしてもよい。
カートリッジ形式のセラミックスタンク１０は、循環パイプ２１の中間付近に設けることに限定されず、例えば導入部７付近でも良いし、散布部５付近であっても良い。
循環パイプ２１の途中にセラミックスタンク１０を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば図７に示すように、循環路２１及び分岐路４１の両方に設けても良い。
【００４１】
【発明の効果】
【００４２】
請求項１に記載の発明では、循環路の途中から分岐路を備え、この分岐路にセラミックスタンクを設けることで、貯留槽内にアルカリ性のオゾン水を溜めることができ、オゾン水のアルカリ濃度の調整が容易である。
また、循環路にセラミックスタンクを設けないので、循環路内を通過するオゾン水の流動抵抗の低下を防止でき、スムーズにアルカリ性のオゾン水を散布部まで搬送することができる。
【００４３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、平面視円形状の貯留槽の中心からずれた位置に向けて循環水を貯留槽内に流入するので、貯留槽の円周に沿う流動が発生し、貯留槽内のオゾン水が攪拌される。従って、貯留槽内においてオゾン濃度の偏りを防止でき、貯留槽全体に亘って一様なオゾン濃度を得ることができる。
【００４４】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、二酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化カリウムを主に含有するセラミックスに、イオン水を通過させる試験を行った結果、連続運転した場合にも、セラミックスからアルカリイオンが長期間安定して溶出し、オゾン溶液のｐＨ値が安定してアルカリ性を示すことができた。
【００４５】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、セラミックスを粒状として、セラミックスタンク内に収納するセラミックスの量を増減させることで、溶出量の調整が容易であり、アルカリイオンを所望の濃度に設定可能である。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る脱臭装置を概略的に示した模式図である。
【図２】 図１に係るセラミックスタンク部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】 図１に係るセラミックスに水を透過させた後のｐＨ値の経時的変化を示すグラフである。
【図４】 図１に係る脱臭装置において、ｐＨ値の異なるオゾン水での硫化水素の除去効率を比較したグラフである。
【図５】 第２の実施形態に係る脱臭装置を概略的に示した模式図である。
【図６】 図５に係る脱臭装置の貯留槽の平面図である。
【図７】 図１に係る脱臭装置の変形例を概略的に示した模式図である。
【符号の説明】
１ 脱臭装置
３ 貯留槽
５ 散布部
１０ セラミックスタンク
２０ セラミックス
２１ 循環パイプ（循環路）
４１ 分岐路

Claims (4)

1. オゾンガスが溶存したオゾン水を散布して臭気ガスと接触させることにより臭気ガスの脱臭を図る脱臭装置において、脱臭装置はオゾン水を貯留するとともに散布してオゾン水を受ける貯留槽と、オゾン水を散布する散布部と、貯留槽から散布部へオゾン水を供給しオゾン水を循環させる循環路と、循環路の途中から貯留槽に繋ぐ分岐路とを備え、
   分岐路にアルカリ金属塩含有のセラミックスを収納したセラミックスタンクを着脱自在に設け、オゾン水がセラミックスを通過することでアルカリイオンが溶出して貯留槽内のオゾン水をアルカリ性にしていることを特徴とするオゾン脱臭装置。
2. 分岐路は平面視円形状の貯留槽の中心からずれた位置に向けて循環水を貯留槽内に流入することを特徴とする請求項１記載のオゾン脱臭装置。
3. セラミックスは二酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化カリウムを主に含有していることを特徴とする請求項１記載のオゾン脱臭装置。
4. セラミックスは粒状であることを特徴とする請求項１記載のオゾン脱臭装置。

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