JP5732204B2 - 脱臭装置及び脱臭方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アンモニア等の臭気成分を含むガスの脱臭装置及び脱臭方法に関するものである。
家畜、下水、し尿、堆肥、食品、鋳物等を扱う施設においては、臭気対策が重要な課題の１つであり、例えば、アンモニア等の臭気成分は、特定悪臭物質として１ｐｐｍ以下に抑えるよう法規制されている。
そこで、現在では、さまざまな脱臭装置・方法が提案されており、例えば、ゼオライトや活性炭等の吸着剤に酸性・アルカリ性の物質を添着し、この特殊加工した吸着剤に臭気成分を化学・物理吸着させる吸着法や、プラズマや高温酸化触媒等と臭気成分とを接触させる酸化分解法が提案されている（例えば、プラズマを利用した特許文献１参照。）。
しかしながら、特殊加工した吸着剤は再生利用ができず、また、コストが一般的な吸着剤の２〜３倍となるため、交換費用や処分費用等のランニングコストが嵩むとの問題を有する。また、酸化分解法は、イニシャルコスト、ランニングコスト、メンテナンスコストのいずれも嵩み、経済的でないとの問題を有する。
そこで、臭気成分を含むガス（臭気ガス）の脱臭装置・脱臭方法としては、当該臭気ガスを酸性又はアルカリ性の水溶液（中和液）と接触させるガス洗浄法が注目される（例えば、中和液として硫酸溶液を使用した特許文献２参照。）。
しかしながら、このガス浄化法は、次のような問題を有する。
すなわち、通常、中和液として強酸・強アルカリ溶液を使用することになるため、耐酸性・耐アルカリ性を考慮した高価な装置が必要になり、また、強酸・強アルカリのミストが飛散して二次被害が生じるおそれがある。中和反応によって中和液の濃度が低下するため、脱臭効果が不安定になり、また、中和液の濃度を制御する必要も生じる。さらに、ガス中の臭気成分の濃度変化に対応することができず、この点でも脱臭効果が不安定になり、濃度変化の程度によっては臭気成分が脱臭装置を抜けてしまうおそれもある。この他、ガス浄化法は、硫酸アンモニウム等の中和による生成物（固形物）を中和液から除去するために装置を停止して固液分離する必要があり、この点でもコストが嵩むとの問題がある。また、ガス中に混入しているダスト等の除去が必要で、このダスト等をフィルターによって除去する場合は、フィルターの目詰まり防止対策が必要になるとの問題が生じる。
すなわち、通常、中和液として強酸・強アルカリ溶液を使用することになるため、耐酸性・耐アルカリ性を考慮した高価な装置が必要になり、また、強酸・強アルカリのミストが飛散して二次被害が生じるおそれがある。中和反応によって中和液の濃度が低下するため、脱臭効果が不安定になり、また、中和液の濃度を制御する必要も生じる。さらに、ガス中の臭気成分の濃度変化に対応することができず、この点でも脱臭効果が不安定になり、濃度変化の程度によっては臭気成分が脱臭装置を抜けてしまうおそれもある。この他、ガス浄化法は、硫酸アンモニウム等の中和による生成物（固形物）を中和液から除去するために装置を停止して固液分離する必要があり、この点でもコストが嵩むとの問題がある。また、ガス中に混入しているダスト等の除去が必要で、このダスト等をフィルターによって除去する場合は、フィルターの目詰まり防止対策が必要になるとの問題が生じる。
本発明が解決しようとする主たる課題は、安定的に脱臭することができる経済的な脱臭装置及び脱臭方法を提供することにある。
この課題を解決した本発明は、次の通りである。
［請求項１記載の発明］
臭気成分を含むガスの脱臭装置であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧にする霧化手段と、
この霧化手段によって得た前記中和液の直径５〜７μｍの粒子で構成される霧と前記臭気成分を含むガスとを混合・攪拌する混合・攪拌手段と、
この混合・攪拌手段を経たガスに粉体状の吸着剤を混入する吸着剤混入手段と、
この吸着剤混入手段によって吸着剤が混入されたガスが供給されて、吸着剤がろ過面に付着し、清浄ガスが通されるフィルターと、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる噴霧量制御手段と、を有する、
ことを特徴とする脱臭装置。
［請求項１記載の発明］
臭気成分を含むガスの脱臭装置であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧にする霧化手段と、
この霧化手段によって得た前記中和液の直径５〜７μｍの粒子で構成される霧と前記臭気成分を含むガスとを混合・攪拌する混合・攪拌手段と、
この混合・攪拌手段を経たガスに粉体状の吸着剤を混入する吸着剤混入手段と、
この吸着剤混入手段によって吸着剤が混入されたガスが供給されて、吸着剤がろ過面に付着し、清浄ガスが通されるフィルターと、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる噴霧量制御手段と、を有する、
ことを特徴とする脱臭装置。
［請求項２記載の発明］
前記混合・攪拌手段は、
前記霧及び前記臭気成分を含むガスが供給される筒体と、この筒体内に備えられた当該筒体の軸方向を軸として回転する回転羽根と、を有し、
前記筒体の一端開口が前記臭気成分を含むガスの供給口とされ、前記筒体の他端開口が当該臭気成分を含むガスの排気口とされ、
この排気口の後段に備わる前記フィルターに対して、前記回転羽根が押込みファンとして機能する構成とされた、
請求項１記載の脱臭装置。
前記混合・攪拌手段は、
前記霧及び前記臭気成分を含むガスが供給される筒体と、この筒体内に備えられた当該筒体の軸方向を軸として回転する回転羽根と、を有し、
前記筒体の一端開口が前記臭気成分を含むガスの供給口とされ、前記筒体の他端開口が当該臭気成分を含むガスの排気口とされ、
この排気口の後段に備わる前記フィルターに対して、前記回転羽根が押込みファンとして機能する構成とされた、
請求項１記載の脱臭装置。
［請求項３記載の発明］
臭気成分を含むガスの脱臭方法であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧とし、
この霧と前記臭気成分を含むガスとを混合及び攪拌し、
この混合及び攪拌をしたガスに粉体状の吸着剤を混入し、
この吸着剤が混入されたガスをフィルターに供給して、吸着剤をろ過面に付着させ、清浄ガスを通すとともに、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる、
ことを特徴とする脱臭方法。
臭気成分を含むガスの脱臭方法であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧とし、
この霧と前記臭気成分を含むガスとを混合及び攪拌し、
この混合及び攪拌をしたガスに粉体状の吸着剤を混入し、
この吸着剤が混入されたガスをフィルターに供給して、吸着剤をろ過面に付着させ、清浄ガスを通すとともに、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる、
ことを特徴とする脱臭方法。
（主な作用効果）
１）中和液を直径５〜７μｍの粒子で構成される霧にして使用すると、装置等が濡れないため、耐酸性・耐アルカリ性を考慮した高価な装置が必要にならず、また、中和液の飛散による二次的被害が生じるおそれもない。
１）中和液を直径５〜７μｍの粒子で構成される霧にして使用すると、装置等が濡れないため、耐酸性・耐アルカリ性を考慮した高価な装置が必要にならず、また、中和液の飛散による二次的被害が生じるおそれもない。
２）直径５〜７μｍの粒子で構成される霧及び臭気成分を含むガスを混合・攪拌したガスに粉体状の吸着剤を混入し、フィルターに通すと、フィルターに至る過程や、フィルター表面において、臭気成分が吸着剤に吸着され、脱臭効率が向上する。また、この吸着剤には、臭気成分と中和反応をしなかった霧を構成する超微粒子も吸着され、この吸着剤に吸着された超微粒子は、フィルター表面において臭気成分を中和する。したがって、脱臭効率が一段と向上する。さらに、当該フィルターは、臭気成分を含むガス中に混入しているダストをも捕捉するため、別途、ダストの除塵装置を設ける必要がない。
３）臭気成分を含むガスに、中和液の直径５〜７μｍの粒子で構成される霧や粉体状の吸着剤を噴霧・混入する方法によれば、臭気成分の濃度等に応じて脱臭効率を変化させることができ、脱臭効果を安定化することができる。
４）なお、本発明の脱臭装置及び脱臭方法は、この他にもさまざまな作用効果を有しているが、詳細は後述する。
本発明によると、安定的に脱臭することができる経済的な脱臭装置及び脱臭方法となる。
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、本形態の脱臭装置は、両端が開口する円筒状等の筒体２６を有する。この筒体２６は、一端開口から、脱臭処理の対象となるアンモニア、硫化水素、硫化メチル等の臭気成分を含むガスＧ１が供給され、この臭気成分を含むガスＧ１が当該筒体２６内に噴霧された（中和液Ｘの）直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｘｄとともに他端開口から排出される構成とされている。
図１に示すように、本形態の脱臭装置は、両端が開口する円筒状等の筒体２６を有する。この筒体２６は、一端開口から、脱臭処理の対象となるアンモニア、硫化水素、硫化メチル等の臭気成分を含むガスＧ１が供給され、この臭気成分を含むガスＧ１が当該筒体２６内に噴霧された（中和液Ｘの）直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｘｄとともに他端開口から排出される構成とされている。
ここで、「直径５〜７μｍの粒子で構成される霧」とは、ドライミスト（登録商標）などとも言われる「触れても濡れない霧」である。このように、中和液を直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｗｄにして使用すると、装置等が濡れないため、耐食性の内面皮膜加工や耐食性材料の採用等による耐酸性・耐アルカリ性を考慮した高価な装置が必要にならず、また、中和液の飛散による二次的被害が生じるおそれもない。
本形態において、この直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｗｄは、筒体２６内の他端開口側端部に備わる霧化手段２５から噴霧される。この霧化手段２５は、例えば、二流体ノズル、高圧ノズル、電気霧化ノズル等によって構成され、本形態においては、ポンプＰによって貯留タンク２３から送られてきた中和液Ｘが、コンプレッサー２４からの圧気を利用して、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｗｄとされ、筒体２６内に噴霧される構成とされている。
この霧Ｗｄを噴霧する方向は特に限定されないが、臭気成分との接触効率を高めるという観点からは、図示例のように、筒体２６の一端開口に向かって、つまり、臭気成分を含むガスＧ１の流れと反対方向に噴霧するのが好ましい（向流方式）。
また、霧Ｗｄの原料となる中和液Ｘの種類は特に限定されず、脱臭の対象となる臭気成分の種類に応じて適宜決定することができる。具体的には、臭気成分がアルカリ性の場合は、例えば、硫酸水溶液、塩酸水溶液、炭酸水等の酸性水溶液を、臭気成分が酸性の場合は、苛性ソーダ水、石灰水、アンモニア水等のアルカリ性水溶液を使用することができる。なお、これら水溶液の濃度は特に限定されず、例えば、濃度３〜７％として使用することができる。
霧Ｗｄの噴霧量は、特に限定されるものではないが、ガスＧ１中の臭気成分の濃度やガスＧ１の風量等に応じて、変化させると好適である。本形態においては、ガスＧ１中の臭気成分の濃度を検出する検出器２１が備えられており、この検出器２１によって、筒体２６内に供給されるガスＧ１中の臭気成分の濃度が検出される。この検出値は、霧Ｗｄの噴霧量制御手段２２に伝達され、この噴霧量制御手段２２によってポンプＰの駆動力が制御される。この制御によって、霧化手段２５に送られる中和液Ｘの量が制御され、もって霧Ｗｄの噴霧量が制御される。
ただし、この霧Ｗｄの噴霧量は、臭気成分を含むガスＧ１の飽和水分量を超えない範囲内において、制御する。飽和水分量を超えて噴霧すると、装置等が濡れてしまうおそれがあり、特に後段に備わるフィルター２９Ｂが濡れて、目詰まり等の問題が生じるおそれがある。
なお、本形態においては、脱臭処理後のガスＧ２中に含まれる臭気成分の濃度を検出する検出器３１も備えられており、この検出器３１による検出値によって、脱臭効果を確認し、あるいは霧Ｗｄの噴霧量を調節することもできる。また、検出器２１や検出器３１による検出値に基づいて、吸着剤Ｙの混入量を調節することもできる。
筒体２６内に噴霧された直径５〜７μｍの粒子で構成される霧Ｗｄは、臭気成分を含むガスＧ１とともに筒体２６の他端開口から排気された後、混合・攪拌手段２７において混合及び攪拌をされる。当該混合によってガスＧ１中の臭気成分と霧Ｗｄとの中和反応が生じ、また、この中和反応の効率が攪拌によって高められる。このように中和反応の効率が高まるのは、当該攪拌によって、霧Ｗｄの表面を覆う境界層が剥離されるためである。
すなわち、臭気成分を含むガスＧ１及び霧Ｗｄが単に流れている状態、つまり、両者Ｇ１，Ｗｄが随伴移動している状態においては、霧Ｗｄの周りに位置するガスＧ１が分子間引力によって当該霧Ｗｄに引き寄せられ、当該霧Ｗｄの周りを覆うように境界層を形成する。そして、この境界層によって他のガスＧ１中の臭気成分が霧Ｗｄと接触し難くなり（接触阻害）、例えば、風速条件や筒体２６の長さ等を変化させても、反応効率が向上しないことになる。これに対し、本形態においては、当該攪拌によって、霧Ｗｄと臭気成分を含むガスＧ１との相対速度差が高まるため、剪（せん）断応力等によって、境界層が剥離され、反応効率が向上する。
すなわち、臭気成分を含むガスＧ１及び霧Ｗｄが単に流れている状態、つまり、両者Ｇ１，Ｗｄが随伴移動している状態においては、霧Ｗｄの周りに位置するガスＧ１が分子間引力によって当該霧Ｗｄに引き寄せられ、当該霧Ｗｄの周りを覆うように境界層を形成する。そして、この境界層によって他のガスＧ１中の臭気成分が霧Ｗｄと接触し難くなり（接触阻害）、例えば、風速条件や筒体２６の長さ等を変化させても、反応効率が向上しないことになる。これに対し、本形態においては、当該攪拌によって、霧Ｗｄと臭気成分を含むガスＧ１との相対速度差が高まるため、剪（せん）断応力等によって、境界層が剥離され、反応効率が向上する。
混合・攪拌手段２７の具体的な形態は、特に限定されるものではないが、本形態の混合・攪拌手段２７は、両端が開口する円筒状等の筒体２７Ａと、この筒体２７Ａ内に備えられた当該筒体２７Ａの軸方向を軸として回転する回転羽根２７Ｂと、から主になる。そして、上記筒体２６の他端開口から排出された霧Ｗｄ及び臭気成分を含むガスＧ１は、筒体２７Ａの一端開口（供給口）から供給され、他端開口（排気口）から排気される。加えて、本形態においては、この排気口の後段に備わるフィルター２９Ｂに対して、上記回転羽根２７Ｂが押込みファンとして機能する構成とされている。
したがって、本形態の脱臭装置においては、フィルター２９Ｂに臭気成分を含むガスＧ１を通気させるための通気手段を小型化し、あるいは図示例のように省略することができる。また、この形態によると、筒体２６内の霧Ｗｄ及び臭気成分を含むガスＧ１を吸引する手段も小型化又は省略することができる。なお、本形態においては、筒体２７Ａの一端開口（供給口）が筒体２６の他端開口（排気口）と連続しており、吸引・排気効率が極めてよいため、吸引・排気手段を省略している。
加えて、本形態によると、フィルター２９Ｂに対するガスＧ１の押込み力（通風力）や、筒体２６からのガスＧ１の吸引力を、例えば、回転羽根２７Ｂの回転速度や数を変えることによって、変化させることができる。図示例では、回転羽根２７Ｂが２つ備えられている形態を示しているが、回転羽根２７Ｂを１つとすることも、３つ以上の複数とすることもできる。なお、この回転羽根２７Ｂの駆動源たるモーターＭは、処理の安定性をより向上させるために、図示例のように、筒体２７Ａ外に配置するのが好ましい。
混合・攪拌手段２７における霧Ｗｄ及び臭気成分を含むガスＧ１の攪拌時間（滞留時間）は特に限定されず、例えば、０．０１〜０．５秒、好ましくは０．０５〜０．１秒とすることができる。この攪拌時間は、例えば、筒体２７Ａの長さや径、回転羽根２７Ｂの回転速度等を変化させて、調節することができる。また、この攪拌時間は、例えば、混合・攪拌手段２７自体を、直列的に複数連接することによって、調節することもできる。
混合・攪拌手段２７を経たガスＧ１、つまり、筒体２７Ａの他端開口（排気口）から排気されたガスＧ１には、後述するフィルター２９Ｂに通されるに先立って、粉体状の吸着剤Ｙが混入される。この吸着剤Ｙの混入により、霧Ｗｄと中和反応していないガスＧ１中の臭気成分が吸着剤Ｙに吸着され、脱臭効率が一段と向上する。
吸着剤ＹをガスＧ１に混入する吸着剤混入手段の具体的な形態は特に限定されず、本形態においては、上端側が円筒状、下端側が下方に先細りの円錐状とされた粉体タンク２８と、この粉体タンク２８の下端部開口に接続されたロータリーフィーダー、テーブルフィーダー等からなる定量フィーダー２８Ａと、この定量フィーダー２８Ａから切り出された吸着剤Ｙを空気圧送するブロワＢと、で主に構成されている。
本形態において、吸着剤Ｙは、その種類が特に限定されず、例えば、活性炭、ゼオライト等の多孔質吸着性粉体を使用することができる。
吸着剤Ｙが混入されたガスＧ１は、フィルター２９Ｂが備わるバグフィルター装置２９に送られる。このバグフィルター装置２９の具体的な形態は特に限定されず、図示例では、上端側が円筒状、下端側が下方に先細りの円錐状とされた収容槽２９Ａと、この収容槽２９Ａ内に配置された適宜の数の、図示例では２つのフィルター２９Ｂと、収容槽２９Ａの下端部開口を仕切るロータリーフィーダー等からなる切出し手段２９Ｄと、各フィルター２９Ｂの上方に配置されたパルスジェット２９Ｃと、で主に構成されている。
本形態によると、ガスＧ１に混入された吸着剤Ｙは、収容槽２９Ａ内に供給された後、円筒状等とされたフィルター２９Ｂの外周面に付着する等し、ガスＧ１中の臭気成分を更に吸着する。また、吸着剤Ｙは、臭気成分と中和反応しなかった霧Ｗｄを構成する超微粒子も吸着する。したがって、この吸着剤Ｙに吸着された超微粒子が、フィルター２９Ｂの表面（外周面）において臭気成分を更に中和し、結果、脱臭効率が一段と向上する。また、当該フィルター２９Ｂは、ガスＧ１中に混入しているダストも捕捉するため、別途、ダストの除塵装置を設ける必要がない。
このように本形態においては、フィルター２９Ｂの外周面に吸着剤Ｙを積極的に付着させ、吸着剤Ｙの付着層を厚く形成するものではない。したがって、フィルター２９Ｂの通気抵抗が大きなものとはらならず、前述回転羽根２７Ｂによって、ガスＧ１をフィルター２９Ｂに通気させることができる。もちろん、通気抵抗を減らすために、フィルター２９Ｂの面積を通常より大きくする必要もない。
フィルター２９Ｂにおいて、臭気成分等を吸着した吸着剤Ｙは、重力等によって収容槽２９Ａの底部に落下し、切出し手段２９Ｄによって切り出され、回収される。回収された吸着剤Ｙは、肥料等として利用することや、適宜の再生処理を施す等した後、粉体タンク２８内に投入する吸着剤Ｙとして再利用することなどができる。
また、フィルター２９Ｂに付着した吸着剤Ｙ及びダストは、パルスジェット２９Ｃから適宜の間隔をおいてエアを噴出し、円筒状とされたフィルター２９Ｂの中心側から外方に向かってエアを吹き出すことにより、払い落すこともできる。この点、本形態においては、フィルター２９Ｂの外周面に吸着剤Ｙの付着層を厚く形成する必要がないため、新たな吸着剤Ｙが所定の付着層厚となるまでの吸着・中和反応効率の低下等は問題とならない。
以上から明らかなように、本形態の脱臭装置においては、従来の脱臭装置におけるように中和液を滞留させて利用し、あるいは循環させて利用するものではなく、いわゆるワンパスでの利用となるため、硫酸アンモニウム等の中和による生成物（固形物）が大きくならない。したがって、フィルター２９Ｂが目詰まり等するおそれがない。また、フィルター２９Ｂに付着した吸着剤Ｙを払い落す等して脱臭処理を継続することができ、装置を停止する必要もない。
他方、フィルター２９Ｂによって吸着剤Ｙが取り除かれた後の清浄ガスＧ２は、適宜、大気中に放風することができる。
本発明は、家畜、下水、し尿、堆肥、食品、鋳物等を扱う施設において使用する臭気成分を含むガスの脱臭装置及び脱臭方法として、適用可能である。
２１，３１…検出器、２２…噴霧量制御手段、２３…貯留タンク、２４…コンプレッサー、２５…霧化手段、２６，２７Ａ…筒体、２７…混合・攪拌手段、２７Ｂ…回転羽根、２８…粉体タンク、２８Ａ…定量フィーダー、２９…バグフィルター装置、２９Ａ…収容槽、２９Ｂ…フィルター、２９Ｃ…パルスジェット、２９Ｄ…切出し手段、Ｂ…ブロワ、Ｇ１，Ｇ２…ガス、Ｐ…ポンプ、Ｙ…吸着剤。
Claims (3)
- 臭気成分を含むガスの脱臭装置であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧にする霧化手段と、
この霧化手段によって得た前記中和液の直径５〜７μｍの粒子で構成される霧と前記臭気成分を含むガスとを混合・攪拌する混合・攪拌手段と、
この混合・攪拌手段を経たガスに粉体状の吸着剤を混入する吸着剤混入手段と、
この吸着剤混入手段によって吸着剤が混入されたガスが供給されて、吸着剤がろ過面に付着し、清浄ガスが通されるフィルターと、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる噴霧量制御手段と、を有する、
ことを特徴とする脱臭装置。 - 前記混合・攪拌手段は、
前記霧及び前記臭気成分を含むガスが供給される筒体と、この筒体内に備えられた当該筒体の軸方向を軸として回転する回転羽根と、を有し、
前記筒体の一端開口が前記臭気成分を含むガスの供給口とされ、前記筒体の他端開口が当該臭気成分を含むガスの排気口とされ、
この排気口の後段に備わる前記フィルターに対して、前記回転羽根が押込みファンとして機能する構成とされた、
請求項１記載の脱臭装置。 - 臭気成分を含むガスの脱臭方法であって、
中和液を、直径５〜７μｍの粒子で構成される霧とし、
この霧と前記臭気成分を含むガスとを混合及び攪拌し、
この混合及び攪拌をしたガスに粉体状の吸着剤を混入し、
この吸着剤が混入されたガスをフィルターに供給して、吸着剤をろ過面に付着させ、清浄ガスを通すとともに、
前記臭気成分を含むガスと混合する前記霧の量を、当該ガスの飽和水分量を超えない範囲内において、前記臭気成分の濃度及び当該臭気成分を含むガスの風量に応じて変化させる、
ことを特徴とする脱臭方法。
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