(57)【要約】【課題】分解処理対象のオゾンガスの濃度や湿度が比較的高い場合でも、処理コストを低減させた効果的な分解処理を実現する。【解決手段】オゾンガス処理装置１０は、分解処理対象の排オゾンガスとともに水を活性炭に通過させることが可能なものであって、粒状の活性炭が充填された活性炭タンク１５と、活性炭タンク１５内にオゾンガスを供給するオゾンガス給気管１４と、オゾンガスとの気液混合状態となるように水を活性炭タンク１５内に供給する給水管１２と、活性炭タンク１５内のオゾン分解処理後の排液を排出する排液管１６と、から構成されるオゾン分解機構を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分解処理対象のオゾンガスを活性炭に通過させて処理するオゾンガス処理方法において、
前記オゾンガスを気泡として存在させる状態で水を前記活性炭に通過させることを特徴とするオゾンガス処理方法。
【請求項２】
オゾンガスと水とを気液共存状態で混合した後、この気液共存状態の混合物を前記活性炭に通過させることを特徴とする請求項１記載のオゾンガス処理方法。
【請求項３】
前記分解処理対象のオゾンガスは、当該オゾンガスを含む混合ガス全体に対する濃度が１％を超えるものであることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾンガス処理方法。
【請求項４】
前記活性炭は、粒子状又は繊維状に構成されたものが活性炭収容体に充填されており、
さらに、前記活性炭収容体を通過させる水の通水量をＦ［ｍ3／ｈ］とし、前記活性炭収容体の水が通過する断面の面積をＡ［ｍ2］としたとき、Ｆ／Ａとして表される通水の線速度ＬＶ［ｍ／ｈ］は、３０以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のオゾンガス処理方法。
【請求項５】
前記活性炭は、粒子状又は繊維状に構成されたものが活性炭収容体に充填されており、
さらに、前記活性炭収容体を通過させる水の通水量をＦ［ｍ3／ｈ］とし、前記活性炭収容体の容積をＣ［ｍ3］としたとき、Ｆ／Ｃとして表される通水の空間速度ＳＶ［ｈ-1］は、１以上、３０以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のオゾンガス処理方法。
【請求項６】
前記オゾンガス（Ｏ3）１ｇ当たり、０．６Ｌ以上、５０Ｌ以下の水を前記活性炭に通過させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のオゾンガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排オゾンガスを分解して処理するためのオゾンガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排オゾンガスを分解処理するための方法として、オゾン含有ガスを活性炭に通気させることによって、ガス中のオゾンを分解する活性炭接触法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、この他の排オゾンガスの処理方法としては、紫外線殺菌灯を照射してオゾンを分解する方法や、オゾン分解触媒にオゾンガスを通気させて分解処理を行う触媒接触法なども利用されている。
【０００４】
しかしながら、上述した各処理方法のうち、触媒接触法以外の方法は、含有率が例えば１％を超える高濃度のオゾンガスの処理には反応熱が大きいため、不向きとされている。特に、活性炭接触法は、高濃度のオゾンを活性炭に通気させたときの反応熱により発火のおそれがある。さらに、活性炭接触法は、特に、反応により高温になるとオゾンの分解反応に加えて分解した酸素による活性炭の酸化反応も促進されて、活性炭自体が消耗するためランニングコストの面でも課題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお、触媒接触法を適用する場合でも、高濃度のオゾンガスを分解するには、高温環境下での処理が必要になり、設備コストの面での課題が新たに生じることになる。そこで、比較的低温の環境下でも、オゾンの分解処理が可能なＭｎ系触媒を適用することなどが考えられるが、この場合、高湿度のオゾンガスを処理する際の分解作用が大きく低下するという問題がある。
【０００７】
さらに、この触媒接触法は、分解処理対象のオゾンガス中に耐オゾン性の高い炭酸アルキレンなどの雰囲気が含有されている場合、オゾンガス分解触媒を劣化させないようにするために、オゾンガス中の上記炭酸アルキレンなどを例えばセパレータを用いて先に除去し、さらにその後、オゾンガス自体の分解処理を行う必要があるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような事情に対処してなされたものであり、分解処理対象のオゾンガスの濃度や湿度が比較的高い場合でも、処理コストを低減させた効果的な分解処理を実現できるオゾンガス処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るオゾンガス処理方法は、分解処理対象のオゾンガスを活性炭に通過させて処理するオゾンガス処理方法において、前記オゾンガスが気泡として存在する状態で水を前記活性炭にさらに通過させることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明では、水、及び気泡の状態のオゾンガスを活性炭に通過させることにより活性炭を冷却できるので、活性炭とオゾン（及び酸素）との酸化反応が抑制され、これにより、活性炭自体の消耗を抑えることができる。
【００１１】
さらに、本発明では、上記のように、水による冷却作用によって、活性炭に生じる反応熱が除かれるので、活性炭周辺での発火などを防止することができる。ここで、活性炭に通過させる水は、例えば常温以下の温度に冷却した冷却水などを例示でき、また、市水、工水、純水、オゾン水、炭酸塩存在下のオゾン水などを適用することが可能である。
【００１２】
オゾン水を用いた場合、オゾンガスとオゾン水の同時処理も可能である。さらに、オゾン水や市水などをオゾンガスと混合することで、オゾンガスと水との反応でオゾンの分解を促進する効果もある。
【００１３】
また、本発明では、例えば比較的湿度の高いオゾンガスを処理する場合であっても、Ｍｎ系オゾン分解触媒などを用いる分解処理のように触媒を濡らさないようする配慮などが不要となり、オゾンガスの分解処理を容易に行うことができる。さらに、本発明では、上記のようにオゾン分解触媒などを用いずに分解処理を行うので、オゾンガス中に炭酸アルキレンなどの耐オゾン性物質が含まれる場合でも、これをオゾンガス中から事前に除去する必要などがなく、これにより、簡易的な装置構成にてオゾンガスの分解処理を実現できる。
【００１４】
また、本発明のオゾンガス処理方法は、オゾンガスと水とを気液共存状態で混合した後、この気液共存状態の混合物を前記活性炭に通過させる方法を採用することも可能である。この方法では、予め混合されたオゾンガスと水との混合物を活性炭に通過させることができるので、水と混合されたオゾンの活性炭との接触が密になり、オゾンの分解処理のさらなる効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分解処理対象のオゾンガスの濃度や湿度が比較的高い場合でも、処理コストを低減させた効果的な分解処理を実現することの可能なオゾンガス処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るオゾンガス処理装置の構成を概略的に示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るオゾンガス処理装置の構成を概略的に示す図。
【図３】図１のオゾンガス処理装置に一部変更を加えた装置構成を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係るオゾンガス処理装置の構成を概略的に示す図。
【図５】本発明の実施例２に係るオゾンガス処理装置の構成を概略的に示す図。
【図６】本発明の実施例３に係るオゾンガス処理装置の構成を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１に示すように、この実施形態に係るオゾンガス処理装置１０は、分解処理対象のオゾンガス（排オゾンガス）が気泡として存在する状態で水を活性炭に通過させることが可能なものであって、給水管１２、オゾンガス給気管１４、活性炭タンク１５及び排液管１６から主に実現されるオゾン分解機構を備えている。さらに、オゾンガス処理装置１０には、気液分離塔１７や、排気管１８及び排水管１９などを設けてもよい。
【００１８】
活性炭収容体として機能する活性炭タンク１５は、粒状の活性炭がカラム内に充填されている。オゾンガス給気管１４は、給気ポンプなどを介して活性炭タンク１５内に上方からオゾンガスを供給する。給水管１２は、給水ポンプなどを介し、活性炭タンク１５内に上方から水を供給する。活性炭を通過させる水は、オゾンガス（Ｏ3）１ｇ当たり、０．６Ｌ以上、５０Ｌ以下であることが好ましい。活性炭タンク１５内では、オゾンガスと水とが混合して気液共存（気液混合）状態となり、この混合物が粒子状の活性炭表面を通過する。給水管１２及び吸気管１４は、活性炭との接触時間を増加させるために、活性炭タンク１５内でインナーパイプ構造とすることが望ましい。水との気液混合状態で活性炭を通過した後のオゾンは、例えば二酸化炭素などの炭素ガスや酸素に分解処理される。
【００１９】
なお、活性炭タンク１５内に供給される分解処理対象のオゾンガス中には、炭酸アルキレンなど、オゾンに対する耐性が極めて高い耐オゾン性物質が含まれている場合もある。オゾンガスの濃度（オゾン含有ガス中のオゾンの濃度）は、例えば２２ｇ／ｍ3（約１％強）〜４００ｇ／ｍ3といった比較的高濃度のものが分解処理対象となる場合もある。
【００２０】
ここで、オゾンガス処理装置１０では、水がオゾンガスを活性炭表面へと導くキャリアとして機能し、これによりオゾンガスを活性炭表面に好適に接触させることができる。また、この際、水の冷却作用によって、活性炭とオゾンとの反応が実質的に抑制され、活性炭自体の消耗を抑えることができる。
【００２１】
さらに例えば、濃度が１％を超える高濃度のオゾンガスは、活性炭の発熱量が非常に大きくなり、発火の危険性が懸念されるが、活性炭タンク１５内にオゾンガスとともに水を通水することで、活性炭との反応後の気液混合物の温度を例えば５０℃以下に抑えることが可能となる。さらにこの場合、活性炭タンク１５内に供給する水として冷却水を適用することで、より高い冷却効果を期待できる。
【００２２】
また、本実施形態のオゾンガス処理装置１０では、比較的湿度の高いオゾンガスを分解処理する場合であっても、例えば二酸化マンガン（ＭｎＯ2）触媒といった高価なＭｎ系オゾン分解触媒などを用いる必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、このことから、上記オゾン分解触媒を濡らさないようする構成なども不要となり、オゾンガスの分解処理を容易に行うことができる。これに加えて、オゾンガス処理装置１０では、分解処理対象のオゾンガス中に炭酸アルキレンなどが含まれる場合でも、この耐オゾン性物質をセパレータなどを用いて先に除去する必要などがなくなり、これにより、簡単な装置構成にてオゾンガスの分解処理を行うことができる。
【００２３】
このように、本実施形態に係るオゾンガス処理装置１０によれば、分解処理対象の排オゾンガスの濃度や湿度が比較的高い場合でも、処理コストを低減させた効果的な分解処理を実現することができる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
図２に示すように、この実施形態に係るオゾンガス処理装置３０は、給水管３２、オゾンガス給気管３４、混合機構を構成するエゼクタ３３及び混合液供給管３５、活性炭フィルタ３６、並びに排液管３７から主に実現されたオゾン分解機構を備えている。さらに、オゾンガス処理装置３０には、第１の実施形態のオゾンガス処理装置１０と同様に気液分離塔１７や、排気管１８及び排水管１９が設けられている。
【００２５】
活性炭収容体として機能する活性炭フィルタ３６は、例えば活性炭繊維などで構成されるものであってもよい。オゾンガス給気管３４は、オゾンガス（排オゾンガス）をエゼクタ３３内に供給するために設けられている。一方、給水管３２は、エゼクタ３３内に水を供給するために設けられている。
【００２６】
エゼクタ３３は、給水管３２より供給される水を駆動水として、そのエネルギーでオゾンガス給気管３４を介して、オゾンガス及び水をエゼクタ本体内に引き込んで互いを気液共存状態で混合させる。このとき、オゾンガス（Ｏ3）１ｇ当たり、０．６Ｌ以上、５０Ｌ以下の水が混合されることが好ましい。オゾンガス及び水の混合物は、混合液供給管３５を介して活性炭フィルタ３６内に供給され、酸素ガス又は炭酸ガスと水との混合物として排液管３７に排出される。さらに、活性炭フィルタ３６内での分解処理後の排液は、排液管３７を介して気液分離塔１７内に供給してもよい。
【００２７】
このように構成された本実施形態のオゾンガス処理装置３０によれば、予めオゾンガスと水とを気液混合状態で混合させた混合物を活性炭フィルタ３６に通過させることができるので、水と混合されたオゾンの活性炭との接触が密になり、これにより、オゾンの分解処理のさらなる効率化を図ることができる。
【００２８】
以上、本発明を第１、第２の実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第１、第２の実施形態のオゾンガス処理装置１０、３０及び後述する実施例１〜３のオゾンガス処理装置の個々の構成要素を適宜組み合わせて、他のオゾンガス処理装置を構成してもよい。具体的には、図３に示すように、例えば、第１の実施形態のオゾンガス処理装置１０の活性炭タンク１５内に仕切り部材１５ａを設け、オゾンガスと水との混合物の流路１５ｆを構成するようにしてもよい。この場合、水と、比重の軽いオゾンガスとを活性炭タンク１５内の深部へと導くことができ、これにより、分解処理が確実に行われた後、その排液を活性炭タンク１５の上方から取り出すことができるので、オゾンの分解処理を効果的に行うことができる。
【００２９】
さらに、上記の第１、第２の実施形態では、具体的には例示しなかったが、粒子状又は繊維状の活性炭が充填された活性炭収容体を通過させる水の通水量をＦ［ｍ3／ｈ］とし、前記活性炭収容体の水が通過する断面の面積をＡ［ｍ2］としたとき、Ｆ／Ａとして表される通水の線速度ＬＶ（Linear Velocity）［ｍ／ｈ］は、１以上、３０以下であることが好ましい。また、上述した活性炭収容体の容積をＣ［ｍ3］としたとき、Ｆ／Ｃとして表される通水の空間速度ＳＶ（Space Velocity）［ｈ-1］は、１以上、３０以下であることが望ましい。
【００３０】
［実施例］
次に本発明を実施例により説明する。
＜実施例１＞
図４に示すように、実施例１のオゾンガス処理装置は、図１に示した第１の実施形態の活性炭タンク１５とほぼ同様の構造の活性炭タンク１５ｂと、活性炭タンク１５ｂの前段に配置される図２に示した第２の実施形態のエゼクタ３３と、エゼクタ３３に対してオゾンガス及び水をそれぞれ供給するオゾンガス供給管及び給水管と、が適用されている。
【００３１】
活性炭タンク１５ｂ内には、５４Ｌの粒状の活性炭が充填されている。オゾンガス供給管は、１３０ｇ／ｍ3（６．０７％）の濃度のオゾンガス（主に酸素中に含有されるオゾン含有ガス）を供給量１４ＬＰＭ（Ｌ／ｍｉｎ）でエゼクタ３３内に供給する。実施例１では、エゼクタ３３内に供給すべき水としてオゾン水を適用している。エゼクタ３３内で混合されたオゾンガスとオゾン水との気液混合状態の混合物は、活性炭タンク１５ｂ内を通過する際にオゾンの分解処理が行われる。
【００３２】
ここで、上記のオゾン水は、反応抑制剤として機能する重炭酸塩又は炭酸塩とともに１５０ｐｐｍのオゾンを含んでおり、上記給水管を介して供給量５ＬＰＭ（Ｌ／ｍｉｎ）で、エゼクタ３３及び活性炭タンク１５ｂ側へ供給される。この実施例１では、活性炭にオゾンガス（Ｏ3）１ｇ当たり約２．７５Ｌの水（オゾン水）を通過させることになる。
【００３３】
より具体的には、実施例１では、活性炭タンク１５ｂ内を通過させる水の通水量は０．３［ｍ3／ｈ］、活性炭タンク１５ｂ内（内径２５９ｍｍ）の水が通過する断面の面積は０．０５３［ｍ2］、活性炭が充填された活性炭タンク１５ｂの容積は０．０５４［ｍ3］である。したがって、活性炭タンク１５ｂ内を通過する水の線速度ＬＶは、５．７［ｍ／ｈ］であり、空間速度ＳＶは、５．６［ｈ-1］である。
【００３４】
＜実施例２＞
図５に示すように、実施例２のオゾンガス処理装置は、図１に示した第１の実施形態の活性炭タンク１５と容量がそれぞれ異なる活性炭タンク１５ｃ及び活性炭タンク１５ｄと、活性炭タンク１５ｃの前段に配置される第１実施例で用いたエゼクタ３３と、エゼクタ３３に対してオゾンガス及び水をそれぞれ供給するオゾンガス供給管及び給水管と、が適用されている。
【００３５】
活性炭タンク１５ｃ内には、７Ｌの粒状の活性炭が充填され、一方、活性炭タンク１５ｄ内には、２８Ｌの粒状の活性炭が充填されている。オゾンガス供給管は、１２０ｇ／ｍ3（５．６０％）の濃度のオゾンガス（オゾン含有ガス）を供給量１２ＬＰＭ（Ｌ／ｍｉｎ）でエゼクタ３３内に供給する。一方、給水管は、活性炭に通過させるべき水となる市水を、供給量１ＬＰＭ（Ｌ／ｍｉｎ）で、エゼクタ３３及び活性炭タンク１５ｃ、１５ｄ側へ供給する。
【００３６】
ここで、実施例２では、エゼクタ３３内で混合されたオゾンガスと市水との気液混合状態の混合物は、まず活性炭タンク１５ｄ内を通してその後、さらに活性炭タンク１５ｅ内を通過させてオゾンの分解処理が行われる。また、この実施例２では、活性炭タンク１５ｄ、１５ｅ内の活性炭にオゾンガス（Ｏ3）１ｇ当たり約０．６９Ｌの水（市水）を通過させることになる。
【００３７】
詳細には、実施例２では、活性炭タンク１５ｃ、１５ｄ内を通過させる水の通水量は０．０６［ｍ3／ｈ］、活性炭タンク１５ｃ内（内径２２６ｍｍ）の断面積は０．０４０［ｍ2］、活性炭タンク１５ｄ内（内径２１５ｍｍ）の水が通過する断面の面積は０．０３６［ｍ2］、活性炭が充填された活性炭タンク１５ｃ、活性炭タンク１５ｄの各容積は、それぞれ、０．００７［ｍ3］、０．０２８［ｍ3］である。したがって、活性炭タンク１５ｃ、１５ｄ内を通過する水の各線速度ＬＶは、それぞれ、１．５［ｍ／ｈ］、１．７［ｍ／ｈ］であり、活性炭タンク１５ｃ、１５ｄ内を通過する水の合計の空間速度ＳＶは、１．７１［ｈ-1］である。
【００３８】
＜実施例３＞
図６に示すように、実施例３のオゾンガス処理装置は、図１に示した第１の実施形態の活性炭タンク１５と容量が異なる活性炭タンク１５ｅと、オゾンガスを活性炭タンク１５ｅ側に供給するためのオゾンガス供給管と、このオゾンガス供給管の供給経路の途中に合流して活性炭タンク１５ｅ側に水を供給するための給水管と、が適用されている。実施例３では、実質的に、オゾンガス供給管における給水管との合流部分の後段側は、オゾンガスと水との混合物を活性炭タンク１５ｅ内に供給する。
【００３９】
活性炭タンク１５ｅ内には、１０Ｌの粒状の活性炭が充填されている。オゾンガス供給管は、１８０ｇ／ｍ3（８．４０％）の濃度のオゾンガス（オゾン含有ガス）を供給量１ＬＰＭ（Ｌ／ｍｉｎ）で活性炭タンク１５ｅ側に向けて供給する。一方、給水管は、活性炭タンク１５内の活性炭に通過させるべき水となる純水を、供給量３ＬＰＭ（０．１８ｍ3／ｈ）で活性炭タンク１５ｅ側（オゾンガス供給管との合流部分）に向けて供給する。つまり、実施例３のオゾンガス処理装置では、比重の小さいオゾンガスを実質的に水の下側から供給することで、水とオゾンガスとの混合の効率を高めている。
【００４０】
オゾンガス供給管と給水管との合流部分及びその後段側で混合されたオゾンガスと純水との気液混合状態の混合物は、活性炭タンク１５ｅ内を通過する際にオゾンの分解処理が行われる。また、この実施例３では、活性炭タンク１５ｅ内の活性炭にオゾンガス（Ｏ3）１ｇあたり約１６．６７Ｌの水（純水）を通過させることになる。
【００４１】
詳述すると、実施例３では、活性炭タンク１５ｅ内を通過させる水の通水量は０．１８［ｍ3／ｈ］、活性炭タンク１５ｅ内（内径２２６ｍｍ）の水が通過する断面の面積は０．０４０［ｍ2］、活性炭が充填された活性炭タンク１５ｅの容積は０．０１０［ｍ3］である。したがって、活性炭タンク１５ｂ内を通過する水の線速度ＬＶは、４．５［ｍ／ｈ］であり、空間速度ＳＶは、１８．０［ｈ-1］である。
【００４２】
＜実施例１〜３による処理条件及び処理結果＞
下記の表１は、実施例１〜３によるオゾン分解処理の処理条件を主に表している。
【００４３】
【表１】
2011041875.tif 000003
【００４４】
上述した実施例１〜３では、いずれの構成においても、オゾンガスの分解処理を好適に行うことができ、図４〜図６に示す活性炭タンク１５ｂ、活性炭タンク１５ｄ及び活性炭タンク１５ｅのそれぞれの後段（活性炭タンクの出口）では、排出される流体は、オゾンの含有量がほぼ０であることを確認することができた。また、活性炭タンク１５ｂ、１５ｃ、１５ｅの前段（活性炭タンクの入口）で２５℃であった水とオゾンガスとの気液混合状態の流体は、活性炭タンク１５ｂ、１５ｄ、１５ｅの後段（活性炭タンクの出口）においても、いずれも５０℃以下であり、発火などのおそれがないことが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１０，３０…オゾンガス処理装置、１２，３２…給水管、１４，３４…オゾンガス給気管、１５，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ…活性炭タンク、１６，３７…排液管、３３…エゼクタ、３５…混合液供給管、３６…活性炭フィルタ。
【図１】
2011041875.tif 000004
【図２】
2011041875.tif 000005
【図３】
2011041875.tif 000006
【図４】
2011041875.tif 000007
【図５】
2011041875.tif 000008
【図６】
2011041875.tif 000009