(57)【要約】【課題】消費エネルギーを低減すると共に、密封系の処理を可能にすることにより、維持、管理を容易化することのできる排オゾンガス処理装置を提供する。また、水分が飽和状態に含有された排オゾンガスであっても確実に分解することのできる排オゾンガス処理装置を提供する。【解決手段】排オゾンガスを熱作用によって酸素に分解する分解槽（１）と、分解槽内を減圧状態にする減圧手段（２，３）とを備える。この場合、減圧手段として、分解槽に排オゾンガスを導入する経路に設けられた流量調節弁（３）と、分解槽から分解されたガスを排出する経路に設けられた真空ポンプ（２）とを含んで構成する。さらに、分解槽に排オゾンガスを導入する経路に、排オゾンガスに含有される水分を除去する水分除去手段（８，９）を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排オゾンガスを熱作用によって酸素に分解する分解槽と、
前記分解槽内を減圧状態にする減圧手段と、
を備えた排オゾンガス処理装置。
【請求項２】
前記減圧手段は、前記分解槽に排オゾンガスを導入する経路に設けられた流量調節弁と、前記分解槽から分解されたガスを排出する経路に設けられた真空ポンプとを含む、請求項１に記載の排オゾンガス処理装置。
【請求項３】
さらに、前記分解槽に排オゾンガスを導入する経路に設けられ、排オゾンガスに含有される水分を除去する水分除去手段を備えた、請求項１又は２に記載の排オゾンガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排オゾンガスを熱分解して大気中に放出するのに好適な排オゾンガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オゾンは毒作用が強く、濃いものは呼吸器を侵すことがあり、微量であっても長時間吸入すると有害である。しかし、消毒、漂白、酸化などを目的として使用され、回収された排オゾンは酸素に分解された後、大気中に放出される。オゾンは常温の大気中でも徐々に酸素に分解するが、熱を加えることによって極めて短時間で分解し、下記（１）式に従って酸素に還元される。
２Ｏ３→３Ｏ２                      …（１）
排オゾンを分解するに当たって、オゾンの熱分解に及ぼす因子は加熱温度、加熱時間、入口オゾン濃度等であり、同一の入口オゾン濃度に対して加熱温度が高いほど除去率は高く、風量が少ないほど、すなわち、滞留時間が長いほど除去率は高くなる。また、加熱温度を高くした場合には入口オゾン濃度には関係なく出口オゾン濃度を一定にすることができる。
【０００３】
排オゾンガスの処理装置は、上記のような特性から加熱温度を４００〜５００［℃］、加熱時間を１［ｓｅｃ］、入口オゾン濃度を１．２〜２．０［ｇ／ｍ３］程度で処理すれば、ほぼ１００％除去することが可能である。この熱分解法は、処理時間が非常に短いため、反応槽はごく小容量で済む。また、他のオゾンガス分解法、例えば、触媒を用いたり、活性炭を用いたりする処理方法と比較した場合、消耗品（触媒や活性炭）がなく維持管理も容易で、確実な方法でもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱分解法は、加熱温度を４００〜５００［℃］で処理しなければならないため、多大なエネルギー消費を伴うほか、処理後のガス温度が高温状態であるため、大気中に放出するには冷却工程が必要になるという問題があった。
【０００５】
また、熱分解のために灯油を使用する場合、その消費量は３０〜５０［Ｌ／ｈ］にもなるため、消防法による規制を受けると共に、周囲に対する防火上の配慮も必要となることから、熱分解法が触媒や活性炭を用いる処理方法よりも普及しない一番の原因と考えられる。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、消費エネルギーを低減すると共に、密封系の処理を可能にすることにより、維持、管理を容易化することのできる排オゾンガス処理装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、水分が飽和状態に含有された排オゾンガスであっても確実に分解することのできる排オゾンガス処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
オゾンガスが無害な酸素に還元されるのは上記（１）式の反応によることから、オゾン３分子に対して酸素２分子が生成される。つまり、（１）式の反応を右方向に進行させるためには、ル・シャトリエの法則により、反応時の圧力を低下させるとよい。これまで、排オゾンガスをより効率よく分解するためには、処理温度を高くする必要があったが、減圧状態において加熱処理を行うことによって、従来よりも低温度で十分な分解性能が得られることが分かった。
【０００９】
そこで、請求項１に係る発明は、排オゾンガスを熱作用によって酸素に分解する分解槽と、分解槽内を減圧状態にする減圧手段とを備えた排オゾンガス処理装置である。
この構成により、消費エネルギーが少なくて済み、また、密封系の処理を可能になることから維持、管理が容易となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の排オゾンガス処理装置において、減圧手段として、分解槽に排オゾンガスを導入する経路に設けられた流量調節弁と、分解槽から分解されたガスを排出する経路に設けられた真空ポンプとを含んで構成される。
この構成により、分解槽内の真空度が高められると共に、加熱温度も低く抑えられるため、維持、管理がさらに容易となる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の排オゾンガス処理装置において、分解槽に排オゾンガスを導入する経路に、排オゾンガスに含有される水分を除去する水分除去手段を設けたものである。
この構成により、水分が飽和状態に含有された排オゾンガスであっても確実に分解することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る排オゾンガス処理装置の概略構成を示す系統図である。同図において、減圧状態で排オゾンガスを酸素に分解する分解槽１を備え、その下部側方の排気系に真空ポンプ２が接続されている。分解槽１の上部側方に排オゾンガスの導入経路を有し、分解槽１に近い部位に流量調整弁３が設けられている。また、分解槽１の内部を加熱するために上下方向に複数層に配置されたヒータ４と、分解槽１の内部の真空度を測定するための真空度計６とが設けられている。このうち、真空ポンプ２及び流量調整弁３が本発明の減圧手段に対応している。
【００１３】
一方、真空ポンプ２の排気経路に環境オゾン濃度計７が設けられ、流量調整弁３が設けられた排オゾンガスの導入経路の上流側に、本発明の水分除去手段として、排オゾンガスを乾燥状態にするミストセパレータ８及びコールドトラップ９が、設けられている。
【００１４】
上記のように構成された排オゾンガス処理装置の動作について以下に説明する。例えば、水処理にオゾンガスを使用した場合に発生する排オゾンガス中には、水分が飽和状態で含有されている。この排オゾンガスをそのまま分解槽１に導入して減圧分解処理を行おうとすると、分解槽１内は槽内温度における水の飽和蒸気圧以下に真空度を上げることができないので、排オゾンガスを乾燥状態にする必要がある。このために、ミストセパレータ８及びコールドトラップ９が設けられている。このうち、ミストセパレータ８はワイヤーメッシュにて水分を除去し、液体窒素が装入されコールドトラップ９はこれを通過する排オゾンガス中の水分を冷却、固化して乾燥状態の排オゾンガスを分解槽１に供給する。
【００１５】
分解槽１の内部には鉛直方向に抵抗線が多段に重なったヒータ４が装着され、真空ポンプ２の駆動中に流量調整弁３を調整することにより、排オゾンガスに差圧が生じるため、分解槽１の真空度を、例えば、３×１０−４［Ｔｏｒｒ］程度まで減圧することができる。このように減圧された状態で排オゾンガスが分解槽１に流入すると、オゾンガスは空気よりも重いため自然流下によってヒータ４を通過し、下部から、真空ポンプ２を介して、大気中に放出される。
【００１６】
この場合、温度計５の検出値に基づいて図示を省略した温度制御装置がヒータ４の電流を制御して分解槽１の温度を設定値に保持する。また、分解槽１の真空度は真空度計６によって検出され、その値が目標値になるように流量調整弁３の開度が、手動もしくは、図示省略の制御系によって調整される。なお、分解槽１内での滞留時間は真空度、加熱温度にも関係するが、約１０［ｓｅｃ］を目安とすればよい。また、分解槽１内での処理が十分に行われているか否かが環境オゾン濃度計７によって測定される。これにより、オゾンガスの大気放出可能濃度を０．０６［ｐｐｍ］（環境基準法；第１６条、環境基準、大気の汚染に係わる環境基準について）以下として、常時監視することができる。
【００１７】
かくして、本実施形態によれば、水分が飽和状態に含有された排オゾンガスであっても、消費エネルギー消費が少なく抑えられ、また、密封系の処理が可能になることから維持、管理が容易となる。なお、乾燥状態の排オゾンガスを処理する場合には、ミストセパレータ８及びコールドトラップ９を除去しても、同様な効果が得られる。
【００１８】
【実施例】
図２は本発明の実施例に係る処理系統図であり、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、反応槽１０は河川水を取水して処理水とし、これを消毒するもので、上側部に処理水の入口を有し、下側部に出口を有している。そして、反応槽１０に滞留する処理水中にオゾン発生器１１がオゾンを注入し、反応槽１０の頂部から水分が飽和状態に含有された排オゾンガスを取り出すように構成されている。この排オゾンガスは図１に示すミストセパレータ８に取り込まれる構成になっている。
【００１９】
ここで、オゾン発生器１１のオゾン発生量を５０［ｇ／ｈ］、オゾン濃度を２０［ｇ／ｍ３］（Ｎ）としたとき、排オゾン濃度は５［ｇ／ｍ３］（Ｎ）となった。
一方、処理水の処理条件を、オゾン注入率３［ｇ／ｍ３］、反応槽１０での滞留時間を１５分とすると、反応槽１０の容量は以下のようにして求められる。
【００２０】
処理水量：５０［ｇ／ｈ］÷３［ｇ／ｍ３］＝１６［ｍ３／ｈ］
滞留時間１５分より、
反応槽容量：１６［ｍ３／ｈ］×１５［ｍｉｎ］＝４［ｍ３］
反応槽の水深（オゾンと処理水の反応効果を維持するために必要な水深）を４ｍとすると、
反応槽の寸法：φ１１３０×Ｈ４０００［ｍｍ］
となる。
【００２１】
この反応槽１０から取り出された排オゾンに対して、図１に示した排オゾンガス処理装置により減圧処理を行った。
この場合、分解槽１における処理温度を一定にするためにヒータ４によって温度を段階的に上げ、流量調整弁３により真空度を調節した。処理中の設定温度、分解槽内温度及び真空度の変化は図３に示すとおりである。なお、真空度計６の指示値を１［Ｔｏｒｒ］に保持したまま、温度計５の計測値が２５０［℃］に到達するまでの約１２０［ｓｅｃ］間は、オゾンを発生させず原料空気のままで調節を行った。
【００２２】
また、排オゾン処理時の分解時間（分解槽内の排オゾンガス滞留時間）を１０［ｓｅｃ］とするため、分解槽１の容量を１０Ｌとした。
そこで、分解処理時間を１０［ｓｅｃ］として処理を行い、処理後の排オゾンガスを環境オゾン濃度計７で測定したところ、オゾン濃度は０．０２［ｐｐｍ］となり、上述したオゾンガスの大気放出可能濃度０．０６［ｐｐｍ］を下回っていた。
【００２３】
これ以外の実施例として処理温度、真空度及び処理時間を変更した場合の環境オゾン濃度の測定結果は表１に示すとおりであった。
【００２４】
【表１】
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かくして、消費エネルギーを低減すると共に、密封系の処理が可能となって維持、管理が容易化され、また、水分が飽和状態に含有された排オゾンガスであっても確実に分解されることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、消費エネルギーを低減すると共に、密封系の処理を可能にすることにより、維持、管理を容易化することのできる排オゾンガス処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排オゾンガス処理装置の概略構成を示す系統図。
【図２】本発明の実施例に係る処理系統図。
【図３】本発明の実施例における分解槽内温度、設定温度及び真空度と、時間との関係を示す線図。
【符号の説明】
１  分解槽
２  真空ポンプ
３  流量調整弁
４  ヒータ
５  温度計
６  真空度計
７  環境オゾン濃度計
８  ミストセパレータ
９  コールドトラップ
１０  反応槽
１１  オゾン発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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