JP3054361B2 - オゾン脱臭装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地方公共団体によ
る生活排水用の下水道設備が未だ設置されていない地
区、例えば農村地区、山間地区や都市部であっても下水
道設備が未だ設置されていない地区などの小規模な地域
内では、その地域内で単独に下水道設備が設置されてお
り、こうした小規模の下水道設備を主として対象とする
もので、その末端処理所においてアンモニアなどを含む
悪臭をオゾンガスによって除去する脱臭装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種装置として、例えば特公昭
５９−３３０１１号公報によって開示してあるように、
洗浄塔の下部に臭気とオゾンガスをブロアによる吹き込
み力によって導入し、洗浄塔の上部に弱アルカリ性水溶
液による洗浄水を散布し、洗浄塔の中間部に設けた炭素
質材料による接触層で気液接触を行うことにより悪臭成
分を吸収し、洗浄塔の最上部に設けたデミスタを介して
放出するものが知られている。

【０００３】前記接触層は、炭素質材料によるものの他
に、パイプを輪切りに切断した状態の素材を多数個ラン
ダムに積み重ねたものも知られており、従来は、気液接
触には不規則な通路を形成して行われている。

【０００４】また洗浄塔の上部より洗浄水を散布する手
段として、特開昭５４−５８６４号公報、特公昭５９−
３３０１１号公報にも記載してあるが、一般にスプレー
によって噴射されるものである。

【０００５】更に、洗浄塔にガスを導入する手段は、前
記公報のように、従来、洗浄塔の流入口にブロアで強制
的に吹き込むか、あるいは特開昭５７−１３１４４９号
公報によっても開示してある如く、洗浄塔に継いで洗浄
塔から排出されるガスに含むオゾンガスを除去する吸着
塔が設けられるが、その除去塔の排出側にブロアで引き
出す手段によられるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記手段に三つの問題
点があり、その一つは、オゾンガスと臭気との接触効率
にある。従来の接触層は前述のように不規則な通路であ
り、圧力損失が大きく、上昇するガスが流下する水中を
通過することなく、単に水の表面と接触するのみであ
り、生活排水から発生する臭気は主にアンモニア、トリ
メチルアミン、硫化水素、メチルミルカブタン、硫化メ
チル、二硫化メチルなどが含まれており、そのうちアン
モニアはオゾンガスとの反応性が殆ど無く、またアンモ
ニア、トリメチルアミンは水溶性に優れているため、そ
の除去には水洗が最も重要であり、一方アンモニアを除
く他の悪臭ガスはオゾンガスと良く反応するから、オゾ
ンガスとの接触率を高める必要がある。しかし上述のよ
うに、不規則な通路では水も不規則な流動となる結果、
ガスが均一な流動をせずに偏流が生じやすく気液の接触
効率が低下するので、この低下を補うために薬液を混合
するなどの手段も採られ、運転費が高価となる問題があ
った。

【０００７】今一つの問題は、水洗塔の上部で行われて
いる洗浄水の散布にある。特にポンプにより加圧された
水をノズルから噴射すると、その間を上昇するガスに伴
ってエントレメント（微細な水滴の同伴飛沫）の流出が
多くなることが実験によっても明らかになった。ガス中
に含む同伴飛沫は、後処理のオゾンガスを排除する工程
で、触媒が使用されるが、水分によってこれらの寿命に
問題あり、水滴により触媒の機能を短期間で低下すると
いう問題があった。

【０００８】本発明は以上の水洗方式にオゾンガスを吹
き込む方式において、脱臭効率がより確実に向上される
こと。並びに脱臭処理されたガスに含むオゾンガスの排
除する機能が長期間に亘って持続できるようにすること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに本発明によるオゾン脱臭装置は、気体を強制的に上
昇する雰囲気を形成する水洗塔の上部に排出口を有し、
水洗塔内の底部に給水されオーバフローによって水位を
保っている貯水部を備えると共に、該貯水部より吸い上
げた水を水洗塔の上部より放出して流下する水循環経路
を設け、前記貯水部より上部に貯水部内を通じて吹き出
されるオゾンガスと水洗塔内へ導入する臭気ガスを混合
するガス混合部を設け、ガス混合部の上部と前記水循環
経路の水放出部より下方部間に、く字状をなす屈折部を
上下に連続している多数枚の波板を間隔を開けて列設
し、その間隔を混合ガスの流動路とし、前記水放出部か
ら流下する水が、一方の波板の屈折部から前記間隔を横
切って隣接する波板の屈折部を伝って順次流下するよう
に形成した気液向流接触部を設けていることを特徴とす
る。

【０００１０】更に、上記装置に加えて、水循環経路の
水放出部より水がオーバフロー状に自然流下されるこ
と、及び水放出部と排出口間に、く字状をなす屈折部を
上下に連続している多数枚の波板を間隔を開けて列設し
た状態に形成したデミスタを介在し、前記排出経路中に
水洗塔の排出口からガスを吸引して、オゾンガス除去材
を充填したガス清浄部へ導入する送風機を備えているこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】以上のように構成されたオゾン脱臭装置では、
気液向流接触部において波板を伝って流下するオゾン水
と、波板どうしの間隔を上昇する混合ガスとが向流接触
すると共に、波板の屈折部では混合ガスがオゾン水の水
流内を潜って上昇するために混合ガスとオゾン水とが効
率良く接触し、混合ガスが偏流を生じにくく圧力損失も
小さいことから高い脱臭効率が得られる。

【００１２】また、水洗塔の上部より放出する水を、オ
ーバフロー状に自然流下することによって、上昇するガ
スによる同伴飛沫の発生を極力抑えられ、しかも、く字
状をなす屈折部を上下に連続している多数枚の波板を間
隔を開けて列設したデミスタによるため、上昇するガス
は順次各屈折部に当たってガスに付着する水分が分離さ
れ、ガスに含む水分を除去することができる。更に、送
風機を介して未反応オゾンガス除去材を充填したガス清
浄部へ導入することから、送風機によって発生する圧縮
熱によってガス中の湿度（飽和水蒸気）が更に除去さ
れ、ガス清浄部のオゾンガス除去材の機能を長期間に亘
って保持することができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、水洗塔の底
部に給水されオーバフローによって一定の水位を保つ貯
水部を設け、貯水部の上にガス混合部を設け、ガス混合
部の上に気液向流接触部を設け、気液向流接触部の上に
前記貯水部の水をポンプアップして水洗塔内に放出する
水放出部を設け、更に水洗塔の上部にガス排出口を設け
るものである。

【００１４】上記水洗塔のガス混合部に臭気ガスとオゾ
ンガスを直接導入する場合と、臭気ガスをガス混合部に
直接導入し、オゾンガスは貯水部内に供給し、バブリン
グによってガス混合部へ導入する場合とがある。

【００１５】上記した両手段のうち、前者のガス混合部
に臭気ガスとオゾンガスを直接導入する場合であると、
貯水部の水がポンプアップされて上方より水が流下する
が、後者のオゾンガスを貯水部内でバブリングする場合
には、ガス混合部へ放出するオゾンガスは増湿されると
共に、オゾンガスの一部が水に溶解してオゾン水とな
り、そのオゾン水がポンプアップされて上方より水が流
下するもので、気液向流接触部で臭気ガスとの酸化反応
がより促進されるようなる。

【００１６】上記気液向流接触部は、く字状の屈折部を
上下に連続している多数枚の波板を間隔をあけて配設
し、その間隔を混合ガスの通路となし、水放水部からの
水またはオゾン水を、一方の波板の屈折部から間隔を横
切って隣接する波板の屈折部を伝って流下するようにな
っている。

【００１７】また他の実施形態として、前記実施形態の
構成に加えて、水放出部と排出口間にデミスタを設け、
排出口から誘導する排出経路中に送風機（ブロアまたは
ファンを指す）を介在し、排出経路の末端に未反応オゾ
ンガス除去材を備えるガス清浄部を設けるものである。

【００１８】上記のデミスタと送風機とガス清浄部とを
備える実施形態において、水放出部からの水の流下する
状態を、ノズルで噴射ないしシャワーの如くに放射する
ものではなく、水放出部からオーバフローして自然流下
する状態で放出するようになっている。

【００１９】また上記デミスタは、前記気液向流接触部
と同様に、く字状の屈折部を上下に連続している多数枚
の波板を間隔をあけて配設して構成するものである。

【００２０】

【実施例】本発明を実施例によって説明すると、図１に
おいて１は水洗塔、２は貯水部、３はガス混合部、４は
気液向流接触部、５は水放出部、６はデミスタ、７は排
出口、８はオゾンガス発生機、９は臭気ガスの導入路、
１０は送風機、１１はガス清浄部を示す。

【００２１】貯水部２には上水あるいは地下水などの水
１２を供給し、オーバフロー１３によって一定の水位を
保持する。更に貯水部２の水をポンプ１４によって吸い
上げ水放出部５へ供給するもので、その水放出部５は、
図２に示しているように、パイプの下側となる面に多数
の小孔１５が明けてあり、また上側の面に直接開放口１
６を明けるか、あるいはチーズの如くパイプより開放口
１６を有する起立部１７を設けることにより、ポンプ１
４で吸い上げた水の圧力を排除して、各小孔１５より水
を自然流下するようになっている。

【００２２】オゾンガス発生機８は、大気など酸素成分
を含有するガスを原料として無声放電させる方式である
が、湿度が高ければＮＯｘが発生するため好ましくな
く、そこで、オゾンガスの発生原料として乾燥された空
気、あるいは酸素濃度の高い乾燥酸素ガスを供給して無
声放電により発生することが望ましい。このように発生
したオゾンガスをガス混合部３へ臭気ガスと共に直接導
入しても良いが、理想的には、オゾンガスを貯水部２内
に供給し、バブリングによってガス混合部３へ導入する
ことが好ましい。

【００２３】以上のようにバブリングによって発生する
オゾンガスは、恰もシャボン玉のようにオゾンガスを水
膜で覆う状態で増湿されて、ガス混合部３に放出される
ことになり、ガス混合部３に導入された臭気ガスに付着
させると共に、オゾンガスを水に溶解させてオゾン水と
して気液向流接触部４の上方より流下させることによ
り、上昇する臭気ガスとオゾンガスとを効率よく接触さ
せて酸化脱臭反応をより効果的に促進させるものであ
る。

【００２４】ところで、アンモニアは水溶性に優れてい
るから、前記水放出部５から流下して貯水部２に流下す
る水はアンモニア水となり、一方上記のように貯留部２
内でオゾンガスをバブリングしているため、アンモニア
水が酸化されないように、水の供給量を増やしオーバフ
ローで流し出せば、貯水部２内に供給するオゾンガス量
の消費を抑えることができるが、水の消費量が大きく嵩
みランニングコストが高騰する結果を招く。そこで水道
費が高価な場合には、水の供給量を節減することが好ま
しいが、この場合、貯水部２内でアンモニア水の一部が
オゾン酸化されて窒素ガスとなるので、アンモニア水の
酸化に消費されるオゾンガスを、その消費量に見合った
量を増加して供給すれば良い。この場合、水の供給量を
節減する手段として、 Ａ）水１２を供給する給水系に流量調整弁１８と積算流
量計１９を設ける。 Ｂ）貯水部４に厳密には水１２の給水部出口にボールタ
ップ式のような液面給水調節器を設置する。の二つの手
段があるので、供給水１２の給水量の大小によって前記
（Ａ）または（Ｂ）、若しくは（Ａ）と（Ｂ）を併用し
て用いる。また図示してないが（Ａ）の方法では、弁の
開閉をタイマーまたはシーケンサにより自動的に作動さ
せても良い。そして、（Ａ）の方法の場合には、貯水部
２の液のｐＨを測定するか、または最終的にガス清浄部
１１から排出するガス中のオゾン濃度を測定し、その値
に従い手動ないし自動調整して供給水量を制御すること
が好ましい。

【００２５】次ぎに気液向流接触部４は、図３に示して
いるように、く字状に曲げた屈折部２０を上下方向に連
続した複数枚の波板２１を互いに間隔２２をあけて列設
したもので、オゾンガスと臭気ガスの混合ガスＧがその
間隔２２を伝って上昇するものであり一方、上からの流
下水Ｗは、一方の波板２１の屈折部２０から間隔２２を
横切って隣接する他の波板２１の屈折部２０を流下する
流れを繰り返し、貯水部２に流下するものである。

【００２６】またデミスタ６は、図示してないが、前記
気液向流接触部４と同様に、く字状に曲げた屈折部を上
下方向に連続した複数枚の波板を互いに間隔をあけて列
設したものである。

【００２７】送風機１０は、ファンあるいはブロアーの
何れかを指すものであって、その設置位置を、水洗塔１
の排出口７とガス清浄部１１を結ぶ排出経路２３の中間
部に設けることが重要であり、送風機１０を駆動すれ
ば、そこに圧縮熱が発生するため、その圧縮熱によって
水洗塔１より排出したガス中の湿度を低減する作用が得
られるものである。

【００２８】またガス清浄部１１には、ヤシ殻炭による
活性炭に金属または金属酸化物を添着した触媒作用が得
られるオゾンガス除去材２４を充填している。

【００２９】以下に本発明装置によって脱臭した実験結
果の記録を記載するが、その数値の判断材料として、日
本環境保護センターの「悪臭規制基準作成等に関する研
究」と、「悪臭物質の測定等に関する研究」で発表され
た臭気強度と臭気物質濃度表から記載する。

【００３０】

【表１】

【００３１】実験に使用した本発明装置の仕様は下記の
通りである。 水洗塔 塔径：６００ｍｍ， 塔高さ：２４００ｍｍ， 気液向流接触部の高さ：８００ｍｍ， デミスタの高さ：２００ｍｍ 貯水部への供給水量：１０Ｌ／ｍｉｎ ポンプ容量：１００Ｌ／ｍｉｎ 臭気ガス量：５ｍ3 ／ｍｉｎ オゾンガス発生量：４ｇ／ｈ ガス清浄部 形状：円筒形で上下部がコーン状をなす 塔径：５００ｍｍ 塔高さ：８００ｍｍ オゾンガス除去材：添着活性炭 添着活性炭の充填量：３０ｋｇ 添着活性炭の充填高さ：３００ｍｍ 以上の装置での性能試験結果は下記表２の通りである
が、日本下水道事業団体の設計基準水処理系の臭気強度
と同様に３．０になるように、供給する原臭気濃度を調
整して実験した。

【００３２】

【表２】

【００３３】以上の表２の結果から明らかなように、出
口臭気強度が１．５程度まで脱臭することができ、表１
を参考にしても充分な結果が得られたことを証明でき
る。

【００３４】また、本発明によるデミスタ６であると、
未反応オゾンガスに含まれる水滴に基ずく水分の存在が
認められず、ほぼ皆無にまで防止することができる結果
が得られた。しかし、脱臭ガスと共に水蒸気のみ排出す
るもので、この排出ガスは飽和湿度（相対湿度１００
％）であったが、送風機１０を通過することにより、送
風機１０の圧縮熱によって、排出ガスの相対湿度が８５
％にまで低減することができた。因みに、排出ガスに若
し水分が混入しておれば、送風機１０の圧縮熱によって
は水分を除去することができないものである。

【００３５】更に、ガス清浄部として前記仕様のものを
取り付けた場合、送風機１０から送り出されて来るガス
に含むオゾンガス量は０．３〜０．５ｐｐｍであり、こ
れをオゾンガス除去材２４を通過して排出するガスに
は、オゾンガス量が０．０１ｐｐｍと大きく減少するこ
とができ、またその排出ガスの臭気強度は２．０以下と
いう良好な結果が得られた。しかもオゾンガス除去材２
４の寿命は３年間に亘る実験中であるが、一度も交換す
ることがなく３年経過しても前記数値を呈する結果を得
ている。

【００３６】

【発明の効果】本発明によるオゾン脱臭装置によれば、
臭気ガスとオゾンガスとの混合ガスと波板を伝って流下
するオゾン水とが向流接触すると共に、波板の屈折部で
は混合ガスがオゾン水の水流内を潜って上昇するために
混合ガスとオゾン水の接触効率が高まるので、その脱臭
能率が大幅に向上することができるようになる。

【００３７】また、オゾンを導入する際に、水中でオゾ
ンガスをバブリングさせることによって、水膜で覆われ
た状態で増湿されてガス混合部に放出されて、ガス混合
部に導入された臭気ガスに付着すると共に、オゾンガス
を水に溶解させてオゾン水として、気液向流接触部を上
方より流下することにより、上昇する臭気ガスとオゾン
水との接触効率をより効果的に接触させて酸化脱臭反応
を促進されるものである。

【００３８】更に、水洗塔の上部より流下する水または
オゾン水を、オーバフローして自然流下状態で放出する
ことにより、この水放出部を通過するガスの上昇に伴う
同伴飛沫が殆ど皆無となること。また、デミスタの形態
が、く字状をなす屈折部を上下に連続している多数枚の
波板を間隔を開けて列設した状態に形成したものである
から、ガスが上昇するにしたがい順次各屈折部に当たっ
てガスに付着した水分が分離することができる、この水
放出部を通過するガスの上昇に伴う同伴飛沫が殆ど皆無
となること、及び、水洗塔より排出するガスを送風機を
介してガス清浄部に送り込むことから、送風機に発生す
る圧縮熱によってガス中に含まれる湿度が低減されるこ
と。の各要件によって、乾燥したガスをガス清浄部に挿
入することができるので、ガス清浄部に充填したオゾン
ガス除去材の寿命を長期化されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオゾン脱臭装置の概要を示すフロ
ー図である。

【図２】（イ）（ロ）水放出部の構造を示す正面図であ
る。

【図３】気液向流接触部の構造の一部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 水洗塔 ２ 貯水部 ３ ガス混合部 ４ 気液向流接触部 ５ 水放出部 ６ デミスタ ７ 排出口 ８ オゾンガス発生機 ９ 臭気ガスの導入路 １０ 送風機 １１ ガス清浄部 １２ 水 ２０ 屈折部 ２１ 波板 ２２ 間隔 ２４ オゾンガス除去材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61L 9/00 - 9/22 B01D 53/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体を強制的に上昇する雰囲気を形成し
   た水洗塔の上部に排出口を有し、水洗塔内の底部に給水
   されオーバフローによって水位を保っている貯水部を備
   えると共に、該貯水部より吸い上げた水を水洗塔の上部
   より放出して流下する水循環経路を設け、前記貯水部よ
   り上部に貯水部内を通じて吹き出されるオゾンガスと水
   洗塔内へ導入する臭気ガスを混合するガス混合部を設
   け、ガス混合部の上部と前記水循環経路の水放出部より
   下方部間に、く字状をなす屈折部を上下に連続している
   多数枚の波板を間隔を開けて列設し、その間隔を混合ガ
   スの流動路とし、前記水放出部から流下する水が、一方
   の波板の屈折部から前記間隔を横切って隣接する波板の
   屈折部を伝って順次流下するように形成した気液向流接
   触部を設けていることを特徴とするオゾン脱臭装置。
2. 【請求項２】 水洗塔の上部に設けた排出口に送風機で
   水洗塔内のガスを強制的に吸引する排出経路を連結し、
   水洗塔内の底部に吸水されオーバフローによって水位を
   保っている貯水部を備えると共に、該貯水部より吸い上
   げた水を水洗塔の上部よりオーバフローして自然流下す
   る水循環経路を設け、前記貯水部より上部に貯水部内を
   通じて吹き出されるオゾンガスと水洗塔外より流入した
   臭気ガスを混合するガス混合部を設け、ガス混合部の上
   部と前記水循環経路の水放出部より下方部間に、く字状
   をなす屈折部を上下に連続している多数枚の波板を間隔
   を開けて列設し、その間隔を混合ガスの流動路とし、前
   記水放出部から流下する水が、一方の波板の屈折部から
   前記間隔を横切って隣接する波板の屈折部を伝って順次
   流下するように形成した気液向流接触部を設け、前記水
   放出部と排出口間に、く字状をなす屈折部を上下に連続
   している多数枚の波板を間隔を開けて列設したデミスタ
   を介在し、前記排出経路の末端にオゾンガス除去材を充
   填したガス清浄部を備えていることを特徴とするオゾン
   脱臭装置。