JP2001149754A

JP2001149754A - 揮発性有機物質を含む排ガスの処理方法および処理装置

Info

Publication number: JP2001149754A
Application number: JP34006599A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Yano; 大作矢野
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】活性炭に吸着された揮発性有機物質を経済的
かつ効率よく処理することができる排ガスの処理方法を
提供する。【解決手段】揮発性有機物質を含む排ガスを活性炭処
理塔１に導入し、揮発性有機物質を活性炭素材２に吸着
させ、一定期間後、再生ガス供給手段１１から供給され
た加熱再生ガスで活性炭素材２に吸着した揮発性有機物
質を脱離させ、生じた揮発性有機物質と再生ガスを含む
気体を常圧低温マイクロ波プラズマ装置１０のような常
圧低温プラズマ装置で分解処理することにより、揮発性
有機物質を含む排ガスを処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機物質を
含む排ガスの処理方法および装置に関し、特に常圧低温
プラズマ装置を利用した処理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械工業、電子工業、クリーニング業な
ど各種の産業において、脱脂や洗浄を目的として使用さ
れるトリクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタ
ン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、１，１，２−
トリクロロエタン、１，２−ジクロロエタン等の有機ハ
ロゲン化物質、製品塗装工場、溶剤取り扱い施設、印刷
工場、自動車塗装工場、ガソリンスタンド等から排出さ
れる揮発性有機物質を含む排ガスが大気中に放出され、
大気汚染を引き起こすことが問題となっている。

【０００３】このような揮発性有機物質を含む排ガスの
処理方法として、揮発性有機物質を含む排ガスを活性炭
に通して揮発性有機物質を活性炭に吸着させ、処理後の
ガスを排出するという活性炭吸着法がある。前記方法
は、排ガス中に含まれる揮発性有機物質を分解処理する
ものではなく、単に排ガスから分離するだけなので、最
終的には、活性炭に吸着された揮発性有機物質を回収し
分解処理する必要がある。従来は、揮発性有機物質の吸
着が飽和に達した活性炭に水蒸気を通気し、活性炭に吸
着した揮発性有機物質を気相へ移行させ、揮発性有機物
質を含む水蒸気を冷却して得られた排水を別途処理する
方法が行われている。

【０００４】揮発性有機物質を含む排水を処理する方法
として、微生物により水中の揮発性有機物質を分解する
生物処理法があり、例えば、曝気槽内で酸素を供給しつ
つ、揮発性有機物質と浄化機能を持った微生物の比率が
常に一定になるように人為的に操作し、溶存酸素の存在
の下で揮発性有機物質を活性汚泥中の微生物により酸化
分解させる活性汚泥法がある。また、排水が液相を保持
する高温高圧下で有機物を空気酸化により二酸化炭素お
よび水に化学的に分解する液中燃焼法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来法
では、気相に移行した揮発性有機物質をそのまま処理す
ることができず、コンデンサなどの冷却装置が必要とな
る。また、活性汚泥法のような生物処理法では、曝気槽
など別途大がかりな設備が必要となる。また、低濃度の
揮発性有機物質しか処理できないので、得られた排水中
の揮発性有機物質が高濃度の場合には必要に応じて希釈
しなければならず、さらに、微生物の活動は気温などの
外的影響を受けやすいので安定的な運転が困難であると
の問題がある。また、液中燃焼法では、要求される反応
条件が温度３００℃〜３５０℃、圧力８０〜２００ｋｇ
／ｃｍ^２Ｇと厳しく、装置材質は耐腐食性がなければな
らないので、装置が高価であると共に運転コストも高
い。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、活性炭から脱
離させた揮発性有機物質を直接分解処理することによ
り、従来必要であった冷却装置を不要にすると共に、経
済的かつ効率よく活性炭に吸着した揮発性有機物質を処
理できる排ガスの処理方法を提供することを目的とし、
請求項２に係る発明は、より経済的かつ効率良く活性炭
に吸着した揮発性有機物質を処理できる排ガスの処理方
法を提供することを目的とする。また、請求項３に係る
発明は、従来必要であった冷却装置を不要にすると共
に、経済的かつ効率よく活性炭に吸着した揮発性有機物
質を処理できる排ガスの処理装置を提供することを目的
とし、さらに、請求項４に係る発明は、より経済的かつ
効率よく排ガス中の揮発性有機物質を処理できる排ガス
の処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１とし
て、揮発性有機物質を含む排ガスを活性炭により吸着処
理した後、前記活性炭に吸着された揮発性有機物質を処
理する方法であって、前記揮発性有機物質を吸着した活
性炭に再生ガスを通過させて揮発性有機物質を気相に移
行させ、前記気体中の揮発性有機物質を常圧低温プラズ
マ装置によって分解処理することを特徴とする揮発性有
機物質を含む排ガスの処理方法を提供する。また、本発
明は請求項２として、請求項１に記載の揮発性有機物質
を含む排ガスの処理方法であって、前記常圧低温プラズ
マ装置が常圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低
温放電プラズマ装置である揮発性有機物質を含む排ガス
の処理方法を提供する。また、本発明は請求項３とし
て、排ガス中の揮発性有機物質を吸着処理する活性炭処
理手段と、揮発性有機物質を吸着した活性炭に再生ガス
を供給する再生ガス供給手段と、前記再生ガス供給手段
により供給される再生ガスによって活性炭から脱離する
揮発性有機物質を含む気体を分解処理する常圧低温プラ
ズマ装置とを有することを特徴とする揮発性有機物質を
含む排ガスの処理装置を提供する。また、本発明は請求
項４として、請求項３に記載の揮発性有機物質を含む排
ガスの処理装置であって、前記常圧低温プラズマ装置が
常圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低温放電プ
ラズマ装置である揮発性有機物質を含む排ガスの処理装
置を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において処理対象となる揮
発性有機物質としては、例えば、有機ハロゲン化物質、
臭気物質を含む以下のものが挙げられるが、これらに限
定されるものではない。（炭化水素類）ベンゼン、トルエン、キシレン、メタ
ン、エタン、ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘキ
セン；（アルコール類）イソプロピルアルコール、メタノー
ル；（ケトン類）アセトン、メチルエチルケトン；（有機酸類）ギ酸、酢酸；（アルデヒド類）ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド；（エステル類）エチルアセテート、ブチルアセテート；（有機ハロゲン化物質類）トリクロロエチレン、１，
１，１−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、四
塩化炭素、１，１，２−トリクロロエタン、１，２−ジ
クロロエタン、フレオン−１２（ＣＦＣ−１２）、フレ
オン−１１３（ＣＦＣ−１１３）、臭化メチル；（臭気物質類）ジメチルスルフィド、メルカプタン、ア
ンモニア；

【０００９】本発明にかかる装置により処理される排ガ
スは、揮発性有機物質を含むものであれば如何なる由来
の排ガスであっても良く、例えば、機械工業、電子工
業、クリーニング業などの産業において排出される有機
ハロゲン化物質を含む排ガス、製品塗装工場、溶剤取り
扱い施設、印刷工場、自動車塗装工場、ガソリンスタン
ド等から排出される揮発性有機物質を含む排ガス、水中
の揮発性物質を気相に移行して生じる排ガス、揮発性有
機物質を含む土壌から抽気した排ガス等が挙げられるが
これらに限定されない。

【００１０】次に、本発明の実施の形態である、排ガス
の処理装置のフローシートを図１に示し、以下これを説
明する。排ガス中の揮発性有機物質を活性炭に吸着させ
る吸着処理プロセスにおいては、揮発性有機物質を含む
排ガスが活性炭処理手段に導入される。図１に示される
態様においては、活性炭処理手段は活性炭処理塔１であ
り、内部には円筒状に活性炭素材２が充填されている。
さらに、活性炭処理塔１には、開閉弁４を備えたガス入
口３および開閉弁１０を備えた再生ガス出口９が活性炭
素材２の円筒の外側の空間に接続するように配置されて
おり、開閉弁６を備えたガス出口５および開閉弁８を備
えた再生ガス入口７が活性炭素材２の円筒の内側に接続
するように配置されている。吸着プロセスでは、ガス入
口３の開閉弁４およびガス出口５の開閉弁６は開けら
れ、再生ガス入口７の開閉弁８および再生ガス出口９の
開閉弁１０は閉じられており、ガス入口３から導入され
た揮発性有機物質を含む排ガスは活性炭素材２を通過す
ることとなり、ガス中の揮発性有機物質が活性炭素材２
に吸着され、吸着処理後の処理ガスがガス出口５から排
出される。

【００１１】活性炭素材２としては、揮発性有機物質を
吸着できる活性炭素材であれば良く、例えば、破砕炭や
ビーズ状炭などの粒状活性炭、ピッチ系、ポリアクリロ
ニトリル系、フェノール系、セルロース系など各種の活
性炭素繊維が挙げられるが、これらに限定されない。ま
た、これらの活性炭素材２はカートリッジ式に活性炭吸
着塔１に着脱できるようになっているものでも良い。

【００１２】吸着処理プロセスを一定期間行った任意の
時点で、例えば、揮発性有機物質が漏洩し始める貫流点
で、再生ガスにより揮発性有機物質を脱離させ、活性炭
を再生する。この脱離プロセスでは、ガス入口３の開閉
弁４およびガス出口５の開閉弁６は閉じられ、再生ガス
入口７の開閉弁８および再生ガス出口９の開閉弁１０が
開けられる。再生ガス入口７は再生ガス供給手段１１と
接続されており、再生ガス供給手段１１から再生ガスが
活性炭処理塔１へ供給される。供給された再生ガスは活
性炭素材２を通過する際に、活性炭に吸着した揮発性有
機物質を脱離させ、気相に移行させる。揮発性有機物質
と再生ガスを含む気体は再生ガス出口９から排出され、
配管１２を介して常圧低温プラズマ装置に移送される。

【００１３】再生ガスは、活性炭に吸着した揮発性有機
物質を脱離させるものであれば如何なるガスでもよい
が、加熱水蒸気または加熱空気が好ましい。また、再生
ガス供給手段１１は上述の再生ガスを供給するものであ
れば如何なる手段でもよく、再生ガスとして加熱水蒸気
または加熱空気が用いられる場合には、ボイラーや電気
ヒータなどを有することができる。

【００１４】活性炭処理手段は、活性炭に揮発性有機物
質を吸着させた後、それを再生ガスにより脱離させる手
段であれば如何なる態様のものでもよく、例えば、図１
に示した態様の活性炭吸着塔１に限られず、図２に示す
ようなハニカムロータ吸着装置３０であることもでき
る。図２の態様においては、円筒形でハニカム状の活性
炭素材３６が充填されたハニカムロータ吸着装置３０は
回転軸３５を中心として回転している。ハニカムロータ
吸着装置３０には、回転軸３５より上部に排ガス導入管
３１および排ガス導出管３３が備えられており、揮発性
有機物質を含む排ガスが、排ガス導入管３１から導入さ
れ、吸着装置３０内の活性炭素材３６を通過して、処理
後の処理ガスが排ガス導出管３３から排出されるように
構成されている。また、回転軸３５よりも下部には、再
生ガス供給管３２が設けられており、前記再生ガス供給
管３２は再生ガス供給手段１１と接続されている。この
構成によって再生ガスがハニカムロータ吸着装置３０に
供給され、活性炭素材３６から脱離した揮発性有機物質
を含む再生ガスが再生ガス排出管３４から排出される。
上述の構成を有するハニカムロータ吸着装置３０は回転
軸３５の周りを回転することによって、回転軸より上部
では吸着処理を、回転軸より下部では脱離処理を行うの
で、連続的な揮発性有機物質の処理が可能となる。図２
では、再生ガス排出管３４は常圧低温マイクロ波プラズ
マ装置２０と接続されて、次いで、揮発性有機物質を含
む再生ガスはプラズマ分解処理されることとなる。

【００１５】常圧低温プラズマ装置とは、常圧下におい
て、電子温度のみが極めて高い状態となっているプラズ
マを生じさせるプラズマ装置であって揮発性有機物質を
分解することができるものであれば良く、好ましくは常
圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低温放電プラ
ズマ装置が挙げられ、図１には常圧低温マイクロ波プラ
ズマ装置２０が示される。

【００１６】図１の常圧低温マイクロ波プラズマ装置２
０は、マイクロ波源２１を有し、これは導波管２２によ
ってマイクロ波空洞２３に接続されており、マイクロ波
空洞２３の中には容器２４が設置されている。マイクロ
波源２１のスイッチが入るとマイクロ波空洞２３内にマ
イクロ波の場が発生し、その中に設置される容器２４内
にもマイクロ波の場が発生する。容器２４にはガス入口
２７が設けられており、活性炭処理塔１のガス出口９か
ら排出され配管１２を介して移送される、揮発性有機物
質および再生ガスを含む気体が前記ガス入口２７を通じ
て容器２４内に導入され、プラズマ２６の燃料となる。
プラズマ２６を発生させるのに通常必要とされるマイク
ロ波の出力は０．３〜５ｋＷである。容器２４内のプラ
ズマ２６が高温になることに鑑みて、容器壁は石英など
の耐熱材で造られる。

【００１７】容器２４には点火口２８も設けられてお
り、プラズマを生起させる際に、点火口２８を通じて電
極２９が挿入される。電極２９が容器２４内に存在する
ことによって、電極２９の先端に隣接した部位のマイク
ロ波の場の強さが増大し、この領域のマイクロ波の場の
強さが充分大きくなると放電が始まる。その結果、電極
２９の周辺の気体がイオン化し、プラズマ２６が形成さ
れて容器２４内の上部に浮遊する。容器２４内にプラズ
マ２６が生起した後、電極２９は容器２４から引き抜か
れる。電極２９は尖った先端を有する細長い部材であ
り、導電材料で造られていればよいが、マイクロ波の場
に影響を与えないという観点から、電極材料としては炭
素繊維が好ましい。容器２４内のプラズマ２６の大きさ
は、マイクロ波源２１の出力レベルを変化させることに
よって調節される。容器２４の下部には排気口２５が設
けられており、揮発性有機物質がプラズマと反応した後
のガスが排気口２５から排気される。

【００１８】図３は、本発明にかかる排ガスの処理装置
に使用することができる常圧低温プラズマ装置の別の態
様である、常圧低温放電プラズマ装置の縦断面図であ
る。図３の円筒形の常圧低温放電プラズマ装置はパック
ドベッド式放電のものであり、内部電極４１および外部
電極４２を有しており、プラズマ処理室４９内であっ
て、両電極の間に粒状多孔質吸着剤４３と粒状強誘電体
物質４４が物理混合されて充填されている。内部電極４
１と外部電極４２の間には、電源４５によって高電圧が
印加される。プラズマ処理室４９の両端にはテフロン製
キャップ４６および押え板３７が設けられている。ま
た、該装置はガス入口４８を有しており、揮発性有機物
質を含む気体が前記ガス入口４８から導入される。導入
された揮発性有機物質を含む気体は、矢印ａの流路で一
端側のテフロン製押さえ板４７の透孔を通って多孔質吸
着剤４３を強誘電体物質４４に混合して充填したプラズ
マ処理室４９に導入され、揮発性有機物質および再生ガ
スがプラズマにより分解処理された後、処理後の気体は
他端側の押さえ板４７の透孔から矢印ｂで示す流れとし
て、排気口５０から排出される。

【００１９】多孔質吸着剤４３としてはプラズマを発生
させるという観点から、非導電性物質が用いられ、無機
多孔質物質が好ましく、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ
Ｏ_２、ゼオライト（Ａ型、Ｘ型、Ｙ型など）、ＴｉＯ_２
等が挙げられる。強誘電体物質４４および多孔質吸着剤
４３は、充填層中に気体の通路を形成し得るようにする
ため粒状であることが好ましい。粒剤のサイズは、円柱
体の底面、楕円ないしは球状体の直径が１〜３ｍｍ、よ
り好ましくは１〜２ｍｍである。電源４５によって内部
電極４１と外部電極４２の間に印加する電圧は、処理す
る気体中の揮発性有機物質の濃度等により変化するが、
通常１〜１０ｋＶ／ｃｍ、好ましくは１〜５ｋＶ／ｃｍ
である。

【００２０】常圧低温放電プラズマ装置としては、図２
に示したものの他に、例えば、沿面放電、バリア放電、
パルス放電またはキャピラリチューブ式放電などの放電
方法を用いるプラズマ装置が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る揮発性有機物質を含む排ガスの処理方法によ
れば、揮発性有機物質を吸着した活性炭を再生ガスで処
理して生じる揮発性有機物質と再生ガスを含む気体をそ
のまま常圧低温プラズマ装置によって処理できるので、
従来法で必要であった冷却装置が不要となり設備が簡略
化でき、コスト的にも有利である。さらに、生じた揮発
性有機物質を常圧低温プラズマ装置で直接分解処理する
ので、別途分解処理装置を設ける必要がなく、装置が簡
略化でき、コスト的にも有利である。さらに、本方法は
従来法の生物処理法で問題となる処理系の不安定さもな
く、また、液中燃焼法のように高温高圧を必要としない
ため、簡易かつ低コストで分解処理でき有利である。

【００２２】また、請求項２に記載の発明に係る揮発性
有機物質を含む排ガスの処理方法によれば、請求項１に
係る発明の方法による効果をより優れたものにすること
ができる。

【００２３】また、請求項３に記載の発明に係る揮発性
有機物質を含む排ガスの処理装置によれば、揮発性有機
物質を吸着した活性炭を再生ガスで処理して生じる揮発
性有機物質と再生ガスを含む気体をそのまま常圧低温プ
ラズマ装置によって処理できるので、従来法で必要な冷
却装置が不要となり設備が簡略化でき、コスト的にも有
利である。さらに、生じた揮発性有機物質を常圧低温プ
ラズマ装置で直接分解処理するので、別途分解処理装置
を設ける必要がなく、装置が簡略化でき、コスト的にも
有利である。さらに、本方法は従来法の生物処理法で問
題となる処理系の不安定さもなく、また、液中燃焼法の
ように高温高圧を必要としないため、簡易かつ低コスト
で分解処理でき有利である。

【００２４】また、請求項４に記載の発明に係る発明の
揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置によれば、請求
項３に係る発明の装置による効果をより優れたものにす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る排ガスの処理装置の一態
様を示すフローシートである。

【図２】図２は本発明に係る排ガスの処理装置の一態
様を示すフローシートである。

【図３】図３は本発明に係る排ガスの処理装置に用い
ることができる常圧低温放電プラズマ処理装置の一態様
である。

【符号の説明】

１活性炭処理塔１１再生ガス供給手段２０常圧低温マイクロ波プラズマ装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 19/08 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１７Ａ 20/20 １２０Ｄ 20/34 Ｆターム(参考） 4D002 AA21 AB02 AB03 AC10 BA04 BA07 CA05 CA07 DA41 DA44 DA45 DA46 EA02 EA08 GA01 GB20 HA03 4G066 AA05B AA20B AA22B AA61B BA07 BA12 BA16 CA02 CA04 CA33 DA02 DA03 GA06 4G075 AA03 AA13 BA05 BB04 CA47 CA54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揮発性有機物質を含む排ガスを活性炭に
より吸着処理した後、前記活性炭に吸着された揮発性有
機物質を処理する方法であって、前記揮発性有機物質を
吸着した活性炭に再生ガスを通過させて揮発性有機物質
を気相に移行させ、前記気体中の揮発性有機物質を常圧
低温プラズマ装置によって分解処理することを特徴とす
る揮発性有機物質を含む排ガスの処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の揮発性有機物質を含む
排ガスの処理方法であって、前記常圧低温プラズマ装置
が常圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低温放電
プラズマ装置である揮発性有機物質を含む排ガスの処理
方法。
【請求項３】排ガス中の揮発性有機物質を吸着処理す
る活性炭処理手段と、揮発性有機物質を吸着した活性炭
に再生ガスを供給する再生ガス供給手段と、前記再生ガ
ス供給手段により供給される再生ガスによって活性炭か
ら脱離する揮発性有機物質を含む気体を分解処理する常
圧低温プラズマ装置とを有することを特徴とする揮発性
有機物質を含む排ガスの処理装置。
【請求項４】請求項３に記載の揮発性有機物質を含む
排ガスの処理装置であって、前記常圧低温プラズマ装置
が常圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低温放電
プラズマ装置である揮発性有機物質を含む排ガスの処理
装置。