(57)【要約】【課題】廃水中に含まれる有機性の浮遊物質の酸化分解エネルギーを反応槽内の廃水の温度上昇に有効利用しながら、反応槽の清掃作業の実施頻度を低下させる。【解決手段】廃水Ｗと空気との混合流体を加熱及び加圧しながら、廃水Ｗ中の有機物を酸化反応によって分解して廃水Ｗを浄化する反応槽２０を備える流体浄化装置において、反応槽２０に流入する前の廃水Ｗに対し、前処理として、廃水Ｗを空気と混合しない状態で加熱及び加圧しながらフィルターに通す処理を施す前処理装置１００を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化対象流体と、酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽を備える流体浄化装置において、
前記反応槽に流入する前の浄化対象流体に対し、前処理として、浄化対象流体を酸化剤と混合しない状態で加熱及び加圧しながらフィルターに通す処理を施す前処理装置を設けたことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項２】
請求項１の流体浄化装置において、
加熱及び加圧している浄化対象流体を前記フィルターに通すためのフィルター槽を前記前処理装置に複数設け、それぞれのフィルター槽を、弁部材を介して前記反応槽に個別に接続したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２の流体浄化装置において、
前記フィルターに通す前の浄化対象流体を有機固形物に接触させる接触槽を、前記前処理装置に設けたことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項４】
請求項３の流体浄化装置において、
前記接触槽を複数設けるとともに、
それら複数の前記接触槽の入口側にそれぞれ弁部材を個別に接続したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかの流体浄化装置において、
浄化対象流体をその液分の亜臨界温度よりも低く且つ常温よりも高い温度で加熱するように、前記前処理装置の一部である前処理加熱手段を構成したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの流体浄化装置において、
浄化対象流体を前記反応槽内での加熱温度よりも低い温度で加熱するように、前記前処理装置を構成したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかの流体浄化装置において、
前記混合流体を加熱及び加圧によって過熱蒸気状態又は超臨界状態にするように、前記反応槽内の圧力を調整する圧力調整手段、及び前記反応槽内の混合流体を加熱する反応加熱手段を構成したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項８】
請求項１、２、５、６又は７の流体浄化装置において、
前記前処理装置に送られる前の浄化対象流体を貯留する貯留手段、あるいは、前記前処理装置に対し、有機固形物、あるいは、前記浄化対象流体よりも高濃度の有機物含有液、を送り込む有機物送込手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項９】
請求項８の流体浄化装置において、
有機固形物の小片の集合、又は有機物を濃度に含むスラリー、をスクリュウ部材の回転に伴って前記前処理装置内に送り込むように、前記有機物送込手段を構成したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかの流体浄化装置において、
前記反応槽、あるいは、前記反応槽で浄化された浄化済み流体を搬送する搬送手段、から奪った熱を利用して、前記前処理装置の中の浄化対象流体を加熱するように、前記前処理装置の一部である前処理加熱手段を構成したことを特徴とする流体浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水などの浄化対象流体を空気などの酸化剤と混合して加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽を備える流体浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、し尿、下水、集落廃水、家畜糞尿、食品工場廃水などの廃水を浄化する方法としては、活性汚泥を用いた生物処理を行う方法が一般的に用いられてきた。この方法では、活性汚泥中の微生物の活動を妨げる高濃度有機溶剤廃水をそのままの濃度で処理したり、生物分解ができないプラスチック微粒子を含む廃水を処理したりすることができなかった。また、油など、微生物による分解速度が遅い難分解性有機物を多く含む廃水を処理することもできなかった。
【０００３】
一方、近年、廃水と空気等の酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら混合流体中の有機物を酸化分解して廃水を浄化する流体浄化装置の開発が行われるようになった。かかる流体浄化装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この流体浄化装置は、反応槽の中で廃水と空気との混合流体を加熱及び加圧して、混合流体中の水を超臨界状態にする。超臨界水は、液体と気体との中間の性質を帯びた状態であり、温度が水の臨界温度を超えるとともに圧力が水の臨界圧力を超えた条件下で出現するものである。反応槽の中においては、超臨界水と空気との混合流体中で有機物が加水分解や熱分解されたり、有機物が酸素の存在下で酸化分解されたりする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように混合流体中の水を高温高圧下で超臨界水にして水中の有機物を酸化分解する構成では、生物処理では不可能であった高濃度有機溶剤廃水、プラスチック微粒子含有廃水、難分解性有機物含有廃水なども、良好に浄化することができる。
【０００５】
また、本発明者らは、実験により、反応槽の中で混合流体を水の臨界圧力よりも低い圧力で加圧しながら高温で加熱して混合流体中の水を過熱水蒸気にした状態でも、有機物を良好に酸化分解し得ることを見出した。かかる構成においても、高濃度有機溶剤廃水、プラスチック微粒子含有廃水、難分解性有機物含有廃水などを良好に浄化し得ることが解った。
【０００６】
ところが、かかる構成の流体浄化装置や、特許文献１に記載の流体浄化装置においては、浄化対象流体として、無機性の浮遊物質を多く含む廃水を浄化すると、装置を停止させて反応槽内を清掃するという清掃作業を頻繁に行う必要が生じてしまう。
【０００７】
具体的には、反応槽としては、特許文献１の図１に記載の反応器のような縦型タイプのものや、特許文献１の図２に記載の反応器のような横型タイプのものなどがある。縦型タイプの反応槽は、その長手方向をほぼ鉛直方向に沿わせる姿勢で配設される。そして、槽の上端部から槽内に受け入れた廃水を酸化剤と混合しながら鉛直方向上側から下側に向けて搬送する過程で有機物を酸化分解した後、浄化済みの流体を槽の下端に接続されたドレン管に排出する。また、横型タイプの反応槽は、その長手方向をほぼ水平方向に沿わせる姿勢で配設される。そして、槽の水平方向の一端部から槽内に受け入れた廃水を酸化剤と混合しながら水平方向の一端側から他端側に向けて搬送する過程で有機物を酸化分解した後、浄化済みの流体を槽の他端部に接続された搬送管に排出する。
【０００８】
何れのタイプの反応槽においても、槽内で廃水が加熱及び加圧されると、廃水中に存在する無機性の浮遊物質が無機固形物として析出し、反応槽の底に沈降して堆積する。縦型タイプの反応槽では、反応槽の底に堆積した無機固形物が反応槽の下端に接続されたドレン管を詰まらせて、反応槽内における超臨界水又は高温高圧水蒸気の良好な搬送を妨げてしまう。また、横型タイプの反応槽では、反応槽の水平方向における全域のうち、廃水が導入される一端部で無機固形物の析出が集中的に起こることから、やがて一端部における底から天井まで無機固形物が堆積して槽自体を詰まらせてしまう。そして、反応槽内における廃水の良好な搬送が困難になってしまう。このため、反応槽の清掃作業のために装置を頻繁に停止させなければならなくなるのである。
【０００９】
反応槽に導入する前の廃水に対して、凝集、沈殿、篩いがけなどによる浮遊物質の除去処理を施して、無機性の浮遊物質の濃度を予め低下させておけば、反応槽内での無機固形物の析出量を減らして、清掃作業の実施頻度を低下させることが可能である。しかしながら、浮遊物質を予め除去すると、無機性の浮遊物質だけでなく、有機性の浮遊物質も除去してしまうことから、有機物の分解エネルギーを効率良く利用することができなくなって、コスト高を引き起こしてしまう。
【００１０】
具体的には、廃水中に含まれる浮遊物質（suspended solids）は、無機性の浮遊物質と、有機性の浮遊物質とに大別される。凝集、沈殿、篩いがけなどを行うと、無機性の浮遊物質だけでなく、有機性の浮遊物質も除去してしまう。有機性の浮遊物質は、高温高圧下で加水分解、熱分解、酸化分解されることから、反応槽内で堆積することが殆どない。このため、有機性の浮遊物質が多量に存在していたとしても、反応槽の詰まりにはそれほど悪影響を及ぼさない。逆に、有機性の浮遊物質は、反応槽内で酸化分解される際に発熱して槽内の高温維持に貢献することから、反応槽内をヒーターなどの加熱手段で加熱するための加熱エネルギーを低減するという利点を有する。にもかかわらず、反応槽に導入する前の廃水から有機性の浮遊物質を除去すると、その分だけ、多くの加熱エネルギーが反応槽で必要になることから、コスト高を引き起こしてしまうのである。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような流体浄化装置を提供することである。即ち、浄化対象流体に含まれる有機性の浮遊物質の酸化分解エネルギーを反応槽内の浄化対象流体の温度上昇に有効利用しながら、反応槽の清掃作業の実施頻度を低下させることができる流体浄化装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、浄化対象流体と、酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽を備える流体浄化装置において、前記反応槽に流入する前の浄化対象流体に対し、前処理として、浄化対象流体を酸化剤と混合しない状態で加熱及び加圧しながらフィルターに通す処理を施す前処理装置を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、前処理装置内で浄化対象流体を加熱及び加圧することで、浄化対象流体中に含まれる有機性の浮遊物質の加水分解を促して、有機性の浮遊物質を浄化処理流体に溶解せしめる。前処理装置内では、浄化対象流体に対して酸化剤を混合しないことから、加水分解によって浄化対象流体中に溶解した有機物は酸化分解されずに、浄化対象流体とともにフィルターを通過する。これに対し、浄化対象流体中に含まれる無機性の浮遊物質は、加熱及び加圧されても分解されずに浮遊を続けて、フィルターに引っ掛かる。このため、フィルターを通過した浄化対象流体は、前処理の前に含んでいた有機性の浮遊物質と、無機性の浮遊物質とのうち、無機性の浮遊物質だけが除去された状態になる。このような浄化対象流体を前処理装置から反応槽の中に送ることで、前処理される前の浄化対象流体に含まれていた有機性の浮遊物質の酸化分解エネルギーを反応槽内の浄化対象流体の温度上昇に有効利用することができる。また、反応槽内での無機物の析出量を低減して、反応槽の清掃作業の実施頻度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図。
【図２】同流体浄化装置の反応槽を示す縦断面図。
【図３】同反応槽を示す分解縦断面図。
【図４】第１実施例に係る流体浄化装置を示す概略構成図。
【図５】第２実施例に係る流体浄化装置における原水タンクと、その周囲構成とを示す概略構成図。
【図６】第３実施例に係る流体浄化装置の前処理装置と、その周囲構成とを示す概略構成図。
【図７】第４実施例に係る流体浄化装置の反応槽を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した流体浄化装置の一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係る流体浄化装置の基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。実施形態に係る流体浄化装置は、原水タンク１、攪拌機２、原水供給ポンプ３、原水圧力計４、原水入口弁５、酸化剤圧送ポンプ６、酸化剤圧力計７、酸化剤入口弁８、熱交換器９、熱媒体タンク１０を備えている。また、熱交換ポンプ１１、出口圧力計１２、出口弁１３、気液分離器１４、反応槽２０、反応槽温度計２４、反応槽入口弁３０、前処理装置１００、図示しない制御部なども備えている。
【００１６】
制御部は、漏電ブレーカー、マグネットスイッチ、サーマルリレーなどの組み合わせからなる給電回路を各駆動機器に対応する個数だけ有している。そして、プログラマブルシーケンサーからの制御信号によって給電回路のマグネットスイッチをオンオフすることで、それら駆動機器に対する電源のオンオフを個別に制御する。
【００１７】
原水圧力計４、酸化剤圧力計７、出口圧力計１２はそれぞれ、圧力の検知結果に応じた値の電圧を出力する。また、反応槽温度計２４は、温度の検知結果に応じた電圧を出力する。それらの測定機器から出力される電圧は、それぞれ図示しないＡ／Ｄコンバーターによって個別にデジタルデータに変換された後、センシングデータとしてプログラマブルシーケンサーに入力される。プログラマブルシーケンサーは、それらのセンシングデータに基づいて、各種の駆動機器の駆動を制御する。
【００１８】
原水タンク１には、有機物を含む浄化対象流体たる廃水Ｗが未浄化の状態で貯留されている。
【００１９】
攪拌機２は、原水タンク１内に貯留されている廃水Ｗを撹拌することで、廃水中に含まれる浮遊物質（Suspended solids）を均等に分散せしめて、有機物濃度の均一化を図る。原水タンク１内の廃水Ｗは、原水供給ポンプ３によって前処理装置１００に向けて連続的に圧送される。
【００２０】
原水入口弁５は、逆止弁の役割を担っており、原水供給ポンプ３から圧送されてくる廃水Ｗについて、原水供給ポンプ３側から前処理装置１００側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
【００２１】
前処理装置１００は、原水供給ポンプ３から圧送されてくる廃水Ｗに対して前処理を施した後、前処理後の廃水Ｗを反応槽２０に向けて送る。なお、前処理装置１００による前処理については、後に詳述する。
【００２２】
反応槽２０は、外筒２１と、これの内部に配設された内筒２２とによる二重筒構造になっている。前処理装置１００から排出されて反応槽入口弁３０を通過した廃水Ｗは、反応槽２０の内筒２２の内部に流入する。
【００２３】
原水供給ポンプ３の駆動による廃水Ｗの流入圧力は、原水入口弁５よりも上流側に配設された原水圧力計４によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。原水供給ポンプ３が駆動しているときの廃水Ｗの流入圧力と、前処理装置１００内の圧力と、内筒２２内の圧力とは、ほぼ同じになる。プログラマブルシーケンサーは、原水供給ポンプ３を駆動しているときに原水圧力計４から送られてくる圧力の検知結果に基づいて、内筒２２内の圧力の適否を判断する。
【００２４】
コンプレッサーからなる酸化剤圧送ポンプ６は、酸化剤として取り込んだ空気を、反応槽２０に対する廃水Ｗの流入圧力と同程度の圧力まで圧縮しながら、酸化剤入口弁８を介して反応槽２０に送り込む。酸化剤入口弁８は、逆止弁の役割を担っており、酸化剤圧送ポンプ６から圧送されてくる空気について、酸化剤圧送ポンプ６側から反応槽２０側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
【００２５】
反応槽２０内に圧送された空気は、外筒２１と内筒２２との間にある筒間空間に進入した後、内筒２２における長手方向の入口付近に流入する。そして、後述する流入管によって内筒２２内に送り込まれてくる廃水Ｗと混合されて混合流体になる。
【００２６】
酸化剤圧送ポンプ６の駆動による空気の反応槽２０に対する流入圧力は、酸化剤入口弁８よりも上流側に配設された酸化剤圧力計７によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。酸化剤圧力計７が駆動しているときの空気の流入圧力と、反応槽２０内の圧力とは、ほぼ同じになる。プログラマブルシーケンサーは、酸化剤圧送ポンプ６を駆動しているときに酸化剤圧力計７から送られてくる圧力の検知結果にも基づいて、反応槽２０内の圧力の適否を判断する。
【００２７】
酸化剤圧送ポンプ６の駆動による空気の圧送量は、廃水Ｗ中の有機物を完全に酸化させるのに必要となる化学量論的な酸素量に基づいて決定されている。より詳しくは、廃水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）、全窒素（ＴＮ）、全リン（ＴＰ）など、廃水Ｗ中の有機物濃度、窒素濃度、リン濃度などに基づいて、有機物の完全酸化に必要な酸素量が算出される。そして、その結果に基づいて、空気の圧送量が設定されている。
【００２８】
空気の流入量の設定は作業員によって行われるが、次のような場合には、その物性をセンサー等で検知した結果に基づいて、前述の制御範囲を自動で補正する処理を実施するように、プログラマブルシーケンサーを構成してもよい。即ち、廃水Ｗ中に含まれる有機物の種類が経時で安定しており、濁度、光透過度、電気伝導度、比重などの物性と、前述の酸素量との相関関係が比較的良好な場合である。
【００２９】
酸化剤としては、空気の他、酸素ガス、オゾンガス、過酸化水素水の何れか１つ、あるいは、それらの２種類以上を混合したもの、を用いることも可能である。内筒２２からの熱の放出を抑えるという観点からすると、空気、酸素ガス、オゾンガスなどの気体を用いることが好ましい。気体は、液体に比べて熱伝導率が低いことから、筒間空間内を気体で満たすことにより、気体を断熱材として機能させることができるからである。
【００３０】
外筒２１の外周面は、外筒２１と内筒２２との間の空気や、内筒２２内の混合流体を加熱するためのヒーター２３で覆われている。内筒２２内の混合流体は、ヒーター２３によって加熱されることで昇温することに加えて、有機物が酸化分解されることによる発熱によっても昇温する。廃水Ｗが有機物を高濃度に含むものである場合、多量の有機物が酸化分解される際の多量の発熱だけで、混合流体が所望の温度まで昇温することもある。この場合、装置の立ち上げ時のみ、ヒーター２３による加熱を行い、酸化分解が開始された後には、ヒーター２３に対する電源をオフにすることができる。
【００３１】
内筒２２内の混合流体に加える圧力としては、０．５〜３０Ｍｐａ（望ましくは５〜３０Ｍｐａ）の範囲を例示することができる。内筒２２内の圧力や、後述する前処理装置１００内の圧力は、出口弁１３によって調整される。出口弁１３は、内筒２２内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて内筒２２内の混合流体を外部に排出する。これにより、内筒２２内の圧力や、前処理装置１００内の圧力が所定の範囲内に維持される。
【００３２】
内筒２２内の混合流体の温度としては、１００〜７００℃（望ましくは２００〜５５０℃）を例示することができる。温度の調整は、上述したヒーター２３のオンオフや、後述する熱交換器９の動作のオンオフによって行われる。
【００３３】
温度及び圧力の条件として、温度＝３７４．２℃以上、且つ、圧力＝２１．８ＭＰａ以上を採用した場合、内筒２２内において、水の臨界温度や臨界圧力をそれぞれ超え、且つ空気の臨界温度や臨界圧力もそれぞれ超える。このため、混合流体が液体と気体との中間的な性質を帯びる超臨界流体になる。かかる超臨界流体中では、有機物が良好に超臨界流体に溶解するとともに、空気に良好に接触することから、有機物の酸化分解が急激に進行する。
【００３４】
温度及び圧力の条件として、温度＝２００℃以上（望ましくは３７４．２℃以上）、且つ、圧力＝２１．８ＭＰａ未満（望ましくは１０ＭＰａ以上）の比較的高圧を採用して、内筒２２内で混合流体中の廃水を過熱水蒸気にしてもよい。
【００３５】
内筒２２内においては、混合流体を高温且つ高圧の状態にすることで、混合流体中の有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促す。有機物やアンモニア態窒素が酸化分解された混合流体は、反応槽２０から排出される。そして、急速に冷却された後、出口弁１３で減圧されてから、気液分離器１４によって液体と気体とに分離される。
【００３６】
図２は、反応槽２０を示す縦断面図である。また、図３は、反応槽２０の分解縦断面図である。内筒２２は、酸に強いチタン（Ｔｉ）からなる筒である。チタンからなるものに代えて、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＰｄからなるものを用いてもよい。また、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、及びＰｄのうち、少なくとも何れか１つを含む合金からなるものを用いてもよい。
【００３７】
外筒２１は、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、インコネル６２５など、強度に優れた金属材からなる筒である。反応槽２０の内部の圧力は、０．５〜３０ＭＰａ、望ましくは５〜３０ＭＰａという高圧に制御される。このような高圧に耐え得るように、外筒２１の厚みは肉厚になっている。これに対し、内筒２２は、耐圧性よりも耐食性が求められることから、優れた耐食性を発揮するチタンが材料として採用されている。
【００３８】
原水供給ポンプ（図１の３）によって反応槽２０に向けて圧送される廃水Ｗは、原水入口弁（図１の５）と、前処理装置（図１の１００）と、反応槽入口弁３０とを経由した後、反応槽入口弁３０の出口側に接続されている原水搬送管１５に進入する。原水搬送管１５は、入口継手１７により、反応槽２０の入口側に挿入されている流入管２６に接続される。原水搬送管１５から反応槽２０内に送られた廃水Ｗは、反応槽２０において、流入管２６を通って内筒２２内に流入する。そして、内筒２２内をその長手方向に沿って鉛直方向上方から下方に向けて移動する。
【００３９】
一方、酸化剤導入ポンプ（図１の６）によって反応槽２０内に圧送された空気Ａは、外筒２１と内筒２２との間の筒間空間に流入する。そして、筒間空間をその長手方向に沿って鉛直方向下方から上方に向けて移動する。内筒２２は、その上端に、筒断面の中心線を中心とし、且つ筒内径とほぼ同じ径の管挿入貫通口を有している。廃水Ｗを内筒２２内に導入するための流入管２６の先端部は、この管挿入貫通口を通じて内筒２２内に挿入されている。流入管２６の先端部の外径は、内筒２２の内径よりも遙かに小さいため、内筒２２内においては、流入管２６の外周面と、内筒２２の内周面との間に間隙が形成されている。外筒２１と内筒２２との間の筒間空間の上端まで移動した空気Ａは、内筒２２の上方に回り込みながら、その隙間を通って内筒２２内に進入する。
【００４０】
内筒２２内は、高圧であることに加えて、高温になっている。その温度は、１００〜７００℃、望ましくは２００〜５５０℃である。流体浄化装置の運転が開始されるときには、内筒２２内の廃水Ｗと空気Ａとの混合流体は、圧力がかけられているが、温度はそれほど高くなっていない。そこで、運転開始時には、プログラマブルシーケンサーがヒーター（図１の２３）を発熱させて、内筒２２内の混合流体の温度を２００〜５５０℃まで昇温させる。
【００４１】
内筒２２内において有機物の酸化分解が開始され、内筒２２内の混合流体の温度が高温に維持されるようになる。すると、内筒２２と外筒２１との間の筒間空間内で、内筒２２の外周面や外筒２１の内周面に接触しながら鉛直方向下方から上方に向けて移動する空気Ａが、内筒２２の外周面や外筒２１の内周面からの熱伝導によって予備加熱される。そして、予備加熱された状態で、内筒２２内に流入するようになる。
【００４２】
内筒２２内では、有機塩化物のクロロ基に由来する塩酸や、アミノ酸等のスルホニル基に由来する硫酸が発生して、内筒２２の内壁を強い酸性下におくことがある。このため、内筒２２には、耐食性に優れたチタンからなる筒が採用されているのである。但し、チタンは非常に高価な材料であるため、内筒２２の厚みを高圧に耐え得る値まで大きくすると、非常にコスト高になってしまう。そこで、内筒２２の外側に外筒２１を配設し、チタンよりも安価なステンレス等からなる外筒２１によって必要な耐圧性を発揮させるようにしている。内筒２２と外筒２１との間の筒間空間の圧力は圧送される空気Ａによって内筒２２内の圧力とほぼ同じ値になるため、肉薄のチタンからなる内筒２２に対しては、大きな圧力がかからないようになっている。
【００４３】
内筒２２の長手方向における全域のうち、流体搬送方向の下流側の領域（下端側の領域）には、ハニカム構造状の触媒２５が複数の管状空間を内筒２２の筒軸線方向に沿わせる姿勢で配設されている。この触媒２５は、廃水Ｗ中に含まれている有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促進する材料からなる。かかる材料としては、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ又はＭｎを例示することができる。また、それらのうち、少なくとも何れか１つを含む化合物でもよい。
【００４４】
廃水Ｗ中に含まれる有機物の殆どは、内筒２２の長手方向における前半の領域で酸化分解されるが、前半の領域を通過しても酸化分解されない有機物やアンモニア態窒素は、この触媒２５によって酸化分解が促進される。かかる構成では、難分解性の有機物が廃水Ｗ中に含まれていても、それを良好に酸化分解することができる。また、アンモニア態窒素が廃水Ｗ中に多量に含まれていても、それを良好に酸化分解することができる。
【００４５】
内筒２２の下端部で移動した混合流体（Ｗ＋Ａ）は、有機物や無機化合物がほぼ完全に酸化分解された状態になっている。内筒２２における下端部には、出口継手１８を介して、浄化流体搬送管１６が接続されている。有機物の酸化分解によって浄化された混合流体は、この浄化流体搬送管１６に進入する。
【００４６】
浄化流体搬送管１６内では、浄化された混合流体中の水分が冷却されて、超臨界状態、あるいは過熱蒸気状態、から液体状態に態様を変化させる。一方、混合流体中の酸素や窒素は、超臨界状態あるいは過熱蒸気状態から気体状態に態様を変化させる。浄化流体搬送管１６を通り過ぎた混合流体は、気液分離器１４によって処理水とガスとに分離され、処理液は処理液タンクに貯留される。また、ガスは大気中に放出される。
【００４７】
処理水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないごく低分子の有機物もほぼ完全に酸化分解されたものであるため、浮遊物質や有機物は殆ど含まれていない。酸化し切れなかったごく僅かな無機物が含まれているだけである。そのままの状態でも、用途によっては工業用水として再利用することが可能である。また、限外濾過膜による濾過処理を施せば、ＬＳＩ洗浄液などに転用することも可能である。気液分離器１４によって分離されたガスは、二酸化炭素及び窒素ガスを主成分とするものである。
【００４８】
図１において、浄化流体搬送管１６の外面には、熱交換器９が装着されている。熱交換器９の本体は、浄化流体搬送管１６の外面を覆う外管で構成され、外管と浄化流体搬送管１６の外面との間の空間を水などの熱交換流体で満たしている。そして、浄化流体搬送管１６の外面と熱交換流体との熱交換を行う。反応槽２０の運転時には、非常に高温の液体が浄化流体搬送管１６の内部に流れるため、浄化流体搬送管１６から熱交換器９内の熱交換流体に熱が移動して、熱交換流体が熱せられる。熱交換器９内における熱交換流体の搬送方向は、いわゆる向流型の熱交換を行うように、浄化流体搬送管１６内の液体の搬送方向とは逆方向になっている。即ち、出口弁１３側から反応槽２０側に向けて熱交換流体を送っている。これは、熱媒体タンク１０内の熱交換流体を吸引しながら熱交換器９に送る熱交換ポンプ１１によって行われる。
【００４９】
熱交換器９を通過して熱せられた熱交換流体は、前処理装置１００に送られる。なお、熱交換器９を通過した熱交換流体の一部を分岐パイプによって原水タンク１の付近まで搬送して、廃水Ｗの予備加熱に利用してもよい。
【００５０】
浄化流体搬送管１６における出口弁１３の近傍には、浄化流体搬送管１６の温度、又は浄化流体搬送管１６内の液体の温度を検知する図示しない出口温度計が設けられている。制御部のプログラマブルシーケンサーは、出口温度計による検知結果が所定の数値範囲内に維持されるように、熱交換ポンプ１１の駆動を制御する。具体的には、出口温度計による検知結果が所定の上限温度に達したときには、熱交換ポンプ１１の駆動量を増加して熱交換器９への熱交換流体の供給量を増やすことで、熱交換器９による冷却機能を高める。これに対し、出口温度計による検知結果が所定の下限温度に達したときには、熱交換ポンプ１１の駆動量を減少させて熱交換器９への熱交換流体の供給量を減らすことで、熱交換器９による冷却機能を低下させる。かかる構成では、熱交換量を適切に調整して浄化流体搬送管１６内の液体の温度を一定範囲に維持することができる。なお、熱交換器９を、浄化流体搬送管１６に取り付けることに加えて、あるいは代えて、反応槽２０の外筒２１に取り付けてもよい。
【００５１】
次に、実施形態に係る流体浄化装置の特徴的な構成について説明する。
図１において、前処理装置１００は、原水受入槽１０１、第１フィルター槽１１０、第２フィルター槽１２０という３つの槽を有している。また、第１分岐弁１０２、第２分岐弁１０３、第１ドレン弁１０４、第１仕切弁１０５、第２仕切弁１０６、第２ドレン弁１０７、第１加熱器１０８、第２加熱器１０９、第１予備加熱器１４０、第２予備加熱器１４１なども有している。
【００５２】
原水供給ポンプ３から送り出されて原水入口弁５を通過した廃水Ｗは、流入管を経由して原水受入槽１０１に向かう。この流入管の外壁は、第１予備加熱器１４０と、第２予備加熱器１４１とで覆われている。第２予備加熱器１４１よりも廃水搬送方向の上流側に配設されている第１予備加熱器１４０は、熱交換器９から送られてくる高熱の熱交換流体を受け入れることで、自らを昇温させる。そして、流入管の壁を介して、流入管の廃水Ｗを予備加熱する。また、第２予備加熱器１４１は、電源の供給によって自らが発熱することで、流入管内の廃水Ｗを予備加熱する。
【００５３】
原水受入槽１０１は、原水供給ポンプ３から圧送されてくる廃水Ｗを受け入れながら、加圧する。原水受入槽１０１の外周面は、第１加熱器１０８や第２加熱器１０９で覆われている。第２加熱器１０９よりも廃水搬送方向の上流側に配設されている第１加熱器１０８は、熱交換器９から送られてくる高熱の熱交換流体を受け入れることで、自らを昇温させる。そして、原水受入槽１０１の壁を介して、原水受入槽１０１内の廃水Ｗを加熱する。
【００５４】
原水受入槽１０１には、その内部に収容されている廃水Ｗの温度を計測する図示しない温度センサーが設けられている。原水受入槽１０１の廃水搬送方向における全域のうち、上流側の領域において、第１加熱器１０８による加熱量が不足していると、廃水Ｗが所望の温度まで昇温しないことがある。プログラマブルシーケンサーは、前述の温度センサーによる検知結果に基づいて、廃水Ｗについて昇温不足であると判断すると、第２加熱器１０９を作動させることで、廃水Ｗの昇温を図る。そして、廃水Ｗの温度を、反応槽２０内の混合流体の温度よりもかなり低い温度（有機性の浮遊物質を加水分解できる程度の温度）まで加熱する。なお、原水受入槽１０１と反応槽２０とは配管を介して繋がっていることから、原水受入槽１０１内の圧力は反応槽２０内の圧力とほぼ同じである。
【００５５】
原水受入槽１０１内の廃水Ｗ中では、原水Ｗに含まれている有機性の浮遊物質の加水分解や熱分解が高温高圧の作用によって促される。これにより、有機性の浮遊物質の多くは、廃水Ｗ中に溶解する。但し、原水受入槽１０１内には、空気等の酸化剤が導入されていないことから、廃水中に溶解した有機物は原水受入槽１０１内では酸化分解されずに、有機物のまま残っている。原水受入槽１０１の廃水Ｗは、原水受入槽１０１から、第１分離系統又は第２分離系統に送られる。第１分離系統は、第１分岐弁１０２、第１フィルター槽１１０、第１ドレン弁１０４、及び第１仕切弁１０５からなる系統である。また、第２分離系統は、第２分岐弁１０３、第２フィルター槽１２０、第２ドレン弁１０７、及び第２仕切弁１０６からなる系統である。
【００５６】
第１フィルター槽１１０は、第１沈殿槽１１１、第１濾過水槽１１２、及び第１フィルター１１３を有している。そして、第１沈殿槽１１１と第１濾過水槽１１２とは、第１フィルター１１３によって仕切られている。第１分離系統においては、第１分岐弁１０２を経て第１沈殿槽１１１に送られた廃水Ｗが、第１フィルター１１３のメッシュを通って第１濾過水槽１１１内に進入する。この際、前処理装置１００に流入する前に有機性の浮遊物質であったものは廃水Ｗ中に溶解していることから、廃水Ｗとともに第１フィルター１１３のメッシュを通過して第１濾過水槽１１３内に進入する。第１フィルター槽１１０にも酸化剤は導入されていないことから、メッシュを透過した溶解性の有機物は、酸化分解されずに、廃水Ｗとともに第１フィルター槽１１０から排出され、第１仕切弁１０５を経由して前処理装置１００から排出される。
【００５７】
一方、前処理装置１００に流入する前の廃水Ｗ中に無機性の浮遊物質として存在していたものは、そのままの状態で浮遊していることから、第１フィルター１１３のメッシュを通過せずに第１沈殿槽１１１内に残る。そして、水との比重差により、第１沈殿槽１１１のテーパー床面に沿って槽最下部に向けて沈降していく。その後、第１ドレン弁１０４が開かれることで、第１沈殿槽１１１から抜き取られる。
【００５８】
第２分離系統においても、第１分離系統と同様にして、廃水Ｗ中から無機性の浮遊物質が除去される。具体的には、第２フィルター槽１２０の第２沈殿槽１２１に送られた亜臨界状態の廃水Ｗが、第２沈殿槽１２１と第２濾過水槽１２２との間に配設された第２フィルター１２３のメッシュを通って第２濾過水槽１２２に進入する。これに先立って廃水Ｗ中で浮遊性から溶解性に変化した有機物は、廃水Ｗとともにメッシュを通過して第２濾過水槽１２２に進入する。そして、第２仕切弁１０６を経由した後、前処理装置１００から排出される。一方、無機性の浮遊物質は、第２フィルター１２３のメッシュを通過せずに第２沈殿槽１２１内に残って沈降した後、第２ドレン弁１０７が開かれることで、第２沈殿槽１２１から抜き取られる。
【００５９】
このように、前処理装置１００においては、前処理の前の廃水Ｗに含まれていた有機性の浮遊物質の多くを溶解性の有機物にし、それを酸化分解することなくフィルター（１１３、１２３）に通して排出する。また、無機性の浮遊物質の多くを沈殿槽（１１１、１２１）に残して廃水Ｗから分離する。フィルター通過後の廃水Ｗは、前処理の前に浮遊させていた有機物の多くを廃水Ｗの亜臨界水に溶解させた状態で含んでいるとともに、前処理の前に浮遊させていた無機物の多くが除去されている。このような廃水Ｗを前処理装置１００から反応槽２０の中に送ることで、廃水Ｗに含まれていた有機性の浮遊物質の酸化分解エネルギーを反応槽２０内の廃水Ｗの温度上昇に有効利用することができる。また、反応槽２０内におけるシリカやアルミナなどの無機物の析出量を低減して、反応槽２０の清掃作業の実施頻度を低下させることができる。なお、廃水Ｗ中の無機性の浮遊物質濃度が比較的低い場合には、第１沈殿槽１１１や第２沈殿槽１２１を省略して、第１フィルター１１３や第２フィルター１２３を配管の中に設けてもよい。
【００６０】
前処理装置１００には、既に述べたように、加熱及び加圧している廃水Ｗをフィルターに通すためのフィルター槽として、第１フィルター槽１１０及び第２フィルター槽１２０の２つを設けている。そして、それぞれのフィルター槽を、弁部材（第１仕切弁１０５、第２仕切弁１０６）を介して反応槽２０に個別に接続している。更に、それぞれのフィルター槽を、弁部材を介して原水受入槽１０１に接続している。
【００６１】
かかる構成では、２つのフィルター槽のうち、一方を使用するとともに、他方を休止させて、他方に対して無機物スラリーの抜き取りやフィルターの交換などのメンテナンスを施すことが可能になる。例えば、第１分岐弁１０２及び第１仕切弁１０５をそれぞれ閉じて、第１フィルター槽１１０を原水受入槽１０１や反応槽２０に対して遮断する。これにより、原水受入槽１０１や反応槽２０の圧力を低下させることなく、第１フィルター槽１１０の圧力を低下させることを可能にすることで、第１沈殿槽１１１からの無機スラリーの抜き取りを可能にする。更には、第１フィルター槽１１０の蓋を開いて、第１フィルター１１３の交換を可能にする。このとき、原水受入槽１０１で亜臨界状態にした廃水Ｗに対しては、第２分離系統の第２フィルター槽１２０によってフィルター処理を行うことができる。第２分離系統の第２フィルター槽１２０も同様に、第２分岐弁１０３及び第２仕切弁１０６を閉じることで、無機スラリーの抜き取りや第２フィルター１２３の交換を可能にしつつ、第１分離系統でフィルター処理を行うことが可能である。よって、装置全体の浄化処理を停止させることなく、フィルター槽のメンテナンスを行うことができる。
【００６２】
なお、前処理装置１００においては、原水受入槽１０１を省略することが可能である。この場合、第１沈殿槽１１１や第２沈殿槽１２１に、第１加熱器１０８及び第２加熱器１０９を配設し、且つ、第１分岐弁１０２や第２分岐弁１０３を原水供給ポンプ３に接続すればよい。
【００６３】
実施形態に係る流体浄化装置においては、酸化剤圧送ポンプ６を、廃水Ｗに混合するための酸化剤たる空気を圧送する圧送手段として機能させている。そして、この酸化剤圧送ポンプ６については、前処理装置１００には接続せずに、反応槽２０に接続している。かかる構成では、前処理装置１００内には空気を導入せずに有機物の酸化分解を発生させないことで、塩酸や硫酸の発生を回避する。これにより、前処理装置１００の各槽に対して優れた耐食対策を講ずる必要を無くして、低コスト化を図ることができる。例えば、実施形態に係る流体浄化装置では、原水受入槽１０１、第１フィルター槽１１０、第２フィルター槽１２０としてそれぞれ、ステンレス又はニッケル合金からなるものを用いている。それら槽の内壁は無垢のステンレス又はニッケル合金のままであるが、必要に応じてＴｉ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕなどを槽の内壁に内張りを施すなどの耐食加工を行なってもよい。
【００６４】
前処理装置１００において、第１加熱器１０８、第２加熱器１０９、第１予備加熱器１４０、第２予備加熱器１４１はそれぞれ、前処理装置１００内で廃水Ｗを加熱する前処理加熱手段として機能している。また、熱交換器９や熱交換ポンプ１１も、前処理加熱手段として機能している。そして、第１加熱器１０８、第１予備加熱器１４０、熱交換器９、及び熱交換ポンプ１１の組み合わせは、反応槽２０で浄化された浄化済み流体を搬送する搬送手段としての浄化流体搬送管１６から奪った熱を利用して、原水受入槽１０１内の廃水Ｗを加熱する。かかる構成においては、浄化済み流体の熱を利用して原水受入槽１０１内の廃水Ｗを加熱することで、前処理装置１００における廃水加熱のための消費エネルギーを低減して、低コスト化を図ることができる。
【００６５】
次に、実施形態に係る流体浄化装置に、より特徴的な構成を付加した各実施例の流体浄化装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に流体浄化装置の構成は、実施形態と同様である。
［第１実施例］
図４は、第１実施例に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。この流体浄化装置の前処理装置１００は、第１分岐弁１０２や第２分岐弁１０３が、原水受入槽よりも上流側に設けられている。そして、原水受入槽としては、第１原水受入槽１０１ａ、及び第２原水受入槽１０１ｂの２つが設けられている。第１分岐弁１０２を通過した廃水Ｗは、２つの原水受入槽のうち、第１原水受入槽１０１ａだけに進入する。また、第２分岐弁１０３を通過した廃水Ｗは、第２原水受入槽１０１ｂだけに進入する。
【００６６】
熱交換器９から送り出された熱交換流体を搬送する管は、途中で２つの熱輸送分岐管に分岐している。一方の熱輸送分岐管の中の熱交換流体は、第１熱輸送弁１３０を経由した後、第１原水受入槽１０１ａにセットされた第１加熱器１０８ａや、流入管にセットされた第１予備加熱器１４０ａに進入する。その後、第１加熱器１０８ａや第１予備加熱器１４０から排出された後、第１熱返送弁１３２を経由して、熱媒体タンク１０に返送される。また、もう一方の熱輸送分岐管の中の熱交換流体は、第２熱輸送弁１３１を経由した後、第２原水受入槽１０１ｂにセットされた第１加熱器１０８ｂや、流入管にセットされた第１予備加熱器１４０ｂに進入する。その後、第１加熱器１０８ｂや第１予備加熱器１４０ｂから排出された後、第２熱返送弁１３３を経由して、熱媒体タンク１０に返送される。
【００６７】
第１原水受入槽１０１ａ内の廃水Ｗは、第１加熱器１０８ａに加えて、第２加熱器１０９ａによっても加熱される。また、第２原水受入槽１０１ｂ内の廃水Ｗは、第１加熱器１０８ｂに加えて、第２加熱器１０９ｂによっても加熱される。このようにして、第１原水受入槽１０１ａ内の廃水Ｗと、第２原水受入槽１０１ｂ内の廃水Ｗとがそれぞれ個別に加熱される。
【００６８】
第１原水受入槽１０１ａや第２原水受入槽１０１ｂの中には、それぞれ、編み目を有する箱状の保持具が固定されており、その保持具の中には有機固形物が収容されている。第１原水受入槽１０１ａ内や第２原水受入槽１０１ｂ内に進入した廃水Ｗの水は、加圧及び加熱によって亜臨界状態になりながら、保持具のメッシュを透過して有機固形物に接触する。そして、有機固形物は、加圧及び加熱の作用によって加水分解が促されて、亜臨界水に少しずつ溶解していく。
【００６９】
かかる構成においては、第１原水受入槽１０１ａや第２原水受入槽１０１ｂが、フィルターに通す前の廃水Ｗを有機固形物に接触させる接触槽として機能している。そして、有機固形物を廃水Ｗに溶解させてその有機物濃度を高めることで、反応槽２０内において有機物の酸化分解で発生する熱エネルギー量を増加させる。これにより、ヒーター２３による反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００７０】
また、それぞれの原水受入槽（１０１ａ、１０１ｂ）の入口側に、それぞれ弁部材（１０２、１０３）を個別に接続していることで、使用する原水受入槽の切り替えを可能にしている。これにより、装置全体の浄化処理を停止させることなく、それぞれの原水受入槽に対して個別に、有機固形物の補充作業を行うことができる。
【００７１】
［第２実施例］
図５は、第２実施例に係る流体浄化装置における原水タンク１と、その周囲構成とを示す概略構成図である。第２実施例に係る流体浄化装置は、原水タンク１に対して、汚泥スラリー、有機固形物の小片の集合（以下、微細有機固形物という）など、有機性廃棄物を投入するための有機性廃棄物タンク４０を有している。この有機性廃棄物タンク４０は、底部に急勾配のテーパーを有しており、これによって有機性廃棄物の自重による圧力をドレンに集中させることで、有機性廃棄物を詰まらせることなく、有機性廃棄物タンク４０内から下方に投下することができる。原水タンク１に対する有機性廃棄物の投下は、ドレン弁４１を開くことによって行われる。
【００７２】
かかる構成においては、有機性廃棄物タンク４０及びドレン弁４１が、前処理装置（１００）に送られる前の廃水Ｗを貯留する貯留手段としての原水タンクに対し、高濃度の有機物含有液を送り込む有機物送込手段として機能している。そして、有機性廃棄物を廃水Ｗに混合してその有機物濃度を高めることで、反応槽２０内において有機物の酸化分解で発生する熱エネルギー量を増加させる。これにより、ヒーター２３による反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００７３】
［第３実施例］
図６は、第３実施例に係る流体浄化装置の前処理装置１００と、その周囲構成とを示す概略構成図である。この流体浄化装置においては、有機性廃棄物タンク４０及びスクリュウコンベア４２が、次のように機能している。即ち、前処理装置１００の原水受入槽１０１に対し、有機固形物の小片の集合（以下、微細有機固形物という）、又は有機物を濃度に含む有機性廃棄物を送り込む有機物送込手段として機能している。
【００７４】
原水受入槽１０１は、原水タンク１と異なり、内部の廃水Ｗに対して非常に高い圧力をかけた状態になる。このため、第２実施例に係る流体浄化装置とは異なり、微細有機固形物や有機性廃棄物を重力落下によって投下することができない。そこで、第３実施例に係る流体浄化装置では、有機性廃棄物タンク４０を、高圧に耐え得る耐圧性のものにするとともに、高圧下で微細有機固形物や有機性廃棄物をスクリュウ部材の回転に伴って強制的に搬送するスクリュウコンベア４２を設けている。このスクリュウコンベア４２を駆動させることで、有機性廃棄物タンク４０内の微細有機固形物や有機性廃棄物を高圧の原水受入槽１０１に送り込むことができる。
【００７５】
原水受入槽１０１にて、微細有機固形物や有機性廃棄物を廃水Ｗに混合してその有機物濃度を高めることで、反応槽２０内において有機物の酸化分解で発生する熱エネルギー量を増加させる。これにより、ヒーター２３による反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００７６】
［第４実施例］
図７は、第４実施例に係る流体浄化装置の反応槽２０を示す縦断面図である。第４実施例に係る流体浄化装置では、反応槽２０として、二重筒構造のものではなく、単筒構造のものを用いている。この点だけが、実施形態に係る流体浄化装置と異なっている。単筒状の反応槽２０の内面には、その全域に耐食層が被覆されている。
【００７７】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、浄化対象流体（例えば廃水Ｗ）と、酸化剤（例えば空気Ａ）との混合流体を加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽（例えば反応槽２０）を備える流体浄化装置において、前記反応槽に流入する前の浄化対象流体に対し、前処理として、浄化対象流体を加熱を酸化剤と混合しない状態で加熱及び加圧しながらフィルター（例えば第１フィルター１１３、第２フィルター１２３）に通す処理を施す前処理装置（例えば前処理装置１００）を設けたことを特徴とするものである。
【００７８】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、加熱及び加圧している浄化対象流体を前記フィルターに通すためのフィルター槽（例えば第１フィルター槽１１０、第２フィルター槽１２０）を前記前処理装置に複数設け、それぞれのフィルター槽を、弁部材（例えば第１分岐弁１０２、第２分岐弁１０３）を介して前記反応槽に個別に接続したことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、装置全体の浄化処理を停止させることなく、複数のフィルター槽のメンテナンスをそれぞれ個別に行うことができる。
【００７９】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、前記フィルターに通す前の浄化対象流体を有機固形物に接触させる接触槽（例えば第１原水受入槽１０１ａ、第２原水受入槽１０１ｂ）を、前記前処理装置に設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、前処理装置内で有機固形物を廃水Ｗに溶解させてその有機物濃度を高めることで、反応槽内において有機物の酸化分解で発生する熱エネルギー量を増加させる。これにより、反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００８０】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｃにおいて、前記接触槽を複数設けるとともに、それら複数の前記接触槽の入口側にそれぞれ弁部材を個別に接続したことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、装置全体の浄化処理を停止させることなく、それぞれの原水受入槽に対して個別に、有機固形物の補充作業を行うことができる。
【００８１】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、浄化対象流体をその液分の亜臨界温度よりも低く且つ常温よりも高い温度で加熱するように、前記前処理装置の一部である前処理加熱手段（例えば第２予備加熱器１４１、第２加熱器１０９及びプログラマブルシーケンサーの組み合わせ）を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、前処理装置内で浄化対象流体を超臨界状態にする場合に比べて、前処理装置内での消費加熱エネルギー量を減らして、低コスト化を図ることができる。
【００８２】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて、浄化対象流体を前記反応槽内での加熱温度よりも低い温度で加熱するように、前記前処理装置を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、前処理装置内で浄化対象流体を反応槽内での加熱温度と同じ温度で加熱する場合に比べて、熱による前処理装置（特に槽）の劣化を抑えることができる。
【００８３】
［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ａ〜Ｆの何れかにおいて、前記混合流体を加熱及び加圧によって過熱蒸気状態又は超臨界状態にするように、前記反応槽内の圧力を調整する圧力調整手段（例えば出口弁１３）、及び前記反応槽内の混合流体を加熱する反応加熱手段（例えばヒーター２３及びプログラマブルシーケンサー）を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、反応槽内で浄化対象流体を超臨界状態又は過熱蒸気状態にすることで、有機物の酸化分解を効率的に促すことができる。
【００８４】
［態様Ｈ］
態様Ｈは、態様Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ又はＧにおいて、前記前処理装置に送られる前の浄化対象流体を貯留する貯留手段（例えば原水タンク１）、あるいは、前記前処理装置に対し、有機固形物、あるいは、前記浄化対象流体よりも高濃度の有機物含有液、を送り込む有機物送込手段（例えば有機性廃棄物タンク４０及びドレン弁４１の組み合わせや、有機性廃棄物タンク４０及びスクリュウコンベア４２の組み合わせ）を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、貯留手段や前処理装置にて、有機固形物や高濃度の有機物含有液（有機性廃棄物）を浄化対象流体に混合してその有機物濃度を高める。これにより、反応槽内において有機物の酸化分解で発生する熱エネルギー量を増加させることで、反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００８５】
［態様Ｉ］
態様Ｉは、態様Ｈにおいて、有機固形物の小片の集合、又は有機物を濃度に含むスラリー、をスクリュウ部材の回転に伴って前記前処理装置内に送り込むように、前記有機物送込手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、微細有機固形物や有機物高濃度スラリーを高圧の前処理装置内に送り込むことを可能にする。これにより、前処理装置にて、微細有機固形物や有機物高濃度スラリーを浄化対象流体に混合してその有機物濃度を高めることで、反応槽加熱量を減らして、低コスト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００８６】
［態様Ｊ］
態様Ｊは、態様Ａ〜Ｉ何れかにおいて、前記反応槽、あるいは、前記反応槽で浄化された浄化済み流体を搬送する搬送手段（例えば浄化流体搬送管１６）、から奪った熱を利用して、前記前処理装置の中の浄化対象流体を加熱するように、前記前処理装置の一部である前処理加熱手段（例えば、第１加熱器１０８、熱交換ポンプ１１、及び熱交換器９）を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、浄化済み流体の熱を利用して前処理装置内の浄化対象流体を加熱することで、前処理装置における流体加熱のための消費エネルギーを低減して、低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００８７】
Ｗ：廃水（浄化対象流体）
Ａ：空気（酸化剤）
１：原水タンク（貯留手段）
６：酸化剤圧送ポンプ（圧送手段）
９：熱交換器（前処理加熱手段の一部）
１１：熱交換ポンプ（前処理加熱手段の一部）
１３：出口弁（圧力調整手段）
２０：反応槽
２３：ヒーター（反応加熱手段の一部）
４０：有機性廃棄物タンク（有機物送込手段の一部）
４１：ドレン弁（有機物送込手段の一部）
４２：スクリュウコンベア（有機物送込手段の一部）
１００：前処理装置
１０１ａ：第１原水受入槽（接触槽）
１０１ｂ：第２原水受入槽（接触槽）
１０２：第１分岐弁
１０３：第２分岐弁
１０８：第１加熱器（前処理加熱手段の一部）
１０９：第２加熱器（前処理過熱手段の一部）
１１０：第１フィルター槽
１１３：第１フィルター
１２０：第２フィルター槽
１２３：第２フィルター
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２００１−９４８２号公報
【図１】
2014136176.tif 000003
【図２】
2014136176.tif 000004
【図３】
2014136176.tif 000005
【図４】
2014136176.tif 000006
【図５】
2014136176.tif 000007
【図６】
2014136176.tif 000008
【図７】
2014136176.tif 000009