(57)【要約】【課題】反応槽１０内で有機性の浮遊固形物の分解エネルギーを槽内の高温維持に利用しながら、反応槽１０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を提供する。【解決手段】反応槽１０が反応槽１０Ａと第２反応槽１０Ｂとからなる。また、第１反応槽１０Ａが、廃水と酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら連通管１０Ｃとの接続部に向けて搬送する搬送部１１と、搬送部１１よりも鉛直方向の下側に位置し、搬送部１１内で混合流体から析出した無機固形物を、自らの鉛直方向の上端に設けられた、搬送部１１との連通口を介して受け入れて貯留する固形物貯留部１４とを有するものである。また固形物貯留部１４が反応槽本体に対して着脱可能なものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む浄化対象流体を加熱及び加圧しながら酸化剤と混合して前記有機物を分解することで反応槽内で浄化対象流体を浄化する流体浄化装置において、
前記反応槽における鉛直方向の少なくとも上部を、外部から受け入れた浄化対象流体を加熱及び加圧しながら混合して鉛直方向上方から下方に向けて搬送する第１搬送部と、該第１搬送部を経由した後の浄化対象流体を受け入れて鉛直方向下方から上方に向けて搬送する第２搬送部とに仕切るための仕切り部材を設けるとともに、
前記仕切部材よりも鉛直方向の下方に、前記第１搬送部及び前記第２搬送部の両方に連通し、前記第１搬送部や前記第２搬送部で搬送される浄化対象流体中の固形物を沈降によって受け入れて貯留する固形物貯留部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、
有機物の酸化分解を促進する触媒を、前記第１搬送部内と前記第２搬送部内とのうち、少なくとも何れか一方に配設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、
有機物の酸化分解を促進する触媒を、前記第２搬送部内に配設したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかの流体浄化装置において、
前記固形物貯留部を反応槽本体に対して着脱可能に構成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、
浄化対象流体を前記第１搬送部の内部に導入するために、前記第１搬送部の内部における上端壁から鉛直方向下方に向けて突出する姿勢で配設された導入管を設け、前記第２搬送部内で搬送される浄化対象流体を前記第２搬送部から排出するための排出口を、前記第１搬送部内における前記導入管の下端よりも上側の位置に設けたことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項６】
請求項４の流体浄化装置において、
前記固形物貯留部を鉛直方向に延在する管状の形状にするとともに、前記前記固形物貯留部を継手によって反応槽本体に接続したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項７】
請求項６の流体浄化装置において、
前記反応槽本体と前記固形物貯留部とを、弁部を介して接続したことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項８】
請求項７の流体浄化装置において、
前記固形物貯留部内の圧力を減少させる減圧手段と、前記固形物貯留部内の圧力を上昇させる昇圧手段と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１乃至８の何れかの流体浄化装置において、
前記固形物貯留部内における無機固形物の堆積高さを検知する堆積高さ検知手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。
【請求項１０】
請求項７又は８の流体浄化装置において、
前記反応槽本体と前記弁部との間、及び、前記弁部と前記固形物貯留部との間に、それぞれ気密性を高めるためのガスケットとして、メタルガスケットを介在させ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。ところが、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、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高温高圧水蒸気にした状態で、有機物を酸化分解する新規な流体浄化装置を開発中である。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本発明者らの研究によって判明した。
【０００６】
ところが、この開発中の流体浄化装置や、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、無機性の浮遊固形物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、廃水を反応槽内に導入した直後に超臨界水又は高温高圧水蒸気に変化させるが、このとき、廃水中に含まれていた多量の無機性の浮遊固形物が無機固形物として析出して、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、反応槽内における超臨界水又は高温高圧水蒸気の一端側から他端側に向けて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固形物の除去処理を施して、無機性の浮遊固形物の濃度を予め低下させておけば、反応槽内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できる。しかしながら、浮遊固形物を予め除去すると、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固形物（suspended solids）は、無機性の浮遊固形物と、有機性の浮遊固形物とに大別される。凝集、沈殿、篩いがけなどを行うと、無機性の浮遊固形物だけでなく、有機性の浮遊固形物も除去してしまう。有機性の浮遊固形物は、高温高圧下で超臨界水や高温高圧水蒸気に溶解してから酸化分解されたり、たとえ水から分離されて有機固形物として析出しても、酸素の存在下で燃焼したりすることから、反応槽内で堆積することが殆どない。このため、有機性の浮遊固形物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、有機性の浮遊固形物は、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固形物を除去すると、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、反応槽内で有機性の浮遊固形物の分解エネルギーを槽内の高温維持に利用しながら、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、請求項１に係る発明は、有機物を含む浄化対象流体を反応槽内で加熱及び加圧しながら酸化剤と混合して前記有機物を分解することで浄化対象流体を浄化する流体浄化装置において、前記反応槽における鉛直方向の少なくとも上部を、外部から受け入れた浄化対象流体を加熱及び加圧しながら混合して鉛直方向上方から下方に向けて搬送する第１搬送部と、該第１搬送部を経由した後の浄化対象流体を受け入れて鉛直方向下方から上方に向けて搬送する第２搬送部とに仕切るための仕切り部材を設けるとともに、前記仕切部材よりも鉛直方向の下方に、前記第１搬送部及び前記第２搬送部の両方に連通し、前記第１搬送部や前記第２搬送部で搬送される浄化対象流体中の固形物を沈降によって受け入れて貯留する貯留部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、反応槽の第１搬送部内に受け入れられた浄化対象流体が第１搬送部内で加熱及び加圧されて超臨界水や高温高圧水蒸気などに変化する。この際、浄化対象流体中に含まれていた無機性の浮遊固形物が無機固形物として析出して鉛直方向下方に向けて沈降して、第１搬送部よりも下方で第１搬送部に連通している固形物貯留部内に進入する。そして、固形物貯留部内に堆積する。一方、超臨界水や高温高圧水蒸気などに変化した浄化対象流体は、第１搬送部から出た後、鉛直方向上方から下方に向かう流れから、鉛直方向下方から上方に向かう流れに方向転換して第２搬送部に進入する。そして、第２搬送部内を鉛直方向下方から上方に向けて進んだ後に、反応槽から排出される。固形物貯留部に堆積した無機固形物の堆積高さが徐々に上昇して、固形物貯留部の上端の高さに達するまでは、無機固形物が第１搬送部や第２搬送部の流路を狭窄することはない。このため、無機固形物が固形物貯留部の中だけで堆積高さを上昇させている限りは、第１搬送部内や第２搬送部内で浄化対象流体や酸化剤を良好に搬送することが可能である。かかる構成では、固形物貯留部の容量を十分に大きく確保することで、反応槽に導入する前の浄化対象流体から浮遊固形物を除去する除去処理を行うことなく、反応槽の清掃作業の実施頻度を従来よりも低下させることができる。そして、有機性の浮遊固形物を除去していない浄化対象流体を反応槽に導入することで、有機性の浮遊固形物の分解エネルギーを反応槽内の高温維持に利用することができる。
【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】同流体浄化装置における予熱部と反応槽の搬送部とを示す縦断面図。
【図３】変形例に係る流体浄化装置における搬送部を予熱部とともに示す縦断面図。
【図４】実施形態に係る流体浄化装置において、固形物貯留部を弁部から取り外した状態の搬送部及び予熱部を示す縦断面図。
【図５】同流体浄化装置における搬送部を示す縦断面図。
【図６】実施例に係る流体浄化装置の予熱部と反応槽とを示す縦断面図。
【図７】具体例に係る流体浄化装置を示す概略構成図。
【図８】同流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図９】第１詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１０】第２詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１１】第３詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１２】第４詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１３】第５詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１４】第６詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【図１５】第７詳細例に係る流体浄化装置の反応槽を示す拡大構成図。
【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、原水入口弁４、予備加熱器５、酸化剤圧送ポンプ６、酸化剤タンク７、酸化剤入口弁８、予熱部９などを備えている。また、反応槽（１０Ａ、１０Ｂ）、第１加熱器１２、第２加熱器１５、貯留部開放弁１６、昇圧ポンプ１７、冷却部３０、熱交換ポンプ３２、フィルター３３、出口弁３５、気液分離器３６、図示しない制御部なども備えている。なお、反応槽１０は、第１反応槽１０Ａと、第２反応槽１０Ｂとを有している。また、第１反応槽１０Ａは、搬送部１１と弁部１３と固形物貯留部１４とに別れている。
【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、攪拌機２、原水供給ポンプ３、予備加熱器５、酸化剤圧送ポンプ６、第１加熱器１２、第２加熱器１５、昇圧ポンプ１７及び熱交換ポンプ３２にそれぞれ個別に対応する分だけ有している。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、それら機器に対する電源のオンオフを個別に制御する。
【００１７】
出口圧力計３４は、圧力の検知結果に応じた値の電圧を出力する。また、予熱温度計Ｔ１は、予熱部９内の温度に応じた値の電圧を出力する。また、反応第１温度計Ｔ２は、第１反応槽１０Ａにおける搬送部１１内の温度に応じた値の電圧を出力する。また、反応第２温度計Ｔ３は、第１反応槽１０Ａにおける固形物貯留部１４内の温度に応じた値の電圧を出力する。また、反応第３温度計Ｔ４は、第２反応槽１０Ｂ内の温度に応じた値の電圧を出力する。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、各種の機器の駆動を制御する。
【００１８】
原水タンク１には、分子量の比較的大きな有機物を含む廃水が未処理の状態で貯留されている。廃水、有機溶剤廃水、製紙工程で生ずる製紙廃水、及びトナー製造工程で生ずるトナー製造廃水のうち、少なくとも何れか１つからなるものである。製紙廃水やトナー製造廃水には、難分解性の有機物が含まれている可能性がある。
【００１９】
攪拌機２は、浄化対象流体としての廃水を撹拌することで、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っている。原水タンク１内の廃水は、高圧ポンプからなる原水供給ポンプ３によって連続的に圧送されて、原水入口弁４を介して予熱部９に高圧流入する。原水入口弁４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について、原水供給ポンプ３側から予熱部９側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
【００２０】
酸化剤圧送ポンプ６は、酸化剤タンク７に貯留されている酸化剤を吸い込んで、廃水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を介して予熱部９に向けて送り込む。酸化剤圧送ポンプ６から高圧で送り出された酸化剤は、酸化剤入口弁８を介して予熱部９に進入する。
【００２１】
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から送られてくる酸化剤について、酸化剤圧送ポンプ６側から予熱部９側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。酸化剤圧送ポンプ６の駆動による酸化剤の圧送量は、廃水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、その結果に基づいて、酸化剤の圧送量が設定されている。
【００２２】
酸化剤の流入量の設定は作業員によって行われるが、廃水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である場合には、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。酸化剤としては、過酸化水素水、空気、酸素ガス、オゾンガスの何れか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。
【００２３】
予熱部９の外壁には、ヒーターなどからなる予備加熱器５が固定されており、予熱部９内に流入した酸化剤や廃液は、予熱部９の壁を介して予備加熱器５によって加熱された後、第１反応槽１０Ａの搬送部１１に進入する。予熱部９には、内部の酸化剤や廃液の温度を検知する予熱温度計Ｔ１が設けられている。プログラマブルシーケンサーは、予熱温度計Ｔ１による温度の検知結果を所定の目標温度の付近に維持するように、予備加熱器５に対する電源供給をオンオフする。
【００２４】
第１反応槽１０Ａや第２反応槽１０Ｂを有する反応槽１０内における混合流体の圧力としては、０．５〜３０Ｍｐａ（望ましくは５〜３０Ｍｐａ）の範囲を例示することができる。反応槽１０内の圧力は、後述する出口弁３５によって調整される。出口弁３５は、反応槽１０内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて反応槽１０内の混合流体を外部に排出することで、反応槽１０内の圧力を閾値付近に維持する。
【００２５】
反応槽１０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、第１加熱器１２や、第２反応槽１０Ｂの外壁に固定されている第２加熱器１５のオンオフによって行われる。温度及び圧力の条件として、温度＝３７４．２℃以上、且つ、圧力＝２２．１ＭＰａ以上を採用した場合、温度が水の臨界温度を超え、且つ圧力が水の臨界圧力を超えるため、混合流体中の水が液体と気体との中間的な性質を帯びる超臨界水になる。超臨界水中では、有機物が良好に超臨界水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。
【００２６】
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＝２２．１ＭＰａ未満（望ましくは１０ＭＰａ以上）の比較的高圧を採用して、反応槽１０内で混合流体中の水を高温高圧水蒸気にしてもよい。
【００２７】
反応槽１０内では、混合流体が、第１反応槽１０Ａの搬送部１１の外壁に固定された第１加熱器１２や、第２反応槽１０Ｂの外壁に固定された第２加熱器１５によって加熱されて昇温する。更に、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、第１加熱器１２や第２加熱器１５による加熱を行い、酸化分解が開始された後には、それら加熱器に対する電源をオフにすることができる。
【００２８】
反応槽１０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１０から冷却部３０に送られる。冷却部３０の外壁には、熱交換器３１が固定されている。熱交換器３１は、冷却部３０の外壁を覆う外管を有しており、その外管と冷却部３０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、冷却部３０の外壁と熱交換流体との熱交換を行う。反応槽１０の運転時には、非常に高温の浄化済み流体が冷却部３０の内部に流れるため、冷却部３０から熱交換流体に多量の熱が移動して、熱交換流体が熱せられる。
【００２９】
熱交換器３１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、冷却部３０内における浄化済み流体の搬送方向とは逆方向になっている。具体的には、冷却部３０内では浄化済み流体が鉛直方向下方から上方に向けて流れるのに対し、熱交換器３１内では熱交換流体が鉛直方向上方から下方に向けて流れる。この流れは、熱交換器３１内の熱交換流体を吸引しながら図示しない発電機に送る熱交換ポンプ３２の駆動によって実現される。発電機では、熱せられたことによって圧力を高めている熱交換流体を液体から気体の状態にするときに発生する気流によってタービンを回転させることで発電が行われる。
【００３０】
反応槽１０には、第１反応槽１０Ａの搬送部１１内の温度を検知する反応第１温度計Ｔ２と、第１反応槽１０Ａの固形物貯留部１４内の温度を検知する反応第２温度計Ｔ３と、第２反応槽１０Ｂ内の温度を検知する反応第３温度計Ｔ４とが設けられている。制御部のプログラマブルシーケンサーは、反応第１温度計Ｔ２による検知結果と反応第２温度計Ｔ３による検知結果とのうち、何れか一方が所定の上限温度よりも高くなった場合には、第１加熱器１２に対する電源供給をオフにする。また、反応第３温度計Ｔ４による検知結果が所定の上限温度を上回った場合には、第２加熱器１５に対する電源供給をオフにする。このような制御により、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【００３１】
冷却部３０を通り過ぎた浄化済み流体は、フィルター３３と出口弁３５とを通過した後、圧力が急激に低下することで、水分が冷却によって超臨界水あるいは高温高圧水蒸気から液体の水に態様を変化させる。一方、浄化済み流体中の酸素や窒素は、超臨界状態から気体状態に態様を変化させる。それらの流体は、気液分離器３６によって処理水とガスとに分離され、処理水は図示しない処理水タンクに貯留される。また、ガスは大気中に放出される。
【００３２】
処理水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないフェノールなどの難分解性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。分解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３６によって分離されたガスは、二酸化炭素、窒素、及び酸素ガスを主成分とするものである。
【００３３】
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２は、予熱部９と、第１反応槽１０Ａとを示す縦断面図である。予熱部９、第１反応槽１０Ａは、何れも管状の構造をしており、鉛直方向に延在する姿勢で配設されている。第１反応槽１０Ａは、鉛直方向において、上段に配設された搬送部１１と、中段に配設されたゲート弁からなる弁部１３と、下段に配設された固形物貯留部１４とを有している。そして、予熱部９を構成している管状部材の下端側は、搬送部１１の上端部に挿入されている。
【００３４】
第１反応槽１０Ａにおいて、搬送部１１、弁部１３、固形物貯留部１４の内径はほぼ同じである、それら３つが互いに鉛直方向において連通している。予熱部９の外径は、搬送部１１の内径よりも遙かに小さくなっている。このため、搬送部１１の上端部に挿入された予熱部９の外壁と、搬送部１１の内壁との間には、肉厚の筒状空間が形成されている。このような肉厚の筒状空間を形成するために、搬送部１１の内径を予熱部９の外径の２倍以上に設定することが望ましい。
【００３５】
予熱部９は、廃水Ｗを受け入れるための廃水受入部９ａと、酸化剤Ｈを受け入れるための酸化剤受入部９ｂとを具備している。廃水受入部９ａ内の廃水Ｗは、上述した原水入口弁（４）を既に通過していることで所定の圧力まで加圧されている。また、酸化剤受入部９ｂ内の酸化剤は、上述した酸化剤入口弁（８）を既に通過していることで所定の圧力まで加圧されている。高圧の廃水Ｗと酸化剤Ｈは、予熱部９内で互いに混合されて混合流体Ｍになりながら、予熱部９の外壁に固定されている予備加熱器５によって予備加熱される。そして、予熱部９内を鉛直方向上方から下方に向けて進んで、第１反応槽１０Ａの搬送部１１における鉛直方向の中央付近に進入する。
【００３６】
搬送部１１に進入した混合流体Ｍは、搬送部１１の外壁に固定されている第１加熱器１２や、搬送部１１内に既に存在している高温の混合流体によって更に加熱されることで、水分が液体状態から超臨界状態又は高温高圧水蒸気状態に変化して、その容積を飛躍的に増加させる。このとき、水中に浮遊していた無機性の浮遊固形物が水から分離されて無機固形物Ｓとして析出する。そして、重力によって鉛直方向下方に向けて沈降する。一方で有機性の浮遊固形物は、高温高圧下で超臨界水や高温高圧水蒸気に溶解して混合流体Ｍに混合される
【００３７】
第１反応槽１０Ａ内では、搬送部１１に廃液Ｗを導入するための導入管として機能する、予熱部９の下端部を受け入れるために、搬送部１１の上端側に設けられた開口が、第１反応槽１０Ａ内に廃水Ｗを受け入れるための受入口として機能している。この受入口の直下には、固形物貯留部１４の底面１４ａが受入口に対して障害物を介在させることなく直接対向している。
【００３８】
搬送部１１には、予熱部９を構成している管状部材の下端側が挿入されているのは上述した通りであるが、以下、その管状部材における搬送部１１への挿入部分を特に「挿入管部」という。搬送部１１の鉛直方向における全域のうち、上部は、この「挿入管部」が挿入されていることで、空間が「挿入管部」の内側と外側（上述した筒状空間）との２つに仕切られている。そして、「挿入管部」の内側は、第１搬送部１１Ａになっている。また、「挿入管部」の外側にある筒状空間は、第２搬送部１１Ｂになっている。
【００３９】
第１反応槽１０Ａは、それら第１搬送部１１Ａ、第２搬送部１１Ｂの他、第３搬送部１１Ｃ、弁部１３、固形物貯留部１４などを有している。
【００４０】
予熱部９から第１反応槽１０Ａの第１搬送部１１Ａ内に受け入れられた混合流体Ｍは、第１搬送部１１Ａ内で混合流体が鉛直方向上方から下方に向けて搬送される。そして、第１搬送部１１Ａ及び第２搬送部１１Ｂの真下に存在しつつ第１搬送部１１Ａ及び第２搬送部１１Ｂに連通している第３搬送部１１Ｃに進入する。第３搬送部１１Ｃに進入した混合流体は、それまでの流れに沿って鉛直方向上方から下方に向けて進もうとするが、第３搬送部１１Ｃよりも下方には、第１反応槽１０Ａ内の混合流体を第１反応槽１０Ａの外に排出するための排出口が設けられていない。第１反応槽１０Ａ内の混合流体を第１反応槽１０Ａの外に排出するための排出口は、第２搬送部１１Ｂの上端部に設けられている（後述する排出口１１ａ）。このため、第１反応槽１０Ａにおいて、第１搬送部１１Ａから第３搬送部１１Ｃ内に進入した混合流体Ｍは、その進路を急激に転換させて、鉛直方向下方から上方に向かう流れになる。そして、第３搬送部１１Ｃ内から、これに連通しつつ、これよりも上方に存在している第２搬送部１１Ｂ内に進入した後、第２搬送部１１Ｂ内の鉛直方向下方から上方に向けて移動する。その後、第２搬送部１１Ｂの上端部に設けられた排出口１１ａを経由して第１反応槽１０Ａ内から排出される。
【００４１】
このように、第１反応槽１０Ａにおいては、「挿入管部」が、搬送部１１の上部を、第１搬送部１１Ａと第２搬送部１１Ｂとに仕切る仕切り部材として機能している。なお、第３搬送部１１Ｃの真下では、弁部１３が第３搬送部１１Ｃに連通し、且つ固形物貯留部１４が弁部１３に連通している。
【００４２】
予熱部９から第１搬送部１１Ａ内に進入した混合流体Ｍ中の水は、第１搬送部１１Ａの下端部のあたりで超臨界水又は高温高圧水蒸気に変化する。そして、第１搬送部１１Ａの下端部のあたりで析出した無機固形物Ｓは、図中点線矢印のように、重力落下によって第３搬送部ｂ１１Ｃと弁部１３内とを順に通過した後、固形物貯留部１４の底面１４ａ上に堆積する。なお、固形物貯留部１４の鉛直方向における上端には、搬送部１１の内径と同じ径の開口があり、この開口が弁部１３を介して搬送部１１に連通するための連通口になっている。第１搬送部１１Ａ内で析出した無機固形物Ｓは、この連通口を介して固形物貯留部１４内に受け入れられる。
【００４３】
一方、第１搬送部１１Ａの下端部のあたりで液体の水を超臨界水又は高温高圧水蒸気に変化させた混合流体Ｍは、その変化によって容積を飛躍的に増加させる。しかし、既に述べたように、行き止まりになっている固形物貯留部１４に向けて重力方向に移動することができない。このため、排出口１１ａを有する第２搬送部１１Ｂに向けて移動する。具体的には、液体の水を超臨界水又は高温高圧水蒸気に変化させる際の混合流体Ｍは、第１搬送部１１Ａの下端部に位置していることから、排出口１１ａよりも下方に位置している。そして、体積を増しながら鉛直方向上方から下方に向けて移動して第１搬送部１１Ａから第３搬送部１１Ｃに進入した後、鉛直方向上側から下側への向きを、鉛直方向下側から上側への向きに反転させて、上方にある排出口１１ａに向かうようになる。その後、第３搬送部１１Ｃから第２搬送部１１Ｂに進入して鉛直方向下方から上方に向けて移動した後、排出口１１ａを通って連通管１０Ｃ内に進入する。
【００４４】
固形物貯留部１４の底面１４ａの上に堆積した無機固形物Ｓが排出口１１ａを狭窄すると、混合流体Ｍの第２搬送部１１Ｂから第２反応槽（１０Ｂ）への流通を妨げてしまう。但し、排出口１１ａは固形物貯留部１４の底面１４ａよりも鉛直方向上側に位置していることから、底面１４ａの上に堆積した無機固形物Ｓのレベルが排出口１１ａの高さに達するまでは、無機固形物Ｓが排出口１１ａを狭窄することはない。このため、第１反応槽１０Ａの鉛直方向における全域のうち、搬送部１１よりも下側に位置している固形物貯留部１４は、底面１４ａの上に堆積した無機固形物Ｓを排出口１１ａの狭窄に関与させることなく一時的に貯留する一時貯留部として機能する。この固形物貯留部１４の容量を十分に大きく確保していることで、反応槽（１０）に導入する前の廃水Ｗから浮遊固形物を除去する除去処理を行うことなく、反応槽（１０）の清掃作業の実施頻度を従来よりも低下させることができている。更に、有機性の浮遊固形物を除去していない廃水Ｗを反応槽（１０）に導入することで、有機性の浮遊固形物の分解エネルギーを反応槽（１０）内の高温維持に利用することができている。
【００４５】
図１において、第１反応槽１０Ａの搬送部１１から連通管１０Ｃ内に移動した混合流体Ｍは、連通管１０Ｃを通過して、第２反応槽１０Ｂに進入する。第２反応槽１０Ｂ、冷却部３０はそれぞれ管状の形状をしており、鉛直方向に延在する姿勢で配設されている。それらの径は互いに同じであり、第２反応槽１０Ｂと、これの上方に設置された冷却部３０とが互いに連通している。連通管１０Ｃから第２反応槽１０Ｂの鉛直方向の下端部に進入した混合流体Ｍは、第２反応槽１０Ｂ内を鉛直方向下側から上側に向けて移動する。
【００４６】
搬送部１１、連通管１０Ｃ、第２反応槽１０Ｂ内では、混合流体Ｍ中の有機物が酸素の存在下で酸化分解されたり、アンモニア態窒素が分解されて窒素になったりする。特に、第２反応槽１０Ｂ内には、有機物の酸化分解を促進する触媒が配設されているため、有機物が良好に酸化分解される。触媒は、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ及びＭｎのうち、少なくとも何れか１つを含む化合物からなるものである。
【００４７】
第２反応槽１０Ｂ内で殆どの有機物が酸化分解された混合流体Ｍは、第２反応槽１０Ｂから冷却部３０に移動する。そして、冷却部３０内で熱交換器３１によって冷却される。なお、冷却部３０において混合流体Ｍをかなり高い冷却率で冷却する場合には、冷却された混合流体Ｍを第２反応槽１０Ｂに向けて逆流させてしまわないように、次のようにしてもよい。即ち、冷却部３０を第２反応槽１０Ｂの下側に設け、混合流体Ｍを鉛直方向上方から下方に向けて搬送しながら第２反応槽１０Ｂと冷却部３０とに順に通すのである。また、第２反応槽１０Ｂと冷却部３０とを径の小さな配管を介して連通させて、逆流を抑制してもよい。また、第２反応槽１０Ｂと冷却部３０とを水平方向に並べて連通させてもよい。
【００４８】
固形物貯留部１４の内径については、搬送部１１の内径と同等以上にしている。固形物貯留部１４の内径を搬送部１１の内径よりも小さくすると、固形物貯留部１４の上端において、無機固形物Ｓの塊で上端開口を架橋して詰まらせるおそれがある。
【００４９】
固形物貯留部１４には、底面１４ａ上における無機固形物Ｓの堆積高さを検知する堆積高さ検知手段を設けている。実施形態に係る流体浄化装置では、堆積高さ検知手段として、周知の静電容量式の粉面計を用いている。プログラマブルシーケンサーは、堆積高さ検知手段から送られてくる粉面高さデータが所定の上限に達した場合に、作業者に対して清掃作業の実行を促す警報ランプを点灯させる。
【００５０】
なお、廃液Ｗにおける無機性の浮遊固形物の濃度が経時的に安定している場合には、平均的な濃度に基づいて、無機固形物Ｓの堆積高さが上限レベルに達するまでの平均的な時間を予め求めておくことが可能である。この場合、堆積高さ検知手段による検知結果に基づいて警報ランプを点灯させる処理とは別に、前述の平均的な時間に対してある程度の余裕時間を加算した時間に基づいて警報ランプを点灯させる処理もプログラマブルシーケンサーに実行させることが望ましい。堆積高さ検知手段が何らかの不具合によって粉面を正確に検知できなくなった場合であっても、適切なタイミングで警報ランプを点灯させることができるからである。
【００５１】
第１反応槽１０Ａにおいて、弁部１３を設けずに、第１反応槽１０Ａの上部である搬送部１１と、下部である固形物貯留部１４とを直接接続することも可能である。但し、弁部１３を介在させた方が、メンテナンス性を向上させることができる。
【００５２】
図３は、搬送部１１と固形物貯留部１４とを直接接続させた変形例に係る第１反応槽１０Ａを、予熱部９とともに示す縦断面図である。搬送部１１と固形物貯留部１４とは、２枚のフランジＦによって連結されている。２枚のフランジを貫くように締め付けられている図示しないボルトをフランジから引き抜くことで、一方のフランジＦを有する固形物貯留部１４を、他方のフランジＦを有する搬送部１１から取り外すことができる。そして、取り外した固形物貯留部１４から無機固形物Ｓを除去した後、固形物貯留部１４を再び搬送部１１に取り付けて、清掃作業を終える。これらの一連の作業は手間を要するものではないが、反応槽（１０）内の減圧に手間を要する。具体的には、運転中の反応槽（１０）内は非常に高圧になっているため、搬送部１１から固形物貯留部１４を取り外すことができない。取り外すためには、まず、装置の運転を停止させてから反応槽（１０）や冷却部３０から混合流体を徐々に排出することで、反応槽（１０）内の圧力を大気圧まで下げる必要がある。つまり、無機固形物Ｓを反応槽から取り除くための清掃作業を行うためには、装置の運転を停止しなければならず、このことがメンテナンス性を悪化させてしまうのである。
【００５３】
一方、実施形態に係る流体浄化装置の反応槽（１０）では、装置の運転を停止させることなく、清掃作業を行うことができる。具体的には、同反応槽においては、図２に示されるように、固形物貯留部１４の上端付近に、開放管１４ｂが設けられており、この開放管１４ｂには貯留部開放弁１６が接続されている。通常、貯留部開放弁１６は閉じられている。清掃作業を行うときには、まず、弁部１３の弁を手動で閉じることで、搬送部１１と固形物貯留部１４とを互いに完全に独立させた空間にする。そして、貯留部開放弁１６を開いて混合流体Ｍを固形物貯留部１４内から排出することで、固形物貯留部１４内の圧力を大気圧まで下げる。このとき、固形物貯留部１４が搬送部１１とは完全に独立した空間になっていることから、搬送部１１の内部についてはそれまでと同様に高圧状態を維持することが可能である。次いで、弁部１３のフランジと、固形物貯留部１４のフランジとに貫通しているボルトを外して、図４に示されるように、固形物貯留部１４を弁部１３から取り外す。
【００５４】
固形物貯留部１４を弁部１３から取り外した状態では、搬送部１１内で発生した無機固形物Ｓが弁部１３の弁の上に堆積する。その後、作業者は、無機固形物Ｓを取り除いた固形物貯留部１４を弁部１３に固定したら、貯留部開放弁１６に昇圧ポンプ（図１の１７）を接続し、昇圧ポンプによって空気を固形物貯留部１４内に圧送して、固形物貯留部１４内を搬送部１１と同じ圧力まで高める。そして、貯留部開放弁１６を閉じた後、弁部１３の弁を開く。これにより、搬送部１１が弁部１３を介して固形物貯留部１４と連通するとともに、弁部１３の弁の上に堆積していた無機固形物Ｓが固形物貯留部１４内に落下する。以上のようにして、装置の運転を停止させることなく、清掃作業を行うことができる。
【００５５】
図５は、実施形態に係る流体浄化装置の第１反応槽１０Ａを示す縦断面図である。搬送部１１のフランジＦと、弁部１３のフランジＦとの間には、気密性を高めるためのガスケットＧを挟み込んでいる。また、弁部１３のフランジＦと、固形物貯留部１４のフランジＦとの間にも、気密性を高めるためのガスケットＧを挟み込んでいる。これらガスケットＧとしては、熱に強いメタルガスケットを用いている。よって、高温で運転される反応槽（１０）においても、長期に渡ってガスケットＧで気密性を高めることが可能である。
【００５６】
なお、弁部１３と固形物貯留部１４の接続に、取り外しおよび再取り付けが可能なチューブ継手を用いてもよい。チューブ継手としては、熱に強い金属製のフェルールと継手ボディとを具備するものを用いることが望ましい。
【００５７】
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、実施例に係る流体浄化装置の構成は、実施形態と同様である。
実施例に係る流体浄化装置の反応槽１０は、実施形態に係る流体浄化装置の反応槽１０における第１反応槽１０Ａと第２反応槽１０Ｂとのうち、第１反応槽１０Ａだけを具備しており、第２反応槽１０Ｂを具備していない。１つの反応槽だけからなるので、第１反応槽１０Ａにおける「第１」という文言は本来であれば適切ではないが、実施形態に係る流体浄化装置との比較を容易にするために、あえて「第１」という文言を残して説明する。
【００５８】
図６は、実施例に係る流体浄化装置の予熱部９と反応槽１０とを示す縦断面図である。同図において、予熱部９を構成している管状部材は、実施形態と同様に、鉛直方向の上端部だけが予熱部９として機能している。管状部材における上端部よりも下側であって、反応槽１０の搬送部１１に挿入されている領域である「挿入管部」は、予熱部９ではなく、搬送部１１の導入管１１ｃとして機能している。
【００５９】
搬送部１１の上端壁には開口が設けられており、その開口を通じて道入管１１ｃが搬送部１１に挿入されている。そして、その開口が、搬送部１１に廃水Ｗを受け入れるための受入口として機能している。また、導入管１１ｃと、搬送部１１の本体の内壁との間には、肉厚の筒状の空間が形成されており、この空間が第２搬送部１１Ｂとして機能している。同図では、便宜上、第２搬送部１１Ｂにハッチングを付している。
【００６０】
第２搬送部１１Ｂの上端部には、第２搬送部１１Ｂ内から浄化済み流体を排出するための排出管３７が接続されている。この排出管３７と搬送部１１との接続部が、反応槽１０内から浄化済み流体を排出するための排出口１１ａになっている。そして、この排出口１１ａは、導入管１１ｃの下端よりも上側に位置している。
【００６１】
導入管１１ｃ内の第１搬送部１１Ａでは、予熱部９から送られてきた混合流体Ｍが鉛直方向上方から下方に向けて移動する。この際、第１加熱器１２が、搬送部１１の壁と、第２搬送部１１Ｂ内の混合流体Ｍと、導入管１１ｃの壁とを介して、第１搬送部１１Ａ内の混合流体Ｍを加熱する。また、実施例に係る流体浄化装置では、第２搬送部１１Ｂ内で生じる有機物の酸化熱を混合流体Ｍの予備加熱に有効利用する。第２搬送部１１Ｂ内で生じる酸化熱を、導入管１１ｃの壁を介して第１搬送部１１Ａ内の混合流体Ｍに伝えて、混合流体Ｍの加熱に有効利用することができる。
【００６２】
第１搬送部１１Ａ内で加熱された混合流体Ｍは、液体の水分を超臨界水又は高温高圧水蒸気に変化させてその容積を飛躍的に増加させるとともに、無機性の浮遊固形物を水から分離して無機固形物Ｓとして析出させる。析出した無機固形物Ｓは、超臨界水又は高温高圧水蒸気を含む混合流体Ｍとともに導入管１１ｃの下端から第３搬送部１１Ｃ内に進入する。その後、混合流体Ｍは、行き止まりになっている固形物貯留部１４に向けて進むことができず、進行方向を反転させる。そして、導入管１１ｃの下端の周囲に存在しているリング状の開口を通じて、第３搬送部１１Ｃから排出されて第２搬送部１１Ｂ内に進入する。第２搬送部１１Ｂ内には、実施形態と同様の触媒が配設されている。第２搬送部１１Ｂ内に進入した混合流体Ｍは、この触媒によって有機物の酸化分解が促されながら、第２搬送部１１Ｂ内を鉛直方向下方から上方に向けて進む。そして、排出口１１ａを通じて第１搬送槽１０Ｂ内から排出されて排出管３７内に至る。
【００６３】
かかる構成においては、図示のように、反応槽１０の全体を、鉛直方向に一直線状に延在するシンプルな形状にして、レイアウト自由度を向上させることができる。また、搬送部１１内では、導入管１１ｃにより、混合流体Ｍを固形物貯留部１４に向けて鉛直方向上方から下方に向けて移動させた後、固形物貯留部１４の付近で、その進行方向を急激に転換させて、混合流体Ｍからの無機固形物Ｓの分離を促すことができる。
【００６４】
次に、実施例に係る流体浄化装置に改変を加えた具体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、具体例に係る流体浄化装置の構成は実施例と同様である。
図７は、具体例に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。具体例に係る流体浄化装置は、実施例に係る流体浄化装置と同様に、反応槽１０に第１反応槽１０Ａだけを具備している。第１反応槽１０Ａの構成だけが、実施例に係る流体浄化装置と異なっている。より詳しくは、図８に示されるように、第１反応槽１０Ａは、弁部を具備しておらず、固形物貯留部１４が継手を介して第３搬送部１１Ｃに接続されている。
【００６５】
第１反応槽１０Ａにおいて、導入管１１ｃの外壁には、有機物の酸化分解を促進する触媒物質からなる触媒層１１ｃ−１が被覆されている。また、搬送部１１を構成している管部材の内壁の長手方向における全域のうち、導入管１１ｃに対向する領域には、触媒物質からなる触媒層１１Ｂｅが被覆されている。これらの触媒層は、触媒物質としてのＰｂからなるものである。
【００６６】
第３搬送部１１Ｃから第２搬送部１１Ｂに進入した混合流体Ｍは、それらの触媒層１１ｃ−１１、触媒層１１Ｂｅに接触して有機物の酸化分解が促されながら、排出口１１ａに向けて移動する。この触媒作用により、第２搬送部１１Ｂ内で有機物が効率良く酸化分解されることから、第２反応槽の付設が不要になっている。また、既に述べたように、第２搬送部１１Ｂ内で有機物の酸化分解を促して混合流体Ｍを発熱させることで、その熱を第１搬送部１１Ａ内の混合流体Ｍの加熱に利用することができる。また、触媒として、触媒層１１ｃ−１、触媒層１１Ｂｅを用いることで、少ない触媒量で有機物の酸化分解を効率良く促進することができる。また、触媒として、導入管１１ｃの外周面や、搬送部１１の管部材の内周面に沿った触媒層を用いることで、反応槽１０の形状の自由度を向上させることができる。
【００６７】
次に、具体例に係る流体浄化装置に改変を加えた各詳細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、各詳細例に係る流体浄化装置の構成は具体例と同様である。
［第１詳細例］
図９は、第１詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。第１反応槽１０Ａの導入管１１ｃは、図示のように、予熱部（９）とは別体になっている。そして、予熱部の廃水受入部９ａや酸化剤受入部９ｂが、第１反応槽１０Ａの第１搬送部１１Ａに直接接続されている。廃水Ｗと酸化剤Ｈとは、第１搬送部１１Ａ内に圧送されてから互いに混合されて混合流体になる。このように、第１反応槽１０Ａへの導入後に、廃水Ｗと酸化剤Ｈとを混合してもよい。
【００６８】
同図においては、予熱部の予熱加熱器の図示を省略しているが、予熱加熱器については、廃水受入部９ａと酸化剤受入部９ｂとのうち、何れか一方だけに設けてもよいし、両方に設けてもよい。また、廃水Ｗとして、有機物濃度の比較的高いものを扱い、有機物の酸化分解に伴う発熱によって混合流体Ｍの温度を所望の温度まで昇温させることが可能な場合には、予熱加熱器の付設を省略してもよい。
【００６９】
仕切部材としての導入管１１ｃとしての耐食性のあるＴｉからなるものが用いられている。この導入管１１ｃの外周面には、具体例と同様に、触媒層１１ｃ−１が被覆されている。また、搬送部１１の管部材の内周面には、具体例と同様に、触媒層１１Ｂｅが被覆されている。
【００７０】
［第２詳細例］
第２詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第１詳細例と同様の構成になっている。
図１０は、第２詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。同図において、第１反応槽１０Ａは、触媒層を具備していない。その代わりに、複数の粒状触媒１１ｄや、触媒保持用メッシュ１１ｆを具備している。
【００７１】
触媒保持用メッシュ１１ｆは、導入管１１ｃと搬送部１１の管状部材との間の空間断面に対応するリング状の形状に形成されたもので、第２搬送部１１Ｂの下端付近に固定されている。複数のメッシュを具備することで、第３搬送部１１Ｃ内の混合流体Ｍを容易に透過させて第２搬送部１１Ｂに進入させることができる。
【００７２】
第２搬送部１１Ｂ内には、複数の粒状触媒１１ｄが充填されていて、触媒保持用メッシュ１１ｆによって受け止められている。これにより、複数の粒状触媒１１ｄを第２搬送部１１Ｂ内に保持した状態で、混合流体を第３搬送部１１Ｃから第２搬送部１１Ｂに移送することが可能になっている。
【００７３】
触媒保持用メッシュ１１ｆとしては、耐食性のあるＴｉからなる細線を編み込んで作ったＴｉ性の金網を例示することができる。また、粒状触媒１１ｄとしては、粒状の基材の表面に触媒材料からなる触媒層を被覆したものを例示することができる。また、それ自体が触媒材料からなるものでもよく、粒状のＭｎＯ２を例示することができる。第２搬送部１１Ｂに進入した混合流体は、複数の粒状触媒１１ｄの間に形成される微小空隙をすり抜けながら、排出口１１ａに向けて移動する。
【００７４】
かかる構成では、第１詳細例に係る流体浄化装置に比べて、第２搬送部１１Ｂ内における触媒と混合流体Ｍとの接触頻度（通過時の総接触面積）を増加させて、有機物の酸化分解をより良好に促すことができる。
【００７５】
［第３詳細例］
第３詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第２詳細例と同様の構成になっている。
図１１は、第３詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。同図において、導入管１１ｃの長さは、第２詳細例に比べて長くなっており、その分、第２搬送部１１Ｂの容積が増大しているとともに、第３搬送部１１Ｃの容積が減少している。但し、触媒保持用メッシュ１１ｆの配設位置（管長手方向の位置）は、第２詳細例と同じである。これにより、混合流体Ｍが第２搬送部１１Ｂ内に進入してから、触媒保持用メッシュ１１ｆとの接触位置に至るまでの距離（以下、「メッシュ前距離」という）が第２詳細例に比べて大きくなっている。
【００７６】
既に述べたように、鉛直方向上方から下方に向けて移動しつつ第１搬送部１１Ａから第３搬送部１１Ｃ内に進入した混合流体Ｍは、急激に方向転換して第２搬送部１１Ｂに進入する。この際、混合流体Ｍ中に含まれる固形物の殆どはその自重によって混合流体Ｍから分離して固形物貯留部１４に向けて沈降する。しかし、一部の微少な固形物は、混合流体Ｍに巻き上げられて、しばらくの間、混合流体Ｍとともに鉛直方向下方から上方に向けて移動して第２搬送部１１Ｂ内に進入する。進入した微少な固形物が触媒保持用メッシュ１１ｆに接触すると、その表面に固着・析出してメッシュを詰まらせるおそれがある。
【００７７】
しかし、第３詳細例に係る流体浄化装置においては、上述したように、「メッシュ前距離」を大きくしていることから、混合流体Ｍをこの「メッシュ前距離」内で移動させている間に、巻き上げてしまった微小固形物を沈降させることができる。これにより、触媒保持用メッシュ１１ｆの目詰まりを抑えることができる。
【００７８】
［第４詳細例］
第４詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第２詳細例と同様の構成になっている。
図１２は、第４詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。同図において、第１反応槽１０Ａは、導入管を具備していない。その代わりに、仕切板１１ｇを具備している。仕切板１１ｇは、搬送部１１の管部材の長手方向に延在するように管部材の蓋部に固定された状態で、搬送部１１の長手方向における上部側を２つの空間に仕切っている。これにより、搬送部１１の上部側には、第１搬送部１１Ａと第２搬送部１１Ｂとが形成されている。
【００７９】
かかる構成においては、第１反応槽１０Ａの構造を第２詳細例よりも簡素化しつつ、混合流体Ｍ中の固形物を固形物貯留部１４に分離することができる。
【００８０】
［第５詳細例］
第５詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第２詳細例と同様の構成になっている。
図１３は、第５詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。第１反応槽１１Ａの導入管１１ｃは、円筒状ではなく、裁頭円錐状の形状になっている。これにより、第１搬送部１１Ａの空間は、円柱状ではなく、裁頭円錐状の形状になっており、流体搬送方向の上流側から下流側に向かうにつれて、横断面積が広くなっている。
【００８１】
第１搬送部１１Ａ内における混合流体Ｍの移動方向に着目すると、導入管１１ｃの内周面は逆テーパーとなる。かかる構成では、混合流体Ｍ中の固形物と、導入管１１ｃとの接触負荷が、第２詳細例に比べて小さくなることから、導入管１１ｃの内壁に固形物が析出し難くなる。よって、導入管１１ｃの内壁への固形物の付着を抑えることができる。
【００８２】
［第６詳細例］
第６詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第５詳細例と同様の構成になっている。
図１４は、第６詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。同図において、第１反応槽１０Ａは、導入管の代わりに、導出管１１ｈを具備している。この導出管１１ｈは、逆裁頭円錐状の形状をしており、搬送部１１の上部側の空間を２つに仕切っている。但し、それら２つの空間の位置関係が第５詳細例とは逆になっている。具体的には、第１搬送部１１Ａは、導出管１１ｈの外壁と、搬送部１１の管部材の内壁との間に形成されている。また、第２搬送部１１Ｂは、導出管１１ｈの内側に形成されている。
【００８３】
導出管１１ｈの外側にある第１搬送部１１Ａ内で、鉛直方向上方から下方に向けて移動する混合流体Ｍは、固形物を固形物貯留部１４に向けて沈降させながら、第３搬送部１１Ｃに進入する。そして、第３搬送部１１Ｃで移動方向をほぼ反転させて、鉛直方向下方から上方に向かう流れに変わりながら、導出管１１ｈの内側にある第２搬送部１１Ｂに進入する。そして、触媒保持用メッシュ１１ｆを透過した後、複数の粒状触媒１１ｄの間の微小空間をすり抜けながら、排出口１１ａに向けて移動する。
【００８４】
第２搬送部１１Ｂ内における混合流体Ｍの移動方向に着目すると、導出管１１ｈの内周面は逆テーパーとなる。かかる構成においても、混合流体Ｍ中の固形物と、導出管１１ｈとの接触負荷が逆テーパーによってより小さくなることから、導出管１１ｈの内壁に固形物が析出し難くなる。よって、導出管１１ｈの内壁への固形物の付着を抑えることができる。
【００８５】
［第７詳細例］
第７詳細例に係る流体浄化装置は、以下に特筆する点の他が、第１詳細例と同様の構成になっている。
図１５は、第７詳細例に係る流体浄化装置の反応槽１０を示す拡大構成図である。図示のように、この反応槽１０では、導入管１１ｄの内周面にも、触媒層１１ｃ−２が設けられている。
【００８６】
かかる構成では、第１搬送部１１Ａ内において触媒と混合流体Ｍとを接触させることで、第１詳細例に係る流体浄化装置に比べて、第１搬送部１１Ａ内での有機物の酸化分解をより促すことができる。
【００８７】
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、有機物を含む浄化対象流体を加熱及び加圧しながら酸化剤と混合して前記有機物を分解することで反応槽（例えば反応槽１０）内で浄化対象流体を浄化する流体浄化装置において、前記反応槽における鉛直方向の少なくとも上部を、外部から受け入れた浄化対象流体を加熱及び加圧しながら混合して鉛直方向上方から下方に向けて搬送する第１搬送部（例えば第１搬送部１１Ａ）と、該第１搬送部を経由した後の浄化対象流体を受け入れて鉛直方向下方から上方に向けて搬送する第２搬送部（例えば第２搬送部１１Ｂ）とに仕切るための仕切り部材（例えば導入管１１ｃ）を設けるとともに、前記仕切部材よりも鉛直方向の下方に、前記第１搬送部及び前記第２搬送部の両方に連通し、前記第１搬送部や前記第２搬送部で搬送される浄化対象流体中の固形物を沈降によって受け入れて貯留する固形物貯留部を設けたことを特徴とするものである。
【００８８】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、有機物の酸化分解を促進する触媒を、前記第１搬送部内と前記第２搬送部内とのうち、少なくとも何れか一方に配設したことを特徴とするものである。
【００８９】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、有機物の酸化分解を促進する触媒を、前記第２搬送部内に配設したことを特徴とするものである。かかる構成では、第２搬送部内でより確実に浄化対象流体中の有機物を酸化分解することができる。
【００９０】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記固形物貯留部を反応槽本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、装置の運転を停止させることなく、反応槽の清掃作業を行うことができる。
【００９１】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、浄化対象流体を前記第１搬送部の内部に導入するために、前記第１搬送部の内部における上端壁から鉛直方向下方に向けて突出する姿勢で配設された導入管（例えば導入管１１ｃ）を設け、前記第２搬送部内で搬送される浄化対象流体を前記第２搬送部から排出するための排出口を、前記第１搬送部内における前記導入管の下端よりも上側の位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、実施例で説明したように、反応槽の全体を、鉛直方向に一直線状に延在するシンプルな形状にして、レイアウト自由度を向上させることができる。更には、搬送部１１内では、導入管１１ｃにより、混合流体を固形物貯留部に向けて鉛直方向上方から下方に向けて移動させた後、固形物貯留部の付近で、その進行方向を急激に転換させて、混合流体からの無機固形物の分離を促すことができる。
【００９２】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ｄにおいて、前記固形物貯留部を鉛直方向に延在する管状の形状にするとともに、前記固形物貯留部を継手によって反応槽本体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、継手を操作することで、無機固形物が堆積した固形物貯留部を反応槽本体から容易に取り外すことができる。
【００９３】
［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ｆにおいて、前記反応槽本体と前記固形物貯留部とを、弁部を介して接続したことを特徴とするものである。かかる構成では、実施形態で説明したように、装置を運転したままの状態で、下端部を取り外して清掃することができる。
【００９４】
［態様Ｈ］
態様Ｈは、態様Ｇにおいて、前記固形物貯留部内の圧力を減少させる減圧手段（例えば、開放管１４ｂ及び貯留部開放弁１６）と、前記固形物貯留部内の圧力を上昇させる昇圧手段（例えば、開放管１４ｂ、貯留部開放弁１６及び昇圧ポンプ１７）とを設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、弁部によって搬送部から遮断した固形物貯留部内の圧力を迅速に増減して清掃作業時間の短縮化を図ることができる。
【００９５】
［態様Ｉ］
態様Ｉは、態様Ａ〜Ｈの何れかにおいて、前記固形物貯留部内における無機固形物の堆積高さを検知する堆積高さ検知手段を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、堆積高さ検知手段による検知結果に基づいて、反応槽の適切な清掃タイミングを把握することができる。
【００９６】
［態様Ｊ］
態様Ｊは、態様Ｇ又はＨにおいて、前記反応槽本体と前記弁部との間、及び、前記弁部と前記固形物貯留部との間に、それぞれ気密性を高めるためのガスケット（例えばガスケットＧ）として、メタルガスケットを介在させたことを特徴とするものである。かかる構成では、高温で運転される反応槽においても、長期に渡ってガスケットで気密性を高めることができる。
【符号の説明】
【００９７】
Ｗ：廃水（浄化対象流体）
Ｈ：過酸化水素水（酸化剤）
Ｍ：混合流体
Ｇ：ガスケット
１０：反応槽
１１：導入部
１１Ａ：第１搬送部
１１Ｂ：第２搬送部
１１Ｃ：第３搬送部
１１ａ：排出口
１１ｂ：排出口
１１ｃ：導入管
１３：弁部
１４：固形物貯留部
１４ａ：底面
１４ｂ：開放管１４ｂ（減圧手段や昇圧手段の一部）
１６：貯留部開放弁（減圧手段や昇圧手段の一部）
１７：昇圧ポンプ（昇圧手段の一部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開２００１−９４８２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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