(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外筒体の内側に筒状の内筒体を配設した２重構造を具備するとともに、前記内筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体に対する処理対象流体の入口側の端部に対して浄化対象流体を流入させるための流入管と、酸化剤を前記外筒体と前記内筒体との間の筒間空間に導入するために、前記外筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体からの流体の出口側の端部又はその近傍に設けられた酸化剤導入口と、前記筒間空間に導入された酸化剤を前記内筒体の内部に進入させるために前記内筒体の前記入口側の端部に設けられた酸化剤進入口とを具備し、前記内筒体の内部で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、混合流体中の有機物を酸化反応によって分解する反応槽を備える流体浄化装置において、
前記内筒体の内部の浄化対象流体に浸った状態で前記酸化剤進入口に連通するように前記内筒体の内部に配設され、前記内筒体の前記入口側から前記出口側に向けて延在した後、前記出口側から入口側に折り返す構造を具備し、且つ、前記酸化剤進入口から自らの中空内に受け入れた酸化剤を、前記中空内で搬送した後に前記内筒体内における前記入口側の端部の領域に排出して浄化対象流体に接触させる内部搬送管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、
前記内筒体の内部の浄化対象流体を加熱するための加熱手段を前記内筒体の内部に配設するか、あるいは、前記内筒体の外面に接触させて配設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、有機物を含む浄化対象流体と、酸化剤との混合流体を加圧及び加熱しながら混合流体中の有機物を酸化分解して浄化対象流体を浄化す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液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液をそのままの濃度で処理したり、生分解ができないプラスチック微粒子を含む廃液を処理したりすることができなかった。また、液体に溶解していない有機性の浮遊物質（Suspended Solids）を多く含む廃液では、活性汚泥の増殖が盛んになって、エアレーション量や余剰汚泥処理量の増加によるコストアップを引き起こすことから、予め浮遊物質を篩いや凝集沈殿などの物理化学的処理で除去しておく必要があった。
【０００３】
一方、近年、廃液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液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。この種の流体浄化装置では、反応槽の中で廃液と酸化剤との混合流体を加熱及び加圧することで、混合流体中の有機物を化学的に酸化分解する。このような酸化分解においては、生物処理では不可能であった高濃度有機溶剤廃液やプラスチック微粒子含有廃液でも、浄化することができる。また、有機性の浮遊物質を多量に含む廃液であっても、多量の浮遊物質をほぼ完全に酸化分解して、その殆どを、水と、窒素ガスと、二酸化炭素とに分解することができる。
【０００４】
このような流体浄化装置における反応槽としては、特許文献１に記載の圧力バランス型反応槽が知られている。この圧力バランス型反応槽９００は、図１に示されるように、筒状の外円筒体９０１と、これの内側に配設された筒状の反応容器９０２とを具備する２重筒構造になっている。外円筒体９０１は、高圧に耐えるように十分に厚みのあるステンレス材からなるものである。また、反応容器９０２は、耐食性のあるニッケル合金からなるものである。外円筒体９０１の下蓋には、外円筒体９０１の内側における外円筒体９０１と反応容器９０２との間に形成される筒間空間に、酸化剤としての空気を圧送するための送気管９０３が貫通している。また、反応容器９０２は、その下端部を外円筒体９０１の下蓋に貫通させた状態で、下蓋によって片持ち支持されている。そして、反応容器９０２の自由端側にある反応容器上端壁には、流入管９０４を受け入れるための貫通口９０２ａが形成されている。外円筒体９０１の内側では、外円筒体９０１の外側から外円筒体上蓋を貫通して外円筒体９０１の内側に進入した流入管９０４の端部が、反応容器９０２の上端壁に設けられた貫通口９０２ａを通って反応容器９０２の内側に進入している。流入管９０４を経由して圧送されてくる廃液は、反応容器９０２の内部に流入した後、反応容器９０２内を外円筒体上蓋側から外円筒体下蓋側に向けて移動する。
【０００５】
かかる構成の圧力バランス型反応槽９００内において、酸化剤としての空気は次のように移動する。即ち、外円筒体９０１の下蓋に設けられた送気管９０３を経由して外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間に圧送された空気は、その筒間空間内を下側から上側に向けて移動して外円筒体９０１の上蓋の付近に至る。上蓋の付近では、反応容器９０２の上端壁に設けられた貫通口９０２ａと、貫通口９０２ａよりも小径の流入管９０４との間に間隙が形成されている。そして、外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間は、その間隙を介して反応容器９０２の内側の空間と連通している。筒間空間内において、外円筒体９０１の上蓋の付近まで移動した空気は、貫通口９０２ａと流入管９０４との間隙を通って反応容器９０２内に流入した後、廃液と混合されて、反応容器９０２内を上側から下側に向けて移動する。
【０００６】
外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間と、反応容器９０２とは互いに連通していることから、筒間空間内の気圧と、反応容器９０２内における空気と廃液との混合流体の圧力とはほぼ同じになる。このため、反応容器９０２の内外の圧力差をほとんど発生させることなく、反応容器９０２内の混合流体に大きな圧力をかけることができる。これにより、高価なニッケル合金からなる反応容器９０２を厚みの小さな非耐圧仕様のものにして、低コスト化を実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
また、この圧力バランス型反応槽９００内においては、外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間で空気を予備加熱することができる。具体的には、外円筒体９０１の中に配設されている反応容器９０２内では、混合流体が、有機物の酸化分解に伴って発熱したり、反応容器９０２に取り付けられた図示しないヒーターによって加熱されたりすることで、所定の処理温度まで昇温する。このため、反応容器９０２の外面は、反応容器９０２の内部の混合流体からの熱伝導によって高温になっている。外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間では、空気が高温の反応容器９０２外面に接触しながら移動することで、反応容器９０２に流入するのに先立って予備加熱されるのである。
【０００８】
外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間で空気を予備加熱すると、反応容器９０２の流体搬送方向の長さを短くして反応槽の小型化を図ることが可能になる。具体的には、反応容器９０２内における長手方向の全域のうち、貫通口９０２ａの付近の領域では、混合流体の温度がまだ所定温度に達していない。流入管９０４から供給された比較的低温の廃液がヒーターによってまだ加熱されていない状態になっているからである。貫通口９０２aの付近の領域に存在する廃液は、空気と混合されて混合流体になりながら、貫通口９０２ａ側から排出管側に向けて搬送される過程で、徐々に処理温度まで昇温していく。廃液中の有機物をほぼ完全に分解するためには、混合流体を所定の処理温度まで昇温させた後、所定の処理時間だけ所定の圧力下においた状態で有機物の酸化分解を促す必要がある。このため、昇温に要する時間が長くなるほど、反応容器９０２の流体搬送方向の長さを大きくする必要がある。同図に示される圧力バランス型反応槽９００では、外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間で空気を予備加熱することで、反応容器９０２内の混合流体の昇温に要する時間を短縮して反応容器９０２の長さを短くすることが可能になるのである。
【０００９】
しかしながら、外円筒体９０１と反応容器９０２との間の筒間空間で、空気を反応容器９０２内における処理温度まで予備加熱できるとは限らない。空気を筒間空間に通す時間が比較的短いと、空気をそれほど昇温させないままに反応容器９０２の中に流入させてしまう。また、空気を確実に所望の温度まで予備加熱してから反応容器９０２内に流入させる目的で、バランス型反応槽９００の外部で空気を予備加熱する外部予備加熱手段を設けると、コストアップを引き起こしてしまう。
【００１０】
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、空気等の酸化剤を反応槽の外で予備加熱する外部予備加熱手段によらずに、酸化剤を従来よりも高い温度まで予備加熱することができる流体浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、前記内筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体に対する処理対象流体の入口側の端部に対して浄化対象流体を流入させるための流入管と、酸化剤を前記外筒体と前記内筒体との間の筒間空間に導入するために、前記外筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体からの流体の出口側の端部又はその近傍に設けられた酸化剤導入口と、前記筒間空間に導入された酸化剤を前記内筒体の内部に進入させるために前記内筒体の前記入口側の端部に設けられた酸化剤進入口とを具備し、前記内筒体の内部で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、混合流体中の有機物を酸化反応によって分解する反応槽を備える流体浄化装置において、前記内筒体の内部の浄化対象流体に浸った状態で前記酸化剤進入口に連通するように前記内筒体の内部に配設され、前記内筒体の前記入口側から前記出口側に向けて延在した後、前記出口側から入口側に折り返す構造を具備し、且つ、前記酸化剤進入口から自らの中空内に受け入れた酸化剤を、前記中空内で搬送した後に前記内筒体内における前記入口側の端部の領域に排出して浄化対象流体に接触させる内部搬送管を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、外筒体と内筒体との間の筒間空間に導入した酸化剤を、従来のバランス型反応槽と同様に筒間空間内で内筒体の出口側から入口側に向かう方向に搬送する過程で、内筒体の外面からの熱伝導によって予備加熱する。また、従来のバランス型反応槽とは異なり、このようにして筒間空間内で予備加熱した空気を、更に次のように予備加熱してから、内筒体内の浄化対象流体と混合する。即ち、筒間空間内で予備加熱した空気を、内筒体の入口側の端部に設けられた酸化剤進入口に通して、内筒体内の内部搬送管の中に流入させる。この内部搬送管は、内筒体の中の混合流体に浸っており、浄化対象流体からの熱伝導により、所定の処理温度とほぼ同じ温度まで昇温された状態になっている。このため、内部搬送管の中に流入した酸化剤は、内部搬送管の中で搬送されている間に、内部搬送管の内壁からの熱伝導によって更に予備加熱される。内部搬送管では、酸化剤が内部搬送管に沿って内筒体の入口側から出口側に移動した後、内部搬送管の折り返し形状に従って、内筒体の出口側から入口側に向けて折り返すことから、酸化剤が比較的長時間に渡って内部搬送管内で予備加熱される。そして、内筒体における入口側の端部の領域まで移動すると、内部搬送管から排出されて内筒体内の処理対象流体と混合される。かかる構成では、酸化剤を筒間空間で内筒体の出口側から入口側に向けて搬送する過程で予備加熱することに加えて、内部搬送管の中空内において、内筒体の入口側から出口側に搬送したり、出口側から入口側に向けて折り返し搬送したりする過程でも予備加熱することで、筒間空間内だけで予備加熱していた従来に比べて、より高い温度まで予備加熱する。よって、外部予備加熱手段によらずに、酸化剤を従来よりも高い温度まで予備加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に記載の圧力バランス型反応槽を示す概略構成図。
【図２】実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図。
【図３】同流体浄化装置の反応槽を示す縦断面図。
【図４】同反応槽の内筒を示す斜視図。
【図５】同反応槽の内部搬送管を内筒の端壁とともに示す斜視図。
【図６】同内部搬送管の変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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２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、熱交換ポンプ１１、出口圧力計１２、出口弁１３、反応槽２０、図示しない制御部などを備えている。
【００１５】
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、酸化剤圧送ポンプ６、酸化剤圧送ポンプ６、熱交換ポンプ１１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。
【００１６】
原水圧力計４、酸化剤圧力計、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２０の温度計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、各種の機器の駆動を制御する。
【００１７】
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液Ｗが未処理の状態で貯留されている。廃液Ｗは、有機溶剤廃液、製紙工程で生ずる製紙廃液、及びトナー製造工程で生ずるトナー製造廃液のうち、少なくとも何れか１つからなるものである。製紙廃液やトナー製造廃液には、難分解性の有機物が含まれている可能性がある。
【００１８】
攪拌機２は、浄化対象流体としての廃液Ｗを撹拌することで、廃液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内の廃液Ｗ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５を介して反応槽２０に高圧流入する。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液Ｗについて、原水供給ポンプ３側から後述する反応槽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。
【００１９】
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。原水入口弁５を通過した廃液Ｗは、後述する流入管部（図３の２６）を通って、反応槽２０の内筒２２の内部に流入する。
【００２０】
原水供給ポンプ３の駆動による廃液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液Ｗの流入圧力と、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。
【００２１】
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、廃液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。
【００２２】
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、流入管によって内筒２２内に送り込まれた廃液Ｗと混合されて混合流体になる。
【００２３】
酸化剤圧送ポンプ６の駆動による空気の流入圧力は、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。
【００２４】
酸化剤圧送ポンプ６の駆動による空気の圧送量は、廃液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、廃液のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）、全窒素（ＴＮ）、全リン（ＴＰ）など、廃液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、その結果に基づいて、空気の圧送量が設定されている。
【００２５】
空気の流入量の設定は作業員によって行われるが、廃液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。
【００２６】
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。
【００２７】
内筒２２の外面には、図示しないヒーターが巻き付けられており、内筒２２内の混合流体を加熱する。内筒２２内の混合流体は、ヒーター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。廃液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、ヒーターを停止することができる。
【００２８】
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内の圧力は、後述する出口弁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とで、内筒２２内の圧力を閾値付近に維持する。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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状態であるため、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。
【００３１】
温度及び圧力の条件として、温度＝３７４．２℃未満の比較的高温、且つ、圧力＝２１．８ＭＰａ以上を採用して、内筒２２内で混合流体中の廃液を亜臨界流体にしてもよい。また、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液を高温高圧蒸気にしてもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
図３は、反応槽２０を示す縦断面図である。また、図４は、反応槽２０の内筒２２を示す斜視図である。内筒２２には廃液Ｗを加熱するためのヒーター２３が巻き付けられている（図４参照）。内筒２２は、酸に強いチタンからなる筒である。外筒２１は、高圧に耐え得るように、肉厚に形成されている。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。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。
【００３４】
原水供給ポンプ（図２の３）によって反応槽２０に向けて圧送される廃液Ｗは、原水入口弁（図２の５）を経由した後、原水入口弁の出口側に接続されている給送管１５に進入する。この給送管１５は、入口継手１７により、反応槽２０の入口側に設けられている流入管部２６に接続されている。給送管１５から反応槽２０内に圧送された廃液Ｗは、反応槽２０において、流入管部２６を通って内筒２２内に流入する。そして、内筒２０内のその長手方向に沿って図中左側から右側に向けて移動する。
【００３５】
一方、酸化剤導入ポンプ（図２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、内筒２２の外面やヒーター２３との接触によって加熱されながら、筒間空間をその長手方向に沿って図中右側から左側に向けて移動する。内筒２２における図中左側の端面には、連通開口２２ａが設けられている。この連通開口２２ａは、筒間空間と、後述する内部搬送管２７とを連通させるためのものである。外筒２１と内筒２２との間の筒間空間内の空気Ａは、この連通開口２２ａを通って、内筒２２の内部に進入する。
【００３６】
図３において、内筒２２内には、内部搬送管２７が配設されており、内筒２２内の混合流体に浸っている。この内部搬送管２７の一端は、内筒２２の端壁に固定された状態で連通開口２２ａに連通している。外筒２１と内筒２２との間の筒間空間に圧送された空気Ａは、筒間空間内を図中右側から左側に移動する過程で、内筒２２の外面や、ヒーター（図４の２３）に接触することで予備加熱される。そして、内筒２２よりも図中左側に移動すると、内筒２２の端壁に設けられた連通開口（図４の２２ａ）を通って内筒２２内に進入するとともに、内部搬送管２７の中に流入する。
【００３７】
ヒーター２３としては、接触加熱方式のセラミックヒーターや、シースヒーターなどを例示することができる。なお、内筒２２に電流を流して抵抗加熱することも可能である。また、内筒２２をヒーター２３の上から断熱材で覆うことで、内筒２２からの熱放出を抑えるようにしてよい。この場合、筒間空間内における空気の予備加熱が行われなくなるが、その分、内部搬送管２７を長くすることで、空気を所望の温度まで予備加熱することが可能である。
【００３８】
内筒２２内の混合流体に浸っている内部搬送管２７は、混合流体からの熱伝導によって混合流体とほぼ同じ温度まで昇温された状態になっている。このため、内部搬送管２７の中に流入した空気Ａは、内部搬送管２７の中で搬送されている間に、内部搬送管２７の内壁からの熱伝導によって更に予備加熱される。かかる構成では、空気Ａを筒間空間で予備加熱することに加えて、内部搬送管２７の中空内でも予備加熱することで、筒間空間内だけで予備加熱していた従来に比べて、より高い温度まで予備加熱する。よって、外部予備加熱手段によらずに、空気Ａを従来よりも高い温度まで予備加熱することができる。
【００３９】
図５は、内部搬送管２７を内筒の端壁とともに示す斜視図である。図中矢印方向は、内筒の内部における混合流体の搬送方向を示している。内部搬送管２７は、混合流体の搬送方向に沿って上流側から下流側に向けて延びた後、下流側から上流側に向けて折り返す形状になっている。これにより、先に図３に示されるように、空気Ａを比較的長距離に渡って内部搬送管２７で搬送して十分に昇温せしめた後、空気Ａを内筒２２内における搬送方向の上流側端部付近で内部搬送管２７から排出して、内筒２２内に進入した直後の廃液Ｗと混合することができる。
【００４０】
図３において、内筒２２の図中右側端部付近まで移動した混合流体は、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における流体搬送方向の下流側端部には、出口継手１８を介して、内筒２２内で浄化された浄化対象流体を搬送するための搬送管１６が接続されている。浄化された浄化対象流体は、この搬送管１６に進入する。
【００４１】
搬送管１６内では、浄化された浄化対象流体が冷却されて、液体になる。内筒２２に対して流入管部２６からに新たな廃液Ｗが流入すると、それに伴って内筒２２の内圧が上昇する。すると、搬送管１６内の液体の圧力も上昇する。搬送管１６の末端には、出口弁（図２の１３）が接続されている。この出口弁は、搬送管１６内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて搬送管１６内の液体を排出することで、搬送管１６内の圧力を閾値よりも低く維持する。出口弁１３によって搬送管１６内から排出された液体は、急激に大気圧付近まで減圧されることで、処理液とガスとに分かれる。そして、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。
【００４２】
処理液は、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。処理後の混合流体から分離されたガスは、二酸化炭素及び窒素ガスを主成分とするものである。
【００４３】
反応槽２０内においては、混合流体に含まれる物質を酸化分解する反応が、全て内筒２２の内部空間で行われる。内筒２２の内部空間では、筒長手方向に沿って図中左側から右側に向けて、混合流体が流れていく。このようにして混合流体が流れる内筒２２内に、有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促すための触媒を配設してもよい。有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促進する触媒としては、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ、ＭｎおよびＣのうち、少なくとも何れか１つの元素を含むものを用いることが望ましい。
【００４４】
廃液Ｗ中の有機物濃度が比較的高い場合には、有機物の酸化分解によって多量の熱が発生する。このため、上述したように、運転初期にはヒーター（２３）による加熱が必要であるが、有機物濃度によっては、有機物の酸化分解が開始された後には、酸化分解によって発生する熱により、混合流体を発熱だけによって所定の温度まで昇温させることが可能になる場合もあり得る。そこで、制御部のプログラマブルシーケンサーは、温度計（２４）による内筒２２内の温度の検知結果が、所定の温度よりも高温になった場合には、加熱手段としてのヒーター（２３）をオフにする。これにより、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【００４５】
また、廃液Ｗの有機物濃度が非常に高い場合には、有機物の酸化分解によって発生する熱量が新たに内筒２２内に流入してくる廃液Ｗや空気Ａを所定の温度まで昇温させるのに必要な熱量を上回って、そのままでは、内筒２２内の温度が上昇の一途を辿ることもある。そこで、制御部のプログラマブルシーケンサーは、温度計（２４）による内筒２２内の温度の検知結果が、所定の上限温度よりも高くなった場合には、原水供給ポンプ（３）によって原水Ｗを第１分解反応部２２ａに送る給送速度、あるいは、酸化剤圧送ポンプ（６）によって空気Ａを第１分解反応部２２ａに送る給送速度を低下させる処理を実施する。これにより、内筒２２内の温度が上限温度よりも高くなってしまうことを防止することができる。なお、後述する熱交換器９として、搬送管１６との熱交換を行うだけでなく、外筒２１との熱交換も行うようにしたものを用いる場合には、廃液Ｗや空気Ａの給送量を低下させる代わりに、外筒２１の周りに熱交換流体を送る量を増やすようにしてもよい。
【００４６】
内筒２２を通過した混合流体を冷却しながら搬送する搬送管１６の外壁には、熱交換器９が装着されている。熱交換器９の本体は、搬送管１６の外壁を覆う外管で構成され、外管と搬送管１６の外壁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、搬送管１６の外壁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搬送管１６の内部に流れるため、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、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。熱交換器９を通過して熱せられた熱交換流体は、図示しないパイプを通って発電機に送られる。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。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流入管部２６や原水タンク１まで搬送して、廃液Ｗの予備加熱に利用してもよい。
【００４７】
搬送管１６における出口弁１３の近傍には、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。
【００４８】
内部搬送管２７については、より確実に所望の温度まで昇温させる狙いで、図６に示されるように、内筒の中で３回折り返す形状にしてもよい。また、５回以上であって且つ奇数回数だけ折り返す形状にしてもよい。奇数回数で折り返すことで、内部搬送管２７からの空気の排出位置を、内筒における流体搬送方向の上流側端部付近にして、予備加熱後の空気を、内筒に流入した直後の廃液と混合することができる。
【００４９】
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］
筒状の外筒体（例えば、外筒２１）の内側に筒状の内筒体（例えば、内筒２２）を配設した２重構造を具備するとともに、前記内筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体に対する処理対象流体の入口側の端部に対して浄化対象流体を流入させるための流入管（例えば、流入管部２６）と、酸化剤（例えば、空気Ａ）を前記外筒体と前記内筒体との間の筒間空間に導入するために、前記外筒体の長手方向における全域のうち、前記内筒体からの流体の出口側の端部又はその近傍に設けられた酸化剤導入口と、筒間空間に導入された酸化剤を前記内筒体の内部に進入させるために前記内筒体の前記入口側の端部に設けられた酸化剤進入口（例えば、連通開口２２ａ）とを具備し、前記内筒体の内部で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、混合流体中の有機物を酸化分解する反応槽（例えば、反応槽２０）を備える流体浄化装置において、前記内筒体の内部の浄化対象流体に浸った状態で前記酸化剤進入口に連通するように前記内筒体の内部に配設され、前記内筒体の前記入口側から前記出口側に向けて延在した後、前記出口側から入口側に折り返す構造を具備し、且つ、前記酸化剤進入口から自らの中空内に受け入れた酸化剤を、前記中空内で搬送した後に前記内筒体における前記入口側の端部の領域に排出して浄化対象流体に接触させる内部搬送管（例えば、内部搬送管２７）を設けたことを特徴とするものである。
【００５０】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記内筒体の内部の浄化対象流体を加熱するための加熱手段を前記内筒体の内部に配設するか、あるいは、前記内筒体の外面に接触させて配設したことを特徴とするものである。かかる構成では、内筒体内の浄化対象流体や酸化剤を加熱手段による加熱で確実に所望の温度まで昇温せしめることができる。
【符号の説明】
【００５１】
２０：反応槽
２１：外筒（外筒体）
２２：内筒（内筒体）
２２ａ：連通開口（酸化剤進入口）
２３：ヒーター（加熱手段）
２６：流入管部（流入管）
２７：内部搬送管
Ａ：空気（酸化剤）
Ｗ：廃液（浄化対象流体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２００１−１７０３３４号公報
【図１】
0005850328.tif 000002
【図２】
0005850328.tif 000003
【図３】
0005850328.tif 000004
【図４】
0005850328.tif 000005
【図５】
0005850328.tif 000006
【図６】
0005850328.tif 000007