(57)【要約】【課題】  定常反応運転時において加熱装置または冷却装置による温度制御を行わず、酸化分解処理炉内の温度を所期の亜臨界条件の温度に維持でき、温度の異常降下による不良反応、温度の異常上昇による装置の損傷等を防止できる有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。【解決手段】  液状有機廃棄物と水とが供給されて所定の濃度の液状有機廃棄物に調整する濃度調整タンクと、所定の濃度の液状有機廃棄物を所期の亜臨界条件の圧力に加圧するとともに酸化分解処理炉に連続的に供給する高圧ポンプと、所定の濃度の液状有機廃棄物を亜臨界状態で湿式酸化分解処理する前記酸化分解処理炉とを備え、前記所定の濃度は酸化分解反応熱による酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる濃度に設定されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。【選択図】            図１
2006239539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状有機廃棄物と水とが供給されて所定の濃度の液状有機廃棄物に調整する濃度調整タンクと、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を所期の亜臨界条件の圧力に加圧するとともに酸化分解処理炉に連続的に供給する高圧ポンプと、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を亜臨界状態で湿式酸化分解処理する前記酸化分解処理炉とを備え、前記所定の濃度は酸化分解反応熱による前記酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる濃度に設定されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、固形有機物を含む有機廃棄物をスラリー化する前処理装置を備え、同前処理装置からの有機廃棄物スラリーを前記液状有機廃棄物として前記濃度調整タンクに供給するように構成されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記前処理装置は前記固形有機物を磨砕する磨砕機を備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記濃度調整タンクは前記液状有機廃棄物の濃度を検出する濃度センサと、同濃度センサの検出値が前記所定の濃度となるように同濃度調整タンクへの前記水と液状有機廃棄物の供給量を制御する制御装置とを備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を前記濃度調整タンクから受けるとともに前記高圧ポンプに供給するフィードタンクを備え、同高圧ポンプは前記所定の濃度の液状有機廃棄物を酸化分解反応熱による前記酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる最適量で同酸化分解処理炉に送り込むように設定されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記高圧ポンプにより前記酸化分解処理炉に供給される前記所定の濃度の液状有機廃棄物を前記酸化分解処理炉からの生成物から回収した熱で加熱する予熱器を備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、同有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の機器の少なくとも一部が陸上輸送の輸送限界寸法以内に納めたモジュールに構成されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機廃棄物を亜臨界状態において酸化分解し低コスト、短時間で、環境に負荷を与えることなく無害に処理する湿式酸化分解処理装置に関し、特にその処理時の最適温度の保持を容易に可能とした有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に食品工業廃水等、動植物由来の有機物、バイオマス有機物としての有機廃棄物は、農地還元（畑地散布）、濃縮・乾燥の後に家畜飼料化、メタン発酵によるエネルギー回収、海洋投棄などにより処理される場合があったが、それらは環境の二次汚染、処理コスト等の問題や、投棄禁止措置等により、近年、新たな処理方法、処理装置が求められている。
【０００３】
そこで、例えば、特開２００３−２９０７３８公報（特許文献１）に示されるような有機廃棄物及び有機廃水の処理システムが提案されており、再利用も行うものとしている。その記載されている概要を、図４の構成概要図に基づき以下説明する。
【０００４】
図４において、１０１は破砕機であり、高速で回転し、有機廃棄物を裁断するカッター（刃）と、攪拌機を備えている。１０４は筒状の密閉式高圧容器からなる分解炉であり、外殻には、電気ヒーターを利用した加熱手段が設けられている。１０５は分解炉１０４と同様の筒状の密閉式高圧容器からなり、チタニア及びアルミナに、ルテニウム、パラジウムなどの貴金属を担持した触媒、または白金、ゼオライトのような触媒が充填されている触媒炉である。
【０００５】
１０８は、炭酸ガスを選択的に吸着するゼオライトを封入した吸着塔等から構成される炭酸ガス濃縮装置である。１０９は、触媒（ルテニウム触媒）を封入した反応管、ヒーター等から構成される炭酸ガス還元装置である。１１０は、金属イオン成分（陽イオン成分）と無機栄養塩類（陰イオン成分）を除去あるいはその濃度を低減するためのゼオライトが封入された吸着塔などから構成される不純物吸着装置である。１１１は、ポリアミド重合膜とポリスルホンの膜からなるフィルタ（逆浸透膜）を備える高度浄水装置である。１１４は、メタンガスを燃料に発電する発電装置である。１１５は、水耕栽培により野菜や果樹などを生産する植物工場的な植物栽培装置等である。分解炉１０４、触媒炉１０５、炭酸ガス還元装置１０９はヒートポンプなどからなる廃熱回収システムに接続されており、回収された熱は熱交換器１０３において再利用される。
【０００６】
なお、システムは、この他にも高圧圧送ポンプ１０２や、空気添加装置１０６、背圧バルブ１０７、気液分離装置１１３などを備える。
【０００７】
このようにして構成されたシステムによって、有機廃棄物及び有機廃水を処理し、再利用する主な工程は概略以下のように提案されている。
【０００８】
（１）破砕工程：
有機廃棄物及び有機廃水は、破砕機１０１に投入され、カッターで裁断され攪拌機で混合されたのちスラリー状にされ、高圧圧送ポンプ１０２を用いてバルブ１１２経由、熱交換器１０３に送り込まれ、熱交換器１０３によって予熱されたのち、分解炉１０４に送り込まれる。
【０００９】
（２）酸化分解工程：
送り込まれたスラリー状物質は、分解炉１０４で酸化効率を高めるために空気添加装置１０６（あるいは酸素供給装置）により所定量の空気（酸素でもよい）が添加されるとともに、高温（２５０〜３００℃）に加熱され、含有する有機物が酸化分解されて、炭酸ガスと分解できなかった少量の有機物とを含有する水溶液とからなる中間生成物に変換される。そして、炭酸ガスと分解できなかった少量の有機物を含む水溶液は、互いに交じり合った混合溶液として、高圧圧送ポンプ１０２の圧力により連続的に触媒炉１０５に送られる。なお、分解炉１０４で生じた廃熱は熱交換器１０３により回収される。
【００１０】
（３）無機化工程：
触媒炉１０５に流入した混合水溶液に含まれる有機物は、空気添加装置１０６（あるいは酸素供給装置）を用いて触媒に循環接触されてさらに酸化分解され、混合溶液は水、炭酸ガス、窒素ガス等に分解されて完全に無機化される。そして、無機化された水溶液は、熱交換器１０３を経て背圧バルブ１０７で降圧されて気液分離器１１３に導入され、水溶液と炭酸ガスに分離され、それぞれ、不純物吸着装置１１０、炭酸ガス濃縮装置１０８に送り込まれる。なお、触媒炉１０５で生じた廃熱は熱交換器１０３により回収される。背圧バルブ１０７は、分解炉１０４、触媒炉１０５内を所定の高圧に維持するものである。
【００１１】
（４）浄水工程：
無機化された水溶液は、不純物吸着装置１１０によって、陰電荷に帯電したゼオライトによって金属成分（陽イオン）が一定量除去されるとともに、陽電荷に帯電したゼオライトによって無機栄養塩類（陰イオン）が一定量取り除かれ、浄水として高度浄水装置１１１に送り込まれる。
【００１２】
（５）再利用工程：
気液分離装置１１３で水溶液と分離された炭酸ガスは、炭酸ガス濃縮装置１０８による吸着と分離によって分離濃縮され、炭酸ガス還元装置１０９に送り込まれて水素ガスを加えられたのち、還元されてメタンガスと水に転換される。そして、メタンガスは燃料として発電装置１１４に送り込まれる。また、発電装置１１４から生じた炭酸ガスは、植物工場の植物栽培装置１１５に送り込まれ、光合成によって植物の成長に利用される。植物栽培装置１１５では不純物吸着装置１１０で回収した無機栄養塩類も肥料として再利用できる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２９０７３８公報（第３〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図４に示すように、有機廃棄物及び有機廃水の処理システムの基本的な考え方の例は従来示されているが、高温高圧における湿式酸化分解処理、特に亜臨界水の酸化特性、溶解特性が高いことを積極的に利用するために、有機廃水またはスラリー状にされた有機廃棄物（以下「液状有機廃棄物」という）を亜臨界状態の湿式酸化分解処理を行おうとすれば、例えば図４の分解炉１０４と触媒炉１０５のような酸化分解反応炉内を所期の亜臨界条件の高圧と高温に維持する必要がある。高圧は、有機廃棄物を送り込む高圧ポンプ（たとえば、図４の高圧圧送ポンプ１０２）と圧力調整装置（例えば、図４の背圧バルブ１０７）の設定で得られる。高温を得るためには、反応処理開始時には酸化分解反応炉をその外殻に設置されたヒーターで加熱し、処理運転状態においては、酸化分解処理は発熱反応であるため、反応生成物の有する熱を回収し酸化分解反応炉へ供給される前の液状有機廃棄物を熱交換器（例えば、図４の熱交換器１０３）で反応開始温度まで予熱することが行われる。
【００１５】
しかし、処理対象となる液状有機廃棄物に不均一があると反応時の発熱量の変動により反応温度に変動が生じて、酸化分解処理炉内の温度が変動するほか、反応生成物の熱で予熱されて供給される液状有機廃棄物の温度にも変動が生じて、湿式酸化分解処理の所期の亜臨界条件の温度が維持できない問題があった。したがって、反応温度が所期の温度より低下すると、所定の酸化分解反応が行われず不完全処理の問題を生じる。
【００１６】
逆に温度が所期の温度より異常上昇すると、酸化分解処理炉内の温度が異常上昇し、特に亜臨界状態の運転時においてはさらに所期の亜臨界条件以上の高温に達して装置材料、構造に損傷を与える恐れがある。特に濃度の高い液状有機廃棄物の処理のおいては、反応熱が過剰となり、酸化分解処理炉内の温度が異常上昇しやすい問題があった。
【００１７】
それを防止するために冷却装置を設ければ、装置構造は複雑化し、またエネルギー効率の低下の要因ともなる。
【００１８】
一方、酸化分解処理炉の外殻に設けたヒーターを処理運転時の炉内温度制御に用いることは、時間遅れが大きいという欠点と、エネルギー効率の低下の問題がある。
【００１９】
本願発明は、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、定常運転時には複雑な加熱装置または冷却装置による温度制御を行わず、亜臨界状態の湿式酸化分解処理を行う反応熱を適切に保ち、その酸化分解処理炉内の温度を所期の亜臨界条件の温度に維持し、温度の異常降下による不良反応と、温度の異常上昇による装置の損傷を防止でき、濃度の高い液状有機廃棄物の処理も適切に行える、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（７）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【００２１】
（１）その第１の手段として、液状有機廃棄物と水とが供給されて所定の濃度の液状有機廃棄物に調整する濃度調整タンクと、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を所期の亜臨界条件の圧力に加圧するとともに酸化分解処理炉に連続的に供給する高圧ポンプと、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を亜臨界状態で湿式酸化分解処理する前記酸化分解処理炉とを備え、前記所定の濃度は酸化分解反応熱による前記酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる濃度に設定されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２２】
（２）第２の手段としては、第１の手段の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、固形有機物を含む有機廃棄物をスラリー化する前処理装置を備え、同前処理装置からの有機廃棄物スラリーを前記液状有機廃棄物として前記濃度調整タンクに供給するように構成されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２３】
（３）また、第３の手段として、第２の手段の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記前処理装置は前記固形有機物を磨砕する磨砕機を備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２４】
（４）第４の手段として、第１の手段ないし第３の手段のいずれかの有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記濃度調整タンクは前記液状有機廃棄物の濃度を検出する濃度センサと、同濃度センサの検出値が前記所定の濃度となるように同濃度調整タンクへの前記水と液状有機廃棄物の供給量を制御する制御装置とを備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２５】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第３の手段のいずれかの有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記所定の濃度の液状有機廃棄物を前記濃度調整タンクから受けるとともに前記高圧ポンプに供給するフィードタンクを備え、同高圧ポンプは前記所定の濃度の液状有機廃棄物を酸化分解反応熱による前記酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる最適量で同酸化分解処理炉に送り込むように設定されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２６】
（６）第６の手段として、第１の手段ないし第３の手段のいずれかの有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、前記高圧ポンプにより前記酸化分解処理炉に供給される前記所定の濃度の液状有機廃棄物を前記酸化分解処理炉からの生成物から回収した熱で加熱する予熱器を備えてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【００２７】
（７）第７の手段として、第１の手段ないし第６の手段のいずれかの有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置において、同有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の機器の少なくとも一部が陸上輸送の輸送限界寸法以内に納めたモジュールに構成されてなることを特徴とする有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第１の手段のように構成したので、定常運転時には酸化分解処理炉をヒーターで加熱したり冷却装置を設けて冷却したりして温度コントロールすることなく、液状有機廃棄物に不均一があっても、特に濃度の高い液状有機廃棄物の処理においても、所定の濃度の液状有機廃棄物を酸化分解処理炉に供給するため酸化分解反応による発熱量が一定化し、酸化分解処理炉内温度が定常化し所期の亜臨界条件を保持できるため、経時的に異常な温度降下や温度上昇が防止され、反応状態が適正化されるほか、温度の異常降下による不良反応、不完全処理の発生や、温度の異常上昇による装置材料、構造の損傷が防止され、エネルギー効率の低下も防止できる。
【００２９】
（２）請求項２の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第２の手段のように構成したので、請求項１の発明の作用効果に加え、固形有機物を含む有機廃棄物を液状有機廃棄物として処理できる。
【００３０】
（３）請求項３の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第３の手段のように構成したので、請求項２の発明の作用効果に加え、前処理装置で有機廃棄物の固形分を磨砕し、微細粒子によるスラリーにするため、その後の濃度調整も効果的に行えるほか濃度が均一化し、酸化分解処理炉における反応熱の発生も一様化して酸化分解処理炉内温度がより安定し、また、より好ましい酸化分解反応が得られる。
【００３１】
（４）請求項４の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第４の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の作用効果に加え、濃度調整タンクにおける液状有機廃棄物の濃度調整操作は自動で行うことができる。
【００３２】
（５）請求項５の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第５の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の作用効果に加え、濃度調整タンクでの濃度調整操作がバッチ式であってもフィードタンクを介して液状有機廃棄物は高圧ポンプに供給され、高圧ポンプによる酸化分解処理炉への連続供給に支障が無く、高圧ポンプは、湿式酸化分解処理装置の設定された処理量に合わせ、酸化分解反応熱による酸化分解処理炉内温度が所期の亜臨界条件の温度となる最適量で液状有機廃棄物を酸化分解処理炉に送り込む仕様のものに設定されているため、液状有機廃棄物の供給に乱れが生じにくく、酸化分解処理炉における酸化分解反応熱の発生も一様化して酸化分解処理炉内温度がより安定する。
【００３３】
（６）請求項６の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第６の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の作用効果に加え、酸化分解処理炉内の温度安定に寄与し、エネルギーロスが防止される。
【００３４】
（７）請求項７の発明によれば、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を上記第７の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明の作用効果に加え、搬送前にモジュール毎に工事が容易な工場内等の製作場所で完成させ、それと合わせて必要な検査を完了させておくことができ、湿式酸化分解処理装置が設置される現地での芯だし、据付および検査等の作業が少なく簡単となり工期が短縮し、また、納期確保、品質確保、安全面が向上し、コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明を実施するための最良の形態として、以下に実施例１および実施例２を説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１に基づいて本発明の実施例１に係る有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を説明する。図１は本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の主要部構成概要図である。
【００３７】
図１において、１は有機廃棄物タンクであり、前処理装置２に、処理対象である食品工業廃水等、動植物由来の有機物、バイオマス有機物としての有機廃棄物を供給する。有機廃棄物は有機廃液のみの場合も固形有機物を含む場合もあるが、本実施例は固形有機物を含む場合を示し、そのため前処理装置２が設けられ、下流の工程に有機廃棄物を送給するために必要な前処理を行う。
【００３８】
すなわち、図４に示す従来例のように、前処理装置２により有機廃棄物中に含まれる固形有機物をカッターなどによる破砕機で破砕する等の前処理を行いスラリー状にして、液体としてハンドリングできる有機廃棄物スラリー（以下、固形有機物を含まない有機廃液のみのものも含め「液状有機廃棄物」という）にする。処理対象の有機廃棄物が固形有機物を含まない有機廃液のみの場合は、前処理装置２は省略できる。
【００３９】
なお、本実施例において前処理装置２は、従来のカッターなどによる破砕機に代えて、特に磨砕機を備えたものとし、固形有機物をさらに微細な微粒子状に磨砕してスラリー性状の良好化のほか、濃度の均一化による後述の酸化分解反応炉内での湿式酸化分解処理の良好化を図っている。
【００４０】
３は濃度調整タンクであり、前処理装置２から供給ポンプ２ａを介して液状有機廃棄物が供給され、水タンク４から供給ポンプ４ａを介して水が供給され、添加剤タンク５から供給ポンプ５ａを介して添加剤が供給されるとともに、攪拌機６を備え、供給された液状有機廃棄物、水等を攪拌混合する。水は、液状有機廃棄物の濃度を調整するために添加されるものであり、添加物は、たとえば苛性ソーダＮａＯＨ等の水溶液であり、必要に応じて有機廃棄物の酸化分解処理が良好になされるために添加される。各供給ポンプ２ａ、４ａ、５ａは制御装置７ａで制御される。
【００４１】
また、濃度調整タンク３は濃度センサ７を備え、濃度センサ７は濃度調整タンク３内の有機廃棄物濃度を検出して、それに基づき制御装置７ａは、その検出値が添加剤中の水分も含めて所定の有機廃棄物の濃度となるように供給ポンプ２ａ、４ａに制御信号を発して液状有機廃棄物の供給量と水の供給量を制御し、濃度調整を行う。濃度調整操作は自動で行うことができるが、マニュアルでも行うこともできるように制御装置７ａが構成される。また、液状有機廃棄物の所定の濃度は、酸化分解反応熱による酸化分解処理炉１３内の温度が所期の亜臨界条件の温度となる濃度に設定される。
【００４２】
８ａ、８ｂは、それぞれ濃度調整タンク３内の下部液位、上部液位を検知するレベルセンサであり、両レベルセンサ８ａ、８ｂの間の液位において、バッチ的に濃度調整操作を行う。なお、各供給ポンプ２ａ、４ａ、５ａは、定量供給ポンプ等が適用できるが、可能であれば適切な供給弁に置き換えてもよく、水タンク４は特に設けず適宜の水供給源に接続する配管を設けてもよい。また、濃度センサ７の種類は限定されないが、一定の種類の有機廃棄物の場合、例えばタンク内の有機廃棄物の比重を計測して濃度を得るものが使用できる。
【００４３】
９は、所定の濃度に調整された液状有機廃棄物を濃度調整タンク３からフィードタンク１０へ移送する移送ポンプであり、フィードタンク１０はその下部液位、上部液位を検知するレベルセンサ１１ａ、１１ｂを備え、濃度調整タンク３から液状有機廃棄物をバッチ的に供給され、且つ下流の高圧ポンプ１２への連続的な液状有機廃棄物の供給を行う。
【００４４】
高圧ポンプ１２は、フィードタンク１０から液状有機廃棄物を下流側に接続する酸化分解処理炉１３へ連続的に予熱器１４経由で供給し、本実施例においては亜臨界状態の湿式酸化分解処理を行うため、略１４ＭＰａに昇圧する。また、高圧ポンプ１２は、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の設定された処理量に合わせた最適量を定量的に供給する仕様のものに設定される。すなわち、酸化分解反応熱による酸化分解処理炉１３内温度が所期の亜臨界条件の温度となる最適量で液状有機廃棄物を酸化分解処理炉１３に送り込むように設定されている。
【００４５】
高圧ポンプ１２が連続的且つ安定して最適量の液状有機廃棄物を定量的に酸化分解処理炉１３に送り込む間、フィードタンク１０の液位はコンスタントに下降するが、並行して濃度調整タンク３では液状有機廃棄物の濃度調整操作を行い、フィードタンク１０が下部液位に達したら移送ポンプ９により濃度調整済みの液状有機廃棄物を濃度調整タンク３からフィードタンク１０へ移送する。その際フィードタンク１０が上部液位に達するか、濃度調整タンク３が下部液位に達したら移送を停止する。次いで、フィードタンク１０以降は連続的に運転を続けるとともに、濃度調整タンク３では濃度センサ７で濃度検出をしつつ、自動的に所定の有機廃棄物濃度になるように液状有機廃棄物と水と添加物の供給を受けて、バッチ的に濃度調整操作が行われる。
【００４６】
酸化分解処理炉１３は、略３１０℃、１４ＭＰａの亜臨界条件で湿式酸化分解処理を行う高圧密閉容器で形成され、濃度調整がされた液状有機廃棄物が供給されるとともに、酸素供給装置１５からの高圧酸素Ｏ２が供給され、亜臨界状態の高温、高圧下で、固形有機物は可溶化されるとともに有機物は完全に酸化分解されて、無機化した炭酸ガスＣＯ２、窒素ガスＮ２、水Ｈ２Ｏを主成分とし、残余の酸素Ｏ２を含む生成物として取り出される。
【００４７】
酸化分解処理炉１３の構成を特に限定するものではないが、本実施例において酸化分解処理炉１３は、上流側に反応塔１３ａ、下流側に触媒塔１３ｂを直列に接続した構成としている。
【００４８】
なお、酸素供給装置１５に代えて空気供給装置を設け、酸化作用に十分な酸素量となる空気を高圧下で供給してもよいが、本実施例においては、以下、酸素を供給する構成で説明する。空気を供給する場合は、生成物中には空気を構成する他の気体が含まれる。
【００４９】
反応塔１３ａは、高圧酸素Ｏ２が供給され亜臨界状態で湿式酸化分解処理を行い固形有機物を可溶化し約７０％の有機物を分解する。触媒塔１３ｂは亜臨界状態で触媒酸化を行うもので、有機廃棄物の亜臨界状態での湿式酸化分解と無機化に、材質、触媒作用ともにより適したルテニウム、パラジウムなどによる触媒が充填されており、高圧酸素Ｏ２が供給され、触媒に接触させることにより、触媒塔１３ｂ内での触媒を伴う湿式酸化分解によって、酢酸イオン等の中間生成物を含む残り約３０％の有機物を略完全に酸化分解して無機化し、また中間生成物に含まれる硝酸イオン、亜硝酸イオン等も低分子にまで完全に酸化分解し、炭酸ガスＣＯ２、窒素ガスＮ２、水Ｈ２Ｏ、残余の酸素Ｏ２を主成分とする環境に無害な生成物とする。
【００５０】
また、酸化分解処理炉１３を構成する反応塔１３ａ、触媒塔１３ｂはともに、外殻に電気式、熱油式等のヒーター１６を備えており、酸化分解処理のスタートアップ時に酸化分解処理炉１３を早急に亜臨界状態の湿式酸化分解反応が可能な状態とすることができる。
【００５１】
酸化分解処理炉１３を出た生成物は予熱器１４で熱を回収され、さらに圧力調整装置１７で降圧される。本実施例において予熱器１４は、酸化分解処理炉１３からの生成物の熱を酸化分解処理炉１３へ送られる液状有機廃棄物に直接回収させて熱交換を行う熱交換器で構成され、熱回収により酸化分解処理炉１３内の温度安定とエネルギーロス削減がなされる。また予熱器１４の態様はそれに限定されず、中間熱媒を用いて生成物を冷却し熱を回収し、その熱で中間熱媒によって、高圧ポンプ１２で酸化分解処理炉１３へ供給される液状有機廃棄物を加熱する熱交換をするものでもよい。
【００５２】
なお、酸化分解処理炉１３を出た生成物から熱を回収する冷却器とは別に独立した予熱器を設けて蒸気、電熱等の別途の熱源で液状有機廃棄物を予熱することも可能であり、その場合、温度コントロールは容易となるが、熱エネルギー回収のメリットが減少する。
【００５３】
圧力調整装置１７は、酸化分解処理炉１３を出た生成物を降圧するとともに、上流側を１４ＭＰａの亜臨界条件の高圧に維持するものであり、圧力調整弁や絞り機構等により構成される。
【００５４】
本実施例は、図４に示した従来例の、破砕機１０１、高圧圧送ポンプ１０２、熱交換器１０３、分解炉１０４、触媒炉１０５、空気添加装置１０６、背圧バルブ１０７に対応する範囲の、本発明の構成を示すものであるが、本発明において図４のシステムのように、さらに周辺の処理装置、再生利用装置を加えることは適宜なされてよく、図１に図示の構成のみに限定されるものではない。
【００５５】
上述の本実施例の湿式酸化分解処理装置においては、以下のように有機廃棄物の湿式酸化分解処理を行う。
【００５６】
有機廃棄物タンク１内に貯留した処理対象である有機廃棄物は、前処理装置２に送り込まれ、固形有機物が磨砕手段により微粒子に形成され、微粒子による有機廃棄物スラリーを形成する。
【００５７】
有機廃棄物スラリーは液状有機廃棄物として供給ポンプ２ａを介して濃度調整タンク３に供給されるとともに、添加剤タンク５から供給ポンプ５ａを介して要に応じた所定量の添加剤が供給され、水タンク４から供給ポンプ４ａを介して水が供給され、攪拌機６で攪拌混合される。濃度センサ７は、濃度調整タンク３内の有機廃棄物濃度を検出し、それに基づき制御装置７ａが制御信号を発して供給ポンプ２ａ、４ａを制御して検出値が所定の濃度になるように液状有機廃棄物と水の供給量を調整する。
【００５８】
濃度調整タンク３での有機廃棄物濃度の調整は、濃度調整タンク３内の下部液位、上部液位を検知するレベルセンサ８ａ、８ｂの間の液位において、自動的にバッチ的に濃度調整操作を行う。
【００５９】
有機廃棄物の酸化分解反応は、発熱反応であり、略３１０℃、１４ＭＰａでの亜臨界状態で湿式酸化分解処理を行う場合、酸化分解処理炉１３入口での反応開始温度は略１８０℃で、出口温度は略３１０℃である。したがって、酸化分解処理の運転開始時には酸化分解処理炉１３をその外殻に設けたヒーター１６で予め略１８０℃の反応開始温度に加熱して酸化分解処理を開始する。
【００６０】
しかし、一旦酸化分解反応が開始し、定常的な処理運転状態になると、酸化分解処理炉１３出口からは略３１０℃、１４ＭＰａの生成物が取り出され、その熱を回収し予熱器１４で反応前の供給される液状有機廃棄物を予熱して反応開始温度の略１８０℃となる供給温度に昇温させるので、ヒーターは停止させる。
【００６１】
熱回収と予熱条件は、予め設定されるが、処理対象の有機廃棄物の種類に応じてその濃度に従い発熱反応の反応熱が定まるので、有機廃棄物の種類が一定であれば、例えば、上記のように前処理後の常温常圧の液状有機廃棄物を略１４ＭＰａに昇圧した後、予熱器１４で反応開始温度の略１８０℃に加熱し、一方、反応後の略３１０℃、１４ＭＰａの生成物を熱回収して常温に近い所定の冷却後温度に冷却し、さらに圧力調整装置１７で大気圧に降圧させる設定を行って、定常的な温度状態で湿式酸化分解処理を継続することができる。
【００６２】
しかし、処理対象有機廃棄物の性状は同じ種類のものでも必ずしも一定ではなく、スラリー化した濃度にばらつきがあった場合、濃度が低下すれば、反応温度が所期の亜臨界条件の温度より低下し、十分な酸化分解反応が行われず不完全処理の問題を生じ、逆に濃度が上昇すれば、反応熱が増大して、酸化分解処理炉内の温度が所期の亜臨界条件の温度より異常上昇し、装置材料、構造に損傷を与える恐れが生じるおそれもあることは前述のとおりである。
【００６３】
そこで、本実施例においては、濃度センサ７の検出値に基づき供給される液状有機廃棄物の量と水の量とを制御する濃度調整タンク３を備え、濃度センサ７の検出値を制御装置７ａにフィードバックして濃度調整タンク３での液状有機廃棄物の有機廃棄物濃度を所定の値、例えば７０，０００ｐｐｍ（ＣＯＤベース）に一定となるように自動的に調整する。
【００６４】
しかる後に、一定に濃度調整された液状有機廃棄物を酸化分解処理炉１３で湿式酸化分解処理するので、酸化分解反応による発熱量が一定化し、酸化分解処理炉１３出口温度も一定化し（たとえば略３１０℃）、熱回収と予熱条件も一定化し、酸化分解処理炉１３に送り込まれる液状有機廃棄物の供給温度も一定化する（たとえば略１８０℃）。
【００６５】
したがって、本実施例の湿式酸化分解処理装置によれば、定常反応運転時には酸化分解処理炉１３をヒーター１６で加熱したり冷却装置を設けて冷却したりして温度コントロールすることなく、有機廃棄物濃度に不均一があっても、特に濃度の高い液状有機廃棄物の処理においても、所定の濃度に調整した液状有機廃棄物を酸化分解処理炉１３に供給するので酸化分解反応による発熱量が一定化し、酸化分解処理炉１３内温度が定常化し所期の亜臨界条件を保持できるため、経時的に異常な温度降下や温度上昇が防止され、反応状態が適正化されるほか、温度降下による不良反応、不完全処理の発生や、温度の異常上昇による装置材料、構造の損傷等が防止され、エネルギー効率の低下も防止できる。
【００６６】
また、本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置では、前処理装置２で有機廃棄物の固形分を磨砕し、微細粒子によるスラリー（液状有機廃棄物）にするため、その後の濃度調整も効果的に行えるほか濃度が均一化し、酸化分解処理炉１３における反応熱の発生も一様化して酸化分解処理炉１３内温度がより安定する。
【００６７】
そして、フィードタンク１０を介して液状有機廃棄物を高圧ポンプ１２に供給するので、濃度調整タンク３での濃度調整操作がバッチ式であっても、液状有機廃棄物の連続供給に支障が無く、また高圧ポンプ１２が、湿式酸化分解処理装置の設定された処理量に合わせ、酸化分解反応熱による酸化分解処理炉１３内温度が所期の亜臨界条件の温度となる最適量で液状有機廃棄物を酸化分解処理炉に送り込む仕様のものに設定されているため、液状有機廃棄物の供給に乱れが生じにくく、酸化分解処理炉１３における酸化分解反応熱の発生も一様化して酸化分解処理炉内１３温度がより安定する。
【００６８】
また、処理対象としての液状有機廃棄物を酸化分解処理炉１３の生成物から回収した熱で予熱する予熱器を備えているので、酸化分解処理炉１３内の温度安定に寄与し、エネルギーロスが防止される。また、酸化分解処理炉１３の外殻にヒーター１６を備えているので、酸化分解処理運転のスタートアップと安定化が容易である。
【００６９】
なお、以上のように、本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置によれば、定常反応運転時に、処理する液状有機廃棄物の濃度と供給量が一定のため反応温度が一定となり、温度コントロールのために酸化分解処理炉１３のヒーター１６を用い、あるいは冷却装置を別途設けたりすることが不要となるが、外気温変動対策として保温材の設置または設置環境の空調等を加えればより好ましく、又、外気温の変動条件によってはそれらを加えることが必要な場合がある。
【実施例２】
【００７０】
本発明の実施例２に係る有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置を図２、図３により説明する。図２（ａ）は処理場に設置された本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の要部立面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視による平面図である。図３（ａ）は本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の一部を搬送用のトラックに搭載した状態の立面図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視による平面図である。
【００７１】
本実施例の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置は、その構成機器を１つまたは複数のモジュールに形成した点に特徴があり、構成機器は上述の実施例１と同じであり、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、以下本実施例において特徴とする点を主に説明する。
【００７２】
有機廃棄物の処理装置は、食品工業廃水等、動植物由来の有機物、バイオマス有機物としての有機廃棄物を処理する性質上、その設置される処理場は多様であり、処理装置の製造場所から遠隔の地にあることも多く、装置の構成機器をトラック等で搬送し、現地で組み立て据付を行う。
【００７３】
また、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置のような化学プロセス設備は、各種タンク、塔などの機器は単独の円筒形などの構造に設計製作し、設置現地で機器単体を１基ずつ芯だし、据付、機器間の配管、配線等を順次施工し、完成させるのが従来一般的な設置工事の手法である。
【００７４】
しかし、そのような従来の設置工事によれば、現地での芯だし、据付等の作業工期が長くなり、また、現地では屋外設置が多いため天候などに左右され、納期確保、品質確保、安全面からも工事が煩雑になり、コストが増大し易い。また、高圧機器を使用する場合に必要となる法定の検査を現地で行うことは工程上、コスト上の負担となる場合がある。
【００７５】
以上のような観点から、本実施例においては、図２に示すように、湿式酸化分解処理装置の構成機器を複数のモジュールに構成している。
【００７６】
図２において、モジュールＭ１は、１つのコモンベース２０ａに実施例１で説明した前処理装置２、濃度調整タンク３、水タンク４、添加剤タンク５、攪拌機６、フィードタンク１０、高圧ポンプ１２等が取り付けられて構成される。モジュールＭ２は、他の１つのコモンベース２０ｂに予熱器１４、圧力調整装置１７等が、気液分離機、クーラ等実施例１に示さなかった他の工程の機器が取り付けられて構成される。
【００７７】
すなわち、タンク類等は複数のタンクを一体型の構造体とし、それ以外のポンプ類、制御盤など各種機器をコモンベース２０ａ、２０ｂに設置、固定し、更に機器間の配管、配線などを事前に工事が容易な工場内等の製作場所で完成しておき、それと合わせて必要な検査を完了させておくことができ、現地での作業工数を最小限に低減することができる。
【００７８】
図２において、有機廃棄物タンク１は、その大きさによって現地工事によるものとしており、また、反応塔１３ａ、触媒塔１３ｂからなる酸化分解処理炉１３は、個別に搬送し現地据付としてある。しかし、有機廃棄物タンク１、酸化分解処理炉１３も大きさ、形状によって、それぞれモジュール化してもよい。なお、モジュールの数は複数に限らず１つであってもよく、有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の機器の少なくとも一部が上記のごとくモジュール化されることで、上記の効果が得られる。
【００７９】
各モジュールＭ１、Ｍ２は陸上輸送の輸送手段となるトラック輸送限界長さＬ×幅Ｗ×高さＨ（図３参照）内に納めるように設定され、モジュールＭ１の長さＬ１×幅Ｗ１×高さＨ１、モジュールＭ２の長さＬ２×幅Ｗ２×高さＨ２は、それぞれ、Ｌ＞Ｌ１（Ｌ２）、Ｗ＞Ｗ１（Ｗ２）、Ｈ＞Ｈ１（Ｈ２）である。
【００８０】
そのような各モジュールＭ１、Ｍ２はそれぞれ、図３に示すように、トラック２１の荷台２１ａ上のトラック輸送限界長さＬ×幅Ｗ×高さＨ内に納まるように搭載されて輸送される。なお、図３に示すように荷台２１ａ上の余裕スペースには、別途、階段２２等の周辺構造材、攪拌機６等の単体機器を載置し、現地で所定位置に組み付けを行ったり、図２に示す前処理装置２のように輸送後位置を変えて組み付けることも可能である。
【００８１】
以上のような本実施例によれば、実施例１の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の機器が、コモンベース上に取り付けられ陸上輸送のトラック輸送限界に収まるサイズとした複数のモジュールとして構成されているので、搬送前にモジュール毎に工事が容易な工場内等の製作場所で完成させ、それと合わせて必要な検査を完了させておくことができ、設置される現地での芯だし、据付および検査等の作業が少なく簡単となり工期が短縮し、また、納期確保、品質確保、安全面が向上し、コストを低減できる。
【００８２】
以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。例えば、上述のように、酸化分解処理炉１３に、酸素供給装置１５からの酸素に代えて空気を供給するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例１に係る有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の主要部構成概要図である。
【図２】（ａ）は処理場に設置された本発明の実施例２に係る有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の要部立面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視による平面図である。
【図３】（ａ）は実施例２の有機廃棄物の湿式酸化分解処理装置の一部を搬送用のトラックに搭載した状態の立面図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視による平面図である。
【図４】従来の有機廃棄物及び有機廃水の処理システムの構成概要図である。
【符号の説明】
【００８４】
１                  有機廃棄物タンク
２                  前処理装置
３                  濃度調整タンク
４                  水タンク
５                  添加剤タンク
６                  攪拌機
７                  濃度センサ
８ａ、８ｂ          レベルセンサ
９                  移送ポンプ
１０                フィードタンク
１１ａ、１１ｂ      レベルセンサ
１２                高圧ポンプ
１３                酸化分解処理炉
１３ａ              反応塔
１３ｂ              触媒塔
１４                予熱器
１５                酸素供給装置
１６                ヒーター
１７                圧力調整装置
２０ａ、２０ｂ      コモンベース
２１                トラック
２１ａ              荷台
２２                階段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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