(57)【要約】【課題】有機物が酸化分解して発生する熱エネルギーを効率よく利用することができ、ランニングコストの低下に寄与できる廃液処理装置を提供する。【解決手段】反応容器１１の内部は、円筒状の仕切り部材１２によって、仕切り部材１２の外側である第一の区画１１Ａと、内側である第二の区画１１Ｂとに分けられている。第一の区画１１Ａの上面側には、廃液と酸化剤の混合流体を導入する導入管９が接続されており、第二の区画１１Ｂの上面側には、処理済み流体を排出するための排出管１６が接続されている。廃液と酸化剤の混合流体は、第一の区画１１Ａを下方に流れた流体は折り返し空間１１Ｃで向きを上方に変え、第二の区画１１Ｂを上方に流れる。第二の区画１１Ｂには酸化反応を促進する触媒が設置されており、有機物が酸化分解するときに生じる熱が第一の区画１１Ａに移動し、第一の区画１１Ａの高温化に寄与する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む被処理物と酸化剤とが混合されて、あるいは別々に導入され、水が超臨界水あるいは過熱水蒸気あるいは亜臨界水となる状態下で、前記有機物を酸化反応によって分解する反応器と、
前記反応器の一端側から他端側に向かって延びるように設けられ、前記反応器内を、前記被処理物と前記酸化剤とが導入される第一の区画と、処理済みの流体を排出する排出口を有する第二の区画とに分ける仕切り部材と、
を備え、
前記仕切り部材は、第一の区画の混合流体が前記一端側から前記他端側に向かって流れ、前記他端側で折り返して第二の区画を第一の区画とは逆向きに流れるように配置され、
第二の区画の熱が第一の区画へ前記仕切り部材を介して移動するように、伝熱を制御する構成を有している廃液処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の廃液処理装置において、
前記伝熱を制御する構成が、形状を変化させることにより、第一の区画側の元々の伝熱面積よりも広くしたものである廃液処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の廃液処理装置において、
前記伝熱を制御する構成が、伝熱性を向上させる部材を付加することにより、元々の伝熱面積よりも広くしたものである廃液処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の廃液処理装置において、
前記仕切り部材が筒状で、前記仕切り部材が屈曲ないし凹凸の形状を有している廃液処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の廃液処理装置において、
前記反応器が、前記一端側を上側、前記他端側を下側とする縦型であり、前記他端側には、処理中に析出する無機固形物が沈降して堆積する固形物貯留区画を有している廃液処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の廃液処理装置において、
少なくとも第二の区画に、前記被処理物の酸化分解を促進させる触媒を備えている廃液処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の廃液処理装置において、
前記触媒には、活性種としてＲｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ、及びＭｎの元素のうち、一つ以上が含まれている廃液処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載した廃液処理装置において、
前記仕切り部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ又はこれらのうちの２種類以上を組み合わせた合金で形成されている廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水などの被処理物を空気などの酸化剤と混合し、高温高圧の条件下で有機物を水熱酸化反応によって分解する廃液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を含有する廃液および廃棄物の無害化法としては、焼却処理や生物処理する方法が知られている。
しかしながら、焼却処理の場合には前処理としての脱水や固形分凝集に多大なエネルギーや新たな薬品が必要となる。
また、焼却時に焼却炉の燃焼温度を低下させることから、ダイオキシン類が発生することを避けられない。
生物処理の場合には、処理時間が極めて長く、処理後に発生する活性汚泥が新たな廃棄物となる問題を抱えている。
【０００３】
これらの問題を解決する技術の一つとして、廃液中の水を高温高圧の環境下で、超臨界状態、過熱水蒸気状態、あるいは亜臨界状態に変化させ、廃液中の有機物を短時間で分解する廃液処理装置の開発が行われるようになった。
亜臨界状態の液体中では、有機物が加水分解する。また、超臨界状態、過熱水蒸気状態の液中では、有機物が酸化剤との混合によって酸化分解したりする。
このため、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固形物含有廃液でも、容易に処理することができる。
有機性の有機固形物を多量に含む廃液であっても、有機物をほぼ完全に酸化分解して、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】
高温高圧の環境下で処理する装置では、一般的に、縦型の反応器の上部から被処理液を導入し、下部での折り返し現象を利用して上部から排出する構成となっている。
しかしながら、１つの反応器内で折り返す構成では、被処理液中の未分解の有機物等が処理液に混ざって排出される問題があった。
この問題に対処すべく、反応器内に仕切り部材を設置し、被処理液の流入口と処理液の流出口とを完全に区画する構成が提案されている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被処理物に含まれる有機物は、反応器内で酸化分解される際に発熱して反応器の高温維持に寄与し得ることが知られている。有機物が酸化分解される際に発生する熱は副産物的なものであり、この熱を被処理物の導入側での温度低下を抑制する手段として利用すれば、反応器をヒータなどで加熱する際の熱エネルギーを低減でき、ひいてはランニングコストの低減につながる。
特許文献１等に開示される仕切り部材で区画する構成を、有機物が酸化分解される際に発生する熱を利用するための熱移動の観点から考察すると、酸化処理が進行して高温となる区画は伝熱面積の大きい反応器の内面と接しており、反応器内の熱移動はおおまかには反応器の外側へ向かって放熱されるものとなっている。
このため、被処理物の導入側での温度低下を上昇させて熱エネルギーの低減をもたらすレベルには至っていない。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、有機物が酸化分解して発生する熱エネルギーを効率よく利用することができ、ランニングコストの低下に寄与できる廃液処理装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の廃液処理装置は、有機物を含む被処理物と酸化剤とが混合されて、あるいは別々に導入され、水が超臨界水あるいは過熱水蒸気あるいは亜臨界水となる状態下で、前記有機物を酸化反応によって分解する反応器と、前記反応器の一端側から他端側に向かって延びるように設けられ、前記反応器内を、前記被処理物と前記酸化剤とが導入される第一の区画と、処理済みの流体を排出する排出口を有する第二の区画とに分ける仕切り部材と、を備え、前記仕切り部材は、第一の区画の混合流体が前記一端側から前記他端側に向かって流れ、前記他端側で折り返して第二の区画を第一の区画とは逆向きに流れるように配置され、第二の区画の熱が第一の区画へ前記仕切り部材を介して移動するように、伝熱を制御する構成を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、有機物が酸化分解して発生する熱エネルギーを効率よく利用することができ、ランニングコストの低下に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る廃液処理装置の概要構成図である。
【図２】反応器の要部の縦断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る廃液処理装置の反応器の内部構成を示す縦断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る廃液処理装置の反応器の内部構成を示す縦断面図である。
【図５】第４の実施形態に係る反応器の内部構成を示す図で、（ａ）は反応器の要部の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線での横断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線での横断面図である。
【図６】実施例の装置構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１及び図２に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る廃液処理装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。
廃液処理装置（廃液処理システム）５０は、廃液タンク１、攪拌機２、廃液供給ポンプ３、廃液入口バルブ４、空気導入管５、コンプレッサー６、酸化剤入口バルブ７、反応器１０、冷却部２０、熱交換ポンプ２２、フィルター２３、出口圧力計２４、背圧弁２５、気液分離器２６、不図示の制御部などを備えている。
反応器１０は、円筒状で縦型の反応容器１１と、反応容器１１を加熱する加熱器（ヒータ）１５と、反応容器１１内の温度を検出する温度センサ１７ａ、１７ｂ等を備えている。
【００１１】
「反応器内」とは、実質的に反応容器１１内を意味する。反応容器１１の内部は、円筒状（筒状）の仕切り部材１２によって、第一の区画１１Ａと、第二の区画１１Ｂとに分けられている。
仕切り部材１２は伝熱性を有する部材で形成されている。
【００１２】
廃液タンク１は、被処理物となる分子量の比較的大きな有機物を含む廃液を貯留するための容器である。
廃液とは、有機溶剤、有機溶剤を含有する水溶液、有機系固形物を含有するスラリー及び有機物を含有する固体廃棄物のいずれか、もしくはそれらを組み合わせたものである。
攪拌機２は、廃液を撹拌することで、廃液中の有機系固形物の分散を均一にするためのものである。
【００１３】
廃液タンク１内の廃液は、廃液供給ポンプ３によって送液されて、廃液入口バルブ４を通じて、反応容器１１へ供給されている。
廃液供給ポンプ３は図示しない制御部によって、送液流量が一定になるように制御されている。
廃液に加熱が必要な場合、廃液入口バルブ４と反応器１０との間に、予熱器を設置してもよい。
【００１４】
コンプレッサー６は、酸化剤としての大気中の空気を吸い込んで、被処理物の流入圧力と同程度の圧力まで圧縮しながら、反応容器１１に向けて送り込む。
コンプレッサー６の駆動による酸化剤の送量は、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の酸素量に基づいて決定されている。
コンプレッサー６の駆動は前記制御部によって制御され、反応容器１１内を所定の圧力に加圧し維持する。
【００１５】
酸化剤としては、空気、過酸化水素水、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。
酸化剤入口バルブ７は、反応容器１１に供給される酸化剤の流量を調整している。
酸化剤に加熱が必要な場合、酸化剤入口バルブ７と反応器１０との間に、予熱器を設置してもよい。
【００１６】
以上のようにして、廃液供給ポンプ３から供給された被処理物と、コンプレッサー６から供給された酸化剤とが反応容器１１内に導入される。
被処理物と酸化剤は導入管９内で混合された後に、反応容器１１内に導入される。
これに限定されることはなく、導入管を複数設けて被処理物と酸化剤とを別々に反応容器１１に導入し、反応容器１１の内部で混合しても構わない。混合された流体を、以下混合流体Ｍという。
反応容器１１内においては、０．５〜３０ＭＰａ（望ましくは５〜３０ＭＰａ）の圧力の範囲内で、被処理物を酸化反応により酸化分解する。
反応容器１１内の圧力は、出口圧力計２４によって検知され、後述する背圧弁２５によって調整される。
【００１７】
反応容器１１内においては、１００〜７００℃（望ましくは２００〜５５０℃）の温度の範囲で、被処理物を酸化分解する。
反応容器１１内の温度は、温度センサ１７ａ、１７ｂによって検知され、温度の調整は前記制御部によって制御されている加熱器１５によって行われる。
温度センサ１７ａは仕切り部材１２の内部（第二の区画）の温度を検知し、温度センサ１７ｂは仕切り部材１２の外部（第一の区画）の温度を検知する。
温度が水の臨界温度（３７４．２℃）以上、７００℃未満、圧力が水の臨界圧力（２２．１ＭＰａ）以上の、水が超臨界状態となる条件で、被処理物を酸化分解するようにしてもよい。
超臨界状態の水中で被処理物が酸化剤と接触することで、被処理物中の有機物の酸化分解を効率良く行うことができる。
【００１８】
温度を２００℃以上、圧力を２２．１ＭＰａ未満の範囲内、すなわち水が過熱水蒸気または亜臨界水となる条件で、被処理物を酸化分解するようにしてもよい。
この場合、超臨界状態となる条件に比べて、被処理物中の有機物の酸化分解の速度が低下するため、必要に応じて酸化分解を促進する触媒を反応容器１１内に設置してもよい。
反応容器１１内では、被処理物中の有機物が酸化分解されることによる発熱が生じる。被処理物中の有機物の濃度が十分に高い場合、加熱器１５を用いなくても酸化分解される際の発熱によって反応容器内の温度を維持することができる。
反応容器１１内の第一の区画と第二の区画においては、具体的には後述するが、被処理物を含む混合流体を高温且つ高圧の状態にすることで、被処理物中の有機物が酸化分解する。
【００１９】
冷却部２０には、熱交換ポンプ２２によって熱交換媒体が送液されている。
処理済み流体は熱交換媒体と熱交換されて冷却される。冷却部２０を通り過ぎた処理済み流体は、フィルター２３を通じて微粒子を取り除いた後に、背圧弁２５によって降圧される。
【００２０】
処理済み流体は、気液分離器２６によって処理水とガスとに分離される。
気液分離器２６によって分離された処理水は、有機物がほぼ完全に酸化分解されたものであり、分解できずフィルター２３を通過した微小の無機固形分や無機性の塩が含まれているだけである。
処理水から前記無機固形分や塩を取り除けば、工業用水として再利用することができる。
気液分離器２６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り、そのまま大気中に放出することができる。
【００２１】
次に、図２に基づいて、反応容器１１内の構成を詳細に説明する。
図２は、反応容器１１の縦断面図である。反応容器１１の外面を取り巻くように加熱器１５が設置されている。
上述のように、円筒状の反応容器１１の内部は、その一端側としての上面１１ａに固定された小径の円筒状の仕切り部材１２によって、仕切り部材１２の内部を第二の区画１１Ｂ、外側を第一の区画１１Ａとして分けられている。
本実施形態では、仕切り部材１２は、反応容器１１と同心円となるように配置されている。
【００２２】
第一の区画１１Ａの上面側には、混合流体Ｍを導入する導入管９が接続されており、第二の区画１１Ｂの上面側には、処理済み流体を排出するための排出管（排出口）１６が接続されている。仕切り部材１２の下端は、反応容器１１の他端側としての底面１１ｂとは接しておらず、該底面側には流体の折り返し空間１１Ｃが設けられている。
【００２３】
導入管９から導入された混合流体Ｍは、第一の区画１１Ａの中を下方に向かって流れていく。
第一の区画１１Ａから出てきた混合流体Ｍは、折り返し空間１１Ｃで下向きから上向きへと流れの向きを変え、第二の区画１１Ｂに流入する。
第二の区画１１Ｂ内には、フィン１８が上下方向のほぼ全体に亘って複数固定されている。フィン１８は伝熱性の部材で形成されている。
フィン１８の表面及び仕切部材１２の内周面には、触媒１９が配置されている。
混合流体Ｍは第二の区画１１Ｂを流れる過程で触媒１９と接することにより、酸化が促進され、下方から上向きに触媒１９に接触しつつ排出管１６に向かって流れていく。
【００２４】
触媒は、活性種としてＲｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ、及びＭｎの元素のうち、一つ以上を含むものである。
【００２５】
有機物を含む混合流体Ｍは、上記のように、第二の区画１１Ｂを流れていく際に、触媒と接触する。
有機物と触媒とが接触することで、混合流体中に含まれる有機物は触媒作用で酸化分解される。
この際、有機物の酸化によって、第二の区画１１Ｂでは酸化による熱が発生する。
【００２６】
第二の区画１１Ｂでの酸化による熱は、伝熱性を有する仕切り部材１２及びフィン１８を介して、第二の区画１１Ｂよりも温度の低い第一の区画１１Ａに移動することができる。
第二の区画１１Ｂからの熱移動は、第一の区画１１Ａでの良好な酸化処理を維持するための高温化に寄与する。
換言すれば、順次導入される混合流体Ｍによって低下する反応容器１１内の温度を所定の温度に維持するための加熱器１５による反応容器１１への加熱エネルギーの供給量を低減することができる。
加熱エネルギーの供給量の低減は、廃液処理装置のランニングコストの低減に寄与する。
【００２７】
仕切り部材１２は伝熱性があり、且つ、耐食性のあるＮｉ系の合金からなるものであるが、これに限定されることはなく、Ｔｉまたはステンレス鋼等を用いても構わない。
仕切り部材１２の材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ又はこれらのうちの２種類以上を組み合わせた合金を採用することができる。
反応容器１１内における第二の区画１１Ｂと第一の区画１１Ａとの間の流体の圧力差は殆どないため、仕切り部材１２には流体を保持する強度がほとんど必要ない。
従って、仕切り部材１２の厚みは薄くすることができる。仕切り部材１２の薄肉化は第二の区画１１Ｂから第一の区画１１Ａへの熱移動を一層容易ならしめる。
【００２８】
第二の区画１１Ｂでの熱を仕切り部材１２を介して直に第一の区画１１Ａに移動できる。すなわち、１つの反応容器内での熱移動であるので、熱交換のロスが殆ど生じない。
また、本実施形態では、温度が低い第一の区画１１Ａを仕切り部材１２の外側に配置する構成としているので、反応容器１１の外部への放熱を低く抑えることができ、反応器の熱交換効率は高いものとなる。
また、第二の区画１１Ｂのフィン１８によって、第二の区画１１Ｂでの伝熱面積が広くなっている。
これにより、仕切り部材１２を通じて第二の区画１１Ｂから第一の区画１１Ａに移動する熱量を多くすることができる。すなわち、熱交換の応答性を向上させることができる。
【００２９】
本実施形態では、第一の区画１１Ａにおける流体の流れと、第二の区画１１Ｂにおける流体の流れとは対向しており、逆向きとなっている。
上記のような構成よって、第二の区画１１Ｂで発生する熱を、仕切り部材１２を介して効率よく第一の区画１１Ａに移動させ、反応器内の熱効率を良くしている。
上記のように、本実施形態では、温度の高い第二の区画１１Ｂの熱を温度の低い第一の区画１１Ａへ仕切り部材１２を介して移動するように、伝熱を制御する構成を有している。
【００３０】
本実施形態における「伝熱を制御する構成」は、仕切り部材１２の内部を第二の区画とした構成自体である。
この場合、フィン１８等の伝熱性を有する部材を設けなくても、第二の区画１１Ｂから第一の区画１１Ａへの熱移動が自然に生じる。
「伝熱を制御する」とは、第一の区画１１Ａの温度を上昇させて加熱器１５による熱エネルギーの供給量を低減してランニングコストを低減できる程度に、おおまかに第一の区画１１Ａへの熱移動を方向付けることを意味する。
【００３１】
図３に基づいて第２の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図３に示すように、本実施形態では、仕切り部材１２の内部を第一の区画１１Ａとし、外側を第二の区画１１Ｂとしている。
第一の区画１１Ａの上面側には、廃液導入管９ａと酸化剤導入管９ｂとが別々に接続されており、第二の区画１１Ｂの上部側面には、処理済み流体を排出するための排出管１６が略水平に接続されている。
【００３２】
廃液Ｗと酸化剤Ｈは、第一の区画１１Ａの内部で混合されて混合流体Ｍとなる。
第一の区画１１Ａ内の混合流体Ｍは、下方に向かって流れ、折り返し空間１１Ｃで向きを上方に変えて第二の区画１１Ｂに入る。
仕切り部材１２の外周面には、伝熱性を有するフィン３２が上下方向に間隔をおいて複数固定されている。
仕切り部材１２の外周面、フィン３２の表面及び反応容器１１の内周面には、触媒２７が配置されている。
有機物を含む混合流体は、第二の区画１１Ｂを流れていく際に触媒２７と接触し、混合流体中に含まれる有機物は触媒作用で完全に酸化分解される。
有機物の酸化によって、第一の区画１１Ａ及び第二の区画１１Ｂでは酸化による熱が発生する。本実施形態では、第二の区画１１Ｂでは触媒作用で酸化分解が促進されるため、第一の区画１１Ａよりも第二の区画１１Ｂの方が、温度が高くなる。
【００３３】
反応容器１１の内周面の面積（伝熱面積）は、仕切り部材１２の外周面の面積（伝熱面積）よりも大きい。
また、第二の区画１１Ｂは、反応容器１１からの放熱量が多くなる外側に配置されている。このため、第二の区画１１Ｂで発生した熱は、大まかには伝熱面積の大きい外側に移動することになり、第一の区画１１Ａの温度上昇にはあまり寄与しない。
本実施形態ではこの不具合を解消すべく、上記のように、仕切り部材１２の外周面に複数のフィン３２を設けて第一の区画１１Ａ側の伝熱面積を大きくしている。
これにより、第二の区画１１Ｂで発生する熱を、仕切り部材１２を介して効率よく第一の区画１１Ａに移動させ、反応器内の熱効率を良くしている。
【００３４】
本実施形態における「伝熱を制御する構成」は、伝熱性を有する部材であるフィン３２を付加することにより、仕切り部材１２の元々の伝熱面積（第一の区画側の伝熱面積）よりも広くしたものである。
【００３５】
図４に基づいて第３の実施形態を説明する。
第一の区画１１Ａと第二の区画１１Ｂの配置関係は、第２の実施形態と同様である。
本実施形態では、第二の区画１１Ｂで発生する熱を、仕切り部材１２を介して効率よく第一の区画１１Ａに移動させるために、仕切り部材１２の形状を変化させて元々の伝熱面積よりも広くしている。
具体的には、仕切り部材１２の側面を屈曲させて全体として蛇腹形状としている。
【００３６】
これにより、第一の区画１１Ａ側の伝熱面積は大きくなり、第二の区画１１Ｂで発生する熱を、仕切り部材１２を介して効率よく第一の区画１１Ａに移動させることができる。
屈曲形状に代えて仕切り部材１２の表面に凹凸を付与することにより伝熱面積を広くしてもよい。本実施形態では、仕切り部材１２の内外面と反応容器１１の内面とに触媒２７を配置している。
【００３７】
図５に基づいて第４の実施形態を説明する。
第一の区画１１Ａと第二の区画１１Ｂの配置関係は、第２の実施形態と同様である。
図５（ａ）に示すように、第二の区画１１Ｂには、有機物の酸化分解を促す粒状の触媒２９が充填されている。
図５（ｂ）に示すように、仕切り部材１２の外周面には、上下方向に延びる伝熱性のプレート３４が放射状に配置されている（（ａ）では省略）。
【００３８】
本実施形態における「伝熱を制御する構成」は、伝熱性を有する部材であるプレート３４を付加することにより、仕切り部材１２の元々の伝熱面積よりも広くしたものである。
これにより、第一の区画１１Ａ側の伝熱面積は大きくなり、第二の区画１１Ｂで発生する熱を、仕切り部材１２を介して効率よく第一の区画１１Ａに移動させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、反応容器１１の底面を延ばして、処理中に析出する無機固形物が沈降して堆積するための固形物貯留区画１１Ｄを設けている。すなわち、無機固形物を分離、除去する手段を備えている。
無機性の固形物を多く含む廃液を処理すると、処理中に無機固形物が装置内で析出し、配管や反応器が閉塞し、処理効率が低下するという問題がある。
高温高圧下の酸化処理では、廃液は配管を通じて高温高圧の反応器内に導入される。
廃液を高圧条件下で温度を上昇させて、水が超臨界状態または過熱水蒸気となった場合、水の密度が大きく低下するため、それまで廃液中に分散していた水に不溶な無機物などの固体である無機固形物が析出する。
配管内で廃液中に溶解していた無機塩が析出する場合もある。
【００４０】
高温高圧の条件下では水の輸送能力も低下するため、これら無機固形物や無機塩などの固体は装置配管中に析出、蓄積し、配管を閉塞させることが多い。
反応器に導入する前の廃液に分散している無機固形物を、沈殿、凝集などの一般的な方法で除去すれば、反応器内での無機固形物の析出量を減らして、装置の閉塞を防止することができる。
しかしながら、この場合、無機固形物以外にも、有機物も除去されてしまう。
有機物は、高温高圧下で超臨界水や過熱水蒸気で酸化分解され、低分子化して流体に溶解することから、反応器の閉塞にはほとんど影響がない。
有機物を除去した場合、有機物の分解による熱エネルギーが利用できなくなるため、ランニングコストが高くなってしまう。
【００４１】
本実施形態では、反応器内の熱効率の向上と、無機固形物を効率的に分離、除去することとの両立を目的としている。
【００４２】
第一の区画１１Ａの上部では、被処理物と酸化剤とが混合される。
被処理物と酸化剤との混合流体Ｍは、第二の区画１１Ｂから移動する熱等で加熱されることで、水が液体状態から超臨界状態又は過熱水蒸気状態に変化する。
このとき、水中に分散していた無機固形物は水から分離されて析出する。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、水中に分散していた有機固形物は第一の区画１１Ａで低分子化することで、高温高圧下で超臨界水や過熱水蒸気に溶解する。
具体的には、水中に分散していた有機物は、高温高圧下で超臨界水や過熱水蒸気や触媒によって、その一部が酸化分解されるか、低分子化される。
有機物は酸化分解または低分子化されることで、高温高圧下で超臨界水や過熱水蒸気に溶解して混合流体Ｍに混合される。
【００４３】
第一の区画１１Ａ内の混合流体Ｍと無機固形物Ｓは、折り返し空間１１Ｃに進むが、無機固形物は混合流体に比べて密度が高いため、図中点線の矢印で示すように、重力落下によって固形物貯留区画１１Ｄに進入し、堆積する。
本実施形態では、このように無機固形物Ｓと混合流体Ｍの分離に重力を利用しており、この重力分離を可能ならしめるために、反応器１０を一端側を上側、他端側を下側とする縦型としている。
無機固形物Ｓと混合流体Ｍの分離を別の手段によって行う場合、流体の流れの向きは本実施形態に限定されない。
【００４４】
第二の区画１１Ｂに流入する混合流体Ｍは、無機固形物が完全に取り除かれた状態となる。
無機固形物は反応容器１１の底部に堆積するため、無機固形物によって反応容器１１が閉塞することがない。
【００４５】
[実施例１]
本発明の効果を確認するための実施例を以下に説明する。
図６に示すように、図３で示した構成を用いて実験を行った。温度センサ３５ａは第一の区画１１Ａの入り口温度を測定できるように配置され、温度センサ３５ｂは第一の区画１１Ａの出口温度を測定できるように配置されている。
温度センサ３５ｃは第二の区画１１Ｂの平均温度を測定できるように、第二の区画１１Ｂの上下方向の中央部に配置されている。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
運転条件と反応容器１１内の第一の区画１１Ａ及び第二の区画１１Ｂの温度を表１に示す。
表１に示すように、本実施例では、反応容器内の圧力１０ＭＰａ、反応容器内での滞留時間５３ｓ、廃液流量２０ｋｇ／ｈ、空気流量２．９ｋｇ／ｈという条件で廃液を無害化することができた。
第一の区画１１Ａにおいて、流入した流体の温度を、加熱器をオンすることなく、３４０℃から４４０℃に上昇させることができた。
これは、第二の区画１１Ｂの酸化分解による熱が第一の区画１１Ａに移動したためである。このとき、第二の区画１１Ｂの平均温度は４５０℃であった。
【００４８】
以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は実施形態および実施例になんら限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記各実施形態では仕切り部材を円筒状としたが、単板状としても同様の効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１０  反応器
１１Ａ  第一の区画
１１Ｂ  第二の区画
１１Ｄ  固形物貯留区画
１２  仕切り部材
１８、３２  伝熱性を有する部材としてのフィン
２７、２９  触媒
３４  伝熱性を有する部材としてのプレート
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特許第３４３７７３７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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