(57)【要約】【課題】配管内に有機物からなる軟性の異物が付着することを防止することによって配管詰まりを防止する。【解決手段】高圧・高温下状態の有機廃棄物Ｘを液状化して処理済液Ｙとする水熱反応工程と、上記処理済液Ｙを減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、上記減圧工程前に冷却媒体Ｚを直接上記処理済液Ｙと混合させることによって、上記処理済液Ｙを冷却する冷却工程を有する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧・高温下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、前記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、
前記減圧工程前に冷却媒体を直接前記処理済液と混合させることによって、前記処理済液を冷却する冷却工程を有することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
前記冷却工程において、前記処理済液は、前記減圧工程後における飽和蒸気温度に冷却されることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】
前記冷却工程は、前記処理済液に前記冷却媒体を流入させる流入工程と、前記処理済液と前記冷却媒体とを混合させる混合工程とを有することを特徴とする請求項１または２記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記水熱反応工程において、前記有機廃棄物は１５０〜３００℃に加温されかつ加温された温度における飽和水蒸気圧以上に加圧されることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の廃棄物処理方法。
【請求項５】
高圧・高温下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、前記処理済液を冷却する冷却工程と、冷却された前記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法において、
前記有機廃棄物に代わり水を用いることによって、前記処理済液が流れる流路配管内を清掃するクリーニング工程を有することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項６】
前記クリーニング工程は、前記水を高圧・高温化する加圧・加温工程と、前記水を減圧する水減圧工程とからなることを特徴とする請求項５記載の廃棄物処理方法。
【請求項７】
前記加圧・加温工程において、前記水は、２００℃以上に加温されかつ加温された温度における飽和水蒸気圧に加圧されることを特徴とする請求項６記載の廃棄物処理方法。
【請求項８】
高圧・高温状態の有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、前記処理済液を減圧して排出する減圧バルブとを有する廃棄物処理装置であって、
前記減圧バルブの前段において、前記処理済液に冷却媒体を直接流入する冷却媒体供給部を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項９】
前記処理済液と前記冷却媒体とを混合させる混合部を有することを特徴とする請求項８記載の廃棄物処理装置。
【請求項１０】
前記混合部は、前記処理済液と前記冷却媒体とが混合されるような長さを有する配管であることを特徴とする請求項９記載の廃棄物処理装置。
【請求項１１】
前記処理済液が流れる配管の内、少なくとも前記処理済液に前記冷却媒体が流入される部位に対応した部分には、ポリ４フッ化エチレン加工が施されていることを特徴とする請求項８〜１０いずれかに記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、余剰汚泥等の有機廃棄物を処理する方法として、亜臨界状態の水熱反応を利用した処理方法が提案されている。この水熱反応を利用した有機廃棄物の処理方法（以下、水熱反応方法と称する）は、亜臨界の高圧・高温状態の有機廃棄物を水熱反応処理することによって、有機廃棄物を液状化して処理済液とし、この処理済液を減圧してから外部に排出するものである。
このような水熱反応方法を採用する水熱反応装置（廃棄物処理装置）は、通常、高圧・高温状態の有機廃棄物を水熱反応処理する水熱反応器と、当該水熱反応器から排出された処理済液と有機廃棄物とを間接的に熱交換することによって処理済液を冷却かつ有機廃棄物を予熱する予熱器と、処理済液を冷却水等の冷却媒体によって間接的に冷却するクーラと、処理済液を減圧する減圧バルブとを備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−１４５８６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような水熱反応装置を実際に稼動している内に、予熱器及びクーラにおいて、配管詰まりが生じることが分かった。これらの予熱器及びクーラを分解してみると、その配管内に有機物からなる軟性の異物が付着していることが判明した。このような軟性の異物は、予熱器及びクーラの配管においてのみ付着しているため、処理済液が冷却される過程において生成されるものであると考えられる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着することを防止することによって配管詰まりを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、廃棄物処理方法に係る第１の手段として、高圧・高温下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、上記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、上記減圧工程前に冷却媒体を直接上記処理済液と混合させることによって、上記処理済液を冷却する冷却工程を有するという構成を採用する。
【０００７】
廃棄物処理方法に係る第２の手段として、上記第１実施形態において、上記冷却工程において、上記処理済液は、上記減圧工程後における飽和蒸気温度に冷却されるという構成を採用する。
【０００８】
廃棄物処理方法に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記冷却工程は、上記処理済液に上記冷却媒体を流入させる流入工程と、上記処理済液と上記冷却媒体とを混合させる混合工程とを有するという構成を採用する。
【０００９】
廃棄物処理方法に係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記水熱反応工程において、上記有機廃棄物は１５０〜３００℃に加温されかつ加温された温度における飽和水蒸気圧以上に加圧されるという構成を採用する。
【００１０】
廃棄物処理方法に係る第５の手段として、高圧・高温下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、上記処理済液を冷却する冷却工程と、冷却された上記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法において、上記有機廃棄物に代わり水を用いることによって、上記処理済液が流れる流路配管内を清掃するクリーニング工程を有するという構成を採用する。
【００１１】
廃棄物処理方法に係る第６の手段として、上記第５の手段において、上記クリーニング工程は、上記水を高圧・高温化する加圧・加温工程と、上記水を減圧する水減圧工程とからなるという構成を採用する。
【００１２】
廃棄物処理方法に係る第７の手段として、上記第６の手段において、上記加圧・加温工程において、上記水は、２００℃以上に加温されかつ加温された温度における飽和水蒸気圧に加圧されるという構成を採用する。
【００１３】
廃棄物処理装置に係る第１の手段として、高圧・高温状態の有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、上記処理済液を減圧して排出する減圧バルブとを有する廃棄物処理装置であって、上記減圧バルブの前段において、上記処理済液に冷却媒体を直接流入する冷却媒体供給部を備えるという構成を採用する。
【００１４】
廃棄物処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記処理済液と上記冷却媒体とを混合させる混合部を有するという構成を採用する。
【００１５】
廃棄物処理装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、上記混合部は、上記処理済液と上記冷却媒体とが混合されるような長さを有する配管であるという構成を採用する。
【００１６】
廃棄物処理装置に係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記処理済液が流れる配管の内、少なくとも上記処理済液に上記冷却媒体が流入される部位に対応した部分には、ポリ４フッ化エチレン加工が施されているという構成を採用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の一実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係わる水熱反応装置（廃棄物処理装置）の概略構成図である。この図において、符号１はホッパ、２は払出ポンプ、３は加圧ポンプ、５は水熱反応器用循環ポンプ、６は水熱反応器、７は冷却水供給部（冷却媒体供給部）、８は減圧バルブ、９は貯留槽、また、Ｘは余剰汚泥（有機廃棄物）、Ｙは処理済液、Ｚは冷却水（冷却媒体）である。
【００１９】
ホッパ１は、外部から供給された余剰汚泥Ｘを一時的に貯留するものである。このホッパ１の下端は、開口端として形成されており、払出ポンプ２が接続されている。この払出ポンプ２は、余剰汚泥Ｘの排出量を規定するものであり、ホッパ１に貯留された余剰汚泥Ｘを配管ａを介して加圧ポンプ３に供給するものである。
【００２０】
加圧ポンプ３は、払出ポンプ２から供給された余剰汚泥Ｘを、所定の圧力に加圧して配管ｂを介して排出するものである。
加圧ポンプ３の後段には、図示するように、水熱反応器用循環ポンプ５、水熱反応器６及び配管ｃからなる循環経路が配置されている。
水熱反応器６は、自らに供給される余剰汚泥Ｘを亜臨界の高圧・高温状態（１５０〜３００℃かつその温度における飽和水蒸気圧以上の圧力）で水熱反応処理することによって、液状化して処理済液Ｙとして排出するものである。
また、水熱反応器用循環ポンプ５は、上記処理済液Ｙと余剰汚泥Ｘとを混合状態で矢印方向に配管ｃを介して循環させるものである。
【００２１】
冷却水供給部７は、水熱反応器用循環ポンプ５、水熱反応器６及び配管ｃからなる循環経路から配管ｄを介して排出される処理済液Ｙに対して配管ｅを介して処理済液Ｙと同程度に加圧した直接冷却水を流入するものである。
【００２２】
図２は、配管ｄと配管ｅとの接続部位の拡大断面図である。この図に示すように、配管ｄと配管ｅとは、冷却水Ｚの流れに対して処理済液Ｙの流れをぶつけるようにＴ字型に接続されている。そして、この接続部位近傍の配管ｄ及び配管ｅの内壁部には、ポリ４フッ化エチレンによるコーティングが施されている。
この配管ｄと配管ｅとの接続部位から減圧バルブ８まで（混合部）は、処理済液Ｙと冷却水Ｚとが充分に混合されるように、例えば長さが１．５ｍ程度に設計されている。なお、配管ｄ内に処理済液Ｙと冷却水Ｚとを混合させるための攪拌装置等を配置することも考えられるが、配管詰まりを生じる原因となる可能性が想定されるため、配管ｄと配管ｅとの接続部位から減圧バルブ８までを充分な長さに設計する方が良い。
【００２３】
図１に戻り、減圧バルブ８は、処理済液Ｙと冷却水Ｚが混合された排水を減圧して配管ｆを介して排出するものである。
減圧バルブ８の後段には、処理済液Ｙを、例えば、常に２０ｍの高さに貯留しておく貯留槽９が配置されており、配管ｆは、貯留槽９の下部に接続されている。したがって、配管ｆ内の圧力は、貯留槽９に貯留された処理済液Ｙの重量によって、０．０２ＭＰａ程度となる。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る廃棄物処理装置は、例えば、処理済液Ｙ中に含有された有機物を分解除去するための生物反応槽を備える有機物分解装置に接続されている。そして、貯留槽９から排出された処理済液Ｙは、例えば、このような生物反応槽に供給される。
なお、通常、上記有機物分解反応装置には、当該有機物分解反応装置に用いられる冷却水を生成して有機物分解反応装置内を循環させる冷却塔が備えられている。この冷却塔は、水を一度気化させることによって冷却するものが一般的であるため、冷却水の水質低下を防止するために循環する冷却水の一部を外部に排出している。したがって、この冷却塔の外部に排出される冷却水の一部を冷却水供給部７によって加圧して処理済液Ｙに流入することで、有機物分解装置の冷却水を有効活用することができる。
【００２５】
次に、このように構成された廃棄物処理装置における廃棄物処理方法について説明する。
【００２６】
ホッパ１に供給された余剰汚泥Ｘは、ホッパ１によって一時的に貯留された後に、払出ポンプ２によって、所定量が連続的に配管ａを介して後段の加圧ポンプ３に供給される。そして、余剰汚泥Ｘは、この加圧ポンプ３によって所定の圧力に加圧され、さらに配管ｂを介して、水熱反応器用循環ポンプ５、水熱反応器６及び配管ｃからなる循環経路に供給される。
【００２７】
この循環経路には、予め水熱反応器６によって水熱処理された処理済液Ｙが水熱反応用循環ポンプ５によって循環されている。余剰汚泥Ｘは、この循環経路を循環する処理済液Ｙに混合されて水熱反応器６に供給される。余剰汚泥Ｘは、この水熱反応器６において亜臨界状態で水熱処理されることによって液状化され、処理済液Ｙとして水熱反応器６から排出される（水熱反応工程）。
【００２８】
水熱反応器６から排出された処理済液Ｙは、その一部が循環経路から配管ｄを介して排出される。この配管ｄは、上述のように、冷却水供給部７から供給される冷却水Ｚが流れる配管ｅと接続されており、したがって処理済液Ｙには、冷却水Ｚが流入される（流入工程）。
その後、処理済液Ｙは、配管ｄと配管ｅとの接続部位から減圧バルブ８に至るまでの間に充分に混合されることによって均一に冷却される（混合工程）。そして、減圧バルブ８によって減圧された処理済液Ｙは、貯留槽９に配管ｆを介して供給された後、例えば、外部の有機物分解反応装置等に供給される。
このように、冷却水Ｚを処理済液Ｙに直接混合することによって、配管の内壁面と処理済液Ｙとの温度差が少なくなり、有機物からなる軟性の異物が配管内に付着しにくくなる。
また、冷却水供給部７から任意の流量の冷却水Ｚを処理済液Ｙに流入させることができるので、処理済液Ｙの汚れ係数等の変動によらず、処理済液Ｙの温度をコントロールすることが可能となる。
【００２９】
なお、上述した有機物から軟性の異物は、処理済液Ｙの温度が低温になるほど生成される傾向が見られるので、減圧バルブ８によって減圧された後の処理済液Ｙの温度をできるだけ高温状態とすることが好ましい。そこで、本実施形態において、冷却水Ｚは、処理済液Ｙの温度が１２０℃となるようにその供給量が調整される。
これは、上述のように、減圧バルブ８の後段の配管ｆが処理済液Ｙを２０ｍ程度貯留した貯留槽９の下部に接続されていることによって配管ｆ内が０．０２ＭＰａ程度の加圧状態となっているためであり、１２０℃が配管ｆ内の飽和水蒸気温度となっているためである。
【００３０】
また、配管ｄと配管ｅとの接続部位の内壁面には、上述のように、ポリ４フッ化エチレンによるコーティングが施されているので、仮に冷却水Ｚと混合されることによって処理済液Ｙが冷却された際に有機物から軟性の異物が生成された場合であっても、有機物から軟性の異物が配管ｄ及び配管ｅの内壁面に付着することを防止できる。
【００３１】
このように、本発明に係る廃棄物処理方法及び装置によれば、冷却水Ｚを直接処理済液Ｙに混合することによって、有機物からなる軟性の異物が配管内に付着することが防止されるため、配管詰まりを防止することが可能となる。
【００３２】
なお、上記実施形態に示した廃棄物処理装置を実際に連続稼動させた場合には、有機物からなる軟性の異物が配管内に付着することがなく、配管詰まりを防止できることが確認された。
【００３３】
なお、上述のように、冷却水Ｚを直接処理済液Ｙに混合し、さらに、処理済液Ｙが流れる配管ｄと冷却水Ｙが流れる配管ｅとの接続部位近傍の配管の内壁面がポリ４フッ化エチレンによるコーティングを施されている場合であっても、廃棄物処理装置を長時間に亘って稼動している内に有機物からなる軟性の異物が配管内に徐々に付着する可能性がある。
【００３４】
このような場合には、高温化した水を処理済液Ｙが流れる配管（流路）内に流すことによって、有機物からなる軟性の異物を除去（清掃）することが可能である（クリーニング工程）。
具体的には、冷却水供給部７から冷却水Ｚの供給を停止し、余剰汚泥Ｘの代わりに、水をホッパ１に供給する。そして、水は加圧ポンプ３、水熱反応器６によって高圧・高温状態とされて流れる（加圧・加温工程）。これによって、有機物からなる軟性の異物が生成される可能性がある配管ｄと配管ｅとの接続部位近傍に高圧・高温化された水が流れるので、配管の内壁面に付着した有機物からなる軟性の異物を除去することが可能となる。
その後、水は、減圧バルブ８によって減圧される（水減圧工程）。なお、この場合、水は、高圧・高温状態であるために、減圧バルブ８によって減圧されることによって、いわゆるフラッシュを生じるが、これは、水であるが故に問題は生じない。
なお、このように有機物からなる軟性の異物を除去するための水の温度は、加圧状態で２００℃以上が好ましい。これは、従来から２００℃以上の処理済液Ｙが流れる配管内には、有機物からなる軟性の異物が付着しなかったためである。このようなクリーニング工程を、例えば月に１度行うことによって、より確実に配管詰まりを防止することが可能となる。
【００３５】
また、万一、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着して配管が目詰まりしたとしても、本実施形態に係る水熱処理装置は、冷却水Ｚを処理済液Ｙに直接流入させることによって処理済液Ｙが急激に冷却されるために、有機物からなる軟性の異物が付着する範囲が小さくなる。このため、水熱反応装置のメンテナンスが容易となる。
【００３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
例えば、上記実施形態において、本廃棄物処理装置に有機物除去装置が接続されている場合には、冷却媒体として、冷却塔によって生成される冷却水を用いることができると説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、有機物除去装置等から海等に排出される排水を冷却媒体として用いても良い。
【００３８】
また、上記実施形態において、処理済液Ｙが流れる配管ｄと冷却水Ｙが流れる配管ｅとの接続部位近傍の配管の内壁面がポリ４フッ化エチレンによるコーティングを施されている場合について説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、配管ｄ，ｅをポリ４フッ化エチレン樹脂からなる配管として構成しても良い。
【００３９】
また、上記実施形態におけるクリーニング工程において、余剰汚泥Ｘの代わりに水をホッパ１に供給し、この水を高圧・高温化して配管内に流した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、配管ｄの途中部位に直接、高圧・高温化した水を圧入することによって、配管ｄ及び配管ｅに水が流れるような構成を採用しても良い。
【００４０】
また、上記実施形態において、配管ｂの途中部位にヒータ等からなる予熱器を備え、余剰汚泥Ｘを予熱することによって水熱反応器６の負担を軽減させる構成を採用しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高圧・高温下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、上記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、上記減圧工程前に冷却媒体を直接上記処理済液と混合させることによって、上記処理済液を冷却する冷却工程を有するので、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着することを防止することによって配管詰まりを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る水熱反応装置（廃棄物処理装置）の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る配管ｄと配管ｅとの接続部位の拡大断面図である。
【符号の説明】
１……ホッパ
２……払出ポンプ
３……加圧ポンプ
５……水熱反応器用循環ポンプ
６……水熱反応器
７……冷却水供給部（冷却媒体供給部）
８……減圧バルブ
９……貯留槽
Ｘ……余剰汚泥（有機廃棄物）
Ｙ……処理済液
Ｚ……冷却水（冷却媒体）
【図１】
2005052706.tif 000003
【図２】
2005052706.tif 000004