(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のを防止することによって配管詰まりを防止すると共に、廃棄物処理装置から排出される排出液の量の増加を防止する。【解決手段】高温・高圧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、上記減圧工程後の上記処理済液Ｙの一部もしくは全量を冷却して冷却水Ｙ’として上記処理済液Ｙにフィードバックす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】
高温・高圧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、
前記減圧工程後の前記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として前記処理済液にフィードバックす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】
前記冷却水は、前記減圧工程直後の前記処理済液にフィードバック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】
前記処理済液は、前記冷却水が流れる配管の断面中央部近傍に直接流入されることによって冷却されることを特徴とする請求項２記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記減圧工程前の前記処理済液を前記処理済液中に有機物からなる軟性の異物が析出しないような温度にまで冷却する補助冷却工程を有し、
前記減圧工程は、前記補助冷却工程後の前記処理済液を飽和水蒸気圧にまで減圧する第１減圧工程と、該第１減圧工程後の前記処理済液をさらに減圧する第２減圧工程とを有し、
前記冷却水は、前記第１減圧工程と前記第２減圧工程との間の前記処理済液に圧入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５】
前記冷却水の流量は、前記処理済液が前記減圧工程後の飽和水蒸気温度以下となるように規定されることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の廃棄物処理方法。
【請求項６】
高温・高圧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、
前記減圧バルブから排出された前記処理済液を冷却して前記処理済液にフィードバックさせる冷却循環機構を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項７】
前記冷却循環機構は、前記減圧バルブ直後の配管に接続されることを特徴とする請求項６記載の廃棄物処理装置。
【請求項８】
前記減圧バルブより前段の前記処理済液と前記有機廃棄物とを熱交換させることによって前記処理済液を補助的に冷却する予熱器を有し、前記減圧バルブは、前記予熱器から排出された前記処理済液を飽和水蒸気圧まで減圧する第１減圧バルブと、該第１減圧バルブから排出された前記処理済液をさらに減圧する第２減圧バルブとを備え、
前記冷却循環機構は、前記減圧バルブから排出された前記処理済液の一部を冷却する熱交換器と該熱交換器から排出された前記処理済液を加圧する加圧ポンプとを備え、かつ、前記第１減圧バルブと前記第２減圧バルブとの間に接続されることを特徴とする請求項６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、亜臨界の高温・高圧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、高温・高圧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、その配管の内壁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の内壁にのみ付着しているため、処理済液が予熱器及びクーラの配管の内壁に接触して徐々に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。
このような問題に対して、大量の冷却媒体を混合させ冷却することで、冷却過程における処理済液と配管の内壁との温度差を少なくし、有機物からなる軟性の異物が配管の内壁に付着しないようにすることが考えられる。しかしながら、このような場合には、水熱反応装置から排出される排出液が多くなってしまう。
また、配管内に異物が付着しにくい熱交換器等を予熱器及びクーラとして用いることも考えられるが、このような熱交換器は、加圧状態で使用することは難しい。
【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のを防止することによって配管詰まりを防止すると共に、廃棄物処理装置から排出される排出液の量の増加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、高温・高圧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、上記減圧工程後の上記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として上記処理済液にフィードバックす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、上記冷却水は、上記減圧工程直後の上記処理済液にフィードバック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、第２の手段において、上記処理済液は、上記冷却水が流れる配管の断面中央部近傍に直接流入されることによって冷却され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、上記減圧工程前の上記処理済液を上記処理済液中に有機物からなる軟性の異物が析出しないような温度にまで冷却する補助冷却工程を有し、上記減圧工程は、上記補助冷却工程後の上記処理済液を飽和水蒸気圧にまで減圧する第１減圧工程と、この第１減圧工程後の上記処理済液をさらに減圧する第２減圧工程とを有し、上記冷却水は、上記第１減圧工程と上記第２減圧工程との間の上記処理済液に圧入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、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記冷却水の流量は、上記処理済液が上記減圧工程後の飽和水蒸気温度以下となるように規定されるという構成を採用する。
【００１１】
廃棄物処理装置に係る第１の手段として、高温・高圧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、上記減圧バルブから排出された上記処理済液を冷却して上記処理済液にフィードバックさせる冷却循環機構を備えるという構成を採用する。
【００１２】
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、上記冷却循環機構は、上記減圧バルブ直後の配管に接続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３の手段として、上記第１の手段において、上記減圧バルブより前段の上記処理済液と上記有機廃棄物とを熱交換させることによって上記処理済液を補助的に冷却する予熱器を有し、上記減圧バルブは、上記予熱器から排出された上記処理済液を飽和水蒸気圧まで減圧する第１減圧バルブと、この第１減圧バルブから排出された上記処理済液をさらに減圧する第２減圧バルブとを備え、上記冷却循環機構は、上記減圧バルブから排出された上記処理済液の一部を冷却する熱交換器とこの熱交換器から排出された上記処理済液を加圧する加圧ポンプとを備え、かつ、上記第１減圧バルブと上記第２減圧バルブとの間に接続されるという構成を採用する。
【００１４】
【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。
【００１５】
（第１実施形態）
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は冷却循環機構、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、Ｙ’は冷却水である。
【００１６】
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。
【００１７】
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後段に配管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を亜臨界の高温・高圧状態（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。
【００１８】
減圧バルブ８は、処理済液Ｙを減圧して配管ｆを介して排出するものである。また、この配管ｆは、減圧バルブ８の直後において後述する冷却循環機構７の配管ｈに接続されている。
図２は、配管ｆと配管ｈ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ｆは、当該配管ｆの端部が配管ｈの断面中央部近傍に位置するように、配管ｈに挿通状態で配されている。
【００１９】
図１に戻り、減圧バルブ８の後段には、配管ｈを介して供給される処理済液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ｈは、貯留槽９の下部に接続されている。
【００２０】
冷却循環機構７は、貯留槽９の上部に接続された配管ｇを介して外部に排出される処理済液Ｙの一部を冷却して冷却水Ｙ’とし、配管ｈを介して処理済液Ｙにフィードバックして混合させるものである。この冷却循環機構７は、配管ｇから処理済液Ｙの一部を配管ｈに取り込むための取込ポンプ７１と、取込ポンプ７１から供給される処理済液Ｙを冷却して冷却水Ｙ’とする熱交換器７２とを備えている。なお、この熱交換器７２としては、配管詰まりが生じにくい、すなわち配管の内壁に異物が付着しにくいスパイラル熱交換器等が用いられる。
なお、本発明に係る冷却循環機構は、本第１実施形態において取込ポンプ７１、熱交換器７２及び配管ｈによって構成されている。
【００２１】
次に、このように構成された第１実施形態に係る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。
【００２２】
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。
【００２３】
この循環経路には、先に水熱反応器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）。
【００２４】
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。そして、処理済液Ｙは、減圧バルブ８によって減圧された後に配管ｆを介して排出される（減圧工程）。
そして、配管ｆを介して排出された処理済液Ｙは、冷却水Ｙ’の流れる配管ｈに流入し、処理済液Ｙと冷却水Ｙ’とが混合される。これによって、処理済液Ｙが冷却される（冷却工程）。通常、配管ｄを流れる処理済液Ｙは、上述の水熱反応工程において２８０℃程度に加温され、さらに、６ＭＰａ程度の圧力がかけられている。このため、処理済液Ｙは、一時的に減圧バルブ８で減圧されることによって、瞬間的にフラッシュ（突沸）するが、配管ｆが減圧バルブ８の直後の配管ｈに接続されているために、すぐに冷却され液相化される。また、図２に示すように、配管ｆは、当該配管ｆの端部が配管ｈの断面中央部近傍に位置するように、配管ｈに挿通状態で配されているため、処理済液Ｙが瞬間的にフラッシュすることによって析出した異物は、配管ｆ及び配管ｈの内壁に付着することなく処理済液Ｙと共に流される。したがって、配管ｆ及び配管ｈが目詰まりすることはない。
なお、配管ｆ及び配管ｈは、上述のフラッシュに耐えうるような剛性を有する部材によって形成されていることが好ましい。
このように、冷却水Ｙ’と減圧バルブ８から排出された処理済液Ｙとが混合されることによって、処理済液Ｙが一気に冷却されるので、処理済液Ｙが冷却される過程において発生する有機物からなる軟性の異物が発生しにくい。したがって、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することができる。
【００２５】
冷却水Ｙ’は、配管ｇを介して貯留槽９から排出される処理済液Ｙの一部を取込ポンプ７１によって配管ｈに取込み、この取込んだ処理済液Ｙを熱交換器７２によって冷却することによって生成される。この場合、処理済液Ｙは、熱交換器７２によって間接的に冷却されることとなるが、熱交換器７２として配管詰まりが発生しにくいスパイラル熱交換器等を用いているために、熱交換器７２において配管詰まりが生じることも防止される。なお、配管詰まりが発生しにくいスパイラル熱交換器等を熱交換器７２として用いることができるのは、配管ｈにおける処理済液Ｙが減圧バルブ８によって減圧されているためである。
なお、配管ｇから取込む処理済液Ｙの流量、すなわち冷却水Ｙ’の流量は、減圧バルブ８後の処理済液Ｙが飽和水蒸気温度以下となるように規定される。したがって、例えば、上述のような２８０℃の処理済液Ｙを７５℃まで、５０℃の冷却水Ｙ’によって冷却する場合には、冷却水Ｙ’の流量は、配管ｆから排出される処理済液Ｙの流量に対して約８倍となる。
【００２６】
このように、本実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置によれば、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することができる共に、貯留槽９から排出される処理済液Ｙの一部を冷却水Ｙ’として用いるために廃棄物処理装置から排出される処理済液Ｙ（排出液）の量の増加を防止することができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態においては第１実施形態と異なる部分について説明する。
図３は、本第２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。この図において、符号４は予熱器、８１は第１減圧バルブ、８２は第２減圧バルブ、７３は第２加圧ポンプである。
【００２８】
予熱器４は、加圧ポンプ３から供給された余剰汚泥Ｘと水熱反応器６から供給された処理済液Ｙとを熱交換することによって、処理済液Ｙを補助的に冷却する熱交換器であり、配管ｂ及び配管ｄが挿通されている。
【００２９】
第１減圧バルブ８１は予熱器４から排出された処理済液Ｙを飽和水蒸気圧にまで減圧するものであり、配管ｄに接続されている。この第１減圧バルブ８１からは配管ｉが延在しており、この配管ｉには第２減圧バルブ８２が接続されている。そして、この配管ｉには、上記第１実施形態において示した冷却水Ｙ’が流れる配管ｈが接続されている。また、第２減圧バルブ８２は配管ｅを介して貯留槽９に接続されている。
【００３０】
第２加圧ポンプ７３は、熱交換器７２の後段に設けられており、配管ｇから所定流量の処理済液Ｙを取込む機能及び取込んだ機能液Ｙを配管ｉにおける処理済液Ｙと同様の圧力まで加圧する機能を担うものである。
なお、本第２実施形態に係る水熱反応装置には、上記第１実施形態で示した減圧バルブ８及び取込みポンプ７２は備えられていない。
また、本発明に係る冷却循環機構７は、本第２実施形態において熱交換器７２、第２加圧ポンプ及び配管ｈによって構成されている。
【００３１】
続いて、このように構成された本第２実施形態に係る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。
【００３２】
余剰汚泥Ｘは、加圧ポンプ２から排出されて予熱器４に供給されることによって、先に水熱反応器用循環ポンプ５、水熱反応器６及び配管ｃからなる循環経路から排出された処理済液Ｙと熱交換され、これによって予熱されて上記循環経路に供給される。
このように、処理済液Ｙを予熱器４によって予熱することによって、後段の水熱反応器６において用いられる熱エネルギを削減することができ、水熱反応器６の負担を軽減させることが可能となる。
【００３３】
そして、循環経路から排出された処理済液Ｙは、上記予熱器４に供給されることによって、余剰汚泥Ｘと熱交換されて、有機物からなる軟性の異物が処理済液Ｙ中に析出しないような温度範囲において補助的に冷却される（補助冷却工程）。なお、ここで「補助的」と言ったのは、予熱器４において処理済液Ｙを減圧後にフラッシュしないような温度まで完全に冷却する意ではないことを示すためである。
【００３４】
有機物からなる軟性の異物は処理済液Ｙが１３０℃以上の場合には析出しないことが確認されているので、具体的には、予熱器４によって処理済液Ｙを１８０℃にまで冷却する。
【００３５】
このような１８０℃にまで冷却された処理済液Ｙは、２ＭＰａ（飽和水上気圧以下）程度の圧力であってもフラッシュしないために、第１減圧バルブ８１によって２ＭＰａまで減圧される（第１減圧工程）。そして、処理済液Ｙは、配管ｉにおいて配管ｈから圧入される冷却水Ｙ’と混合されることによって、一気に例えば７５℃にまで冷却される。
【００３６】
したがって、第２加圧ポンプ７３は、冷却水Ｙ’を２ＭＰａ程度にまで加圧するだけで良いので、加圧ポンプ７３の負担を軽減させることができる。
なお、６ＭＰａ程度まで冷却水Ｙ’を加圧できるような加圧ポンプを設置できるような場合には、単一の減圧バルブを設け、当該減圧バルブより前の処理済液Ｙに冷却水Ｙ’を供給しても良い。
【００３７】
そして、冷却水Ｙ’を供給されることによって冷却された処理済液Ｙは、第２減圧バルブ８２によってさらに減圧される（第２減圧工程）。その後、冷却水Ｙ’は配管ｅを介して貯留槽９に供給される。
【００３８】
このような第２実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置によれば、上記第１実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置と同様の効果を奏すると共に、処理済液Ｙがフラッシュすることがないので、配管にフラッシュに耐えうるような剛性を備えさせる必要がなくなる。
【００３９】
また、上記第１及び第２実施形態に示した水熱反応方法及び装置によれば、万一配管内に有機物からなる軟性の異物が付着し、配管が目詰まりした場合であっても、処理済液Ｙが冷却される部位が減圧後であるために、容易にメンテナンスを行うことができる。
【００４０】
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。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温・高圧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、上記減圧工程後の上記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として上記処理済液にフィードバックす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のを防止することによって配管詰まりを防止すると共に、廃棄物処理装置から排出される排出液の量の増加を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態に係る配管ｆと配管ｈとの接続部位の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２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。
【符号の説明】
１……ホッパ
２……払出ポンプ
３……加圧ポンプ
４……予熱器
５……水熱反応器用循環ポンプ
６……水熱反応器
７……冷却循環機構
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
Ｙ’……冷却水（冷却媒体）
【図１】
2005052707.tif 000003
【図２】
2005052707.tif 000004
【図３】
2005052707.tif 000005