(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、気液分離器を通して酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを水熱反応器に供給すると共に気液分離器を通して酸化槽に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離することを特徴とする水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法。
【請求項２】
水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを気液分離器を通して水熱反応器に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離することを特徴とする水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法。
【請求項３】
水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を洗浄水循環ラインを介して導入する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を酸化槽に導入する戻しラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽の高温・高圧洗浄水を水熱反応管に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えたことを特徴とする動植物残渣処理装置の洗浄装置。
【請求項４】
水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を酸化槽に導入する洗浄水循環ラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽からの高温・高圧洗浄水と空気と二酸化炭素を導入して気液分離する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を水熱反応器に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えたことを特徴とする動植物残渣処理装置の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ等の動植物残渣を水熱反応で処理するための水熱反応による動植物残渣処理装置に係り、特に水熱反応器内に付着した炭化物を除去できる水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生ゴミ等の動植物残渣は、専門業者により、回収，焼却，埋め立てという方法などで処理されていたが、近年各種ゴミ処理装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−３２８６９９号公報には、含水有機廃棄物を超臨界水酸化反応にて酸化分解することが開示されている。
【０００４】
しかし、超臨界による分解方法では、含水有機廃棄物の圧力・温度を超臨界状態まで上げて、酸化分解と処理能力の増大を図っているが、条件が厳しい分、配管等の腐食の問題も大きくなる。
【０００５】
そこで、本発明者等は、特願平１１−３３００００号（特開２００１−１４５８６０号公報、発明の名称；水熱反応による動植物残渣処理装置）にて、水を混入した動植物残渣を、亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応させ、分解された動植物残渣の分解物を減圧後に酸化槽で酸化して処理することを提案した。
【０００６】
これにより、動植物残渣を高温・高圧の水及び空気を用いて処理し、配管を腐食させることなく、しかも分解能で動植物残渣を水と二酸化炭素にまで分解でき、動植物残渣の下水放出が可能とすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動植物残渣を高温・高圧水で処理した際に、一部、未分解の有機物や残渣に含まれる糖類の脱水縮合により生じた炭化物が、水熱反応器の伝熱管の管壁に付着し、これが装置内の流動の低下や、水熱反応器の伝熱特性の劣化を引き起こす問題が発生することが判明した。
【０００８】
この炭化物の付着は、動植物残渣の種類にもよるが、糖類などを多く含む有機物、例えば、レストランから出される生ゴミ等が顕著であり、炭水化物等を処理するには避けられない問題である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、管壁に付着した炭化物を除去することができる水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、気液分離器を通して酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを水熱反応器に供給すると共に気液分離器を通して酸化槽に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離するようにした水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを気液分離器を通して水熱反応器に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離するようにした水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を洗浄水循環ラインを介して導入する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を酸化槽に導入する戻しラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽の高温・高圧洗浄水を水熱反応管に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えた動植物残渣処理装置の洗浄装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を酸化槽に導入する洗浄水循環ラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽からの高温・高圧洗浄水と空気と二酸化炭素を導入して気液分離する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を水熱反応器に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えた動植物残渣処理装置の洗浄装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
先ず、図１により動植物残渣処理装置を説明する。
【００２０】
図１において、１０は、生ゴミ等の動植物残渣からなる原料１１が収容される原料タンク、１２は亜臨界水による水熱反応を行うための上水タンク、１３は苛性ソーダ等が収容された薬液タンク、１４は動植物残渣の処理後の処理液を貯留する処理液タンクである。
【００２１】
原料タンク１０には、原料供給ライン１５が接続され、その原料供給ライン１５に昇圧ポンプ１６が接続される。
【００２２】
上水タンク１２には、給水ポンプ１７が接続され、その給水ライン１８が、原料タンク１０に接続される。
【００２３】
また原料タンク１０には、薬液タンク１３に接続された薬液供給ライン２０が接続され、そのライン２０に薬液ポンプ２１が接続される。
【００２４】
原料供給ライン１５には、二重管式の熱交換器２４が接続され、さらに原料供給ライン１５が水熱反応管２５の循環ライン２６に接続される。
【００２５】
水熱反応管２５には、熱媒循環ライン２７が接続され、その熱媒循環ライン２７には、熱媒循環ポンプ２８と熱媒加熱器２９が接続される。
【００２６】
水熱反応管２５は、二重管で構成され、内管３０内を原料が流れ、外管３２と内管３０間に熱媒が流れるようになっている。
【００２７】
循環ライン２６は、水熱反応管２５の内管３０の出口と入口を結び、その間に循環ポンプ３１が接続されて構成され、循環ポンプ３１の吸込側の循環ライン２６より分岐して分解物を熱交換器２４に送るライン３３ａが接続され、その熱交換器２４から酸化槽２２に送る分解物ライン３３が接続される。
【００２８】
この分解物ライン３３にはトリムクーラ３４と背圧調整弁３５が接続される。酸化槽２２には、供給された分解物を燃焼させて酸化するための酸化剤供給ライン３６が接続され、その出口に気液分離器２３が接続されると共にその液相側排出ライン３７に、酸化された分解物の一部を酸化槽２２に戻す戻しライン３９とポンプ４０とが接続される。
【００２９】
気液分離器２３の気相側排出ライン５０には凝縮器３８，背圧調整弁５２が接続され、気液分離器２３の液側には、分離された凝縮水を気液分離器２３に戻すライン５３が接続される。
【００３０】
液相側排出ライン３７には、戻しライン３９と分岐して、処理液を処理液タンク１４に戻す排出ライン４１が接続され、その排出ライン４１に、トリムクーラ４２、背圧調整弁４３が接続される。
【００３１】
処理液タンク１４は、その上部に分解ガス排気ライン４４が接続され、また下部に下水ライン４５が接続される。分解ガス排気ライン４４には、活性炭などからなる脱臭装置４６が接続されまた下水ライン４５には、その液の一部を原料タンク１０に戻すライン４７とポンプ４８が接続される。
【００３２】
また、原料タンク１０でガス化したガスはガスライン４９にて排気ライン４４に接続される。
【００３３】
なお、トリムクーラ３４，４２と凝縮器３８は、図示していないが冷水塔などからの冷水ｗが供給され、そのトリムクーラ３４，４２と凝縮器３８で冷却後の冷水ｗは冷水塔で空冷されて再度トリムクーラ３４，４２と凝縮器３８に供給されるようになっている。
【００３４】
次に、図１における動植物残渣の処理を説明する。
【００３５】
動植物残渣である原料１１を原料タンク１０に投入し、その原料タンク１０内に上水タンク１２からの上水を給水ライン１８にて導入し、また薬液タンク１３からの薬液を、薬液ポンプ２１にて薬液ライン２０を介して原料タンク１０内に導入してポンプ搬送可能な状態とし、その昇圧ポンプ１６より原料を原料供給ライン１５に供給すると共に熱交換器２４で、水熱反応管２５からの分解物と熱交換して加熱した後、循環ライン２６を介して水熱反応管２５に供給する。
【００３６】
水熱反応管２５内では、原料中の水は、高温高圧の亜臨界状態（３００℃、１００Ｋｇ／ｃｍ3 ）にされることで、動植物残渣中の有機物は、炭化水素等に分解される。この水熱反応においては、原料を循環ライン２６で繰り返し水熱反応管２５に循環することで、液の流速を確保して水熱反応器２５内での伝熱を促進させると共に、管内でのこげ付きを防止する。また原料には苛性ソーダ等の薬液を混入しているため、原料の分解が促進される。
【００３７】
この後、分解処理した原料は、ライン３３ａより熱交換器２４に排出されて、原料を加熱した後、トリムクーラ３４を通して冷却され、背圧調整弁３５で減圧されたのち、酸化槽２２に供給され、そこで、酸化剤供給ライン３６から供給された空気にて、可燃分や未反応の炭化物などが燃焼酸化され、気液分離器２３を通り、一部は戻しライン３９にて再度酸化槽２２に戻されて未酸化分が再度酸化される。
【００３８】
このように分解後の原料と、水熱反応管２５に供給する原料を熱交換させて熱回収を行うことで、熱媒加熱器２９での熱媒供給量を少なくできる。
【００３９】
その後、酸化後の分解原料は、排出ライン４１を通り、トリムクーラ４２でさらに冷却され、背圧調整弁４３で大気圧まで下げられた後、処理液タンク１４に排出される。
【００４０】
処理液タンク１４では、ガス分は、排気ライン４４より脱臭装置４６を通して排気され、液分は、下水ライン４５から排水される。
【００４１】
また気液分離器２３で分離されたガス分は、気相側排出ライン５０から凝縮器３８に導入されて冷却され、凝縮液分は、ライン５３にて気液分離器２３に戻され、ガス分は、背圧調整弁５２で減圧されて、図では示していないが、脱臭装置４６を通して排気される。
【００４２】
このように、図１の動植物残渣処理装置においては、従来の超臨界処理に比べて反応温度、圧力を緩和することで、原料の分解能力（ＣＯＤの低減）では低下するが、配管等の腐食の問題を軽減することが可能となる。また分解能力が低減した分は、水熱反応処理後に酸化槽２２で酸化反応プロセスにより酸化処理を行うことで、結果として十分な分解能力が得られる。
【００４３】
ところで、動植物残渣、特にレストラン等から廃棄される生ゴミには、炭水化物類が多く含まれ、これを高温・高圧水で処理した際に、一部未分解の有機物や残渣物中に含まれる糖類の脱水縮合による炭水化物が水熱反応器２５の内管３０や酸化槽２２の管壁に付着し、装置内の流動の低下や伝熱特性の劣化を引き起こす。
【００４４】
そこで、本発明においては、アルカリ水溶液と空気を高温・高圧水中に混入して高温・高圧洗浄水とし、これを装置の暖機運転中に水熱反応器２５の内管３０や酸化槽２２に流して、管壁に付着している有機物及び炭化物を高温・高圧洗浄水中に溶解させ、酸化し、二酸化炭素と水にまで分解して洗浄するようにしたものである。
【００４５】
これを、図１により、さらに詳しく説明する。
【００４６】
酸化槽２２から気液分離器２３に酸化後の処理物を供給するライン６０には、開閉弁５５ｃが接続され、その開閉弁５５ｃの上流側から分岐して、洗浄水供給ライン５４が接続される。この洗浄水供給ライン５４には開閉弁５５が接続されると共にそのライン５４が循環ライン２６の循環ポンプ３１の吐出側に接続される。
【００４７】
循環ライン２６の循環ポンプ３１の吸込側には、洗浄水循環ライン５４ａが接続される。この洗浄水循環ライン５４ａには、開閉弁５５ａが接続されると共にそのライン５４ａが、気液分離器２３に接続される。
【００４８】
酸化槽２２に接続された酸化剤供給ライン３６には、酸化槽２２に供給する空気量を調整する調整弁３６ａが接続される。
【００４９】
以上において、装置の暖機運転中或いは終了運転時に、原料タンク１０への原料１１の供給を行わない状態で、開閉弁５５ｂ，５５ｃを閉とし、開閉弁５５，５５ａを開とし、また循環ポンプ３１を停止した状態で、薬液タンク１３のアルカリ水溶液（苛性ソーダ）を薬液ポンプ２１より、また上水タンク１２より給水ポンプ１７にて適宜上水を原料タンク１０に供給し、昇圧ポンプ１６にて昇圧して熱交換器２４を介して水熱反応器２５の内管３０に、アルカリ水溶液を混入した高温・高圧水を供給し、その高温・高圧水を洗浄水循環ライン５４ａを通し、気液分離器２３に供給し、気液分離器２３より戻しライン３９、ポンプ４０にて酸化槽２２に供給する。酸化槽２２には、酸化剤供給ライン３６の調整弁３６ａにて適量の空気が供給され、酸化槽２２に供給されたアルカリ水溶液が混入された高温・高圧水に空気が混入されて高温・高圧洗浄水とされ、その高温・高圧洗浄水が、洗浄水供給ライン５４から水熱反応器２５の内管３０に供給され、再度洗浄水循環ライン５４ａ、気液分離器２３を通じて酸化槽２２に供給循環される。
【００５０】
このように高温・高圧水にアルカリ水溶液と空気を混入して高温・高圧洗浄水とし、これを水熱反応器２５と酸化槽２２に供給することで、管壁に付着した有機物は、二酸化炭素と水にまで分解される。
【００５１】
分解によって生成した二酸化炭素と余剰の空気は、気液分離器によって高温・高圧洗浄水と分離され、凝縮器３８、背圧調整弁５２，処理液タンク１４に流入し、排気ライン４４、脱臭装置４６を通って大気に排気される。
【００５２】
また、余剰の洗浄水は、排出ライン４１、トリムクーラ４２、背圧調整弁４３、処理液タンク１４に流入し、下水ライン４５から放流される。
【００５３】
この洗浄運転は、図示していないが、水熱反応器２５の循環ポンプ３１の吸込側と吐出側の差圧を検出し、その差圧が設定値より高くなったときに、水熱反応器２５内の内管３０に炭化物等が付着したとして、洗浄運転を行うようにする。
【００５４】
このように、本発明においては、アルカリ水溶液と空気を混入した高温・高圧洗浄水を用いて管壁に付着した付着物を化学的に除去するため、装置の解体を行うことなく、しかも自動で洗浄が行える。
【００５５】
図２は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００５６】
図１の形態においては、酸化槽２２から気液分離器２３に至るライン６０から分岐して洗浄水供給ライン５４を接続する例で説明したが、本形態においては、気液分離器２３の液相側排出ライン３７から酸化槽２２に分解物を戻す戻しライン３９に開閉弁５５ｃを接続し、その開閉弁５５ｃの上流側に、洗浄水供給ライン５４を接続し、水熱反応器２５からの洗浄水循環ライン５４ａを開閉弁５５ｃの下流側に接続し、その洗浄水供給ライン５４に開閉弁５５を、また洗浄水循環ライン５４ａに開閉弁５５ａを接続したもので、その他の構成は図１の形態と同じであるため、説明は省略する。
【００５７】
この図２において、装置の暖機運転中或いは終了運転時に、原料タンク１０への原料１１の供給を行わない状態で、開閉弁５５ｂ，５５ｃを閉とし、開閉弁５５，５５ａを開とし、また循環ポンプ３１を停止した状態で、洗浄運転を行うと、アルカリ水溶液（苛性ソーダ）が混入された上水が、原料タンク１０に供給され、昇圧ポンプ１６にて昇圧して熱交換器２４を介して水熱反応器２５の内管３０に、高温・高圧水として供給され、その高温・高圧水が洗浄水循環ライン５４ａを通し、ポンプ４０より酸化槽２２に供給され、酸化剤供給ライン３６から供給された空気と混合されて、高温・高圧洗浄水とされ、その高温・高圧洗浄水が、気液分離器２３に供給されて、洗浄水中に溶解しなかった余剰の空気が分離され、気液分離器２３より戻しライン３９、洗浄水供給ライン５４を介して水熱反応器２５の内管３０に供給され、再度洗浄水循環ライン５４ａ、ポンプ４０より酸化槽２２に供給して循環する。
【００５８】
この実施の形態においては、酸化槽２２でアルカリ水溶液を混入した高温・高圧水に空気を混入した後、気液分離器２３に供給して余剰の空気を分離するため、洗浄水による管壁に付着した炭化物の除去は、洗浄水中の溶存酸素で除去することとなり、酸化力は多少落ちるが、ポンプ４０のキャビテーションを起こすことを確実に防止できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アルカリ水溶液及び空気を混入して高温・高圧洗浄水とし、これを水熱反応器や酸化槽に供給して、その管壁に付着している有機物及び炭化物を溶解させると共に燃焼し、二酸化炭素と水にまで分解することができる。また高温・高圧洗浄水で化学的に付着物を除去するため、装置の解体を行うことが無く、自動で洗浄することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１０  原料タンク
２２  酸化槽
２３  気液分離器
２５  水熱反応管
５４  洗浄水供給ライン
５４ａ  洗浄水循環ライン
【図１】
0004483094.tif 000002
【図２】
0004483094.tif 000003