(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にピストンが軸芯方向に摺動自在に設けられ、該ピストンを挟んで反応槽と加圧槽とに区画されたシリンダと、
反応槽に有機性廃棄物を含む汚水を酸化剤とともに供給する供給手段と、
加圧槽に流体を圧送してピストンの移動により反応槽内の上記汚水を圧縮して湿式酸化処理を行うとともに、処理液を反応槽から外部に排出する加圧手段と、
上記湿式酸化処理を行う反応槽の部位を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする湿式酸化処理装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、流体を貯留する流体貯留タンクと、該流体貯留タンク内の流体を前記加圧槽に圧送する圧送ポンプとを備えてなる一方、前記供給手段により前記汚水が上記流体貯留タンク内の流体と熱交換された後に反応槽に供給されるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の湿式酸化処理装置。
【請求項３】
前記反応槽及び加圧槽と面するピストンの両端面がセラミック材で形成されるとともに、これら両端面間となるピストンの外周面にピストンリングが介装されたことを特徴とする請求項１又は２記載の湿式酸化処理装置。
【請求項４】
前記ピストンがシリンダの反応槽側の終端に達した際に、ピストンとシリンダ内との間に所定の空間を形成させるためのセラミック製の空間形成部材が設けられ、一方、シリンダには上記空間に高圧水を噴射する噴射手段が設けられたことを特徴とする請求項３記載の湿式酸化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式酸化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば生ごみ等の有機性廃棄物を含むスラリー化した汚水を反応装置の反応管に導入し、この反応管内で所定量の酸素等の酸化剤を供給しながら高温高圧下で湿式酸化処理する湿式酸化処理装置が提供されている。
【０００３】
具体的には、反応装置の内部に設けられたヒータの加熱により反応管内を高温にするとともに、上記汚水を高圧ポンプにより反応管に圧送することで当該反応管内を高圧し、これにより汚水を高温高圧下で湿式酸化処理している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように汚水を反応管に導入して当該反応管内を高温高圧下にし湿式酸化処理を行うものでは、反応装置内において反応管を汚水の処理に見合う所定の長さ確保する必要があるため、反応装置の構造の複雑化並びに大型化を招くとともに、安全上の面から高温高圧に耐えることができるように反応管を中心として反応装置自体を構成する必要があるため設備費の高騰を招き、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、湿式酸化処理を行う装置構造の簡素化を図るとともに、当該装置の小型化を図り、ランニングコストの低減を図ることのできる湿式酸化処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の湿式酸化処理装置は、内部にピストンが軸芯方向に摺動自在に設けられ、該ピストンを挟んで反応槽と加圧槽とに区画されたシリンダと、反応槽に有機性廃棄物を含む汚水を酸化剤とともに供給する供給手段と、加圧槽に流体を圧送してピストンの移動により反応槽内の上記汚水を圧縮して湿式酸化処理を行うとともに、処理液を反応槽から外部に排出する加圧手段と、上記湿式酸化処理を行う反応槽の部位を加熱する加熱手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項２に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記加圧手段が、流体を貯留する流体貯留タンクと、該流体貯留タンク内の流体を前記加圧槽に圧送する圧送ポンプとを備えてなる一方、前記供給手段により前記汚水が上記貯留タンク内の流体と熱交換された後に反応槽に供給されるように構成されたものである。
【０００８】
請求項３に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記反応槽及び加圧槽と面するピストンの両端面がセラミック材で形成されるとともに、これら両端面間となるピストンの外周面にピストンリングが介装されたものである。
【０００９】
請求項４に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記ピストンがシリンダの反応槽側の終端に達した際に、ピストンとシリンダ内との間に所定の空間を形成させるためのセラミック製の空間形成部材が設けられ、一方、シリンダには上記空間に高圧水を噴射する噴射手段が設けられたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る湿式酸化処理装置の全体の概略構成を示している。
【００１２】
図１において、１は、内部にピストン２がその軸方向に摺動自在に設けられたシリンダであって、該シリンダ１は例えば軸方向を上下にして垂直に設置されており、ピストン２を隔てて上部が反応槽３に、下部が加圧槽４に形成されている。
【００１３】
反応槽３と加圧槽４とに面するピストン２の両端面にはセラミックで構成されたセラミック材２ａ、２ｂが一体に設けられるとともに、ピストン２の途中部外周面にはピストンリング２ｃが適数個設けられている。
【００１４】
反応槽３は、スラリー化された生ごみ等の有機性廃棄物を含む汚水を高温高圧下で湿式酸化処理するための部屋である。
【００１５】
具体的には、反応槽３の上部には放流タンク５に連通された排出管６が連結され、排出管６の途中部に第１開閉弁７が設けられている。
【００１６】
そして、上記第１開閉弁７よりも反応槽３側の排出管６には、上記汚水を貯留する汚水貯留タンク８に連通された汚水供給管１０が供給ポンプ１１を介して連結されるとともに、空気や酸素、オゾン水などの酸化剤を反応槽３に供給するための酸化剤供給管１２が開閉弁１２ａを介して連設されている。つまり、汚水貯留タンク８、汚水供給管１０、供給ポンプ１１及び酸化剤供給管１２によって汚水を酸化剤とともに反応槽３に供給する供給手段が構成されている。
【００１７】
また、汚水供給管１０は、その途中部が後述する流体貯留タンク１５内に導かれており、汚水を流体貯留タンク１５内の流体との間で熱交換した後に反応槽３に供給するようにしている。この汚水供給管１０の流体貯留タンク１５よりも反応槽３側には第２開閉弁１３が設けられている。
【００１８】
加圧槽４には、流体貯留タンク１５に連通された給排管１６が第３開閉弁１７を介して連結されている。この流体貯留タンク１５には加圧ポンプ１８が介装された圧送管２０の一端が連結され、圧送管２０の他端が第４開閉弁２１を介して第３開閉弁１７よりも加圧槽４側の給排管１６に連結されている。
【００１９】
流体貯留タンク１５は、例えば水などの流体を所定の温度で貯留しており、加圧ポンプ１８により流体貯留タンク１５の流体を加圧槽４内に圧送するようにしている。つまり、流体貯留タンク１５、加圧ポンプ１８及び圧送管２０により加圧手段を構成している。
【００２０】
一方、シリンダ１の途中部には断熱パッキン２２が介装されており、断熱パッキン２２よりも上方には加熱手段としてのヒータ２３がシリンダ１の周面に配設されている。断熱パッキン２２は、湿式酸化処理を行う反応槽３と加圧槽４との境界に配設されており、前記ピストン２に設けたセラミック材２ａ、２ｂとともに、高温となる反応槽３から加圧槽４への熱伝導を抑えるようにしている。
【００２１】
さらに、シリンダ１の反応槽３内上端面には、空間形成部材２５が設けられている。この空間形成部材２５は、図２に示すようにシリンダ１内においてピストン２が反応槽３の終端に達した際に、当該ピストン２とシリンダ１の上端面との間に所定の空間２７を形成させるためのもので、下面中央部に突起体２６が形成されており、この突起体２６の先端にピストン２の上面が当接することで、突起体２６の高さに見合う分だけの空間２７が形成されることになる。また、この空間形成部材２５はセラミック製で構成されており、前記ピストン２のセラミック材２ａとともに、反応槽４内において湿式酸化処理時に発生するスケールが付着しにくいようにしている。
【００２２】
そして、この空間２７に臨んで噴射手段である噴射ノズル２８がシリンダ１に設けられており、図示しない高圧ポンプにより高圧水を噴射ノズル２８に導入し、この噴射ノズル２８からシリンダ１内の空間２７に高圧水を噴射するように構成している。
【００２３】
なお、図１における符号３０は、加圧槽４内が所定圧力以上に達した際に加圧槽４側の流体を流体貯留タンク１５に戻すためのリリーフ弁である。
【００２４】
次に、このように構成された湿式酸化処理装置による汚水の湿式酸化処理について説明する。
【００２５】
まず、ピストン２が最も下方であるシリンダ１の底部に配置された状態で、第１開閉弁７を閉じて第２開閉弁１３を開放して供給ポンプ１１を作動させることで、汚水貯留タンク８に貯留された有機性廃棄物を含むスラリー状の汚水を汚水供給管１０を通じてピストン２上方の反応槽３内に所定量供給するとともに、酸化剤供給管１２により空気（酸化剤）を所定量供給する。この際、上記汚水は汚水供給管１０により所定温度に保持された流体貯留タンク１５の流体内を通過することで、当該流体との間での熱交換により昇温されて反応槽３に供給される。
【００２６】
この後、開閉弁１２ａ、第２開閉弁１３及び第３開閉弁１７を閉じて、第４開閉弁２１を開放し、加圧ポンプ１８の作動により流体貯留タンク１５内の水（流体）を圧送管２０を通じて加圧槽４内に圧送することで、ピストン２を所定の処理位置まで上昇させて保持する。
【００２７】
これにより反応槽３内は容積が小さくなり、これに伴って反応槽３内の空気が圧縮されることによる温度上昇、並びにヒータ２３による加熱とにより反応槽４内が所定の高温になるとともに所定の高圧になる。
【００２８】
このように反応槽３内が高温高圧下になることで、汚水の有機分を湿式酸化反応により分解処理する。なお、この反応槽３での処理に伴い加圧槽４の内圧が上昇した分はリリーフ弁３０の作用により加圧槽４内の水を流体貯留タンク１５に逃がすことになる。
【００２９】
そして、処理した処理水を放流タンク５に排出する。この処理水の排出は、第１開閉弁７を開放した後、加圧槽４に流体をさらに導入し、ピストン２を処理位置からさらに上昇させることで、処理水を反応槽３内から排出管６を通じて放流タンク５に押し出す形で行っている。
【００３０】
この際、ピストン２による上述した湿式酸化処理を行った反応槽３内の移動により、シリンダ２に設けたピストンリング２ｃがシリンダ１の内周面を摺接することで、当該湿式酸化処理により発生してシリンダ１内面に付着したスケールを掻き落とすことができる。
【００３１】
そして、ピストン２の上端面が空間形成部材２５の突起体２６に当接してピストン２がピストン１内において反応槽３側の終端位置に達すると、ピストン２とシリンダ１の上面との間に形成された空間２７に噴射ノズル２８から高圧水を噴射することで当該空間２４内のスケールなどを洗浄する。
【００３２】
このようにして反応槽３に導入された汚水の湿式酸化処理が終了すると、開閉弁１２ａ、第２開閉弁１３及び第３開閉弁１７を開放して第４開閉弁２１を閉じ、上述と同様にして汚水と空気とを反応槽３側に供給することで、加圧槽４内の水を流体貯留タンク１５に戻しながらピストン２を降下させる。
【００３３】
この際、加圧槽４に戻される水は、セラミック材２ａ、２ｂ及び断熱パッキン２２により断熱されてはいるものの反応槽３内の高温の影響を受けて昇温されており、この昇温された水を流体貯留タンク１５内において反応槽３に供給される汚水との間での熱交換により所定の温度まで降温させて所定温度に保持している。なお、加圧槽４を形成するシリンダ１の部位を、空冷や水冷などの冷却ジャケットに構成することで、上記水の温度を保持するようにしてもよい。
【００３４】
また、上述したように反応槽３内の加圧を加圧槽４内への水の供給圧により行うため、加圧槽４内は反応槽３内よりも圧力が高く保持されており、このため反応槽３の加圧時において当該反応槽３からピストン２を通じての加圧槽４への逆流を防止することができる。
【００３５】
さらに、シリンダ１を垂直に設置しているので、反応槽３内の汚水がピストン２に常時接触するため、この汚水のシール効果により、反応槽３の加圧時において当該反応槽３からピストン２を通じての加圧槽４への空気の漏れを防止することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、シリンダ１を垂直方向に設置したものに付いて述べたが、シリンダ１の方向はこれに限らず水平方向などに設置してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の湿式酸化処理装置によれば、従来のような反応管内での湿式酸化処理ではなく、シリンダによる当該シリンダ内の反応槽で湿式過酸化処理であるため、装置構造の簡素化並びに小型化を図ることができ、ランニングコストの低減を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る湿式酸化処理装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】シリンダの上端部周辺を示す拡大図の断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  ピストン
２ａ、２ｂ  セラミック材
２ｃ  ピストンリング
３  反応槽
４  加圧槽
８  汚水貯留タンク
１０  汚水供給管
１１  供給ポンプ
１２  酸化剤供給管
１５  流体貯留タンク
１８  加圧ポンプ
２５  空間形成部材
２７  空間
２８  噴射ノズル
【図１】
0003964240.tif 000002
【図２】
0003964240.tif 000003