(57)【要約】【課題】処理対象流体中に含まれる有機物の酸化処理による除去効率を高めことができ、これにより無機粒子の回収効率を高めることができる無機粒子回収装置を提供する。【解決手段】無機粒子再生装置１における無機粒子回収装置２は、無機粒子を含む処理対象流体としての製紙系廃液Ｗ中の有機物を酸化剤Ａの存在下で処理するための反応槽４と、反応槽４の下面側に設けられ、無機粒子を含む処理液を回収する回収機構５と、反応槽４の上面側に設けられ、処理された流体を排出するための流体排出口１５と、流体排出口１５の下方に設けられ、廃液Ｗを反応槽４に導入する処理対象流体導入口１０と、処理対象流体導入口１０の下方であって回収機構５の上方に設けられ、酸化剤Ａを反応槽４に導入する酸化剤導入口１４と、を有している。反応槽４内は、無機粒子が脱水による結晶構造変化を生じない温度に設定されているとともに、廃液Ｗが液相を保持し得る圧力に設定されている。【選択図】図１
2016198730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙系廃液を処理対象流体とし、前記処理対象流体中の有機物を酸化剤の存在下で処理するための反応槽と、
前記反応槽の下面側に設けられ、前記無機粒子を含む処理液を回収する回収機構と、
前記反応槽の上面側に設けられ、処理された流体を排出するための流体排出口と、
前記流体排出口の下方に設けられ、前記処理対象流体を前記反応槽に導入する処理対象流体導入口と、
前記処理対象流体導入口の下方であって前記回収機構の上方に設けられ、前記酸化剤を前記反応槽に導入する酸化剤導入口と、
を有し、
前記回収機構は、前記反応槽の外側に配置され、且つ前記反応槽との間における圧力の連通を遮断し、降圧してから前記無機粒子を含む処理液を排出できる構成を有し、
前記反応槽内の温度は、前記処理対象流体と酸化剤とが１５０℃以上かつ３００℃以下にとなる温度に設定されているとともに、前記処理対象流体が液相を保持し得る圧力に設定されている無機粒子回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無機粒子回収装置において、
前記酸化剤の酸素量は、前記処理対象流体中の有機物の完全酸化に必要な理論酸素量の０．６倍以上４．０倍以下である無機粒子回収装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無機粒子回収装置と、
前記回収機構に接続され、回収された処理液を粉砕処理するための微細化装置と、
を有する無機粒子再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機粒子回収装置及び無機粒子再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製紙系廃液には無機物が多く含まれており、廃液処理では脱水、焼却後も多量の灰分が残るため、埋め立て処分にかかる環境負荷が大きくなっている。
このため、無機粒子を効率的に回収し、再資源化するための回収、再生装置が望まれている。
【０００３】
このような無機粒子の再生方法として、例えば特許文献１に記載の白色顔料の製造方法が知られている。この方法では、製紙スラッジを４００℃を超える高温で酸化処理するようになっている。
無機粒子の再利用には、特に有機物の除去が重要である。廃液中の有機物を酸化分解する流体処理装置として湿式酸化処理装置が知られており、製紙スラッジを原料とするものとしては例えば特許文献２に記載の湿式酸化処理装置が知られている。
【０００４】
特許文献２に記載の湿式酸化処理装置では、高温、高圧下の反応槽内で廃液と酸化剤とを混合して有機物を酸化分解し、無機粒子を分離回収するようになっている。無機粒子の分離は、反応槽下部の排出口と連結されるバルブ操作によって反応槽から排出される。酸化剤は、理論酸素量の０．５倍量以下の酸素を含有するガスを用いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法では、４００℃を超える高温での燃焼工程によって無機粒子に含まれる水酸基が脱水し、そのままでは再利用ができなくなるという問題があった。
このような無機粒子としては、例えば、水酸化アルミニウムやカオリナイト、炭酸カルシウムなどが挙げられる。水酸化アルミニウムは約３００℃で脱水して酸化アルミニウム（アルミナ）となり、結晶構造が変化するので再利用ができなくなる。
カオリナイトも約５００℃で熱分解を開始し、さらに６００℃を超えると非晶質のメタカオリンとなる。カオリナイトや炭酸カルシウムは高温で凝結が進行して粒子径が増大するので、高温の処理プロセスでは直接再利用ができないという問題があった。
特許文献２に記載の処理方法では、廃液に対する酸化剤量が不十分であるために有機物の酸化分解が甘く、有機物が充分に除去されないまま無機粒子が回収されるため、無機粒子の品質が悪く再利用に適さないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、処理対象流体中に含まれる有機物の酸化処理による除去効率を高めることができ、これにより無機粒子の回収効率を高めることができる無機粒子回収装置の提供を、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、本発明の無機粒子回収装置は、製紙系廃液を処理対象流体とし、前記処理対象流体中の有機物を酸化剤の存在下で処理するための反応槽と、前記反応槽の下面側に設けられ、前記無機粒子を含む処理液を回収する回収機構と、前記反応槽の上面側に設けられ、処理された流体を排出するための流体排出口と、前記流体排出口の下方に設けられ、前記処理対象流体を前記反応槽に導入する処理対象流体導入口と、前記処理対象流体導入口の下方であって前記回収機構の上方に設けられ、前記酸化剤を前記反応槽に導入する酸化剤導入口と、を有し、前記回収機構は、前記反応槽の外側に配置され、且つ前記反応槽との間における圧力の連通を遮断し、降圧してから前記無機粒子を含む処理液を排出できる構成を有し、前記反応槽内の温度は、前記処理対象流体と酸化剤とが１５０℃以上かつ３００℃以下にとなる温度に設定されているとともに、前記処理対象流体が液相を保持し得る圧力に設定されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、処理対象流体中に含まれる有機物の酸化処理による除去効率を高めることができ、これにより無機粒子の回収効率を高めることができる無機粒子回収装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る無機粒子再生装置の概要構成図である。
【図２】回収機構の回収動作を示す工程図である。
【図３】反応槽から排出された流体の処理工程を示す概要構成図である。
【図４】実施例におけるＸ線回折装置による無機粒子の構造解析結果を示す特性図である。
【図５】粒子観察結果を示す拡大写真画像図である。
【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。
本実施形態の構成を説明する前に、従来における問題点について具体的に説明する。
製紙工場では製紙、古紙の他、感熱紙、難燃紙、粘着紙などの機能性を有する塗工紙も製造されている。これらの製造工程からは、パルプスラッジやパルプ廃水、塗工用インク、コーターの洗浄液など、さまざまな製紙系廃液が排出される。
これらの廃液は、溶媒中に有機物が溶解または分散し、無機物も混入した状態で排出されている。製紙工場から排出される廃液では、溶媒成分のほとんどが水であることが多い。
【００１１】
有機物としては、パルプ繊維、新聞インキや雑誌インキなどの脱墨インキ、澱粉、ポリビニルアルコール、ラテックス、アクリル樹脂、シリコン樹脂、などの薬品が含有されている。
無機物としては、カオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸亜鉛、タルク、シリカなどがある。これらの無機粒子は、抄紙用の内添用填料や感熱紙などの塗工用顔料として使用されており、廃液には少なくとも１種類以上の無機粒子が含まれている。
【００１２】
近年、多様な機能を持つ塗工紙の需要は増加しているが、塗工紙には多量の無機粒子が使用されており、その製造工程から排出される廃液処理では脱水、焼却後も多量の灰分が残るため、産業廃棄物として埋め立て処分されている。
特に、感熱紙、難燃紙、粘着紙などの塗工紙製造工程では、カオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムが多く使用されている。これらの無機粒子を効率的に回収し、再資源化するための回収、再生装置が望まれていた。
【００１３】
図１乃至図５に基づいて、本発明の一実施形態に係る無機粒子回収装置及び無機粒子再生装置を説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る無機粒子再生装置１は、無機粒子回収装置２と、無機粒子回収装置２により回収された処理液を粉砕処理するための微細化装置３とを有している。
無機粒子回収装置２は、無機粒子を含む処理対象流体中の有機物を酸化剤の存在下で処理するための縦型の反応槽４と、無機粒子を含む処理液を回収する回収機構５等を有している。回収機構５は、反応槽４の下面側であって反応槽４の外側に配置されている。
【００１４】
処理対象流体である廃液Ｗは有機物濃度が調整された状態で原水タンク６に貯留されており、原水供給ポンプ７によって所定の圧力まで昇圧される。原水供給ポンプ７の下流には、逆止弁の役割を担う原水入口弁８が設けられている。
原水入口弁８を通過した廃液Ｗは、廃液Ｗの流路を囲むように配置された加熱手段としての原水予熱器９によって予熱され、処理対象流体導入口１０から反応槽４内に導入される。
【００１５】
酸化剤は、空気Ａなどの酸素含有ガスが用いられ、コンプレッサからなる酸化剤圧送ポンプ１１により所定の圧力まで昇圧される。酸化剤圧送ポンプ１１の下流には、逆止弁の役割を担う酸化剤入口弁１２が設けられている。
酸化剤入口弁１２を通過した空気Ａは、空気Ａの流路を囲むように配置された加熱手段としての酸化剤予熱器１３によって予熱され、酸化剤導入口１４から反応槽４内に導入される。酸化剤導入口１４は、重力の作用方向において処理対象流体導入口１０の下方で回収機構５の上方に配置されている。
廃液及び酸化剤の加熱手段は特に限定されず、例えば電気ヒータ、誘導加熱装置、熱媒油等の加熱手段を用いることができる。
【００１６】
反応槽４の上面側には処理された流体を排出するための流体排出口１５が設けられ、反応槽４の下面側には、無機粒子を含む処理液を排出する処理液排出口１６が設けられている。
回収機構５は、反応槽４の下方に配置された貯留タンク１７と、反応槽４の処理液排出口１６と貯留タンク１７との間の流路を開閉する排出バルブ１８と、貯留タンク１７内を調圧可能な調圧バルブ１９と、貯留タンク１７の下方に配置された回収槽２０と、貯留タンク１７と回収槽２０との間に配置された回収バルブ２１と、貯留タンク１７に接続された水タンク２２と、水タンク２２内の水を貯留タンク１７に供給する水供給ポンプ２３と、貯留タンク１７と水供給ポンプ２３間の流路を開閉する水供給バルブ２４とを有している。
微細化装置３は、回収槽２０から無機粒子を含む処理液を吸引する吸引ポンプ２５と、吸引ポンプ２５に接続された粉砕機２６と、粉砕機２６により微細化された処理液を貯留する貯留タンク２７とを有している。
【００１７】
処理対象流体としては、感熱紙、難燃紙、粘着紙の製造工程のうち少なくとも１つの工程から排出される製紙系廃液を使用することができる。これらの製造工程では無機粒子が多量に使用されており、少なくとも炭酸カルシウム、カオリナイト、水酸化アルミニウムが含まれていることが好ましい。
酸化剤としては、空気のほか、酸素ガス、オゾンガス、過酸化水素水の何れか１つ、またはこれらのうち２つ以上を混合したもの用いることができる。
【００１８】
反応槽４の材質は、処理対象流体の酸化反応が可能な材質であればよい。材質はステンレス鋼、ハステロイやインコネルなどのニッケル合金が用いられ、一般的な形状は円筒状である。
反応槽４は、上記のように、処理対象流体導入口１０と、酸化剤導入口１４と、流体排出口１５とを備え、流体排出口１５と、処理対象流体導入口１０と、酸化剤導入口１４入口１とが重力の作用方向に対してこの順に配置されている。
【００１９】
処理対象流体の酸化処理によって堆積する無機粒子は、反応槽４の底部に設けられた処理液排出口１６から排出される。
処理対象流体導入口１０と酸化剤導入口１４における反応槽内部の温度を保持する目的で温調手段を備えても良い。反応槽４はさらに、断熱材で被覆されていることが好ましい。
【００２０】
微細化装置３の粉砕機２６としては、湿式粉砕機を用いることができる。特に、ビーズミルと通称されているメディア攪拌型分散機を用いることが好ましい。メディアとは攪拌媒体を意味する。
ビーズミルには、ステータとロータの間隙に処理材料の流路を設け、この流路内に充填されたメディアで分散処理を行うタイプがある。
また、ベッセルと呼ばれる円筒形の処理槽内に充填されたメディアで分散処理を行うタイプなど、機種も多く、機構的にも各種のものがある。これらはメディアを攪拌することで粒体粉末を分散するという基本構造は共通している。後者の代表的なものは以下の通りであるが、本発明はこの形態に特に限定されない。
【００２１】
円筒形のベッセルはその一端に処理材料の入口を、他端に処理材料の出口を有し、処理材料の出口には、処理材料とメディアを分離し、処理材料のみを取り出すセパレータを具備している。セパレータには大きく分けてスクリーンセパレータ、ギャップセパレータ及び遠心分離方式セパレータがあり、近年はこれら各種セパレータを組み合わせたセパレータも開発されている。
スクリーンセパレータは、メディアを通さない大きさの編み目を持ち、処理材料のみを処理槽の外へ排出する機構となっている。ギャップセパレータは、回転軸に取り付けられたロータと軸受け部に具備されたステータとの間に隙間を作り、ここでメディアと処理液を分離する機構となっている。
【００２２】
本実施形態に係る無機粒子再生装置１は、感熱紙、難燃紙、粘着紙の製造工程のうち少なくとも１つの工程から排出される廃液を処理対象流体としている。
また、無機粒子再生装置１は、１５０℃以上且つ３００℃以下の温度で液相を保持できる圧力下の反応槽内で処理対象流体を酸化剤と混合することで廃液中の有機物を酸化処理して充分に除去する。
また、無機粒子再生装置１は、反応槽４に連結された回収機構５により無機粒子を含んだ処理液を半連続的に回収し、さらに無機粒子を含んだ回収液を微細化装置３で粉砕して平均粒子径を５０μｍ以下に調整し、無機粒子を再生することを特徴とする。
【００２３】
処理対象流体としては特に、感熱紙、難燃紙、粘着紙の製造工程から排出される廃液を使用することで再利用に適した無機粒子を回収できる。湿式酸化処理では有機物の酸化反応速度が遅く除去されにくいので、廃液の全有機炭素濃度（ＴＯＣ；Total Organic Carbon）が高いものを用いる場合には希釈しても良い。また、廃液中に粗大な固形物である針金や釘、金属片、樹脂片が混入している場合には、あらかじめフィルタなどで除去しておくことが好ましい。
【００２４】
無機粒子の回収には、粒子相互間の凝集作用による沈降と、粒子と液相との比重差による沈降が複合的に関係していると考えられる。
反応槽４の内部の液相は有機物の酸化処理によって酸性雰囲気となるため、等電点が液相ｐＨ近傍にある無機粒子は凝集して回収されやすく、再利用に適している。
例えば、廃液ｐＨが７の場合は、水酸化アルミニウムが優先的に回収される。このように、廃液ｐＨは、１５０℃以上且つ３００℃以下の反応槽内部における液相ｐＨに関係すると考えられ、無機粒子の表面電位へ影響すると考えられる。液相ｐＨは廃液ｐＨをあらかじめ調整しておくことで、ある程度の範囲に制御することができる。
【００２５】
予熱された廃液Ｗは、反応槽４内で酸化剤と混合され、有機物の酸化処理が進行する。ここで、液相よりも比重の大きい無機粒子や粗大な固形状有機物は重力の作用を受けて反応槽の下部へ沈降する。
一方、酸化剤は酸素を含む高圧ガスであるため、液相中では反応槽上部の流体排出口１５へ向かって浮上する。
このため、酸化剤導入口１４は処理対象流体導入口１０からみて重力の作用方向下方に配置されている。
廃液Ｗの下部から酸化剤Ａを導入することで処理対象流体中の有機物と酸素との接触混合がされやすくなり、酸化処理が確実に行われて有機物が除去しやすくできる。
【００２６】
処理対象流体導入口１０と酸化剤導入口１４との間は１５０℃以上且つ３００℃以下に保持されているため、この部分において液相よりも比重の大きい固形状有機物の酸化処理が効率的に進行する。
酸化処理された固形状有機物は二酸化炭素や水などに分解されて浮上し、反応槽下部へ沈降しにくくなるので、無機粒子の排出の際に有機物の混入量が少なく、再利用に適する無機粒子が得られる。
【００２７】
一方、酸化剤と混合し損ねた固形状有機物については、高温高圧水中での加水分解処理によって低分子化が進行して液相へ可溶化させることができるので、流体排出口１５へ浮上させて反応槽下部への沈降を防止することができる。
さらに、処理対象流体導入口１０は流体排出口１５からみて重力の作用方向下方に配置されている。流体排出口１５と処理対象流体導入口１０との間では主に、酸化処理が甘い有機物を確実に除去することを目的とする。
すなわち、処理対象流体導入口１０と酸化剤導入口１４との間で加水分解、酸化分解処理されて低分子化した有機物を、流体排出口１５と処理対象流体導入口１０との間で確実に酸化処理して除去することで無機粒子への混入量を少なくでき、無機粒子が再利用しやすくなる。
【００２８】
反応槽４の内部の温度は高いほど有機物の酸化処理、加水分解に有利となり、有機物が除去されやすくなる。反応槽４の内部の温度は１５０℃以上且つ３００℃以下が好ましく、２５０℃から２８０℃程度がより好ましい。
さらには、無機粒子として水酸化アルミニウムが含まれている廃液を原料とする場合は、反応槽４の内部での脱水による結晶構造変化を防止できるので無機粒子の再利用がしやすくなる。換言すれば、反応槽４内は、無機粒子が脱水による結晶構造変化を生じない温度に設定されている。
【００２９】
反応槽４内の圧力は０．５ＭＰａ以上が好ましく、所定の温度で廃液が液相を保持できれば良いが、廃液の一部が液相を保持し得る圧力（飽和蒸気圧）より大きい圧力であれば良い。この場合も、流体排出口１５と処理対象流体導入口１０と酸化剤導入口１４との位置関係が上記の順に保たれることが重要である。
【００３０】
反応槽４に供給される酸素量は、廃液中の窒素化合物、炭化水素、無機態物質を二酸化炭素、水、窒素などに完全分解するために必要な理論酸素量を１．０としたとき、理論酸素量の０．６倍以上、４．０倍以下であることが好ましい。理論酸素量は有機物の完全酸化に必要な酸素量である。
酸素比（理論酸素量に対する酸素量の割合）が０．６倍未満では固形状の有機物が充分に酸化されずに反応槽下部に沈降し、無機粒子とともに排出されてしまうため再利用に適さなくなる。
酸素比が４．０倍より大きい場合、平均粒子径がサブミクロンオーダの無機粒子は酸素気泡に同伴されて流体排出口１５から流出しやすくなり、回収量が減少してしまう。
【００３１】
廃液の液線速度（＝廃液投入量÷反応槽断面積）は１．０ｃｍ／ｓ以下とするのが好ましく、この場合に無機粒子が反応槽４の流体排出口１５から排出されにくく回収しやすくなる。
より好ましくは、廃液の液線速度が０．２ｃｍ／ｓの範囲で無機粒子の回収量が一層増加する。
液相の水密度及び粘度は、例えば２５０℃（４ＭＰａ飽和水）で約０．８ｇ／ｃｍ３、０．１０６ｃＰであるのに対し、無機粒子の真密度は、例えばアルミナが４ｇ／ｃｍ３、カオリナイトが２．６ｇ／ｃｍ３、水酸化アルミニウムが２．４ｇ／ｃｍ３、シリカが２．２ｇ／ｃｍ３であり重力の影響を受けて沈降しやすい。
感熱紙、難燃紙、粘着紙の塗被層として実際の製造工程で使用される無機粒子は微粒子であるため、かさ密度は真密度に比較して小さいが、微粒子であるために比表面積が大きく、互いに凝集して粗大粒子となりやすく、重力の影響で沈降しやすいため回収対象として適している。
【００３２】
下記の(1)〜(4)の工程を繰り返すことによって、処理対象流体に含まれる無機粒子を装置の稼動状態下で半連続的に回収することが可能となる。
回収のタイミングは、貯留タンク１７のサイズや処理対象流体中の無機粒子濃度、その処理量によって適宜変更すれば良い。
【００３３】
(1)図２（ａ）に示すように、調圧バルブ１９、回収バルブ２１、水供給バルブ２４を閉じておき、反応槽下部の排出バルブ１８を開いて無機粒子を含む処理液を貯留タンク１７に回収する。
(2)図２（ｂ）に示すように、排出バルブ１８を閉じて、調圧バルブ１９を開いて貯留タンク１７内を減圧する。
(3)その後、図２（ｃ）に示すように、回収バルブ２１を開いて回収槽２０へ無機粒子を含む処理液を排出する。
(4)図２（ｄ）に示すように、回収バルブ２１を閉じて水供給バルブ２４を開き、水供給ポンプ２３で貯留タンク１７に水を充填し、その後調圧バルブ１９を閉じて貯留タンク１７内を反応槽内の圧力と同程度まで昇圧する。
【００３４】
このように、反応槽４との間における圧力の連通を遮断し、降圧してから無機粒子を含む処理液を排出できる回収機構によれば、装置稼動下で無機粒子を含む処理液を効率的に回収できる。但し、処理液中の無機粒子は互いに凝集している場合があるため、このまま再利用することは困難であることが多い。
そこで、回収した無機粒子を微細化装置３で粉砕処理することで再利用できるようにする。
【００３５】
処理液の粉砕処理にビーズミルを用いる場合は、適切なメディアを用いることが重要である。メディアには、ガラス、超硬合金、鋼球、セラミック等のビーズが用いられ、中でも耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性等の点からセラミックが好ましい。
さらに好ましくは、耐摩耗性が高く、熱伝導が良く冷却効果の高いジルコニアや、ジルコニア強化アルミナが用いられるが、特にこれに限定されない。
また、塗工用インクとしての利用に影響がない範囲で、樹脂バインダー、顔料誘導体、分散剤、及び界面活性剤等の添加剤等を処理液に混合してもよい。
【００３６】
無機粒子を塗工液として再利用する場合は、処理液中の無機粒子径が５０μｍ以下になるように粉砕することが好ましい。パルプ、染料、サイズ剤、他の填料からなる混合懸濁液に添加し、抄紙工程に使用することもできる。
製紙以外の他の用途としては、回収したスラリーを従来公知のスクリュープレスで脱水し、乾燥した灰をセメント原料の助剤として活用することや、土壌改良材として活用しても良い。
【００３７】
反応槽４の上部の流体排出口１５から排出された排液は、そのままでは処分ができない。そこで、例えば河川への放流が可能なレベルに無害化することが考えられる。その一例を図３に示す。
流体排出口１５から排出された流体Ｆは、熱交換部３０により安全な温度にまで冷却され、背圧弁３７により減圧された後、外部へ放出される。また、流体排出口１５から排出された高温流体は処理対象流体や酸化剤と熱交換することで、処理対象流体や酸化剤の予熱に用いても良い。
【００３８】
具体的に説明すると、反応槽４から出た処理済み流体Ｆは、熱交換部３０の熱交換器３１に流入する。熱交換部３０には熱媒体タンク３２が設けられており、熱媒体タンク３２には熱交換流体ＴＦが貯留されている。熱交換流体ＴＦは熱交換ポンプ３３で熱交換器３１に供給される。
熱交換器３１の下流直後には、処理済み流体の温度を検知する熱交換器出口温度計３４が設けられ、熱交換器出口温度計３４による検知結果が所定の数値範囲内に維持されるように、熱交換ポンプ３３の駆動が制御される。
熱交換器出口温度計３４の下流には、熱交換器出口圧力計３５が設けられている。熱交換器３１を通過して熱せられた熱交換流体ＴＦは、パイプを通って熱エネルギー利用設備に送られる。符号４４は熱交換器３１から熱エネルギー利用設備に向けて出る蒸気の温度を検知する蒸気温度計を示している。
【００３９】
熱エネルギー利用設備の一例として、発電機を例示することができる。発電機では、熱せられたことによって圧力が高まっている熱交換流体を液体から気体の状態にするときに発生する気流によってタービンを回転させることで発電が行われる。
処理済み流体は熱交換器３１で冷却されて気液分離部３６に入る。
【００４０】
気液分離部３６は、背圧弁３７や気液分離器３８等を有している。熱交換器３１を通った処理済み流体は、最終的に気液分離器３８によって処理液としての処理水３９とガス（気体）４０とに分離される。処理水３９は処理水タンク４１に貯留される。
気液分離器３８によって分離された気体４０は、その組成がガスクロマトグラフ（ＧＣ）４２によって検知される。ガスクロマトグラフにより、未分解の物質が検出された場合、ガスクロマトグラフからの出力信号を受けた制御装置により警報が発せられる。
【００４１】
気液分離器３８によって分離された処理水３９は、そのＴＯＣ濃度がＴＯＣ分析装置４３によって検知される。ＴＯＣ分析装置により、閾値を超える濃度の全有機炭素が検出された場合には、ＴＯＣ分析装置からの出力信号を受けた制御装置により警報が発せられる。
正常に処理されれば、処理済みの水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないごく低分子の有機物もほぼ完全に酸化分解されたものであるため、浮遊物質や有機物は殆ど含まれていない。
【００４２】
従って、そのままの状態でも、河川への放流が可能なレベルとなる。用途によっては工業用水として再利用することが可能である。また、限外濾過膜による濾過処理を施せば、ＬＳＩ洗浄液などに転用することも可能である。
気液分離器３８によって分離されたガスは、二酸化炭素、窒素ガス、及び酸素を主成分とするものである。
【００４３】
図３で示した後処理構成は、例えば特許文献３に記載の従来の流体処理装置を別途使用してもよい。
【００４４】
［実施例１］
無機粒子再生装置１を用いて、感熱紙製造工程からの製紙系廃液から水酸化アルミニウムを得る場合を例示する。
廃液ｐＨは７．０、廃液の固形物濃度は１．３ｗｔ％、固形物中の有機物濃度は６０ｗｔ％、ＴＯＣは４５００ｍｇ／Ｌであった。
下記の酸化処理条件で廃液を酸化処理し、有機物が除去された無機粒子を回収し、さらにビーズミルで粉砕処理して無機粒子を再生した。有機物除去能力を調べるため、処理液を脱水乾燥して得られた固形物中の有機物残存率を示差熱重量分析（ＴＧ／ＤＴＡ）装置で評価した。
さらに、Ｘ線回折（ＸＲＤ）装置で結晶構造解析および、回収液中の無機粒子の光学顕微鏡で観察して粒子径を評価した。
【００４５】
＜酸化処理条件＞
線流速：０．２ｃｍ／ｓ
温度：２８０℃
圧力：１０ＭＰａ
酸素比：０．０、０．５、０．６、１．０、２．０、４．０
【００４６】
＜粉砕条件＞
ビーズミル：セイワ技研製  ロッキングミル
粉砕速度：６０Ｈｚ
メディア：直径１ｍｍのジルコニアボール
【００４７】
＜無機粒子の評価＞
１．有機物残存率：ＴＧ／ＤＴＡ（セイコーインスツル製のＴＧ／ＤＴＡ７２００）
回収槽から取り出したスラリーをエバポレータ（東京理化器械株式会社製）で脱水し、得られた固形物を熱重量分析評価した。固形物全量に対し、３００℃から４５０℃における発熱を伴う質量変化を酸化処理による有機物の質量減量分とみなし、有機物残存率＝有機物の質量減少分／固形物質量×１００とした。ここで、３００℃以下の吸熱を伴う質量減少分については水酸化アルミニウムの脱水分とみなし、有機物重量に含めない。
２．結晶構造解析：ＸＲＤ（ブルカー製Ｄ８ ＤＩＳＣＯＶＥＲ コリメータ径１．０ｍｍ）
３．粒子観察：光学顕微鏡（オリンパス製ＢＸ−５１）
【００４８】
表１に、有機物残存率を示す。
【００４９】
【表１】
2016198730.tif 000003
【００５０】
表１から、本発明の無機粒子再生装置では、湿式酸化処理の酸素比が０．６以上で有機物残存率が７ｗｔ％以下にすることができ、再利用に優れることが分かった。
酸素比０．５以下では有機物残存率が大幅に悪化するとともに、排出時にも目視レベルで有機物の混入が認められ、無機粒子を再利用できないことが分かった。
図４に、酸素比０．６の場合のＸＲＤによる無機粒子の構造解析結果を示す。廃液に含まれる水酸化アルミニウム（下側の解析グラフ）と回収された無機粒子（上側の解析グラフ）は良い一致を示しており、水酸化アルミニウムが脱水処理されないで回収できることが分かった。
【００５１】
表１の結果から、水酸化アルミニウムは有機物も充分に除去されているため、分散剤の添加や粉砕処理によって塗工液として再利用することが可能である。
図５に、酸素比０．６の場合の無機粒子の観察結果を示す。回収液を粉砕処理することにより、水酸化アルミニウムは概ね５０μｍ以下の粒子径となっており、塗工用顔料として再利用することが可能である。
以上の結果から、本発明の無機粒子再生装置１で処理対象流体を１５０℃以上且つ３００℃以下で酸化処理することで、水酸化アルミニウムの結晶構造がほとんど変化せずに回収できることが分かった。従って、無機粒子を再利用するのに適した状態で回収することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、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。
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】
【００５３】
１  無機粒子再生装置
２  無機粒子回収装置
３  微細化装置
４  反応槽
５  回収機構
１０  処理対象流体導入口
１４  酸化剤導入口
１５  流体排出口
Ａ  酸化剤としての空気
Ｗ  処理対象流体としての製紙系廃液
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００１−２６７２７号公報
【特許文献２】特開２００１−２００２７７号公報
【特許文献３】特開２０１４−０００５２７号公報
【図１】
2016198730.tif 000004
【図２】
2016198730.tif 000005
【図３】
2016198730.tif 000006
【図４】
2016198730.tif 000007
【図５】
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