(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物（Ｘ）に含まれる有機物を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物（Ｋa）を分離かつ液状化有機物を燃料（Ｙ）として回収する前段の分離回収処理と、
前記懸濁物に水分を添加する混合処理と、
該混合処理によって水分が添加された懸濁物（Ｋb）を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物（Ｋc）を分離かつ液状化有機物を燃料（Ｙ）として回収する後段の分離回収処理と
を含むことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
超臨界水・水熱反応の生成物から液状化有機物と水蒸気とを分離し、該水蒸気を懸濁物についての超臨界水・水熱反応における水分として利用することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
後段の分離回収処理における超臨界水・水熱反応の処理温度及び処理圧力を前段の分離回収処理よりも高く設定することを特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
有機性廃棄物（Ｘ）に含まれる有機物を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物（Ｋa）を分離かつ液状化有機物を燃料（Ｙ）として回収する前段燃料分離装置（Ａ）と、
前記懸濁物に水分を添加する混合装置（７）と、
該混合装置（７）によって水分が添加された懸濁物について超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物（Ｋc）を分離かつ液状化有機物を燃料（Ｙ）として回収する後段燃料分離装置（Ｂ）と
を具備することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項５】
前段燃料分離装置は超臨界水・水熱反応の生成物から水蒸気を分離する気液分離装置（５Ａ）を備えると共に、後段燃料分離装置は超臨界水・水熱反応の生成物から水蒸気を分離する気液分離装置（５Ｂ）を備え、かつ、前記各々の水蒸気を冷却し混合装置に水分として供給する冷却装置（６）を備えることを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の処理方法及び装置に係わり、特に超臨界水・水熱反応を用いた有機性廃棄物の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−２７６９００号公報には、有機性廃棄物（有機物を含む廃棄物）の１つである下水汚泥を超臨界水・水熱反応を用いて分解処理する技術が開示されている。超臨界水・水熱反応とは、適量の水が添加された有機物を水の臨界条件下で組成分解するものである。このような超臨界水・水熱反応を用いた下水汚泥の分解処理技術は、従来から行われている焼却処理に比べて、対環境的に種々の利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超臨界水・水熱反応を用いた有機性廃棄物の処理方法としては、以下の２つの方法がある。
▲１▼有機性廃棄物を二酸化炭素あるいは水を含有する無機固形物まで完全に分解する方法。
▲２▼有機性廃棄物の分解反応を途中で止め、有機性廃棄物を燃料化する方法。
【０００４】
ここで、後者の方法により有機性廃棄物を燃料化する場合、有機性廃棄物に含まれる無機性の固体（無機固形物）によって処理装置の配管が閉塞するという問題点がある。この問題に対して、周知の懸濁物分離装置を用いて無機固形物を処理系外に排出することが考えられるが、この排出物の中には有機固形物も含まれるため、燃料として回収できる量が目減りするという新たな問題点が生じる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）有機性廃棄物からの燃料の回収率を向上させる。
（２）有機性廃棄物の処理における配管の閉塞を防止する。
【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、有機性廃棄物の処理方法に係わる第１の手段として、有機性廃棄物に含まれる有機物を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物を分離かつ液状化有機物を燃料として回収する前段の分離回収処理を、前記懸濁物について後段の分離回収処理として繰り返すことにより、前記有機性廃棄物及び懸濁物に含まれる有機物を燃料として回収するという手段を採用する。
【０００７】
有機性廃棄物の処理方法に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、超臨界水・水熱反応の生成物から液状化有機物と水蒸気とを分離し、該水蒸気を懸濁物についての超臨界水・水熱反応における水分として利用するという手段を採用する。
【０００８】
有機性廃棄物の処理方法に係わる第３の手段として、上記各手段において、後段の分離回収処理における超臨界水・水熱反応の処理温度及び処理圧力を前段の分離回収処理よりも高く設定するという手段を採用する。
【０００９】
一方、本発明では、有機性廃棄物の処理装置に係わる第１の手段として、有機性廃棄物に含まれる有機物を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物を分離かつ燃料としての液状化有機物を送出する前段燃料分離装置と、懸濁物に水分を添加する混合装置と、懸濁物について超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物を分離かつ液状化有機物を送出する後段燃料分離装置とを具備するという手段を採用する。
【００１０】
有機性廃棄物の処理装置に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、前段燃料分離装置は超臨界水・水熱反応の生成物から水蒸気を分離する気液分離装置を備えると共に、後段燃料分離装置は超臨界水・水熱反応の生成物から水蒸気を分離する気液分離装置を備え、かつ、前記各々の水蒸気を冷却し混合装置に水分として供給する冷却装置を備えるという手段を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる有機性廃棄物の処理方法及び装置の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態における有機性廃棄物の処理装置の機能構成を示す系統図である。この図において、符号１は廃棄物貯留槽、２Ａ，２Ｂはポンプ、３Ａ，３Ｂは水熱反応装置、４Ａ，４Ｂは懸濁物分離装置、５Ａ，５Ｂは気液分離装置、６は冷却装置、７は混合装置、８は燃料回収槽である。これらも構成要素のうち、ポンプ２Ａと水熱反応装置３Ａと懸濁物分離装置４Ａと気液分離装置５Ａとは前段燃料分離装置Ａを構成し、ポンプ２Ｂと水熱反応装置３Ｂと懸濁物分離装置４Ｂと気液分離装置５Ｂとは、後段燃料分離装置Ｂを構成するものである。
【００１３】
廃棄物貯留槽１は、処置対象物である有機性廃棄物Ｘを貯留するものである。この有機性廃棄物Ｘは、例えば水分を含んだ下水汚泥である。ポンプ２Ａは、廃棄物貯留槽１から有機性廃棄物Ｘを汲み出して水熱反応装置３Ａに供給するものである。このポンプ２Ａは、有機性廃棄物Ｘを加圧状態にして水熱反応装置３Ａに送り込む。
【００１４】
水熱反応装置３Ａは、ポンプ２Ａから送り込まれた有機性廃棄物Ｘを超臨界水・水熱反応を用いて組成分解するものである。すなわち、水熱反応装置３Ａは、水分を含んだ有機性廃棄物Ｘを水の臨界条件下、例えば温度２５０〜３００゜Ｃ、圧力５０〜１００ｋｇ/ｃｍ2において有機性廃棄物Ｘに含まれている有機物を組成分解して液状化させるものである。
【００１５】
懸濁物分離装置４Ａは、水熱反応装置３Ａの処理生成物から懸濁物を分離するものである。水熱反応装置３Ａの処理生成物には、液状化された有機物（液状化有機物）の他に、無機固形物や液状化し得なかった有機固形物が懸濁物Ｋaとして含まれる。懸濁物分離装置４Ａは、このような水熱反応装置３Ａの処理生成物から懸濁物Ｋaを分離し、液状化有機物及び気体成分（水蒸気）のみを気液分離装置５Ａに供給するものである。
【００１６】
気液分離装置５Ａは、懸濁物分離装置４Ａから供給された液状化有機物及び気体成分について、液体成分と気体成分を分離するものである。すなわち、気液分離装置５Ａは、液状化有機物を前段燃料分離装置Ａの成果物（すなわち燃料Ｙ）として燃料回収槽８に送り、気体成分つまり水蒸気を冷却装置６に送るものである。
【００１７】
冷却装置６は、気液分離装置５Ａから供給される水蒸気を冷却して水として混合装置７に供給するものである。混合装置７は、懸濁物分離装置４Ａ（すなわち前段燃料分離装置Ａ）から供給された上記懸濁物Ｋa（無機固形物や有機固形物）に冷却装置６から供給された水を混合するものである。懸濁物Ｋaには水分が殆ど含まれていないので、混合装置７によって適度の水を混合することによって後段燃料分離装置Ｂにおける超臨界水・水熱反応を可能ならしめる。
【００１８】
ポンプ２Ｂは、このようにして水分が添加された懸濁物Ｋbを加圧して水熱反応装置３Ｂに供給するものである。水熱反応装置３Ｂは、ポンプ２Ｂから送り込まれた懸濁物Ｋbを、上記水熱反応装置３Ａと同様に超臨界水・水熱反応を用いて組成分解するものである。ここで、本実施形態では、水熱反応装置３Ｂにおける処理温度は、水熱反応装置３Ａよりも１０〜５０゜Ｃ高く設定すると共に処理圧力についても１０〜５０ｋｇ/ｃｍ2高く設定する。
【００１９】
この水熱反応装置３Ｂの処理生成物は、水熱反応装置３Ａ（すなわち前段燃料分離装置Ａ）において液状化し得なかった有機固形物の液状化物（液状化有機物）、水蒸気及び超臨界水・水熱反応によって液状化しない無機固形物からなる。懸濁物分離装置４Ｂは、このような水熱反応装置３Ｂの処理生成物から懸濁物Ｋcつまり無機固形物のみを分離し、液状化有機物及び水蒸気を気液分離装置５Ｂに供給するものである。
【００２０】
気液分離装置５Ｂは、液状化有機物及び水蒸気のうち、気体成分である水蒸気を分離して上記冷却装置６に送出し、液状化有機物を後段燃料分離装置Ｂの成果物（燃料Ｙ）として燃料回収槽８に送出するものである。燃料回収槽８は、上記各気液分離装置５Ａ，５Ｂから出力された液状化有機物を燃料Ｙとして回収するものである。なお、冷却装置６は、気液分離装置５Ａから供給された水蒸気と共に気液分離装置５Ｂから供給された水蒸気を冷却して混合装置７に供給するようになっている。
【００２１】
次に、このように構成された有機性廃棄物の処理装置の作用について詳しく説明する。
このような処理装置によれば、前段燃料分離装置Ａによって行われる前段の分離回収処理によって有機性廃棄物Ｘから液状化有機物が燃料Ｙとして回収されると共に、懸濁物Ｋaが分離される。そして、この前段燃料分離装置Ａの分離物である懸濁物Ｋaに含まれる有機固形物は、後段燃料分離装置Ｂによる後段の分離回収処理によって液状化されて燃料Ｙとして回収されると共に、無機固形物が懸濁物Ｋcとして分離排出される。
【００２２】
すなわち、前段の分離回収処理において液状化し得なかった有機固形物は、この前段の分離回収処理に対して、処理温度が１０〜５０゜Ｃかつ処理圧力が１０〜５０ｋｇ/ｃｍ2高めに設定された後段の分離回収処理によって再処理されることにより燃料Ｙとして回収される。この結果、最終的に後段燃料分離装置Ｂから排出される懸濁物Ｋcは、殆ど無機固形物となる。したがって、有機性廃棄物Ｘから得られる燃料Ｙの量は、後段燃料分離装置Ｂを設けることなく前段燃料分離装置Ａのみを備えた有機性廃棄物の処理装置と比較して多くなるので、燃料Ｙの回収率が向上する。
【００２３】
また、懸濁物Ｋa，Ｋcは、懸濁物分離装置４Ａ，４Ｂによって液状化有機物から分離されて処理されるので、液状化有機物の配管系が閉塞するような事態を防ぐことができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、２段の燃料分離装置（前段燃料分離装置Ａと後段燃料分離装置Ｂ）から有機性廃棄物の処理装置を構成したが、これは燃料回収率と処理装置の経済性との関係を考慮した結果である。すなわち、燃料回収率と有機性廃棄物の処理装置のコスト（初期投資や保守点検費用）との兼ね合いで、２段とすることが最も経済性が良いと判断したからである。しかし、必要に応じて燃料分離装置をさらに多段とすることにより、燃料Ｙの回収率をさらに向上させることも考えられる。
【００２５】
（２）上記実施形態では、有機性廃棄物Ｘの１つである下水汚泥から燃料Ｙを回収する場合について説明したが、この他の有機性廃棄物Ｘから燃料Ｙを回収する場合についても本発明を適用することができる。例えば、パルプスラッジ等を燃料化する場合にも適用することができる。
【００２６】
（３）上記実施形態では、水熱反応装置３Ｂにおける処理温度を水熱反応装置３Ａよりも１０〜５０゜Ｃ高く設定すると共に処理圧力についても１０〜５０ｋｇ/ｃｍ2高く設定している。しかし、この処理温度及び処理圧力については、水熱反応装置３Ａと同等であっても良い。この場合、２段つまり水熱反応装置３Ａと水熱反応装置３Ｂとによって処理されるので、１段の場合に比較して処理時間が長くなり、よって燃料Ｙの回収率が向上する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる有機性廃棄物の処理方法及び装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１）有機性廃棄物に含まれる有機物を超臨界水・水熱反応により液状化有機物とした後に超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物を分離かつ液状化有機物を燃料として回収する前段の分離回収処理を、前記懸濁物について後段の分離回収処理として繰り返すことにより、前記有機性廃棄物及び懸濁物に含まれる有機物を燃料として回収するので、前段の分離回収処理において液状化し得なかった有機固形物を後段の分離回収処理において燃料として回収することができる。したがって、有機性廃棄物からの燃料の回収率を向上させることができる。また、超臨界水・水熱反応の生成物から懸濁物が分離されるので、液状化有機物の配管系が閉塞することを防止することができる。
（２）超臨界水・水熱反応の生成物から液状化有機物と水蒸気とを分離し、該水蒸気を懸濁物についての超臨界水・水熱反応における水分として利用するので、超臨界水・水熱反応の生成物に含まれる水分を有効利用することができる。したがって、後段の分離回収処理用に外部から水を供給する必要がなく、処理装置のコストを低減することが可能となる。
（３）後段の分離回収処理における超臨界水・水熱反応の処理温度及び処理圧力を前段の分離回収処理よりも高く設定するので、後段の分離回収処理において懸濁物に含まれる有機固形物をより確実に液状化して燃料として回収することができ、燃料の回収率をさらに向上させ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わる有機性廃棄物の処理装置の機能系統図である。
【符号の説明】
１……廃棄物貯留槽
２Ａ，２Ｂ……ポンプ
３Ａ，３Ｂ……水熱反応装置
４Ａ，４Ｂ……懸濁物分離装置
５Ａ，５Ｂ……気液分離装置
６……冷却装置
７……混合装置
８……燃料回収槽
Ａ……前段燃料分離装置
Ｂ……後段燃料分離装置
Ｋa，Ｋb，Ｋc……懸濁物
Ｘ……有機性廃棄物
Ｙ……燃料
【図１】
0004062792.tif 000002