JP2000135496A - 有機物の酸化処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管の取り外し及び取り付け作業をすること
なく酸素吹込管の洗浄が可能であり、その結果運転の停
止および開始が迅速かつ安全に行える有機物の酸化処理
方法及びその装置の提供を目的とするものである。 【解決手段】 有機物を含む被処理水を加圧および加熱
して反応器１に供給するとともに、反応器１に連結した
酸素吹込管１１を介して反応器１内に酸素を供給し、こ
の反応器１内で高温高圧下で酸化反応（超臨界水酸化反
応及び亜臨界水酸化反応を含む）を起こして被処理水の
有機物を分解し、その後分解生成物を含む処理水を反応
器１から排出する有機物の酸化処理方法において、前記
酸素吹込管１１に連結した洗浄流体導入管２１を介して
酸素吹込管１１に洗浄流体を流入させ、酸素吹込管１１
を洗浄するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の有機物を高
温高圧下での酸化、特に超臨界水酸化又は亜臨界水酸化
によって分解する酸化処理方法及びその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＰＣＢなどの難分解性の有害有機
物でも高温高圧下、特に超臨界水中では迅速にかつ効率
よく分解されることを利用し、有機物を含む廃水を超臨
界水酸化によって分解・浄化する有機物の酸化処理装置
や、超臨界水酸化より効率が低い亜臨界水酸化（湿式酸
化ともいう。）などによって分解・浄化する有機物の酸
化処理装置が開発されている。かかる有機物の酸化処理
装置の一般的な概略構成図を図２に示す。この図に示す
ように従来の一般的な有機物の酸化処理装置は、反応器
１０１、被処理水供給手段１０２、加圧・加熱手段１０
３、酸素供給手段１０４、排出手段１０５が装備されて
いる。

【０００３】この反応器１０１は、図示していないが高
温高圧に耐え得る強度の円筒状等の容器であり、縦型の
ものや横型のものなどがある。また被処理水供給手段１
０２は被処理水供給源１０６と被処理水供給管１０７と
からなる。この被処理水供給管１０７は被処理水供給源
１０６と反応器１０１との間に連結され、被処理水を被
処理水供給源１０６から反応器１０１に流入させるもの
である。

【０００４】被処理水供給管１０７には加圧・加熱手段
１０３が組み込まれている。この加圧・加熱手段１０３
はポンプ１０８、熱交換器１０９および加熱器１１０か
らなり、被処理水を所定の圧力および温度に加圧および
加熱するものである。なお、超臨界水酸化処理を行う有
機物の酸化処理装置は、加圧・加熱手段として、３７４
℃、２１８ａｔｍ以上の超臨界領域まで加圧および加熱
させるものや、反応器１０１内での有機物の分解反応の
進行によって超臨界領域に達する程度に加圧および加熱
させるものがある。なお、熱交換器１０９と加熱器１１
０は双方必須ということではなく、所定の温度に加熱で
きれば一方のみでもよい。

【０００５】酸素供給手段１０４は反応器１０１に酸素
を導入するものであり、酸素供給源（図示していな
い）、酸素吹込管１１１等からなる。酸素供給源から延
びる酸素吹込管１１１は反応器１０１に連結され、流量
指示調節計１１２で制御されたバルブ１１３が組み込ま
れ、酸素吹込管１１１を流れる酸素の流量が調節され
る。また酸素吹込管１１１には反応器１０１の手前に逆
止弁１１４が組み込まれ、酸素供給停止時に反応器１０
１から酸素吹込管１１１に被処理水が逆流することを防
止している。なお酸素供給手段１０４は、図面中では簡
略化して１系統しか記載していないが、実際の装置では
複数の系統が反応器１０１に並列に連結されている場合
がある。

【０００６】排出手段１０５は、処理水排出管１１５、
熱交換器１１６、バルブ１１７および気液分離器１１８
からなる。この処理水排出管１１５は反応器１０１と気
液分離器１１８との間に連結され、反応器１０１で酸化
・分解された処理水を気液分離器１１８まで流出させる
管である。また熱交換器１１６とバルブ１１７は、処理
水排出管１１５に組み込まれ、高温高圧下の処理水が大
気圧かつ１００℃以下（つまり大気圧で液体の状態）に
減圧および冷却される。さらに気液分離器１１８は、有
機物の酸化反応によって発生したガスを被処理水から分
離するものである。

【０００７】このような構造の当該有機物の酸化処理装
置の機能を以下に説明する。まず、被処理水供給手段１
０２によって有機物を含む被処理水が被処理水供給源１
０６から反応器１０１に被処理水供給管１０７を介して
供給され、供給途中に加圧・加熱手段１０３のポンプ１
０８、熱交換器１０９および加熱器１１０によって被処
理水が所定の圧力および温度まで加圧および加熱され
る。さらに反応器１０１には酸素供給手段１０４の酸素
吹込管１１１を介して酸素が供給され、その供給量は流
量指示調節計１１２と連動したバルブ１１３の開度によ
って調節される。その結果、反応器１０１内では被処理
水の有機物の高温高圧下での酸化反応が起こり、有機物
が酸化分解される。その後、反応器１０１の処理水は反
応生成物と共に排出手段１０５の処理水排出管１１５に
よって排出され、熱交換器１１６およびバルブ１１７に
よって大気圧で液体状体まで減圧および冷却され、気液
分離器１１８によって二酸化炭素ガスなどのガスと液体
とに分離される。このような工程を経て、難分解性の有
機物を分解・浄化するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の有機物の水
酸化処理装置にあっては、運転を停止する場合、反応器
１０１の冷却および内部の洗浄を目的として被処理水供
給手段１０２が反応器１０１に供給する被処理水を単な
る水に切り替えて反応器１０１に流す。それと略同時
に、酸素供給手段１０４の酸素供給を停止し、酸素の反
応器１０１からの排出によって燃焼等が発生することを
防止する。そのため、反応器１０１内の圧力に比べて酸
素供給手段１０４の酸素吹込管１１１内の圧力が低くな
り、反応器１０１内の液体が逆止弁１１４まで酸素吹込
管１１１内に逆流する。反応器１０１内の液体は水に切
り替えられているが、すぐ完全に洗浄できるわけではな
いので、反応器１０１内の液体には有機物が含まれ、酸
素吹込管１１１への逆流によって酸素吹込管１１１内面
に有機物が付着する。特に、逆止弁１１４に常温用のも
のを使用した場合には、逆止弁１１４の位置を反応器１
０１の熱が伝達しない位置まで反応器１０１から離隔す
る必要があるため、酸素吹込管１１１のうち逆流を許容
し有機物で汚染されるスペースが長くなる。この状態で
運転を再開し、酸素供給手段１０４によって高圧酸素を
反応器１０１に供給すると、酸素吹込管１１１内の有機
物が瞬間的に燃焼反応を起こす。このような燃焼反応が
生じると、酸素吹込管１１１は高温高圧状態となるた
め、配管が破壊され、装置や操作員に被害をもたらすお
それがある。

【０００９】上述の不都合を回避するために、運転再開
時には必ず、酸素吹込管１１１の逆止弁１１４より下流
部分の配管を取り外し、洗剤等で洗浄し有機物を除去し
てから取り付け直し、その後に酸素の供給を開始してい
た。かかる作業は手間と時間を要し、作業性が悪いとい
う不都合があった。

【００１０】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、配管の取り外し作業および取り付け作業を
することなく酸素吹込管の洗浄が可能であり、その結果
かかる簡易な作業によって運転の停止および開始が迅速
かつ安全に行える有機物の酸化処理方法及びその装置の
提供を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた発明は、有機物を含む被処理水を加圧及び加
熱して反応器に供給するとともに、反応器に連結した酸
素吹込管を介して反応器内に酸素を供給し、該反応器内
で高温高圧下で酸化反応を起こして被処理水の有機物を
分解し、その後分解生成物を含む処理水を反応器から排
出する有機物の酸化処理方法において、前記酸素吹込管
に連結した洗浄流体導入管を介して酸素吹込管に洗浄流
体を流入させ、酸素吹込管を洗浄することを手段とする
（請求項１）。

【００１２】この手段によれば、洗浄流体導入管を介し
て酸素吹込管に洗浄流体を流入させることで、酸素吹込
管内を洗浄することができ、運転停止時の逆流によって
酸素吹込管内に付着した有機物を除去できる。そのた
め、運転再開時に酸素を供給しても、酸素と有機物が燃
焼反応を起こす危険性を防止できる。前記酸化反応が超
臨界水酸化反応又は亜臨界水酸化反応である有機物の酸
化処理方法の場合（請求項２）、反応器内の圧力および
温度が非常に高いので、酸素吹込管内に付着した有機物
の燃焼が激しく、これを防止する効果は大きい。

【００１３】また本発明は、ａ）高温高圧下で有機物の
酸化反応を行う反応器と、ｂ）有機物を含む被処理水を
前記反応器に供給する被処理水供給手段と、ｃ）反応器
に供給する被処理水を加圧および加熱する加圧・加熱手
段と、ｄ）反応器内に酸素を供給するために反応器に連
結された酸素吹込管を有する酸素供給手段と、ｅ）反応
器から反応生成物を含む処理水を排出する排出手段とを
装備し、被処理水内の有機物を分解する有機物の酸化処
理装置において、ｆ）前記酸素吹込管に連結した洗浄流
体導入管を有し、この洗浄流体導入管を介して酸素吹込
管に洗浄流体を流入させる酸素吹込管洗浄手段を装備し
たことを手段とする（請求項３）。

【００１４】この手段によれば、酸素吹込管に連結した
洗浄流体導入管を有する酸素吹込管洗浄手段によって、
洗浄流体導入管を介して酸素吹込管に洗浄流体を流入さ
せることができる。そのため、上記手段と同様に、運転
停止時の有機物の逆流によって酸素吹込管内に付着した
有機物を除去でき、運転再開における酸素供給時に有機
物が燃焼反応を起こしてしまうことを防止できる。また
酸化反応が超臨界水酸化反応又は亜臨界水酸化反応であ
る有機物の酸化処理装置の場合（請求項４）、上記と同
様に有機物の燃焼を防止する効果は大きい。

【００１５】前記酸素供給手段を装備した手段におい
て、酸素吹込管に逆止弁が設けられ、この逆止弁よりも
酸素吹込管の上流側に洗浄流体導入管との連結点を位置
させるとよい（請求項５）。

【００１６】この手段によれば、酸素吹込管に逆止弁が
設けられていることから、運転停止時の逆流によって酸
素吹込管内に有機物が付着するのはこの逆止弁までであ
る。一方、酸素吹込管のうち逆止弁よりも上流側に洗浄
流体導入管を連結し、逆止弁よりも上流側から酸素吹込
管に洗浄流体をながすことから、酸素吹込管内の有機物
の付着を完全に洗浄することができる。

【００１７】本明細書中に記載した「超臨界」とは、水
の臨界温度：３７４℃および臨界圧力：２１８ａｔｍを
超えた領域を意味する。また「亜臨界」とは、超臨界に
至る直前の状態であり、温度：１５０〜３７４℃、圧
力：５０〜２１８ａｔｍの領域を意味する。亜臨界水酸
化処理は、超臨界水酸化処理に比べて効率が劣るが、完
全分解を必要としない場合などに用いられる。さらに
「上流側」とは流路中のある点を基準にして流体が流れ
て来る方向側を意味し、「下流側」とは逆に流体が流れ
て行く方向側を意味する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳説する。図１は、本発明の一実施形
態に係る有機物の酸化処理装置を示す概略構成図であ
る。この図に示すように当該有機物の酸化処理装置は、
ａ）反応器１、被処理水供給手段２、加圧・加熱手段
３、酸素供給手段４及び排出手段５を装備し、ｂ）被処
理水供給手段２は被処理水供給源６、被処理水供給管７
を有し、ｃ）加圧・加熱手段３はポンプ８、熱交換器９
および加熱器１０を有し、ｄ）酸素供給手段４は酸素吹
込管１１、流量指示調節計１２と連動したバルブ１３お
よび逆止弁１４を有し、ｅ）排出手段５は処理水排出管
１５、熱交換器１６、バルブ１７および気液分離器１８
を有する点で、上述の従来の有機物の酸化処理装置と同
様であるため、十位以下の数が同一の番号を付して説明
を省略する。

【００１９】当該有機物の酸化処理装置の機能は従来の
装置と略同様であり、被処理水供給手段２によって被処
理水を供給する工程、加圧・加熱手段３によって被処理
水を加圧および加熱する工程、酸素供給手段４によって
反応器１に酸素を供給する工程、反応器１内で被処理水
の有機物が高温高圧下での酸化反応（超臨界水酸化反応
又は亜臨界水酸化反応の場合を含む）によって分解する
工程、および排出手段５によって反応器１から反応生成
物とともに処理水を排出する工程からなり、かかる工程
によって有機物を分解、浄化するものである。

【００２０】当該装置も従来の装置と同様に、運転を停
止する場合には、被処理水供給手段２によって反応器１
に供給される被処理水を水に切り替え、酸素供給手段４
による反応器１への酸素の供給を停止するため、反応器
１内の液体が酸素吹込管１１内に逆流し、酸素吹込管１
１内の逆止弁１４までの区間に有機物が付着する。

【００２１】このような不都合を解決するため当該有機
物の酸化処理装置は、酸素供給手段４の酸素吹込管１１
を洗浄する酸素吹込管洗浄手段２０を装備した点に特徴
がある。この酸素吹込管洗浄手段２０は、洗浄流体供給
源（図示していない）、洗浄流体導入管２１およびバル
ブ２２を有する。この洗浄流体導入管２１は、洗浄流体
供給源から延び、酸素吹込管１１の逆止弁１４より上流
側に連結され、途中にバルブ２２が組み込まれている。

【００２２】かかる酸素吹込管洗浄手段２０によって酸
素吹込管１１内を洗浄し、内壁に付着した有機物を除去
することができる。つまり、上述のように運転停止時に
切り替えた水によって反応器１の冷却および洗浄が完了
し、かかる通水も停止した後に、バルブ２２を開にし、
洗浄流体供給源から延びる洗浄流体導入管２１を介して
酸素吹込管１１の逆止弁１４より上流側に洗剤や洗浄水
などの洗浄流体を供給する。このように供給された洗浄
流体は逆止弁１４を通り、酸素吹込管１１から反応器１
に流入する。かかる操作によって、酸素吹込管１１の逆
止弁１４から反応器１までの有機物で汚染された部分は
洗浄できる。そのため、運転再開時に酸素を酸素吹込管
１１に供給しても、燃焼反応を起こすこともない。な
お、浄流体供給手段２０によって洗浄流体を酸素吹込管
１１に供給するときには、酸素吹込管１１の洗浄流体導
入管２１との連結点よりも上流側に設けたバルブ２３を
閉にし、酸素供給源側に洗浄流体が逆流しないようにす
るとよい。また上述の洗浄操作は、運転を停止して反応
器への通水を終了した後に行うとよい。通水終了直後で
あれば酸素吹込管に付着した有機物が乾燥しておらず、
除去しやすいことからである。さらに、洗浄の完全性を
期すため、運転再開直前にもう一度洗浄するとよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機物の
酸化処理方法及びその装置によれば、洗浄流体導入管を
介して酸素吹込管に洗剤や水などの洗浄流体を流入させ
ることで、酸素吹込管内を洗浄することができる。従っ
て、従来の有機物の酸化処理装置のような酸素吹込管を
取り外して洗浄する作業を行うことなく、運転停止時の
有機物の逆流によって酸素吹込管内に付着した有機物を
除去でき、運転再開時に有機物の燃焼反応が発生するこ
とを防止できる。

【００２４】また、上述のような方法で酸素吹込管の洗
浄を行うことから、酸素吹込管における逆流を許容する
部分、つまり逆止弁から反応器までの間を長くしても、
洗浄は比較的容易である。そのため、反応器の熱によっ
て高温にならないように反応器から所定の距離をとる必
要がある常温用の逆止弁を使用しても、酸素吹込管の洗
浄作業の困難性を増大させることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る有機物の酸化処理装
置を示す概略構成図である。

【図２】従来の一般的な有機物の酸化処理装置を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 被処理水供給手段 ３ 加圧・加熱手段 ４ 酸素供給手段 ５ 排出手段 ６ 被処理水供給源 ７ 被処理水供給管 ８ ポンプ ９ 熱交換器 １０ 加熱器 １１ 酸素吹込管 １２ 流量指示調節計 １３ バルブ １４ 逆止弁 １５ 処理水排出管 １６ 熱交換器 １７ バルブ １８ 気液分離器 ２０ 酸素吹込管洗浄手段 ２１ 洗浄流体導入管 ２２ バルブ ２３ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D050 AA12 AB11 AB19 BB01 BC01 BC02 BD02 BD03 BD06 CA20 4G075 AA15 AA37 BA05 BA06 BA10 BB10 BD13 CA62 CA65 CA66 DA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物を含む被処理水を加圧及び加熱し
   て反応器に供給するとともに、反応器に連結した酸素吹
   込管を介して反応器内に酸素を供給し、該反応器内で高
   温高圧下で酸化反応を起こして被処理水の有機物を分解
   し、その後分解生成物を含む処理水を反応器から排出す
   る有機物の酸化処理方法において、 前記酸素吹込管に連結した洗浄流体導入管を介して酸素
   吹込管に洗浄流体を流入させ、酸素吹込管を洗浄するこ
   とを特徴とする有機物の酸化処理方法。
2. 【請求項２】 前記酸化反応を超臨界水酸化反応又は亜
   臨界水酸化反応とする請求項１に記載の有機物の酸化処
   理方法。
3. 【請求項３】 高温高圧下で有機物の酸化反応を行う反
   応器と、有機物を含む被処理水を前記反応器に供給する
   被処理水供給手段と、反応器に供給する被処理水を加圧
   および加熱する加圧・加熱手段と、反応器内に酸素を供
   給するために反応器に連結された酸素吹込管を有する酸
   素供給手段と、反応器から反応生成物を含む処理水を排
   出する排出手段とを装備し、被処理水内の有機物を分解
   する有機物の酸化処理装置において、 前記酸素吹込管に連結した洗浄流体導入管を有し、この
   洗浄流体導入管を介して洗浄流体を酸素吹込管に流入さ
   せる酸素吹込管洗浄手段を装備したことを特徴とする有
   機物の酸化処理装置。
4. 【請求項４】 前記酸化反応を超臨界水酸化反応又は亜
   臨界水酸化反応とした請求項３に記載の有機物の酸化処
   理装置。
5. 【請求項５】 前記酸素供給手段の酸素吹込管に逆止弁
   が設けられ、この逆止弁よりも酸素吹込管の上流側に洗
   浄流体導入管との連結点を位置させた請求項３又は請求
   項４に記載の有機物の酸化処理装置。