JP2002102899A - Method and apparatus for treating night soil and / or septic tank sludge - Google Patents
Method and apparatus for treating night soil and / or septic tank sludgeInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な装置と操作により短時間で凝集剤を使
用することなく、少ないエネルギーでし尿および／また
は浄化槽汚泥を高分解率で処理して無害化することがで
き、発生汚泥量を少なくできるとともに、アンモニアの
処理も容易で、処理水の再利用も可能なし尿および／ま
たは浄化槽汚泥の処理方法および装置を提案する。
【解決手段】 し尿および／または浄化槽汚泥からなる
被処理物を粉砕機６で粉砕し、脱炭酸装置７で脱炭酸
し、消泡剤を添加し、ｐＨ調整剤でｐＨ７以上に調整
し、種晶を添加し、被処理物槽１から熱交換器１２を経
て濃縮装置２で蒸発濃縮し、アンモニアを蒸気側に移行
させ、凝縮水２７を触媒反応槽３１でアンモニアを分解
して除去し、濃縮物３０を酸化剤４５とともに水熱反応
装置４に導入して超臨界または亜臨界状態で水熱反応を
行い、有機物を酸化分解する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To treat human waste and / or septic tank sludge at a high decomposition rate with a simple device and operation in a short time without using an aggregating agent and with a small energy, thereby rendering them harmless. The present invention proposes a method and an apparatus for treating human waste and / or septic tank sludge that can reduce the amount of generated sludge, can easily treat ammonia, and can reuse treated water. SOLUTION: An object to be treated consisting of night soil and / or septic tank sludge is pulverized by a pulverizer 6, decarbonated by a decarbonator 7, added with an antifoaming agent, and adjusted to pH 7 or more with a pH adjuster. Crystals are added, the evaporating and concentrating is performed by the concentrating device 2 from the treatment object tank 1 via the heat exchanger 12, the ammonia is transferred to the vapor side, and the condensed water 27 is decomposed and removed in the catalytic reaction tank 31. The concentrate 30 is introduced into the hydrothermal reactor 4 together with the oxidizing agent 45 to perform a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state, thereby oxidatively decomposing organic substances.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はし尿および／または
浄化槽汚泥を濃縮して浄化する処理方法および装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for concentrating and purifying human waste and / or septic tank sludge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】し尿は家庭、施設等からバキューム車で
汲み取ってし尿処理場に集められ、集中的に処理されて
いる。家庭、施設等にし尿の浄化槽が設置される場合は
浄化槽汚泥をバキューム車で汲み取ってし尿処理場に集
められ、し尿と混合して処理されている。このようなし
尿処理場におけるし尿および／または浄化槽汚泥の処理
方法は、嫌気性処理、好気性処理等の生物学的処理方法
が一般的である。2. Description of the Related Art Human waste is collected from homes and facilities by vacuum trucks, collected in a human waste treatment plant, and intensively processed. When a urine septic tank is installed in homes, facilities, etc., the septic tank sludge is collected by a vacuum truck and collected in a sewage treatment plant, where it is mixed with human waste and treated. As a method of treating night soil and / or septic tank sludge in such a night soil treatment plant, a biological treatment method such as an anaerobic treatment and an aerobic treatment is generally used.
【０００３】し尿は、糞由来の固形物を含む他、種々の
有機物、アンモニア、リン酸やカルシウム、マグネシウ
ム等が溶解しており、ｐＨが７〜９、ＴＯＣが数千ｐｐ
ｍが一般的である。このようなし尿を生物処理する場
合、高濃度であるため、嫌気性処理では長期間の処理が
必要であり、好気性処理では高希釈が必要であり、この
ため装置も大型化する。[0003] Excreta contains solids derived from feces, various organic substances, ammonia, phosphoric acid, calcium, magnesium and the like are dissolved therein, and has a pH of 7 to 9 and a TOC of several thousand pp.
m is common. When such human excrement is subjected to biological treatment, its concentration is high, so that anaerobic treatment requires long-term treatment, and aerobic treatment requires high dilution, and the apparatus is also large-sized.
【０００４】一方、下水処理汚泥等の有機性汚泥の処理
方法として、超臨界における水熱反応による処理方法が
提案されている。水熱反応は水の超臨界または亜臨界状
態で、被反応物を酸化反応や加水分解反応させて廃棄物
を分解したり、エネルギーを生成したり、化学物質を製
造したりする方法である。下水処理汚泥等の有機性汚泥
の場合、水の超臨界または亜臨界状態で有機物を含む被
反応物と、酸化剤を反応させることにより酸化反応を生
じさせ、被反応物中の有機物を短時間で、ほぼ完全に分
解することができる。On the other hand, as a method for treating organic sludge such as sewage treatment sludge, a treatment method using a supercritical hydrothermal reaction has been proposed. The hydrothermal reaction is a method in which a reactant is oxidized or hydrolyzed in a supercritical or subcritical state of water to decompose waste, generate energy, or produce a chemical substance. In the case of organic sludge such as sewage sludge, an oxidation reaction is caused by reacting an oxidizing agent with a reactant containing an organic substance in a supercritical or subcritical state of water, and the organic substance in the reactant is reduced for a short time. Then, it can be almost completely decomposed.
【０００５】このように水熱反応により被反応物中の有
機物を酸化分解する場合、被反応物、酸化剤、水を加
圧、加熱し反応器へ供給して酸化反応させる。この場
合、被反応物に予め適正量の水を含む場合は、水を供給
する必要はない。反応の結果、有機物は酸化分解され、
水と二酸化炭素からなる高温高圧の液体と、乾燥または
スラリー状態の灰分や塩類等の固体を含む反応生成物が
得られる。反応生成物のうち固体は固液分離装置によっ
て分離される。固体を分離した流体はエネルギー回収さ
れるか、冷却、減圧され、ガス分と液分とに分離され
る。When the organic matter in the reactant is oxidatively decomposed by the hydrothermal reaction as described above, the reactant, the oxidizing agent, and water are pressurized and heated, and supplied to the reactor to cause an oxidation reaction. In this case, when the reactant contains an appropriate amount of water in advance, it is not necessary to supply water. As a result of the reaction, organic matter is oxidized and decomposed,
A reaction product containing a high-temperature and high-pressure liquid composed of water and carbon dioxide and a solid such as ash or salt in a dried or slurry state is obtained. Solids among the reaction products are separated by a solid-liquid separator. The fluid from which the solids have been separated is recovered for energy, or cooled and decompressed, and separated into gas and liquid components.
【０００６】し尿および／または浄化槽汚泥については
前述のように、一般的には生物処理法で処理されている
のが現状であるが、生物処理では汚泥が発生するため、
完全分解できる水熱反応処理の検討がなされている。例
えば「水熱反応による未来型環境装置システムに関する
調査研究報告書」（平成９年３月、財団法人 機械シス
テム振興協会）では、酸素ガス加圧下、２〜１０ＭＰａ
の圧力、３００℃以上の温度で酸化すると、ＣＯＤMnで
９０％以上の分解率であるが、２２〜２５ＭＰａ、５０
０℃の超臨界水熱反応による酸化ではＴＯＣで９７％以
上の分解率が得られることが報告されている。ここで
は、し尿および／または浄化槽汚泥を水熱反応により処
理する場合、３００〜５００℃では未分解の有機分が残
留している。また、特にアンモニアの分解が困難で、完
全分解するには５００℃以上の反応温度が必要であると
報告されている。なお、Decomposition of Municipal S
ludge by Supercritical Water Oxidation, Goto, M.
ら、Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol.
30, No.5, P.813-818(1997)では、アンモニアの分解に
６００℃以上が必要であると報告されている。As described above, human waste and / or septic tank sludge is generally treated by a biological treatment method at present, but biological treatment generates sludge.
Studies have been made on hydrothermal reaction treatments that can be completely decomposed. For example, “Survey Report on Future Environmental Equipment System by Hydrothermal Reaction” (March 1997, Japan Society for the Promotion of Mechanical Systems), 2-10MPa under oxygen gas pressurization
When oxidized at a pressure of 300 ° C. or higher, the decomposition rate of COD Mn is 90% or higher.
It has been reported that in the oxidation by the supercritical hydrothermal reaction at 0 ° C., a decomposition rate of 97% or more can be obtained by TOC. Here, when treating human waste and / or septic tank sludge by a hydrothermal reaction, undecomposed organic components remain at 300 to 500 ° C. It is also reported that it is particularly difficult to decompose ammonia, and a complete reaction requires a reaction temperature of 500 ° C. or higher. Decomposition of Municipal S
ludge by Supercritical Water Oxidation, Goto, M.
Et al., Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol.
30, No. 5, P. 813-818 (1997) reports that 600 ° C. or higher is required for ammonia decomposition.
【０００７】しかし、し尿および／または浄化槽汚泥を
水熱反応により酸化した際の反応熱では流体の温度は３
００℃程度にしか達していない。このため従来技術では
完全分解を達成するために高い反応温度、例えば６００
〜６５０℃の反応を行うには、外部熱源で反応器を加熱
するか、あるいはし尿および／または浄化槽汚泥を予熱
することが必要であり、そのために多量の灯油などの補
助燃料を添加する必要があった。However, the temperature of the fluid is 3 due to the heat of reaction when the night soil and / or septic tank sludge is oxidized by the hydrothermal reaction.
It has reached only about 00 ° C. Therefore, in the prior art, a high reaction temperature, for example, 600
In order to carry out the reaction at ５０650 ° C., it is necessary to heat the reactor with an external heat source or to preheat the night soil and / or the septic tank sludge, and therefore it is necessary to add a large amount of auxiliary fuel such as kerosene. there were.
【０００８】また、し尿および／または浄化槽汚泥を濃
縮する場合、発泡、粘性等により高濃縮は困難であっ
た。さらにし尿および／または浄化槽汚泥には、リン
酸、カルシウム、マグネシウムが含まれているため、水
熱反応装置のリン酸による腐食、リン酸とカルシウムや
マグネシウムとのスケールが発生するなどの問題点があ
る。In the case of concentrating human waste and / or septic tank sludge, high concentration was difficult due to foaming and viscosity. Furthermore, since human waste and / or septic tank sludge contains phosphoric acid, calcium, and magnesium, there are problems such as corrosion by phosphoric acid in hydrothermal reactors and scale formation between phosphoric acid and calcium and magnesium. is there.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な装置と操作により短時間で、凝集剤を使用することな
く少ないエネルギーでし尿および／または浄化槽汚泥を
高分解率で処理して無害化することができ、発生汚泥量
を少なくできるとともに、アンモニアの処理も容易で、
処理水の再利用も可能なし尿および／または浄化槽汚泥
の処理方法および装置を提案することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to treat human waste and / or septic tank sludge at a high decomposition rate with a simple apparatus and operation in a short time and with little energy without using a flocculant. The amount of generated sludge can be reduced, and the treatment of ammonia is easy.
It is an object of the present invention to propose a method and an apparatus for treating human waste and / or septic tank sludge which can reuse treated water.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は次のし尿および
／または浄化槽汚泥の処理方法および装置である。 （１） し尿および／または浄化槽汚泥からなる被処理
物をｐＨ７以上で蒸発濃縮してアンモニアを蒸気側に移
行させる濃縮工程と、蒸気および／または凝縮水からア
ンモニアを除去するアンモニア除去工程と、被処理物の
濃縮物を水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応により
酸化分解する水熱反応工程とを含むし尿および／または
浄化槽汚泥の処理方法。 （２） 濃縮工程は消泡剤の存在下で蒸発濃縮を行う上
記（１）記載の方法。 （３） 濃縮工程は種晶を添加して蒸発濃縮を行う上記
（１）または（２）記載の方法。 （４） 水熱反応工程は６００℃以上で酸化分解を行う
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。 （５） し尿および／または浄化槽汚泥からなる被処理
物をｐＨ７以上で蒸発濃縮してアンモニアを蒸気側に移
行させる濃縮装置と、蒸気および／または凝縮水からア
ンモニアを除去するアンモニア除去装置と、被処理物の
濃縮物を水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応により
酸化分解する水熱反応装置とを含むし尿および／または
浄化槽汚泥の処理装置。 （６） 濃縮装置は加熱した被処理物を熱交換器を通し
て循環し、発生蒸気を圧縮して熱交換器に供給して、循
環する被処理物を加熱するものである上記（５）記載の
装置。 （７） 水熱反応装置は６００℃以上で酸化反応を行う
ようにされた上記（５）または（６）記載の装置。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the following method and apparatus for treating human waste and / or septic tank sludge. (1) a concentration step of evaporating and concentrating an object to be treated consisting of night soil and / or septic tank sludge at a pH of 7 or more to transfer ammonia to a steam side, an ammonia removing step of removing ammonia from steam and / or condensed water, A hydrothermal reaction step of oxidatively decomposing a concentrate of the processed product by a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state of water, and a method for treating human waste and / or septic tank sludge. (2) The method according to the above (1), wherein the concentration step comprises evaporating and concentrating in the presence of an antifoaming agent. (3) The method according to the above (1) or (2), wherein the concentration step comprises evaporating and concentrating by adding seed crystals. (4) The method according to any one of the above (1) to (3), wherein the hydrothermal reaction step performs oxidative decomposition at 600 ° C. or higher. (5) a concentrating device for evaporating and concentrating the object to be treated consisting of night soil and / or septic tank sludge at pH 7 or higher to transfer ammonia to the steam side, an ammonia removing device for removing ammonia from steam and / or condensed water, A hydrothermal reactor for oxidatively decomposing a concentrate of the processed product by a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state of water, and a treatment device for human waste and / or septic tank sludge. (6) The concentrator according to the above (5), wherein the condensing device circulates the heated object to be processed through a heat exchanger, compresses the generated steam and supplies the compressed steam to the heat exchanger, and heats the circulating object. apparatus. (7) The apparatus according to the above (5) or (6), wherein the hydrothermal reactor performs an oxidation reaction at 600 ° C. or higher.
【００１１】本発明において処理の対象となる被処理物
はし尿および／または浄化槽汚泥である。し尿は家庭ま
たは施設等からバキューム車で汲み取られた生し尿また
はその前処理物などがあげられる。浄化槽汚泥は家庭ま
たは施設等において、し尿処理用に設置される浄化槽に
堆積する汚泥であって、し尿と同様にバキューム車で汲
み取って集められる汚泥またはその前処理物などがあげ
られる。これらのし尿および浄化槽汚泥は両者を任意の
割合で混合して被処理物としてもよく、また別々に被処
理物としてもよい。また他の有機性排液やゴミ等を混合
して被処理物としてもよい。The object to be treated in the present invention is human waste and / or septic tank sludge. The night soil includes raw night soil collected from a home or facility by a vacuum truck or a pretreated product thereof. Septic tank sludge is sludge that accumulates in a septic tank installed for the treatment of night soil at home or in a facility, such as sludge collected by a vacuum truck and collected in the same manner as night soil. These human waste and septic tank sludge may be mixed at an arbitrary ratio to be treated, or may be separately treated. In addition, other organic wastewater, dust, or the like may be mixed to be processed.
【００１２】本発明ではこのようなし尿および／または
浄化槽汚泥からなる被処理物を濃縮工程においてｐＨ７
以上で蒸発濃縮してアンモニアを蒸気側に移行させる。
濃縮工程で使用する濃縮装置は被処理物を蒸発により濃
縮できるものであれば制限なく、液膜式、浸管式、フラ
ッシュ式など、任意の濃縮装置を用いることができる
が、加熱した被処理物を熱交換部を通して循環し、発生
蒸気を必要によりミストを除去して圧縮し、熱交換部に
供給することにより、循環する被処理物を加熱する循環
式のものが好ましい。このような循環式の濃縮装置は最
初に加熱を行えば、その後は圧縮のためのエネルギーを
加えるだけで蒸発濃縮を行うことができ好ましい。被処
理物の加熱に必要な熱は濃縮装置および／または水熱反
応装置から排出される処理物から回収して使用すること
ができる。In the present invention, the material to be treated comprising such night soil and / or septic tank sludge is treated at pH 7 in the concentration step.
As described above, ammonia is transferred to the vapor side by evaporation and concentration.
The concentration apparatus used in the concentration step is not limited as long as the substance to be treated can be concentrated by evaporation, and any concentration apparatus such as a liquid film type, a dip tube type, and a flash type can be used. It is preferable to use a circulation type in which the object is circulated through the heat exchanging unit, the generated steam is compressed by removing mist as necessary, and supplied to the heat exchanging unit to heat the circulating object. Such a circulation-type concentrating apparatus is preferable if heating is performed first, and thereafter evaporation and concentration can be performed only by adding energy for compression. The heat required for heating the object can be recovered and used from the object discharged from the concentrator and / or the hydrothermal reactor.
【００１３】被処理物は粉砕装置により粉砕して均質化
し、脱炭酸処理して蒸発濃縮を行うのが好ましい。粉砕
手段としてはポンプや粉砕機が使用できる。通常１ｍｍ
程度に粉砕することにより伝熱管の閉塞を防止できる。
脱炭酸処理は粉砕した被処理物をストリッピング、真空
脱気等の処理を行って、含まれている炭酸ガスを除去す
ることができる。このような被処理物をｐＨ７以上、好
ましくはｐＨ９以上で蒸発濃縮を行うと、水とともにア
ンモニアが蒸発して蒸気側に移行する。し尿は通常ｐＨ
７〜９であるためｐＨ調整することなくそのまま蒸発濃
縮することができるが、ｐＨが低い場合、あるいは濃縮
に伴ってｐＨが低下する場合には水酸化ナトリウム等の
アルカリを添加してｐＨ調整することができる。It is preferable that the material to be treated is pulverized and homogenized by a pulverizer, decarbonated, and evaporated and concentrated. A pump or a crusher can be used as the crushing means. Usually 1mm
Clogging of the heat transfer tube can be prevented by pulverizing to such an extent.
In the decarbonation treatment, the pulverized object to be treated is subjected to treatment such as stripping and vacuum degassing to remove carbon dioxide gas contained therein. When such an object is evaporated and concentrated at a pH of 7 or more, preferably at a pH of 9 or more, ammonia evaporates together with water and moves to the vapor side. Night soil is usually pH
Since it is 7 to 9, it can be evaporated and concentrated without adjusting the pH, but when the pH is low, or when the pH decreases with the concentration, the pH is adjusted by adding an alkali such as sodium hydroxide. be able to.
【００１４】このようにしてｐＨ７以上で蒸発濃縮を行
うと発泡が生じるので、消泡剤の存在下に蒸発濃縮を行
うのが好ましい。消泡剤としてはシリコーン油、脂肪
酸、アルコール、非イオン性界面活性剤、ワックス等が
使用でき、市販品でもよい。また高ｐＨで濃縮を行うと
スケールが生成しやすいが、脱炭酸処理によりスケール
化は一部防止される。濃縮工程において種晶を添加して
蒸発濃縮を行うと、被処理物中のリン酸、カルシウム、
マグネシウム等が種晶上に析出するため、濃縮装置およ
び浄化装置のスケール化を防止することができる。種晶
としては特に制限はなく、硫酸カルシウム、リン酸カル
シウムなどが使用できる。このような種晶その他の固形
物は濃縮工程後に除去してもよく、また除去することな
く浄化工程を行い、その後除去してもよい。[0014] Since foaming occurs when the evaporation and concentration are performed at a pH of 7 or more, it is preferable to perform the evaporation and concentration in the presence of an antifoaming agent. As the antifoaming agent, silicone oil, fatty acid, alcohol, nonionic surfactant, wax and the like can be used, and a commercially available product may be used. In addition, when the concentration is performed at a high pH, a scale is easily generated, but the scale reduction is partially prevented by the decarboxylation treatment. When evaporative concentration is performed by adding seed crystals in the concentration step, phosphoric acid, calcium,
Since magnesium or the like precipitates on the seed crystal, it is possible to prevent the concentration device and the purification device from being scaled. The seed crystal is not particularly limited, and calcium sulfate, calcium phosphate and the like can be used. Such seed crystals and other solids may be removed after the concentration step, or the purification step may be performed without removal, and then removed.
【００１５】濃縮工程における濃縮倍率は任意である
が、水熱反応工程において、含まれる有機物の燃焼によ
り燃焼を維持できる程度、または補助燃料を制限できる
程度の濃度まで濃縮するのが好ましく、これにより処理
コストを低減することができる。濃縮倍率を高めすぎる
と濃縮物の流動性が低下する場合があるので、この場合
は濃縮倍率を低くし、補助燃料を増加することができ
る。The concentration ratio in the enrichment step is arbitrary, but it is preferable to enrich in the hydrothermal reaction step to such a concentration that the combustion can be maintained by burning the organic substances contained therein or the concentration of the auxiliary fuel can be restricted. Processing costs can be reduced. If the enrichment ratio is too high, the fluidity of the concentrate may decrease. In this case, the enrichment ratio can be lowered and the auxiliary fuel can be increased.
【００１６】濃縮工程においてｐＨ７以上で蒸発濃縮を
行うことにより、被処理物に含まれるアンモニアは蒸発
し、その一部は凝縮水に移行し、一部は非凝縮ガスとと
もに排気される。この場合蒸発したアンモニアを除去す
るため、アンモニア除去工程においてアンモニア除去装
置により、蒸気および／または凝縮水からアンモニアを
除去する。アンモニア除去工程としては触媒分解、吸
収、吸着、ストリッピングなど任意の除去方法を採用す
ることができる。この中では触媒分解装置を用いる分解
方法が好ましく、蒸気または凝縮水の状態で酸化剤の存
在下に触媒層を通すことにより、アンモニアを分解する
ことができる。触媒としては貴金属類を担持させた触
媒、好ましくは白金担持アルミナ触媒が望ましい。反応
温度は蒸気の状態で分解する場合は３００〜４００℃、
凝縮水の状態で分解するためには１５０〜２００℃が好
適である。By performing the evaporation and concentration at pH 7 or more in the concentration step, ammonia contained in the object to be treated evaporates, a part of the ammonia is transferred to condensed water, and a part is exhausted together with the non-condensed gas. In this case, in order to remove the evaporated ammonia, the ammonia is removed from the steam and / or the condensed water by the ammonia removing device in the ammonia removing step. As the ammonia removing step, any removing method such as catalytic decomposition, absorption, adsorption, and stripping can be adopted. Among these, a decomposition method using a catalytic decomposition device is preferable, and ammonia can be decomposed by passing through a catalyst layer in the presence of an oxidizing agent in the state of steam or condensed water. As the catalyst, a catalyst supporting noble metals, preferably a platinum-supported alumina catalyst is desirable. The reaction temperature is 300 to 400 ° C when decomposing in the state of steam,
In order to decompose in the state of condensed water, 150 to 200 ° C. is suitable.
【００１７】凝縮水に有機物、アンモニア、固形物等の
不純物が残留している場合は、逆浸透膜を用いる膜分離
等により有機物その他の不純物を濃縮し、その濃縮液を
被処理物の濃縮物と合わせて水熱反応工程へ送ることが
できる。膜分離による分離液は必要に応じて活性炭処理
等により有機物その他の不純物を除去して回収、使用す
ることができる。If impurities such as organic matter, ammonia, and solid matter remain in the condensed water, the organic matter and other impurities are concentrated by membrane separation using a reverse osmosis membrane or the like, and the concentrated liquid is concentrated into the concentrate of the substance to be treated. Can be sent to the hydrothermal reaction step. The liquid separated by membrane separation can be recovered and used after removing organic substances and other impurities by activated carbon treatment or the like, if necessary.
【００１８】水熱反応工程では濃縮工程で得られる被処
理物の濃縮物を水熱反応装置において水熱反応させ、有
機物の酸化分解を行う。水熱反応装置は混合汚泥を酸化
剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応に
より酸化分解するように構成される。ここで水熱反応
は、超臨界または亜臨界状態の高温高圧の水および酸化
剤の存在下に濃縮物を酸化反応により酸化分解する反応
である。超臨界状態とは３７４℃以上、２２ＭＰａ以上
の状態である。また亜臨界状態とは例えば３７４℃以
上、２．５ＭＰａ以上２２ＭＰａ未満あるいは３７４℃
以下、２２ＭＰａ以上の状態、あるいは３７４℃以下、
２２ＭＰａ未満であっても臨界点に近い高温高圧状態を
いう。In the hydrothermal reaction step, the concentrate of the substance to be treated obtained in the concentration step is hydrothermally reacted in a hydrothermal reactor to oxidatively decompose organic substances. The hydrothermal reactor is configured to oxidatively decompose the mixed sludge in a supercritical or subcritical state of water by a hydrothermal reaction in the presence of an oxidizing agent. Here, the hydrothermal reaction is a reaction in which a concentrate is oxidatively decomposed by an oxidation reaction in the presence of high-temperature, high-pressure water and an oxidizing agent in a supercritical or subcritical state. The supercritical state is a state of not less than 374 ° C. and not less than 22 MPa. The subcritical state is, for example, 374 ° C. or more, 2.5 MPa or more and less than 22 MPa, or 374 ° C.
Hereinafter, a state of 22 MPa or more, or 374 ° C. or less,
It refers to a high temperature and high pressure state close to the critical point even if it is less than 22 MPa.
【００１９】このような水熱反応は濃縮汚泥が酸化剤と
混合した状態で水熱反応装置において行われ、これらの
混合物が反応器内部で水熱反応を受ける。酸化剤として
は、空気、酸素、液体酸素、過酸化水素水、硝酸、亜硝
酸、硝酸塩、亜硝酸塩等を用いることができる。酸化剤
は、被処理物の混合汚泥と混合されて供給されてもよい
し、供給口を二重管ノズルにして複層流として供給して
もよい。また必要により触媒や中和剤等が添加される場
合があるが、これらも混合汚泥と混合して、あるいは別
々に反応器に供給することができる。Such a hydrothermal reaction is performed in a hydrothermal reactor in a state where the concentrated sludge is mixed with an oxidizing agent, and the mixture undergoes a hydrothermal reaction inside the reactor. As the oxidizing agent, air, oxygen, liquid oxygen, hydrogen peroxide, nitric acid, nitrous acid, nitrate, nitrite and the like can be used. The oxidizing agent may be supplied by being mixed with the mixed sludge of the material to be treated, or may be supplied as a multi-layer flow by using a double pipe nozzle as a supply port. If necessary, a catalyst, a neutralizing agent, and the like may be added. These may be mixed with the mixed sludge or separately supplied to the reactor.
【００２０】本発明で用いられる水熱反応装置は超臨界
または亜臨界状態で水熱反応を行うように、耐熱、耐圧
材料により、実質的に垂直方向に配置した筒状反応器で
形成される。反応熱だけでは超臨界または亜臨界状態に
達しない場合には外部加熱手段を設けることができる。
反応器の形状は円筒、だ円筒、多角筒のものを用いるこ
とができ、下端部はコーン状とすることができる。この
ような水熱反応装置により超臨界または亜臨界状態で水
熱反応を行うと、被反応物の有機物は酸化剤により酸化
されて最終的に水と二酸化炭素に分解され、あるいは加
水分解により低分子化し、無機物は固体あるいは溶融状
態で分離する。反応生成物は固形物を分離後、冷却、減
圧され、ガス分と液分に分離される。The hydrothermal reactor used in the present invention is formed of a heat-resistant, pressure-resistant material and a substantially vertical cylindrical reactor so as to perform a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state. . When the supercritical or subcritical state is not reached only by the heat of reaction, an external heating means can be provided.
The shape of the reactor may be a cylinder, an ellipsoid, or a polygonal cylinder, and the lower end may have a cone shape. When a hydrothermal reaction is performed in a supercritical or subcritical state using such a hydrothermal reactor, the organic substance to be reacted is oxidized by an oxidizing agent and is finally decomposed into water and carbon dioxide, or is reduced by hydrolysis. It is molecularized, and the inorganic substances are separated in a solid or molten state. After separating the solid, the reaction product is cooled, decompressed, and separated into a gas component and a liquid component.
【００２１】上記の水熱反応装置は従来より水熱反応に
用いられているものをそのまま用いることができるが、
特開平１１−１５６１８６号に示されているように、上
部に逆流を伴う混合反応域、下部に栓状流反応域を形成
する実質的に垂直な反応器に、さらに上部に設けられた
噴射装置から被反応物と酸化剤の混合流を下向流で噴射
して上部の混合反応域で逆流を伴う混合流を形成して水
熱反応を行い、下部の栓状流反応域で平行な下向栓流を
形成して追加の水熱反応を行う構造のものが好ましい。As the above-mentioned hydrothermal reactor, those conventionally used for hydrothermal reactions can be used as they are.
As shown in JP-A-11-156186, a substantially vertical reactor having a mixed reaction zone with a backflow at the upper part and a plug-shaped flow reaction zone at the lower part, and an injection device further provided at the upper part A mixed flow of the reactant and the oxidizing agent is jetted in a downward flow from above to form a mixed flow with a backflow in the upper mixed reaction zone, and a hydrothermal reaction is performed. Those having a structure in which a counter-plug flow is formed to perform an additional hydrothermal reaction are preferable.
【００２２】水熱反応装置の材質は制限されないが、ハ
ステロイ、インコネル、ステンレス等の耐食性の材質が
好ましい。水熱反応装置には耐腐食性ライナーを設ける
のが好ましい。耐腐食性ライナーは特に限定されず、特
開平１１−１５６１８６号に開示されたような耐腐食性
ライナーと圧力負荷壁との間に間隙が存在するような耐
腐食性ライナーを用いることができる。Although the material of the hydrothermal reactor is not limited, a corrosion-resistant material such as Hastelloy, Inconel or stainless steel is preferable. Preferably, the hydrothermal reactor is provided with a corrosion resistant liner. The corrosion-resistant liner is not particularly limited, and a corrosion-resistant liner having a gap between the corrosion-resistant liner and the pressure load wall as disclosed in JP-A-11-156186 can be used.
【００２３】水熱反応装置には反応混合物を排出口から
排出する前に冷却するための冷却手段を設けることがで
きる。冷却手段は特に限定されないが、反応器内に水を
導入して冷却し、無機塩を溶解してその排出を促進する
ことができる。また、反応器内に酸やアルカリを含む水
を導入して冷却し、アルカリや酸の中和を行うことがで
きる。固体の粘着性が著しい場合には、反応器の内壁に
付着した固体を除去するための機械的除去装置を設ける
ことができる。固体除去のための機械的除去装置は特に
限定されないが、特開平１１−１５６１８６号で開示さ
れた切欠窓部分を含む実質的に円筒状のスクレーパが好
適である。The hydrothermal reactor may be provided with a cooling means for cooling the reaction mixture before discharging it from the outlet. The cooling means is not particularly limited, but water can be introduced into the reactor to cool it, and the inorganic salt can be dissolved to facilitate its discharge. In addition, water containing an acid or an alkali can be introduced into the reactor and cooled to neutralize the alkali or the acid. If the solid is very sticky, a mechanical removal device for removing the solid attached to the inner wall of the reactor can be provided. The mechanical removal device for removing solids is not particularly limited, but a substantially cylindrical scraper including a cutout window portion disclosed in JP-A-11-156186 is preferred.
【００２４】水熱反応装置から排出される反応流体中の
固形物を分離する分離手段を設けることができる。特
に、超臨界状態の反応流体中では無機塩類が溶解せずに
固体として含まれているため、不溶化している無機物を
分離することにより、処理水の再利用が容易になる。固
形物分離手段は特に限定されず、水熱反応装置から反応
流体を導入する流入口および固体を除去した流体を排出
する流出口を備えた容器と、容器内に配設されて前記反
応流体に含まれている前記固体を除去し、排出する手段
とを備えたものが使用できる。なお、冷却、減圧の工程
で、固体分離や気液分離の手段を含むこともできる。A separation means for separating solids in the reaction fluid discharged from the hydrothermal reactor can be provided. In particular, since the inorganic salts are contained as solids without being dissolved in the reaction fluid in the supercritical state, it is easy to reuse the treated water by separating the insoluble inorganic substances. The solid matter separating means is not particularly limited, and a container provided with an inlet for introducing a reaction fluid from the hydrothermal reactor and an outlet for discharging a fluid from which solids have been removed, and a container provided in the container and having the reaction fluid One provided with a means for removing and discharging the solid contained therein can be used. In the steps of cooling and depressurization, means for solid separation or gas-liquid separation may be included.
【００２５】水熱反応装置による反応開始の手段は特に
制限されない。通常、反応器は反応開始にあたって所定
の反応温度付近に予熱される。予熱は加熱装置を反応器
に設けるか、あるいは混合汚泥および／または酸化剤供
給路に設けて加熱された水や空気を導入して実施するこ
とができる。また、通常、反応器に水や酸化剤を供給
し、通常設けられる圧力調整弁によって所定の圧力に加
圧される。所定の温度、圧力に調整された後、被反応物
である混合汚泥を含む流体を供給して水熱反応を開始す
る。反応によって有機物が分解され、反応熱が発生す
る。水熱反応装置上部（反応器上部）に逆流を伴う混合
反応域を設けた場合、ここで逆流を伴う混合作用で被反
応物、酸化剤および反応器内容物などが十分に混合され
るため、流体の温度が上昇する。これにより供給される
被反応物は速やかに水熱反応を開始し、安定した反応が
継続されることになる。反応流体は反応器内を下向きに
移動し、栓状流反応域で継続反応した後、排出口から排
出される。反応器の長さ：直径の比は１：１〜１００：
１が好ましい。The means for initiating the reaction by the hydrothermal reactor is not particularly limited. Usually, the reactor is preheated to near a predetermined reaction temperature at the start of the reaction. The preheating can be carried out by providing a heating device in the reactor or by introducing heated water or air provided in the mixed sludge and / or oxidant supply passage. Further, usually, water or an oxidizing agent is supplied to the reactor, and the reactor is pressurized to a predetermined pressure by a normally provided pressure regulating valve. After being adjusted to a predetermined temperature and pressure, a fluid containing mixed sludge, which is a reactant, is supplied to start a hydrothermal reaction. Organic substances are decomposed by the reaction, and heat of reaction is generated. If a mixing reaction zone with backflow is provided in the upper part of the hydrothermal reactor (upper part of the reactor), the reactant, oxidizing agent, reactor contents, etc. are sufficiently mixed by the mixing action with backflow. The temperature of the fluid increases. As a result, the supplied reactant immediately starts a hydrothermal reaction, and a stable reaction is continued. The reaction fluid moves downward in the reactor, continuously reacts in the plug flow reaction zone, and is discharged from the outlet. The length: diameter ratio of the reactor is from 1: 1 to 100:
1 is preferred.
【００２６】水熱反応装置を出た反応流体は、固体を分
離した後、冷却して減圧され気液分離される。反応器内
で冷却して液体が生成している場合は反応装置を出た段
階で固体とともに液体と分離し、必要によりさらに冷却
および気液分離を行う。最終的に生成した水、気体、固
体は、そのまま、エネルギー回収されたり、物質として
再利用されたり、そのままあるいは追加処理されて廃棄
される。The reaction fluid exiting the hydrothermal reactor is separated into solids, cooled, decompressed and separated into gas and liquid. When a liquid is generated by cooling in the reactor, the liquid is separated from the liquid together with the solid upon exiting the reactor, and if necessary, further cooling and gas-liquid separation are performed. The finally generated water, gas, and solid are directly recovered for energy, reused as a substance, or disposed as they are or additionally processed.
【００２７】上記の処理では予め濃縮工程において被処
理物であるし尿および／または浄化槽汚泥を濃縮するこ
とにより、高濃度の混合汚泥を水熱反応工程に導入して
酸化分解を行うことができる。このため被反応物の熱量
により反応器内を６００℃以上の高温にしてアンモニア
を分解することができ、外部から加える熱量を少なくし
て高分解率で有機物およびアンモニアを分解することが
可能になる。この場合蒸発による濃縮は凝集剤等を使用
することなく高濃縮できるので、熱量の高い状態での酸
化による浄化が可能である。In the above-described treatment, by exposing the human waste and / or the septic tank sludge, which are the substances to be treated, in the concentration step in advance, it is possible to introduce the high-concentration mixed sludge into the hydrothermal reaction step to perform oxidative decomposition. Therefore, ammonia can be decomposed at a high temperature of 600 ° C. or more by the heat of the reactants, and the amount of heat applied from the outside can be reduced to decompose organic substances and ammonia at a high decomposition rate. . In this case, since the concentration by evaporation can be highly concentrated without using a coagulant or the like, purification by oxidation in a state of a high calorific value is possible.
【００２８】このような酸化分解により有機物とともに
アンモニアを分解すると、アンモニアの分解が不十分で
あったり、硝酸または亜硝酸が生成する場合があり、無
害な窒素ガスに転換するための条件に制御するのが困難
であるが、本発明ではアンモニアを蒸気側に移行させて
別途処理するため、水熱反応工程の条件制御は容易であ
る。また蒸気側に移行したアンモニアは蒸気または凝縮
水に含まれた状態でアンモニアの除去に適した処理方法
で処理されるため、処理操作は容易で処理効率も高い。When ammonia is decomposed together with organic matter by such oxidative decomposition, decomposition of ammonia may be insufficient or nitric acid or nitrous acid may be generated, and the conditions are controlled to convert the gas into harmless nitrogen gas. However, in the present invention, since ammonia is transferred to the vapor side and treated separately, the condition control of the hydrothermal reaction step is easy. In addition, since the ammonia transferred to the steam side is contained in the steam or condensed water and treated by a treatment method suitable for removing ammonia, the treatment operation is easy and the treatment efficiency is high.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、し尿およ
び／または浄化槽汚泥を蒸発濃縮工程で蒸発濃縮してア
ンモニアを蒸気側に移行させ、蒸気および／または凝縮
水からアンモニアを除去し、濃縮物を水熱反応工程にお
いて酸化分解するようにしたので、簡単な装置と操作に
より短時間で、凝集剤を使用することなく少ないエネル
ギーでし尿および／または浄化槽汚泥を高分解率で処理
して無害化することができ、発生汚泥量を少なくできる
とともに、アンモニアの処理も容易で、生成する水の再
利用も可能である。As described above, according to the present invention, human waste and / or septic tank sludge is evaporated and concentrated in the evaporative concentration step to transfer ammonia to the steam side, and remove ammonia from the steam and / or condensed water. Since the concentrate is oxidatively decomposed in the hydrothermal reaction process, the excrement and / or septic tank sludge can be processed at a high decomposition rate with a simple apparatus and operation in a short time and with little energy without using a flocculant. It can be made harmless, the amount of generated sludge can be reduced, the treatment of ammonia is easy, and the generated water can be reused.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施形態の処理装置のフロー図
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of the processing apparatus of the embodiment.
【００３１】図１において、１は被処理物槽、２は濃縮
装置、３は濃縮物槽、４は水熱反応装置、５は酸化剤槽
である。被処理物槽１にはし尿および／または浄化槽汚
泥からなる被処理物１０を粉砕して供給するための粉砕
機６および脱炭酸装置７を有する被処理物供給路８とと
もに、消泡剤供給路９ａ、ｐＨ調整剤供給路９ｂおよび
種晶供給路９ｃが連絡している。また被処理物槽１から
系路１１が熱交換器１２を介して濃縮装置２の下部に連
絡している。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an object tank, 2 a concentrator, 3 a concentrate tank, 4 a hydrothermal reactor, and 5 an oxidant tank. An antifoaming agent supply path is provided in the object tank 1 together with an object supply path 8 having a crusher 6 and a decarbonation device 7 for crushing and supplying an object 10 made of human waste and / or septic tank sludge. 9a, the pH adjusting agent supply passage 9b and the seed crystal supply passage 9c communicate with each other. In addition, a system path 11 is connected to the lower part of the concentrator 2 from the processing object tank 1 via a heat exchanger 12.
【００３２】濃縮装置２は循環式の蒸発濃縮装置であ
り、被処理物１３と蒸気１４を収容する本体１５の上部
に、複数の熱交換管１６を垂直方向に配置した熱交換部
１７、およびさらにその上に分配部１８を有し、本体１
５の下部から系路１９を通してポンプ２１により被処理
物１３を分配部１８に送り、分配器２２により被処理物
を熱交換管１６の内壁に沿って膜状に流下させて循環す
るように構成されている。また本体１５の上部と熱交換
部１７間に設けられたミスト除去部材２３を通して、本
体１５上部から蒸気を系路２４に吸引し、コンプレッサ
２５で圧縮して熱交換部１７の熱交換管１６の外側に供
給するように構成されている。系路１９から分岐する系
路２６が濃縮物槽３に連絡している。The concentrating device 2 is a circulation type evaporating and concentrating device. The concentrating device 2 has a heat exchanging unit 17 in which a plurality of heat exchanging tubes 16 are vertically arranged above a main body 15 for accommodating the processing object 13 and the steam 14. Further, the main body 1 has a distribution section 18 thereon.
The processing object 13 is sent from the lower part of the apparatus 5 to the distribution unit 18 by a pump 21 through a system path 19, and the processing object is flown down and circulated along the inner wall of the heat exchange tube 16 by a distributor 22. Have been. Further, through the mist removing member 23 provided between the upper part of the main body 15 and the heat exchange part 17, the steam is sucked from the upper part of the main body 15 to the system path 24, compressed by the compressor 25, and compressed in the heat exchange pipe 16 of the heat exchange part 17. It is configured to supply to the outside. A line 26 branching from the line 19 communicates with the concentrate tank 3.
【００３３】濃縮装置２の熱交換部１７から系路２７が
熱交換器２８、２９を介して触媒反応槽３１に連絡して
いる。熱交換器２９には蒸気供給路３２が連絡してい
る。触媒反応槽３１から系路３３が熱交換器２８、１２
を介して膜分離装置３４の濃縮室３４ｂに連絡してい
る。膜分離装置３４は内部に設けられた逆浸透膜３４ａ
により濃縮室３４ｂと透過室３４ｃに区画されている。
濃縮室３４ｂから系路３５が濃縮物槽３に連絡してい
る。また透過室３４ｃから系路３６が系外に連絡してい
る。A system path 27 from the heat exchange section 17 of the concentrator 2 is connected to a catalyst reaction tank 31 via heat exchangers 28 and 29. The heat exchanger 29 is connected to a steam supply path 32. The system passage 33 is connected to the heat exchangers 28 and 12
Is connected to the concentration chamber 34b of the membrane separation device 34 via the. The membrane separation device 34 includes a reverse osmosis membrane 34a provided therein.
Divides into a concentration chamber 34b and a permeation chamber 34c.
A system path 35 communicates with the concentrate tank 3 from the concentration chamber 34b. A system path 36 communicates with the outside of the system from the transmission chamber 34c.
【００３４】濃縮物槽３から濃縮物３０を供給する高圧
ポンプ４１を有する系路４２が水熱反応装置４の上部に
設けられた供給装置４３に連絡している。供給装置４３
には酸化剤を供給する酸化剤槽５から高圧ポンプ４４を
有する系路４５が連絡している。この供給装置４３は酸
化剤と混合汚泥の混合流を水熱反応装置４に下向流とし
て供給するように取付けられている。水熱反応装置４は
中空の反応器の上部に逆流を伴う混合反応域、下部に栓
状流反応域が形成されるようになっている。水熱反応装
置４には必要により加熱装置が設けられる。水熱反応装
置４の下部から系路４６が固体分離器４７を介して冷却
器４８に連絡し、冷却器４８から系路４９が気液分離器
５１に連絡している。固体分離器４７から固体排出路５
２が系外に連絡し、気液分離器５１から減圧弁５３を有
する気体排出路５４および減圧弁５５を有する液体排出
路５６が系外に連絡している。冷却器４８には冷却水路
５７が連絡している。なお上記の装置においてポンプ、
弁等が必要であるが、省略して図示されている。A system 42 having a high-pressure pump 41 for supplying the concentrate 30 from the concentrate tank 3 is connected to a supply device 43 provided above the hydrothermal reactor 4. Supply device 43
Is connected to a system line 45 having a high-pressure pump 44 from the oxidizing agent tank 5 for supplying the oxidizing agent. The supply device 43 is mounted so as to supply a mixed flow of the oxidizing agent and the mixed sludge to the hydrothermal reactor 4 as a downward flow. In the hydrothermal reactor 4, a mixing reaction zone with backflow is formed at the upper part of the hollow reactor, and a plug-shaped flow reaction zone is formed at the lower part. The hydrothermal reactor 4 is provided with a heating device as required. From the lower part of the hydrothermal reactor 4, a system line 46 communicates with a cooler 48 via a solid separator 47, and a system line 49 from the cooler 48 communicates with a gas-liquid separator 51. Solid discharge path 5 from solid separator 47
2 communicates outside the system, and a gas discharge path 54 having a pressure reducing valve 53 and a liquid discharge path 56 having a pressure reducing valve 55 from the gas-liquid separator 51 communicate with the outside of the system. A cooling water passage 57 is connected to the cooler 48. In the above device, a pump,
Although a valve or the like is required, it is omitted in the figure.
【００３５】上記の装置における処理は以下のように行
われる。まずし尿および／または浄化槽汚泥からなる被
処理物を被処理物供給路８から供給し、粉砕機６で粉砕
し、脱炭酸装置７で炭酸ガスを除去して被処理物槽１に
導入する。被処理物槽１には消泡剤供給路９ａから消泡
剤を供給し、ｐＨ調整剤供給路９ｂからｐＨ調整剤を供
給してｐＨ７以上に調整し、また種晶供給路９ｃから種
晶を供給して被処理物１０と混合する。The processing in the above apparatus is performed as follows. First, an object to be treated composed of night soil and / or septic tank sludge is supplied from an object to be treated supply path 8, crushed by a pulverizer 6, carbon dioxide gas is removed by a decarbonator 7, and introduced into the object to be treated tank 1. An antifoaming agent is supplied to the object tank 1 from an antifoaming agent supply passage 9a, a pH adjusting agent is supplied from a pH adjusting agent supply passage 9b to adjust the pH to 7 or more, and a seed crystal is supplied from a seed crystal supply passage 9c. To be mixed with the object to be processed 10.
【００３６】被処理物槽１内の被処理物１０は系路１１
から熱交換器１２を通して加熱し、濃縮装置２の本体１
５に導入する。濃縮装置２ではポンプ２１を駆動するこ
とにより系路１９を通して被処理物１３を分配部１８に
送り、分配器２２により熱交換管１６の内壁に膜状に分
配して流下させることにより水分およびアンモニアを蒸
発させ、蒸気および濃縮物を本体１５に循環させる。こ
の場合、脱炭酸装置７で炭酸ガスを除去しているため炭
酸カルシウム等の炭酸塩の析出は抑制され、また種晶添
加によりリン酸カルシウム等の他のスケール成分が種晶
に析出するため、濃縮装置２へのスケール化は防止され
る。The processing object 10 in the processing object tank 1 is
From the heat exchanger 12 to the main body 1 of the concentrator 2
Introduce to 5. In the concentration device 2, the substance to be treated 13 is sent to the distribution section 18 through the system path 19 by driving the pump 21, and is distributed in the form of a film to the inner wall of the heat exchange tube 16 by the distributor 22 to flow down to the water and ammonia. Is evaporated, and the vapor and the concentrate are circulated to the main body 15. In this case, since carbon dioxide gas is removed by the decarbonation device 7, precipitation of carbonate such as calcium carbonate is suppressed, and other scale components such as calcium phosphate precipitate on seed crystals by adding seed crystals. Scaling to 2 is prevented.
【００３７】一方、蒸気１４はミスト除去部材２３を通
してミストを除去し、コンプレッサ２５により圧縮して
系路２４から熱交換部１７に供給する。圧縮により温度
上昇した水蒸気およびアンモニアの蒸気は熱交換管１６
の外側に至り、熱交換管１６の内壁を膜状に流下する被
処理物を加熱して蒸発させ、自身は凝縮してアンモニア
を含む凝縮水となり、系路２７から熱交換器２８、２９
に入る。この場合濃縮装置２から取り出される凝縮水は
熱交換器２８で加熱した後、熱交換器２９において蒸気
供給路３２から供給する蒸気により加熱して触媒反応槽
３１において触媒層３１ａを通過させることにより、ア
ンモニア等が分解して除去される。アンモニア除去液は
熱交換器２８で凝縮水を加熱したのち、熱交換器１２に
入って新しい被処理物と熱交換して膜分離装置３４に入
る。On the other hand, the steam 14 removes mist through the mist removing member 23, is compressed by the compressor 25, and is supplied from the system line 24 to the heat exchange unit 17. The steam and ammonia vapor whose temperature has been increased by the compression are transferred to the heat exchange pipe 16.
And heats and evaporates the object flowing down the inner wall of the heat exchange tube 16 in a film form, and condenses itself into condensed water containing ammonia.
to go into. In this case, the condensed water taken out of the concentrator 2 is heated by the heat exchanger 28, then heated by the steam supplied from the steam supply path 32 in the heat exchanger 29, and passed through the catalyst layer 31 a in the catalyst reaction tank 31. , Ammonia and the like are decomposed and removed. After the ammonia removing liquid heats the condensed water in the heat exchanger 28, the ammonia removing liquid enters the heat exchanger 12, exchanges heat with a new object to be treated, and enters the membrane separation device 34.
【００３８】膜分離装置３４ではアンモニア除去液を系
路３３から濃縮室３４ｂに高圧で供給し、逆浸透膜３４
ａを通して水を透過室３４ｃに透過させ、濃縮液は系路
３５から濃縮物槽３に送り、濃縮物３０と混合する。透
過液は系路３６から処理水として排出し、必要に応じて
活性炭等により有機物その他の不純物を除去し、回収水
として使用される。In the membrane separator 34, the ammonia removing liquid is supplied from the system line 33 to the concentration chamber 34 b at a high pressure, and the reverse osmosis membrane 34 is supplied.
The water passes through the permeation chamber 34c through a, and the concentrate is sent from the system 35 to the concentrate tank 3 and mixed with the concentrate 30. The permeated liquid is discharged as treated water from the system passage 36, and if necessary, organic substances and other impurities are removed with activated carbon or the like, and used as recovered water.
【００３９】上記の濃縮工程では、運転開始時に熱交換
器１２に蒸気等の熱源を供給して被処理物を加熱して蒸
発を開始すれば、その後はコンプレッサ２５の圧縮によ
って温度上昇させて蒸発を行い、被処理物を効率よく濃
縮することができる。濃縮物は系路２６から濃縮物槽３
に送られる。ミスト除去部材２３で除去されたミストは
そのまま本体１５に戻り、凝縮水の汚染を防止する。In the above-mentioned concentration step, when the operation is started, a heat source such as steam is supplied to the heat exchanger 12 to heat the object to be evaporated, and then the temperature is increased by the compression of the compressor 25 to evaporate. Is carried out to efficiently concentrate the substance to be treated. The concentrate is fed from the system line 26 to the concentrate tank 3
Sent to The mist removed by the mist removing member 23 returns to the main body 15 as it is to prevent the condensed water from being contaminated.
【００４０】濃縮物槽３の濃縮物３０は高圧ポンプ４１
により系路４２から水熱反応装置４の供給装置４３に送
り、ここで酸化剤槽５から高圧ポンプ４４により系路４
５を通して送られる酸化剤（例えば空気、過酸化水素
水）と混合し、混合流を水熱反応装置４に下向流で供給
して水熱反応を行う。水熱反応装置４では反応開始時に
系路４２または４５に設けられる予熱器（図示せず）に
より、加熱を行って超臨界または亜臨界状態に保って水
熱反応を行う。The concentrate 30 in the concentrate tank 3 is supplied with a high-pressure pump 41
From the system 42 to the supply device 43 of the hydrothermal reactor 4, where the high-pressure pump 44 sends the system 4
The mixture is mixed with an oxidant (for example, air, hydrogen peroxide solution) sent through 5 and the mixed stream is supplied to the hydrothermal reactor 4 in a downward flow to perform a hydrothermal reaction. In the hydrothermal reactor 4, a preheater (not shown) provided in the system 42 or 45 at the start of the reaction performs heating to maintain the supercritical or subcritical state and perform the hydrothermal reaction.
【００４１】供給装置４３から供給される混合流は水熱
反応装置４の上部では逆流を伴う混合反応域を形成して
酸化分解が行われ、下部では乱流は解消して栓状流反応
域を形成して追加反応が行われる。この水熱反応工程で
は前段の濃縮工程で濃縮されて熱量の高くなった濃縮物
が酸化されるため、濃縮物の持つ熱量だけで、あるいは
少ない補助燃料で反応温度を６００℃以上に維持するこ
とができる。このため高温で反応を行い高分解率でアン
モニアを分解することができる。The mixed flow supplied from the supply device 43 forms a mixed reaction zone with a backflow in the upper part of the hydrothermal reactor 4 and undergoes oxidative decomposition, and the turbulence is eliminated in the lower part and the plug-like flow reaction zone To form an additional reaction. In this hydrothermal reaction step, the concentrate having a high calorific value which is concentrated in the preceding concentration step is oxidized. Therefore, the reaction temperature should be maintained at 600 ° C. or higher with only the calorie of the concentrate or with a small amount of auxiliary fuel. Can be. Therefore, the reaction can be performed at a high temperature to decompose ammonia at a high decomposition rate.
【００４２】水熱反応装置４の反応物は系路４６から固
体分離器４７に導入して固体を分離し、分離した固体を
固体排出路５２より排出する。分離した反応物は冷却器
４８に導入して冷却水路５７から供給する冷却水で冷却
し、気液分離器５１で気液分離し、気体排出路５４から
気体を排出し、液体排出路５６から処理水を排出する。The reactant of the hydrothermal reactor 4 is introduced into the solid separator 47 from the system line 46 to separate the solid, and the separated solid is discharged from the solid discharge line 52. The separated reactant is introduced into a cooler 48 and cooled by cooling water supplied from a cooling water passage 57, gas-liquid separated by a gas-liquid separator 51, gas is discharged from a gas discharge passage 54, and gas is discharged from a liquid discharge passage 56. Discharge treated water.
【００４３】上記の実施形態において、濃縮装置２とし
て循環式の蒸発濃縮装置を示したが液膜式、浸管式、フ
ラッシュ式など他の蒸発形式の蒸発濃縮装置を用いても
よい。また濃縮装置の凝縮水からアンモニアを除去した
が、蒸気から除去してもよい。アンモニア除去手段とし
ては図１に示される触媒酸化のほかに、スリッピング、
吸着、吸収など他の処理手段が採用できる。In the above-described embodiment, a circulation type evaporating and concentrating device is shown as the concentrating device 2, but another evaporating type evaporating and concentrating device such as a liquid film type, a dip tube type and a flash type may be used. Although ammonia was removed from the condensed water of the concentrator, it may be removed from steam. As the ammonia removing means, in addition to the catalytic oxidation shown in FIG.
Other processing means such as adsorption and absorption can be employed.
【００４４】[0044]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００４５】実施例１ し尿処理場から採取した生し尿と浄化槽汚泥の混合物
（表１に性状を示す）のｐＨを調整して１literのフラ
スコにとり、マントルヒーターで加熱して沸騰させ濃縮
した。蒸気は水を流した冷却器で冷却し、凝縮水を回収
し分析した。濃縮試験結果を表２に示す。Example 1 A mixture of raw human waste collected from a night soil treatment plant and a septic tank sludge (property shown in Table 1) was adjusted to a pH, placed in a 1-liter flask, heated with a mantle heater, boiled and concentrated. The steam was cooled by a cooler with flowing water, and condensed water was recovered and analyzed. Table 2 shows the results of the concentration test.
【００４６】表２に示すように、生し尿および浄化槽汚
泥の混合物をそのまま蒸発処理すると（Ｒｕｎ−１）、
沸騰直前から発泡が始まった。沸騰開始とともに著しく
発泡し、混合物はフラスコから冷却管側にまで移行し、
濃縮作業を続けることはできなかった。これに対して、
消泡剤としてクリレス７１０（栗田工業（株）製、商
標）を２００ｍｇ／ｌ添加して蒸発を行った場合（Ｒｕ
ｎ−２）は発泡せず、通常の沸騰状態を示し、アンモニ
アは蒸気側に移行した。また塩酸でｐＨ６．０〜５．０
（Ｒｕｎ−３、４）とした場合には発泡せず、通常の沸
騰状態を示した。本実施例では７倍濃縮としたが、濃縮
倍数をさらに高くすることも可能であった。As shown in Table 2, the mixture of raw urine and septic tank sludge was directly evaporated (Run-1).
Foaming started just before boiling. Bubbling remarkably with the start of boiling, the mixture migrated from the flask to the condenser side,
The enrichment operation could not be continued. On the contrary,
When 200 mg / l of Kuriles 710 (trade name, manufactured by Kurita Kogyo Co., Ltd.) was added as an antifoaming agent and evaporation was performed (Ru
n-2) did not foam and showed a normal boiling state, and ammonia moved to the vapor side. PH 6.0 to 5.0 with hydrochloric acid.
In the case of (Run-3, 4), it did not foam and showed a normal boiling state. In this example, the concentration was 7-fold, but the concentration fold could be further increased.
【００４７】[0047]
【表１】 [Table 1]
【００４８】[0048]
【表２】 [Table 2]
【００４９】実施例２ 実施例１のＲｕｎ−２で得られた凝縮液を触媒反応槽で
アンモニアを分解した。触媒として白金担持アルミナ触
媒を用いたところ、良好に分解することができた。Example 2 Ammonia was decomposed in the catalytic reactor in the condensate obtained in Run-2 of Example 1. When a platinum-carrying alumina catalyst was used as a catalyst, the catalyst was successfully decomposed.
【００５０】実施例３ 実施例１のＲｕｎ−２で得られた濃縮物（ＴＯＣ：３
４，４００ｍｇ／ｌ、ＮＨ4 +：３，６４０ｍｇ／ｌ）に
ついて、水熱反応装置を用いて超臨界状態で酸化分解を
行ったところ、有機物、残留アンモニア等を良好に分解
することができた。Example 3 The concentrate obtained by Run-2 of Example 1 (TOC: 3
(4,400 mg / l, NH 4 + : 3,640 mg / l) was oxidatively decomposed in a supercritical state using a hydrothermal reactor. As a result, organic substances, residual ammonia and the like were successfully decomposed. .
【図１】実施形態の処理装置のフロー図である。FIG. 1 is a flowchart of a processing apparatus according to an embodiment.
１ 被処理物槽 ２ 濃縮装置 ３ 濃縮物槽 ４ 水熱反応装置 ５ 酸化剤槽 ６ 粉砕機 ７ 脱炭酸装置 ８ 被処理物供給路 ９ａ 消泡剤供給路 ９ｂ ｐＨ調整剤供給路 ９ｃ 種晶供給路 １０、１３ 被処理物 １２、２８、２９ 熱交換器 １４ 蒸気 １５ 本体 １６ 熱交換管 １７ 熱交換部 １８ 分配部 ２１、３７ ポンプ ２２ 分配器 ２３ ミスト除去部材 ２５ コンプレッサ ３０ 濃縮物 ３１ 触媒反応槽 ３４ 膜分離装置 ４１、４４ 高圧ポンプ ４３ 供給装置 ４７ 固体分離器 ４８ 冷却器 ５１ 気液分離器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing object tank 2 Concentrator 3 Concentrate tank 4 Hydrothermal reactor 5 Oxidizer tank 6 Crusher 7 Decarbonation device 8 Processing object supply path 9a Defoamer supply path 9b pH adjuster supply path 9c Seed crystal supply Roads 10, 13 Workpieces 12, 28, 29 Heat exchanger 14 Steam 15 Main body 16 Heat exchange tube 17 Heat exchange part 18 Distribution part 21, 37 Pump 22 Distributor 23 Mist removing member 25 Compressor 30 Concentrate 31 Catalyst reaction tank 34 membrane separation device 41, 44 high-pressure pump 43 supply device 47 solid separator 48 cooler 51 gas-liquid separator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 3/02 Ｂ０１Ｊ 3/02 Ｃ 3/03 3/03 Ａ 3/04 3/04 Ａ Ｄ Ｆ Ｃ０２Ｆ 1/02 Ｃ０２Ｆ 1/02 Ｂ 1/04 1/04 Ｄ 11/08 11/08 (71)出願人 598124412 ジェネラル アトミックス インコーポレ イテッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ディエゴ ジェネラル アトミックス コ ート 3550 (72)発明者 中山 哲 東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 加来 啓憲 東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 山田 亮一 東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D034 AA16 BA01 CA17 DA02 4D059 AA01 AA02 AA07 BC01 BC02 BD11 BE42 BF13 BK11 BK15 BK30 CA21 CB18 DA44 DA47──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 3/02 B01J 3/02 C 3/03 3/03 A 3/04 3/04 ADF C02F 1 / 02 C02F 1/02 B 1/04 1/04 D 11/08 11/08 (71) Applicant 598124412 General Atomics, Inc. San Diego, California, USA General Atomics Coat 3550 (72) Inventor, Satoshi Nakayama Kurita Kogyo Co., Ltd. (72) Nishi Shinjuku 3-chome, Shinjuku-ku, Tokyo (72) Inventor Hironori Kaku Kurita Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Ryoichi Yamada, 3-4-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo 3-4-7 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Kurita Industries Co., Ltd. F-term (reference) 4D034 AA16 BA01 CA17 DA02 4D059 AA01 AA02 AA07 BC01 BC0 2 BD11 BE42 BF13 BK11 BK15 BK30 CA21 CB18 DA44 DA47
Claims (7)
被処理物をｐＨ７以上で蒸発濃縮してアンモニアを蒸気
側に移行させる濃縮工程と、 蒸気および／または凝縮水からアンモニアを除去するア
ンモニア除去工程と、 被処理物の濃縮物を水の超臨界または亜臨界状態で水熱
反応により酸化分解する水熱反応工程とを含むし尿およ
び／または浄化槽汚泥の処理方法。1. A concentration step of evaporating and concentrating an object to be treated consisting of night soil and / or septic tank sludge at a pH of 7 or more to transfer ammonia to a steam side, and an ammonia removing step of removing ammonia from steam and / or condensed water. And a hydrothermal reaction step of oxidatively decomposing the concentrate of the object to be treated in a supercritical or subcritical state of water by a hydrothermal reaction.
行う請求項１記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the concentration step comprises evaporating and concentrating in the presence of an antifoaming agent.
う請求項１または２記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the concentration step comprises evaporating and concentrating by adding seed crystals.
を行う請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein the hydrothermal reaction step performs oxidative decomposition at a temperature of 600 ° C. or higher.
被処理物をｐＨ７以上で蒸発濃縮してアンモニアを蒸気
側に移行させる濃縮装置と、 蒸気および／または凝縮水からアンモニアを除去するア
ンモニア除去装置と、被処理物の濃縮物を水の超臨界ま
たは亜臨界状態で水熱反応により酸化分解する水熱反応
装置とを含むし尿および／または浄化槽汚泥の処理装
置。5. A concentrating device for evaporating and concentrating an object to be treated consisting of night soil and / or septic tank sludge at a pH of 7 or more to transfer ammonia to a steam side, and an ammonia removing device for removing ammonia from steam and / or condensed water. And a hydrothermal reactor for oxidatively decomposing the concentrate of the material to be processed in a supercritical or subcritical state of water by a hydrothermal reaction.
を通して循環し、発生蒸気を圧縮して熱交換器に供給し
て、循環する被処理物を加熱するものである請求項５記
載の装置。6. The concentrating device circulates a heated object to be processed through a heat exchanger, compresses generated steam and supplies it to the heat exchanger to heat the circulating object to be processed. Equipment.
を行うようにされた請求項５または６記載の装置。7. The apparatus according to claim 5, wherein the hydrothermal reactor performs an oxidation reaction at a temperature of 600 ° C. or higher.
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2000
- 2000-09-28 JP JP2000297335A patent/JP2002102899A/en active Pending
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