JP2004008918A - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分解処理装置において流路の閉塞の発生を抑え、連続運転を可能とする有機性廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】動植物残渣等からなる有機性廃棄物が混合された水溶液からスカム（油分）Ｓ１を分離させ、スカムＳ１が除去された原料（第２の水溶液）Ｗ３に、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応を発生させ、有機性廃棄物を加水分解する。原料Ｗ３には、第２の薬液タンク３２より界面活性剤が導入される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動植物残渣等の有機性廃棄物を、亜臨界の水熱反応、または、超臨界水反応により分解処理する有機性廃棄物の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機性廃棄物、例えば、残飯等の動植物残渣の処理方法としては、動植物残渣をカッターミル等の破砕装置により粒径が約２ｍｍ以下の形状に破砕し、破砕後、水熱処理装置や酸化処理装置等によって分解する処理方法が実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような分解処理においては、破砕された動植物残渣に含有するスカム（油分）が、水熱処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材に固形物として付着し、流路の閉塞が生じるという問題があった。即ち、流路の閉塞により前記各分解処理装置における液循環流量が低下するために、各分解処理を進めることができず、連続運転が不可能となる問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、分解処理装置において流路の閉塞の発生を抑え、連続運転を可能とする有機性廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、有機性廃棄物が混合された第１の水溶液からスカム（油分）を分離して第２の水溶液を形成し、該第２の水溶液に、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応を発生させ、前記有機性廃棄物を加水分解することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、スカムを有機性廃棄物が混合された第１の水溶液から分離させた後、スカムが除去された第２の水溶液のみが、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応のどちらか一方の反応によって加水分解される。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記第２の水溶液の形成前に、前記第１の水溶液に界面活性剤を添加することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、第２の水溶液の形成前の第１の水溶液には、界面活性剤が添加される。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記加水分解前に、前記第２の水溶液に界面活性剤を添加することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、第２の水溶液の加水分解前に、該第２の水溶液には、界面活性剤が添加される。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記第１の水溶液から除去された前記スカムに、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応を発生させ、前記スカムを加水分解することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、スカムを第１の水溶液から分離させた後、分離されたスカムは、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応のどちらか一方の反応によって加水分解される。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、前記スカムの加水分解前に、該スカムに界面活性剤を添加することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、スカムには、加水分解処理の前に界面活性剤が添加される。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、前記スカムを燃料として利用することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、スカムは、燃料として再利用される。
【００１１】
請求項７に記載した発明は、有機物廃棄物が混合された第１の水溶液に界面活性剤を添加して第２の水溶液を形成し、該第２の水溶液に、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応の反応を発生させ、前記有機性廃棄物を加水分解することを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、有機物廃棄物が混合された第１の水溶液に界面活性剤が添加された後、第２の水溶液に含まれる有機性廃棄物は、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応により加水分解される。
【００１２】
請求項８に記載した発明は、前記加水分解後に形成された第３の水溶液に含有する前記有機性廃棄物を酸化反応させることを特徴としている。
この有機性廃棄物の処理方法によれば、加水分解処理後の第３の水溶液に含有する有機性廃棄物は、さらに、酸化分解される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態による有機性廃棄物の処理方法について詳しく説明する。
【００１４】
図１に示すように、有機性廃棄物の処理装置は、残飯等の動植物残渣からなる原料（有機性廃棄物）Ｗ１を約２ｍｍ以下の粒径に破砕する破砕機１０と、破砕された原料Ｗ２が収容され、該破砕された原料（第１の水溶液）Ｗ２からスカムＳ１を分離させる原料タンク１１と、スカムＳ１が除去された原料（第２の水溶液）Ｗ３に水熱反応を発生させる水熱処理装置１２と、水熱処理後の原料（第３の水溶液）Ｗ４に酸化反応を発生させる酸化処理装置１３と、酸化処理後の分解液Ｗ５を貯留する処理液タンク１４とを備えている。
【００１５】
さらに、上記の有機性廃棄物の処理装置は、原料タンク１１から抽出されたスカムＳ１を貯留するスカムタンク２０と、該スカムタンク２０から排出されるスカムＳ２に水熱反応を発生させる水熱処理装置２１とを備えている。
【００１６】
原料タンク１１には、苛性ソーダ等が収容される第１の薬液タンク３１と、界面活性剤等が収容される第２の薬液タンク３２とが接続されており、不図示であるが、原料タンク１１内に導入された物質を撹拌する撹拌機構を有する。さらに、原料タンク１１には、原料成分の比重差を利用した、油水分離器等と同様の機能を有する油分離機構（不図示）を備えている。
【００１７】
水熱処理装置１２は、不図示であるが、内管と外管の二重管で形成される水熱反応管を備えており、内管内を原料Ｗ３が貫流し、外管と内管との空間内を熱媒が貫流するようになっている。該熱媒は、加熱器を備えた熱媒循環路により、水熱反応管内を常時貫流するように循環される。また、採用される熱媒は、特に限定されるものではない。
【００１８】
さらに、水熱反応装置１２には、不図示であるが、二重管式の熱交換器が備えられており、該熱交換器は、前記水熱反応管の内管の出入り口にそれぞれ循環路を介して接続される。前記熱交換器は、水熱処理後の原料Ｗ４が通過する供給路を介して酸化処理装置１３に接続される。
【００１９】
酸化処理装置１３は、例えば、触媒酸化装置が採用される。該触媒酸化装置により、原料Ｗ４は、水や二酸化炭素等に分解され、無害化される。触媒酸化装置で使用される触媒としては、格子状、もしくはペレット状のチタニア、及びアルミナに、ルテニウム、パラジウム等の貴金属を担持したもの、さらに、白金、ゼオライト、火山灰等を用いることができるが、本発明では、特に限定されるものではない。
【００２０】
処理液タンク１４は、不図示の分解ガス排気部と、処理液Ｗ６を排出する下水路を備えており、さらに、分解ガス排出部には、活性炭などからなる脱臭装置を備えている。
【００２１】
また、スカムタンク２０には、水熱反応を行うための上水が収容される上水タンク４０と、苛性ソーダ等が収容される第３の薬液タンク４１と、界面活性剤等が収容される第４の薬液タンク４２とが接続されており、不図示であるが、スカムタンク２０内に導入された物質を撹拌する撹拌機構を有する。さらに、水熱処理装置２１及び酸化処理装置２２は、原料Ｗ３の処理工程で使用される水熱処理装置１２及び酸化処理装置１３と同様の構成を有している。
【００２２】
次に、図１における有機性廃棄物の処理方法について説明する。
動植物残渣からなる原料Ｗ１を破砕機１０で破砕後、破砕された原料Ｗ２を原料タンク１１に投入し、撹拌機構により撹拌する。
【００２３】
撹拌後、原料Ｗ２からスカムＳ１を分離させる。スカムＳ１は、原料タンク１１において、Ｗ２の上澄みとして液面に浮遊するため、直接抽出装置で吸引される。抽出されたスカムＳ１は、スカムタンク２０に一旦貯留される。
【００２４】
スカムＳ１の分離後、原料タンク１１内に、第１の薬液タンク３１から苛性ソーダ等の薬液を導入し、さらに、第２の薬液タンク３２から界面活性剤を導入して、スカムＳ１が除去された原料Ｗ３と、苛性ソーダ等の薬液及び界面活性剤とを撹拌機構により撹拌して混合させる。混合された原料Ｗ３は、水熱処理装置１２に導入される。
【００２５】
水熱処理装置１２に導入された原料Ｗ３は、まず、熱交換器で加熱された後、水熱反応管に供給される。水熱反応管では、原料Ｗ３に含まれる水が高温高圧の亜臨界状態にされることで、動植物残渣中の有機物は、炭化水素や水素等に加水分解される。亜臨界状態の温度及び圧力は、水熱反応の状態により適宜微調整される。該水熱反応においては、循環路を介して原料Ｗ３を繰り返し水熱反応管に循環することで、液の流速を確保して水熱反応管内での伝熱を促進させると共に、管内での焦げ付きが防止される。また、原料Ｗ３には、苛性ソーダ等の薬液を混入しているため、原料成分の分解が促進され、さらに、界面活性剤を混入しているので、原料Ｗ３に残留するスカムが起因する閉塞は、さらに低減される。
【００２６】
水熱処理後の原料Ｗ４は、水熱処理装置１２内の熱交換器から排出されて酸化処理装置１３に供給され、原料Ｗ４に含有する可燃分や未反応の炭化物等が酸化される。酸化処理後の分解液Ｗ５は、処理液タンク１４に供給される。
【００２７】
処理液タンク１４では、ガス分は、分解ガス排出部より脱臭装置を通じて廃棄され、液分である処理液Ｗ６は、下水路から外部に排出される。
【００２８】
さらに、スカムＳ１が貯留されているスカムタンク２０に、第３の薬液タンク４１から苛性ソーダ等の薬液を導入し、さらに、第４の薬液タンク４２から界面活性剤を導入して、スカムＳ１と、苛性ソーダ等の薬液及び界面活性剤とを撹拌機構により撹拌して混合させる。前記薬液類が混合されたスカムＳ２は、水熱処理装置２１に導入される。
【００２９】
水熱処理装置２１では、前記原料Ｗ３の水熱反応に用いられた水熱処理装置１２と同様の作用が奏される。水熱処理装置２１に導入されたスカムＳ２には、特に、苛性ソーダ等の薬液を混入しているため、スカム成分の分解が促進され、さらに、界面活性剤を混入しているので、スカムＳ２に起因する閉塞は、さらに低減される。水熱処理後のスカムＳ３は、水熱処理装置２１内の熱交換器から排出されて、酸化処理装置２２に供給され、スカムＳ３に含有する可燃分や、未反応の炭化物等が酸化される。酸化処理後の分解液Ｓ４は、処理タンク２３に供給される。
【００３０】
このように、本発明においては、スカムと、該スカムを除去した原料を独立させ、それぞれ最適な温度や圧力等の条件により水熱処理を実施することができるので、水熱処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞の発生が抑えられ、連続運転が可能となる。さらに、１カ所の処理設備で、例えば、スカムを含む全ての残飯処理を行うことが可能となる。
【００３１】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す図であり、本図中において、図１と同一構成のものには、同一の符号を付している。
本実施形態における有機性廃棄物の処理装置では、基本的な構成は、図１に示す第１の実施形態と同様であるが、原料タンク１１で分離されたスカムＳ１を水熱処理で分解せずに、ボイラ等の燃料として再利用することを特徴としている。
【００３２】
図２に示すように、原料タンク１１で分離されたスカムＳ１は、精製装置５０に導入され、精製された後、ボイラ等の燃焼用燃料Ｆとして抽出され、再利用される。なお、スカムＳ１は、精製装置５０に限らず、直接燃料として使用してもよい。
【００３３】
このように、本発明においては、スカムを除去した原料を最適な温度や圧力等の条件により水熱処理を実施することができるので、水熱処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞の発生が抑えられ、連続運転が可能となる。さらに、スカムを燃料として再利用することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更も加え得ることは勿論である。
例えば、以下のような変形が考えられる。
【００３５】
（１）上記各実施形態では、残飯等の動植物残渣からなる原料（有機性廃棄物）を水熱反応により加水分解させる構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、水熱反応の代わりに、超臨界水状態（臨界点３７５℃以上、２２ＭＰａ以上）における超臨界反応を発生させるという構成もあり得る。この処理方法によれば、前記原料に、例えば、ダイオキシン等の難分解物質が含有する場合においても、効率良く分解することができるという利点がある。
【００３６】
（２）上記第１の実施形態では、原料Ｗ３とスカムＳ２は、それぞれ独立した水熱処理装置で水熱処理を行う、即ち、原料Ｗ３の水熱処理は、水熱処理装置１２で実施し、かつ、スカムＳ２の水熱処理は、水熱処理装置２１で実施するという構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、水熱処理装置１２のみを使用して、原料Ｗ３の水熱処理が完了した後、次に、同一処理装置で、スカムＳ２の水熱処理を行う構成もあり得る。この処理方法によれば、水熱処理装置を１機のみ使用するので、有機性廃棄物の処理設備全体の構成を簡略化することができるという利点がある。
【００３７】
（３）上記第２の実施形態では、スカムＳ１を燃料として再利用する構成としたが、スカムＳ１の成分が燃料として不適切な場合は、廃液として別処分する構成もあり得る。この処理方法によっても、スカムを除去した原料を最適な温度や圧力等の条件により水熱処理を実施することができるので、水熱処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞が生じず、連続運転が可能となる。
【００３８】
（４）上記各実施形態では、原料タンク１１で、原料Ｗ２を原料Ｗ３とスカムＳ１とに分離後、原料Ｗ３とスカムＳ１のそれぞれに界面活性剤を添加する構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、原料タンク１１で原料Ｗ２に界面活性剤を添加した後、原料Ｗ３とスカムＳ１とに分離させても良い。この処理方法によっても、上記各実施形態と同様の作用・効果が奏される。
【００３９】
また、上記各実施形態で説明した、原料Ｗ３及びスカムＳ１への界面活性剤の添加は、必須の処理工程ではなく、原料Ｗ３及びスカムＳ１に界面活性剤を添加することなしに、直接加水分解する方法もあり得る。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、スカムを有機性廃棄物が混合された第１の水溶液から分離させた後、スカムが除去された第２の水溶液のみが、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応のどちらか一方の反応によって加水分解されるので、水熱処理もしくは超臨界水処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞の発生が抑えられ、連続運転が可能となる。
【００４１】
請求項２に記載した発明によれば、第２の水溶液の形成前の第１の水溶液には、界面活性剤が添加されるので、さらに、閉塞の発生を低減させることが可能となる。
【００４２】
請求項３に記載した発明によれば、第２の水溶液の加水分解前に、該第２の水溶液には、界面活性剤が添加されるので、さらに、閉塞の発生を低減させることが可能となる。
【００４３】
請求項４に記載した発明によれば、スカムを第１の水溶液から分離させた後、分離されたスカムは、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応のどちらか一方の反応によって加水分解されるので、スカムを最適な温度や圧力等の条件により水熱処理もしくは超臨界水処理を実施することができ、したがって、水熱処理もしくは超臨界水処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞の発生が抑えられ、効率良くスカムを処理することが可能となる。
【００４４】
請求項５に記載した発明によれば、スカムには、加水分解処理の前に界面活性剤が添加されるので、さらに、閉塞の発生を低減させることが可能となる。
【００４５】
請求項６に記載した発明によれば、スカムは、燃料として再利用されるので、スカムの有効利用が可能となる。
【００４６】
請求項７に記載した発明によれば、有機物廃棄物が混合された第１の水溶液に界面活性剤が添加された後、第２の水溶液に含まれる有機性廃棄物は、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応により加水分解されるので、水熱処理もしくは超臨界水処理装置や酸化処理装置等の分解処理装置を構成する配管、ポンプ、及び弁等の部材の流路において閉塞の発生が抑えられ、連続運転が可能となる。
【００４７】
請求項８記載した発明によれば、加水分解処理後の第３の水溶液に含有する有機性廃棄物は、さらに、酸化分解されるので、効率良く分解処理される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の処理方法の第１の実施形態における処理装置の概略を示す概念図である。
【図２】本発明の有機性廃棄物の処理方法の第２の実施形態における処理装置の概略を示す概念図である。
【符号の説明】
１２，２１　　　水熱処理装置
１３，２２　　　酸化処理装置
３２　　　第２の薬液タンク
４２　　　第４の薬液タンク
Ｆ　　　燃料
Ｓ１　　　スカム
Ｓ２　　　薬液が混合されたスカム
Ｓ３　　　水熱処理後のスカム
Ｓ４　　　酸化処理後の分解液
Ｓ５　　　処理液
Ｗ１　　　原料（有機性廃棄物）
Ｗ２　　　破砕後の原料（第１の水溶液）
Ｗ３　　　スカム分離後の原料（第２の水溶液）
Ｗ４　　　水熱処理後の原料（第３の水溶液）
Ｗ５　　　酸化処理後の分解液
Ｗ６　　　処理液

Claims (8)

1. 有機性廃棄物が混合された第１の水溶液からスカム（油分）を分離して第２の水溶液を形成し、該第２の水溶液に、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応を発生させ、前記有機性廃棄物を加水分解することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
2. 前記第２の水溶液の形成前に、前記第１の水溶液に界面活性剤を添加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。
3. 前記加水分解前に、前記第２の水溶液に界面活性剤を添加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。
4. 前記第１の水溶液から除去された前記スカムに、亜臨界の水熱反応、もしくは超臨界水反応を発生させ、前記スカムを加水分解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。
5. 前記スカムの加水分解前に、該スカムに界面活性剤を添加す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方法。
6. 前記スカムを燃料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。
7. 有機物廃棄物が混合された第１の水溶液に界面活性剤を添加して第２の水溶液を形成し、該第２の水溶液に、亜臨界の水熱反応、もしくは、超臨界水反応の反応を発生させ、前記有機性廃棄物を加水分解することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
8. 前記加水分解後に形成された第３の水溶液に含有する前記有機性廃棄物を酸化反応させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。

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