JP2005052707A - Waste treatment method and apparatus therefor - Google Patents

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cooling
waste treatment
liquid
pressure reducing
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Tsuneo Shono
統夫 庄野
Fumihiko Tamamushi
文彦 玉蟲
Kazuhiko Takeshita
和彦 竹下
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IHI Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the clogging of piping by preventing the adhesion of a soft foreign matter consisting of an organic matter to the inside of the piping and to also prevent an increase in the amount of the discharge liquid discharged from a waste treatment apparatus. <P>SOLUTION: The waste treatment method has a hydrothermal reaction process of liquefying organic waste X held to a high-pressure/high-temperature state to obtain a treated liquid Y and a pressure reducing process for reducing the pressure of the treated liquid Y and also has a cooling process of cooling a part of or the whole of the treated liquid Y after the pressure reducing process to obtain cooling water Y' and feeding back this cooling water Y' to the treated liquid Y to cool the treated liquid Y. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、余剰汚泥等の有機廃棄物を処理する方法として、亜臨界状態の水熱反応を利用した処理方法が提案されている。この水熱反応を利用した有機廃棄物の処理方法(以下、水熱反応方法と称する)は、亜臨界の高温・高圧状態の有機廃棄物を水熱反応処理することによって、有機廃棄物を液状化して処理済液とし、この処理済液を減圧してから外部に排出するものである。
このような水熱反応方法を採用する水熱反応装置(廃棄物処理装置)は、通常、高温・高圧状態の有機廃棄物を水熱反応処理する水熱反応器と、当該水熱反応器から排出された処理済液と有機廃棄物とを間接的に熱交換することによって処理済液を冷却かつ有機廃棄物を予熱する予熱器と、処理済液を冷却水等の冷却媒体によって間接的に冷却するクーラと、処理済液を減圧する減圧バルブとを備えている。
【0003】
【特許文献1】
特開平2001−145860号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような水熱反応装置を実際に稼動している内に、予熱器及びクーラにおいて、配管詰まりが生じることが分かった。これらの予熱器及びクーラを分解してみると、その配管の内壁に有機物からなる軟性の異物が付着していることが判明した。このような軟性の異物は、予熱器及びクーラの配管の内壁にのみ付着しているため、処理済液が予熱器及びクーラの配管の内壁に接触して徐々に冷却される過程において生成されるものであると考えられる。
このような問題に対して、大量の冷却媒体を混合させ冷却することで、冷却過程における処理済液と配管の内壁との温度差を少なくし、有機物からなる軟性の異物が配管の内壁に付着しないようにすることが考えられる。しかしながら、このような場合には、水熱反応装置から排出される排出液が多くなってしまう。
また、配管内に異物が付着しにくい熱交換器等を予熱器及びクーラとして用いることも考えられるが、このような熱交換器は、加圧状態で使用することは難しい。
【0005】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することによって配管詰まりを防止すると共に、廃棄物処理装置から排出される排出液の量の増加を防止することを目的とする。
【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、廃棄物処理方法に係る第1の手段として、高温・高圧下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、上記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、上記減圧工程後の上記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として上記処理済液にフィードバックすることによって上記処理済液を冷却する冷却工程を有するという構成を採用する。
【0007】
廃棄物処理方法に係る第2の手段として、上記第1実施形態において、上記冷却水は、上記減圧工程直後の上記処理済液にフィードバックされるという構成を採用する。
【0008】
廃棄物処理方法に係る第3の手段として、第2の手段において、上記処理済液は、上記冷却水が流れる配管の断面中央部近傍に直接流入されることによって冷却されるという構成を採用する。
【0009】
廃棄物処理方法に係る第4の手段として、上記減圧工程前の上記処理済液を上記処理済液中に有機物からなる軟性の異物が析出しないような温度にまで冷却する補助冷却工程を有し、上記減圧工程は、上記補助冷却工程後の上記処理済液を飽和水蒸気圧にまで減圧する第1減圧工程と、この第1減圧工程後の上記処理済液をさらに減圧する第2減圧工程とを有し、上記冷却水は、上記第1減圧工程と上記第2減圧工程との間の上記処理済液に圧入されるという構成を採用する。
【0010】
廃棄物処理方法に係る第5の手段として、上記第1〜第4いずれかの手段において、上記冷却水の流量は、上記処理済液が上記減圧工程後の飽和水蒸気温度以下となるように規定されるという構成を採用する。
【0011】
廃棄物処理装置に係る第1の手段として、高温・高圧状態の有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、上記処理済液を減圧して排出する減圧バルブとを有する廃棄物処理装置であって、上記減圧バルブから排出された上記処理済液を冷却して上記処理済液にフィードバックさせる冷却循環機構を備えるという構成を採用する。
【0012】
廃棄物処理装置に係る第2の手段として、上記第1の手段において、上記冷却循環機構は、上記減圧バルブ直後の配管に接続されるという構成を採用する。
【0013】
廃棄物処理装置に係る第3の手段として、上記第1の手段において、上記減圧バルブより前段の上記処理済液と上記有機廃棄物とを熱交換させることによって上記処理済液を補助的に冷却する予熱器を有し、上記減圧バルブは、上記予熱器から排出された上記処理済液を飽和水蒸気圧まで減圧する第1減圧バルブと、この第1減圧バルブから排出された上記処理済液をさらに減圧する第2減圧バルブとを備え、上記冷却循環機構は、上記減圧バルブから排出された上記処理済液の一部を冷却する熱交換器とこの熱交換器から排出された上記処理済液を加圧する加圧ポンプとを備え、かつ、上記第1減圧バルブと上記第2減圧バルブとの間に接続されるという構成を採用する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の一実施形態について説明する。
【0015】
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係わる水熱反応装置(廃棄物処理装置)の概略構成図である。この図において、符号1はホッパ、2は払出ポンプ、3は加圧ポンプ、5は水熱反応器用循環ポンプ、6は水熱反応器、7は冷却循環機構、8は減圧バルブ、9は貯留槽、また、Xは余剰汚泥(有機廃棄物)、Yは処理済液、Y’は冷却水である。
【0016】
ホッパ1は、外部から供給された余剰汚泥Xを一時的に貯留するものである。このホッパ1の下端は、開口端として形成されており、払出ポンプ2が接続されている。この払出ポンプ2は、余剰汚泥Xの排出量を規定するものであり、ホッパ1に貯留された余剰汚泥Xを配管aを介して加圧ポンプ3に供給するものである。
【0017】
加圧ポンプ3は、払出ポンプ2から供給された余剰汚泥Xを、所定の圧力に加圧して後段に配管bを介して排出するものである。
加圧ポンプ3の後段には、図示するように、水熱反応器用循環ポンプ5、水熱反応器6及び配管cからなる循環経路が配置されている。
水熱反応器6は、自らに供給される余剰汚泥Xを亜臨界の高温・高圧状態(150〜300℃かつその温度における飽和水蒸気圧以上の圧力)で水熱反応処理することによって、液状化して処理済液Yとして排出するものである。
また、水熱反応器用循環ポンプ5は、上記処理済液Yと余剰汚泥Xとを混合状態で矢印方向に配管cを介して循環させるものである。
【0018】
減圧バルブ8は、処理済液Yを減圧して配管fを介して排出するものである。また、この配管fは、減圧バルブ8の直後において後述する冷却循環機構7の配管hに接続されている。
図2は、配管fと配管hとの接続部位の拡大断面図である。この図に示すように、配管fは、当該配管fの端部が配管hの断面中央部近傍に位置するように、配管hに挿通状態で配されている。
【0019】
図1に戻り、減圧バルブ8の後段には、配管hを介して供給される処理済液Yを、例えば、常に20mの高さに貯留しておく貯留槽9が配置されており、配管hは、貯留槽9の下部に接続されている。
【0020】
冷却循環機構7は、貯留槽9の上部に接続された配管gを介して外部に排出される処理済液Yの一部を冷却して冷却水Y’とし、配管hを介して処理済液Yにフィードバックして混合させるものである。この冷却循環機構7は、配管gから処理済液Yの一部を配管hに取り込むための取込ポンプ71と、取込ポンプ71から供給される処理済液Yを冷却して冷却水Y’とする熱交換器72とを備えている。なお、この熱交換器72としては、配管詰まりが生じにくい、すなわち配管の内壁に異物が付着しにくいスパイラル熱交換器等が用いられる。
なお、本発明に係る冷却循環機構は、本第1実施形態において取込ポンプ71、熱交換器72及び配管hによって構成されている。
【0021】
次に、このように構成された第1実施形態に係る廃棄物処理装置における廃棄物処理方法について説明する。
【0022】
ホッパ1に供給された余剰汚泥Xは、ホッパ1によって一時的に貯留された後に、払出ポンプ2によって、所定量が連続的に配管aを介して後段の加圧ポンプ3に供給される。そして、余剰汚泥Xは、この加圧ポンプ3によって所定の圧力に加圧され、さらに配管bを介して水熱反応器用循環ポンプ5、水熱反応器6及び配管cからなる循環経路に供給される。
【0023】
この循環経路には、先に水熱反応器6によって水熱処理された処理済液Yが水熱反応用循環ポンプ5によって循環されている。余剰汚泥Xは、この循環経路を循環する処理済液Yに混合されて水熱反応器6に供給される。余剰汚泥Xは、この水熱反応器6において亜臨界状態で水熱処理されることによって液状化され、処理済液Yとして水熱反応器6から排出される(水熱反応工程)。
【0024】
水熱反応器6から排出された処理済液Yは、その一部が循環経路から配管dを介して排出される。そして、処理済液Yは、減圧バルブ8によって減圧された後に配管fを介して排出される(減圧工程)。
そして、配管fを介して排出された処理済液Yは、冷却水Y’の流れる配管hに流入し、処理済液Yと冷却水Y’とが混合される。これによって、処理済液Yが冷却される(冷却工程)。通常、配管dを流れる処理済液Yは、上述の水熱反応工程において280℃程度に加温され、さらに、6MPa程度の圧力がかけられている。このため、処理済液Yは、一時的に減圧バルブ8で減圧されることによって、瞬間的にフラッシュ(突沸)するが、配管fが減圧バルブ8の直後の配管hに接続されているために、すぐに冷却され液相化される。また、図2に示すように、配管fは、当該配管fの端部が配管hの断面中央部近傍に位置するように、配管hに挿通状態で配されているため、処理済液Yが瞬間的にフラッシュすることによって析出した異物は、配管f及び配管hの内壁に付着することなく処理済液Yと共に流される。したがって、配管f及び配管hが目詰まりすることはない。
なお、配管f及び配管hは、上述のフラッシュに耐えうるような剛性を有する部材によって形成されていることが好ましい。
このように、冷却水Y’と減圧バルブ8から排出された処理済液Yとが混合されることによって、処理済液Yが一気に冷却されるので、処理済液Yが冷却される過程において発生する有機物からなる軟性の異物が発生しにくい。したがって、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することができる。
【0025】
冷却水Y’は、配管gを介して貯留槽9から排出される処理済液Yの一部を取込ポンプ71によって配管hに取込み、この取込んだ処理済液Yを熱交換器72によって冷却することによって生成される。この場合、処理済液Yは、熱交換器72によって間接的に冷却されることとなるが、熱交換器72として配管詰まりが発生しにくいスパイラル熱交換器等を用いているために、熱交換器72において配管詰まりが生じることも防止される。なお、配管詰まりが発生しにくいスパイラル熱交換器等を熱交換器72として用いることができるのは、配管hにおける処理済液Yが減圧バルブ8によって減圧されているためである。
なお、配管gから取込む処理済液Yの流量、すなわち冷却水Y’の流量は、減圧バルブ8後の処理済液Yが飽和水蒸気温度以下となるように規定される。したがって、例えば、上述のような280℃の処理済液Yを75℃まで、50℃の冷却水Y’によって冷却する場合には、冷却水Y’の流量は、配管fから排出される処理済液Yの流量に対して約8倍となる。
【0026】
このように、本実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置によれば、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することができる共に、貯留槽9から排出される処理済液Yの一部を冷却水Y’として用いるために廃棄物処理装置から排出される処理済液Y(排出液)の量の増加を防止することができる。
【0027】
(第2実施形態)
次に、図3を参照して、本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態においては第1実施形態と異なる部分について説明する。
図3は、本第2実施形態に係る水熱反応装置(廃棄物処理装置)の概略構成図である。この図において、符号4は予熱器、81は第1減圧バルブ、82は第2減圧バルブ、73は第2加圧ポンプである。
【0028】
予熱器4は、加圧ポンプ3から供給された余剰汚泥Xと水熱反応器6から供給された処理済液Yとを熱交換することによって、処理済液Yを補助的に冷却する熱交換器であり、配管b及び配管dが挿通されている。
【0029】
第1減圧バルブ81は予熱器4から排出された処理済液Yを飽和水蒸気圧にまで減圧するものであり、配管dに接続されている。この第1減圧バルブ81からは配管iが延在しており、この配管iには第2減圧バルブ82が接続されている。そして、この配管iには、上記第1実施形態において示した冷却水Y’が流れる配管hが接続されている。また、第2減圧バルブ82は配管eを介して貯留槽9に接続されている。
【0030】
第2加圧ポンプ73は、熱交換器72の後段に設けられており、配管gから所定流量の処理済液Yを取込む機能及び取込んだ機能液Yを配管iにおける処理済液Yと同様の圧力まで加圧する機能を担うものである。
なお、本第2実施形態に係る水熱反応装置には、上記第1実施形態で示した減圧バルブ8及び取込みポンプ72は備えられていない。
また、本発明に係る冷却循環機構7は、本第2実施形態において熱交換器72、第2加圧ポンプ及び配管hによって構成されている。
【0031】
続いて、このように構成された本第2実施形態に係る廃棄物処理装置における廃棄物処理方法について説明する。
【0032】
余剰汚泥Xは、加圧ポンプ2から排出されて予熱器4に供給されることによって、先に水熱反応器用循環ポンプ5、水熱反応器6及び配管cからなる循環経路から排出された処理済液Yと熱交換され、これによって予熱されて上記循環経路に供給される。
このように、処理済液Yを予熱器4によって予熱することによって、後段の水熱反応器6において用いられる熱エネルギを削減することができ、水熱反応器6の負担を軽減させることが可能となる。
【0033】
そして、循環経路から排出された処理済液Yは、上記予熱器4に供給されることによって、余剰汚泥Xと熱交換されて、有機物からなる軟性の異物が処理済液Y中に析出しないような温度範囲において補助的に冷却される(補助冷却工程)。なお、ここで「補助的」と言ったのは、予熱器4において処理済液Yを減圧後にフラッシュしないような温度まで完全に冷却する意ではないことを示すためである。
【0034】
有機物からなる軟性の異物は処理済液Yが130℃以上の場合には析出しないことが確認されているので、具体的には、予熱器4によって処理済液Yを180℃にまで冷却する。
【0035】
このような180℃にまで冷却された処理済液Yは、2MPa(飽和水上気圧以下)程度の圧力であってもフラッシュしないために、第1減圧バルブ81によって2MPaまで減圧される(第1減圧工程)。そして、処理済液Yは、配管iにおいて配管hから圧入される冷却水Y’と混合されることによって、一気に例えば75℃にまで冷却される。
【0036】
したがって、第2加圧ポンプ73は、冷却水Y’を2MPa程度にまで加圧するだけで良いので、加圧ポンプ73の負担を軽減させることができる。
なお、6MPa程度まで冷却水Y’を加圧できるような加圧ポンプを設置できるような場合には、単一の減圧バルブを設け、当該減圧バルブより前の処理済液Yに冷却水Y’を供給しても良い。
【0037】
そして、冷却水Y’を供給されることによって冷却された処理済液Yは、第2減圧バルブ82によってさらに減圧される(第2減圧工程)。その後、冷却水Y’は配管eを介して貯留槽9に供給される。
【0038】
このような第2実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置によれば、上記第1実施形態に係る廃棄物処理方法及び装置と同様の効果を奏すると共に、処理済液Yがフラッシュすることがないので、配管にフラッシュに耐えうるような剛性を備えさせる必要がなくなる。
【0039】
また、上記第1及び第2実施形態に示した水熱反応方法及び装置によれば、万一配管内に有機物からなる軟性の異物が付着し、配管が目詰まりした場合であっても、処理済液Yが冷却される部位が減圧後であるために、容易にメンテナンスを行うことができる。
【0040】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温・高圧下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、上記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、上記減圧工程後の上記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として上記処理済液にフィードバックすることによって上記処理済液を冷却する冷却工程を有するので、配管内に有機物からなる軟性の異物が付着するのを防止することによって配管詰まりを防止すると共に、廃棄物処理装置から排出される排出液の量の増加を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る水熱反応装置(廃棄物処理装置)の概略構成図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る配管fと配管hとの接続部位の拡大断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る水熱反応装置(廃棄物処理装置)の概略構成図である。
【符号の説明】
1……ホッパ
2……払出ポンプ
3……加圧ポンプ
4……予熱器
5……水熱反応器用循環ポンプ
6……水熱反応器
7……冷却循環機構
8……減圧バルブ
9……貯留槽
X……余剰汚泥(有機廃棄物)
Y……処理済液
Y’……冷却水(冷却媒体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste treatment method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a method for treating organic waste such as excess sludge, a treatment method using a subcritical hydrothermal reaction has been proposed. The organic waste treatment method utilizing hydrothermal reaction (hereinafter referred to as hydrothermal reaction method) is a method of treating organic waste in a liquid state by hydrothermal reaction treatment of subcritical high-temperature / high-pressure organic waste. The processed liquid is converted into a processed liquid, and the processed liquid is decompressed and then discharged to the outside.
A hydrothermal reaction apparatus (waste treatment apparatus) that employs such a hydrothermal reaction method is usually composed of a hydrothermal reactor for hydrothermal reaction treatment of organic waste in a high temperature and high pressure state, and the hydrothermal reactor. A preheater that cools the treated liquid by indirectly exchanging the discharged treated liquid and the organic waste and preheats the organic waste, and the treated liquid indirectly by a cooling medium such as cooling water A cooler for cooling and a pressure reducing valve for reducing the pressure of the treated liquid are provided.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-145860
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that piping clogging occurs in the preheater and the cooler while the hydrothermal reactor is actually in operation. When these preheaters and coolers were disassembled, it was found that soft foreign substances made of organic matter adhered to the inner wall of the pipe. Since such a soft foreign substance adheres only to the inner wall of the preheater and the cooler pipe, it is generated in the process where the treated liquid comes into contact with the inner wall of the preheater and the cooler pipe and is gradually cooled. It is thought to be a thing.
In response to this problem, mixing a large amount of cooling medium and cooling reduces the temperature difference between the treated liquid and the inner wall of the pipe during the cooling process, and soft foreign substances made of organic matter adhere to the inner wall of the pipe. It is conceivable not to do so. However, in such a case, the amount of effluent discharged from the hydrothermal reactor increases.
In addition, it is conceivable to use a heat exchanger or the like, in which foreign matter hardly adheres in the piping, as a preheater and a cooler, but such a heat exchanger is difficult to use in a pressurized state.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and prevents clogging of piping by preventing adhesion of soft foreign substances made of organic matter in the piping, and discharge discharged from the waste treatment apparatus. The purpose is to prevent an increase in the amount of liquid.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first means related to a waste treatment method, a hydrothermal reaction step of liquefying organic waste under a high temperature and high pressure to obtain a treated liquid, and the above treatment A waste disposal method having a decompression step of decompressing the spent solution, wherein the treatment is performed by cooling a part or all of the treated solution after the decompression step and feeding back to the treated solution as cooling water. A configuration is adopted in which a cooling process for cooling the spent solution is provided.
[0007]
As a second means related to the waste treatment method, in the first embodiment, a configuration is adopted in which the cooling water is fed back to the treated liquid immediately after the decompression step.
[0008]
As the third means related to the waste treatment method, the second means adopts a configuration in which the treated liquid is cooled by directly flowing into the vicinity of the central portion of the cross section of the pipe through which the cooling water flows. .
[0009]
As a fourth means related to the waste treatment method, there is an auxiliary cooling step for cooling the treated liquid before the depressurizing step to a temperature at which a soft foreign substance made of organic matter does not precipitate in the treated liquid. The decompression step includes a first decompression step for decompressing the treated liquid after the auxiliary cooling step to a saturated water vapor pressure, and a second decompression step for further decompressing the treated liquid after the first decompression step; The cooling water is press-fitted into the treated liquid between the first decompression step and the second decompression step.
[0010]
As a fifth means related to the waste treatment method, in any one of the first to fourth means, the flow rate of the cooling water is defined so that the treated liquid is equal to or lower than a saturated water vapor temperature after the decompression step. Adopted a configuration that is.
[0011]
As a first means related to the waste treatment apparatus, a hydrothermal reactor that liquefies organic waste in a high temperature / high pressure state and discharges it as a treated liquid, and a pressure reducing valve that decompresses and discharges the treated liquid are provided. The waste treatment apparatus includes a cooling circulation mechanism that cools the treated liquid discharged from the pressure reducing valve and feeds back the treated liquid to the treated liquid.
[0012]
As a second means related to the waste treatment apparatus, a configuration is adopted in which, in the first means, the cooling circulation mechanism is connected to a pipe immediately after the pressure reducing valve.
[0013]
As a third means related to the waste treatment apparatus, in the first means, the treated liquid is supplementarily cooled by exchanging heat between the treated liquid before the pressure reducing valve and the organic waste. A preheating device, and the decompression valve comprises a first decompression valve that decompresses the treated liquid discharged from the preheater to a saturated water vapor pressure, and the treated liquid discharged from the first decompression valve. And a second pressure reducing valve for reducing pressure, wherein the cooling circulation mechanism includes a heat exchanger for cooling a part of the treated liquid discharged from the pressure reducing valve and the processed liquid discharged from the heat exchanger. And a pressurizing pump for pressurizing the pressure sensor and connected between the first pressure reducing valve and the second pressure reducing valve.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a waste treatment method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrothermal reaction apparatus (waste treatment apparatus) according to this embodiment. In this figure, reference numeral 1 is a hopper, 2 is a discharge pump, 3 is a pressurizing pump, 5 is a circulation pump for a hydrothermal reactor, 6 is a hydrothermal reactor, 7 is a cooling circulation mechanism, 8 is a pressure reducing valve, and 9 is a reservoir. The tank, X is excess sludge (organic waste), Y is a treated liquid, and Y ′ is cooling water.
[0016]
The hopper 1 temporarily stores surplus sludge X supplied from the outside. The lower end of the hopper 1 is formed as an open end, and a discharge pump 2 is connected thereto. This discharge pump 2 regulates the discharge amount of the excess sludge X, and supplies the excess sludge X stored in the hopper 1 to the pressurizing pump 3 via the pipe a.
[0017]
The pressurizing pump 3 pressurizes the excess sludge X supplied from the dispensing pump 2 to a predetermined pressure and discharges it to the subsequent stage through the pipe b.
As shown in the drawing, a circulation path including a hydrothermal reactor circulation pump 5, a hydrothermal reactor 6, and a pipe c is disposed at the subsequent stage of the pressurizing pump 3.
The hydrothermal reactor 6 liquefies surplus sludge X supplied to itself by hydrothermal reaction treatment in a subcritical high temperature and high pressure state (150 to 300 ° C. and a pressure higher than the saturated water vapor pressure at that temperature). And discharged as processed liquid Y.
Further, the hydrothermal reactor circulation pump 5 circulates the treated liquid Y and the excess sludge X in a mixed state in the direction of the arrow through the pipe c.
[0018]
The decompression valve 8 decompresses the treated liquid Y and discharges it through the pipe f. The pipe f is connected to a pipe h of a cooling circulation mechanism 7 described later immediately after the pressure reducing valve 8.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between the pipe f and the pipe h. As shown in this figure, the pipe f is arranged in an inserted state in the pipe h so that the end of the pipe f is located in the vicinity of the center of the cross section of the pipe h.
[0019]
Returning to FIG. 1, a storage tank 9 for storing the treated liquid Y supplied through the pipe h at a height of, for example, 20 m is disposed at the subsequent stage of the pressure reducing valve 8. Is connected to the lower part of the storage tank 9.
[0020]
The cooling circulation mechanism 7 cools a part of the treated liquid Y discharged to the outside through the pipe g connected to the upper part of the storage tank 9 to form cooling water Y ′, and treats the treated liquid through the pipe h. This is fed back to Y and mixed. The cooling circulation mechanism 7 cools the intake liquid 71 for taking a part of the treated liquid Y from the pipe g into the pipe h, and the treated liquid Y supplied from the intake pump 71 to cool the cooling water Y ′. The heat exchanger 72 is provided. As the heat exchanger 72, a spiral heat exchanger or the like in which piping is not easily clogged, that is, foreign matter is not easily attached to the inner wall of the piping is used.
The cooling circulation mechanism according to the present invention is configured by the intake pump 71, the heat exchanger 72, and the pipe h in the first embodiment.
[0021]
Next, a waste processing method in the waste processing apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described.
[0022]
The surplus sludge X supplied to the hopper 1 is temporarily stored by the hopper 1, and then a predetermined amount is continuously supplied to the subsequent pressurizing pump 3 through the pipe a by the discharge pump 2. The excess sludge X is pressurized to a predetermined pressure by the pressurizing pump 3 and further supplied to a circulation path composed of the hydrothermal reactor circulation pump 5, the hydrothermal reactor 6, and the piping c through the piping b. The
[0023]
In this circulation path, the treated liquid Y previously hydrothermally treated by the hydrothermal reactor 6 is circulated by the hydrothermal reaction circulation pump 5. Excess sludge X is mixed with the treated liquid Y circulating in this circulation path and supplied to the hydrothermal reactor 6. The surplus sludge X is liquefied by being hydrothermally treated in a subcritical state in the hydrothermal reactor 6 and discharged from the hydrothermal reactor 6 as a treated liquid Y (hydrothermal reaction step).
[0024]
A part of the treated liquid Y discharged from the hydrothermal reactor 6 is discharged from the circulation path through the pipe d. And the processed liquid Y is discharged | emitted via the piping f, after being pressure-reduced by the pressure-reduction valve 8 (pressure reduction process).
And the processed liquid Y discharged | emitted via the piping f flows in into the piping h through which cooling water Y 'flows, and the processed liquid Y and cooling water Y' are mixed. Thereby, the processed liquid Y is cooled (cooling process). Usually, the treated liquid Y flowing through the pipe d is heated to about 280 ° C. in the above-described hydrothermal reaction step, and a pressure of about 6 MPa is applied. For this reason, the treated liquid Y is instantaneously flushed (sudden boiling) by being temporarily depressurized by the pressure reducing valve 8, but the pipe f is connected to the pipe h immediately after the pressure reducing valve 8. Immediately cooled to liquid phase. Further, as shown in FIG. 2, the pipe f is arranged in an inserted state through the pipe h so that the end of the pipe f is located near the center of the cross section of the pipe h. The foreign matter deposited by instantaneous flushing is allowed to flow with the treated liquid Y without adhering to the inner walls of the pipes f and h. Therefore, the pipe f and the pipe h are not clogged.
In addition, it is preferable that the piping f and the piping h are formed of the member which has the rigidity which can endure the above-mentioned flash.
In this way, since the cooling liquid Y ′ and the processed liquid Y discharged from the pressure reducing valve 8 are mixed, the processed liquid Y is cooled at a stretch, and thus generated in the process of cooling the processed liquid Y. It is difficult for soft foreign substances made of organic matter to be generated. Therefore, it is possible to prevent soft foreign substances made of organic matter from adhering to the pipe.
[0025]
As for the cooling water Y ′, a part of the treated liquid Y discharged from the storage tank 9 through the pipe g is taken into the pipe h by the intake pump 71, and the taken processed liquid Y is taken in by the heat exchanger 72. Produced by cooling. In this case, the processed liquid Y is indirectly cooled by the heat exchanger 72. However, since a spiral heat exchanger or the like in which piping clogging is unlikely to occur is used as the heat exchanger 72, heat exchange is performed. The pipe 72 is also prevented from clogging. The reason why the spiral heat exchanger or the like in which pipe clogging hardly occurs can be used as the heat exchanger 72 is that the treated liquid Y in the pipe h is decompressed by the pressure reducing valve 8.
The flow rate of the processed liquid Y taken from the pipe g, that is, the flow rate of the cooling water Y ′ is defined so that the processed liquid Y after the pressure reducing valve 8 is equal to or lower than the saturated water vapor temperature. Therefore, for example, when the above-described treated liquid Y at 280 ° C. is cooled to 75 ° C. with the cooling water Y ′ at 50 ° C., the flow rate of the cooling water Y ′ is the processed amount discharged from the pipe f. About 8 times the flow rate of the liquid Y.
[0026]
As described above, according to the waste processing method and apparatus according to the present embodiment, it is possible to prevent soft foreign substances made of organic matter from adhering to the pipe and to treat the processed liquid discharged from the storage tank 9. Since a part of Y is used as the cooling water Y ′, it is possible to prevent an increase in the amount of the processed liquid Y (discharged liquid) discharged from the waste treatment apparatus.
[0027]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the waste treatment method and apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a hydrothermal reaction device (waste treatment device) according to the second embodiment. In this figure, reference numeral 4 is a preheater, 81 is a first pressure reducing valve, 82 is a second pressure reducing valve, and 73 is a second pressure pump.
[0028]
The preheater 4 exchanges heat between the excess sludge X supplied from the pressurizing pump 3 and the treated liquid Y supplied from the hydrothermal reactor 6, thereby heat-treating the treated liquid Y in an auxiliary manner. A pipe b and a pipe d are inserted.
[0029]
The first pressure reducing valve 81 is for reducing the treated liquid Y discharged from the preheater 4 to a saturated water vapor pressure, and is connected to the pipe d. A pipe i extends from the first pressure reducing valve 81, and a second pressure reducing valve 82 is connected to the pipe i. And the piping h through which the cooling water Y 'shown in the said 1st Embodiment flows is connected to this piping i. The second pressure reducing valve 82 is connected to the storage tank 9 through a pipe e.
[0030]
The second pressurizing pump 73 is provided in the subsequent stage of the heat exchanger 72 and has a function of taking the treated liquid Y at a predetermined flow rate from the pipe g and the treated functional liquid Y in the pipe i with the treated liquid Y in the pipe i. It bears the function of pressurizing to the same pressure.
Note that the hydrothermal reaction apparatus according to the second embodiment is not provided with the pressure reducing valve 8 and the intake pump 72 shown in the first embodiment.
Further, the cooling circulation mechanism 7 according to the present invention is configured by the heat exchanger 72, the second pressurizing pump, and the pipe h in the second embodiment.
[0031]
Next, a waste processing method in the waste processing apparatus according to the second embodiment configured as described above will be described.
[0032]
The surplus sludge X is discharged from the pressurizing pump 2 and supplied to the preheater 4 so that the treatment is discharged from the circulation path including the hydrothermal reactor circulation pump 5, the hydrothermal reactor 6 and the pipe c. Heat exchange with the spent solution Y is performed, and preheated thereby, and supplied to the circulation path.
In this way, by preheating the treated liquid Y by the preheater 4, it is possible to reduce the heat energy used in the subsequent hydrothermal reactor 6 and to reduce the burden on the hydrothermal reactor 6. It becomes.
[0033]
And the processed liquid Y discharged | emitted from the circulation path is heat-exchanged with the excess sludge X by supplying to the said preheater 4, and the soft foreign material which consists of organic substance does not precipitate in the processed liquid Y. Cooling in an auxiliary temperature range (auxiliary cooling step). Here, the term “auxiliary” is used to indicate that the preheater 4 is not intended to completely cool the processed liquid Y to a temperature at which the processed liquid Y is not flushed after decompression.
[0034]
Since it has been confirmed that soft foreign substances made of organic substances do not precipitate when the treated liquid Y is 130 ° C. or higher, specifically, the treated liquid Y is cooled to 180 ° C. by the preheater 4.
[0035]
Since the treated liquid Y cooled to 180 ° C. does not flash even at a pressure of about 2 MPa (saturated water top pressure or less), it is decompressed to 2 MPa by the first decompression valve 81 (first decompression). Process). And the processed liquid Y is cooled to 75 degreeC at a stretch by being mixed with the cooling water Y 'press-fit from the pipe h in the pipe i.
[0036]
Therefore, the second pressurizing pump 73 only needs to pressurize the cooling water Y ′ to about 2 MPa, so that the burden on the pressurizing pump 73 can be reduced.
When a pressure pump that can pressurize the cooling water Y ′ up to about 6 MPa can be installed, a single pressure reducing valve is provided, and the treated liquid Y before the pressure reducing valve is provided with the cooling water Y ′. May be supplied.
[0037]
Then, the treated liquid Y cooled by being supplied with the cooling water Y ′ is further decompressed by the second decompression valve 82 (second decompression step). Thereafter, the cooling water Y ′ is supplied to the storage tank 9 through the pipe e.
[0038]
According to the waste treatment method and apparatus according to the second embodiment, the same effects as the waste treatment method and apparatus according to the first embodiment are obtained, and the treated liquid Y is not flushed. Therefore, it is not necessary to provide the pipe with rigidity that can withstand flash.
[0039]
Further, according to the hydrothermal reaction method and apparatus shown in the first and second embodiments, even if a soft foreign substance made of organic matter adheres to the piping and the piping is clogged, the treatment Since the portion where the spent liquid Y is cooled is after the pressure reduction, maintenance can be easily performed.
[0040]
The preferred embodiments of the waste treatment method and apparatus according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a waste having a hydrothermal reaction step that liquefies organic waste under high temperature and high pressure to form a treated liquid, and a decompression step that depressurizes the treated liquid. Since it is a processing method and has a cooling process which cools the above-mentioned processed liquid by cooling a part or all of the above-mentioned processed liquid after the above-mentioned decompression process, and feeding back to the above-mentioned processed liquid as cooling water, piping It is possible to prevent clogging of piping by preventing soft foreign substances made of organic matter from adhering therein, and to prevent an increase in the amount of discharged liquid discharged from the waste treatment apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrothermal reaction device (waste treatment device) according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between a pipe f and a pipe h according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a hydrothermal reaction device (waste treatment device) according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hopper 2 ... Discharge pump 3 ... Pressure pump 4 ... Preheater 5 ... Hydrothermal reactor circulation pump 6 ... Hydrothermal reactor 7 ... Cooling circulation mechanism 8 ... Pressure reducing valve 9 ... Storage tank X ... Surplus sludge (organic waste)
Y …… Processed liquid Y ′ …… Cooling water (cooling medium)

Claims (8)

高温・高圧下状態の有機廃棄物を液状化して処理済液とする水熱反応工程と、前記処理済液を減圧する減圧工程とを有する廃棄物処理方法であって、
前記減圧工程後の前記処理済液の一部もしくは全量を冷却して冷却水として前記処理済液にフィードバックすることによって前記処理済液を冷却する冷却工程を有することを特徴とする廃棄物処理方法。
A waste treatment method comprising a hydrothermal reaction step to liquefy organic waste under high temperature and high pressure to form a treated liquid, and a decompression step to depressurize the treated liquid,
A waste treatment method comprising a cooling step of cooling the treated liquid by cooling a part or all of the treated liquid after the depressurizing step and feeding back to the treated liquid as cooling water. .
前記冷却水は、前記減圧工程直後の前記処理済液にフィードバックされることを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理方法。The waste treatment method according to claim 1, wherein the cooling water is fed back to the treated liquid immediately after the decompression step. 前記処理済液は、前記冷却水が流れる配管の断面中央部近傍に直接流入されることによって冷却されることを特徴とする請求項2記載の廃棄物処理方法。The waste treatment method according to claim 2, wherein the treated liquid is cooled by directly flowing into the vicinity of a central portion of a cross section of a pipe through which the cooling water flows. 前記減圧工程前の前記処理済液を前記処理済液中に有機物からなる軟性の異物が析出しないような温度にまで冷却する補助冷却工程を有し、
前記減圧工程は、前記補助冷却工程後の前記処理済液を飽和水蒸気圧にまで減圧する第1減圧工程と、該第1減圧工程後の前記処理済液をさらに減圧する第2減圧工程とを有し、
前記冷却水は、前記第1減圧工程と前記第2減圧工程との間の前記処理済液に圧入されることを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理方法。
Having an auxiliary cooling step of cooling the treated liquid before the depressurizing step to a temperature at which a soft foreign substance made of organic matter does not precipitate in the treated liquid;
The depressurization step includes a first depressurization step of depressurizing the treated liquid after the auxiliary cooling step to a saturated water vapor pressure, and a second depressurization step of further depressurizing the treated liquid after the first depressurization step. Have
The waste treatment method according to claim 1, wherein the cooling water is press-fitted into the treated liquid between the first decompression step and the second decompression step.
前記冷却水の流量は、前記処理済液が前記減圧工程後の飽和水蒸気温度以下となるように規定されることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の廃棄物処理方法。The waste treatment method according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow rate of the cooling water is defined so that the treated liquid has a temperature equal to or lower than a saturated water vapor temperature after the decompression step. 高温・高圧状態の有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、前記処理済液を減圧して排出する減圧バルブとを有する廃棄物処理装置であって、
前記減圧バルブから排出された前記処理済液を冷却して前記処理済液にフィードバックさせる冷却循環機構を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
A waste treatment apparatus having a hydrothermal reactor that liquefies organic waste in a high temperature / high pressure state and discharges it as a treated liquid, and a pressure reducing valve that decompresses and discharges the treated liquid,
A waste treatment apparatus comprising a cooling circulation mechanism that cools the treated liquid discharged from the pressure reducing valve and feeds it back to the treated liquid.
前記冷却循環機構は、前記減圧バルブ直後の配管に接続されることを特徴とする請求項6記載の廃棄物処理装置。The waste treatment apparatus according to claim 6, wherein the cooling circulation mechanism is connected to a pipe immediately after the pressure reducing valve. 前記減圧バルブより前段の前記処理済液と前記有機廃棄物とを熱交換させることによって前記処理済液を補助的に冷却する予熱器を有し、前記減圧バルブは、前記予熱器から排出された前記処理済液を飽和水蒸気圧まで減圧する第1減圧バルブと、該第1減圧バルブから排出された前記処理済液をさらに減圧する第2減圧バルブとを備え、
前記冷却循環機構は、前記減圧バルブから排出された前記処理済液の一部を冷却する熱交換器と該熱交換器から排出された前記処理済液を加圧する加圧ポンプとを備え、かつ、前記第1減圧バルブと前記第2減圧バルブとの間に接続されることを特徴とする請求項6記載の廃棄物処理装置。
A preheater for assisting cooling of the treated liquid by exchanging heat between the treated liquid and the organic waste before the pressure reducing valve; and the pressure reducing valve was discharged from the preheater A first decompression valve for decompressing the treated liquid to a saturated water vapor pressure; and a second decompression valve for further decompressing the treated liquid discharged from the first decompression valve;
The cooling circulation mechanism includes a heat exchanger that cools a part of the processed liquid discharged from the pressure reducing valve, and a pressure pump that pressurizes the processed liquid discharged from the heat exchanger, and The waste treatment apparatus according to claim 6, wherein the waste treatment apparatus is connected between the first pressure reducing valve and the second pressure reducing valve.
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JP2014073455A (en) * 2012-10-04 2014-04-24 Kimura Chem Plants Co Ltd Pressure control mechanism and high-pressure treatment apparatus including the same

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