JP2009207957A - 被処理物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水熱処理の処理条件の簡便な維持や処理効率向上を図ること、或いはその両立を図ること、および水熱処理された被処理物から分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理すること。
【解決手段】（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法。
【選択図】なし
【解決手段】（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程を含む、被処理物の処理方法に関する。
近年、環境保全や資源循環に対する意識が高まり、被処理物の焼却処理といった既存の処理手法に変わる手法が種々提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１では、食品残渣、木くず、紙くず、生ゴミ、食料残飯等の一般廃棄物のような被処理物を高温・高圧の水蒸気にて水熱処理して飼料や堆肥を製造している。
特許文献１は、水蒸気の水成分と水蒸気の熱にて被処理物を水熱処理するに当たり、処理釜内をlMPaに満たない圧力下で150℃前後の温度とすることが提案されている。こうした水熱処理の研究が進み、処理環境をより高温高圧化することで、プラスチック容器弁当やビニール包装オニギリの残飯（以下、これらを便宜上、プラスチック含有残飯と呼ぶ）と一般廃棄物が混合した被処理物をも水熱処理できることが予想されるに到っている。また、水熱処理された後に排出される液体は、肥料として用いられるか、または廃棄物とされていた。
一方で、好気性細菌を含む活性汚泥を用いて被処理物質を生分解処理する方法が知られている。例えば、特許文献２に開示される被処理物質の生分解処理方法では、処理槽内に好気性細菌を含む活性汚泥と被処理物質とを投入し、その後、処理槽内を曝気することにより処理槽内の溶存酸素量を制御している。かかる好気性細菌は、被処理物質中の汚濁物質（ＢＯＤ、ＳＳなど）を分解して、安定的に被処理物質を分解浄化している。
特開２００３−４７４０９号公報
特開平４−２６８０００号公報
しかしながら、水熱処理の処理条件を高温高圧化するとしても、高温・高圧の水蒸気の処理釜導入には水蒸気発生源であるボイラの能力から制約を受けるので、高温高圧下の水熱処理が進まないのが現状である。また、水熱処理の処理能力向上の上から処理釜の大型化も求められているが、釜の大型化に伴い水熱処理の際の処理条件の確保や維持についての改良の余地が残されていた。
この他、処理効率の向上のために、水熱処理完了後には、速やかな処理生成物の排出による次回処理の早期の開始が望まれる。しかしながら、処理釜が高温高圧の水蒸気で充満されていることから、この水蒸気排出の上では処理釜の冷却による温度低下と圧力降下が必要であるものの、釜の大型化に伴い釜の温度低下と圧力降下に長時間を要していた。このため、次回の被処理物の水熱処理までの短縮化、延いては処理効率向上の上での改良の余地も残されていた。
また、特許文献２に開示される被処理物質の生分解処理方法では、例えば、メッキ工場排水、βデンプン、リグニンのように生分解処理できない物質があるという問題があった。また、細菌が汚濁物質（ＢＯＤ、ＳＳなど）を分解せずに吸着する場合があるため、処理槽内に余剰汚泥が大量に発生してしまう。これによると、連続的に生分解処理を行う際の管理指標である処理槽内の汚泥濃度を所定値とするために、処理槽内の汚泥の除去を頻繁に行わなくてはならないという問題があった。
本発明は、亜臨界条件下で水熱処理を行うに際しての上記問題点を解決するためになされ、水熱処理の処理条件の簡便な維持や処理効率向上を図ること、或いはその両立を図ること、および水熱処理された被処理物から分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理することをその目的とする。
本発明は、
（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法に関する。
（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法に関する。
本発明によれば、水熱処理の処理条件の簡便な維持や処理効率向上を図ること、或いはその両立を図ること、および分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理することができる。また、これにより下水処理水として放流することができ、廃棄物を削減することができる。
また、前記工程（ｂ）において液体を分離した後に発生する固体分は、焼却処理または微粉砕処理して、さらに生分解処理に用いること、前記液体から塩素を除去すること、および前記工程（ｂ）で生成した固形分を焼却処理した際の熱と、前記工程（ｃ）の生分解処理水から生じた熱とを、前記工程（ａ）で用いることができ、これらを含めた一連のシステムとすることが可能となる。
本発明は、
（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法に関する。
（ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法に関する。
以下、本発明における（ａ）工程について説明する。
（ａ）工程は亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程であり、好ましくは
前記被処理物の投入口と排出口を有する中空の処理釜に、前記被処理物を前記投入口から投入する工程と、
水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を前記処理釜の内部に圧送する工程と、
前記投入済みの被処理物を前記水蒸気が導入済みの前記処理釜内で攪拌する工程と、
前記水熱処理に際して処理環境の維持を図る工程とを有し、
前記処理環境の維持を図る工程は、
前記処理釜に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記処理釜に送り出す工程と、
前記処理釜の内部に前記水熱処理の開始に先だって加圧エアーを導入する工程と、
前記水熱処理の終了後における前記処理釜の残存水蒸気を前記処理釜から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記処理釜の前記投入口から投入される次回処理用の前記被処理物に噴射して次回処理被処理物を昇温させる工程の少なくともいずれか一つの工程を有することが好ましい。
本発明における水熱処理工程では、亜臨界条件下で被処理物を水熱処理するに際し、前記被処理物の投入口と排出口を有する中空の処理釜に、前記被処理物を前記投入口から投入し、この処理釜の内部に、水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を圧送することが好ましい。こうした水蒸気圧送により、処理釜内部を、投入済みの被処理物が圧送された水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が被処理物の水熱処理に処される状態となる。そして、前記投入済の被処理物を前記水蒸気が導入済みの前記処理釜内で攪拌することで、被処理物を満遍なく水蒸気に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図り、水熱処理を進行させる。
前記被処理物の投入口と排出口を有する中空の処理釜に、前記被処理物を前記投入口から投入する工程と、
水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を前記処理釜の内部に圧送する工程と、
前記投入済みの被処理物を前記水蒸気が導入済みの前記処理釜内で攪拌する工程と、
前記水熱処理に際して処理環境の維持を図る工程とを有し、
前記処理環境の維持を図る工程は、
前記処理釜に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記処理釜に送り出す工程と、
前記処理釜の内部に前記水熱処理の開始に先だって加圧エアーを導入する工程と、
前記水熱処理の終了後における前記処理釜の残存水蒸気を前記処理釜から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記処理釜の前記投入口から投入される次回処理用の前記被処理物に噴射して次回処理被処理物を昇温させる工程の少なくともいずれか一つの工程を有することが好ましい。
本発明における水熱処理工程では、亜臨界条件下で被処理物を水熱処理するに際し、前記被処理物の投入口と排出口を有する中空の処理釜に、前記被処理物を前記投入口から投入し、この処理釜の内部に、水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を圧送することが好ましい。こうした水蒸気圧送により、処理釜内部を、投入済みの被処理物が圧送された水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が被処理物の水熱処理に処される状態となる。そして、前記投入済の被処理物を前記水蒸気が導入済みの前記処理釜内で攪拌することで、被処理物を満遍なく水蒸気に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図り、水熱処理を進行させる。
こうした水熱処理の進行には、水蒸気生成源からの高温高圧の水蒸気の圧送の継続が不可欠であるが．水蒸気生成源の能力上、高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化には限界があるので、こうした知見に立ち、本発明では、水熱処理に際して処理環境の維持を図ることとした。つまり、前記処理釜に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記処理釜に送り出すことで、水蒸気生成源の能力に拘わらず高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化を図り、水熱処理の処理環境の維持を図ることとした。この場合、水蒸気の加熱は、処理釜に水蒸気を導入する経路にて行うことが簡便である。
また、前記処理釜の内部に前記水熱処理の開始に先だって加圧エアーを導入することで、処理釜内を予め高圧環境としておき、水熱処理の処理環境の高圧化を図り、水熱処理の処理環境の維持を図ることとした。或いは、前記水熱処理の終了後における前記処理釜の残存水蒸気を前記処理釜から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記処理釜の前記投入口から投入される次回処理用の前記被処理物に噴射して次回処理被処理物を昇温させることで、次回の水熱処理の際の被処理物投入による温度降下を抑制し、水熱処理の開始当初からの処理環境の維持を図ることとした。次回の被処理物の昇温は残存水蒸気にて行うことから、被処理物の昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化、省資源化を図ることができる。
以上説明した構成を有する本発明は、次のような態様を採ることもできる。例えば、水蒸気生成源から水蒸気を前記処理釜の内部に導入するための水蒸気導入路を、前記処理釜の複数の導入箇所に水蒸気導入を行うように配設し、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記処理釜の前記排出口とし、前記排出口における前記被処理物を前記処理釜内に押し戻すようにできる。こうすれば、高温高圧下での水熱処理の最中に、被処理物が排出口を塞いで固化してしまうことや、排出口が塞がれてしまうことを回避できる。よって、水熱処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
更に、前記処理釜の周囲に中空の流体導入部を形成し、該流体導入部に導入した流体と前記処理釜との間の熱交換を可能とする熱交換釜と、前記水熱処理の終了後に前記熱交換釜に、前記処理釜に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する流体導入手段と、前記水熱処理の終了後に前記残存水蒸気を前記処理釜から排出する水蒸気排出手段とを備えるようにもできる。こうすれば、水熱処理後の処理釜を低温の流体との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で残存水蒸気を排出できる。よって、既述した水熱処理の処理環境維持に加え、次回の被処理物の水熱処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
このように熱交換釜と当該釜への低温流体導入は、水熱処理の処理環境維持とは独立して構成でき、こうすれば、次回の被処理物の水熱処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
熱交換釜と低温流体導入を図る上では、熱交換釜への低温流体の導入に際して、流体温度を前記残存水蒸気の温度から徐々に低下させつつ流体を導入するようにすることもできる。こうすれば、熱交換対象となる処理釜の急激な温度変化（温度低下）を抑制できるので、処理釜の耐久性確保の上から好ましい。
また、熱交換釜への低温流体導入を行うことに加え、次回の前記被処理物の水熱処理に際して、前記熱交換釜に導入済みの前記低温の流体の排出を行った後、前記水蒸気生成源の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の水熱処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても処理釜を昇温できるので、次回の水熱処理の環境維持に対して寄与できる。
以上説明した本発明における水熱処理は、例えば、処理釜内での処理環境を、約2MPa程度、好ましくは１．５〜３Mpaの高圧下で、約200℃、好ましくは水蒸気の飽和温度の高温環境とすることが望ましく、すなわち、亜臨界条件下で被処理物を水熱処理することが望ましい。このような高温高圧環境とすれば、プラスチック含有残飯と一般廃棄物が混合した被処理物をも水熱処理でき、環境保全、資源循環の点からも好ましい。そして、上記した本発明によれば、約2MPa／約200℃という高温高圧下での水熱処理に際しての処理環境維持、生産効率向上に寄与できる。なお、水蒸気圧力が高すぎると、処理釜の強度およびボイラ性能を向上させなければならない。
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は本発明の実施例である水熱処理装置100の概略構成を示すブロック図である。
図示するように、本実施例の水熱処理装置100は、処理釜110と、ボイラ120と、コンプレッサ135と、熱交換釜140と、冷却装置150と、廃棄物投入ホッパ160と、制御装置170とを備える。処理釜110は、本実施例における被処理物たる食品残渣等の一般廃棄物やプラスチック含有残飯を処理するための中空の処理釜であり、耐圧性と耐温性を備えた鋼製の或いはステンレス製の釜である。そして、この処理釜110は、釜の上下に被処理物の投入口111と排出口112を備え、釜内部には複数の攪拌羽根113を回転自在に備えている。投入口111は、制御装置170の制御を受けて駆動する開口開閉機器114により開閉し、被処理物の投入時において開口し、次回の被処理物投入時まで閉鎖状態とされる。排出口112は、制御装置170の制御を受けて駆動する開口開閉機器115により開閉し、被処理物の処理（水熱処理）完了時において開口し、水熱処理の間に亘って閉鎖状態とされる。排出口112から排出された処理完了物、即ち後述する堆肥、飼料、燃料等は、図示しない搬送装置にて外部に搬送される。
攪拌羽根113は、処理釜110の外部のモータ116の回転に伴って処理釜110の内部にて回転し、処理釜110の内部に投入済みの被処理物を攪拌する。後述するように、処理釜110の内部は、高温高圧の水蒸気が導入されて水蒸気で充満されていることから、攪拌羽根113は、回転して被処理物を攪拌することで、被処理物を満遍なく水蒸気に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図る。
処理釜110には、内部の温度を検出する釜温度センサ200と、内部の圧力を検出する釜圧力センサ201が装着され、これらのセンサは制御装置170に検出信号を出力する。制御装置170は、これらセンサからの出力信号を受けて、ボイラ120等を駆動制御する。こうした機器制御の様子については後述する。
ボイラ120は、制御装置170からの制御信号を受けて図示しない熱源にて水蒸気を生成し、処理釜110に水蒸気を圧送する。水蒸気は、ボイラ120から処理釜110にかけて配設された水蒸気導入管180を経て、処理釜110に導入される。水蒸気導入管180は、複数管路に分岐して処理釜110に配管形成されており、処理釜110における複数箇所の噴出孔から処理釜内に水蒸気を噴出する。こうした水蒸気噴出により、水蒸気が処理釜110の内部に導入される。水蒸気導入管180から分岐した分岐水蒸気導入管181は、処理釜110の排出口112に設置された噴出孔182に配管され、この噴出孔182から水蒸気を処理釜110の内部に噴出する。噴出孔182は、排出口112において処理釜110の内部を指向して配設されているので、具体的には釜下方位置の排出口112において上向きに指向して配置されているので、噴出孔182から噴出された水蒸気は、排出口112における被処理物を処理釜110の内部に押し戻す。
図1においては、水蒸気導入管180の分岐形態を省略したが、水蒸気導入管180からは複数の分岐水蒸気導入管180a、180b、180c等が分岐している。よって、処理釜110の内部は、複数の分岐水蒸気導入管のそれぞれに対応する噴出孔から同時に噴出された水蒸気により、速やかに、且つくまなく充満されることになる。こうした水蒸気の導入・充満は、ボイラ120による水蒸気圧送によって起こり、本実施例では、処理釜110の内部の圧力が約2MPaとなるようにした。
上記したように水蒸気の導入を受ける処理釜110は、2系統の水蒸気排出系を有する。一つの排出系は、水蒸気放出管193と当該管路のバルブ194とサイレンサ195を備える排出系であり、処理釜110から水蒸気を直接大気に放出する。この排出系が、水熱処理の終了後に処理釜110に残存している水蒸気（残存水蒸気）を処理釜110から排出する水蒸気排出手段に該当する。
他方の排出系は、水熱処理の終了時点で処理釜110の内部に残存する水蒸気（残存水蒸気）を次回の水熱処理に供される被処理物に噴射して当該被処理物を水熱処理に先だって昇温させるためのものであり、処理釜110から廃棄物投入ホッパ160まで配管された水蒸気還流管196と、当該管路のバルブ197とアキュムレータ198とアキュムレータ下流のバルブ199とを備える。バルブ197は、中空の容器であり、バルブ197の管路開放、バルブ199の管路閉鎖の期間において処理釜110の残存水蒸気を蓄え、この蓄えた残存水蒸気を、バルブ197の管路閉鎖、バルブ199の管路開放の期間において廃棄物投入ホッパ160の被処理物（次回処理用の被処理物）に噴射する。これにより、次回処理被処理物は水処理に先だって昇温することから、水蒸気還流管196はアキュムレータ198と協働して本発明の昇温機構を構成し、本発明の維持手段の一つに該当する。
上記した水蒸気導入管180の開閉は、制御装置170からの駆動信号を受けて駆動するバルブ183や噴出孔近傍のバルブ184によりなされる。分岐水蒸気導入管180a〜180c等においてもそれぞれの管路における噴出孔近傍の図示しないバルブにて開閉される。この場合、分岐水蒸気導入管181については、既述した水蒸気噴出による被処理物の押し戻し機能を担う都合上、最上流のバルブ183によってのみ開閉される。つまり、分岐水蒸気導入管181以外の分岐水蒸気導入管180a等にあってはこれら管路を閉鎖した状態で、分岐水蒸気導入管181からのみ水蒸気噴出ができるように構成されている。この分岐水蒸気導入管181からのみの水蒸気噴出については後述する。
上記した水蒸気導入管180には通過する水蒸気の圧力を検出するセンサ190が、ボイラ120には通過する水蒸気の温度を検出するセンサ192が装着されている。これらセンサの検出信号は、制御装置170に出力されて、制御装置170によるボイラ120等を制御に用いられる。また、水蒸気導入管180や分岐水蒸気導入管181等の各分岐水蒸気導入管180a〜180c等には、水蒸気の逆流を防止する図示しない逆流弁の他、圧力の過剰上昇時に減圧した上でガス排出を行う図示しない排出弁が適宜設置されている。
また、分岐水蒸気導入管181からは、更に分岐水蒸気導入管185が分岐され、この分岐水蒸気導入管185は、バルブ186、減圧機器ユニット187を経て、減圧水蒸気を後述の熱交換釜140の内部に導入する。この導入タイミングについては後述する。
コンプレッサ135は、バルブ136を経て処理釜110と接続されており、ほぼ約2MPaの高圧エアーを処理釜110の内部に導入する。この高圧エアーの導入は、後述するように、処理釜110での水熱処理に先だって行われ処理環境維持のためになされることから、コンプレッサ135は、本発明の加圧エアー導入機構に該当し、本発明の維持手段の一つに該当する。
熱交換釜140は、処理釜110の胴体部周囲を取り囲むよう中空とされた流体導入部141を備える。この流体導入部141は、密閉状であり処理釜110の導体側壁と接触していることから、流体導入部141に導入された流体と処理釜110との間の熱交換を可能とする。流体導入部141に導入される流体は、本実施例では後述するように冷却水と水蒸気である。つまり、熱交換釜140は，流体導入部141からの流体排出路として、冷却水排出管142と水蒸気排出管143を備え、制御装置170により駆動制御される各管路のバルブ144〜145により、流体導入部141における冷却水排出、水蒸気排出を行う。熱交換釜140の流体導入部141への冷却水導入は後述する冷却装置150から行われ、水蒸気導入は既述した分岐水蒸気導入管185を経て行われる。冷却水・水蒸気の導入・排出タイミングについては、後述する。なお、水蒸気排出管143は、図において下方に描画されているが、冷却水の導入・排出に支障がないよう、実際は流体導入部141の上部に設置されている。
冷却装置150は、第1タンク151と第2タンク152とを備え、両タンク内の冷却水を混合バルブ153にて混合し、その混合冷却水を冷却配管154とその管路のバルブ155を経て熱交換釜140の流体導入部141に導入する。この流体導入部141への冷却水導入は、処理釜110における水熱処理の終了後になされる。第2タンク152は、水蒸気導入管180から分岐した熱交換用配管188の螺旋管部をタンク内に備え、当該配管を通過する水蒸気により、タンク内の冷却水を所定温度、例えば50〜80℃程度に維持する。熱交換用配管188の分岐箇所には分流バルブ189が配設され、この分流バルブ189により定められた分流通過量で、水蒸気は熱交換用配管188を通過する。よって、冷却装置150は、混合バルブ153による混合比に応じた第1タンク151の側からの冷却水量と第2タンク152の側からの冷却水量で定まる温度の冷却水を流体導入部141に送り込むことができる。冷却装置150から流体導入部141に導入される冷却水（混合冷却水）の温度は、第2タンク152における冷却水温度（50〜80℃）が上限であり、この温度は、処理釜110に導入される水蒸気温度（約200℃）より低温である。よって、冷却装置150は、本発明の流体導入手段に該当する。
廃棄物投入ホッパ160は、処理釜110における水熱処理サイクルに合致したタイミングで被処理物を搬送しつつ、投入口111に投入する。制御装置170は、本実施例の水熱処理装置100の制御を統括的に行うものであり、論理演算を実行するCPUやプログラムやデータを記憶したROM．データの一時的な読み書きを可能とするRAM等を有するコンピュータで構成される。そして、制御装置170は、既述した種々のセンサからの検出信号を入力し、こうした検出信号や図示しない操作盤からの運転条件設定パラメータに応じて、バルブ183等の種々のバルブ駆動制御、ボイラ120等の機器の駆動制御を実行する。
次に、本実施例の水処理装置100で行う水熱処理プロセスについて説明する。図2はこの水熱処理プロセスの工程を表す工程図である。水熱処理の説明に先立ち、この水熱処理を行うために水熱処理装置100が実行する処理について説明する。
制御装置170は、水蒸気導入管180のセンサ190、ボイラ120のセンサ192、処理釜110の釜温度センサ200および釜圧力センサ201の検出信号を入力し、ボイラ120の運転状態（水蒸気生成量、圧送量等）を制御する。これにより、水熱処理装置100は、処理釜110が安定した温度・圧力（200℃／2MPa）の水蒸気で充満されるよう、水蒸気を圧送する。この場合、処理釜110への水蒸気の導入初期においては、被処理物との接触による冷却を考慮して、上記の温度より約10℃程度高めの水蒸気を導入するようにすることもできる。
また、制御装置170は、冷却装置150における第2タンク152の温度制御を行う。つまり、水蒸気導入管180に設けた分流バルブ189のバルブ開度調整を行い、第2タンク152の冷却水温度を、既述した50〜80℃の所定の温度、例えば80℃に調整する。この温度調整に際しては、第2タンク152に設けた図示しない温度センサの検出信号を用いる。第2タンク152のタンク容量は、処理釜110の胴回りの熱交換釜140、詳しくはその流体導入部141を満たすに足りる容量であることから、処理釜110の内容積（本実施例では、約10m3）に比して十分に小さく、0．5m3程度である。しかも、調整温度は50〜80℃と、処理釜110に導入する水蒸気温度（約200℃）に比して低温であることから、第2タンク152の冷却水温度調整のために分流バルブ189から熱交換用配管188に分流させる水蒸気量も少量である。よって、上記したように水蒸気を分流させても、水蒸気導入による処理釜110の昇温には影響がない。
水熱処理装置100は、制御装置170にて上記した機器制御を実行しつつ、図2の水熱処理を行う。この水熱処理プロセスでは、まず、被処理物を廃棄物投入ホッパ160に投入する（ステップSlOO）。被処理物の導入に続き、制御装置170は、廃棄物投入ホッパ160は、投入された被処理物を攪拌しつつ投入口111まで搬送すると共に、この被処理物に、アキュムレータ198に蓄積済みの水蒸気を噴霧して被処理物の昇温を図る（ステップSllO）。アキュムレータ198は、水熱処理完了後の後述のステップ150にて高温状態のままの水蒸気を蓄積するので、制御装置170によるバルブ199の開弁制御により、アキュムレータ198内の高温水蒸気を噴霧して被処理物の昇温を図るのである。水蒸気は、アキュムレータ198での蓄積の間に温度低下を起こすが、次回の水熱処理までの期間では降温程度も少ないため、被処理物の昇温には差し支えない。
ステップSl10に続き、制御装置170は、投入口111を開口開閉機器114により開放し、この投入口111に廃棄物投入ホッパ160から被処理物を昇温状態のまま投入する（ステップS120）。続いて、制御装置170は、投入口111を閉鎖した後、所定時間に亘ってバルブ136を開弁制御し、この間において、コンプレッサ135から処理釜110に圧縮エアーを導入する（ステップS130）。この圧縮エアー導入により、次に行う水蒸気導入による処理釜110の高圧化を促進させる。
続いて、制御装置170は、水蒸気導入管180の最上流のバルブ183と、分岐水蒸気導入管180a〜180c等のそれぞれのバルブを開弁制御し、処理釜110に、ボイラ120で生成した高温高圧（200℃／2MPa）の水蒸気を導入すると共に、処理釜内の攪拌羽根113をモータ116にて回転させ投入済みの被処理物を攪拌する（ステップS140）。こうした高温高圧の水蒸気導入により、処理釜110の内部では、投入済みの被処理物が高温高圧の水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が被処理物の水熱処理に処される状態となる。そして、攪拌羽根113による被処理物攪拌により、投入済みの被処理物を満遍なく高温高圧の水蒸気に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図り、水熱処理を進行させる。なお、攪拌羽根113による被処理物攪拌は、ステップS130の圧縮エアー導入と並行して行うようにすることもできる。
水蒸気導入管180と分岐水蒸気導入管180a〜180c等を介した高温高圧の水蒸気導入は、被処理物の水熱処理の間に亘って継続される。そして、排出口112では、分岐水蒸気導入管181を経て釜内の噴出孔182からの水蒸気導入が継続して行われている。よって、水熱処理の間において、排出口112では噴出孔182からの水蒸気導入により被処理物が釜内に押し戻されることから、排出口112の不用意な閉塞を招かないようにできる。よって、前記水蒸気生成源から水蒸気を前記処理釜の内部に圧送する工程では、前記水蒸気を前記処理釜の複数の導入箇所に導入しつつ、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記処理釜の前記排出口とし、前記排出口における前記被処理物を前記処理釜内に押し戻してもよい。
水熱処理装置100の制御装置170は、高温高圧の水蒸気による被処理物の水熱処理を所定時間に亘って実行した後、バルブ183の閉弁制御、モータ116の停止制御を行って水熱処理を終了させる。そうすると、制御装置170は、水蒸気還流管196のバルブ197の開弁制御、バルブ199の閉弁制御を実行して、処理釜110における残存水蒸気をアキュムレータ198に導き、このアキュムレータ198に高温のままの水蒸気を蓄積する（ステップS150）。この水蒸気蓄積は、バルブ197の閉弁により終了する。こうして蓄積された水蒸気は、ステップSllOにて既述したように被処理物昇温に用いられる。なお、アキュムレータ198の内容積は、処理釜110の内容積（約10m3）に比して小さいことから、アキュムレータ198への水蒸気蓄積後にあっても、処理釜110には依然として水蒸気が残存している。
アキュムレータ198への水蒸気蓄積が完了すると、制御装置170は、冷却装置150から熱交換釜140の流体導入部141に冷却水を導入する（ステップS160）。この冷却水導入は次のように行う。
まず、冷却水排出管142のバルブ144を閉弁制御して、流体導入部141を冷却水で満たす。それ以降は、排出側のバルブ144と導入側のバルブ155を開弁制御して、冷却装置150の冷却水を流体導入部141に循環供給する。図3は冷却水の循環供給の様子を説明する説明図である。
この図3に示すように、制御装置170は、冷却水導入当初の期間では、混合バルブ153による流量比を、第2タンク152の側を100％、第1タンク151の側を0％とし、その後、第2タンク152については流量を低減し、第1タンク151については流量を増大させる。そして、冷却水導入の終期においては、第2タンク152の側を0％、第1タンク151の側を100％とする。よって、流体導入部141に循環供給される冷却水の温度は、冷却水導入当初の期間では、第2タンク152の冷却水温度（約80℃）となり、その後は、徐々に低下し、冷却水導入の終期では、第1タンク151の冷却水温（常温）となる。こうした冷却水循環がなされることから、熱交換釜140、詳しくは流体導入部141は、処理釜110との間で熱交換（冷却）を行うに当たり、当初は、処理釜110の内部温度との差が小さい温度で冷却しつつ、徐々により低い温度の冷却水で冷却する。この冷却は、処理釜110の内部の環境が約100℃程度になるまで継続することが望ましい。
こうした処理釜110の冷却に続いては、水蒸気放出管193のバルブ194を開弁制御して、冷却完了時点で残存している水蒸気を総て大気に放出するステップS170）。この水蒸気放出は、上記したように温度・圧力とも低下した状態で行われることになる。
続いて、制御装置170は、開口開閉機器115を駆動して排出口112を開放し、処理完了物（堆肥、飼料、燃料）を処理釜110から排出する（ステップS180）。処理完了物が排出されると、制御装置170は、排出口112を閉鎖して次回の水熱処理に備える。なお、排出された処理完了物は、図示しないベルトコンベヤ等にて搬送される。
制御装置170は、ステップS170による残存水蒸気の大気放出が終わると、上記の処理完了物の排出と並行して次回の水熱処理に備えて処理釜110の昇温に取りかかる。即ち、制御装置170は、処理釜110の冷却のために熱交換釜140（詳しくは、流体導入部141）に導入していた冷却水を、冷却水排出管142のバルブ144を開弁制御することで冷却装置150の第1タンク151と第2タンク152に回収する（ステップS190）。次いで、バルブ144を閉弁制御して流体導入部141を密閉状とした上で、流体導入部141に分岐水蒸気導入管185を経て水蒸気を導入し（ステップS200）、処理釜110をその胴回り周囲の流体導入部141により昇温させる。なお、こうして導入された水蒸気は、既述したステップS160における冷却水導入に際して、流体導入部141の水蒸気排出管143から大気放出されるので、冷却水導入に支障はない。
以上説明した本実施例の水熱処理装置100では、約200℃／2MPaと言う高温高圧の水蒸気の水成分と水蒸気の熱にて被処理物を処理釜110にて水熱処理するに際し、処理釜110にその投入口111から被処理物を投入し、この処理釜110の内部には、水蒸気導入管180や分岐水蒸気導入管180a〜180c等を経て上記高温高圧の水蒸気をボイラ120から圧送する。こうした水蒸気圧送により、処理釜110の内部を、投入済みの被処理物が圧送された高温高庄の水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が被処理物の水熱処理に処される状態とする。そして、投入済みの被処理物を上記高温高圧の水蒸気が導入済みの処理釜110内で攪拌羽根113により攪拌することで．被処理物を満遍なく水熱処理に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図りつつ、水蒸気の水成分とその熱による水熱処理を進行させる。
こうした水熱処理の進行を図るに当たり、ボイラ120の生成した水蒸気をその圧送過程において蒸気加熱ヒータにより加熱して、約200℃／2MPaと言う高温高圧の水蒸気を処理釜110に継続して導入してもよい（ステップS140）。このような高温高圧の水蒸気の生成・圧送をボイラにて担うには、ボイラに高い能力が求められるが、そのボイラ能力には限界があるので、上記したような高温高圧の水蒸気を安定して継続導入することが難しいが、上記したように蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うことで、高温高圧の水蒸気を安定して継続導入できる。こうした高温高圧水蒸気の継続導入を行う水熱処理装置100によれば、処理釜110を、水熱処理に望ましい処理環境下（約200℃／2MPa）に置くことができると共に、当該処理環境を高温高圧に容易に維持できる。この場合、蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うに当たり、蒸気加熱ヒータによる加熱を受ける経路を蛇行経路として経路長を長くして加熱効率を高めたので、水蒸気の高温化、延いては処理釜110の処理環境維持に好適である。
そして、以上説明したように処理釜110の内部での処理環境を約200℃／2MPaといった高温高圧で維持した上で、プラスチック含有残飯やこれと一般廃棄物が混合した被処理物を水熱処理するので、高い生産性を達成できる。また、水熱処理であることから、粉塵、煤煙の発生がなく環境保全の点から好ましいばかりか、被処理物からの有益な処理完了物（堆肥、肥料、燃料）生成という資源循環の点からも好ましい。
また、上記した高温高圧の水蒸気の導入に先立ち、処理釜110に高圧エアーを導入して処理釜110内を予め高圧環境としておくようにしたので、水熱処理の処理環境を高温高圧に容易に維持できる。しかも、この高温高圧の水蒸気導入に先立つ高圧エアー導入により高圧環境とした上で、その後に処理釜110に高温高圧の水蒸気導入を図ることから、水熱処理の処理環境推持がより一層簡便となる。
加えて、前回の水熱処理の際に処理釜110内に残存している高温の残存水蒸気を、水熱処理に処す前の被処理物に噴霧して（ステップSllO）、当該被処理物を予め昇温させておく。よって、処理釜110の内部への被処理物の投入による温度降下を抑制することができるので、水熱処理の開始当初から処理環境を高温高圧に維持できる。しかも、この被処理物の昇温は、アキュムレータ198に蓄えておいた残存水蒸気にて行うことから、被処理物の昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化・省資源化を図ることができる。
また、本実施例では、水蒸気をボイラ120から処理釜110の内部に導入するための水蒸気導入管180を、複数の分岐水蒸気導入管180a〜180c等に分岐させて複数の導入箇所にて処理釜110の内部に水蒸気導入を行うようにし、その上で、一つの分岐水蒸気導入管181の噴出孔182を処理釜110の排出口112に設置した。分岐水蒸気導入管181を経て噴出孔182から噴射された水蒸気は、排出口112における被処理物を処理釜110内に押し戻すように作用するので、高温高圧下での水熱処理の最中に、被処理物が排出口112を塞いで固化してしまうことや、排出口112が塞がれてしまうことを回避できる。よって、水熱処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
更に、処理釜110の胴体部周囲を取り囲む中空の流体導入部141を備える熱交換釜140を配設した。そして、水熱処理の完了後には、この流体導入部141に冷却水を導入して、この冷却水との処理釜110の熱交換を行って処理釜110を冷却しつつ、処理釜110内の残存水蒸気を処理釜110から排出するようにした。よって、水熱処理後の処理釜を冷却水との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で、残存水蒸気を排出できる。このため、既述した水熱処理の処理環境維持に加え、次回の被処理物の水熱処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。したがって、前記処理釜の周囲に形成した中空の流体導入部に流体を導入して該導入した流体と前記処理釜との間の熱交換を可能とする熱交換釜に対して、前記水熱処理の終了後に、前記処理釜に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する工程と、前記水熱処理の終了後に前記処理釜に残存する残存水蒸気を前記処理釜から排出する工程とを有していてもよい。
しかも、熱交換釜140（流体導入部141）への冷却水導入に際しては、導入する冷却水の温度が図3に示すように徐々に低くなるようにしたので、熱交換（冷却）の対象となる処理釜110を急激な温度変化（温度低下）に晒さないようにできることから、処理釜の耐久性確保の観点において好ましい。こうした冷却水温度の調整に当たっては、処理釜110に導入される水蒸気の熱を熱交換用配管188にて利用するので、エネルギー効率の上から、好ましい。
また、熱交換釜140（流体導入部141）への冷却水導入に加え、次回の前記被処理物の水熱処理に際して、熱交換釜140（流体導入部141）に導入済みの冷却水の排出を行った後、ボイラ120の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の水熱処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても処理釜を昇温できるので、次回の水熱処理の環境維持に対して寄与できる。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら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なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記の実施例では、処理釜110における処理環境維持に際して、蒸気加熱ヒータによる水上気化熱、コンプレッサ135による事前の高圧エアー導入、残存水蒸気を用いた次回処理用の被処理物の昇温を併用したが、これらを、処理釜110の内容積や、被処理物の種類、水熱処理の際の環境（温度・圧力）に応じて、適宜選択して採用することもできる。
本発明において工程（ｂ）は水熱処理された被処理物から液体を分離する工程である。工程（ａ）において水熱処理された被処理物は、１ｍｍ角の網目を有する網目状部材を通過させられることによって、固体と液体とに分離される。網目状部材を通過した被処理物は、液体として工程（ｃ）で処理される。一方、網上部材を通過できなかった被処理物は、固体として廃棄される。
以下、本発明における（ｃ）工程について説明する。
（ｃ）工程は、分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程である。
前記工程（ｃ）において、分離された液体と、嫌気性細菌および好気性細菌を含む活性汚泥とを曝気下で接触させてもよい。
曝気において、溶存酸素量は、後述する粒状体を形成するために必要な溶存酸素量の観点から、２ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、３ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。また、定常的に生分解処理を行うのに必要な溶存酸素量の観点から、上限が８ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。かかる溶存酸素量は、DOメーターOM12（株式会社堀場製作所製）等を用いて測定することができ、処理槽内へ空気を送るファンの回転数の調整等により容易に制御することができる。
本発明に用いられる活性汚泥中の好気性細菌および嫌気性細菌は、特に限定はされないが、特定の酸素条件下で無機物質と凝集体を形成し、粒状体となるものであればよく、さらに、かかる粒状体によって被処理物から分離された液体を生分解処理するものであればよい。
また、活性汚泥中の粒状体に好気性細菌と嫌気性細菌とが共存しているため、好気性細菌の分解に適した被処理物から分離された液体も、嫌気性細菌の分解に適した被処理物から分離された液体も処理することができる。特に嫌気性細菌による処理が適した窒素、リンなどの分解にも効果的である。
さらにまた、処理槽における被処理物から分離された液体の分解時の臭気を防止することができる。臭気を防止できる理由として、通常、嫌気性細菌による生分解処理時にはメタン等の臭気物質が発生するが、本発明では、粒状体の中心部で嫌気性細菌が発生させた臭気物質を嫌気性細菌の周囲に位置する好気性細菌が酸化するため、臭気物質の放出が防止できること、また、処理槽内が好気性であることが臭気の防止に大きく寄与していることが挙げられる。
本発明は、該粒状体および該被処理物から分離された液体が含まれる処理槽内の溶存酸素量を制御する方法であってもよい。
本発明において、生分解される処理槽は、該粒状体および該被処理物から分離された液体が含まれる処理槽であって、被処理物から分離された液体を分解する槽のことをいう。具体的には、曝気槽などが処理槽として使用されるが、曝気槽は、１つまたは複数を使用してもよく、廃液を溜めておく原水槽と組み合わせてもよい。
また、処理槽に用いられる液中膜は、特に限定は無いが、中空糸膜あるいは平膜が好ましい。
本発明において、好気性細菌および嫌気性細菌が無機物質に凝集した粒状体と、被処理物から分離された液体とを溶存酸素量２ｍｇ／Ｌ以上の条件下に接触させた後に、さらに処理槽の液中膜でろ過してもよい。
また、本発明では、一つの処理槽内で好気性細菌による処理と、嫌気性細菌による処理とを同時に行うことができるため、処理槽の増加を防止することができ、処理設備、処理工程を低減することができる。
前記液体と前記活性汚泥の接触後に液中膜で前記液体をろ過する工程をさらに含むことが好ましい。
また、好気性細菌と嫌気性細菌とを含む細菌群と、好気性細菌と嫌気性細菌とを凝集させる無機物質とを混合する工程を含むことが好ましい。
本発明において、粒状体における無機物質の割合は、好気性細菌と嫌気性細菌とを充分に凝集させる観点から、好ましくは２０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０重量％、さらに好ましくは４０〜５０重量％であることが好ましい。かかる無機物質の割合は、組成分析、具体的には乾燥により有機分を除去した後の物質を、蛍光Ｘ線分析などを用いることで算出することができる。
本発明に用いられる無機物質は、細菌の凝集、保持が可能な空間を形成できる物質であればよく、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムであることが好ましい。さらに、カルシウムは、細菌を凝集、保持するための空間を形成する観点から、方解石型炭酸カルシウムであることがより好ましい。
加えて、無機物質が好気性細菌と嫌気性細菌とを凝集させるため、自己凝集性能を持たない細菌をも凝集させ、粒状化させることができ、自己凝集能によらず被処理物から分離された液体に適した細菌を用いて生分解処理を行うことができる。
本発明において、前記被処理物は可燃性有機物であることが好ましく、可燃性有機物は、木くず、紙くず、生ゴミ、およびプラスチック製品からなる群より選択される１種以上であることがより好ましい。
本実施形態において、被処理物として水熱処理装置に投入する可燃性有機物の重量を１００とすると、生分解処理で処理水とされる割合は約９０ｗｔ％であり、固形分として排出される割合は約１０ｗｔ％とすることができる。
本実施形態において、被処理物として水熱処理装置に投入する可燃性有機物の重量を１００とすると、生分解処理で処理水とされる割合は約９０ｗｔ％であり、固形分として排出される割合は約１０ｗｔ％とすることができる。
以下、本発明の工程（ｃ）の実施形態を図面に基づいて説明する。
被処理物から分離された液体を、図４に示される処理プラントで処理した。以下、各部材の符号は、図４に基づく。具体的には、被処理物から分離された液体を、水中ポンプ２（エバラ社製、商品名：水中ポンプＤＷＶ６．１５Ｓ）で、５００Ｌ容量タンクからなる原水槽１に逐次的に移送した。なお、原水槽１には、被処理物から分離された液体３５０Ｌが貯留されるようにした。また、原水槽１において、被処理物から分離された液体を、堀場製作所製ｐＨ計（Ｂ−２１）で測定しながら、２５重量％ 水酸化ナトリウム又は１８重量％硫酸を添加することにより、ｐＨを所定値に調整した。
被処理物から分離された液体を、図４に示される処理プラントで処理した。以下、各部材の符号は、図４に基づく。具体的には、被処理物から分離された液体を、水中ポンプ２（エバラ社製、商品名：水中ポンプＤＷＶ６．１５Ｓ）で、５００Ｌ容量タンクからなる原水槽１に逐次的に移送した。なお、原水槽１には、被処理物から分離された液体３５０Ｌが貯留されるようにした。また、原水槽１において、被処理物から分離された液体を、堀場製作所製ｐＨ計（Ｂ−２１）で測定しながら、２５重量％ 水酸化ナトリウム又は１８重量％硫酸を添加することにより、ｐＨを所定値に調整した。
被処理物から分離された液体を、エアレーション下で攪拌しながら、水中ポンプ２で、原水槽１から、３４０Lの曝気槽３（５００×４５０×１６００mm、有効体積３４０Ｌ）に移送した。曝気槽３には、好気性細菌、嫌気性細菌を含む活性汚泥および好気性細菌、嫌気性細菌を凝集させる無機物質が導入されている。なお、原水槽１から曝気槽３への廃水の移送は、曝気槽３に設けた水位センサー５（電極棒）を用い、曝気槽３における被処理物から分離された液体の滞留時間が所定時間となるように行なわれた。
曝気槽３は、処理液をろ過するための中空糸膜（１ｍ2、東レ株式会社製、商品名：ＳＵＲ１３４）１０枚からなる中空糸膜ユニット４と、エアー曝気するための散気管６とから構成される。散気官６からのエアーによって曝気槽３内が溶存酸素量２ｍｇ／Ｌ以上に保たれる。これによって、無機物質に好気性細菌および嫌気性細菌が凝集した凝集体の表面側には主として好気性細菌が存在し、凝集体の内部（中心）側には主として嫌気性細菌が存在する粒状体となる。この粒状体は直径が１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
本実施形態では、好気性細菌、嫌気性細菌を含む活性汚泥と被処理物から分離された液体とを接触させることにより生分解処理を行っている。活性汚泥中の好気性細菌、嫌気性細菌を含む粒状体は、次のように生成されると考えられる。粒状体の生成過程について図５を用いて説明する。まず、好気性細菌１０１、嫌気性細菌１０２を含む廃液中に無機物質１０３としてのカルシウム、より詳しくは方解石型炭酸カルシウムを投入する。これにより、無機物質１０３に好気性細菌１０１および嫌気性細菌１０２が凝集して、凝集体１０９を形成する。
次に、この凝集体１０９を溶存酸素量２ｍｇ／Ｌ以上として処理する。これによって、凝集体の表面側には主として好気性細菌１０１が存在し、凝集体１０９の内部（中心）側には主として嫌気性細菌１０２が存在する粒状体１００が形成される。つまり、好気性細菌１０１と嫌気性細菌１０２が共存した状態の粒状体１００が形成される。
中空糸膜ユニット４は、曝気槽３において、散気管６の直上に、曝気槽３内の中心に配置され、散気管６からのエアー曝気を十分うけるように配置される。散気管６は、曝気槽３の下部に配置され、エアー曝気により、曝気槽３全体を攪拌しうる。曝気槽３において、曝気は、散気管から供給されるエアーが中空糸膜ユニット４を通り、曝気槽３壁面を降下し、粒状体も同様に対流する。
曝気槽３内の被処理物から分離された液体におけるＭＬＳＳは、曝気槽内を数回測定した平均値で１００００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。また、ＭＬＶＳＳの平均値は８０００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。
さらに、曝気槽３では、活性汚泥の粒状体と被処理物から分離された液体との混合物に、マグネシウム化合物、ケイ素化合物、Ｅｔ−ＯＨおよび燐酸二アンモニウムの少なくとも一つを含む処理剤として、珪藻土、硫酸マグネシウム及びニュートリエントブロス〔極東製薬製；ゼラチン部分加水分解物５：肉抽出物３で含有〕、Ｅｔ−ＯＨおよび燐酸二アンモニウムを逐次的に添加した。曝気槽３への供給空気量は、８０Ｌ／分とし、それにより、混合物中における溶存酸素量（ＤＯ）を、２ｍｇ／Ｌ以上に維持した。
その後、曝気槽３を通した処理水のＢＯＤ、ＣＯＤ等を測定した。生物化学的酸素要求量(ＢＯＤ)、化学的酸素要求量(ＣＯＤ)、全窒素量及び全リン量のそれぞれを測定した。ＢＯＤは、慣用の手法により、５日間培養後の試料中における溶存酸素量と、培養前の試料中における溶存酸素量とを、商品名：ＤＯメーターＯＭ１２(株式会社堀場製作所製)を用いて測定し、得られた培養前後の溶存酸素量の数値に基づき算出した。ＣＯＤは、過マンガン酸カリウムを用いて化学的に消費される酸素量を測定することにより、評価した。ＴＯＣ（全有機炭素）は、島津製作所製全有機体炭素計ＴＯＣ−４１１０を使用して測定した。
全窒素量（Ｔ−Ｎ）は、紫外吸光光度法に従い、水酸化ナトリウムとペルオキソニ硫酸カリウムとを被処理物から分離された液体に添加し、得られた混合物を、１２０℃、３０分間加熱した。それにより得られた産物に塩酸を添加し、得られた産物の２２０ｎｍにおける吸光度を測定することにより評価した。全リン量（Ｔ−Ｐ）は、硝酸一硫酸分解法に従い、被処理物から分離された液体に、硝酸を添加して、加熱し、濃縮後、得られた産物に、硝酸と硫酸とを添加し、加熱してリン化合物をリン酸イオンに変え、かつ有機物を分解し、得られた産物中におけるリン酸イオンを、モリブデン青(アスコノレピン酸還元)吸光光度法で測定することにより評価した。
以下、本発明の他の態様について説明する。
図６に示すように、前記工程（ｂ）において液体を分離した後に発生する固体分を焼却処理する工程を含むことが好ましい。これによれば、投入被処理物を１００ｗｔ％に対する焼却処理後の割合を約１ｗｔ％とでき、排出物を低減することができる。
図７に示すように、前記工程（ｃ）の前に前記液体から塩素を除去する工程を含むことが好ましい。食品には防腐剤として、ＯＣＩ−形態の塩素が含まれている。この塩素は強力な酸化剤として働く。塩素除去工程では、例えば原水のＯＲＰが０ｍＶとなるようにソービス（亜硫酸ナトリウム）による還元処理を行っている。これによれば、より具体的に被処理物を処理することができる。
図８に示すように、前記工程（ｂ）において液体を分離した後に発生する固体分を微粉砕処理する工程を含むことが好ましい。微粉砕処理では、例えばボールミルを用いて粉砕を行うことができる。この処理により固体分は、例えば、平均粒径２０〜１００μｍ、最大粒径１８０μｍ、最小粒径１０μｍの微粉状となる。なお、微粉砕処理は固体分の水分量が約２〜３ｗｔ％以下の状態で行われることが望ましい。
この微粉砕処理によれば、（ｃ）工程では処理が難しい固体をも、（ｃ）工程で分解することができる。これによると、図８に示す処理系内で廃棄物を出すことなく、被処理物の処理が可能となる。
この微粉砕処理によれば、（ｃ）工程では処理が難しい固体をも、（ｃ）工程で分解することができる。これによると、図８に示す処理系内で廃棄物を出すことなく、被処理物の処理が可能となる。
図９に示すように、前記工程（ｂ）で生成した固形分を焼却処理した際の熱と、前記工程（ｃ）の生分解処理水から生じた熱とを、前記工程（ａ）で用いることが好ましい。処理水の温度は、季節によっても異なるが外気温＋２５℃程度である。つまり、より少ない熱量で（ａ）工程で使用される水蒸気を生成することができる。これにより、より少ないエネルギーで処理を行うことができる。
図１０に示すように、前記焼却処理において発生する灰を前記工程（ｃ）の細菌の添加剤として用いることが好ましい。一般的に、灰には燃焼によっては消滅しないシリカ分が存在する。このシリカ分が菌を活性化させると考えられるため、通常は廃棄物として処理される灰をも再利用することができる。
（ｃ）工程で生じた余剰活性汚泥を被処理物として再水熱処理する工程をさらに含むことが好ましい。
以上図に基づいて、各実施形態を説明したが、例えば図１１に示すように、これらを組み合わせてもよいことは当然である。
以上図に基づいて、各実施形態を説明したが、例えば図１１に示すように、これらを組み合わせてもよいことは当然である。
１００…水熱処理装置
１１０…処理釜
１１１…投入口
１１２…排出口
１１３…攪拌羽根
１１４、１１５…開口開閉機器
１１６…モータ
１２０…ボイラ
１３５…コンプレッサ
１３６…バルブ
１４０…熱交換釜
１４１…流体導入部
１４２…冷却水排出管
１４３…水蒸気排出管
１４４…バルブ
１５０…冷却装置
１５１…第１タンク
１５２…第２タンク
１５３…混合バルブ
１５４…冷却配管
１５５…バルブ
１６０…廃棄物投入ホッパ
１７０…制御装置
１８０…水蒸気導入管
１８０ａ〜１８０ｃ…分岐水蒸気導入管
１８１…分岐水蒸気導入管
１８２…噴出孔
１８３、１８４…バルブ
１８５…分岐水蒸気導入管
１８６…バルブ
１８７…減圧機器ユニット
１８８…熟交換用配管
１８９…分流バルブ
１９０…センサ
１９２…センサ
１９３…水蒸気放出管
１９４…バルブ
１９５…サイレンサ
１９６…水蒸気還流管
１９７…バルブ
１９８…アキュムレータ
１９９…バルブ
２００…釜温度センサ
２０１…釜圧力センサ
１ 原水槽
２ 水中ポンプ
３ 曝気槽
４ 中空糸膜ユニット
５ 水位センサー
６ 散気管
１００ 粒状体
１０１ 好気性細菌
１０２ 嫌気性細菌
１０３ 無機物質（カルシウム、方解石型の炭酸カルシウム）
１０９ 凝集体
１１０…処理釜
１１１…投入口
１１２…排出口
１１３…攪拌羽根
１１４、１１５…開口開閉機器
１１６…モータ
１２０…ボイラ
１３５…コンプレッサ
１３６…バルブ
１４０…熱交換釜
１４１…流体導入部
１４２…冷却水排出管
１４３…水蒸気排出管
１４４…バルブ
１５０…冷却装置
１５１…第１タンク
１５２…第２タンク
１５３…混合バルブ
１５４…冷却配管
１５５…バルブ
１６０…廃棄物投入ホッパ
１７０…制御装置
１８０…水蒸気導入管
１８０ａ〜１８０ｃ…分岐水蒸気導入管
１８１…分岐水蒸気導入管
１８２…噴出孔
１８３、１８４…バルブ
１８５…分岐水蒸気導入管
１８６…バルブ
１８７…減圧機器ユニット
１８８…熟交換用配管
１８９…分流バルブ
１９０…センサ
１９２…センサ
１９３…水蒸気放出管
１９４…バルブ
１９５…サイレンサ
１９６…水蒸気還流管
１９７…バルブ
１９８…アキュムレータ
１９９…バルブ
２００…釜温度センサ
２０１…釜圧力センサ
１ 原水槽
２ 水中ポンプ
３ 曝気槽
４ 中空糸膜ユニット
５ 水位センサー
６ 散気管
１００ 粒状体
１０１ 好気性細菌
１０２ 嫌気性細菌
１０３ 無機物質（カルシウム、方解石型の炭酸カルシウム）
１０９ 凝集体
Claims (9)
- （ａ）亜臨界条件下で被処理物を水熱処理する工程、
（ｂ）水熱処理された被処理物から液体を分離する工程、および
（ｃ）分離された液体を嫌気性細菌と好気性細菌を含む活性汚泥を用いて生分解処理する工程
を含む、被処理物の処理方法。 - 前記工程（ｃ）において、分離された液体と、嫌気性細菌および好気性細菌を含む活性汚泥とを曝気下で接触させる、請求項１記載の方法。
- 前記被処理物が可燃性有機物である、請求項１または２記載の方法。
- 前記可燃性有機物が、木くず、紙くず、生ゴミ、およびプラスチック製品からなる群より選択される１種以上である、請求項３記載の方法。
- 前記工程（ｂ）において液体を分離した後に発生する固体分を焼却処理する工程を含む請求項１〜４いずれかに記載の方法。
- 前記焼却処理において発生する灰を前記工程（ｃ）の細菌の添加剤として用いる請求項５記載の方法。
- 前記工程（ｃ）の前に前記液体から塩素を除去する工程を含む請求項１〜６いずれかに記載の方法。
- 前記工程（ｂ）において液体を分離した後に発生する固体分を微粉砕処理する工程を含む請求項１〜７いずれかに記載の方法。
- 前記工程（ｂ）で生成した固形分を焼却処理した際の熱と、前記工程（ｃ）の生分解処理水から生じた熱とを、前記工程（ａ）で用いる請求項１〜８いずれかに記載の方法。
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| JP2008051421A JP2009207957A (ja) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | 被処理物の処理方法 |
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