JP2014131796A - 流体浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】廃水Wと空気との混合流体を加熱及び加圧しながら、廃水Wの有機物を酸化反応によって分解して廃水Wを浄化する反応槽20を備える流体浄化装置において、古紙を粉砕して紙片を得る細断機41と、紙片を水と混合して高濃度有機性スラリーを得るための水ダンク45、水供給ポンプ46、スラリー攪拌機47、スラリータンク及び48と、廃水Wと高濃度有機性スラリーとを混合して反応槽20に圧送する混合圧送手段を設けた。
【選択図】図5
Description
まず、実施形態に係る流体浄化装置の基本的な構成について説明する。図1は、実施形態に係る流体浄化装置の反応槽20を示す縦断面図である。また、図2は、反応槽20の分解縦断面図である。内筒22は、酸に強いチタン(Ti)からなる筒である。チタンからなるものに代えて、Ta、Au、Pt、Ir、Rh、又はPdからなるものを用いてもよい。また、Ti、Ta、Au、Pt、Ir、Rh、及びPdのうち、少なくとも何れか1つを含む合金からなるものを用いてもよい。
本発明者らは、高濃度有機性スラリーSの原料になる有機性固形破棄物として、シュレッダーダストや使用済みの感熱紙に着目した。シュレッダーダストは、情報保護のために、印刷済みの紙をシュレッダーによって細断したものである。紙の繊維を細かく切断してしまうことから、再生紙として再生することが困難になっている。このため、資源ごみとして回収されることは殆ど無く、可燃ごみとして捨てられて焼却されるのが一般的である。また、微粒状の塩基性無色染料、呈色剤、増感剤、無機顔料等を含む感熱層が原紙の表面上に積層された感熱紙は、インクやトナーなどを使用することなく画像を記録することができるという利点を有する反面、再利用が困難であるという欠点を有する。財団法人 古紙再生促進センターによって規定された標準品質規格では、感熱紙は禁忌品B類に分類されており、製紙原料に混入することが好ましくない紙とされている。このため、使用済みの感熱紙は、再生紙の製造のために再利用されることなく、焼却処分されるのが一般的であり、再資源化されることが殆ど無かった。従来は焼却処分されていたシュレッダーダストや感熱紙を高濃度有機性スラリーSの原料とすることで、資源の有効利用を図ることが可能になる。
まず、実験1を行った。具体的には、印刷済みの感熱紙をシュレッダーで3×8[mm]程度に細断した。そして、その紙片と純水とを混合しながら、製紙工程で一般的に用いられる叩解機を用いて感熱紙の繊維を解繊させて、4[wt%]の高濃度有機性スラリーを得た。この高濃度有機性スラリーを1リッターのメスシリンダーに入れてしばらく放置したところ、紙の繊維が沈殿してメスシリンダーの底に堆積した。沈殿した紙の繊維を拡散させるために、メスシリンダーを手で激しく振ったが、繊維は全く拡散することなく、底に沈んだままであった。メスシリンダーを上下逆さまにすると、水だけがこぼれ落ちて、繊維はメスシリンダーの底に貼り付いたままとなり、綿のように強固に凝集していた。繊維を顕微鏡で観察したところ、長さ800〜900[μm]の繊維が複雑に絡み合っていた。より詳しくは、個々の繊維はそれぞれ長さ800〜900[μm]程度に分断されているものの、それらが複雑に絡み合って、綿状の1つの大きな塊を形成していた。メスシリンダを激しく振っても、複雑に絡み合った繊維をほぐすことはできず、綿状の塊のままになっているのである。
図7は、第3実施例に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。第3実施例に係る流体浄化装置は、原水タンク1、原水攪拌機2、原水供給ポンプ3、原水圧力計4、原水出口弁5、酸化剤圧送ポンプ6、酸化剤圧力計7、酸化剤出口弁8、熱交換器9、熱媒体タンク10、熱交換ポンプ11、出口圧力計12などを備えている。また、反応出口弁13、気液分離器14、反応槽20、反応槽温度計24、反応槽入口弁30、細断機41、遊星ボールミル42、紙粉貯留ホッパー43、紙粉投入弁44、水タンク45、水供給ポンプ46、なども備えている。更には、フィルター54、図示しない制御部なども備えている。
[態様A]
浄化対象流体(例えば廃水W)と酸化剤(例えば空気A)との混合流体を加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽(例えば反応槽20)を備える流体浄化装置において、有機性固形廃棄物(例えば古感熱紙)を粉砕して有機性粉砕物(例えば紙粉)を得る粉砕手段(例えば遊星ボールミル42)と、有機性粉砕物を液体(例えば水)と混合して高濃度有機性スラリーを得る混合手段(例えばスラリー攪拌機47、スラリータンク48、水タンク45、水供給ポンプ46)とを設けるとともに、浄化対象流体と前記高濃度有機性スラリーとを混合して前記反応槽に圧送する混合圧送手段、あるいは、前記高濃度有機性スラリーを浄化対象流体とは別に前記反応槽に向けて圧送するスラリー圧送手段(例えばスラリー圧送ポンプ49)を設けたことを特徴とするものである。
態様Bは、態様Aにおいて、前記粉砕手段として、球体と有機性固形廃棄物とを収容する容器を公転させながら自転させることにより、前記球体を公転の遠心力によって前記容器の内壁に向けて押さえ付けながら、前記容器の自転によって前記球体と前記内壁との間で有機性固形廃棄物を粉砕する構成のものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、有機性固形破棄物として古紙を用いた場合であっても、その古紙の繊維を細かく粉砕してポンプ移送可能な高濃度有機性スラリーを得ることができる。
態様Cは、態様Bにおいて、前記粉砕手段として、遊星ボールミル(例えば遊星ボールミル42)を用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、粉砕手段として、市販の遊星ボールミルを用いることで、紙を原料とするポンプ移送可能な高濃度有機性スラリーを安価な構成で得ることができる。
態様Dは、態様B又はCにおいて、前記有機性固形廃棄物として、古紙を用いることを特徴とするものである。かかる構成では、古紙を反応槽内での発熱エネルギーとして有効利用することができる。
態様Eは、態様Dにおいて、前記古紙として、古感熱紙を用いることを特徴とするものである。かかる構成では、従来では無駄に焼却処分されていた感熱紙を反応槽内での発熱エネルギーとして有効利用することができる。
態様Fは、態様D又はEの流体浄化装置において、前記古紙を細断する細断手段(例えば細断機41)を設け、細断手段によって細断された紙片を前記粉砕手段に供給するようにしたことを特徴とするものである。かかる構成では、紙を細断手段によって紙片にした状態で粉砕手段に供給することで、そのままの状態で供給する場合に比べて、粉砕手段の負荷を軽減することができる。
態様Gは、態様Fであって、前記粉砕手段によって粉砕された紙粉と液体(例えば水)とを混合して液体中の紙粉の濃度を4〜15[wt%]にするように前記混合手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、安定運転期には、浄化対象流体中の有機物、及び高濃度有機性スラリー中の有機物の酸化分解に伴う発熱だけで、反応槽内の温度を所望の温度まで昇温させることが可能になるほどに高濃度の高濃度有機性スラリーを得ることができる。
態様Hは、態様A〜Gの何れかにおいて、前記反応槽、又は前記反応槽の中の混合流体、の温度を検知する温度検知手段(例えば反応槽温度計24)と、酸化剤を前記反応槽に向けて圧送する酸化剤圧送手段(例えば酸化剤圧送ポンプ6)とを設けるとともに、浄化対象流体に対する高濃度有機性スラリーの混合比、あるいは、前記スラリー圧送手段による高濃度有機性スラリーの圧送速度を、前記温度検知手段による検知結果に基づいて制御する制御手段(例えば制御部)を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、反応槽に対する高濃度有機性スラリーの単位時間あたりにおける流入量の調整によって反応槽内の温度を所定範囲内に制御することができる。
態様A〜Gの何れかにおいて、前記反応槽、又は前記反応槽の中の混合流体、の温度を検知する温度検知手段と、酸化剤を前記反応槽に向けて圧送する酸化剤圧送手段とを設けるとともに、浄化対象流体と高濃度有機性スラリーとの混合物の有機物濃度を、前記温度検知手段による検知結果に基づいて調整する制御手段を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、浄化対象流体と高濃度有機性スラリーとの混合物の有機物濃度を調整することで、反応槽内の温度を所定範囲内に制御することができる。
A:空気(酸化剤)
S:高濃度有機性スラリー
6:酸化剤圧送ポンプ(酸化剤圧送手段)
20:反応槽
24:反応槽温度計(温度検知手段)
41:細断機
42:遊星ボールミル(粉砕手段)
45:水タンク(混合手段の一部)
46:水供給ポンプ(混合手段の一部)
47:スラリー攪拌機47(混合手段の一部)
48:スラリータンク(混合手段の一部)
49:スラリー圧送ポンプ(スラリー圧送手段)
Claims (9)
- 浄化対象流体と酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解して浄化対象流体を浄化する反応槽を備える流体浄化装置において、
有機性固形廃棄物を粉砕して有機性粉砕物を得る粉砕手段と、有機性粉砕物を液体と混合して高濃度有機性スラリーを得る混合手段とを設けるとともに、
浄化対象流体を前記高濃度有機性スラリーと混合して前記反応槽に圧送する混合圧送手段、あるいは、前記高濃度有機性スラリーを浄化対象流体とは別に前記反応槽に向けて圧送するスラリー圧送手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項1の流体浄化装置において、
前記粉砕手段として、球体と有機性固形廃棄物とを収容する容器を公転させながら自転させることにより、前記球体を公転の遠心力によって前記容器の内壁に向けて押さえ付けながら、前記容器の自転によって前記球体と前記内壁との間で有機性固形廃棄物を粉砕する構成のものを用いたことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項2の流体浄化装置において、
前記粉砕手段として、遊星ボールミルを用いたことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項2又は3の流体浄化装置において、
前記有機性固形廃棄物として、古紙を用いることを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項4の流体浄化装置において、
前記古紙として、古感熱紙を用いることを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項4又は5の流体浄化装置において、
前記古紙を細断する細断手段を設け、細断手段によって細断された紙片を前記粉砕手段に供給するようにしたことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項6の流体浄化装置であって、
前記粉砕手段によって粉砕された紙粉と液体とを混合して液体中の紙粉の濃度を4〜15[wt%]にするように前記混合手段を構成したことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項1乃至7の何れかの流体浄化装置において、
前記反応槽、又は前記反応槽の中の混合流体、の温度を検知する温度検知手段と、酸化剤を前記反応槽に向けて圧送する酸化剤圧送手段とを設けるとともに、
浄化対象流体に対する高濃度有機性スラリーの混合比、あるいは、前記スラリー圧送手段による高濃度有機性スラリーの圧送速度を、前記温度検知手段による検知結果に基づいて制御する制御手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。 - 請求項1乃至7の何れかの流体浄化装置において、
前記反応槽、又は前記反応槽の中の混合流体、の温度を検知する温度検知手段と、酸化剤を前記反応槽に向けて圧送する酸化剤圧送手段とを設けるとともに、
浄化対象流体と高濃度有機性スラリーとの混合物の有機物濃度を、前記温度検知手段による検知結果に基づいて制御する制御手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。
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