JP3440835B2 - 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法 - Google Patents
高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機性廃棄物処理方
法に係り、水の超臨界温度以上かつ水の超臨界圧力未満
の水蒸気を用いることにより、高い分解率を維持しなが
ら設備費、運転動力費を削減する有機性廃棄物処理方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、有機性廃棄物の処理方法として、
焼却法、溶融法、湿式酸化処理法、超臨界水酸化処理法
が知られている。まず、焼却法は、有機性廃棄物を温度
６００〜８００℃で焼却するものである。現在、焼却法
は広く普及しているが、ＮＯｘ、ダイオキシンなどの有
害物質が発生するという課題がある。今後、排ガス規制
の強化が予想されるため、後処理のための費用が高くな
ると考えられる。 【０００３】溶融法は、有機性廃棄物に燃料を添加し、
温度１５００℃程度で溶融し、スラグとするものであ
る。溶融法によれば、有機性廃棄物を無害なスラグに変
換することができるが、燃料の添加によるコスト増加が
課題である。 【０００４】湿式酸化法は、温度２５０℃程度、圧力１
０ＭＰａ程度の液体の水中で有機性廃棄物酸化処理する
ものである。これは、水中への酸素の溶解量が少なく、
反応速度が小さいため、有機性廃棄物の酸化が不十分と
なり、排水および排ガスの再処理が必要になることから
ほとんど普及していない。 【０００５】超臨界水酸化法は、温度３７４℃以上、圧
力２２ＭＰａ以上の超臨界水中で有機性廃棄物を酸化処
理するものである。超臨界水は誘電率が小さいため、有
機物の良好な溶媒となり、また、酸素とも任意の割合で
混合する。このため、有機性廃棄物を短時間で酸化処理
することができる。しかし、圧力が高く、有機性廃棄物
の供給ポンプ、酸素圧縮機が特殊になるため、コストが
高くなる問題があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
性廃棄物の湿式処理方法の処理効率を高く維持しなが
ら、設備費、運転動力費を削減することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、臨界温度以上かつ臨界圧力未満の水蒸気
中で有機性廃棄物を酸化処理するように構成したもので
ある。すなわち、本発明は、有機物を含有する廃棄物を
処理する方法において、廃棄物を高温高圧水蒸気中で酸
化処理するが、特に反応器内温度が５００℃以上、反応
器内の水蒸気の分圧が５ＭＰａ以上、２２ＭＰａ（水の
臨界圧力）未満であるように調整したものである。この
場合において、反応器が管状であり、その内径が反応器
内の流れが乱流になるような径に設定されていることが
望ましい。 【０００８】 【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態を示
す。本実施形態では、固形物濃度が１０％以下の下水汚
泥を連続的に処理するものである。下水汚泥１０は汚泥
供給ポンプ２０で５ＭＰａまで加圧される。加圧された
汚泥は、熱交換器３０で６００℃程度の反応器流出液４
０と熱交換することにより３００℃程度まで加熱され
る。次いで、汚泥は、酸素圧縮機５０で加圧された酸素
６０と混合され、反応器７０内で酸化処理される。反応
器７０の入口温度条件は下水汚泥の固形物濃度や発熱量
にもよるが、大体３００℃程度を必要としている。酸素
６０は下水汚泥中の有機物が完全に酸化される量を供給
するものとされ、５ＭＰａの圧力で供給されるようにな
っている。反応器７０に導入された汚泥は、反応器７０
の内部で、汚泥の温度が、自身の反応熱によって６００
℃程度まで上昇する。すなわち、常温の水の誘電率は８
０程度であるが、３００〜６００℃という高温になって
いる反応器中の水蒸気の誘電率は２〜２０程度になって
いる。このような条件下では、ラジカルな反応が進行し
やすい。つまり、汚泥中の有機物の一部は分解して遊離
基となる。その遊離基は、より分子量が小さく簡単な遊
離基と安定（遊離基でないという意味）な分子に分裂す
る。次いで、小さくなった有機物は酸素により酸化さ
れ、二酸化炭素と水、窒素に変換される。ラジカル反応
は反応速度が大きいため、汚泥の分解反応も高速に進行
する。反応器流出液４０は熱交換器３０で冷却された
後、冷却器８０で更に冷却される。冷却された反応器流
出液は、気液固分離器９０でＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2などの排
ガス１００や、処理水（Ｈ2Ｏ）１１０および汚泥中無
機物の酸化物（ＳｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3）などである灰１２
０に分離されるとともに減圧される。なお、熱交換器３
０での交換熱量が充分でない場合には、ヒータ１３０で
加熱する。 【０００９】図２に、回分（バッチ）実験で確認した水
分圧と汚泥のＴＯＣ（全有機炭素量）分解率の関係を示
す。温度４００℃のときには、水分圧５〜２５ＭＰａで
良好なＴＯＣ分解率が得られた。表１に排ガスの組成を
示す。 【表１】 【００１０】超臨界水酸化では、有害物質であるＮＯ
ｘ、ＳＯｘは発生しないといわれている。本実験でもＮ
Ｏｘ、ＳＯｘの発生量は極めて少なかった。本実施形態
に依れば、超臨界水酸化より低コストで、有害物質であ
るＮＯｘ、ＳＯｘをほとんど発生させずに良好な処理水
質を得ることができる。 【００１１】図３に本発明の他の実施形態を示す。本実
施形態は図１に示す実施形態の反応器７０を管状にした
ものである。反応器１４０の内径は、反応器１４０内で
汚泥の流れが乱流となるように小径とする。すなわち、
反応器１４０の内径は次式で表せられる。 【数１】ｄ＜ρＱ／７５０πη 【００１２】ここで、ｄは内径（ｍ）、ρは反応器１４
０内における汚泥中の水の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑは処
理量（ｍ３／ｓ）、ηは反応器１４０内における粘度
（Ｐａ・ｓ）である。なお、乱流とするには、汚泥流速
を速くすることでも実現できる。反応器１４０内の流れ
を乱流とすることにより、汚泥中の固形物と水および酸
素との接触効率が高くなり、処理効率が向上する。 【００１３】以上説明したように、本発明に係る高温高
圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法は、有機性の下
水汚泥を水の超臨界圧力に達しない圧力条件で反応器に
投入し、併せて反応器内の温度条件は水の超臨界温度
（３７４℃）より高い温度条件にて反応させることによ
り、汚泥中の炭素を酸化し、同時に窒素をアンモニアに
変化させて処理するため、超臨界水酸化による方法に比
較して、有害物質の発生率を抑制しつつ、効率的に有機
性廃棄物を処理することができる。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、超臨界水酸化法より低
圧で、有害物質であるＮＯｘ、ＳＯｘをほとんど発生す
ることなく、超臨界水酸化と同等の処理水質を得ること
ができる。したがって、超臨界水酸化より低コストで有
機性廃棄物を処理することができる。
法に係り、水の超臨界温度以上かつ水の超臨界圧力未満
の水蒸気を用いることにより、高い分解率を維持しなが
ら設備費、運転動力費を削減する有機性廃棄物処理方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、有機性廃棄物の処理方法として、
焼却法、溶融法、湿式酸化処理法、超臨界水酸化処理法
が知られている。まず、焼却法は、有機性廃棄物を温度
６００〜８００℃で焼却するものである。現在、焼却法
は広く普及しているが、ＮＯｘ、ダイオキシンなどの有
害物質が発生するという課題がある。今後、排ガス規制
の強化が予想されるため、後処理のための費用が高くな
ると考えられる。 【０００３】溶融法は、有機性廃棄物に燃料を添加し、
温度１５００℃程度で溶融し、スラグとするものであ
る。溶融法によれば、有機性廃棄物を無害なスラグに変
換することができるが、燃料の添加によるコスト増加が
課題である。 【０００４】湿式酸化法は、温度２５０℃程度、圧力１
０ＭＰａ程度の液体の水中で有機性廃棄物酸化処理する
ものである。これは、水中への酸素の溶解量が少なく、
反応速度が小さいため、有機性廃棄物の酸化が不十分と
なり、排水および排ガスの再処理が必要になることから
ほとんど普及していない。 【０００５】超臨界水酸化法は、温度３７４℃以上、圧
力２２ＭＰａ以上の超臨界水中で有機性廃棄物を酸化処
理するものである。超臨界水は誘電率が小さいため、有
機物の良好な溶媒となり、また、酸素とも任意の割合で
混合する。このため、有機性廃棄物を短時間で酸化処理
することができる。しかし、圧力が高く、有機性廃棄物
の供給ポンプ、酸素圧縮機が特殊になるため、コストが
高くなる問題があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
性廃棄物の湿式処理方法の処理効率を高く維持しなが
ら、設備費、運転動力費を削減することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、臨界温度以上かつ臨界圧力未満の水蒸気
中で有機性廃棄物を酸化処理するように構成したもので
ある。すなわち、本発明は、有機物を含有する廃棄物を
処理する方法において、廃棄物を高温高圧水蒸気中で酸
化処理するが、特に反応器内温度が５００℃以上、反応
器内の水蒸気の分圧が５ＭＰａ以上、２２ＭＰａ（水の
臨界圧力）未満であるように調整したものである。この
場合において、反応器が管状であり、その内径が反応器
内の流れが乱流になるような径に設定されていることが
望ましい。 【０００８】 【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態を示
す。本実施形態では、固形物濃度が１０％以下の下水汚
泥を連続的に処理するものである。下水汚泥１０は汚泥
供給ポンプ２０で５ＭＰａまで加圧される。加圧された
汚泥は、熱交換器３０で６００℃程度の反応器流出液４
０と熱交換することにより３００℃程度まで加熱され
る。次いで、汚泥は、酸素圧縮機５０で加圧された酸素
６０と混合され、反応器７０内で酸化処理される。反応
器７０の入口温度条件は下水汚泥の固形物濃度や発熱量
にもよるが、大体３００℃程度を必要としている。酸素
６０は下水汚泥中の有機物が完全に酸化される量を供給
するものとされ、５ＭＰａの圧力で供給されるようにな
っている。反応器７０に導入された汚泥は、反応器７０
の内部で、汚泥の温度が、自身の反応熱によって６００
℃程度まで上昇する。すなわち、常温の水の誘電率は８
０程度であるが、３００〜６００℃という高温になって
いる反応器中の水蒸気の誘電率は２〜２０程度になって
いる。このような条件下では、ラジカルな反応が進行し
やすい。つまり、汚泥中の有機物の一部は分解して遊離
基となる。その遊離基は、より分子量が小さく簡単な遊
離基と安定（遊離基でないという意味）な分子に分裂す
る。次いで、小さくなった有機物は酸素により酸化さ
れ、二酸化炭素と水、窒素に変換される。ラジカル反応
は反応速度が大きいため、汚泥の分解反応も高速に進行
する。反応器流出液４０は熱交換器３０で冷却された
後、冷却器８０で更に冷却される。冷却された反応器流
出液は、気液固分離器９０でＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2などの排
ガス１００や、処理水（Ｈ2Ｏ）１１０および汚泥中無
機物の酸化物（ＳｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3）などである灰１２
０に分離されるとともに減圧される。なお、熱交換器３
０での交換熱量が充分でない場合には、ヒータ１３０で
加熱する。 【０００９】図２に、回分（バッチ）実験で確認した水
分圧と汚泥のＴＯＣ（全有機炭素量）分解率の関係を示
す。温度４００℃のときには、水分圧５〜２５ＭＰａで
良好なＴＯＣ分解率が得られた。表１に排ガスの組成を
示す。 【表１】 【００１０】超臨界水酸化では、有害物質であるＮＯ
ｘ、ＳＯｘは発生しないといわれている。本実験でもＮ
Ｏｘ、ＳＯｘの発生量は極めて少なかった。本実施形態
に依れば、超臨界水酸化より低コストで、有害物質であ
るＮＯｘ、ＳＯｘをほとんど発生させずに良好な処理水
質を得ることができる。 【００１１】図３に本発明の他の実施形態を示す。本実
施形態は図１に示す実施形態の反応器７０を管状にした
ものである。反応器１４０の内径は、反応器１４０内で
汚泥の流れが乱流となるように小径とする。すなわち、
反応器１４０の内径は次式で表せられる。 【数１】ｄ＜ρＱ／７５０πη 【００１２】ここで、ｄは内径（ｍ）、ρは反応器１４
０内における汚泥中の水の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑは処
理量（ｍ３／ｓ）、ηは反応器１４０内における粘度
（Ｐａ・ｓ）である。なお、乱流とするには、汚泥流速
を速くすることでも実現できる。反応器１４０内の流れ
を乱流とすることにより、汚泥中の固形物と水および酸
素との接触効率が高くなり、処理効率が向上する。 【００１３】以上説明したように、本発明に係る高温高
圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法は、有機性の下
水汚泥を水の超臨界圧力に達しない圧力条件で反応器に
投入し、併せて反応器内の温度条件は水の超臨界温度
（３７４℃）より高い温度条件にて反応させることによ
り、汚泥中の炭素を酸化し、同時に窒素をアンモニアに
変化させて処理するため、超臨界水酸化による方法に比
較して、有害物質の発生率を抑制しつつ、効率的に有機
性廃棄物を処理することができる。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、超臨界水酸化法より低
圧で、有害物質であるＮＯｘ、ＳＯｘをほとんど発生す
ることなく、超臨界水酸化と同等の処理水質を得ること
ができる。したがって、超臨界水酸化より低コストで有
機性廃棄物を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る処理装置のブロ
ック構成図を示す。 【図２】本発明の回分実験による確認の結果を示す。 【図３】本発明の第２の実施形態を示す装置のブロック
構成図である。 【図４】従来技術である湿式酸化法と超臨界水酸化法の
水の状態を示す。 【符号の説明】 １０ 下水汚泥 ２０ 汚泥供給ポンプ ３０ 熱交換器 ４０ 反応器流出口 ５０ 酸素圧縮器 ６０ 酸素 ７０ 反応器 ８０ 冷却器 ９０ 気液固分離器 １００ 排ガス １１０ 処理水 １２０ 灰 １３０ ヒータ
ック構成図を示す。 【図２】本発明の回分実験による確認の結果を示す。 【図３】本発明の第２の実施形態を示す装置のブロック
構成図である。 【図４】従来技術である湿式酸化法と超臨界水酸化法の
水の状態を示す。 【符号の説明】 １０ 下水汚泥 ２０ 汚泥供給ポンプ ３０ 熱交換器 ４０ 反応器流出口 ５０ 酸素圧縮器 ６０ 酸素 ７０ 反応器 ８０ 冷却器 ９０ 気液固分離器 １００ 排ガス １１０ 処理水 １２０ 灰 １３０ ヒータ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 有機物を含有する廃棄物を、水の超臨
界温度以上であって超臨界圧力未満に設定された高温高
圧水蒸気中で酸化処理する有機性廃棄物処理方法におい
て、水蒸気温度が５００℃以上、水蒸気圧力が５ＭＰａ
以上２２ＭＰａ未満に設定されていることを特徴とする
有機性廃棄物処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22108098A JP3440835B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22108098A JP3440835B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000033355A JP2000033355A (ja) | 2000-02-02 |
| JP3440835B2 true JP3440835B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=16761184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22108098A Ceased JP3440835B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440835B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4402286B2 (ja) * | 2000-12-27 | 2010-01-20 | メタウォーター株式会社 | 有機性廃棄物の処理方法 |
| KR20010070806A (ko) * | 2001-06-08 | 2001-07-27 | 이종수 | 음식물 쓰레기 처리장치 및 방법 |
| JP2005246153A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Ngk Insulators Ltd | 有機性廃棄物の高温高圧処理方法 |
| JP4355243B2 (ja) * | 2004-03-22 | 2009-10-28 | メタウォーター株式会社 | 有機性廃棄物の高温高圧処理装置 |
| JP4355246B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2009-10-28 | メタウォーター株式会社 | 有機性廃棄物の高温高圧処理装置 |
| JP4528173B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2010-08-18 | メタウォーター株式会社 | 有機性廃棄物の高温高圧処理装置における残渣回収方法 |
| KR101313438B1 (ko) | 2005-05-27 | 2013-10-01 | 지-8 인터내셔널 트레이딩 가부시키가이샤 | 유기계 폐기물의 처리 장치 및 액체 분리 회수 방법 |
| WO2013150660A1 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Ｇ－８ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｒａｄｉｎｇ 株式会社 | 重金属類を含む廃棄物の処理装置およびそれを用いた重金属類を含む廃棄物の処理方法 |
| EP3072855A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-28 | SCW Systems B.V. | Method of and system for processing a slurry containing organic components |
| CN105293856B (zh) * | 2015-10-10 | 2017-08-29 | 山川丽（苏州）环保科技有限公司 | 高浓度印染污泥超临界水氧化处理系统及工艺 |
-
1998
- 1998-07-21 JP JP22108098A patent/JP3440835B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000033355A (ja) | 2000-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |