JP3528023B2

JP3528023B2 - 含水廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP3528023B2
Application number: JP01221896A
Authority: JP
Inventors: 道夫二川; 吉明原田; 進一上田; 信行松本; 末和山田; 健一山崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2004-05-17
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09201589A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、好気性処理汚泥、
嫌気性処理汚泥、下水汚泥などの汚泥類；生活廃水、食
品工場などからの廃水、生物学的処理が困難な成分を含
む産業廃水などの廃水；厨芥、紙、プラスチック、木
片、竹片、草片、藁、繊維、野菜片、ゴム、皮などの固
形状有機物を含む含水性の廃棄物（本明細書において
は、この様な汚泥、廃水および固形状廃棄物を含水性の
廃棄物を含水廃棄物と総称する）の処理方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来汚泥類、各種廃水および
有機物を含む含水性の廃棄物は、それぞれの特性に応じ
た別個の技術により処理されている。

【０００３】例えば、汚泥類は、脱水後焼却したり、或
いは埋め立て処理されている。有機物含有廃水は、活性
汚泥処理された後、生成する汚泥は、上記の様に焼却或
いは埋め立て処理されている。有機物を含む含水性の廃
棄物は、そのまま乾燥後焼却されている。

【０００４】しかしながら、近年含水廃棄物の発生量が
増大して、上記の様な従来技術により個別的に処理する
方法では、次第に対処し難くなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、含
水廃棄物を一括して高い分解効率で処理しうるととも
に、電力、熱エネルギーなどを回収しうる新たな技術を
提供することを主な目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて、汚泥類、各種廃水、有機物を含む
含水性の廃棄物などの含水廃棄物を処理する技術につい
て研究を開始した。その過程において、これらの含水廃
棄物が、高濃度の懸濁物質を含有し且つ含水状態にある
という共通した性状を有していることに着目して、さら
に研究を重ねた結果、この様な含水廃棄物を特定の条件
下に湿式酸化処理および触媒湿式酸化処理する場合に
は、上記の課題をほぼ達成し得ることを見出した。

【０００７】すなわち、本発明は、下記の含水廃棄物の
処理方法を提供する；Ｉ．（１）第一の反応器内において、予め加熱した含水
廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維持する圧力に保
ちつつ、廃棄物中のシアン化合物、窒素化合物、有機性
物質および無機性物質を分解するに必要な理論酸素量以
上の酸素の存在下に湿式酸化処理する工程、（２）上記
（１）の工程で生成したスラッジおよび／または金属成
分を第一の反応器から除去する工程、（３）上記（１）
の工程で得られた高温高圧の処理液を気液分離する工
程、（４）上記（３）の工程で得られた液相からスラッ
ジおよび／または金属成分を除去処理する工程、および
（５）第二の反応器内において、上記（４）の工程で処
理された高温高圧の液相と上記（３）の工程で得られた
気相とを金属および金属化合物の少なくとも１種を活性
成分とする触媒の存在下に、液線速度（送入液量／反応
器断面積）0.1cm/sec以上、100℃以上で第一の反応器よ
りも低い温度且つ処理液が液相を維持する圧力に保ちつ
つ、触媒湿式酸化処理する工程を備えたことを特徴とす
る含水廃棄物の処理方法。

【０００８】II．（１）第一の反応器内において、予め
加熱した含水廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維持
する圧力に保ちつつ、液線速度（送入液量／反応器断面
積）を0.1cm/sec未満で廃棄物中のシアン化合物、窒素
化合物、有機性物質および無機性物質を分解するに必要
な理論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸化処理する工
程、（２）上記（１）の工程で生成したスラッジおよび
／または金属成分を第一の反応器から除去する工程、
（３）上記（１）の工程で得られた高温高圧の処理液を
気液分離する工程、（４）上記（３）の工程で得られた
液相からスラッジおよび／または金属成分を除去処理す
る工程、および（５）第二の反応器内において、上記
（４）の工程で処理された高温高圧の液相と上記（３）
の工程で得られた気相とを金属および金属化合物の少な
くとも１種を活性成分とする触媒の存在下に、液線速度
（送入液量／反応器断面積）0.1cm/sec以上、100℃以上
で且つ処理液が液相を維持する圧力に保ちつつ、触媒湿
式酸化処理する工程を備えたことを特徴とする含水廃棄
物の処理方法。

【０００９】III．（１）第一の反応器内において、予
め加熱した含水廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維
持する圧力に保ちつつ、液線速度（送入液量／反応器断
面積）を0.1cm/sec未満で廃棄物中のシアン化合物、窒
素化合物、有機性物質および無機性物質を分解するに必
要な理論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸化処理する
工程、（２）上記（１）の工程で生成したスラッジおよ
び／または金属成分を第一の反応器から除去する工程、
および（３）上記（１）の工程で得られた高温高圧の処
理液を気液分離する工程、（４）上記（３）の工程で得
られた液相からスラッジおよび／または金属成分を除去
処理する工程、および（５）第二の反応器内において、
上記（４）の工程で処理された高温高圧の液相と上記
（３）の工程で得られた気相とを金属および金属化合物
の少なくとも１種を活性成分とする触媒の存在下に、液
線速度（送入液量／反応器断面積）0.1cm/sec以上、100
℃以上で第一の反応器よりも低い温度且つ処理液が液相
を維持する圧力に保ちつつ、触媒湿式酸化処理する工程
を備えたことを特徴とする含水廃棄物の処理方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下においては、上記I、IIおよ
びIIIの発明をそれぞれ本願第１発明、本願第２発明お
よび本願第３発明といい、全ての発明を総括する場合に
は、単に本発明という。

【００１１】本発明が処理対象とする含水廃棄物は、特
に限定されず、好気性処理汚泥、嫌気性処理汚泥、下水
汚泥などの汚泥類；厨芥、紙、プラスチックなどを含む
生活廃水、し尿、メッキ廃水、食品工場廃水、製紙工場
廃水、製薬工場廃水、写真廃水、印刷廃水、農薬関連廃
水、染色廃水、半導体製造工場廃水、石炭の液化或いは
ガス化に伴い発生する廃水、都市ゴミの熱分解に伴い発
生する廃水などの有機物を含有する廃水；草木、竹、
草、藁、繊維類、野菜くず、ゴム、皮などの固形状有機
物などが例示される。これらの廃棄物は、必要に応じ
て、２種以上を混合して、処理しても良い。紙、プラス
チック、草木、竹、草、藁、繊維類、ゴム、皮などのそ
れ自体固体状の廃棄物も、これらを例えば下水、生活廃
水などに加えることにより、含水廃棄物とすることがで
きるので、本願発明にいう含水廃棄物に含める。

【００１２】本発明が処理対象とする含水廃棄物は、さ
らに、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄなどの金属成
分の１種または２種以上を含んでいても、良い。

【００１３】以下図面を参照しつつ、本願第１乃至第３
発明について詳細に説明する。

【００１４】I．本願第１発明図１は、本願第１発明の概要を示すフローシートであ
る。

【００１５】含水廃棄物（原水）は、昇圧ポンプにより
所定の圧力まで昇圧され、さらに圧縮機により予め昇圧
された空気などの酸素含有ガスを混合され、次いで熱交
換器により150℃以上の温度に加熱された後、第一の反
応器（以下においては、後記の触媒を充填した第二の反
応器と区別するために、空塔反応器という）に供給され
る。熱交換器の熱源としては、第二の触媒充填反応器
（以下においては、第一の空塔反応器と区別するため
に、触媒反応器という）からの高温の処理液を循環させ
て使用しても良く、或いは他の加熱手段を使用しても良
い。汚濁物の濃度が低く、冬季などにおいて反応時に所
定の反応温度を維持できない場合或いは所定の温度まで
の昇温を必要とする場合などには、さらに加熱器（図示
せず）により加熱したり、或いは蒸気発生器（図示せ
ず）から空塔反応器に蒸気を供給することもできる。ま
た、スタートアップに際して空塔反応器内温度を所定温
度とするためにも、空塔反応器内に直接蒸気を送入して
昇温したり、或いは熱交換器と空塔反応器との間に加熱
器（図示せず）を設けて昇温することもできる。

【００１６】空塔反応器での反応（第一次反応）におけ
る温度は、通常150℃程度以上、より好ましくは150〜37
0℃程度である。反応時の温度が高い程、有機物などの
分解率が高まり、また空塔反応器内での含水廃棄物の滞
留時間も短縮されるが、反面において設備費が増大する
ので、第一次反応温度は、含水廃棄物中の汚濁物質濃
度、要求される処理の程度、運転費、建設費などを総合
的に考慮して、定めれば良い。反応時の圧力は、所定温
度において含水廃棄物が液相を保持し得る圧力以上であ
れば良い。

【００１７】含水廃棄物に添加される酸素量は、シアン
化合物、窒素化合物、有機性物質および無機性物質を無
害の生成物にまで分解するに必要な理論酸素量以上、よ
り好ましくは理論酸素量の1.05から1.5倍量程度であ
る。

【００１８】図１には、酸素源として空気を使用する実
施態様を挙げたが、酸素源としては、特に限定されず、
その他に酸素富化空気、酸素、不純物としてシアン化水
素、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、有機硫黄化合
物、窒素酸化物、炭化水素などの１種または２種以上を
含有する酸素含有廃ガスなどが例示される。

【００１９】本発明において、理論酸素量とは、「含水
廃棄物中のシアン化合物、窒素化合物、有機性物質およ
び無機性物質（被処理成分）をＮ₂、Ｈ₂ＯおよびＣＯ₂
にまで分解するに必要な酸素量」を意味する。理論酸素
量は、処理対象とする含水廃棄物中の被処理成分を分析
し、それらの分解に必要な理論酸素量を算出することに
より、容易に決定しうる。実用的には、経験と若干の実
験とに基づいて、いくつかのパラメーターを用いて、高
い精度で理論酸素量を近似的に算出できる関係式を見出
すことができる。この様な関係式は、例えば、特公昭５
８−２７９９９号公報に開示されている。

【００２０】固形状有機廃棄物（固体廃棄物）を処理す
る場合に使用する投入装置およびスラッジ排出装置の概
要を図２に示す。

【００２１】固体廃棄物の投入操作開始前には、バルブ
１、２および３は、閉じられており、空塔反応器内は高
圧で、投入装置内は常圧である。投入操作開始ととも
に、バルブ１を開け、固体廃棄物を投入装置に投入した
後、バルブ１を閉じ、バルブ３を開けて、高圧空気によ
り投入装置内を空塔反応器と同圧となるまで昇圧する。
次いで、バルブ３を閉じ、バルブ２を開けて、投入装置
内の固体廃棄物を空塔反応器内に投入した後、バルブ２
を閉じる。この際、固体廃棄物の寸法が大きすぎる場合
には、投入装置への供給に先立って予め粉砕乃至破砕し
ておく。また、固体廃棄物としての含水量が低すぎる場
合には、廃水を加えて、処理する。

【００２２】空塔反応器下部には、時間の経過ととも
に、無機化合物を主とするスラッジが沈降し、堆積す
る。堆積したスラッジは、図２の下方に示す様に、空塔
反応器下方のバルブ４を開けて、反応器内のスラッジ液
をスラッジ排出装置に移送した後、バルブ４を閉じ、次
いでバルブ５を開けることにより、除去することが出来
る。スラッジ排出装置には、原水の種類に応じて、（例
えば、原水がメッキ廃水であって、シアンが生成される
場合などには）、蒸気を供給し、スラッジ中のシアンを
完全に分解することが出来る。スラッジ排出装置には、
スラッジおよび／または金属成分が次第に堆積してくる
ので、その下方に設けたバルブ５を開けて、スラッジ液
を排出した後、バルブ５を閉じる。スラッジ液は、公知
の固液分離処理に供し、分離液は原水とともに、再度空
塔反応器に循環し、処理することができる。空塔反応器
内で生成したスラッジは、この様なロックホッパ方式に
より、半連続的に抜き出し、排出することが出来る。こ
のスラッジおよび／または金属成分の除去により、後続
の触媒反応器における触媒への付着を抑制し、長期にわ
たり高い触媒活性を維持することができる。

【００２３】なお、図２に示すスラッジ排出装置は、図
１或いは後出の図４の空塔反応器においても使用可能で
あることは、いうまでもない。

【００２４】空塔反応器で形成された第一次処理液は、
気相と液相とに分離される。

【００２５】空塔反応器内での気液分離装置の一例を模
式的に図３に示す。図示の装置においては、空塔反応器
の上部に４つのノズルN-1、N-２、N-3およびN-4を備え
た気液分離器を設けてあり、反応器下部からの気液混合
物（G+L）は、ノズルN-1の部位で分離される。気相G
は、液面の上部またはノズルN-2からノズルN-3を経て次
工程に導かれる。一方、液相Lは、ノズルN-1からノズル
N-4を経て次工程に導かれる。分離された液相Lは、固液
分離装置に供給され、ここで固形物を除去された後、気
相Gと併せて第二の触媒反応器に供給され、第二次反応
に供される。なお、本発明において、空塔反応器内での
気液分離は、その目的が達成される限り、任意の構成の
装置を使用して行うことができる。

【００２６】固液分離装置は、空塔反応器内で沈殿除去
されなかった固形物を分離するために使用するものであ
り、セラミックフィルター、金属フィルター、サイクロ
ン装置などを単独で或いは適宜組み合わせて使用する。
図示はしないが、固液分離装置は、２系列設置し、バル
ブを切り替えて、交互に使用することが好ましい。２系
列の固液分離装置を設置する場合には、不使用状態の１
系列を常圧下或いは加圧下に、化学的に（例えば、5〜1
0％硝酸、5〜10％水酸化ナトリウムなどの薬剤を使用し
て）洗浄したり、或いは物理的に（蒸気或いは高圧蒸気
を使用して、或いはセラミックボール、金属ボールを移
動させて）洗浄することにより、スラッジを系外に除去
することができる。固液分離装置を使用することによ
り、空塔反応器からの液相中の固形分をほぼ除去するこ
とができるので、触媒反応器中の触媒活性をより長期に
わたり安定して持続させ、その寿命を延長させることが
できる。

【００２７】固液分離装置からの液相中に原水に由来す
る多量のアルカリ金属化合物が含まれている場合には、
液相中のアルカリ金属合計量１モル当り0.25〜0.55倍量
程度の硫酸を添加することにより、そのｐＨ調整を行な
うことが好ましい。この硫酸添加により、触媒反応器に
おける窒素化合物（特にＮＯ₂態窒素およびＮＯ₃態窒
素）の生成を抑制することもできる。なお、硫酸に代え
て或いは硫酸とともに、触媒反応器における反応条件下
に硫酸を生成し得る物質（例えば、硫黄、チオ硫酸アン
モニウムなどの硫黄化合物）を添加しても良い。本発明
においては、特に明示しない限り、“硫酸”という用語
は、これらの「硫酸形成物質」をも包含するものとす
る。

【００２８】第二次反応に際しても、汚濁物質濃度が低
く、冬季などにおいて反応時に所定の反応温度を維持で
きない場合には、加熱器（図示せず）により加熱を行っ
たり或いは蒸気発生器（図示せず）から触媒反応器に蒸
気を供給することもできる。また、スタートアップに際
して触媒反応器の内部を所定温度とするために、空塔反
応器からの高温の第一次処理液を循環して昇温を行った
り、触媒反応器に蒸気を直接送入して昇温を行ったり、
或いは加熱器（図示せず）により昇温を行うこともでき
る。

【００２９】空塔反応器と触媒反応器との相違は、後者
においては担体に担持された触媒が充填されている点、
後者における反応温度が100℃以上で且つ前者における
反応温度よりも低い（好ましくは10℃以上低い）点およ
び後者における液線速度が0.1cm/sec以上である点に存
在する。

【００３０】触媒活性成分としては、鉄、コバルト、ニ
ッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウ
ム、白金、銅、金およびタングステン、ならびにこれら
金属の水不溶性乃至水難溶性の化合物が挙げられる。こ
の様な化合物のより具体的な例としては、酸化物（酸化
コバルト、酸化鉄など）、塩化物（二塩化ルテニウム、
二塩化白金など）、硫化物（硫化ルテニウム、硫化ロジ
ウムなど）などが挙げられる。これら金属およびその化
合物は、単独で使用しても良く或いは２種以上を併用し
ても良い。これらの触媒活性成分は、常法に従って、公
知の金属酸化物担体および金属担体に担持した状態で使
用される。金属酸化物担体および金属担体としては、特
に限定されず、公知の触媒担体として使用されているも
のを使用することができる。金属酸化物担体としては、
アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、これら金属
酸化物を含む複合金属酸化物（アルミナ−シリカ、アル
ミナ−シリカ−ジルコニア、チタニア−ジルコニアな
ど）、これら金属酸化物または複合金属酸化物を主成分
とする金属酸化物系担体などが挙げられ、金属担体とし
ては、鉄、アルミニウムなどが挙げれる。これらの担体
中では、耐久性に優れたジルコニア、チタニアおよびチ
タニア−ジルコニアがより好ましい。

【００３１】担持触媒の形状も、特に限定されず、球
状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状、ハニカム
状などが挙げられる。この様な担持触媒を充填使用する
場合の反応器容積は、固定床の場合には、液の空間速度
が0.5〜10hr^-1程度、より好ましくは1〜5hr^-1程度とな
る様にするのが良い。固定床で使用する担持触媒の大き
さは、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状な
どの場合には、通常3〜50mm程度、より好ましくは5〜25
mm程度である。また、触媒をハニカム状担体に担持して
使用する場合のハニカム構造体としては、開口部が四角
形、六角形、円形などの任意の形状のものが使用され
る。単位容積当たりの面積、開口率なども特に限定され
るものではないが、通常単位容積当りの面積として200
〜800m²/m³ 、開口率40〜80％程度のものを使用する。
ハニカム構造体の材質としても、上記と同様の金属酸化
物および金属が例示され、耐久性に優れたジルコニア、
チタニアおよびチタニア−ジルコニアがより好ましい。

【００３２】触媒反応器内で流動床を形成させる場合に
は、反応器内で担持触媒が流動床を形成し得る量、即ち
通常液相の重量を基準として、0.01〜20％程度、より好
ましくは0.05〜10％程度を液相にスラリー状に懸濁さ
せ、使用する。流動床を採用する場合には、担持触媒を
液相中にスラリー状に懸濁させた状態で触媒反応器に供
給し、反応終了後に塔外に排出された第二次処理液から
触媒を沈降、遠心分離などの適当な方法により分離回収
し、再使用する。従って、第二次処理液からの触媒の分
離回収の容易さを考慮すれば、流動床において使用する
担持触媒の粒径は、0.15〜0.5mm程度とすることがより
好ましい。触媒活性金属の担持量は、特に限定されるも
のではないが、通常担体重量の0.01〜25％程度、より好
ましくは0.1〜3％程度の範囲内にある。

【００３３】空塔反応器における第一次処理により、原
水中の有機物が可溶化され、反応性が高まっているの
で、触媒反応器における反応温度は、100℃以上で且つ
空塔反応器における反応温度よりも10℃以上低くするこ
とができる。また、触媒反応器よりも反応温度が10℃以
上高い空塔反応器において、原水中に含まれていたスラ
ッジおよび／または金属成分が効率的に除去されてお
り、さらに固液分離装置においても固形分の除去が行わ
れているので、触媒反応器に充填された触媒の活性が阻
害されることも防止される。

【００３４】触媒反応器からの処理液（第二次処理液）
は、前述の様に熱交換器における原水の加熱源として利
用された後、残余の熱エネルギーを蒸気および／または
温水として回収するための熱回収器を経て気液分離器に
送られて、気相（排ガス）と液相（処理水）とに分離さ
れる。

【００３５】図示はしないが、第二次処理液から得られ
た液相は、必要ならば、常法に従って、さらに固液分離
器に送られ、液相中に含まれる金属および／またはスラ
ッジ成分を除去された後、最終処理液となる。固液分離
器における分離方法としては、重力沈降による分離、磁
石による分離、フィルタープレスによる分離、凝集沈殿
による分離などの公知の方法を採用することが出来る。

【００３６】気相（排ガス）は、アンモニア、窒素酸化
物、硫黄酸化物、ダイオキシンなどを実質的に含まない
ので、そのまま大気に放散することができる。

【００３７】また、本願第１発明においては、図４に示
す様に、触媒反応器上部で液から分離された蒸気と排ガ
スとの混合ガスをそのまま膨張タービンなどの動力回収
装置に導いて、動力回収を行うことができる。この蒸気
の回収は、図３に関連してして説明した気相の分離方法
と同様にして行うことができる。この場合には、回収さ
れた動力により、空気圧縮機、ポンプなどでの消費電力
を上回る動力を回収することができる。なお、図４にお
いて、図１と同じ構成要素（例えば、空塔反応器など）
については、その名称を省いてある。

【００３８】II．本願第２発明本願第２発明は、（イ）触媒反応器での反応温度を空塔
反応器での反応温度より低くすることを必須とはしない
点、および（ロ）空塔反応器での第一次処理に際して、
液線速度（送入液量／反応器断面積）を0.1cm/sec未満
に維持する以外の点では、実質的に本願第１発明と異な
るところはない。

【００３９】本願第２発明では、空塔反応器での第一次
処理における液線速度を0.1cm/sec未満（より好ましく
は、0.01cm/sec以上0.1cm/sec未満）とすることによ
り、スラッジおよび／または金属成分をより効率的に除
去しうるのみならず、原水中の有機物などの可溶化をよ
り一層促進し、反応性を高めて、触媒反応器における有
機物などの分解処理効率を改善することができる。その
際、触媒反応器における液線速度は、やはり0.1cm/sec
以上とする。

【００４０】III．本願第３発明本願第３発明は、空塔反応器での第一次処理に際して、
液線速度（送入液量／反応器断面積）を0.1cm/sec未満
に維持する以外の点では、実質的に本願第１発明と異な
るところはない。

【００４１】本願第３発明によれば、空塔反応器での液
線速度を0.1cm/sec未満とするとともに、触媒反応器の
温度を空塔反応器の温度よりも低くすることにより相乗
的な効果が発揮され、空塔反応器内において、スラッジ
および／または金属成分をより一層効率的に除去するこ
とができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明方法によれば、汚泥類、各種の廃
水、含水性の有機固形状廃棄物などの含水廃棄物を効率
的に処理することができる。

【００４３】また、含水廃棄物中のアンモニア、窒素酸
化物、有機性物質および無機性物質も、実質的に完全に
分解されるので、安定した処理効果が達成される。

【００４４】最終的な気液分離後の気相および液相（最
終処理液）のいずれにも、有害成分の存在は実質的に認
められない。

【００４５】酸素源として酸素含有廃ガスを使用する場
合にも、気相および液相のいずれにも、廃ガスに由来す
る有害成分の存在は実質的に認められない。

【００４６】また、形成されるスラッジは、沈降性に優
れており、取扱が容易である。

【００４７】本発明方法によれば、各工程が連続的に実
施され、処理フローが極めて簡単なので、処理コスト
（設備費、運転費など）が著しく低下するとともに、工
程管理が容易となる。

【００４８】さらに、高温・高圧の排ガスおよび処理液
から効率的に電力および／または熱を回収することがで
きる。

【００４９】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。なお、以下において、実施
例１および２は、本願発明を示す実施例３〜５の効果を
明確にするための比較データを示し、実施例６は、本願
発明を示す実施例７〜９の効果を明確にするための比較
データを示し、実施例１０は、本願発明を示す実施例１
１〜１３の効果を明確にするための比較データを示すも
のである。

【００５０】実施例１図１に示すフローに従って、本願第１発明により、ディ
スポーザーにより破砕した厨芥と汚泥との混合物からな
る原水（表１に組成を示す）を処理した。

【００５１】

【表１】

【００５２】すなわち、原水を空間速度0.50hr^-1（空塔
基準）で空塔反応器に供給しつつ、圧縮機から理論酸素
量（16.1Nm³/kl）の1.1倍量に相当する空気を供給し
た。

【００５３】反応に際しては、原水および空気を熱交換
器の入口側に導入するとともに、熱交換器の出口側（空
塔反応器の入口側）での気液混合物の温度が270℃とな
る様に、触媒反応器からの第二次処理液を熱交換器に送
り、気液混合物と熱交換させて、温度調節を行なった。
空塔反応器内は、原水含有有機物の湿式酸化分解によ
り、温度270℃、圧力86Kg・cm^-2Gに保持した。空塔反応
器内での液線速度は、0.20cm/secであった。

【００５４】空塔反応器内で形成されるスラッジおよび
／または金属成分の除去は、反応器の下部に設けた第一
のバルブを開き、空塔反応器内のスラッジ液をスラッジ
排出装置に移送した後、第一のバルブを閉じ、冷却し、
スラッジ排出装置の下部に設けた第二のバルブを開いて
スラッジ液を排出することにより、行った。

【００５５】次いで、得られた第一次処理液を気液分離
した後、液相（液相−１）を固液分離器に導いて固形分
を除去した。固液分離後の液相（液相−２）の組成など
を表２に示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】次いで、上記の気液分離により得られた気
相と併せて、液相−２を空間速度1.0hr^-1（空塔基準）
で触媒反応器に供給し、触媒湿式酸化した。なお、触媒
反応器内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニ
ウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填する
とともに、その内部の温度および圧力を空塔反応器とほ
ぼ同一に保持した。触媒反応器内での液線速度は、0.06
cm/secであった。

【００５８】触媒反応器からの第二次処理液の組成など
を表３に示す。

【００５９】

【表３】

【００６０】第二次処理液からは、カドミウム、クロ
ム、鉛、水銀およびこれらの化合物などは、検出されな
かった。また、排ガスは、アンモニア、ＮＯ_x、ＳＯ_x、
ダイオキシンなどを含まず、実質的にＯ₂、Ｎ₂およびＣ
Ｏ₂からなっていた。

【００６１】実施例２〜５空塔反応器および触媒反応器の出口液温度および液線速
度を表４に示す通りとした以外は実施例１と同様にして
前記表１に示す組成の厨芥と汚泥との混合物からなる含
水廃棄物の処理を行なった。

【００６２】

【表４】

【００６３】空塔反応器からの第一次処理液および触媒
反応器からの第二次処理液の組成などを表５の各項目の
上下段にそれぞれ示す。例えば、実施例２において、
「SS＝120」とあるのは、第一次処理液の値を示し、「S
S＝3」とあるのは、第二次処理液の値を示す。以下の実
施例の結果を示す表においても、第一次処理液と第二次
処理液についての結果を同様にして示す。

【００６４】

【表５】

【００６５】表２、３、４および５に示す結果から、触
媒反応器内に蓄積された金属量は、実施例１、２、３、
４および５において、それぞれ180mg/l、159mg/l、18mg
/l、85mg/lおよび6mg/lに相当する量であることが判
る。すなわち、実施例２、３、４および５における触媒
反応器内の金属蓄積量は、実施例１のそれに比して、そ
れぞれ88.3％、10%、47.2％および4.4％となった。

【００６６】より具体的には、実施例２と３との対比か
ら、本願第１発明により、触媒反応器内の金属蓄積量を
低減させ得ることが明らかである。同様に、実施例１、
２および４の対比ならびに実施例２と５との対比から、
本願第２発明および本願第３発明による触媒反応器内の
金属蓄積量の低減も明らかである。

【００６７】触媒反応器内に蓄積された金属は、反応器
の壁或いは触媒に付着することが予測され、この付着金
属により触媒の活性が低下するものと考えられる。従っ
て、本願第１、第２および第３発明により、触媒表面上
の付着金属量を低減させ、安定した触媒活性を維持する
ことが可能となった。

【００６８】実施例６図１に示すフローに従って、本願発明により、メッキ廃
水からなる原水（表６に組成を示す）を処理した。

【００６９】

【表６】

【００７０】すなわち、原水を空間速度1.0hr^-1（空塔
基準）で空塔反応器に供給しつつ、圧縮機から理論酸素
量（30.2Nm³/kl）の1.1倍量に相当する空気を供給し
た。

【００７１】反応に際しては、原水および空気を熱交換
器の入口側に導入するとともに、熱交換器の出口側（空
塔反応器の入口側）での気液混合物の温度が230℃とな
る様に、触媒反応器からの第二次処理液を熱交換器に送
り、気液混合物と熱交換させて、温度調節を行なった。
空塔反応器内は、原水含有有機物の湿式酸化分解によ
り、温度230℃、圧力40Kg・cm^-2Gに保持した。空塔反応
器内での液線速度は、0.20cm/secであった。

【００７２】空塔反応器内で形成されるスラッジおよび
／または金属成分は、反応器の下部に設けた第１のバル
ブを開き、空塔反応器内のスラッジ液をスラッジ排出装
置に移送した後、第１のバルブを閉じることにより、除
去した。スラッジ排出装置内に堆積するスラッジの除去
は、蒸気発生器からスラッジ排出装置に蒸気を導入して
約220℃に30分間保持した後、冷却し、次いでスラッジ
排出装置の下部に設けた第２のバルブを開いてスラッジ
液を取り出すことにより、行った。

【００７３】次いで、得られた第一次処理液を気液分離
した後、液相（液相−１）を固液分離器に導いて固形分
を除去した。固液分離後の液相（液相−２）の組成など
を表７に示す。

【００７４】

【表７】

【００７５】次いで、上記の気液分離により得られた気
相と併せて、液相−２を空間速度0.75hr^-1（空塔基準）
で触媒反応器に供給し、触媒湿式酸化した。なお、触媒
反応器内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニ
ウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填する
とともに、その内部の温度および圧力を空塔反応器とほ
ぼ同一に保持した。触媒反応器内での液線速度は、0.40
cm/secであった。

【００７６】触媒反応器からの第二次処理液の組成など
を表８に示す。

【００７７】

【表８】

【００７８】表７および表８に示す結果から、267mg/l
に相当する量の金属が触媒反応器内に蓄積されたことが
判る。

【００７９】第二次処理液を冷却した後、固液分離器に
おいて温度２５℃で常圧下に凝集沈殿処理に供すること
により、最終処理液と排ガスとを得た。

【００８０】最終処理液からは、カドミウム、クロム、
鉛、水銀およびこれらの化合物などは、検出されなかっ
た。また、排ガスは、シアンおよびアンモニアを含ま
ず、実質的にＯ₂、Ｎ₂およびＣＯ₂からなっていた。

【００８１】実施例７〜９空塔反応器および触媒反応器の出口液温度および液線速
度を表９に示す通りとした以外は実施例６と同様にして
前記表６に示す組成のメッキ廃水の処理を行なった。

【００８２】

【表９】

【００８３】触媒反応器からの第二次処理液の組成など
を表１０に示す。

【００８４】

【表１０】

【００８５】表９および表１０に示す結果から触媒反応
器内に蓄積された金属量は、実施例７、８および９にお
いて、それぞれ74mg/l、138mg/lおよび13mg/lに相当す
る量であることが判る。すなわち、実施例７、８および
９における触媒反応器内の金属蓄積量は、実施例６のそ
れに比して、それぞれ27.7％、51.7%および4.9％にまで
減少している。

【００８６】このことから、実施例７、８および９にお
いては、実施例６に比して、触媒表面上の付着金属量を
低減させ、安定した触媒活性を維持することが可能であ
ることが明らかである。

【００８７】実施例１０図１に示すフローに従って、本願第１発明により、ディ
スポーザーにより破砕した厨芥、破砕機により破砕した
紙・プラスチックおよび汚泥の混合物からなる原水（表
１１に組成を示す）を処理した。

【００８８】

【表１１】

【００８９】すなわち、原水を空間速度0.33hr^-1（空塔
基準）で空塔反応器に供給しつつ、圧縮機から理論酸素
量（31.5Nm³/kl）の1.1倍量に相当する空気を供給し
た。

【００９０】反応に際しては、原水および空気を熱交換
器の入口側に導入するとともに、熱交換器の出口側（空
塔反応器の入口側）での気液混合物の温度が270℃とな
る様に、触媒反応器からの第二次処理液を熱交換器に送
り、気液混合物と熱交換させて、温度調節を行なった。
空塔反応器内は、原水含有有機物の湿式酸化分解によ
り、温度270℃、圧力86Kg・cm^-2Gに保持した。空塔反応
器内での液線速度は、0.20cm/secであった。

【００９１】空塔反応器内で形成されるスラッジおよび
／または金属成分は、実施例１と同様にして排出した。

【００９２】次いで、得られた第一次処理液を気液分離
した後、液相（液相−１）を固液分離器に導いて固形分
を除去した。固液分離後の液相（液相−２）の組成など
を表１２に示す。

【００９３】

【表１２】

【００９４】次いで、上記の気液分離により得られた気
相と併せて、液相−２を空間速度0.67hr^-1（空塔基準）
で触媒反応器に供給し、触媒湿式酸化した。なお、触媒
反応器内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニ
ウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填する
とともに、その内部の温度および圧力を空塔反応器とほ
ぼ同一に保持した。触媒反応器内での液線速度は、0.40
cm/secであった。

【００９５】触媒反応器からの第二次処理液の組成など
を表１３に示す。

【００９６】

【表１３】

【００９７】表１２および表１３から、213mg/lに相当
する量の金属が触媒反応塔内に蓄積されたことが判る。

【００９８】第二次処理液からは、カドミウム、クロ
ム、鉛、水銀およびこれらの化合物などは、検出されな
かった。また、排ガスは、アンモニア、ＮＯ_x、ＳＯ_x、
ダイオキシンなどを含まず、実質的にＯ₂、Ｎ₂およびＣ
Ｏ₂からなっていた。

【００９９】実施例１１〜１３空塔反応器および触媒反応器の出口液温度および液線速
度を表１４に示す通りとした以外は実施例１０と同様に
して前記表１１に示す組成の厨芥、汚泥および固形状有
機廃棄物の混合物からなる含水廃棄物の処理を行なっ
た。

【０１００】

【表１４】

【０１０１】触媒反応器からの第二次処理液の組成など
を表１５に示す。

【０１０２】

【表１５】

【０１０３】表１４および表１５に示す結果から、触媒
反応器内に蓄積された金属量は、実施例１１、１２およ
び１３において、それぞれ45mg/l、102mg/lおよび8mg/l
に相当する量であることが判る。すなわち、実施例１
１、１２および１３における触媒反応器内の金属蓄積量
は、実施例１０のそれに比して、それぞれ21.1％、47.9
%および3.8％にまで減少している。

【０１０４】このことから、実施例１１、１２および１
３においては、実施例１０に比して、触媒表面上の付着
金属量を低減させ、安定した触媒活性を維持することが
可能であることが明らかである。

【０１０５】実施例１４〜２６触媒反応器に充填する触媒の活性成分／触媒担体の組合
せを種々変更する以外は実施例５と同様にして、厨芥・
汚泥混合物の処理を行った。結果を表１６に示す。

【０１０６】

【表１６】

【０１０７】表１６に示す結果から、触媒の活性成分／
担体の組合せを変えた場合にも、厨芥・汚泥混合物の湿
式酸化処理において、優れた効果が達成されていること
が明らかである。

【０１０８】実施例２７〜３９触媒反応器に充填する触媒の活性成分／触媒担体の組合
せを種々変更する以外は実施例９と同様にして、メッキ
廃水の処理を行った。結果を表１７に示す。

【０１０９】

【表１７】

【０１１０】表１７に示す結果から、触媒の活性成分／
担体の組合せを変えた場合にも、メッキ廃水の触媒湿式
酸化処理において、優れた効果が達成されていることが
明らかである。

【０１１１】実施例４０〜５２触媒反応器に充填する触媒の活性成分／触媒担体の組合
せを種々変更する以外は実施例１３と同様にして、厨芥
・汚泥・固形状有機廃棄物混合物の処理を行った。結果
を表１８に示す。

【０１１２】

【表１８】

【０１１３】表１８に示す結果から、触媒の活性成分／
担体の組合せを変えた場合にも、厨芥・汚泥・固形状有
機廃棄物混合物の触媒湿式酸化処理において、優れた効
果が達成されていることが明らかである。

【０１１４】実施例５３厨芥・汚泥・固形状有機廃棄物混合物の固形物濃度が10
％となるように予め調整した後、図４に示すフローに従
い且つ実施例１３と同様の反応条件で、厨芥・汚泥・固
形状有機廃棄物混合物の処理を行った。

【０１１５】すなわち、実施例１３と同様にして厨芥・
汚泥・固形状有機廃棄物の混合物の湿式酸化を行った
後、触媒反応塔上部で処理液から分離された蒸気と排ガ
スとの混合ガスを膨張タービンに導いて、動力回収を行
ったところ、空気圧縮機、昇圧ポンプなどでの消費電力
を上回る動力を回収することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の概要を示すフローシートである。

【図２】本願発明において使用する空塔反応器への固体
廃棄物の供給機構およびスラッジ排出機構の概要を示す
フローシートである。

【図３】空塔反応器内設置した気液分離装置に一例の概
要を示す模式図である。

【図４】本願発明において動力回収を行う場合の概要を
示すフローシートである。

【符号の説明】

１…固体廃棄物の供給制御バルブ２…原料投入装置から空塔反応器への供給制御バルブ３…高圧空気の供給制御バルブ４…空塔反応器からのスラッジ排出制御バルブ５…スラッジ排出装置からのスラッジ排出制御バルブ N-1…ノズル N-2…ノズル N-3…ノズル N-4…ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 23/46 Ｂ０１Ｊ 23/46 Ｍ３０１３０１Ｍ 23/52 23/52 Ｍ 23/72 23/72 Ｍ 23/745 27/057 Ｍ 23/75 Ｃ０２Ｆ 1/58 ＣＤＣＮ 23/755 ＣＤＨＰ 27/057 ＣＤＶＡＢ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢ 11/08 ＺＡＢＣ０２Ｆ 1/58 ＣＤＣＢ０１Ｊ 23/74 ３０１ＭＣＤＨ３１１ＭＣＤＶ３２１Ｍ 11/08 ＺＡＢＢ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢＭ (72)発明者松本信行大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者山田末和大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者山崎健一大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献特開平７−116673（ＪＰ，Ａ) 特開平７−24482（ＪＰ，Ａ) 特開平６−277681（ＪＰ，Ａ) 特開平３−77691（ＪＰ，Ａ) 特開平３−4990（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−132591（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/74,11/08 B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）第一の反応器内において、予め加熱
した含水廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維持する
圧力に保ちつつ、廃棄物中のシアン化合物、窒素化合
物、有機性物質および無機性物質を分解するに必要な理
論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸化処理する工程、
（２）上記（１）の工程で生成したスラッジおよび／ま
たは金属成分を第一の反応器から除去する工程、（３）
上記（１）の工程で得られた高温高圧の処理液を気液分
離する工程、（４）上記（３）の工程で得られた液相か
らスラッジおよび／または金属成分を除去処理する工
程、および（５）第二の反応器内において、上記（４）
の工程で処理された高温高圧の液相と上記（３）の工程
で得られた気相とを金属および金属化合物の少なくとも
１種を活性成分とする触媒の存在下に、液線速度（送入
液量／反応器断面積）0.1cm/sec以上、100℃以上で第一
の反応器よりも低い温度且つ処理液が液相を維持する圧
力に保ちつつ、触媒湿式酸化処理する工程を備えたこと
を特徴とする含水廃棄物の処理方法。
【請求項２】工程（５）の反応器内温度が、工程（１）
の反応器内温度よりも10℃以上低い請求項１に記載の含
水廃棄物の処理方法。
【請求項３】工程（５）における触媒活性成分が、鉄、
コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、イリジウム、白金、銅、金およびタングステンなら
びにこれら金属の水に不溶性乃至難溶性の化合物からな
る群から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載
の含水廃棄物の処理方法。
【請求項４】（１）第一の反応器内において、予め加熱
した含水廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維持する
圧力に保ちつつ、液線速度（送入液量／反応器断面積）
を0.1cm/sec未満で廃棄物中のシアン化合物、窒素化合
物、有機性物質および無機性物質を分解するに必要な理
論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸化処理する工程、
（２）上記（１）の工程で生成したスラッジおよび／ま
たは金属成分を第一の反応器から除去する工程、（３）
上記（１）の工程で得られた高温高圧の処理液を気液分
離する工程、（４）上記（３）の工程で得られた液相か
らスラッジおよび／または金属成分を除去処理する工
程、および（５）第二の反応器内において、上記（４）
の工程で処理された高温高圧の液相と上記（３）の工程
で得られた気相とを金属および金属化合物の少なくとも
１種を活性成分とする触媒の存在下に、液線速度（送入
液量／反応器断面積）0.1cm/sec以上、100℃以上で且つ
処理液が液相を維持する圧力に保ちつつ、触媒湿式酸化
処理する工程を備えたことを特徴とする含水廃棄物の処
理方法。
【請求項５】工程（１）の反応器内の液線速度が0.01cm
/sec以上0.1cm/sec未満である請求項４に記載の含水廃
棄物の処理方法。
【請求項６】工程（５）における触媒活性成分が、鉄、
コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、イリジウム、白金、銅、金およびタングステンなら
びにこれら金属の水に不溶性乃至難溶性の化合物からな
る群から選ばれた少なくとも１種である請求項４に記載
の含水廃棄物の処理方法。
【請求項７】（１）第一の反応器内において、予め加熱
した含水廃棄物を150℃以上の温度且つ液相を維持する
圧力に保ちつつ、液線速度（送入液量／反応器断面積）
を0.1cm/sec未満で廃棄物中のシアン化合物、窒素化合
物、有機性物質および無機性物質を分解するに必要な理
論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸化処理する工程、
（２）上記（１）の工程で生成したスラッジおよび／ま
たは金属成分を第一の反応器から除去する工程、および
（３）上記（１）の工程で得られた高温高圧の処理液を
気液分離する工程、（４）上記（３）の工程で得られた
液相からスラッジおよび／または金属成分を除去処理す
る工程、および（５）第二の反応器内において、上記
（４）の工程で処理された高温高圧の液相と上記（３）
の工程で得られた気相とを金属および金属化合物の少な
くとも１種を活性成分とする触媒の存在下に、液線速度
（送入液量／反応器断面積）0.1cm/sec以上、100℃以上
で第一の反応器よりも低い温度且つ処理液が液相を維持
する圧力に保ちつつ、触媒湿式酸化処理する工程を備え
たことを特徴とする含水廃棄物の処理方法。
【請求項８】工程（５）の反応器内温度が、工程（１）
の反応器内温度よりも10℃以上低い請求項７に記載の含
水廃棄物の処理方法。
【請求項９】工程（５）における触媒活性成分が、鉄、
コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、イリジウム、白金、銅、金およびタングステンなら
びにこれら金属の水に不溶性乃至難溶性の化合物からな
る群から選ばれた少なくとも１種である請求項７に記載
の含水廃棄物の処理方法。