JP3964240B2 - 湿式酸化処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式酸化処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば生ごみ等の有機性廃棄物を含むスラリー化した汚水を反応装置の反応管に導入し、この反応管内で所定量の酸素等の酸化剤を供給しながら高温高圧下で湿式酸化処理する湿式酸化処理装置が提供されている。
【0003】
具体的には、反応装置の内部に設けられたヒータの加熱により反応管内を高温にするとともに、上記汚水を高圧ポンプにより反応管に圧送することで当該反応管内を高圧し、これにより汚水を高温高圧下で湿式酸化処理している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように汚水を反応管に導入して当該反応管内を高温高圧下にし湿式酸化処理を行うものでは、反応装置内において反応管を汚水の処理に見合う所定の長さ確保する必要があるため、反応装置の構造の複雑化並びに大型化を招くとともに、安全上の面から高温高圧に耐えることができるように反応管を中心として反応装置自体を構成する必要があるため設備費の高騰を招き、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、湿式酸化処理を行う装置構造の簡素化を図るとともに、当該装置の小型化を図り、ランニングコストの低減を図ることのできる湿式酸化処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の湿式酸化処理装置は、内部にピストンが軸芯方向に摺動自在に設けられ、該ピストンを挟んで反応槽と加圧槽とに区画されたシリンダと、反応槽に有機性廃棄物を含む汚水を酸化剤とともに供給する供給手段と、加圧槽に流体を圧送してピストンの移動により反応槽内の上記汚水を圧縮して湿式酸化処理を行うとともに、処理液を反応槽から外部に排出する加圧手段と、上記湿式酸化処理を行う反応槽の部位を加熱する加熱手段とを備えたものである。
【0007】
請求項2に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記加圧手段が、流体を貯留する流体貯留タンクと、該流体貯留タンク内の流体を前記加圧槽に圧送する圧送ポンプとを備えてなる一方、前記供給手段により前記汚水が上記貯留タンク内の流体と熱交換された後に反応槽に供給されるように構成されたものである。
【0008】
請求項3に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記反応槽及び加圧槽と面するピストンの両端面がセラミック材で形成されるとともに、これら両端面間となるピストンの外周面にピストンリングが介装されたものである。
【0009】
請求項4に係る発明の湿式酸化処理装置は、前記ピストンがシリンダの反応槽側の終端に達した際に、ピストンとシリンダ内との間に所定の空間を形成させるためのセラミック製の空間形成部材が設けられ、一方、シリンダには上記空間に高圧水を噴射する噴射手段が設けられたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0011】
図1は、本発明に係る湿式酸化処理装置の全体の概略構成を示している。
【0012】
図1において、1は、内部にピストン2がその軸方向に摺動自在に設けられたシリンダであって、該シリンダ1は例えば軸方向を上下にして垂直に設置されており、ピストン2を隔てて上部が反応槽3に、下部が加圧槽4に形成されている。
【0013】
反応槽3と加圧槽4とに面するピストン2の両端面にはセラミックで構成されたセラミック材2a、2bが一体に設けられるとともに、ピストン2の途中部外周面にはピストンリング2cが適数個設けられている。
【0014】
反応槽3は、スラリー化された生ごみ等の有機性廃棄物を含む汚水を高温高圧下で湿式酸化処理するための部屋である。
【0015】
具体的には、反応槽3の上部には放流タンク5に連通された排出管6が連結され、排出管6の途中部に第1開閉弁7が設けられている。
【0016】
そして、上記第1開閉弁7よりも反応槽3側の排出管6には、上記汚水を貯留する汚水貯留タンク8に連通された汚水供給管10が供給ポンプ11を介して連結されるとともに、空気や酸素、オゾン水などの酸化剤を反応槽3に供給するための酸化剤供給管12が開閉弁12aを介して連設されている。つまり、汚水貯留タンク8、汚水供給管10、供給ポンプ11及び酸化剤供給管12によって汚水を酸化剤とともに反応槽3に供給する供給手段が構成されている。
【0017】
また、汚水供給管10は、その途中部が後述する流体貯留タンク15内に導かれており、汚水を流体貯留タンク15内の流体との間で熱交換した後に反応槽3に供給するようにしている。この汚水供給管10の流体貯留タンク15よりも反応槽3側には第2開閉弁13が設けられている。
【0018】
加圧槽4には、流体貯留タンク15に連通された給排管16が第3開閉弁17を介して連結されている。この流体貯留タンク15には加圧ポンプ18が介装された圧送管20の一端が連結され、圧送管20の他端が第4開閉弁21を介して第3開閉弁17よりも加圧槽4側の給排管16に連結されている。
【0019】
流体貯留タンク15は、例えば水などの流体を所定の温度で貯留しており、加圧ポンプ18により流体貯留タンク15の流体を加圧槽4内に圧送するようにしている。つまり、流体貯留タンク15、加圧ポンプ18及び圧送管20により加圧手段を構成している。
【0020】
一方、シリンダ1の途中部には断熱パッキン22が介装されており、断熱パッキン22よりも上方には加熱手段としてのヒータ23がシリンダ1の周面に配設されている。断熱パッキン22は、湿式酸化処理を行う反応槽3と加圧槽4との境界に配設されており、前記ピストン2に設けたセラミック材2a、2bとともに、高温となる反応槽3から加圧槽4への熱伝導を抑えるようにしている。
【0021】
さらに、シリンダ1の反応槽3内上端面には、空間形成部材25が設けられている。この空間形成部材25は、図2に示すようにシリンダ1内においてピストン2が反応槽3の終端に達した際に、当該ピストン2とシリンダ1の上端面との間に所定の空間27を形成させるためのもので、下面中央部に突起体26が形成されており、この突起体26の先端にピストン2の上面が当接することで、突起体26の高さに見合う分だけの空間27が形成されることになる。また、この空間形成部材25はセラミック製で構成されており、前記ピストン2のセラミック材2aとともに、反応槽4内において湿式酸化処理時に発生するスケールが付着しにくいようにしている。
【0022】
そして、この空間27に臨んで噴射手段である噴射ノズル28がシリンダ1に設けられており、図示しない高圧ポンプにより高圧水を噴射ノズル28に導入し、この噴射ノズル28からシリンダ1内の空間27に高圧水を噴射するように構成している。
【0023】
なお、図1における符号30は、加圧槽4内が所定圧力以上に達した際に加圧槽4側の流体を流体貯留タンク15に戻すためのリリーフ弁である。
【0024】
次に、このように構成された湿式酸化処理装置による汚水の湿式酸化処理について説明する。
【0025】
まず、ピストン2が最も下方であるシリンダ1の底部に配置された状態で、第1開閉弁7を閉じて第2開閉弁13を開放して供給ポンプ11を作動させることで、汚水貯留タンク8に貯留された有機性廃棄物を含むスラリー状の汚水を汚水供給管10を通じてピストン2上方の反応槽3内に所定量供給するとともに、酸化剤供給管12により空気(酸化剤)を所定量供給する。この際、上記汚水は汚水供給管10により所定温度に保持された流体貯留タンク15の流体内を通過することで、当該流体との間での熱交換により昇温されて反応槽3に供給される。
【0026】
この後、開閉弁12a、第2開閉弁13及び第3開閉弁17を閉じて、第4開閉弁21を開放し、加圧ポンプ18の作動により流体貯留タンク15内の水(流体)を圧送管20を通じて加圧槽4内に圧送することで、ピストン2を所定の処理位置まで上昇させて保持する。
【0027】
これにより反応槽3内は容積が小さくなり、これに伴って反応槽3内の空気が圧縮されることによる温度上昇、並びにヒータ23による加熱とにより反応槽4内が所定の高温になるとともに所定の高圧になる。
【0028】
このように反応槽3内が高温高圧下になることで、汚水の有機分を湿式酸化反応により分解処理する。なお、この反応槽3での処理に伴い加圧槽4の内圧が上昇した分はリリーフ弁30の作用により加圧槽4内の水を流体貯留タンク15に逃がすことになる。
【0029】
そして、処理した処理水を放流タンク5に排出する。この処理水の排出は、第1開閉弁7を開放した後、加圧槽4に流体をさらに導入し、ピストン2を処理位置からさらに上昇させることで、処理水を反応槽3内から排出管6を通じて放流タンク5に押し出す形で行っている。
【0030】
この際、ピストン2による上述した湿式酸化処理を行った反応槽3内の移動により、シリンダ2に設けたピストンリング2cがシリンダ1の内周面を摺接することで、当該湿式酸化処理により発生してシリンダ1内面に付着したスケールを掻き落とすことができる。
【0031】
そして、ピストン2の上端面が空間形成部材25の突起体26に当接してピストン2がピストン1内において反応槽3側の終端位置に達すると、ピストン2とシリンダ1の上面との間に形成された空間27に噴射ノズル28から高圧水を噴射することで当該空間24内のスケールなどを洗浄する。
【0032】
このようにして反応槽3に導入された汚水の湿式酸化処理が終了すると、開閉弁12a、第2開閉弁13及び第3開閉弁17を開放して第4開閉弁21を閉じ、上述と同様にして汚水と空気とを反応槽3側に供給することで、加圧槽4内の水を流体貯留タンク15に戻しながらピストン2を降下させる。
【0033】
この際、加圧槽4に戻される水は、セラミック材2a、2b及び断熱パッキン22により断熱されてはいるものの反応槽3内の高温の影響を受けて昇温されており、この昇温された水を流体貯留タンク15内において反応槽3に供給される汚水との間での熱交換により所定の温度まで降温させて所定温度に保持している。なお、加圧槽4を形成するシリンダ1の部位を、空冷や水冷などの冷却ジャケットに構成することで、上記水の温度を保持するようにしてもよい。
【0034】
また、上述したように反応槽3内の加圧を加圧槽4内への水の供給圧により行うため、加圧槽4内は反応槽3内よりも圧力が高く保持されており、このため反応槽3の加圧時において当該反応槽3からピストン2を通じての加圧槽4への逆流を防止することができる。
【0035】
さらに、シリンダ1を垂直に設置しているので、反応槽3内の汚水がピストン2に常時接触するため、この汚水のシール効果により、反応槽3の加圧時において当該反応槽3からピストン2を通じての加圧槽4への空気の漏れを防止することができる。
【0036】
なお、本実施の形態では、シリンダ1を垂直方向に設置したものに付いて述べたが、シリンダ1の方向はこれに限らず水平方向などに設置してもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の湿式酸化処理装置によれば、従来のような反応管内での湿式酸化処理ではなく、シリンダによる当該シリンダ内の反応槽で湿式過酸化処理であるため、装置構造の簡素化並びに小型化を図ることができ、ランニングコストの低減を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る湿式酸化処理装置の全体の概略構成を示す図である。
【図2】シリンダの上端部周辺を示す拡大図の断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ
2 ピストン
2a、2b セラミック材
2c ピストンリング
3 反応槽
4 加圧槽
8 汚水貯留タンク
10 汚水供給管
11 供給ポンプ
12 酸化剤供給管
15 流体貯留タンク
18 加圧ポンプ
25 空間形成部材
27 空間
28 噴射ノズル
Claims (4)
- 内部にピストンが軸芯方向に摺動自在に設けられ、該ピストンを挟んで反応槽と加圧槽とに区画されたシリンダと、
反応槽に有機性廃棄物を含む汚水を酸化剤とともに供給する供給手段と、
加圧槽に流体を圧送してピストンの移動により反応槽内の上記汚水を圧縮して湿式酸化処理を行うとともに、処理液を反応槽から外部に排出する加圧手段と、
上記湿式酸化処理を行う反応槽の部位を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする湿式酸化処理装置。 - 前記加圧手段は、流体を貯留する流体貯留タンクと、該流体貯留タンク内の流体を前記加圧槽に圧送する圧送ポンプとを備えてなる一方、前記供給手段により前記汚水が上記流体貯留タンク内の流体と熱交換された後に反応槽に供給されるように構成されたことを特徴とする請求項1記載の湿式酸化処理装置。
- 前記反応槽及び加圧槽と面するピストンの両端面がセラミック材で形成されるとともに、これら両端面間となるピストンの外周面にピストンリングが介装されたことを特徴とする請求項1又は2記載の湿式酸化処理装置。
- 前記ピストンがシリンダの反応槽側の終端に達した際に、ピストンとシリンダ内との間に所定の空間を形成させるためのセラミック製の空間形成部材が設けられ、一方、シリンダには上記空間に高圧水を噴射する噴射手段が設けられたことを特徴とする請求項3記載の湿式酸化処理装置。
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