JP4483094B2 - 水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ等の動植物残渣を水熱反応で処理するための水熱反応による動植物残渣処理装置に係り、特に水熱反応器内に付着した炭化物を除去できる水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、生ゴミ等の動植物残渣は、専門業者により、回収,焼却,埋め立てという方法などで処理されていたが、近年各種ゴミ処理装置が開発されている。
【0003】
例えば、特開平10−328699号公報には、含水有機廃棄物を超臨界水酸化反応にて酸化分解することが開示されている。
【0004】
しかし、超臨界による分解方法では、含水有機廃棄物の圧力・温度を超臨界状態まで上げて、酸化分解と処理能力の増大を図っているが、条件が厳しい分、配管等の腐食の問題も大きくなる。
【0005】
そこで、本発明者等は、特願平11−330000号(特開2001−145860号公報、発明の名称;水熱反応による動植物残渣処理装置)にて、水を混入した動植物残渣を、亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応させ、分解された動植物残渣の分解物を減圧後に酸化槽で酸化して処理することを提案した。
【0006】
これにより、動植物残渣を高温・高圧の水及び空気を用いて処理し、配管を腐食させることなく、しかも分解能で動植物残渣を水と二酸化炭素にまで分解でき、動植物残渣の下水放出が可能とすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動植物残渣を高温・高圧水で処理した際に、一部、未分解の有機物や残渣に含まれる糖類の脱水縮合により生じた炭化物が、水熱反応器の伝熱管の管壁に付着し、これが装置内の流動の低下や、水熱反応器の伝熱特性の劣化を引き起こす問題が発生することが判明した。
【0008】
この炭化物の付着は、動植物残渣の種類にもよるが、糖類などを多く含む有機物、例えば、レストランから出される生ゴミ等が顕著であり、炭水化物等を処理するには避けられない問題である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、管壁に付着した炭化物を除去することができる水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法及びその装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、気液分離器を通して酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを水熱反応器に供給すると共に気液分離器を通して酸化槽に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離するようにした水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法である。
【0011】
請求項2の発明は、水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを気液分離器を通して水熱反応器に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離するようにした水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法である。
【0012】
請求項3の発明は、水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を洗浄水循環ラインを介して導入する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を酸化槽に導入する戻しラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽の高温・高圧洗浄水を水熱反応管に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えた動植物残渣処理装置の洗浄装置である。
【0013】
請求項4の発明は、水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を酸化槽に導入する洗浄水循環ラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽からの高温・高圧洗浄水と空気と二酸化炭素を導入して気液分離する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を水熱反応器に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えた動植物残渣処理装置の洗浄装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0019】
先ず、図1により動植物残渣処理装置を説明する。
【0020】
図1において、10は、生ゴミ等の動植物残渣からなる原料11が収容される原料タンク、12は亜臨界水による水熱反応を行うための上水タンク、13は苛性ソーダ等が収容された薬液タンク、14は動植物残渣の処理後の処理液を貯留する処理液タンクである。
【0021】
原料タンク10には、原料供給ライン15が接続され、その原料供給ライン15に昇圧ポンプ16が接続される。
【0022】
上水タンク12には、給水ポンプ17が接続され、その給水ライン18が、原料タンク10に接続される。
【0023】
また原料タンク10には、薬液タンク13に接続された薬液供給ライン20が接続され、そのライン20に薬液ポンプ21が接続される。
【0024】
原料供給ライン15には、二重管式の熱交換器24が接続され、さらに原料供給ライン15が水熱反応管25の循環ライン26に接続される。
【0025】
水熱反応管25には、熱媒循環ライン27が接続され、その熱媒循環ライン27には、熱媒循環ポンプ28と熱媒加熱器29が接続される。
【0026】
水熱反応管25は、二重管で構成され、内管30内を原料が流れ、外管32と内管30間に熱媒が流れるようになっている。
【0027】
循環ライン26は、水熱反応管25の内管30の出口と入口を結び、その間に循環ポンプ31が接続されて構成され、循環ポンプ31の吸込側の循環ライン26より分岐して分解物を熱交換器24に送るライン33aが接続され、その熱交換器24から酸化槽22に送る分解物ライン33が接続される。
【0028】
この分解物ライン33にはトリムクーラ34と背圧調整弁35が接続される。酸化槽22には、供給された分解物を燃焼させて酸化するための酸化剤供給ライン36が接続され、その出口に気液分離器23が接続されると共にその液相側排出ライン37に、酸化された分解物の一部を酸化槽22に戻す戻しライン39とポンプ40とが接続される。
【0029】
気液分離器23の気相側排出ライン50には凝縮器38,背圧調整弁52が接続され、気液分離器23の液側には、分離された凝縮水を気液分離器23に戻すライン53が接続される。
【0030】
液相側排出ライン37には、戻しライン39と分岐して、処理液を処理液タンク14に戻す排出ライン41が接続され、その排出ライン41に、トリムクーラ42、背圧調整弁43が接続される。
【0031】
処理液タンク14は、その上部に分解ガス排気ライン44が接続され、また下部に下水ライン45が接続される。分解ガス排気ライン44には、活性炭などからなる脱臭装置46が接続されまた下水ライン45には、その液の一部を原料タンク10に戻すライン47とポンプ48が接続される。
【0032】
また、原料タンク10でガス化したガスはガスライン49にて排気ライン44に接続される。
【0033】
なお、トリムクーラ34,42と凝縮器38は、図示していないが冷水塔などからの冷水wが供給され、そのトリムクーラ34,42と凝縮器38で冷却後の冷水wは冷水塔で空冷されて再度トリムクーラ34,42と凝縮器38に供給されるようになっている。
【0034】
次に、図1における動植物残渣の処理を説明する。
【0035】
動植物残渣である原料11を原料タンク10に投入し、その原料タンク10内に上水タンク12からの上水を給水ライン18にて導入し、また薬液タンク13からの薬液を、薬液ポンプ21にて薬液ライン20を介して原料タンク10内に導入してポンプ搬送可能な状態とし、その昇圧ポンプ16より原料を原料供給ライン15に供給すると共に熱交換器24で、水熱反応管25からの分解物と熱交換して加熱した後、循環ライン26を介して水熱反応管25に供給する。
【0036】
水熱反応管25内では、原料中の水は、高温高圧の亜臨界状態(300℃、100Kg/cm3 )にされることで、動植物残渣中の有機物は、炭化水素等に分解される。この水熱反応においては、原料を循環ライン26で繰り返し水熱反応管25に循環することで、液の流速を確保して水熱反応器25内での伝熱を促進させると共に、管内でのこげ付きを防止する。また原料には苛性ソーダ等の薬液を混入しているため、原料の分解が促進される。
【0037】
この後、分解処理した原料は、ライン33aより熱交換器24に排出されて、原料を加熱した後、トリムクーラ34を通して冷却され、背圧調整弁35で減圧されたのち、酸化槽22に供給され、そこで、酸化剤供給ライン36から供給された空気にて、可燃分や未反応の炭化物などが燃焼酸化され、気液分離器23を通り、一部は戻しライン39にて再度酸化槽22に戻されて未酸化分が再度酸化される。
【0038】
このように分解後の原料と、水熱反応管25に供給する原料を熱交換させて熱回収を行うことで、熱媒加熱器29での熱媒供給量を少なくできる。
【0039】
その後、酸化後の分解原料は、排出ライン41を通り、トリムクーラ42でさらに冷却され、背圧調整弁43で大気圧まで下げられた後、処理液タンク14に排出される。
【0040】
処理液タンク14では、ガス分は、排気ライン44より脱臭装置46を通して排気され、液分は、下水ライン45から排水される。
【0041】
また気液分離器23で分離されたガス分は、気相側排出ライン50から凝縮器38に導入されて冷却され、凝縮液分は、ライン53にて気液分離器23に戻され、ガス分は、背圧調整弁52で減圧されて、図では示していないが、脱臭装置46を通して排気される。
【0042】
このように、図1の動植物残渣処理装置においては、従来の超臨界処理に比べて反応温度、圧力を緩和することで、原料の分解能力(CODの低減)では低下するが、配管等の腐食の問題を軽減することが可能となる。また分解能力が低減した分は、水熱反応処理後に酸化槽22で酸化反応プロセスにより酸化処理を行うことで、結果として十分な分解能力が得られる。
【0043】
ところで、動植物残渣、特にレストラン等から廃棄される生ゴミには、炭水化物類が多く含まれ、これを高温・高圧水で処理した際に、一部未分解の有機物や残渣物中に含まれる糖類の脱水縮合による炭水化物が水熱反応器25の内管30や酸化槽22の管壁に付着し、装置内の流動の低下や伝熱特性の劣化を引き起こす。
【0044】
そこで、本発明においては、アルカリ水溶液と空気を高温・高圧水中に混入して高温・高圧洗浄水とし、これを装置の暖機運転中に水熱反応器25の内管30や酸化槽22に流して、管壁に付着している有機物及び炭化物を高温・高圧洗浄水中に溶解させ、酸化し、二酸化炭素と水にまで分解して洗浄するようにしたものである。
【0045】
これを、図1により、さらに詳しく説明する。
【0046】
酸化槽22から気液分離器23に酸化後の処理物を供給するライン60には、開閉弁55cが接続され、その開閉弁55cの上流側から分岐して、洗浄水供給ライン54が接続される。この洗浄水供給ライン54には開閉弁55が接続されると共にそのライン54が循環ライン26の循環ポンプ31の吐出側に接続される。
【0047】
循環ライン26の循環ポンプ31の吸込側には、洗浄水循環ライン54aが接続される。この洗浄水循環ライン54aには、開閉弁55aが接続されると共にそのライン54aが、気液分離器23に接続される。
【0048】
酸化槽22に接続された酸化剤供給ライン36には、酸化槽22に供給する空気量を調整する調整弁36aが接続される。
【0049】
以上において、装置の暖機運転中或いは終了運転時に、原料タンク10への原料11の供給を行わない状態で、開閉弁55b,55cを閉とし、開閉弁55,55aを開とし、また循環ポンプ31を停止した状態で、薬液タンク13のアルカリ水溶液(苛性ソーダ)を薬液ポンプ21より、また上水タンク12より給水ポンプ17にて適宜上水を原料タンク10に供給し、昇圧ポンプ16にて昇圧して熱交換器24を介して水熱反応器25の内管30に、アルカリ水溶液を混入した高温・高圧水を供給し、その高温・高圧水を洗浄水循環ライン54aを通し、気液分離器23に供給し、気液分離器23より戻しライン39、ポンプ40にて酸化槽22に供給する。酸化槽22には、酸化剤供給ライン36の調整弁36aにて適量の空気が供給され、酸化槽22に供給されたアルカリ水溶液が混入された高温・高圧水に空気が混入されて高温・高圧洗浄水とされ、その高温・高圧洗浄水が、洗浄水供給ライン54から水熱反応器25の内管30に供給され、再度洗浄水循環ライン54a、気液分離器23を通じて酸化槽22に供給循環される。
【0050】
このように高温・高圧水にアルカリ水溶液と空気を混入して高温・高圧洗浄水とし、これを水熱反応器25と酸化槽22に供給することで、管壁に付着した有機物は、二酸化炭素と水にまで分解される。
【0051】
分解によって生成した二酸化炭素と余剰の空気は、気液分離器によって高温・高圧洗浄水と分離され、凝縮器38、背圧調整弁52,処理液タンク14に流入し、排気ライン44、脱臭装置46を通って大気に排気される。
【0052】
また、余剰の洗浄水は、排出ライン41、トリムクーラ42、背圧調整弁43、処理液タンク14に流入し、下水ライン45から放流される。
【0053】
この洗浄運転は、図示していないが、水熱反応器25の循環ポンプ31の吸込側と吐出側の差圧を検出し、その差圧が設定値より高くなったときに、水熱反応器25内の内管30に炭化物等が付着したとして、洗浄運転を行うようにする。
【0054】
このように、本発明においては、アルカリ水溶液と空気を混入した高温・高圧洗浄水を用いて管壁に付着した付着物を化学的に除去するため、装置の解体を行うことなく、しかも自動で洗浄が行える。
【0055】
図2は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【0056】
図1の形態においては、酸化槽22から気液分離器23に至るライン60から分岐して洗浄水供給ライン54を接続する例で説明したが、本形態においては、気液分離器23の液相側排出ライン37から酸化槽22に分解物を戻す戻しライン39に開閉弁55cを接続し、その開閉弁55cの上流側に、洗浄水供給ライン54を接続し、水熱反応器25からの洗浄水循環ライン54aを開閉弁55cの下流側に接続し、その洗浄水供給ライン54に開閉弁55を、また洗浄水循環ライン54aに開閉弁55aを接続したもので、その他の構成は図1の形態と同じであるため、説明は省略する。
【0057】
この図2において、装置の暖機運転中或いは終了運転時に、原料タンク10への原料11の供給を行わない状態で、開閉弁55b,55cを閉とし、開閉弁55,55aを開とし、また循環ポンプ31を停止した状態で、洗浄運転を行うと、アルカリ水溶液(苛性ソーダ)が混入された上水が、原料タンク10に供給され、昇圧ポンプ16にて昇圧して熱交換器24を介して水熱反応器25の内管30に、高温・高圧水として供給され、その高温・高圧水が洗浄水循環ライン54aを通し、ポンプ40より酸化槽22に供給され、酸化剤供給ライン36から供給された空気と混合されて、高温・高圧洗浄水とされ、その高温・高圧洗浄水が、気液分離器23に供給されて、洗浄水中に溶解しなかった余剰の空気が分離され、気液分離器23より戻しライン39、洗浄水供給ライン54を介して水熱反応器25の内管30に供給され、再度洗浄水循環ライン54a、ポンプ40より酸化槽22に供給して循環する。
【0058】
この実施の形態においては、酸化槽22でアルカリ水溶液を混入した高温・高圧水に空気を混入した後、気液分離器23に供給して余剰の空気を分離するため、洗浄水による管壁に付着した炭化物の除去は、洗浄水中の溶存酸素で除去することとなり、酸化力は多少落ちるが、ポンプ40のキャビテーションを起こすことを確実に防止できる。
【0059】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アルカリ水溶液及び空気を混入して高温・高圧洗浄水とし、これを水熱反応器や酸化槽に供給して、その管壁に付着している有機物及び炭化物を溶解させると共に燃焼し、二酸化炭素と水にまで分解することができる。また高温・高圧洗浄水で化学的に付着物を除去するため、装置の解体を行うことが無く、自動で洗浄することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
10 原料タンク
22 酸化槽
23 気液分離器
25 水熱反応管
54 洗浄水供給ライン
54a 洗浄水循環ライン
Claims (4)
- 水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、気液分離器を通して酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを水熱反応器に供給すると共に気液分離器を通して酸化槽に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離することを特徴とする水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法。
- 水を混入した動植物残渣を亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管で、水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、この水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法において、動植物残渣処理装置の暖機運転中或いは終了運転時に、水にアルカリ水溶液を添加して高温・高圧洗浄水とし、この高温・高圧洗浄水を、水熱反応器に供給した後、酸化槽に供給し、酸化槽内で空気を混入し、これを気液分離器を通して水熱反応器に供給循環し、この循環する高温・高圧洗浄水で水熱反応器と酸化槽の管壁に付着している有機物及び炭化物を除去し、上記酸化槽内で有機物及び炭化物を空気で酸化して二酸化炭素と水に分解し、上記気液分離器で生成した二酸化炭素と余剰の空気を分離することを特徴とする水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄方法。
- 水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を洗浄水循環ラインを介して導入する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を酸化槽に導入する戻しラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽の高温・高圧洗浄水を水熱反応管に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えたことを特徴とする動植物残渣処理装置の洗浄装置。 - 水を混入した動植物残渣を原料供給ラインで亜臨界状態まで加圧・加熱して水熱反応管に供給し、その水熱反応管で水を混入した動植物残渣を水熱反応させ、その水熱反応管で分解され、減圧された残渣の分解物を酸化槽で酸化させ、その水熱反応と酸化で、水熱反応管と酸化槽の管壁に付着した炭化物等を除去するための水熱反応による動植物残渣処理装置の洗浄装置において、
上記原料供給ラインに接続され、その原料供給ラインで、アルカリ水溶液を高温・高圧洗浄水として水熱反応管に供給するための薬液タンクと、
水熱反応管からの高温・高圧洗浄水を酸化槽に導入する洗浄水循環ラインと、
酸化槽に接続され、洗浄水中の有機物及び炭化物を酸化して二酸化炭素と水に分解するための酸化剤供給ラインと、
酸化槽からの高温・高圧洗浄水と空気と二酸化炭素を導入して気液分離する気液分離器と、
気液分離器からの高温・高圧の洗浄水を水熱反応器に供給する洗浄水供給ラインと、
を備えたことを特徴とする動植物残渣処理装置の洗浄装置。
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