JP4502633B2 - 有機性廃棄物の高温高圧処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機性廃棄物の高温高圧処理方法に関し、詳しくは、シアン処理工程を備えた有機性廃棄物の高温高圧処理方法に関する。

高温高圧条件下において有機性廃棄物等の廃棄物を分解処理する方法として、従来から亜臨界水域条件下で酸化反応を進行させる方法が提案されている（特許文献１参照）。亜臨界水域条件下での有機性廃棄物処理方法は、含水率の低い有機性廃棄物の処理に適しており、この方法では、有機性廃棄物は、まず自身に含まれた窒素成分及び炭素成分を液相条件下（水分蒸発温度以下）で加水分解され、次いで、気相条件下（水分蒸発温度以上）にある反応器で酸化処理され、さらに固液分離、気液分離されることになる。
特開２００２−１９２１９４号公報

しかしながら、上記方法による有機性廃棄物の処理では、処理後に出される排水中に多くのシアンが含まれているという問題があった。また、上記処理方法でシアンを除去しようとすると、シアンは、水分が蒸発した条件下において多量に生成されるため、シアンの生成を抑えるには、水分蒸発温度以下で処理をする、または水分蒸発温度以下の条件での処理時間を長く持つ必要がある。しかし、亜臨界条件下において水分蒸発温度以下での処理時間を長くすることは、加水分解による有機酸の発生量の増加を引き起こす原因となり、窒素及び炭素に関する高い分解率を得るということに相反することになる。そのため、上記方法では、シアンを除去することができず、処理後に多くのシアンが含まれた排水が排出されるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、窒素、炭素の分解に悪影響を及ぼすことなく、シアン処理工程にて連続的かつ効率的にシアンを除去することができる有機性廃棄物の高温高圧処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の有機性廃棄物の高温高圧処理方法は、有機性廃棄物を亜臨界水条件の液相条件下にある予熱器で加水分解する予熱処理工程と、当該予熱処理工程で加水分解された有機性廃棄物に対し、亜臨界条件の気相条件下にある反応器で酸素を混合して酸化処理を行う酸化処理工程と、当該酸化処理工程において気相条件下で発生したガス内に含まれるシアンを処理するシアン処理工程とを備える有機性廃棄物の高温高圧処理方法であって、上記の全処理工程における圧力を一定に保ち、該酸化処理工程において気相条件下で発生したガスを、シアン処理工程に導き、該シアン処理工程では、該酸化処理工程において気相条件下で発生したガスを、水分蒸発温度以下まで降温して、亜臨界水条件の液相条件とすることによってシアンを処理することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の有機性廃棄物の高温高圧処理方法は、請求項１に記載の有機性廃棄物の高温高圧処理方法の構成に加えて、前記シアン処理工程において、２００℃以上でかつ水分蒸発温度以下まで降温した液相条件とすることによってシアンを処理することを特徴とするものである。

本発明に係る高温高圧処理装置では、有機性廃棄物を液相条件下にある予熱器で加水分解する予熱処理工程と、当該予熱処理工程で加水分解された有機性廃棄物に対し、気相条件下にある反応器で酸素を混合して酸化処理を行う酸化処理工程と、当該酸化処理工程において、気相条件下で発生したガス内に含まれるシアンを処理するシアン処理工程とを備えており、当該シアン処理工程において、水分蒸発温度以下まで降温した液相条件下でシアンを処理する。即ち、水分蒸発温度以下の条件下（液相条件下）で有機性廃棄物中の炭素及び窒素成分を分解した後、連続的に独立した別工程で水分蒸発温度以下まで降温した液相条件下でシアンを処理するので、それぞれを効率よく処理することができ、全体として有機性廃棄物の処理効率を上げることができる。また、降温範囲を水分蒸発温度以下でかつ２００℃以上までとすることにより、温度の低下に伴うシアン処理能力の低下を防止でき、さらに、水分蒸発温度以下までの降温速度を遅くすることによって、水分蒸発温度以下の条件下での処理時間を長くして、シアンを効率的に除去することができる。

以下、本発明を具体化した有機性廃棄物の高温高圧処理方法の一実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本発明に係る処理方法の各工程について説明する。ここで、図１は、本発明に係る処理方法の工程を示すブロック図である。図１に示すように、有機性廃棄物は、まず貯留タンク５に一旦貯められ、その後供給ポンプ１０によって予熱器６に送られ、そこで加熱されて液相条件下で加水分解される（予熱処理工程）。続いて、予熱処理された有機性廃棄物には、必要に応じて酸化剤ポンプ２０を介して酸素、空気等の酸化剤Ｏが注入される。そして、この有機性廃棄物は、反応器７において、酸化剤ポンプ２０から供給される酸化剤Ｏの存在下、亜臨界条件下（気相条件下）で酸化処理されることになる（酸化処理工程）。この反応器７において、有機性廃棄物は、水分が全て水蒸気となり液体として存在しない状態の中でガス化して酸化され、非反応（無機）物質は、残留固形分のまま残留することになる。

そして、反応器７での酸化処理工程において、気相条件下で発生したガス内に含まれるシアンは、シアン除去装置８（シアン処理工程）において、水分蒸発温度以下まで降温した液相条件下で処理（除去）されることになる。ここで、本実施の形態では、各処理工程は連通管によって連通され、全処理工程における圧力は背圧弁２３によって一定に保たれている。水分の蒸発温度は圧力の大きさによって異なるが、シアンは、２００℃を下回る温度領域ではあまり効率よく処理することができない。従って、シアンを効率よく除去するためは、少なくとも２００℃以上かつ水分蒸発温度以下の温度領域で処理を行うことが好適である。また、この温度領域の中で、特に２４０℃〜３００℃の液相条件下で処理をすることがシアンの除去には効果的であり、従って、水分蒸発温度が２４０℃以上となるように圧力設定を行うことが特に好適である。これは水のイオン積がこの範囲内で大幅に増加するため、加水分解が進行しやすい条件下である。例えば、圧力５ＭＰａの下では、水分蒸発温度はほぼ２５０℃であるため、特に効果的なシアン除去が行われる温度領域は、２４０℃〜２５０℃というきわめて狭い範囲であることが分かる。

即ち、２００℃以上でかつ水分蒸発温度以下まで降温した液相条件下であれば、シアンを比較的効率よく処理でき、さらに好適には、上記温度条件下でシアン処理を行うことが好ましい。また、他方で、有機性廃棄物中の窒素及び炭素を高い分解率をもって分解するためには、反応器７内において水分蒸発温度〜４５０℃とすることが好ましい。

ここで、シアン処理を効率よく行うのに好適な温度領域まで降温する降温速度を調整することによって、シアンの除去率を変化させることができる。例えば、表１に示すように、シアン除去装置８（シアン処理工程）において所望の温度（水分蒸発温度）まで１０分、２０分及び２時間かけてそれぞれ降温したとき、１０分かけて降温した後の排水中のシアン濃度が２８．８ｍｇ／ｌであったのに対し、２０分かけて降温した場合、２時間かけて降温した場合の降温後の排水中のシアン濃度は、それぞれ１０．２ｍｇ／ｌ、１．６ｍｇ／ｌと大幅に低減されている。即ち、より時間をかけて降温した方が、排水中のシアン濃度を低減できることが分かる。

シアン除去装置８（シアン処理工程）において、水分蒸発温度以下まで時間をかけて降温するために、本実施の形態では、図２に示すように、シアン除去装置８を筒状部材１８を螺旋状に構成した蛇管形状としており、蛇管状にして流路長さを長くとることによってシアン除去装置８内で時間をかけて徐々に降温できるようになっている。尚、シアン除去装置８は、本実施の形態に示す蛇管状のものに限定されない。そして、反応器７及びシアン除去装置８を経た反応有機性廃棄物は、冷却器２１、例えば冷却水Ｗによる熱交換型冷却器によって冷却され、次の分離装置２２によって凝縮水と残留固形物とからなる廃スラリー２５と、酸化反応で発生した炭酸ガス、窒素ガスなどの排ガスＧとに分離して、それぞれ廃棄処分されることになる。

以上説明したように、本実施形態の有機性廃棄物の高温高圧処理方法では、処理工程の中にシアン処理工程（シアン除去装置８）を設けたので、酸化処理工程にて発生したガス内に含まれるシアンを連続的に除去することができる。また、シアン処理工程において水分蒸発温度以下まで降温することによりシアンを液相条件下で効率よく除去でき、また、シアン除去装置８を蛇管状に成形することでその降温速度を調整（遅く）してより効率よくシアンを除去できる。さらに、窒素及び炭素は、シアン処理工程とは別工程にてシアンの処理条件とは異なる条件下で処理されるので、窒素及び炭素の処理に悪影響が及ぶこともない。

図１は、本発明の有機性廃棄物の高温高圧処理方法のブロック図である。 図２は、シアン除去装置８を模式的に示した図である。

符号の説明

６ 予熱器（予熱処理工程）
７ 反応器（酸化処理工程）
８ シアン除去装置（シアン処理工程）

Claims (2)

1. 有機性廃棄物を亜臨界水条件の液相条件下にある予熱器で加水分解する予熱処理工程と、
   当該予熱処理工程で加水分解された有機性廃棄物に対し、亜臨界条件の気相条件下にある反応器で酸素を混合して酸化処理を行う酸化処理工程と、
   当該酸化処理工程において気相条件下で発生したガス内に含まれるシアンを処理するシアン処理工程とを備える有機性廃棄物の高温高圧処理方法であって、
   上記の全処理工程における圧力を一定に保ち、
   該酸化処理工程において気相条件下で発生したガスを、シアン処理工程に導き、
   該シアン処理工程では、該酸化処理工程において気相条件下で発生したガスを、水分蒸発温度以下まで降温して、亜臨界水条件の液相条件とすることによってシアンを処理することを特徴とする有機性廃棄物の高温高圧処理方法。
2. 前記シアン処理工程において、２００℃以上でかつ水分蒸発温度以下まで降温した液相条件とすることによってシアンを処理することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の高温高圧処理方法。

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