JP6445393B2 - 農林資源の肥料化減容システム - Google Patents

Description

本発明は、伐採木、枝打ちされた枝や葉あるいは稲わら、もみがら等の農林資源の肥料化減容システムに関する。

本発明者らは、特許文献１に開示されるような、亜臨界水処理による有機物残渣、有機汚泥脱水残渣、家庭ごみからの液肥の製造法及び有害金属の除去法を提案している。

上記液肥の製造法及び有害金属の除去法は、特許文献１の記載によれば、有機質残渣、有機物汚泥の亜臨界水処理では、スラリー状の粒子を含む液体が得られるが、これには、重金属類が残留していて、該重金属類のろ過の為に、亜臨界水処理装置で積極的に大部分を液化したスラリー状の生成物に対して凝集反応槽を持った微細気泡を発生する加圧浮上装置でスラリー状の有機物中の粒子を除去する方法を提案している。

上記特許文献１の加圧浮上装置において用いられる微細気泡を含む加圧水は、その微細気泡が充分に小さくなかったので、超微粒子状の有害金属等の分離は必ずしも充分でなかった。

他方、原子炉事故によって拡散された放射性物質が、山林に降下した場合、樹木、枝葉に付着した放射性物質の洗浄が困難であり、又、そのまま放置すると、樹木の足元に少しずつ流下して、地面から根を通して樹木に吸収されるという抑制不可能な循環を生じるので、放射性物質によって汚染された山林は、広い領域で徹底した枝打ちと伐採と場外搬出によってのみ放射性物質を除去することができる。また森林再生の速さが、通常以上に早くなければ定常伐採計画を大きく超える広大な地域の短期間の伐採は出来なかった。

しかしながら、山林資源は膨大であり、上記特許文献１の方法を含む従来の方法では処理能力が不充分であり、多くの山林が放置されている。同様に、稲わら、もみがら等の資源量も膨大であり、現場近傍で効率よく進行させられる減容システムが見つからず未処理のまま堆積されたり放置されている。

従って、これら農林資源に付着した放射性物質を、減容後の少ない残渣中に集めて回収することも現実的には困難であった。

特開２０１２−８１４５７号公報

この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、伐採木、枝葉、稲わら等の農林資源を、熱効率よく亜臨界水処理した後に、微生物処理サイトにおいて、当初比１％にまで減容し、更に、１％の残渣から重金属等を効率よく回収することができる農林資源の肥料化減容システムを提供することを課題とする。

本発明は、圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口から投入された農林資源を、亜臨界状態として分解する亜臨界水処理装置と、前記亜臨界水処理装置における、
亜臨界水処理済みで、排出された処理対象物から固形物を分離する固形物分離装置と、この固形物分離装置によって固形物が分離された後の汚泥を処理して、処理液及び余剰汚泥を排出する生物処理装置と、前記余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を前記亜臨界水処理装置の投入口に送る余剰汚泥脱水装置と、水に直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を製造する加圧水製造装置と、前記加圧水製造装置により製造された加圧水を貯留する洗浄池、前記洗浄池内に設けられ、前記加圧水を攪拌する攪拌装置を含んでなり、超微細気泡含有水中に、前記固形物を入れた状態で、超微細気泡含有水を攪拌して、前記固形物に付着した微粒子を洗い落とすとともに、超微細気泡の界面に微粒子を吸着させて、浮上分離物として浮上させ、且つ、超微細気泡に吸着されなかった微粒子を沈殿分離物として沈殿させて、これを肥料として取出し、前記浮上分離物を含む懸濁した上澄液を排出する超微細気泡洗浄装置と、前記加圧水が混合された前記上澄液の流入口を一端に備えた加圧浮上槽を含み、前記上澄液に前記超微細気泡を含む加圧水を混合して、前記加圧浮上槽内に前記流入口から注入し、前記加圧浮上槽内で、前記上澄液中の浮遊物や溶解している成分に超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、前記上澄液から浮上分離物として取出すとともに、残りの液体を処理水として排出する加圧浮上装置と、を有してなり、前記加圧浮上装置における前記処理水を、超微細気泡含有水の原水として、前記加圧水製造装置に供給し、且つ、余剰の前記処理水を、散布又は放流するための肥料として取出しするようにされたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システムにより、前記課題を解決するものである。

ここで、前記加圧浮上装置において取出された浮上分離物を脱水して脱水浮上物と脱水ろ液に分離する浮上物脱水装置を設けることができる。

又、前記上澄液に前記加圧水を混合する前に、上澄液に凝集剤、中和剤、化学反応剤のうち少なくとも一つを混合する凝集反応装置を設けることができる。

又、前記浮上物脱水装置で発生した脱水ろ液、前記生物処理装置での処理液、及び、前記余剰汚泥脱水装置で発生した脱水ろ液を、前記上澄液とともに前記凝集反応装置における原水として循環する水循環系統を有することができる。

又、前記加圧浮上装置における浮上分離物の放射線量を測定して、測定された放射線量が所定値未満のときは、前記浮上分離物を前記亜臨界水処理装置の投入口に送り、所定値以上のときは、外部に搬出可能にする判別装置を設けることができる。

又、前記生物処理装置における発生熱を、前記亜臨界水処理装置へ供給するための水蒸気の原水の冷熱と交換する熱交換装置を設けることができる。

又、前記亜臨界水処理装置の投入口の前段に、伐採木、枝、葉等の農林資源を破砕するチッパーを設け、このチッパーにより破砕された農林資源を前記投入口から投入するようにすることができる。

又、放射性物質が土壌粒子中に吸着され、表層に止まることが確認されている為、土壌環境を調査した上で、前記超微細気泡洗浄装置の前記洗浄池を、前記農林資源の発生源近傍の大地に形成することができる。この場合は素掘り、遮水シート付きの掘採池、鋼板作りの池、鉄筋コンクリート製の洗浄池などを選択できる。

又、前記洗浄池に沈殿した沈殿分離物を掻き出して、そこでの静置で重力脱水でき、脱離水が洗浄池に自然流下する構造の水切場を併設して、そこに運ぶ重機を備えることができる。脱水された残留物は汚染度が低く、元に戻せるしまた再利用できる。

本発明による農林資源の肥料化減容システムによれば、亜臨界水処理により、伐採木や枝打ちで収集した枝葉あるいは稲わら等の農林資源を３０％まで減容し、且つ、その残渣中に放射性物質を集めることができ、更に、亜臨界水処理の残渣を、微生物処理サイトにおいては有機物が低分子化している為に、高効率で生物酸化分解（従来比８倍）されて、障害無く高速で微生物処理することができ、この微生物処理サイトにおける余剰汚泥の脱水ろ液と亜臨界水処理装置における固形物を超微細気泡含有水で洗浄した後の上澄液とを、更に加圧浮上装置によって処理することにより、最終的には、当初比で残渣０．５％にまで減容することができ、且つ、その０．５％の残渣中に放射性物質をほとんど取込むことができるという効果を有する。

また、超微細気泡洗浄装置の洗浄池を、山林内又はその近くに設けることにより、農林資源の搬送距離を極小にすることができ、処理コスト、時間を大幅に低減させることができる。

本発明の実施例に係る農林資源の肥料化減容システムを模式的に示すブロック図 同実施例における亜臨界水処理装置を示す正面図 同側面図 同平面図 同亜臨界水処理装置における制御系を示すブロック図 同実施例における凝集反応装置、加圧浮上装置、加圧水製造装置を模式的に示すブロック図 同実施例における加圧浮上装置を示す一部断面とした正面図 同加圧浮上装置における凝集反応装置を模式的に示すブロック図 同実施例における加圧水製造装置を示す正面図 同実施例にかかる加圧水製造装置の一部を構成する気泡含有水分離装置を示す一部断面とした正面図 同実施例に係る農林資源の肥料化減容システムによる肥料化減容工程を示すフローチャート

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１に示されるように、本発明の実施例に係る農林資源肥料化減容システム（以下減容システム）１０は、亜臨界水処理装置２０と、固形物分離装置４０と、生物処理装置４２と、余剰汚泥脱水装置４５と、加圧水混合装置１３と、加圧水製造装置５０と、超微細気泡洗浄装置（以下洗浄装置）７０と、加圧浮上装置８０と、水循環系統１００と、からなる。

図１の符号９は伐採木、枝、葉等を破砕するためのチッパー、２１は亜臨界水処理装置２０へ供給される蒸気のための蒸気原水、１０１は浮上物脱水装置９５（詳細後述）により脱水固化された浮上フロスの放射能を計測して容器に入れて搬出するか亜臨界水処理装置２０に投入するかを判別するための判別装置をそれぞれ示す。

減容システム１０を構成する各装置の概略は、以下の通りである。

亜臨界水処理装置２０は、圧力容器２２内に、高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口２２Ａから投入された処理対象物を亜臨界状態として分解するものである。

固形物分離装置４０は、亜臨界水処理装置２０における亜臨界水処理済で排出された処理対象物から、金属や異物からなる固形物と、粉体を含む汚泥（流動物）とを分離するようにされていて、生物処理装置４２は、固形物分離装置４０において、固形物が分離された後の粉体を含む汚泥を処理するようにされていて、前段の高濃度活性汚泥処理装置４２Ａと、後段の高濃度膜処理活性汚泥処理装置４２Ｂとから構成されている。

余剰汚泥脱水装置４５は、生物処理装置４２からの余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥と脱水ろ液に分離するものである。

加圧浮上装置８０の前段には凝集反応装置１２が設けられ、無機微粒子を含む懸濁水に凝集剤を混合するようにされている（詳細後述）。

加圧水混合装置１３は、凝集反応装置１２において凝集剤が添加された懸濁水に、加圧水製造装置５０により製造された、直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を混合するようにされている。

加圧水製造装置５０は、加圧浮上装置８０における処理水に、超微細気泡を混合して加圧水として加圧水混合装置１３に供給するようにされている。

洗浄装置７０は、固形物分離装置４０において分離された固形物を超微細気泡含有水により洗浄するものである。

加圧浮上装置８０は、前記加圧水が混合された汚染水の流入口８１Ａを一端（図６、図７において左端）に備えた加圧浮上槽８２を含み、加圧水が混合された懸濁水を、加圧浮上槽８２内に流入口８１Ａから注入し、加圧浮上槽８２内の、懸濁水中の浮遊物や溶解している成分に、超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、これを凝集剤により絡め、また、浮遊物や溶解成分を絡めた凝集剤に超微細気泡を付着させて、浮上させたり、懸濁水から浮上分離物として浮上させて取出すとともに残りの液体を処理水として排出するようにされている。

次に、各装置について、詳細に説明する。

亜臨界水処理装置２０は、図２〜４に示されるように、圧力容器２２内に高温、高圧の水蒸気を注入して、該圧力容器２２内の、伐採木、枝、葉を処理対象物として分解するものである。伐採木、枝、葉は、予めチッパー９により破砕される。

図２〜図３、図５に示されるように、亜臨界水処理装置２０は、圧力容器２２と、水蒸気供給装置２４と、攪拌装置２６と、水蒸気制御装置２８と、回転シャフト制御装置３０とを備えて構成されている。

圧力容器２２は、処理対象物を投入するための投入口２２Ａと、亜臨界水処理を終えた処理対象物を排出するための取出口２２Ｂと、圧力容器２２内に高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸気注入口２２Ｃ（２ヶ所）とを備えている。

投入口２２Ａは、圧力容器２２の上部に筒状に突出して形成され、上端のクラッチドア２２Ｄによって開閉されるようになっている。

図１、図２の符号２３は蒸気管であり、これは、圧力容器２２の上端から上方に立設された筒状に形成されていて、粉塵や過剰な蒸気を外部に排出するようにされている。筒状体の更に上端にも蒸気排出口２２Ｅがある。

取出口２２Ｂは、圧力容器２２の、図２において右端に下向きに傾斜して取付けられ、ハンドル２２Ｆにより開口されて、亜臨界水処理の終わった処理対象物を外部に排出できるようにされている。このとき、攪拌装置２６の回転シャフト２６Ａは、内部の処理対象物を取出口２２Ｂ方向に押出すように回転される。

水蒸気供給装置２４は、ボイラー２４Ａによって生産された高温、高圧の水蒸気を、圧力調整弁２４Ｂ及び蒸気開閉弁２８Ｄ（説明後述）を介して、水蒸気注入口２２Ｃから圧力容器２２内に供給するようにされている。

攪拌装置２６は、圧力容器２２内の、ほぼ中心を水平に貫通して配置された回転シャフト２６Ａ、及び、この回転シャフト２６Ａの、長手方向複数箇所に半径方向に延在して取付けられた複数の攪拌翼２６Ｂとを備えて構成されている。回転シャフト２６Ａは、図２において左端下側に設けられたモーター２７Ａから減速機２７Ｂを介して駆動され、圧力容器２２内の処理対象物を攪拌するようにされている。

ここで、回転シャフト２６Ａは、通常運転時は、一定間隔で時計方向又は反時計方向に回転方向が切替えられて、攪拌翼２６Ｂが処理対象物を取出口２２Ｂ側からモーター２７Ａ方向へ、または、その反対方向に送るようにされている。

図５に示されるように、水蒸気制御装置２８は、圧力容器２２の外側の２箇所に取付けられた温度センサー２８Ａ、２８Ｂと、同様に、圧力容器２２の上部外側に取付けられた圧力センサー２９Ａ、２９Ｂと、水蒸気注入口２２Ｃへの水蒸気の供給量を調整する蒸気開閉弁２８Ｄと、圧力容器２２内の蒸気を排出するための蒸気排出弁２８Ｆと、制御装置本体２８Ｃと、を備えて構成されている。

温度センサー２８Ａ、２８Ｂは、圧力容器２２の内側の温度を検出するようにされ、又、圧力センサー２９Ａ、２９Ｂは、圧力容器２２の内側の圧力を検出するようにされている。

これら温度センサー２８Ａ、２８Ｂと圧力センサー２９Ａ、２９Ｂの検出出力信号は、制御装置本体２８Ｃに出力するようにされている。

制御装置本体２８Ｃは、ＣＰＵからなり、温度センサー２８Ａ、２８Ｂ、圧力センサー２９Ａ、２９Ｂからの検出温度信号及び検出圧力信号に基づいて、開閉弁駆動装置２８Ｅを介して、蒸気開閉弁２８Ｄを駆動し、圧力容器２２内への蒸気供給量を調整できるようにされている。

回転シャフト制御装置３０は、回転シャフト２６Ａに取付けられて、その回転速度を検出する回転速度センサー３２Ａと、回転トルクを検出する回転トルクセンサー３２Ｂとからのセンサー出力信号に基づいて、回転シャフト２６Ａの回転速度を制御するようにされている。

具体的には、回転シャフト制御装置３０は、回転速度センサー３２Ａから出力信号に基づく回転シャフト２６Ａの回転速度と、回転トルクセンサー３２Ｂからの出力信号に基づく回転シャフト２６Ａの回転トルクとの積が一定値となるように、減速機２７Ｂを介して回転シャフト２６Ａの回転速度を制御するように構成されている。

亜臨界水処理装置２０では、処理対象物が高温、高圧の水蒸気により亜臨界状態とされ、土壌微生物による生物分解が困難な、いわゆる難分解性物質、重金属含有有機物、有機燐化合物、ダイオキシンなどの塩素含有毒物である有機物、有機溶剤性有機物などが容易に分解され、重金属は凝縮されて粒状に固化され、他の分解生成物とともにスラリー状となって取出口２２Ｂから取り出され、固形物分離装置４０において、分離、搬出される。

その残りの流動物は、生物処理装置４２において、生物的に処理され、大幅（約７０％減）に減容される。図１の符号４３は、熱交換装置を示す。この熱交換装置４３は、亜臨界水処理装置２０の水蒸気となる蒸気原水２１の冷熱と生物処理装置４２の反応熱とを交換するものである。

亜臨界水処理装置２０の排気管３４と高濃度活性汚泥処理装置４２Ａとの間には水エジェクター装置３６が設けられ、排気管３４からの排気ガスを洗浄水中に通して粉塵を除去するようにされている。

水エジェクター装置３６は、排気管３４からの排気ガスを洗浄水に曝露する水エジェクター３６Ａと、この水エジェクター３６Ａからの排気ガス及び洗浄水が流入する循環水槽３６Ｂと、この循環水槽３６Ｂの上端から洗浄水に曝露された後の排気ガスを排出する水エジェクター排気管３６Ｃと、この水エジェクター排気管３６Ｃの排気を除塵する除塵装置３６Ｄと、を有している。また、循環水槽３６Ｂ内の洗浄水は、循環ポンプ３６Ｅにより汲み上げられ、洗浄水として水エジェクター３６Ａに供給されるようになっている。

除塵装置３６Ｄで分離された粉塵は、フィルターごと、亜臨界水処理装置２０の投入口２２Ａに投入され、分離されたガスは加温装置３６Ｆを通って熱拡散性を改善され放出されるようになっている。なお、水エジェクター装置３６を用いることなく、排気管３４からの排気ガスを除塵装置３６Ｄに送るようにしてもよい。

余剰汚泥脱水装置４５は、高濃度膜処理活性汚泥処理装置４２Ｂからの余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を亜臨界水処理装置２０の投入口２２Ａに送るように構成されている。

加圧水製造装置５０は、図６、図９に示されるように、超微細気泡を形成するエジェクター５１を備えている。エジェクター５１の、流入側には、流入管５３がねじ込みにより接続されている。又、吐出側には、吐出管５４が流入管５３と同様にねじ込みにより接続されている。更に、気体導入管５５がねじ込みにより接続されている。この気体導入管５５の途中には、気体導入量制御弁５６が設けられている。

加圧水供給系統６０は、前記流入管５３及び吐出管５４と、流入管５３に微細気泡を含む加圧水を供給可能の加圧ポンプ６２と、加圧ポンプ６２の吸入側に接続され、気体が混合されるべき水を供給する原水供給管６４Ａと、加圧ポンプ６２の吐出側に接続され、加圧された水を送り出す圧送管６４Ｂとを備えている。

圧送管６４Ｂの途中には、流入管５３が接続され、原水供給管６４Ａには吐出管５４が接続され、エジェクター５１で形成された超微細気泡含有水を、吐出管５４、原水供給管６４Ａ、加圧ポンプ６２、圧送管６４Ｂ、流入管５３を経て還流するように構成されている。図９の符号６２Ａは加圧ポンプ６２を駆動するためのモータを示す。

加圧水供給系統６０の圧送管６４Ｂは、図１０に示される気泡含有水分離装置６６に接続されて、ここに超微細気泡含有水を加圧状態で供給するようにされている。

気泡含有水分離装置６６は、断面円形の蓄積型加圧水タンクからなり、タンク上部側面に設けられ、圧送管６４Ｂを経て圧送されてくる超微細気泡含有水が流入する加圧水流入ポート６６Ａと、タンク下部側面に設けられた加圧水吐出ポート６６Ｂと、タンク上端に設けられた中心部水排出ポート６６Ｃと、加圧水流入ポート６６Ａの内側に設けられ、流入する加圧水をタンク内円周面に沿う下向きの旋回流とする旋回流形成パイプ６６Ｄとを備えて構成されている。

旋回流形成パイプ６６Ｄは、加圧水流入ポート６６Ａから、円形のタンク断面において半径方向に流入する加圧された超微細気泡含有水を、円形断面のタンクの内周面に沿って反時計廻りで、且つ、やや斜め下向きの螺旋流となるように、加圧液体を導くように構成されている。

加圧水流入ポート６６Ａから流入した液体は、タンク下部側面に設けられた加圧水吐出ポート６６Ｂと中心部水排出ポート６６Ｃとからタンク外に吐出され、それぞれの排出量は、中心部水排出ポート６６Ｃ近傍に設けられた排出量制御弁６６Ｅによって制御されるようになっている。

タンク内に充満された加圧水は、旋回流形成パイプ６６Ｄにより旋回流とされるが、中心部水排出ポート６６Ｃは、タンク上端面中心部位置に設けられているので、タンク内の旋回流における中心部分の水が該中心部水排出ポート６６Ｃから排出され、又、旋回流の外側部分の水は、加圧液体吐出ポート６６Ｂから排出される。

タンク内の水は旋回流によって、超微細気泡を含んで比較的比重の大きい部分が旋回の外側に、又これより大きい気泡を含む水は比較的比重が小さく、旋回流の中心部分に集まるので、タンク内に流入した液体の、比較的大きな気泡を含む部分が中心部水排出ポート６６Ｃから排出され、残りの水は超微細気泡をより多く含む状態で加圧水吐出ポート６６Ｂから排出されることになる。

洗浄装置７０は、図１に示されるように、洗浄池７１と、洗浄池に配置された水中攪拌装置７２と、洗浄池７１から上澄液を排出するためのポンプ７４と、洗浄池７１に沈殿した沈殿物を取出すための搬出用重機７５Ａとを備えて構成されている。

洗浄装置７０においては、加圧水製造装置５０において製造された加圧水が洗浄池７１に供給され、洗浄池７１で発生した懸濁水とシルトがポンプ７４によって凝集反応装置１２に供給されるようになっている。また、洗浄池７１に対しては、洗浄水の不足分が、加圧水製造装置５０から供給されるようになっている。

洗浄池７１において洗浄された後の沈殿物は、例えばバックホーからなる撹拌機兼用の重機７５Ａによりかき出されて、水切場７３に置かれ、自然な重力脱水による水切り後は、ダンプカー７５Ｂによって搬出されるようになっている。

なお、洗浄装置７０の洗浄池７１を、地面を掘下げたり、堤を盛り上げたりして形成した場合、土が沈殿物の一部となるが、肥料に土が混合しても問題がない。また、土中の微粒子が上澄水中に混じることもあるが、加圧浮上装置８０で捕捉されるので、これも問題がない。洗浄池７１は、例えば鉄板等から形成される水槽であってもよい。

次に、図６、図７を参照して、加圧浮上装置８０について説明する。

加圧浮上装置８０は、加圧浮上槽８２内で、原水（例えば、放射性物質や化学物質汚染水）と超微細気泡との混合水を循環させる循環装置８３と、加圧浮上槽８２内で、超微細気泡含有水により液面に浮上された浮上スカムを取出す分離物取出装置９４とを有している。

循環装置８３は、旋回吐出管８３Ａと、旋回流形成ガイド８３Ｂと、から構成されている。旋回吐出管８３Ａは、加圧浮上槽８２内の端部（図において左端部）に突出して設けられ、図７に拡大して示されるように、先端が斜め上向きに湾曲され、その先端開口が流入口８１Ａとされていて、原水と超微細気泡含有水との混合液体を斜め上向きに噴出させる湾曲パイプ形状であって、更に、固定フィン等により加圧浮上槽８２内に旋回流として噴出させる構成とされている。

また、旋回流形成ガイド８３Ｂは、旋回吐出管８３Ａを囲んでいて、ここから吐出される旋回流を、斜め上向きに案内する、上下が開口している筒状体であって、流入口８１Ａから噴出された旋回流を斜め前方にガイドするように配置されている。

更に、加圧浮上装置８０は、加圧浮上槽８２内の液面に浮上した浮上スカムを取出した残りの液体を処理済水として、排出口８１Ｂから排出するようにされている。排出口８１Ｂは、加圧水製造装置５０における原水供給管６４Ａを介して、加圧ポンプ６２に接続されている。

上記加圧浮上装置８０からの処理済水には、加圧水製造装置５０によって超微細気泡が添加されて、気泡含有水分離装置６６により、大きな気泡を含有する水と、超微細気泡を含有する水とに分離され、超微細気泡含有水は、加圧されて加圧水管６９を経て、加圧水混合装置１３において凝集反応装置１２から吐出された凝集剤添加済の原水に加えられて、流入口８１Ａから加圧浮上槽８２内に旋回流として流入するようにされている（詳細後述）。

又、旋回流形成ガイド８３Ｂと加圧浮上槽８２の底面との間には、隙間８３Ｃが形成されていて、符号Ｆで示されるような流れが生じ、旋回流形成ガイド８３Ｂの下端開口から加圧浮上槽８２内の水が流入できるようにされている。加圧浮上装置８０を一定時間以上運転すると、加圧浮上槽８２の底面には沈殿分離物が沈殿されるが、この沈殿分離物も、前記隙間８３Ｃから旋回流形成ガイド８３Ｂに吸引されて旋回吐出管８３Ａからの旋回流と共に加圧浮上槽８２内を循環するようにされている。

図７に示されるように、加圧浮上槽８２の循環装置８３と反対側の端部には、加圧浮上槽８２内の水を集める複数（ここでは４本）の吸入管８７と、この吸入管８７の吐出側に接続された１本の水平な集合管８８と、加圧浮上槽８２の側壁の外側で、集合管８８に垂直に接続され、集合管８８を通って集められた水を上方に導く上昇管８９と、この上昇管８９の上端を囲んで、且つ、加圧浮上槽８２の外側面に形成されたサブタンク９０と、このサブタンク９０内に設けられ、上端の吸入口９０Ａが一定範囲で上下動自在とされ、且つ、下端が排出口９０Ｂとされたレベル調整管９１とからなる排出調整装置９２が設けられている。

分離物取出装置９４は、エンドレスチェーン９４Ａと、これに一定間隔で取付けられた複数のスキマー９４Ｂとを備えていて、スキマー９４Ｂが加圧浮上槽８２内の液面に浮上した浮上スカムを図７において左側から右方向に掃引して、加圧浮上槽８２の外側位置にまで集めるように構成されている。

又、分離物取出装置９４は、スキマー９４Ｂによって集められた浮上スカムを側方に送って排出させるためのフィードスクリュー９４Ｃを備えている。

次に、図８を参照して、凝集反応装置１２について説明する。

凝集反応装置１２は、放射性物質吸着剤自動溶解装置１２Ａ、有機系凝集剤自動溶解装置１２Ｂ、及び、無機系凝集剤自動溶解装置１２Ｃによって溶解された凝集剤が供給される凝集剤反応槽１２Ｄを有し、凝集剤を溶解し、且つ、原水に混合するようにされている。図６の符号１２Ｅは凝集剤と原水とを良好に混合するための攪拌装置を示す。

凝集反応装置１２には、更に、ｐｈ調整剤自動溶解装置１２Ｆ、化学反応薬品自動溶解装置１２Ｇを有している。ｐｈ調整剤は重金属を析出させ、また、化学反応薬品は有機物をコロイド状に析出させるためのものである。

凝集剤としては無機系凝集剤として硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ鉄、塩化カルシウム、鉱物系無機凝集剤、高分子凝集剤としてアニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤、ｐｈ調整剤としては苛性ソーダ、炭酸ソーダ、石灰、硫酸、塩酸、リン酸、化学反応剤としては汚染原因となった対象物により調整されるが、吸着剤としての粉末活性炭、粉末ゼオライト、珪藻土、活性白土、硫化物生成のための硫化ソーダ、亜硫酸塩、カルシウム塩類などの疎水性増大の為の析出促進剤が使われる。また取扱を容易にする為のシールド剤や界面活性剤も化学反応剤として使われる。

なお、図６に示される気泡含有水分離装置６６からの大きな気泡を含有する水は、パイプ１００Ａを経て凝集剤反応槽１２Ｄの出側に送られて、ここで凝集剤が混合された原水に混合されるようになっている。

この実施例に係る加圧浮上装置８０においては、凝集剤が溶解、添加された原水（例えば、放射能汚染水）に超微細気泡含有水が注入された後、螺旋流となって、旋回流形成ガイド８３Ｂにより、図６、図７において左端から右側に上向きの螺旋流が形成される。

他方、旋回流形成ガイド８３Ｂの下端と加圧浮上槽８２の底部との間には、隙間８３Ｃが形成されていて、ここから上記旋回流によって加圧浮上槽８２内の液体が巻き込まれて、加圧浮上槽８２内に大きな循環流が形成される。

この循環流の中で、凝集剤はたまたま接触したセシウム等の微量粒子を取込むことはできるが、超微細気泡が存在しない場合は、ほとんど取込むことができない。

すなわち、超微細気泡は激しく振動していて、セシウムイオン等に付着してこれを浮上させる過程で、付着しているセシウムイオン等を凝集剤に接触する機会を大幅に増大させることができる。この場合、超微細気泡によって浮上された浮上分離物は、ほぼ１００％凝集剤によって取込まれ、浮上スカムとして液面に浮上する。

浮上スカムは、分離物取出装置９４におけるエンドレスチェーン９４Ａによって駆動されるスキマー９４Ｂによって、図７において、右端に集められ、更に、フィードスクリュー９４Ｃによって側方に集められて外部に排出される。

排出された浮上スカムは、浮上物脱水装置９５によって脱水、且つ、固形化されて、容器に収納される。なお、脱水によって生じた液体は、水循環系統１００によって加圧浮上槽８２に戻される。

水循環系統１００は、浮上物脱水装置９５で発生した脱水ろ液を第１循環パイプ１０１Ａで、高濃度膜処理活性汚泥処理装置４２Ｂでの処理液を第２循環パイプ１０１Ｂで、余剰汚泥脱水装置４５で発生した脱水ろ液を第３循環パイプ１０１Ｃで、それぞれ集めて、凝集反応装置１２における汚染水として循環するようにされている。

次に、図１１のフローチャートを参照して、本実施例にかかる減容システム１０による農林資源の肥料化減容の過程について説明する。

ステップ１０１において、伐採木、枝打ちにより発生した枝、葉を収集し、ステップ１０２では、チッパー９によって伐採木、枝、葉を破砕し、破砕された伐採木、枝、葉をステップ１０３で、亜臨界水処理装置２０の投入口２２Ａから投入する。

ステップ１０４では、亜臨界水処理装置２０内で高温・高圧水蒸気により、破砕された伐採木等を亜臨界水処理し、亜臨界水処理を終了した処理物を、ステップ１０５で、亜臨界水処理装置２０の取出口２２Ｂから排出する。

ステップ１０６において、固形物分離装置４０により、排出された処理物の固液分離をし、固形物が除去された後の流動物は、次のステップ１０７において、生物処理装置４２において、高濃度活性化汚泥による微生物処理がなされ、発生した余剰汚泥が、ステップ１０８において余剰汚泥脱水装置４５により脱水された後に、ステップ１０３に戻り、亜臨界水処理装置２０に投入される。

固形物分離装置４０によって分離された固形物は、ステップ１０９において、洗浄装置７０の洗浄池７１に投入される。

この洗浄池７１には、加圧水製造装置５０によって製造された超微細気泡含有水が供給され、次のステップ１１０において、洗浄池７１内の水中攪拌装置７２を作動させることによって、投入された固形物を、超微細気泡含有水により洗浄する。

洗浄池７１内の攪拌によって、固形物中の微粒子を、超微細気泡によって浮上させ、その残り（殆ど有機物及び土）が沈殿され（ステップ１１１参照）、沈殿物は、搬出用重機（例えばユンボ）７５Ａにより掻き出されて、水切場７３に堆積される（ステップ１１２参照）。

水切後の沈殿物は、ステップ１１３において、ダンプカー７５Ｂにより搬出され、伐採後の山林等に肥料として散布され、亜臨界水処理された有機物の働きで森林の急速な再生を助ける。

洗浄池７１における微粒子を含む上澄水は、ステップ１１４において、ポンプ７４により加圧浮上装置８０の前段に設けられた凝集反応装置１２に送られる。

ステップ１１５においては、凝集反応装置１２において、上澄水に凝集剤が投入され、ステップ１１６では、加圧水混合装置１３において、加圧水と混合され、加圧浮上装置８０に送られる。

ステップ１１７では、加圧水と混合された上澄水が加圧浮上槽８２内で攪拌され、凝集剤によって捕捉された微粒子が、超微細気泡によって浮上され、これが液面に浮上フロスとして上昇する。

ステップ１１８では、浮上フロスを分離物取出装置９４によって取出す。取出された浮上フロスは、ステップ１１９において、浮上物脱水装置９５により、脱水後固形化し、判別装置１０１に送られる。

次のステップ１２０において、判別装置１０１により、脱水後固形化された浮上フロスの、例えば放射線量を測定し、放射線量が一定値以上であれば、亜臨界水処理装置２０に送ることができないので、ステップ１２１に進み、容器に入れて搬出される。放射線量が一定値以下であれば、亜臨界水処理が可能であるので、ステップ１０３に戻る。

浮上フロスが除去された後の加圧浮上装置８０内の水は処理水として、ステップ１２２において、加圧水製造装置５０に送られ、超微細気泡含有水用の原水として利用される。余剰処理水は、ステップ１２３において、肥料として散布又は放流される。

上記の過程において、亜臨界水処理装置２０での亜臨界水処理によって、伐採木、枝、葉等の容積は約７０％減少し、即ち３０％の容積となって、固形物分離装置４０に排出される。

又、固形物分離装置４０において分離された固形物は、洗浄装置７０によって洗浄されて、超微細気泡により、重金属等の微粒子が分離され、この微粒子を含む上澄水は、加圧浮上装置８０に送られ、残りの沈殿物は伐採木等の当初の投入容積の２９％であり、これが肥料として利用できる。

残りの１％は、重金属等の微粒子及びこれが付着した微粒子であり、凝集反応装置１２、加圧浮上装置８０を経て処理されることによって、最終的には当初比０．５％の残渣となる。

また、生物処理装置４２においては、高濃度活性汚泥の作用によって、処理過程で熱が発生し、この温度が５５度を超えると、処理能力が大幅に低下するが、本実施例においては、熱交換装置４３により、亜臨界水処理装置２０の蒸気原水２１と熱交換するので、生物処理装置４２における処理能力が低下することはない。また、蒸気原水２１を予め５０度近くに加温できるので、亜臨界水処理装置２０における熱効率を大幅に上昇させることができる。

本発明は、伐採木、枝、葉、稲わら、もみがら等の量が膨大な農林資源を大量に肥料化して、残渣を大幅に減容する産業に利用可能である。

１０…農林資源肥料化減容システム（減容システム）
１２…凝集反応装置
１３…加圧水混合装置
２０…亜臨界水処理装置
４０…固形物分離装置
４２…生物処理装置
４５…余剰汚泥脱水装置
５０…加圧水製造装置
７０…超微細気泡洗浄装置（洗浄装置）
８０…加圧浮上装置
９５…浮上物脱水装置
１００…水循環系統

Claims (9)

1. 圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口から投入された農林資源を、亜臨界状態として分解する亜臨界水処理装置と、
   前記亜臨界水処理装置における、亜臨界水処理済みで、排出された処理対象物から固形物を分離する固形物分離装置と、
   この固形物分離装置によって固形物が分離された後の汚泥を処理して、処理液及び余剰汚泥を排出する生物処理装置と、
   前記余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を前記亜臨界水処理装置の投入口に送る余剰汚泥脱水装置と、
   水に直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を製造する加圧水製造装置と、
   前記加圧水製造装置により製造された加圧水を貯留する洗浄池、前記洗浄池内に設けられ、前記加圧水を攪拌する攪拌装置を含んでなり、超微細気泡含有水中に、前記固形物を入れた状態で、超微細気泡含有水を攪拌して、前記固形物に付着した微粒子を洗い落とすとともに、超微細気泡の界面に微粒子を吸着させて、浮上分離物として浮上させ、且つ、超微細気泡に吸着されなかった微粒子を沈殿分離物として沈殿させて、これを肥料として取出し、前記浮上分離物を含む懸濁した上澄液を排出する超微細気泡洗浄装置と、
   前記加圧水が混合された前記上澄液の流入口を一端に備えた加圧浮上槽を含み、前記上澄液に前記超微細気泡を含む加圧水を混合して、前記加圧浮上槽内に前記流入口から注入し、前記加圧浮上槽内で、前記上澄液中の浮遊物や溶解している成分に超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、前記上澄液から浮上分離物として取出すとともに、残りの液体を処理水として排出する加圧浮上装置と、
   を有してなり、
   前記加圧浮上装置における前記処理水を、超微細気泡含有水の原水として、前記加圧水製造装置に供給し、且つ、余剰の前記処理水を、散布又は放流するための肥料として取出しするようにされたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
2. 請求項１において、
   前記加圧浮上装置において取出された浮上分離物を脱水して脱水浮上物と脱水ろ液に分離する浮上物脱水装置を設けたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
3. 請求項１又は２において、
   前記上澄液に前記加圧水を混合する前に、上澄液に凝集剤、中和剤、化学反応剤のうち少なくとも一つを混合する凝集反応装置を設けたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
4. 請求項３において、
   前記浮上物脱水装置で発生した脱水ろ液、前記生物処理装置での処理液、及び、前記余剰汚泥脱水装置で発生した脱水ろ液を、前記上澄液とともに前記凝集反応装置に循環する水循環系統を有してなる農林資源の肥料化減容システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記加圧浮上装置における浮上分離物の放射線量を測定して、測定された放射線量が所定値未満のときは、前記浮上分離物を前記亜臨界水処理装置の投入口に送り、所定値以上のときは、外部に搬出可能にする判別装置を設けたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記生物処理装置における発生熱を、前記亜臨界水処理装置へ供給するための水蒸気の原水の冷熱と交換する熱交換装置を設けたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記亜臨界水処理装置の投入口の前段に、伐採木、枝、葉等の農林資源を破砕するチッパーを設け、このチッパーにより破砕された農林資源を前記投入口から投入するようにしたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記超微細気泡洗浄装置の前記洗浄池は、前記農林資源の発生源近傍の大地に形成したものであることを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記洗浄池に沈殿した沈殿分離物を掻き出して、水切場に運ぶ重機を備えたことを特徴とする農林資源の肥料化減容システム。

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