JP7442782B2

JP7442782B2 - 有機系処理物の亜臨界水処理装置

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Publication number: JP7442782B2
Application number: JP2019201227A
Authority: JP
Inventors: 知直宮代
Original assignee: G 8 International Trading
Current assignee: G 8 International Trading
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2024-03-05
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: JP2021074651A; JP2024045542A

Description

本発明は、有機系処理物（医療系処理物、家庭処理物、産業処理物等を含む）を高温高圧の蒸気を用いて処理（亜臨界水処理）する亜臨界水処理装置に関する。

有機系処理物の処理方法として、例えば、密閉された容器内で処理物に高温高圧の水蒸気中で処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の処理物を蒸気で処理する方法では、焼却処理する場合のように有害な窒素酸化物、硫黄酸化物等の発生がほとんどないとされており、環境汚染の問題がなく、安全な処理物処理を期待できるものであった。

特開２０００－３３３５５号公報

しかしながら、特許文献１のように処理物を蒸気で処理する場合には、容器中に収容された処理物に蒸気が均等に当たらず、処理にむらが存在する場合があった。

本発明は、処理物を処理ムラ無く、均等に処理が可能な有機系処理物の亜臨界水処理装置を提供する。

上記課題は、下記（１）～（２０）の構成の本発明による有機系処理物の亜臨界水処理装置および亜臨界水処理方法により達成される。
（１）
内部に有機系の処理物を収容する閉鎖空間を有する密閉容器と、
この密閉容器内の原料を攪拌する攪拌手段と、
前記密閉容器内に、前記処理物の亜臨界水処理を行うための高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出手段と、
を備え、
前記密閉容器は、両側端部の直径が中央部の直径より小さくされた横方向回転軸を回転中心とした回転体形状で形成され、前記攪拌手段は、前記回転体形状の密閉容器内を前記横方向回転軸と同軸に横方向に延び、両端において、前記密閉容器の両側端部に軸支された回転軸と、この回転軸に設けられた複数の攪拌羽根を有し、
前記回転軸は、前記蒸気噴出手段の一部をなす内部空間を備えた中空管で形成されており、
前記蒸気噴出手段は、前記中空管の一端、または両端から、前記内部空間内に蒸気を供給するための蒸気供給手段を備え、
前記中空管には、該中空管に供給された蒸気を、前記密閉容器内に噴出するための多数の噴出孔が形成されており、
前記蒸気供給手段は、その噴出孔のトータル開口面積が記密閉容器の直径の大きさに応じて設定されており、
前記密閉容器は、直径が両側端部から中央部へ向け順次拡径されて樽状に形成された横長ドラム体で形成され、
前記回転軸に設けられた前記噴出孔のトータル開口面積が、前記横長ドラム体の直径が大きくなるにつれて大きく設定されている
ことを特徴とする亜臨界水処理装置。
（２）
前記噴出孔のそれぞれの直径を大きくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした前記（１）の亜臨界水処理装置。
（３）
単位面積当たりの前記噴出孔の数を多くすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした前記（１）の亜臨界水処理装置。
（４）
前記噴出孔の配置ピッチを小さくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした前記（３）の亜臨界水処理装置。
（５）
単位面積当たりの前記噴出孔の数を多くするとともに、前記噴出孔の直径を大きくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした前記（１）の亜臨界水処理装置。
（６）
前記密閉容器は、架台上に載設され、処理物の投入部と、処理後の処理物を排出する排出部を備え、前記排出部が、密閉容器の横長ドラム体の中央部の下面側に設けられている前記（１）～（５）のいずれかの亜臨界水処理装置。
（７）
前記排出部は、前記密閉容器に設けられた排出口と、この排出口に接続され、排出経路を形成する排出筒と、この排出筒の途中に設けられた開閉機構を備えている前記（６）の亜臨界水処理装置。
（８）
処理された処理物と液体とを分離して回収する分離回収手段をさらに備え、前記分離回収手段は、密閉容器の閉鎖空間とは異なる他の閉鎖空間を有し、排出口を介して該密閉容器内部に連通する液体の回収部と、密閉容器内の液体のみ排出口を介して自然流下により回収部へ回収させる自然流下回収機構と、を有する前記（７）の亜臨界水処理装置。
（９）
前記自然流下回収機構は、液体の回収操作前に、密閉容器の閉鎖空間と回収部の閉鎖空間とを同圧にさせる同圧形成手段を備えている前記（８）の亜臨界水処理装置。
（１０）
前記同圧形成手段は、排出口を介した液体の回収経路と異なる別の経路で密閉容器の閉鎖空間と回収部の閉鎖空間とを連通させる同圧連通管を有する前記（９）記載の亜臨界水処理装置。
（１１）
別の経路を有する前記同圧連通管と前記密閉容器との連通は、密閉容器側に設定された連通接続部を介して行なわれる前記（１０）の亜臨界水処理装置。
（１２）
前記自然流下回収機構は、密閉容器の排出口と回収部とを連通接続する液体回収流路を含み、該液体回収流路は排出口との連通側から回収部側に向けて、水平又は下り傾斜状に設けられている前記（８）～（１１）のいずれかの亜臨界水処理装置。
（１３）
前記排出口には排出経路を形成する排出筒が設けられ、該排出経路途中に開閉機構が設けられ、開閉機構よりも排出経路上流側に液体回収流路の液体導入口が連通接続されている前記（１２）の亜臨界水処理装置。
（１４）
前記液体回収流路には、密閉容器内での処理物の処理中には流路を遮断するとともに、処理後に液体のみを回収する際には流路を連通させるように連通状態を選択的に切り替える開閉機構が設けられている前記（１２）または（１３）の亜臨界水処理装置。
（１５）
前記回収部の閉鎖空間の底面が密閉容器の排出口の位置より低く設けられている前記（８）～（１４）のいずれかの亜臨界水処理装置。
（１６）
前記回収部は、その閉鎖空間内に回収した液体の液面が常に排出口より低くなるように設けられている前記（８）～（１５）のいずれかの亜臨界水処理装置。
（１７）
前記処理用の密閉容器が、処理物の投入部と、処理後の処理物を排出する排出部を兼ねる投入兼排出部を備えているとともに、処理物の投入時、および処理時には、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物投入・処理位置と、処理済み処理物を排出するため、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物排出位置とを取りうるように、前記横方向回転軸周りに１８０度回転可能に構成されている前記（１）～（１６）のいずれかの亜臨界水処理装置。
（１８）
前記投入部が、処置物を前記処理用の密閉容器内に投入する前に破砕する破砕手段を備えている前記（１７）の亜臨界水処理装置。
（１９）
前記開閉機構は、処理された処理物と液体とを分離して回収する分離回収手段の一部を構成している前記（７）の亜臨界水処理装置。
（２０）
前記（１）～（１９）のいずれかの亜臨界水処理装置を用いた有機系の処理物の亜臨界水処理方法であって、前記有機系の処理物を撹拌しつつ処理する際に、前記処理物に、該処理物の亜臨界水処理を行うための高温高圧の水蒸気を量的に均等に供給して、処理物を均一に処理することを特徴とする有機系の処理物の亜臨界水処理方法。

本発明の有機系処理物の亜臨界水処理装置によれば、蒸気噴出手段からの蒸気が、密閉容器内の処理物の量の分布に応じて、蒸気の噴を調整するようにしたので、処理物の処理を均等にかつ充分に行うことができる。

本発明の実施の態様による有機系処理物の亜臨界水処理装置の構造を説明するための断面図である。図１に示した亜臨界水処理装置の蒸気噴出手段に用いられる中空管の一例を示す展開図である。中空管の他の例を示す展開図である。中空管の更に他の例を示す展開図である。図１に示した亜臨界水処理装置の原料の投入部の変形例を示す図である。本発明の他の実施の態様による有機系処理物の亜臨界水処理装置の構造を説明するための断面図である。図５に示した亜臨界水処理装置の密閉容器を１８０度回転（上下反転）させたときの状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態による亜臨界水処理装置１０について説明する。
亜臨界水処理装置１０は、図１に示したように、内部に、原料である有機系の処理物を収容する閉鎖空間Ｓ１を有する密閉容器１２と、この密閉容器内の原料を攪拌する攪拌手段３０と、前記処理物を亜臨界水処理するための高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出手段１４を備えている。前記密閉容器１２は、両側端部の直径が中央部の直径より小さくされた横方向回転軸を回転中心とした回転体形状で形成された形態に形成されている。具体的には、直径が両側端部から中央部へ向け順次拡径されて樽状に形成された横長ドラム体（回転楕円体）や球体の形状とされるのが好ましい。要は、その下面が左右方向中心に向かって徐々に斜め下方に傾斜している形状であれば、どのような形状であってもよいが、上記横長ドラム体であることが最も好ましい。この理由から以下の説明では、密閉容器を横長ドラム体として説明する。

前記攪拌手段３０は、前記横長ドラム体内を横方向に延び、両端において、前記横長ドラム体の両側端部に軸支された回転軸２８と、この回転軸に設けられた複数の攪拌羽根４８を有している。撹拌羽根４８の回転軸２８から羽根先端までの長さは、密閉容器１２の横長ドラム体の樽型形状に対応して、回転軸２８の長手方向の中央位置で長く、両端側に行くにしたがって次第に短くなるように形成されている。

前記回転軸２８は、前記蒸気噴出手段１４の一部をなす内部空間を備えた中空管で形成されており、その意味で、蒸気噴出管としても作用する。以下、この蒸気噴出管にも、符号２８を付することがある。

前記蒸気噴出手段１４は、前記蒸気噴出管２８の一端、または両端から、前記内部空間内に蒸気を供給するための蒸気供給手段を備え、この蒸気供給手段は、ボイラー等の蒸気発生装置４６と、蒸気発生装置４６から蒸気噴出管２８内に蒸気を供給する蒸気送管４７を含む。蒸気噴出管２８には、該蒸気噴出管に供給された蒸気を、前記密閉容器内に噴出するための多数の噴出孔４４が形成されている。後に説明するが、この多数の噴出孔４４は、前記密閉容器の横長ドラム体の直径が大きくなるにつれて、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくされている。

前記密閉容器１２は、その底側に設けられ開閉機構２６を有する排出口１６と、排出口１６からの直接排出操作のみで処理された処理物と液体とを分離して回収する分離回収手段１８を備えている。密閉容器の下面が排出口へ向けて下り傾斜となっているので、処理された処理物の固形分や液体は、下面側に設けられている排出口１６から重力を利用して排出される。

また、分離回収手段１８は、密閉容器１２の閉鎖空間Ｓ１とは異なる他の閉鎖空間Ｓ２を有し、排出口１６を介して該密閉容器１２内部に連通する液体の回収部５０と、密閉容器１２内の液体のみを排出口１６を介して自然流下により回収部５０へ回収させる自然流下回収機構５２と、を有することとしてもよい。排出口１６付近で処理された固形の処理物は密閉容器１２内にそのまま残り、液体のみが重力を利用して回収部５０へ自然流下することにより、処理物と液体とを分離回収できる。回収部５０の構成は、例えば、金属製タンクや立体多角形状の箱体、管状体等、液体を回収する閉鎖空間Ｓ２を有するものであれば任意のものでもよい。収容部を複数個形成してもよい。

本実施形態では、密閉容器１２は、支持脚１３で地面からある程度の高さに配置されるように支持されている。前述のように、密閉容器１２は、その径が左右方向中央部から左右両端側の端壁１２ａ側に向けて次第に縮径された横倒し樽型形状に形成されている。密閉容器１２は、例えば、耐熱耐圧性を有するように金属板を加工して形成され、処理物を０．５～数ｍ^３収容できる程度の大きさで設けられている。密閉容器１２には、中央部の上方に投入部２０が、中央部の底側に排出部２２がそれぞれ設けられており、それぞれ開閉機構２４，２６により開閉されるように設けられている。

なお、密閉容器１２には、内部圧力が設定値よりも高くなると内部蒸気を開放させる、例えば設定圧を調整可能な安全弁３２が設けられている。また、安全弁３２に接続された排気用管の途中には、消音・消臭装置３４が設けられており、安全弁３２を介して排気される蒸気は消音消臭されて、外気側に排出される。

本実施形態では、排出口１６は、図１に示すように、密閉容器１２の左右中央部の底面側に開口されており、処理物の排出方向を下方にして設けられている。本実施形態では、排出口１６の径は、例えば、閉鎖空間Ｓ１の容積が２ｍ^３の場合、３００ｍｍ程度に設けられている。本実施形態では、排出口１６には、下方に突設された排出筒３６が接続されて処理された処理物の排出経路Ｒ１を形成しているとともに、該排出経路Ｒ１の途中に設けられて排出口１６を開閉する開閉機構２６が設けられている。すなわち、本実施形態では、排出部２２は、排出口１６と、排出筒３６と、開閉機構２６と、を含む構成となっている。なお、密閉容器の排出口からボールバルブまでの距離は、密閉容器のサイズや、処理後の排出物の状態（液体状、固体状）に鑑みて設定することができる。この設定は、特に短縮することが好ましく、短縮した場合、排出経路のバルブまでの空間に、処理中に処理物が溜まり、処理されない状態となることが防止される。したがって、上記の観点からは、排出経路Ｒ１における開閉機構２６の設置位置は、密閉容器１２の排出口１６にできるだけ近接していることが望ましい。
前記本実施形態では、開閉機構２６は、例えば、中心に排出経路Ｒ１に連通する貫通孔が設けられたボール状の弁体を排出経路に対して直交方向に設けられた回転軸の回りに回転させることにより該排出経路Ｒ１を開閉するボールバルブ等の開閉弁からなる。密閉容器１２の上記の形状から、重力により内部の処理物は排出口１６が設けられている中央部に向けて集まりやすく、開閉機構２６を開くだけで簡便に処理物を排出口１６から排出させることができる。

投入部２０は、本実施形態では、密閉容器１２の上側に投入口４２が開口されており、投入口４２には上方へ突設された投入筒４３が取り付けられ、投入筒４３内を開閉するように例えばボールバルブ等の開閉機構２４が設けられている。開閉機構２４を介して、投入口を開いて処理物を密閉容器内に投入でき、処理時には閉鎖して密閉容器１２内の閉鎖空間Ｓ１の閉鎖状態を維持する。

本実施形態において、蒸気噴出手段１４は、密閉容器１２内に高温高圧の蒸気を噴出するとともに、該密閉容器１２内を高温高圧状態とし、処理物を蒸気の直接的および間接的作用により処理する。すなわち、この時、蒸気は、処理物（主として固形状の成分）を亜臨界水処理しうる高温高圧に設定される。例えば、蒸気噴出管２８から噴出される蒸気は、温度が１８０～２５０℃、圧力が１５～３５ａｔｍ程度に設定されている。そして、密閉容器１２内を、温度１８０～２５０℃、圧力１５～３５ａｔｍ程度にするようになっている。蒸気噴出管２８（すなわち、回転軸２８）は、密閉容器１２の上下方向略中央位置で横方向に長く配置され、密閉容器の両端壁１２ａに設けられた軸受４５を介して回転自在に軸支されている。すなわち、蒸気噴出管２８は、横軸周りに回転しながら放射状に蒸気を噴出しつつ蒸気を処理物に直接に当てるようになっている。なお、蒸気噴出管２８は、モータ等の回転駆動装置５１からチェーン等を介して回転駆動力を得て回転するようになっている。

撹拌手段３０は、密閉容器内で処理される処理物を撹拌して、処理物をむらなく、かつ迅速に処理するための手段であり、上記したように、回転軸２８と、該回転軸２８に取り付けられ同回転軸の周方向に広がる部位を有する撹拌羽根４８と、を含む。撹拌羽根４８は、回転軸４９の軸方向略中央位置で互いに逆巻きに設けられた、右巻き螺旋羽根４８ａと、左巻き螺旋羽根４８ｂと、で形成されている。撹拌羽根４８は、回転軸から羽根先端までの長さが左右中央部から両端側に向けて次第に縮径されるように設けられている。これにより密閉容器１２の横倒し樽型形状に対応して処理物を確実に撹拌できる。さらに、羽根先端と密閉容器１２の内壁との間にある程度の隙間Ｈを形成するように設けられている。螺旋羽根４８ａ、４８ｂは、処理物を中央部から両端壁側に向けて搬送しつつ、固形状の処理物を破砕しながら処理物を撹拌する。なお、本実施形態では、撹拌手段により、処理物は最終的に、例えば、０．３～０．８ｍｍ程度に破砕されるように設けられている。撹拌羽根４８により両端壁１２ａ側に搬送された処理物は、該端壁１２ａ側で後から搬送されてくる処理物によって押送され、密閉容器１２の内壁に沿いつつ隙間Ｈを介してから中央に戻るように搬送されるようになっている。なお、撹拌手段３０は、本実施形態のものに限らず、例えば、回転軸に取り付けられた複数の板状や翼状の撹拌羽根体やロッド体で撹拌する構成、蒸気等の圧力流体で撹拌する構成等その他任意の構成でもよい。また、処理物の破砕後の大きさは、任意に設定してもよい。

本実施形態では、上記のように密閉容器内で高温高圧下で撹拌しながら、所要時間、例えば３０～６０分程度処理することにより、処理物が処理される。なお、上記のような処理では、例えば処理物中に含まれるＰＣＢの分解も期待できる。例えば、トランス油が混じった処理物等を処理した場合、ＰＣＢ濃度が処理前には８０ｐｐｍあったものが処理後には０．００５ｐｐｍ程度に減少したことが確認されている。密閉容器１２内には、蒸気の一部が液化したり、処理物に含まれる水分等により液体が溜まり、処理されて炭化された処理物と液体とが混在した状態となる。

液体回収部５０は、液体回収流路５４を介して密閉容器１２の排出口１６と連通接続されている。この液体回収流路５４には、開閉機構６０が設けられており、この開閉機構６０は、密閉容器内での処理物の処理中には流路を遮断するとともに、処理後に液体のみを分離回収する際には流路を連通させるように切り替えられる。これにより、処理物と同時に処理物中に含まれる水分や蒸気が液化して処理物中の細菌や悪臭成分等を含んで状態の液体は、高温高圧の蒸気で処理させることができる。そして、処理後に分離回収される液体は、殺菌や、悪臭・有害成分の分解等された状態で回収することができ、分離回収した液体を二次処理する必要がなく、労力がかからず、時間短縮を図ることができる。

液体回収流路５４は、液体導入口５８が開閉機構２６よりも排出上流側の位置に連通接続されている。よって、排出口１６の開閉機構２６を閉じた状態で、液体回収流路５４の開閉機構６０を開いて流路を連通状態にすることにより、排出口から液体を分離して回収させる。本実施形態では、液体回収流路５４は排出筒３６と直交方向に接続されており、液体の回収経路Ｒ２が処理物の排出経路Ｒ１に対して直交方向に設けられている。すなわち、開閉機構２６の閉鎖状態では、密閉容器内の処理物の堆積圧がかかる方向に対して交差方向に液体が流れるようになっている。これにより、簡単な構造で、液体導入口５８に処理物が入りにくい構造となり、液体のみを液体回収路５４に自然流下させて、液体の分離回収を良好に行なうことができる。なお、密閉容器１２内の液体が液体導入口５６へ流れる勢いが強すぎると、液体の流れの力によって処理物がともに流れされるおそれがあるので、好適には、処理された処理物を流し運ばない程度の緩やかな流れになるように、液体回収路や液体導入口等の接続構成が設定される。本実施形態では、液体回収路５４が、液体導入口５８から水平に設けられており、液体導入口への自然流下の流速が比較的低くなるように設定されている。図１の実施形態では、液体回収流路５４は、排出口１６との連通側（液体導入口側）から回収部側に向けて全体的に水平に設けられている。これにより、液体回収流路での液体の流れはスムーズに行われ、排出口から回収部へ自然流下される。液体導入口５８には、必要に応じてフィルタ等を設けることとしてもよい。

さらに、図１に示すように、本実施形態では、自然流下機構５２は、液体の回収操作前に、密閉容器１２の閉鎖空間Ｓ１と回収部５０の閉鎖空間Ｓ２とを同圧に形成させる同圧形成手段６２を含む。処理後の密閉容器１２内は高圧であるから、液体回収流路では、密閉容器内に比べて低圧である回収部の閉鎖空間Ｓ２に向けて圧力差による圧送力が働く。このような圧送力が働くと液体と処理物とがともに液体回収流路５４に流れこむこととなり、液体と処理物との分離回収が困難となるとともに、処理物が液体回収流路内に詰まるおそれが高い。本実施形態のように、同圧形成手段６２により、液体の回収操作前に密閉容器１２と回収部５０との２つの閉鎖空間Ｓ１，Ｓ２を同圧にしておくことにより、該２つの閉鎖空間Ｓ１、Ｓ２の気圧の差により生じる処理物が圧送されるのを防止でき、液体の自然流下作用を利用して、処理物と分離しながら良好に回収部に回収できる。また、処理後の密閉容器内の高圧状態でも分離回収作業を行えるので、作業時間を短縮できる。

本実施形態において、同圧形成手段６２は、排出口１６を介した液体の回収経路Ｒ２（本実施形態では液体回収流路５４）とは異なる別の経路Ｒ３で密閉容器１２の閉鎖空間Ｓ１と回収部５０の閉鎖空間Ｓ２とを連通させる同圧連通管６４を含む。同圧連通管６４は、例えば、金属製管からなり、簡単な構造でしかも効率的に２つの閉鎖空間Ｓ１，Ｓ２を同圧にできる。図１では、同圧連通管６４は、一端側が密閉容器１２の左右中央部の上端側に連通接続され、他端側を回収部５０の上端側に連通接続されている。本実施形態では、別の経路Ｒ３を形成する同圧連通管６４と密閉容器１２との連通は、密閉容器１２の上端側に設定された連通接続部６８を介して行なわれるようになっている。本実施形態では、連通接続部６８の密閉容器との接続口が下方に向けて設定されている。これにより、同圧連通管６４内に密閉容器１２内で堆積している処理物が管内に入りにくくなっており、処理物が管内に詰まるのを防止して同圧連通管の連通状態を保持し、密閉容器１２と回収部５０とを確実に同圧にさせることができる。本実施形態では、同圧連通管６４は、常時連通状態となっており、液体回収流路５４の開閉機構６０を閉じた状態では、密閉容器１２内、回収部５０、液体回収流路５４内が同じ圧力状態になる。これにより、液体回収流路５４の開閉機構６０を開いた直後にも排出口１６の液体導入口５８側で圧力差による処理物の圧送を防止できる。さらに、開閉機構６０を開いて液体が回収する際にも、密閉容器１２内と回収部５０内は常時同圧状態が保持される。したがって、回収前から回収終了後まで同圧状態となり、良好に液体のみを排出口１６から自然流下させて分離回収することができる。なお、同圧形成手段６２は、実施形態の構成に限らず任意の構成でよい。例えば、同圧形成手段６２は、回収部内を高圧にする他の高圧形成装置を設け、密閉容器内の圧力をセンサーで監視しながら回収部内の圧力を調整して、密閉容器内の圧力と同圧にするようにしてもよい。また、密閉容器内を減圧することとしてもよい。

本発明においては、前記蒸気噴出管２８に多数設けられた蒸気噴出孔４４の該蒸気噴出管の単位面積当たりのトータル開口面積が、横長ドラム体の直径が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。
具体的には、図２に示すように、各蒸気噴出孔４４の開口径は同一であるが、蒸気噴出孔４４の配置ピッチが、蒸気噴出管の両側から、中央に向かうにつれて狭く設定されているもの、図３に示すように、蒸気噴出孔４４の開口径が、蒸気噴出管の両側から、中央に向かうにつれて大きくされているもの、図４に示されているように、
各蒸気噴出孔４４の開口径は同一であるが、蒸気噴出孔４４の単位面積当たりの配置数が、蒸気噴出管の両側から、中央に向かうにつれて多くされているもの等が挙げられるが、ようするに、密閉容器の直径が大きい中央部に向かって、噴出される蒸気の量が多くなればよい。すなわち、密閉容器内における処理物の量の分布に見合う量の蒸気が噴出・供給されればよい。

次に、本実施形態に係る有機系処理物の処理装置の操作・作動について、簡単に説明する。
先ず、排出口１６の開閉機構２６、液体回収流路５４の開閉機構６０を閉じた状態で、密閉容器１２の投入口の開閉機構２４を開いて、例えば、２ｍ^３程度の処理物を投入する。投入口の開閉機構２４を閉じて密閉容器１２を閉鎖した状態で、該密閉容器内に蒸気噴出手段１４の蒸気噴出管２８から、例えば、２５０℃、２５ａｔｍ程度に設定された高温高圧の蒸気を、密閉容器１２の中央向かう程多量に噴出する。噴出された蒸気により、密閉容器１２内は例えば、均一に、２５０℃、２５ａｔｍ程度の高温高圧状態となる。同時に、同圧連通管６４を介して回収部５０の閉鎖空間Ｓ２は、密閉容器内と同圧状態となり、例えば、２５０℃、２５ａｔｍ程度の高温高圧状態となる。密閉容器内で高温高圧の条件下で、回転する撹拌羽根４８により処理物を撹拌、破砕させながら処理物を処理する。処理物に含まれる（あるいは付着している）病原体等は十分に滅菌されるとともに、悪臭成分等を分解しながら処理される。また、処理中では、液体回収流路の開閉機構６０により流路が遮断されているので、処理物と同時に処理物に含まれる水分も高温高圧の蒸気で処理される。このような処理を所要時間、例えば、約４０分間行なうと、処理物は、例えば、０．３～０．８ｍｍ程度の粒状に破砕された炭状態に処理される。

上記のように処理物を処理した後には、密閉容器１２内には処理された処理物と液体が混在した状態となっているので、分離回収手段を介して、先ず液体のみを分離回収させる。液体回収流路５４の開閉機構６０を開くと、排出口から液体回収流路内へ液体が自然流下して回収部に回収される。すなわち、本実施形態の液体回収方法では、上記のように処理物を処理する密閉容器を第１の閉鎖容器とし、密閉容器の排出口を介して連通接続されるとともに、排出口とは異なる同圧連通管を介して密閉容器１２と同圧になる回収部５０を第２の閉鎖容器とし、密閉容器と回収部とを同圧にした状態で、排出口を介して液体を自然流下させることにより、回収部に液体のみを分離回収する。密閉容器１２内と回収部５０内とが同圧であるから液体と処理物とが一緒になって圧送されることがなく、密閉容器１２内に溜まった液体の重力による自然流下により、液体のみが液体導入口５０から液体回収流路５４内へ流れる。さらに、本実施形態では、密閉容器と回収部とは同圧連通管を介して常時同圧状態であるから、処理物を処理した後、すぐに液体の分離回収を行うことができ、作業時間を短縮することができる。例えば、１５～２０分程度放置し、液体を自然流下させて分離回収した後に、密閉容器１２の排出口１６の開閉機構２６を開いて、処理された処理物を排出する。処理された処理物は、例えば、含水率が３０％程度の状態で液体とほとんど分離した状態となっており、運搬、管理等の際にも扱いやすい状態で回収することができる。これにより、一台の装置だけで、処理物の処理と、処理物と液体とを分離して回収できる。また、液体と混ざった状態の扱いにくい処理物を外部に出す必要がなく、処理に連続して、密閉容器から直接に簡単な操作で分離回収できる。また、分離回収の構成も簡単であり、低コストで製造できる。なお、各開閉機構は、手動操作で開閉する構成でもよく、或いは電気等を用いた機械的な操作で開閉させる構成でもよい。

以上の有機系処理物の亜臨界水処理装置によれば、蒸気噴出手段からの蒸気が、密閉容器内の処理物の量の分布に応じて、蒸気の噴を調整するようにしたので、処理物の処理を均等にかつ充分に行うことができる。

本亜臨界水処理装置で処理すべき廃棄物の中には、食肉処理場で発生した牛骨等のサイズの大きいものは、前記投入口２０に入りきれないものがある。そこで、このような場合のため、投入口には、図５に示したような粉砕機８０を設けて、廃棄物を所定の大きさまでサイズダウンして投入できるようにしてもよい。この粉砕機８０としては、図５に示したように、ロータリ型粉砕機であることが好ましい。
また、この粉砕機を設けることにより、廃棄物をより小さくし、これにより、亜臨界水反応の高速化を図り、処理時間を短縮することができる効果もある。

次に、図６および図７を参照して、本発明の他の実施形態による亜臨界水処理装置について説明する。なお、この説明においては、上記図１等を参照して説明した実施の形態の亜臨界水処理装置と同じ部材、部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施の形態による亜臨界水処理装置１０は、前記処理用の密閉容器１２が、処理物である有機系廃棄物の投入部と、処理後の処理物（液体、固体）を排出する排出部を兼ねる投入兼排出部１００を備えているとともに、処理物の投入時、および処理時には、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物投入・処理位置と、処理済み処理物を排出するため、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物排出位置とを取りうるように、前記横方向回転軸（前記回転軸２８と同軸）周りに１８０度回転可能に構成されている。

そのため、本実施の形態では、前記密閉容器１２は、その両側端に、そこからそれぞれ外側に延在するほぼ円筒形の支持ハブ１２ａ、１２ｂが固定され、この支持ハブ１３ａ、１３ｂは、それぞれ支持台１１０ａ、１１０ｂに設けられたベアリング装置１１２ａ、１１２ｂにより、回転自在に支持されている。この構造によって、前記密閉容器１２は、接地面から所定の高さで回転自在に配置されている。

そして、前記支持台１１０ａには、密閉容器１２を１８０度回動するための回転駆動装置１２０が設けられている。この回転駆動装置１２０は、モータ１２２と、このモータの回転駆動力を前記密閉容器１２の支持ハブ１２ａに伝達するための歯車列機構１２４を備えている。

以上の構成により、本実施の形態では、密閉容器１２内での原料である廃棄物の処理が完了した後、前記回転駆動装置１２０を駆動して、密閉容器を１８０度回動して、図７に示した処理物排出位置に位置付ける。
この位置では、図からも分かるように、前記投入兼排出部１００も密閉容器の回転に伴って、１８０度回動して、密閉容器１２の真下に配置され、排出部としての機能を果たす。
その結果として、前記投入兼排出部１００は、投入部としても排出部としても機能を果たし、その結果、密閉容器の原料・排出物のための開口が兼用でき、したがって、バルブの設置も一つで済むようになる。
なお、前記密閉容器１２内での原料である廃棄物の処理中に、前記前記回転駆動装置１２０を作動させて、該密閉容器を回移動させれば、内部の廃棄物が反転するので、攪拌がより良好なものとなる。

１０有機系廃棄物の処理装置
１２密閉容器
１３ａ、１３ｂ支持ハブ
１４蒸気噴出手段
１６排出口
１８分離回収手段
２６開閉機構
３０撹拌手段
５０回収部
５２自然流下回収機構
５４液体回収流路
５８液体導入口
６０開閉機構
６２同圧形成手段
６４同圧連通管
８０粉砕機
１００投入兼排出部
１１０ａ、１１０ｂ支持台
１１２ａ、１１２ｂベアリング装置
１２０回転駆動装置
１２２モータ
１２４歯車列装置

Claims

内部に有機系の処理物を収容する閉鎖空間を有する密閉容器と、
この密閉容器内の原料を攪拌する攪拌手段と、
前記密閉容器内に、前記処理物の亜臨界水処理を行うための高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出手段と、
を備え、
前記密閉容器は、両側端部の直径が中央部の直径より小さくされた横方向回転軸を回転中心とした回転体形状で形成され、前記攪拌手段は、前記回転体形状の密閉容器内を前記横方向回転軸と同軸に横方向に延び、両端において、前記密閉容器の両側端部に軸支された回転軸と、この回転軸に設けられた複数の攪拌羽根を有し、
前記回転軸は、前記蒸気噴出手段の一部をなす内部空間を備えた中空管で形成されており、
前記蒸気噴出手段は、前記中空管の一端、または両端から、前記内部空間内に蒸気を供給するための蒸気供給手段を備え、
前記中空管には、該中空管に供給された蒸気を、前記密閉容器内に噴出するための多数の噴出孔が形成されており、
前記蒸気供給手段は、その噴出孔のトータル開口面積が前記密閉容器の直径の大きさに応じて設定されており、
前記密閉容器は、直径が両側端部から中央部へ向け順次拡径されて樽状に形成された横長ドラム体で形成され、
前記回転軸に設けられた前記噴出孔のトータル開口面積が、前記横長ドラム体の直径が大きくなるにつれて大きく設定されている
ことを特徴とする亜臨界水処理装置。
前記噴出孔のそれぞれの直径を大きくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした請求項１の亜臨界水処理装置。
単位面積当たりの前記噴出孔の数を多くすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした請求項１の亜臨界水処理装置。
前記噴出孔の配置ピッチを小さくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした請求項３の亜臨界水処理装置。
単位面積当たりの前記噴出孔の数を多くするとともに、前記噴出孔の直径を大きくすることにより、単位面積当たりの前記噴出孔のトータル開口面積を大きくした請求項１の亜臨界水処理装置。
前記密閉容器は、架台上に載設され、処理物の投入部と、処理後の処理物を排出する排出部を備え、前記排出部が、密閉容器の横長ドラム体の中央部の下面側に設けられている請求項１～５のいずれかの亜臨界水処理装置。
前記排出部は、前記密閉容器に設けられた排出口と、この排出口に接続され、排出経路を形成する排出筒と、この排出筒の途中に設けられた開閉機構を備えている請求項６の亜臨界水処理装置。
処理された処理物と液体とを分離して回収する分離回収手段をさらに備え、
前記分離回収手段は、密閉容器の閉鎖空間とは異なる他の閉鎖空間を有し、排出口を介して該密閉容器内部に連通する液体の回収部と、密閉容器内の液体のみ排出口を介して自然流下により回収部へ回収させる自然流下回収機構と、を有する請求項７の亜臨界水処理装置。
前記自然流下回収機構は、液体の回収操作前に、密閉容器の閉鎖空間と回収部の閉鎖空間とを同圧にさせる同圧形成手段を備えている請求項８の亜臨界水処理装置。
前記同圧形成手段は、排出口を介した液体の回収経路と異なる別の経路で密閉容器の閉鎖空間と回収部の閉鎖空間とを連通させる同圧連通管を有する請求項９記載の亜臨界水処理装置。
別の経路を有する前記同圧連通管と前記密閉容器との連通は、密閉容器側に設定された連通接続部を介して行なわれる請求項１０の亜臨界水処理装置。
前記自然流下回収機構は、密閉容器の排出口と回収部とを連通接続する液体回収流路を含み、該液体回収流路は排出口との連通側から回収部側に向けて、水平又は下り傾斜状に設けられている請求項８～１１のいずれかの亜臨界水処理装置。
前記排出口には排出経路を形成する排出筒が設けられ、該排出経路途中に開閉機構が設けられ、開閉機構よりも排出経路上流側に液体回収流路の液体導入口が連通接続されている請求項１２の亜臨界水処理装置。
前記液体回収流路には、密閉容器内での処理物の処理中には流路を遮断するとともに、処理後に液体のみを回収する際には流路を連通させるように連通状態を選択的に切り替える開閉機構が設けられている請求項１２または１３の亜臨界水処理装置。
前記回収部の閉鎖空間の底面が密閉容器の排出口の位置より低く設けられている請求項８～１４のいずれかの亜臨界水処理装置。
前記回収部は、その閉鎖空間内に回収した液体の液面が常に排出口より低くなるように設けられている請求項８～１５のいずれかの亜臨界水処理装置。
前記処理用の密閉容器が、処理物の投入部と、処理後の処理物を排出する排出部を兼ねる投入兼排出部を備えているとともに、処理物の投入時、および処理時には、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物投入・処理位置と、処理済み処理物を排出するため、前記投入兼排出部が上方に配置される処理物排出位置とを取りうるように、前記横方向回転軸周りに１８０度回転可能に構成されている請求項１～１６のいずれかの亜臨界水処理装置。
前記投入部が、処置物を前記処理用の密閉容器内に投入する前に破砕する破砕手段を備えている請求項１７の亜臨界水処理装置。
前記開閉機構は、処理された処理物と液体とを分離して回収する分離回収手段の一部を構成している請求項７の亜臨界水処理装置。
請求項１～１９のいずれかの亜臨界水処理装置を用いた有機系の処理物の亜臨界水処理方法であって、前記有機系の処理物を撹拌しつつ処理する際に、前記処理物に、該処理物の亜臨界水処理を行うための高温高圧の水蒸気を量的に均等に供給して、処理物を均一に処理することを特徴とする有機系の処理物の亜臨界水処理方法。