JPH1034106A - 過酸化水素水を用いた廃棄物の処理方法 - Google Patents

過酸化水素水を用いた廃棄物の処理方法

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JPH1034106A
JPH1034106A JP8198108A JP19810896A JPH1034106A JP H1034106 A JPH1034106 A JP H1034106A JP 8198108 A JP8198108 A JP 8198108A JP 19810896 A JP19810896 A JP 19810896A JP H1034106 A JPH1034106 A JP H1034106A
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JP
Japan
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slurry
waste
hydrogen peroxide
reactor
solid
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JP8198108A
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English (en)
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Osamu Kameda
修 亀田
Yoshihiro Omiya
吉博 大宮
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物スラリ中に過酸化水素水を添加して分
解反応を促進するとともに、水熱反応から発熱反応に移
行させて反応器の外からの熱源をなくする。 【解決手段】 有機固形物を含む廃棄物をスラリ化し、
この廃棄物スラリにアルカリ性物質を加えるとともに、
前記アルカリ性物質の添加に引続き下流側で過酸化水素
水を廃棄物スラリ中の固形分の重量当たり1〜10%添
加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物などの有機固形分を含む廃棄物の水熱分解反応によ
る処理方法に係り、特に廃棄物スラリに事前に過酸化水
素水を添加した後分解反応を促進するようにした過酸化
水素水を用いた廃棄物の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や工場等から排
出される産業廃棄物等のいわゆる固形廃棄物は年々増加
しており、従来の埋立方式などによる処分処理方法では
対応し切れなくなっている。このような観点から、固形
廃棄物を水中破砕し、水スラリの状態で再資源可能な
鉄、アルミニウム、ガラス等の有用物を回収した後に、
脱水し焼却処理しようとする試みがなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、都市ごみや
産業廃棄物を未分別のままこれを破砕して水相を伴うス
ラリとし、これにアルカリ性物質を添加し水熱反応で燃
料化する際に、反応器内は吸熱反応状態を呈することか
ら、反応器の外部周辺に熱媒油や高圧スチームのジャケ
ットを設けて、反応器内を一定の反応温度、圧力および
滞留時間の操作条件下に保持するようにしていた。
【0004】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は固形廃棄物スラリを反応器内で
水熱分解反応させる際に、反応器外部から供給する熱量
を減ずることのできるようにした過酸化水素水を用いた
廃棄物の処理方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第1の発明では、有機固形物を含む廃
棄物をスラリ化し、この廃棄物スラリにアルカリ性物質
を加えるとともに、前記アルカリ性物質の添加に引続き
下流側で過酸化水素水を適量添加した後、反応器にて水
熱分解反応させるようにし、第1の発明を主体とする第
2の発明では、35重量%濃度の過酸化水素水を用いて
廃棄物スラリ中の固形分の重量当たり1〜10%添加す
るようにした。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る過酸化水素
水を用いた廃棄物の処理方法の具体的実施例を図1ない
し図3を用いて詳細に説明する。
【0007】図1は 本発明の過酸化水素水を用いた廃
棄物の処理方法を実施するシステムの構成ブロック図、
図2は第2の事例のシステムブロック図、図3は第3の
事例のシステムブロック図である。
【0008】以下、図1を代表して本発明を詳細に説明
すると、未分別状態にある固形廃棄物を処理する場合、
再資源可能な鉄、アルミニウム、ガラス等の有用物を含
んでいるので、最初にこれを回収するとともに、固形廃
棄物処理システムの連続運転のために固形廃棄物を搬送
可能な程度までスラリ化する必要がある。このための前
処理手段10がもうけられており、この前処理手段10
は破砕装置と有用物の分離装置、並びに脱水装置などか
ら構成される。
【0009】したがって、この前処理手段では、未分別
状態にある有機固形物を含む固形廃棄物を水中破砕によ
り水スラリ化させるようにし、このスラリ化の段階で、
破砕物中に含まれる不燃物の比重差を利用して、再資源
可能な鉄、アルミニウム、ガラス等の有用物を回収する
ようにしている。そして、不燃物の除去された有機固形
物を含む水スラリを約10〜20重量%の固形物含有量
まで脱水し、後段の処理工程への搬送ができる程度に粘
性を調整している。
【0010】このような前処理手段10で処理された貯
槽タンク12に貯溜され、ここで前処槽タンク12の廃
棄物スラリは常温スラリである。貯槽タンク12内の廃
棄物スラリは高圧ポンプ(図示せず)等の圧送手段によ
り後段の反応器14に送給するようにして、反応器14
内を流通させる途中で水熱反応を生じるようにしてい
る。
【0011】反応器14内の操作温度を250〜350
℃程度の適当な温度に昇温させるが、前記高圧ポンプに
より170気圧程度まで加圧した状態でスラリを送り込
むとともに、実施例では、第1熱交換器16と第2熱交
換器18で反応温度まで段階的に昇温させてから反応器
14に送給するようにしている。これにより昇温された
廃棄物スラリは反応器14を通過する過程で、反応温度
を維持しつつ、またその反応温度の飽和水蒸気以上に設
定され、数分ないしは数十分間の反応時間で、水熱反応
により熱分解されるのである。
【0012】ところで、都市ごみ等の原料廃棄物には、
熱分解に伴い塩化水素を発生する塩化ビニル等の有機塩
素系樹脂が含まれるので、水熱反応に処するスラリにア
ルカリ性物質を添加することにより塩化水素を中和処理
するようにしている。このため、アルカリタンク20が
設けられ、このタンク20から供給されるアルカリ性物
質を連続的に注入供給している。このアルカリ性物質
は、Na2 CO3 、NaOH等が用いられる。
【0013】アルカリ性物質は、反応によって塩酸等が
生じることにより反応器や熱交換器、その他の配管等の
接液部に腐食が生じることを防止する目的で添加され
る。アルカリタンク20からのアルカリ性物質の供給量
は、連続注入方式とされ、通常、廃棄物スラリの固形分
に対して10重量%未満、望ましくは4〜8重量%の割
合で注入されるが、これは固形廃棄物の種類にもよる
が、発生する塩化水素の中和に必要な量である。
【0014】このようなアルカリ性物質の注入のため、
アルカリ供給ポンプ22が供給配管に設けられ、特に前
記貯槽タンク12の直下流部に接続して固形廃棄物スラ
リに注入するようにしている。ポンプ22は反応生成物
のpH値により調整できるような可変ポンプとされる。
【0015】反応器14における水熱反応後の生成スラ
リは、当該実施例では、反応器14に供給する反応前ス
ラリと熱交換させるために、第1熱交換器16に供給し
て反応前スラリと熱交換をなした後、分離手段24に供
給され、ここで大気圧まで減圧されるとともに、遠心濾
過などで濃縮する過程で、分解ガスおよび塩化物などを
含む廃水を分離し、製品スラリとする。
【0016】本発明では、過酸化水素水供給用タンク2
6を設けており、この過酸化水素水供給用タンク26か
ら第1熱交換器16に接続されるスラリ配管の、例えば
第1熱交換器16の上流部に過酸化水素水供給配管28
を接続し、また供給管28の途中に設けた断続供給装置
としてのピストンポンプ30等により過酸化水素水(H
2 2 )を固形廃棄物スラリ中の固形分の重量当たり1
〜10%程度注入可能としている。なお、前述したよう
に、当該過酸化水素水を第1熱交換器16の上流側から
ピストンポンプ30等により過酸化水素水を廃棄物スラ
リ中に注入するのに限定するのでなく、例えば第2熱交
換器18の上流側から注入するようにしてもよく、ある
いは第1熱交換器16と第2熱交換器18の上流側に分
散して注入可能となっている。さらに、過酸化水素水を
分散ノズルを介して廃棄物スラリ中に注入してもよい。
【0017】さらに、過酸化水素水の注入前の反応器1
4内では無酸素状態を有した水熱反応いわゆる吸熱反応
が生じるものの、粘度の高いプラグフローを呈する廃棄
物スラリ中に注入された過酸化水素水が十分に混合され
ずに不均一な状態で存在している場合は、過酸化水素水
の濃度の濃い部分では局部的に温度が上昇し、反応器1
4の材質を損傷する場合がある。このことから、反応器
14内の過酸化水素水の濃度をできる限り均一にするた
めに、図示を省略した過酸化水素水の注入管を複数個反
応器14に固設しておき、局部的な温度上昇が生じない
ようにすることが大切である。なお、図示を省略した反
応器14内の廃棄物スラリの温度を測定する温度計が取
り付けられており、局部的な温度上昇を測定して反応器
14内の温度が均一になるようにフィードハックして温
度状況に応じて過酸化水素水量を分注可能となってい
る。
【0018】以上述べた過酸化水素水を用いた廃棄物の
処理方法の具体的内容を説明する。
【0019】都市ごみや産業廃棄物などの有機固形物を
含むいわゆる固形廃棄物は、混合未分別の状態で処理シ
ステムに導入される。未分別廃棄物は最初の前処理手段
10にて粉砕して水相スラリとなし、これから鉄やアル
ミニウム等の有用無機物質を分離して有機固形物を含む
廃棄物スラリを生成する。
【0020】粉砕処理は水中破砕によって固形物が数m
m程度になるように行えばよく、これにより水相スラリ
とするとともに、水中破砕の際に鉄等を分離除去する。
次いで、この水相スラリはサイクロンに投入し、ここで
アルミニウム、ガラス等の有用物を分離し、有機性固形
物を含むスラリを脱水装置を介してポンプ輸送可能な程
度まで含水率(約14重量%)となるように調整して貯
槽タンク12に投入するのである。前処理が終了した廃
棄物スラリは高圧ポンプにより反応器14に送給される
が、貯槽タンク12の出口部でアルカリタンク20から
連続的にアルカリ性物質が廃棄物スラリ中に注入され
る。
【0021】都市ごみ等の固形廃棄物中には、熱分解に
伴い塩化水素を発生する塩化ビニル等の有機塩素系樹脂
が含まれるので、反応器14内で水熱反応に処する廃棄
物スラリにアルカリ性物質を注入することにより、塩化
水素を中和処理するようになっている。
【0022】アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウ
ム(NaOH)、炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )、水
酸化カルシウム(Ca(OH)2 )等の他、炭酸カリウ
ム(K2 CO3 )、炭酸水素ナトリウム(NaHC
3 )、炭酸水素カリウム(KHCO3 )、ギ酸ナトリ
ウム(NaHCOO)等のアルカリ金属化合物もしくは
アルカリ土類金属化合物を用いることができるが、実地
的検討から炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )が最も望ま
しい。
【0023】このようなアルカリ性物質は反応器14の
出口の反応生成物スラリのpHが弱酸性のpH=3〜5
となるように、アルカリ性物質の添加量を調整すればよ
い。処理する固形廃棄物は多種多様であるため、固形廃
棄物スラリの単位送給量に対して1〜5重量%の添加量
とするが、反応器14の出口pHを検出しつつアルカリ
添加量を調整することができる。
【0024】高圧ポンプにより送給されるアルカリが添
加された廃棄物スラリは反応器14に供給される前段で
予め反応温度になるように昇温され、常温から反応温度
である250〜350℃まで加熱される。このため、第
1熱交換器16、第2熱交換器18にて段階的に昇温さ
せている。しかしながら、反応器14内での水熱反応は
吸熱反応であり、反応器14内の温度を一定に保持する
ために過酸化水素水を適量注入することが必要となる。
【0025】本発明では、反応器14内の水熱反応によ
る分解反応を引続き安定して促進するために、過酸化水
素水供給用タンク26に貯溜してある35重量%の液状
の過酸化水素水を過酸化水素水供給配管28を介してピ
ストンポンプ30から第1熱交換器16の上流側に適量
供給するのである。当該過酸化水素水の供給量は廃棄物
スラリ中の固形分の重量当たり1〜10%程度とする
が、一般的には反応器14内の反応温度の高低により注
入する過酸化水素水量を決定する。
【0026】過酸化水素水量の注入量が1%以下になる
と、反応器14内の廃棄物スラリは水熱反応に移行して
分解反応が促進されなくなることから、反応器14の容
積を大きくして滞留時間を長くするなどの対策が必要と
なる。逆に、過酸化水素水量の注入量が10%以上にな
ると、湿式酸化に移行し、逆に収率が低下するととも
に、高過ぎる発熱反応によって反応器14および反応器
14以降の機器の材質の腐食の問題が惹起されることに
なり望ましくない。従って、過酸化水素水の供給量は望
ましくは、3〜7%となる。
【0027】すなわち、処理する多種多様のごみが混合
された固形廃棄物の分解が、温度を高めることにより、
より一層促進させる必要がある場合は、一般的には過酸
化水素水量を増加するようにすればよく、この結果、供
給された過酸化水素水量は液状であることから、廃棄物
スラリと混合され易く、このため、速効的な加熱により
分解反応がより一層促進されるが、例えば、反応器14
内の反応温度をスチームジャケットに供給するスチーム
により昇温しようとすると、スチームによって反応器1
4内の固形廃棄物スラリを間接加熱することになるため
に、速効的な加熱が期待できず反応器14内を所望の温
度まで昇温させるのに時間がかなりかかる。
【0028】一方、反応器14内の反応温度を降温させ
る際は、水熱反応により反応器14内の温度が低下して
なおかつ不足する熱量分だけ、少量の過酸化水素水を供
給することで事足りることとなり、昇温時と同様に速効
的な降温が可能となる。また、反応器14内では過酸化
水素水の分解に伴い発生した酸素は、廃棄物スラリ中の
固形有機分の分解を促進するとともに、分解により発生
した低分子量の有機分の一部を酸化することとなり、よ
り一層分解反応が促進されるのである。
【0029】本発明では、アルカリ性物質とともに、過
酸化水素水を廃棄物スラリ中に供給されることとなる
が、反応器14内では前述したように供給された過酸化
水素水は廃棄物スラリ中の固形分の分解反応の促進化と
反応温度の昇温または降温などの速効的な効果が実証プ
ラントの運転結果からも得ることができた。一方のアル
カリ性物質を固形廃棄物スラリ中に添加することによ
り、固形廃棄物中に含まれる塩化水素を中和処理するよ
うにし、反応器14から排出される反応生成物スラリの
pH値をpH計32で測定して弱酸性側となるように制
御手段34によりアルカリ性物質を供給制御するのであ
る。反応生成スラリを弱酸性側に移行させることによ
り、反応器14以降の機器の材質が腐食されないよう
に、保護されるのである。
【0030】このように、アルカリ性物質と過酸化水素
水とを廃棄物スラリ内に供給し、第1熱交換器16、第
2熱交換器18を経由して送られる廃棄物スラリは、最
初反応生成物スラリの熱により予熱され、次いで熱媒に
より反応温度250〜350℃、望ましくは325℃程
度まで昇温されて反応器14に導入される。このスラリ
は反応器14内で数十分間保持され、液圧はその温度に
おける飽和蒸気圧より高温となるようにして沸騰が防止
されている。反応器14からの反応生成スラリは第1熱
交換器16を経由して分離手段24に送られ、ここで分
解ガス、塩化物等を含む廃水を分離し、製品スラリとす
るのである。
【0031】上記例では、反応器14からの反応生成物
スラリを第1熱交換器16に供給してスラリ予熱をなす
自己熱交換システムについて説明しているが、図2に示
すように、反応器14からの反応生成物スラリを冷却装
置を介して分離手段24に供給し、冷却装置で加熱され
た熱媒体を第1熱交換器16に供給するシステムに利用
することができる。また、図3に示しているように、冷
却装置としてフラッシュ蒸発装置を用い、フラッシュ蒸
発により発生したスチームを第1熱交換器16に供給す
るシステムに利用することも可能である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明ではつぎのような利点がある。すなわち、廃
棄物スラリに少量の過酸化水素水を添加することで、 直接混合して速効的に昇温または降温が可能とな
り、反応器内の反応温度を短時間に効率よく制御でき
る。 外部から供給する熱量を減ずることができるととも
に、分解反応を著しく促進されるので、固形廃棄物が固
体炭素化され、代替燃料またはガス化源としての有効利
用が可能となる。 過酸化水素水を液状で供給できるため、反応コント
ロールが容易にできる。 反応器に至る昇熱経路にて廃棄物スラリへ酸性物質
を反応生成物のpH値が弱酸性となるように過酸化水素
水を添加供給することにより、炭酸カルシウムや酢酸カ
ルシウム等の析出による伝熱管などの閉塞が防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の過酸化水素水を用いた固形廃棄物の処
理方法を実施するシステムの構成ブロック図である。
【図2】第2の事例のシステムブロック図である。
【図3】第3の事例のシステムブロック図である。
【符号の説明】 10 前処理手段 12 貯槽タンク 14 反応器 16 第1熱交換器 18 第2熱交換器 20 アルカリタンク 22 アルカリ供給ポンプ 24 分離手段 26 過酸化水素水用タンク 28 過酸化水素水供給配管 30 ピストンポンプ 32 pH計 34 制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機固形物を含む廃棄物をスラリ化し、
    この廃棄物スラリにアルカリ性物質を加えるとともに、
    前記アルカリ性物質の添加に引続き下流側で過酸化水素
    水を適量添加した後、反応器にて水熱分解反応させるよ
    うにしたことを特徴とする過酸化水素水を用いた廃棄物
    の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の過酸化水素水において3
    5重量%濃度の過酸化水素水を用いて廃棄物スラリ中の
    固形分の重量当たり1〜10%添加するようにしたこと
    を特徴とする過酸化水素水を用いた廃棄物の処理方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100450718B1 (ko) * 2000-03-11 2004-10-01 오옥수 음식물쓰레기를 이용한 비료제조방법 및 그 방법에의해제조된 비료
US10603649B2 (en) 2015-06-08 2020-03-31 Ihi Corporation Reactor

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