TWI777854B - 水熱處理裝置及水熱處理系統 - Google Patents
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Abstract
水熱處理裝置(10)具有：密閉容器(11)；測量其內部溫度之溫度測量裝置(18)；將水蒸氣導入至密閉容器(11)之導入管(14)；配置於導入管(14)之電磁閥(15)；減壓裝置(17)；及控制裝置(19)。在將含有有機物之廢棄物投入至密閉容器(11)後，控制裝置(19)藉由以下的方式進行控制，將含有有機物之廢棄物進行水熱反應。亦即，在使內部溫度聲溫直到成為第一溫度後，將第一溫度持續保持第一時間後再降溫，在內部溫度從第一溫度降低至第二溫度後，將第二溫度持續保持第二時間(與第一時間相同或較其更長的時間)後再升溫，在內部溫度到達與第一溫度相同的第三溫度後，將第三溫度持續保持與第一時間相同的第三時間後降溫。
Description
本發明係關於用來處理含有有機物之廢棄物的水熱處理裝置、以及使用該水熱處理裝置進行氣體生成之水熱處理系統。
以往，開發有一種系統，其藉由高溫高壓的水蒸氣，將從城市垃圾等從住家排出的殘羹(廚餘)、紙、草木等的木質系廢棄物、家畜糞尿、汙泥等之含有有機物之廢棄物進行水熱反應而進行溶解化(水熱處理)，使用水熱處理後的漿體進行藉由微生物、菌類等之氣體生成例如甲烷發酵之系統(例如專利文獻1、2)。
在專利文獻1，揭示一水熱處理裝置，其對可密閉的容器投入含有有機物之廢棄物後一面攪拌一面進行水熱處理。在專利文獻1，若容器內的溫度未滿180℃的話，則無法將生物的骨頭等之硬質成分充分地溶解，故在180℃、1.0MPa下，進行水熱處理。
但，如專利文獻2所記載，若在150℃以上進行水熱處理的話，則會促進有機廢棄物所含的糖與蛋白質之梅納反應(Maillard reaction)，顯著生成含氮之抗氧化物質且氣體生成的阻礙物質之梅納汀(melanoidin)。因此，在專利文獻2，為了減低梅納汀的量，揭示有具備2個水熱處理裝置之系統。
首先，在第1水熱處理裝置，以可抑制梅納反應之低溫(例如120℃)進行水熱處理。其次，藉由固液分離，去除在第1水熱處理裝置所生成的液體(為了說明上的方便，稱為[水熱處理液1])後，將生成的固體移送至第2水熱處理裝置。又，在第2水熱處理裝置，以高溫(例如220℃)進行水熱處理，再將在第2水熱處理裝置生成的液體(為了說明上的方便，稱為「水熱處理液2」)和之前去除的水熱處理液1移送至發酵裝置，在發酵裝置進行甲烷發酵。
水熱處理液1係以在抑制梅納反應的低溫之水熱處理所生成，故，原理上生成微量的梅納汀。又，藉由去除水熱處理液1而朝第2水熱處理裝置移動的氮化物的量減少，所以，因促進梅納反應之高溫在進行水熱處理的第2水熱處理裝置所生成的梅納汀的量也減少。因此，比起未配置第1水熱處理裝置而僅以第2水熱處理裝置的系統進行水熱處理的情況，具備第1及第2水熱處理裝置之系統，可減低水熱處理液1及水熱處理液2所含的梅納汀之總量，其結果，可減低甲烷發酵時的發酵阻礙。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-119378號公報
[專利文獻2]日本特開2020-163280號公報
[發明所欲解決之問題]
在例如使用使用垃圾車回收的含有有機物之廢棄物、儲藏於垃圾清掃工廠的垃圾坑的含有有機物之廢棄物等，以微生物、菌類等進行氣體產生的情況，將廚餘類、紙類、草木類選擇性地進行水熱處理為佳。但，即使從含有有機物之廢棄物中，選擇性地取出廚餘類、紙類、草木類，一般也無法完全去除而殘留有對該氣體產生沒有幫助或不易有幫助之有機物。金屬等的無機物以及塑膠等的有機物，對於藉由微生物等之氣體生成沒有幫助或不易有幫助。因此，例如較6mm徑大的金屬等之無機物、塑膠等的有機物，以水熱處理後的固液分離(例如網眼6mm徑的篩網)加以去除。
但，在此情況，會有藉由水熱處理而被細微化成6mm徑以下的塑膠，會在含於進行水熱處理後再被固液分離的液體(以下稱為[水熱處理液])的狀態下，移送至使用微生物、菌類等生成氣體之氣體生成裝置(例如發酵裝置)之虞。投入至氣體生成裝置之水熱處理液，為預先訂定的規定量(一定量)，故，在水熱處理液含有越多的細微化之塑膠，則在該規定量所佔有的塑膠之比例越增加，造成氣體的生成效率降低。因此，細微化的塑膠對於藉由微生物等之氣體生成沒有幫助，又，雖不會妨礙藉由微生物等之氣體生成，但，在造成從規定量的水熱處理液所生成的氣體之生成量減少的這一點，還是可說是氣體生成的阻礙物質。
若依據本案發明者的實驗得知，若在180℃之恆定溫度進行60分鐘的水熱處理的話，則含有有機物之廢棄物所含有的塑膠中，約65%被細微化成尺寸6mm以下。因此，在以網眼6mm徑的篩網進行固液分離的情況，含有有機物之廢棄物所含有的塑膠之大部分因水熱反應而細微化後再移送至氣體生成裝置。這會造成無法有效率地進行氣體生成之虞，期望可加以改善。
因此，作為該改善的一案，可考量以低溫進行水熱處理。這是因為細微的塑膠是與梅納汀同樣地水熱反應越高溫進行則生成越多。但，在此情況，若依據專利文獻1，含有有機物之廢棄物無法充分地溶解，溶解至水熱處理液的有機物的量減少，仍然有無法有效率地進行氣體生成之虞。
再者，在專利文獻2的技術，即使梅納汀的生成量減少，細微的塑膠的量依然無法降低，並且，使用2個水熱處理裝置，因此，無法避免系統的成本上揚。
因此，在本發明，其目的在於提供以1個水熱處理裝置，將含有有機物之廢棄物溶解，並且可減低關於氣體生成之2個阻礙物質亦即梅納汀與細微的塑膠之生成量的水熱處理裝置及水熱處理系統。
[解決問題之技術手段]
本發明的水熱處理裝置，係具有：
密閉容器，其具備投入口和排出口，供含有有機物之廢棄物投入；
溫度測量裝置，其用來測量前述密閉容器的內部溫度；
導入管，其將水蒸氣導入至前述密閉容器；
電磁閥，其配置於前述導入管，藉由開閥，將前述水蒸氣導入至前述密閉容器，又藉由閉閥，停止前述導入；
減壓裝置，其藉由從已經導入有前述水蒸氣之前述密閉容器釋出前述水蒸氣，將前述密閉容器內的壓力進行減壓；及
控制裝置，其依據前述溫度測量裝置所測量到的前述內部溫度，控制前述電磁閥及前述減壓裝置，將前述密閉容器內的含有有機物之廢棄物進行水熱反應。
又，前述控制裝置係
當進行前述水熱反應時，對前述密閉容器導入前述水蒸氣，使前述內部溫度升溫直到成為梅納反應促進溫度以上的第一溫度後，將前述第一溫度持續保持第一時間，
在經過前述第一時間後，立即將前述壓力進行減壓而從前述第一溫度將前述內部溫度進行降溫，
藉由前述降溫，使前述內部溫度從前述第一溫度降低至水熱反應下限溫度以上亦即第二溫度後，將前述第二溫度持續保持與前述第一時間相同或較前述第一時間長之第二時間，
在經過前述第二時間後，立即使前述內部溫度升溫直到成為與前述第一溫度相同的第三溫度後，將前述第三溫度持續保持與前述第一時間相同的第三時間，
在經過前述第三時間後，立即將前述壓力進行減壓而從前述第三溫度將前述內部溫度進行降溫。
又，本發明的水熱處理系統，係具有：
本發明的水熱處理裝置；
固液分離裝置，其將在前述水熱處理裝置進行了水熱反應之含有有機物之廢棄物分離成水熱處理液與殘餘物；及
氣體生成裝置，其將在前述固液分離裝置分離後之前述水熱處理液作為原料，進行藉由微生物或菌類之氣體生成。
本發明的水熱處理裝置，對密閉容器內投入含有有機物之廢棄物後，將密閉容器內的溫度升溫至梅納反應促進溫度以上的第一溫度並將第一溫度維持第一時間，然後，立即降溫至較第一溫度低的第二溫度(但為水熱反應下限溫度以上的溫度)，將第二溫度維持第二時間後，再次升溫至第三溫度並將第三溫度維持第三時間，然後，立即從第三溫度降溫。亦即，若將起動水熱處理裝置後的溫度變化以「→」表示時間經過的方式記載的話，則成為「低(常溫:裝置起動時)」→「高(以梅納反應促進溫度以上進行水熱反應)」→「低(以水熱反應下限溫度溫度以上進行水熱反應)」→「高(以梅納反應促進溫度以上進行水熱反應)」→「低」。
換言之，將密閉容器的內部溫度，首先，升溫至梅納反應促進溫度以上的第一溫度後，圓滑地開始進行含有有機物之廢棄物的水熱反應，並且經過第一時間後立即使其下降，然後，再次使其上升至與第一溫度相同的第三溫度後，然後，再將其降溫。藉此，在水熱反應的途中，對含有有機物之廢棄物的有機物賦予溫度變化而在其細胞壁施加複數次的熱衝擊，促進有機物的溶解化。亦即，在本發明的水熱處理裝置進行了水熱反應之含有有機物之廢棄物，係有機物的細胞壁藉由被施加於水熱反應中的熱衝擊破壞一部分，所以，比起僅以第二溫度的一定值進行水熱反應的情況，在本發明之第二溫度的區域，能更多地溶解。
又，以較第一溫度低溫的第二溫度進行水熱處理之第二時間是與第一時間相同或較第一時間長，故，比起僅以第一溫度的一定溫度進行水熱處理的情況，梅納汀的量與細微的塑膠的量均減少。
因此，在以本發明的水熱處理裝置所生成的水熱處理液，有機物的含有量多，且比起以往，氣體生成的阻礙物質之梅納汀與細微的塑膠之含有量變少。
且，本發明的水熱處理裝置系統，由於使用以本發明的水熱處理裝置所生成的水熱處理液，進行氣體生成，故，可有效率地進行氣體生成。
[發明效果]
若依據本發明的水熱處理裝置，可藉由1個水熱處理裝置，將含有有機物之廢棄物溶解，並且可減低藉由微生物、菌類爭氣體生成的阻礙物質亦即梅納汀及細微的塑膠之生成量。
又，若依據本發明的水熱處理裝置系統，由於使用該等2種阻礙物質少的水熱處理液，進行氣體生成，故，可有效率地進行氣體生成。
以下，參照圖面，說明關於作為實施形態之水熱處理裝置及具有該裝置之水熱處理系統。在以下所示的結構，僅為舉例說明，並非用來排除未明確記載之各種變形、技術的運用等。在以下所示的結構等，在不超出本發明之必要的構成要件及其技術思想的範圍內，可進行各種變形並加以實施。
圖1係顯示本實施形態之水熱處理系統1的示意圖。水熱處理系統1具有：以高溫高壓的水蒸氣，使含有有機物之廢棄物進行水熱反應而溶解之水熱處理裝置10；將藉由水熱處理裝置10進行水了熱反應的含有有機物之廢棄物(以下稱為水熱處理物)分離成水熱處理液與殘餘物之固液分離裝置20；及將藉由固液分離裝置20進行分離後的水熱處理液作為原料，藉由微生物或菌類，進行氣體生成之氣體生成裝置30(例如進行甲烷發酵之甲烷發酵裝置)。
作為投入至水熱處理裝置10的含有有機物之廢棄物，可舉出從家庭排出之廚餘、木質系廢棄物、家畜糞尿、汙泥等。可將被垃圾車回收的含有有機物之廢棄物、儲存在垃圾清掃場的垃圾坑之含有有機物之廢棄物直接投入至水熱處理裝置10，亦可將從該等含有有機物之廢棄物去除無機物後，再投入至水熱處理裝置10。當然，亦可從該等含有有機物之廢棄物中選擇性地取出殘羹類、紙類、草木類，再將取出的殘羹類、紙類或草木類投入至水熱處理裝置10。但，不管在哪一種情況，通常無法從含有有機物之廢棄物完全地去除對藉由微生物、菌類等之氣體生成有幫助或不易有幫助的有機物亦即塑膠。
再者，水熱處理裝置10的結構及控制，使用圖2及圖3如後進行說明。
固液分離裝置20係為可使未滿某粒度的液體通過並不使該粒度以上的固體通過而進行分離之裝置，可使用具備預定的網眼(例如6mm徑的網眼)之篩網、螺旋壓機等。在水熱處理液，溶入有大量的含有有機物之廢棄物的有機物，成為後述的氣體生成裝置30之氣體生成的原料。
再者，從固液分離裝置20排出的殘餘物，係進行廢棄或焚燒處理。
氣體生成裝置30為藉由例如甲烷發酵，生成甲烷氣體之裝置。水熱處理系統1，由於在後述的水熱處理裝置10，可減低梅納汀、細微的塑膠等的量，能夠有效率地進行氣體生成。
再者，氣體生成裝置30，若為將水熱處理液作為原料，藉由微生物或菌類生成氣體的裝置的話，則可為生成氫氣等的氣體之裝置。
圖2係顯示本實施形態之水熱處理裝置10的示意圖。水熱處理裝置10具有：可將內部密閉之密閉容器11；朝密閉容器11導入水蒸氣之導入管14；配置於導入管14之電磁閥15；測量密閉容器11的內部溫度之溫度感測器18(溫度測量裝置)；將導入有水蒸氣之密閉容器11的內部壓力進行減壓的減壓裝置17；將已經投入至密閉容器11的含有有機物之廢棄物進行攪拌的攪拌裝置16；及依據溫度感測器18所測量到的內部溫度，控制電磁閥15、減壓裝置17、以及攪拌裝置16之控制裝置19。
密閉容器11具備投入口12和排出口13。進行水熱反應的含有有機物之廢棄物是從投入口12投入到密閉容器11的內部。當進行水熱處理時，投入口12和排出口13被關閉而將密閉容器11密閉。進行了水熱處理的含有有機物之廢棄物(水熱處理物)，係打開排出口13而朝密閉容器11的外部排出，再以例如輸送機等，移送至固液分離裝置20。再者，水熱處理物是由於含有有機物之廢棄物藉由水熱處理而溶解化，故，多數為漿體的狀態。
導入管14係為其一端連通於密閉容器11，從另一端側導入高溫的水蒸氣之配管。作為該水蒸氣，可利用例如在焚化爐的渦輪用來進行發電後的水蒸氣。再者，剛進行發電後的水蒸氣的溫度係為超過200℃的高溫，故，因應後述的第一溫度C1的設定，會有剛利用於發電後的水蒸氣直接導入至密閉容器11的情況、將該水蒸氣自然冷卻或以冷卻裝置適宜冷卻後再使用的情況等。
電磁閥15係藉由開閥，透過導入管14將水蒸氣導入至密閉容器11，藉由閉閥，停止水蒸氣的導入。電磁閥15的開閉，是藉由控制裝置19進行控制。
溫度感測器(溫度測量裝置)18，測量密閉容器11的內部溫度，再傳送至控制裝置19。
攪拌裝置16是促進已經投入至密閉容器11的含有有機物之廢棄物的水熱反應，且為了防止燒焦而將含有有機物之廢棄物進行攪拌。攪拌裝置16，例如可為具備配置於密閉容器11內的攪拌葉片，在固定的密閉容器11內使攪拌葉片旋轉的型態，亦可為使密閉容器11自身旋轉的型態。攪拌裝置16的攪拌速度，是藉由控制裝置19進行控制。
減壓裝置17係從已經導入有水蒸氣之密閉容器11，在水熱處理中將該水蒸氣的一部分釋出至密閉容器11的外部，或在水熱處理結束後將該水蒸氣的全部釋出至密閉容器11的外部，將密閉容器11的內部壓力進行減壓。該減壓的程度，是藉由控制裝置19進行控制。
控制裝置19係當進行水熱處理時，依據以溫度感測器18所測量到的內部溫度，將電磁閥15進行開閥或閉閥，又，控制減壓裝置17而將密閉容器11的內部之壓力適宜減壓，控制密閉容器11的內部溫度。又，控制裝置19係依據以溫度感測器18所測量到的內部溫度，控制攪拌裝置16，將對已經投入到密閉容器11的含有有機物之廢棄物的攪拌速度進行增減。
其次，使用圖3，說明關於控制裝置19的控制。
控制裝置19係在朝密閉容器11投入含有有機物之廢棄物，再將密閉容器11進行密閉之後，將電磁閥15進行開閥，對密閉容器11導入高溫的水蒸氣，使密閉容器11的內部溫度直到成為梅納反應促進溫度以上的第一溫度C1為止進行昇溫。然後，將電磁閥15進行閉閥，或反覆進行閉閥與開閥，使第一溫度C1持續第一時間T1。此時，控制裝置19控制攪拌裝置16，以第一攪拌速度R1，將密閉容器11內的含有有機物之廢棄物進行攪拌。藉由此控制，在開始進行水熱處理後，以梅納反應促進溫度以上的溫度產生含有有機物之廢棄物的水熱反應，藉此，可圓滑地開始含有有機物之廢棄物的溶解化。
再者，如前述，梅納反應促進溫度，若依據專利文獻2可知為150℃以上。又，在專利文獻2，作為抑制梅納反應的溫度，設定在120℃。因此，梅納反應促進溫度的下限，可稱為較120℃高且較150℃低的溫度。因此，假設將兩數值的中間點之135℃作為該下限。因此，在此，梅納反應促進溫度設定為135℃以上，期望為150℃以上。
又，經過第一時間T1後，立即讓控制裝置19控制減壓裝置17，將密閉容器11內的水蒸氣朝密閉容器11的外部釋出一部分。藉此，控制裝置19係將密閉容器11的內部壓力減壓，使密閉容器11的內部溫度急速地降溫至較第一溫度C1低。此時，控制裝置19將電磁閥15進行閉閥為佳。
藉由此控制，對含有有機物之廢棄物的細胞壁在水熱反應的途中施加熱衝擊(第一熱衝擊)，將該細胞壁的一部分破壞。再者，當使內部溫度從第一溫度C1進行降溫時，期望在短時間(0~10分鐘以內，期望為0~5分鐘以內)急速地降溫，因此，亦可不僅是減壓裝置17，亦可藉由冷卻裝置(未圖示)將密閉容器11內強制冷卻。
在此，含有有機物之廢棄物所含的塑膠亦會受到熱衝擊，但，若將有機物的細胞與塑膠進行比較的話，由於存在有無水分、熱傳導率的不同，故，塑膠對熱衝擊的影響比細胞小。因此，在此的熱衝擊成為原因之塑膠的細微化實質上不會產生。
密閉容器11的內部溫度從第一溫度C1降低至水熱反應下限溫度以上亦即第二溫度C2後，控制裝置19將第二溫度C2持續保持與第一時間T1相同或較第一時間T1長之第二時間T2。此時，控制裝置19控制攪拌裝置16，以較第一攪拌速度R1低速的第二攪拌速度R2，將密閉容器11內的含有有機物之廢棄物進行攪拌。
藉由此控制，以第二溫度C2進行較長時間的含有有機物之廢棄物的水熱反應，但，因藉由第一熱衝擊，已經破壞了一部分的細胞壁，所以比起未有第一熱衝擊的情況，可促進含有有機物之廢棄物的有機物之溶解化。又，由於第二溫度C2是較第一溫度C1低溫，故，比起僅以較第二溫度C2高溫的第一溫度C1進行水熱處理的情況，可抑制氣體生成的阻礙物質亦即梅納汀、細微的塑膠等之生成。並且，因攪拌速度也為低速的第二攪拌速度R2，所以，比起以第二攪拌速度R2高速的第一攪拌速度R1進行水熱處理的情況，可進一步抑制細微的塑膠之生成。
再者，從第一溫度C1到達至第二溫度C2前，控制裝置19停止藉由減壓裝置17之減壓。又，控制裝置19將電磁閥15進行閉閥，或反覆進行閉閥與開閥，使第二溫度C2持續第二時間T2。又，由於水熱反應是使用水蒸氣，故，在此，水熱反應下限溫度設定為在大氣壓下產生水蒸氣之100℃。
又，在圖3中，第二攪拌速度R2顯示較0rpm大的值，但在含有有機物之廢棄物不會燒焦的情況，第二攪拌速度R2亦可設為0rpm。
又，經過第二時間T2後，控制裝置19立即將電磁閥15進行開閥，朝密閉容器11導入水蒸氣，使密閉容器11的內部溫度升溫直到與第一溫度C1相等的第三溫度C3為止。藉由此控制，對在第二時間T2溶解不充分的含有有機物之廢棄物的有機物的細胞壁進一步施加熱衝擊(第二熱衝擊)，將該溶解不充分的有機物之細胞壁的一部分破壞。因此，骨等之不容易溶解化的有機物，也可藉由第一及第二熱衝擊(水熱反應中的複數個熱衝擊)，逐漸地被促進溶解化。
然後，控制裝置19將電磁閥15進行閉閥，或適宜反覆進行閉閥與開閥，使第三溫度C3持續與第一時間T1相等的第三時間T3。此時，控制裝置19控制攪拌裝置16，以較第二攪拌速度R2高速且與第一攪拌速度R1相等(或稍為低速)的第三攪拌速度R3，將密閉容器11內的含有有機物之廢棄物進行攪拌。
又，經過第三時間T3後，立即讓控制裝置19控制減壓裝置17，將密閉容器11內的水蒸氣朝密閉容器11的外部釋出。藉此，控制裝置19將密閉容器11的內部壓力減壓，使密閉容器11的內部溫度降溫至較第三溫度C3低。此時，除了減壓裝置17，亦可如前述一樣，使用冷卻裝置，將密閉容器11內強制冷卻。
在此，圖3係為經過第三時間T3後立即結束水熱處理而將水熱處理裝置10停止的圖表，所以，經過第三時間T3後，立即讓控制裝置19控制減壓裝置17，將密閉容器11內的水蒸氣全部朝密閉容器11的外部釋出，將密閉容器11的內部壓力進行減壓。又，經過第三時間T3後，立即讓控制裝置19使攪拌裝置16停止。亦即，如圖3所示的反應時間T係作為從內部溫度到達第一溫度C1後，換言之，從第一時間T1的開始時間點，到第三時間T3的持續結束為止的時間。
但，圖3僅為一例，亦可在經過第三時間T3後仍持續進行水熱處理。在此情況，圖3所示的反應時間T當然變長。反應時間T係為從第一時間T1的開始時間點到作為水熱處理裝置10使水熱反應結束為止的時間。
例如亦可為經過如圖3的第三時間T3後，再次進行與第一時間T1及第二時間T2相同的控制，亦即，進行進一步施加與第一熱衝擊焊第二熱衝擊相同的熱衝擊之控制。換言之，在反應時間T內，亦即，在水熱反應的途中，進行2次以上的複數次熱衝擊之控制。水熱反應中的熱衝擊之次數為3次、4次等越多次，則即使為骨頭等不容易溶解化的有機物，也可在較低溫的第二溫度C2使溶解化進行。
再者，在此情況，成為在經過第三時間T3後，立即讓控制裝置19控制減壓裝置17，將密閉容器11內的水蒸氣朝密閉容器11的外部釋出一部分(非全部)，將密閉容器11的內部壓力減壓，使密閉容器11的內部溫度降溫至較第三溫度C3低。又，在此情況，亦可為控制裝置19使藉由攪拌裝置16之攪拌不時地持續進行。
若依據本案發明者，藉由前述結構與前述控制，可獲得本發明的效果。
又，若依據本案發明者獲得以下的實驗結果，亦即，在反應時間T為60分鐘、第一溫度C1為約180℃、第二溫度C2為約165℃、第三溫度C3為約180℃、第一時間T1為5分鐘至10分鐘、第二時間T2為約30分鐘、第三時間T3為5分鐘至10分鐘、第一攪拌速度R1為約80rpm、第二攪拌速度R2實質上為趨近0rpm(1rpm左右)、第三攪拌速度R3為約80rpm的情況，被細微化成6mm徑以下的塑膠的量係投入至密閉容器11的含有有機物之廢棄物之塑膠總量的約45%之結果。
另外，如前述般，在將密閉容器11的內部溫度設定為僅180℃之一定值、反應時間設為60分鐘、攪拌速度僅為30rpm之一定值的狀態下，進行水熱處理的情況，獲得以下的實驗結果，亦即，被細微化成6mm徑以下的塑膠的量係投入至密閉容器11的含有有機物之廢棄物之塑膠總量的約65%之結果。
在此，將這2個實驗結果進行比較可知，前者為隨著時間經過的溫度變化較和緩，熱衝擊的影響較小，但仍得到約45%的數值，可說是較後者的數值良好的結果。
亦即，若依據本發明的水熱處理裝置10，藉由將第一溫度C1、第二溫度C2、第三溫度C3、第一時間T1、第二時間T2、第三時間T3加以適宜設定，可使隨著時間經過的溫度變化作成更急遽而增大熱衝擊的影響，所以，比起以往，能夠對投入至密閉容器11之含有有機物之廢棄物的塑膠總量，確實地減低被細微化成6mm徑以下的塑膠之量。
又，若將本發明的水熱處理裝置之水熱處理液作為原料，以氣體生成裝置的一種亦即甲烷發酵裝置進行甲烷發酵的話，則比起以往，能有效率地生成甲烷氣體。
藉由以上的結構及控制，本發明的水熱處理裝置，能將含有有機物之廢棄物溶解，並且可減低氣體生成的阻礙物質亦即梅納汀及細微的塑膠之生成量。由於藉由1個水熱處理裝置可減低2種阻礙物質的量，故，成本效率高。
且，若依據使用本發明的水熱處理裝置之本發明的水熱處理系統的話，則可有效率地進行氣體生成。
1:水熱處理系統
10:水熱處理裝置
11:密閉容器
12:投入口
13:排出口
14:導入管
15:電磁閥
16:攪拌裝置
17:減壓裝置
18:溫度感測器(溫度測量裝置)
19:控制裝置
20:固液分離裝置
30:氣體生成裝置(例如：甲烷發酵裝置)
[圖1]係顯示實施形態之水熱處理系統的示意圖。
[圖2]係顯示實施形態之水熱處理裝置的示意圖。
[圖3]係用來說明以實施形態之水熱處理裝置所實施的密閉容器之內部溫度控制及攪拌控制的圖表。
10:水熱處理裝置
11:密閉容器
12:投入口
13:排出口
14:導入管
15:電磁閥
16:攪拌裝置
17:減壓裝置
18:溫度感測器(溫度測量裝置)
19:控制裝置
Claims (4)
- 一種水熱處理裝置，其特徵為具有：密閉容器，其具備投入口和排出口，供含有有機物之廢棄物投入； 溫度測量裝置，其用來測量前述密閉容器的內部溫度； 導入管，其將水蒸氣導入至前述密閉容器； 電磁閥，其配置於前述導入管，藉由開閥，將前述水蒸氣導入至前述密閉容器，又藉由閉閥，停止前述導入； 減壓裝置，其藉由從已經導入有前述水蒸氣之前述密閉容器釋出前述水蒸氣，將前述密閉容器內的壓力進行減壓；及 控制裝置，其依據前述溫度測量裝置所測量到的前述內部溫度，控制前述電磁閥及前述減壓裝置，將前述密閉容器內的含有有機物之廢棄物進行水熱反應， 前述控制裝置係 當進行前述水熱反應時，對前述密閉容器導入前述水蒸氣，使前述內部溫度升溫直到成為梅納反應促進溫度以上的第一溫度後，將前述第一溫度持續保持第一時間， 在經過前述第一時間後，立即將前述壓力進行減壓而從前述第一溫度將前述內部溫度進行降溫， 藉由前述降溫，使前述內部溫度從前述第一溫度降低至水熱反應下限溫度以上亦即第二溫度後，將前述第二溫度持續保持與前述第一時間相同或較前述第一時間長之第二時間， 在經過前述第二時間後，立即使前述內部溫度升溫直到成為與前述第一溫度相同的第三溫度後，將前述第三溫度持續保持與前述第一時間相同的第三時間， 在經過前述第三時間後，立即將前述壓力進行減壓而從前述第三溫度將前述內部溫度進行降溫。
- 如請求項1的水熱處理裝置，其中，還具有攪拌裝置，其將已經投入的前述含有有機物之廢棄物在前述密閉容器內進行攪拌， 前述控制裝置係控制前述攪拌裝置，在前述第一時間以第一攪拌速度進行前述攪拌，在前述第二時間不進行前述攪拌或以較前述第一攪拌速度慢低的第二攪拌速度進行前述攪拌，在前述第三時間以與前述第一攪拌速度相等的第三攪拌速度進行前述攪拌。
- 一種水熱處理系統，其特徵為具有：如請求項1或2的水熱處理裝置； 固液分離裝置，其將在前述水熱處理裝置進行了水熱反應之含有有機物之廢棄物分離成水熱處理液與殘餘物；及 氣體生成裝置，其將在前述固液分離裝置分離後之前述水熱處理液作為原料，進行藉由微生物或菌類之氣體生成。
- 如請求項3的水熱處理系統，其中，前述氣體生成裝置為甲烷發酵裝置。
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