JP2004008912A - 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品に、ビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止できる有機性廃棄物の処理方法および処理装置を提供する。
【解決手段】有機性廃棄物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応工程と、水熱反応によって生成した水熱反応処理液を酸素含有ガスによって酸化反応させる酸化反応工程と、酸化反応によって得られた酸化反応処理液とガスとを分離する気液分離工程とを備える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、浄化槽汚泥、生ゴミ等の有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭から排出されるし尿や浄化槽汚泥、生ゴミ、生活排水等は、いろいろな方法で処理されている。これらは一般廃棄物と呼ばれ、これまでは環境保全を目的とした衛生処理だけが行われていた。しかし昨今、資源循環型社会の形成が叫ばれるようになり、それら廃棄物の処理施設においても単なる衛生処理だけで終わるのではなく、それら廃棄物を資源化して社会に循環させることが強く要望されている。
このような社会情勢に対応して、例えばし尿や浄化槽汚泥、生ゴミ等の有機性廃棄物を処理する処理施設においては、それら有機性廃棄物からコンポスト（堆肥）、メタンガス、炭化物、溶融スラグ等を製造して、廃棄物を資源化することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、生ゴミ等の有機性廃棄物にはビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入していることが多く、このような有機性廃棄物から炭化物や溶融スラグ等を製造する場合は問題ないが、コンポスト等を製造した場合には、それら夾雑物が完全に処理されずに残留して製品の品質が低下するという問題点があった。
【０００４】
上記問題点を解消する方法の一つとして、湿式酸化法が知られている。湿式酸化法とは、有機性廃棄物を粉砕して水と混合した状態で容器に入れ、これを高温・高圧（水が液相を保持する圧力）下で酸化分解する方法である。この湿式酸化法によれば、有機性廃棄物そのものを酸化分解することができると共に、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を除去しなくても、それら夾雑物を溶解して分解することができ、製品に夾雑物が混入することを防止できるという利点を有する。
【０００５】
この湿式酸化法には、酸化温度が２６０℃以上のＨＰＯ（高圧酸化）法、酸化温度が１８０〜２６０℃のＭＰＯ（中圧酸化）法、酸化温度が１８０℃以下のＬＰＯ（低圧酸化）法があり、これらの中でＨＰＯ法とＭＰＯ法によれば、有機性廃棄物に含まれるビニール類やプラスチック類等の夾雑物を可溶化させて完全に処理することができる。
しかしながら、ＨＰＯ法やＭＰＯ法では、圧力が１ＭＰａ以上の有酸素状態で酸化反応処理が行われることとなるので、現在の日本国内においては「高圧ガス保安法」の適用対象となって、その処理設備の運転に際して管理者を常駐させる等の対応が必要になり、その分ランニングコストがかかるという問題点があった。一方、ＬＰＯ法では、上記対応が不要になることからランニングコストを低減することが可能になるものの、夾雑物が年々多様化する中で、例えばポリプロピレンなど、可溶化できない夾雑物も多くなってきており、この方法だけではコンポスト等の製品への夾雑物混入を防止できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品に、ビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止できる有機性廃棄物の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応工程と、上記水熱反応によって生成した水熱反応処理液を酸素含有ガスによって酸化反応させる酸化反応工程と、上記酸化反応によって得られた酸化反応処理液とガスとを分離する気液分離工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、高圧水蒸気とは、常用の温度において圧力（ゲージ圧力）が１ＭＰａ以上となる水蒸気であり、好ましくは１〜３ＭＰａの水蒸気である。
【０００９】
この請求項１に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を水熱反応により可溶化させてから酸化反応させることが可能になる。したがって、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品にビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止でき、それら製品の品質を向上させることが可能になる。
また、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を水熱反応により可溶化させてから酸化反応させるようにすることで、酸化反応時の温度、圧力の設定条件を下げることが可能になり、その結果として、有機性廃棄物の減量化や脱水性の向上等を図ることができる。さらに、酸化反応処理液からのメタンガスの回収量を増加させて、炭酸ガスの排出量を減少させることもできる。
また、高圧水蒸気を利用して有機性廃棄物を水熱反応させるようにしたので、水熱反応の処理効率を高めることができるとともに、水熱反応の処理を連続的にかつ安定的に行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
上記水熱反応の処理温度を１９０〜２２０℃、圧力を１〜３ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとしたことを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、水熱反応の処理温度を１９０〜２２０℃、圧力を１〜３ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとしたことにより、有機性廃棄物に含まれるナイロン、ポリプロピレン、アセテートおよびビニヨン等の夾雑物を可溶化させることができ、水熱反応の処理を安定させることができる。
また、水熱反応の処理が１９０〜２２０℃で行われることから、ダイオキシン類の発生を極力防止することができる。
なお、水熱反応装置に高圧水蒸気のみを供給し、無酸素・加圧状態で水熱反応を行うようにしているので、反応圧力が１ＭＰａ以上であっても、「高圧ガス保安法」の適用対象外となり、人件費や法定検査費等のランニングコストを抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
上記水熱反応を行わせる水熱反応装置の下部から上記高圧水蒸気を供給することを特徴とするものである。
【００１３】
この請求項３に記載の発明によれば、水熱反応装置内を高圧水蒸気で撹拌して水熱反応を促進させることができ、水熱反応の処理効率を高めることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
上記酸化反応の処理温度を１６０〜１８０℃、圧力を０．６〜１ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとし、かつ上記酸素含有ガスの酸素濃度を２１〜７５ｖｏｌ％としたことを特徴とするものである。
【００１５】
この請求項４に記載の発明によれば、酸化反応の処理温度を１６０〜１８０℃、圧力を０．６〜１ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとしたことにより、水熱反応処理液に含まれる有機成分を好気性条件下でさらに可溶化させることができる。そして、酸化反応の処理が１６０〜１８０℃で行われることから、ダイオキシン類の発生を極力防止することができる。
また、酸化反応の処理が１ＭＰａ未満で行われることから、「高圧ガス保安法」の適用対象外となり、人件費等のランニングコストを抑制することも可能になる。さらに、酸素含有ガスを供給するコンプレッサー等の負荷も軽減され、その分設備コストを低減することができる。
さらに、酸素含有ガスの酸素濃度を高く設定したことにより、酸素含有ガスの供給量を減らすことができるので、酸化反応装置内ガス液比の関係から反応圧力を低くできるとともに、酸化反応によって排出されるガスの量を減らすことができる。そして、酸素分圧の関係から酸化反応を迅速に行わせることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
上記水熱反応を行わせる水熱反応装置内に蒸気層を形成して、上記水熱反応装置内の液位をほぼ一定に保ちつつ、上記水熱反応装置内の温度および圧力を制御することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
上記水熱反応装置への上記高圧水蒸気の供給流量を調整する液位制御弁により、上記水熱反応装置内の液位と温度を制御する一方、
上記水熱反応装置からの上記水熱反応処理液の排出流量を調整する圧力制御弁により、上記水熱反応装置内の圧力を制御することを特徴とするものである。
【００１８】
この請求項５または６に記載の発明によれば、水熱反応装置内の温度、圧力を制御するのが容易となり、水熱反応装置を連続運転したり、自動運転したりするのが容易となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、
上記水熱反応を行わせる水熱反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、上記水熱反応装置への上記高圧水蒸気の供給を停止させることを特徴とするものである。
【００２０】
この請求項７に記載の発明によれば、水熱反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、水熱反応装置への高圧水蒸気の供給を停止するようにしたので、水熱反応装置を安全に運転することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、
上記酸化反応を行わせる酸化反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、上記酸化反応装置への上記酸素含有ガスの供給を停止させることを特徴とするものである。
【００２２】
この請求項８に記載の発明によれば、酸化反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、酸化反応装置への酸素含有ガスの供給を停止するようにしたので、酸化反応装置を安全に運転することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、
上記有機性廃棄物にアルカリ剤を注入してｐＨが８〜１２となるようにｐＨ調整を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
この請求項９に記載の発明によれば、水熱反応や酸化反応を行わせる装置内等にスケールが付着することを防止することができるとともに、酸化反応工程において生じる有機酸等を中和することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、
上記水熱反応工程の前工程として、上記有機性廃棄物を加熱する加熱工程を有し、この加熱工程で上記有機性廃棄物を加熱する際に、上記水熱反応工程と上記酸化反応工程の少なくとも一方で発生する反応熱を利用したことを特徴とするものである。
【００２６】
この請求項１０に記載の発明によれば、水熱反応工程と酸化反応工程の少なくとも一方で発生する反応熱を利用して、有機性廃棄物を加熱するようにしたので、それら反応熱を有効に活用することができるとともに、有機性廃棄物の加熱に要するコストを低減することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、上記酸化反応処理液をコンポストまたはメタンガスの原料に用いることを特徴とするものである。
【００２８】
この請求項１１に記載の発明によれば、酸化反応処理液をコンポストまたはメタンガスの原料に用いるので、有機性廃棄物を資源化して社会に循環させることができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、上記水熱反応工程の前工程として、上記有機性廃棄物を破砕する破砕工程を備えたことを特徴とするものである。
【００３０】
この請求項１２に記載の発明によれば、水熱反応工程の前工程として、有機性廃棄物を破砕する破砕工程を備えるので、反応系内での詰まりを防止するとともに、水熱反応工程において、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を容易に可溶化させることができる。
【００３１】
請求項１３に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、有機性廃棄物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応装置と、この水熱反応装置での水熱反応によって生成された水熱反応処理液に酸素含有ガスを供給して酸化反応させる酸化反応装置と、この酸化反応装置での酸化反応によって得られた酸化反応処理液とガスとを分離する気液分離装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００３２】
この請求項１３に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理装置によれば、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を水熱反応により可溶化させてから酸化反応させることが可能になる。したがって、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品にビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止でき、それら製品の品質を向上させることが可能になる。
また、高圧水蒸気を利用して有機性廃棄物を水熱反応させるようにしたので、水熱反応の処理効率を高めることができるとともに、水熱反応の処理を連続的にかつ安定的に行うことができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において
上記水熱反応装置に供給する有機性廃棄物を加熱する加熱手段を有し、この加熱手段として、上記水熱反応処理液および上記酸化反応処理液の少なくとも一方との熱交換により上記有機性廃棄物を加熱する熱交換器を備えるとともに、この熱交換器の伝熱管を蛇管または二重管で構成したことを特徴とするものである。
【００３４】
この請求項１４に記載の発明によれば、水熱反応装置および酸化反応装置で発生する反応熱を有効に活用することができ、有機性廃棄物の加熱に要するコストを低減することができる。
また、熱交換器の伝熱管を蛇管または二重管で構成したので、伝熱管に有機性廃棄物が詰まって伝熱管が閉塞される等の不具合が生じることを防止することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示すもので、図中符号１が有機性廃棄物の処理装置である。
この有機性廃棄物の処理装置１は、原料となる有機性廃棄物を貯留する原料タンク２と、この原料タンク２から送られる有機性廃棄物を破砕する破砕機３と、この破砕機３で破砕された有機性廃棄物（以下、破砕処理物と略称する。）を加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱された破砕処理物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応塔（水熱反応装置）７と、この水熱反応塔７からの水熱反応処理液を高濃度酸素ガス（酸素含有ガス）により酸化反応させる酸化反応塔（酸化反応装置）８と、この酸化反応塔８からの酸化反応処理液とガスとを分離するサイクロン９（気液分離装置）とを備えている。
【００３６】
加熱手段は、複数の熱交換器４、５、６からなり、熱交換器４、５の伝熱管は二重管によって構成される一方、熱交換器６の伝熱管６ａは蛇管によって構成されている。熱交換器４と破砕機３との間には、破砕機３で破砕された破砕処理物を水熱反応塔７に向けて移送するための原料供給ポンプ１０が設けられ、この原料供給ポンプ１０の近傍には、破砕処理物にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入ポンプ１２が設けられている。
【００３７】
原料供給ポンプ１０と熱交換器４との間にはｐＨ計１６が設けられ、このｐＨ計１６による検出に基づいてアルカリ剤の注入量が適宜調整されるようになっている。また、熱交換器５と熱交換器６との間には、破砕処理物の温度を検出する温度検出器１７が設けられ、この温度検出器１７による検出結果が温度指示制御器（ＴＩＣ）１８に出力されるようになっている。
【００３８】
水熱反応塔７は略円筒状に形成され、その下部に、高圧ボイラ１１の蒸気管がが液位制御弁（ＬＣＶ）２０を介して接続されている。この水熱反応塔７には、水熱反応塔７内の温度を検出する温度検出器２６、圧力を検出する圧力検出器２５、液位を検出する液位検出器２４が設けられる他、これら検出器による検出に基づき水熱反応塔７内の温度、圧力、液位のそれぞれを制御する温度指示制御器（ＴＩＣ）２７、圧力指示制御器（ＰＩＣ）２８、液位指示制御器（ＬＩＣ）２９が設けられている。
【００３９】
酸化反応塔８は略円筒状に形成され、その下部に、高濃度酸素ガス製造装置１３の給気管または空気の給気管がコンプレッサー１４および逆止弁１５を介して接続されている。この高濃度酸素ガス製造装置１３は、例えば図２に示すようなＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式の高濃度酸素ガス製造装置等によって構成されている。
【００４０】
この高濃度酸素ガス製造装置は、ゼオライト等の吸着剤が充填された一対の吸着塔５１、５２を有し、これら吸着塔５１、５２の上部が電磁弁５３を介して相互に連結されている。
この高濃度酸素ガス製造装置においては、ブロワー５５によって取り込まれた加圧空気が、フィルタ５６および電磁弁５７を通って一方の吸着塔５１（５２）に流入し、この吸着塔５１（５２）を通過する過程で窒素等の成分が吸着されて酸素濃度が高められ、その大部分が電磁弁５８、５９および流量計６０を通ってチャンバ６１内に流入する一方、一部が他方の吸着塔５２（５１）に流入して、この吸着塔５２（５１）内の吸着剤に吸着されている窒素等の吸着物を脱着させてから、電磁弁６２を通って外部に排出される。すなわち、一方の吸着塔５１（５２）で高濃度酸素ガスが生成されている間に、他方の吸着塔５２（５１）で吸着剤が再生される処理が行われ、この処理が電磁弁５３、５７、５８、６２による切り換えにより各吸着塔５１、５２で交互に行われるようになっている。これにより、高濃度の酸素ガスが連続的に製造され、製造された高濃度酸素ガスがチャンバ６１内に貯留される。チャンバ６１内の高濃度酸素ガスは、コンプレッサー１４により吸引されて酸化反応塔８に直接供給される。
【００４１】
酸化反応塔８と水熱反応塔７との間には、水熱反応塔７から熱交換器６を経由して酸化反応塔８に至る移送ライン３０が設けられ、この移送ライン３０上には、水熱反応処理液の流量を調整する圧力制御弁（ＰＣＶ）２１が設けられている。また、酸化反応塔８からサイクロン９に至る排出ライン３１上には、酸化反応塔８内の圧力を検出する圧力検出器３２が設けられ、この圧力検出器３２の検出結果が圧力指示制御器（ＰＩＣ）３３へ送信され、圧力制御弁（ＰＣＶ）２３に出力されるようになっている。
【００４２】
また、酸化反応塔８からサイクロン９に至る排出ライン３１は途中で、熱交換器５を経由する分岐ライン３１ａと、熱交換器５を経由しない分岐ライン３１ｂとに２分岐して、熱交換器４の上流側で再び合流する。熱交換器５を経由しない分岐ライン３１ｂ上には、両分岐ライン３１ａ、３１ｂを流れる酸化反応処理液の流量配分を調整することにより破砕処理物の温度制御を行う温度制御弁（ＴＣＶ）２２が設けられ、熱交換器４とサイクロン９との間には、サイクロン９に流入する酸化反応処理液の流量を調整する圧力制御弁（ＰＣＶ）２３が設けられている。
【００４３】
次に、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法の一実施形態について、各工程毎に説明する。
１．破砕工程
し尿や浄化槽汚泥、生ゴミ等のメタン発酵汚泥、生物処理設備にて発生した余剰汚泥等の有機性廃棄物（原料）は、原料タンク２に投入され、この原料タンク２において、全蒸発残留物（ＴＳ）濃度２〜５％に希釈調整された後、均一化を図るために所要時間貯留される。
【００４４】
その後、濃度調整された有機性廃棄物は、破砕機３により１０ｍｍ以下の大きさに破砕されて、その一部が撹拌用として原料タンク２に環流される一方、その残りがｐＨ調整されて原料供給ポンプ１０に送られる。すなわち、ｐＨ計１６による検出に基づき、原料供給ポンプ１０の吸入側で、破砕処理物のｐＨが８〜１２になるよう水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ剤がアルカリ剤注入ポンプ１２で適量注入される。これにより、各熱交換器４、５、６や各反応塔７、８内等にスケールが付着することを防止することができるとともに、後述の酸化反応工程において生じる有機酸等を中和することができる。なお、アルカリ剤を原料タンク２内に注入して、原料タンク２内でｐＨ調整を行うようにしてもよい。
【００４５】
２．加熱工程
ｐＨ調整された破砕処理物は、原料供給ポンプ１０により、圧力１．５〜２．５ＭＰａで水熱反応塔７に向けて送り出され、熱交換器４、５を通過する過程で、酸化反応塔８から排出される酸化反応処理液との熱交換により加熱され、熱交換器６を通過する過程で、水熱反応塔７から排出される水熱反応処理液との熱交換により加熱される。また、熱交換器６の入口側では、破砕処理物の温度が温度検出器１７により検出され、この検出に基づいて温度指示制御器（ＴＩＣ）１８により温度制御弁（ＴＣＶ）２２が制御されて、破砕処理物の加熱温度が適宜調整される。熱交換器４、５、６により所定温度に加熱された破砕処理物は、水熱反応塔７内に流入する。
【００４６】
３．水熱反応工程
水熱反応塔７内において破砕処理物は、温度が１９０〜２２０℃、圧力が１．２〜２．３ＭＰａ（水熱反応塔７内の液体が液相を保持する圧力）、反応時間が３０〜９０ｍｉｎの条件で水熱処理される。
この水熱反応塔７には、環流式の高圧ボイラ１１等により製造された高圧水蒸気が液位制御弁２０を介して塔下部から供給され、この高圧水蒸気の吹き込みによって、水熱反応塔７内の液体が撹拌されて水熱反応が促進されるようになっている。また、水熱反応塔７内の上部には、液化前の水蒸気により蒸気層７ａが形成され、この蒸気層７ａに接する液面の高さ（液位）がほぼ一定に保たれるように、高圧水蒸気の供給流量が液位制御弁（ＬＣＶ）２０により調整されている。
【００４７】
水熱反応塔７内の圧力、温度および液位は、それぞれ圧力検出器２５、温度検出器２６、液位検出器２４によって検出され、それら検出結果に基づいてＰＩＤ制御が行われることにより、各々が設定値に保たれるようになっている。すなわち、圧力検出器２５による検出結果に基づき圧力指示制御器（ＰＩＣ）２８によって圧力制御弁（ＰＣＶ）２１が操作され、これにより、水熱反応塔７内の圧力が調整される。また、温度検出器２６および液位検出器２４による検出に基づき温度指示制御器（ＴＩＣ）２７と液位指示制御器（ＬＩＣ）２９の双方によって液位制御弁（ＬＣＶ）２０が操作され、これにより、水熱反応塔７内の温度および液位が調整される。これらの制御操作は、圧力、温度、液位の順序で行われる。
【００４８】
なお、水熱反応塔７には、圧力指示制御器（ＰＩＣ）２８が異常な圧を示した場合（例えば、水熱反応塔７内の圧力が設計圧以上となった場合）に、液位制御弁（ＬＣＶ）２０を即時に閉状態に変換して、水熱反応塔７への高圧水蒸気の供給を停止させるインターロック回路が設けられ、このインターロック回路によって水熱反応塔７の運転時における安全性が高められている。
水熱反応塔７内に流入した破砕処理物は、水熱反応により、その中の高分子成分が低分子となって一部可溶化されるとともに、ビニール類、プラスチック類等の夾雑物が可溶化あるいは分解される。
【００４９】
４．酸化反応工程
水熱反応により可溶化された水熱反応処理液は、移送ライン３０を通って熱交換器６に導かれ、この熱交換器６を通過する過程で、破砕処理物との熱交換により冷却され、その後、圧力制御弁（ＰＣＶ）によって１ＭＰａ未満に降圧されてから酸化反応塔８内に流入する。
酸化反応塔８内において水熱反応処理液は、温度が１５０〜１８０℃、圧力が１ＭＰａ未満（酸化反応塔８内の液体が液相を保持する圧力）、反応時間が３０〜９０ｍｉｎの条件で酸化処理される。
【００５０】
この酸化反応塔８には、高濃度酸素ガス製造装置１３により製造された高濃度酸素ガス（酸素含有ガス）がコンプレッサー１４により塔下部から供給され、この高濃度酸素ガスの吹き込みによって、酸化反応塔８内の液体が撹拌されて酸化反応が促進されるようになっている。ただし、水熱反応処理液に含まれる有機成分が分解まで行われないように、高濃度酸素ガスの供給量が適量に調整されている。
高濃度酸素ガスの酸素濃度は２１〜７５ｖｏｌ％であり、好ましくは５０〜６０ｖｏｌ％である。このように酸素含有ガスとして高濃度酸素ガスを用いた場合には、▲１▼空気を使用する場合に比べ吹き込み量が少なくなるので飽和水蒸気圧等の関係から酸化反応塔８内の絶対ガス量が少なくなり、反応に適した状態にガス液比が改善され反応圧力を低くできる、▲２▼酸素分圧が高くなることから酸化反応を迅速に行うことができる、▲３▼酸化反応塔８から排出されるガスの処理量が少なくなる等の利点が得られる。
【００５１】
酸化反応塔８内の圧力は、圧力検出器３２によって検出され、この検出に基づき圧力指示制御器（ＰＩＣ）３３により圧力制御弁（ＰＣＶ）２３が操作されることによって、設定値に保たれるようになっている。
なお、酸化反応塔８には、圧力指示制御器（ＰＩＣ）３３が異常な圧を示した場合（例えば、酸化反応塔８内の圧力が設計圧以上となった場合）に、酸化反応塔８への高濃度酸素ガスの供給等を停止させるインターロック回路が設けられ、このインターロック回路によって酸化反応塔８の運転時における安全性が高められている。
酸化反応塔８内に流入した水熱反応処理液は、酸化反応により、その中の有機成分が可溶化して減量化されるとともに、脱水性等が大幅に改善される。
【００５２】
５．気液分離工程
酸化反応塔８から排出された酸化反応処理液とガスとの混合物は、排出ライン３１を通って熱交換器４、５に導かれ、この熱交換器４、５を通過する過程で、破砕処理物との熱交換により冷却され、その後、圧力制御弁（ＰＣＶ）２３によって大気圧まで降圧されてからサイクロン９に流入する。
サイクロン９では、上記混合物の気液分離が行われ、酸化反応処理ガスは、そのまま生物処理槽等の撹拌用に用いられるか、あるいは脱臭処理設備で適正な処理が施された後大気に放出される。
【００５３】
一方、酸化反応処理液は、例えば図３（ａ）に示すように、そのままメタン発酵槽４１に移送されて、メタン発酵の原料として用いられる。メタン発酵により発生したバイオガスは回収される一方、メタン発酵槽４１でメタン発酵を終えた消化汚泥は脱水装置４２で脱水分離液と脱水汚泥とに分離される。脱水汚泥は生物処理槽等に移送され、脱水分離液は堆肥化装置４３でコンポスト（堆肥）に加工される。
【００５４】
なお、酸化反応処理液の処理方法は、上記処理方法に限られるものではなく、利用者の要望に応じて、例えば図３（ｂ）に示すように、酸化反応処理液を固液分離装置４４で分離液と分離汚泥とに分離してから、分離汚泥を脱水装置４２で処理し、分離液をメタン発酵槽４１で処理するようにしてもよいし、図３（ｃ）に示すように、固液分離装置４４からの分離液と脱水装置４２からの脱水分離液とをメタン発酵槽４１ではなく生物処理槽等に移送したり、それら分離液を混合したものをそのまま液体肥料として用いたりするようにしてもよい。固液分離装置４４は、重力沈降方式、機械分離方式、膜分離方式など、如何なる形式のものであってもよい。また、脱水装置４２には、フィルタープレス、ベルトプレス、遠心分離機等、周知の脱水装置を用いることができる。
【００５５】
以上のように、上記有機性廃棄物の処理方法によれば、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を水熱反応により可溶化させてから酸化反応させるようにしたので、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品にビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止でき、それら製品の品質を向上させることが可能になる。
また、有機性廃棄物に含まれる夾雑物を水熱反応により可溶化させてから酸化反応させるようにしたことで、酸化温度が１８０℃以下のＬＰＯ（低圧酸化）法を採用することが可能になり、その結果として、有機性廃棄物の減量化や脱水性の向上等を図ることができる。さらに、酸化反応処理液からのメタンガスの回収量を増加させて、炭酸ガスの排出量を減少させることもできる。
【００５６】
また、酸化反応の処理を１ＭＰａ未満で行うようにしたので、「高圧ガス保安法」の適用対象外となる。水熱反応工程においても、水熱反応塔７に高圧水蒸気のみを供給し、無酸素・加圧状態で水熱反応を行うようにしたので、反応圧力が１ＭＰａ以上であっても、「高圧ガス保安法」の適用対象外となる。したがって、人件費等のランニングコストを抑制することが可能になる。
【００５７】
また、高圧水蒸気を利用して破砕処理物を水熱反応させるようにしたので、水熱反応の処理効率を高めることができるとともに、水熱反応の処理を連続的にかつ安定的に行うことができる。
また、水熱反応および酸化反応の各処理がいずれも２２０℃以下で行われることから、ダイオキシン類の発生を極力防止することができる。
また、水熱反応工程と酸化反応工程で発生する反応熱を利用して、破砕処理物を加熱するようにしたので、それら反応熱を有効に活用することができるとともに、破砕処理物の加熱に要するコストを低減することができる。
また、酸化反応処理液をコンポストやメタンガス等の原料に用いるようにしたので、有機性廃棄物を無駄にすることなく資源化して社会に循環させることができる。
さらに、熱交換器４、５、６の伝熱管を蛇管または二重管で構成したので、伝熱管に破砕処理物が詰まって伝熱管が閉塞される等の問題が生じることを防止することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品にビニール類やプラスチック類等の夾雑物が混入することを防止でき、それら製品の品質を向上させることが可能になる。これにより、有機性廃棄物から製造されるコンポスト等の製品の需要を喚起することができ、資源循環型社会の形成に寄与することができる。しかも、人件費や法定検査費等のランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の有機性廃棄物の処理装置に備わる高濃度酸素ガス製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】図１の有機性廃棄物の処理装置で発生する酸化反応処理液の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１　　有機性廃棄物の処理装置
３　　破砕機
４、５、６　熱交換器
７　　水熱反応塔（水熱反応装置）
８　　酸化反応塔（酸化反応装置）
９　　サイクロン（気液分離装置）
２０　液位制御弁
２１、２３　圧力制御弁
２２　温度制御弁

Claims (14)

1. 有機性廃棄物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応工程と、
   上記水熱反応によって生成した水熱反応処理液を酸素含有ガスによって酸化反応させる酸化反応工程と、
   上記酸化反応によって得られた酸化反応処理液とガスとを分離する気液分離工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
2. 上記水熱反応の処理温度を１９０〜２２０℃、圧力を１〜３ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとしたことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
3. 上記水熱反応を行わせる水熱反応装置の下部から上記高圧水蒸気を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
4. 上記酸化反応の処理温度を１６０〜１８０℃、圧力を０．６〜１ＭＰａ、反応時間を３０〜９０ｍｉｎとし、かつ上記酸素含有ガスの酸素濃度を２１〜７５ｖｏｌ％としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
5. 上記水熱反応を行わせる水熱反応装置内に蒸気層を形成して、上記水熱反応装置内の液位をほぼ一定に保ちつつ、上記水熱反応装置内の温度および圧力を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
6. 上記水熱反応装置への上記高圧水蒸気の供給流量を調整する液位制御弁により、上記水熱反応装置内の液位と温度を制御する一方、
   上記水熱反応装置からの上記水熱反応処理液の排出流量を調整する圧力制御弁により、上記水熱反応装置内の圧力を制御することを特徴とする請求項５に記載の有機性廃棄物の処理方法。
7. 上記水熱反応を行わせる水熱反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、上記水熱反応装置への上記高圧水蒸気の供給を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
8. 上記酸化反応を行わせる酸化反応装置内の圧力が所定圧力以上となった場合に、上記酸化反応装置への上記酸素含有ガスの供給を停止させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
9. 上記有機性廃棄物にアルカリ剤を注入してｐＨが８〜１２となるようにｐＨ調整を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
10. 上記水熱反応工程の前工程として、上記有機性廃棄物を加熱する加熱工程を有し、この加熱工程で上記有機性廃棄物を加熱する際に、上記水熱反応工程と上記酸化反応工程の少なくとも一方で発生する反応熱を利用したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
11. 上記酸化反応処理液をコンポストまたはメタンガスの原料に用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
12. 上記水熱反応工程の前工程として、上記有機性廃棄物を破砕する破砕工程を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
13. 有機性廃棄物に高圧水蒸気を供給して水熱反応させる水熱反応装置と、
    この水熱反応装置での水熱反応によって生成された水熱反応処理液に酸素含有ガスを供給して酸化反応させる酸化反応装置と、
    この酸化反応装置での酸化反応によって得られた酸化反応処理液とガスとを分離する気液分離装置とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
14. 上記水熱反応装置に供給する有機性廃棄物を加熱する加熱手段を有し、この加熱手段として、上記水熱反応処理液および上記酸化反応処理液の少なくとも一方との熱交換により上記有機性廃棄物を加熱する熱交換器を備えるとともに、この熱交換器の伝熱管を蛇管または二重管で構成したことを特徴とする請求項１２に記載の有機性廃棄物の処理装置。

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