JP2008272619A - 廃棄物処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超臨界水を用いて廃棄物を良好に分解処理できると共に、分解処理時の温度の急激な上昇を防止できること。
【解決手段】予熱部１２、反応部１３、冷却部１４を備えた反応容器１１を有し、反応部にて超臨界水を用い廃棄物（有機物）を薬剤（酸化剤）により分解処理する廃棄物処理装置において、薬剤を導く第２配管２２が予熱部１２に接続され、廃棄物を導く第１配管２１の下流側端部が、予熱部１２内を貫通すると共に反応部１３へ向かって延在する内側管３４となり、第１配管２１を流れる廃棄物と、第２配管２２を流れる薬剤のそれぞれの流量は、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、反応部１３内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超臨界水を用いて廃棄物を処理する廃棄物処理装置及び方法に係り、特に、水に対して難溶性の有機物を超臨界水を用いて分解するに好適な廃棄物処理装置及び方法に関する。

近年、地球環境問題に対応し、ポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）などの有害廃棄物、ポリ塩化ビニルなどの樹脂、放射性物質を含む有機廃棄物等の処理が大きな問題となっている。一般に、有機廃棄物は焼却処理されているが、こうした処理方法では、ダイオキシンや窒素酸化物などの有毒物質を発生したり、これらの有毒物質を回収するために大規模な装置を必要とするなど問題が多い。

近年、有機物を分解する方法として、水の臨界点（温度３７４℃、圧力２２．１ＭＰａ）を超える超臨界状態の高温高圧下の水（超臨界水）を用いる方法が注目されている。

超臨界状態とは、個々の物質が、固有の物理量である臨界温度と臨界圧力以上の温度及び圧力にある状態をいい、この状態にある物質、特に流体を超臨界流体と称する。

例えば、有機物と水と酸素を含有する流体を混合し、水の臨界点を超える超臨界状態で、有機物を酸化分解する方法が知られている。超臨界水は、液体と気体の中間の性質を有し、反応性が高いので有機物や酸素と任意に混合し、有機物の酸化分解を効率的且つ短時間に実施できる。

処理対象となる有機物が水に溶解しやすい物質の場合には、この有機物を水と混合して反応容器に供給し、さらに酸化剤など混合することで分解処理が可能となる。しかし、水に対して難溶性の有機物を反応容器にて分解することは困難である。従来の技術では、界面活性剤などを添加し、有機物を水中に分散して供給する方法（特許文献１に記載）や、有機物と水及び酸化剤とを２流体ノズルを用いて供給する方法（特許文献２に記載）が提案されている。

このうち、２流体ノズルは二重管の構造をもち、内管に有機物を、外管に水及び酸化剤を供給する。有機物が水に難溶性であるため、これらを同じ配管で供給すると、水の部分と有機物の部分に分離されてしまう。例えば有機物が水に比べて比重が大きい場合には、有機物が配管内の低い部分に溜まるなどの問題がある。２流体ノズルでは、この問題を解決し、反応容器の上部に２流体ノズルを設置し、有機物と酸化剤を含んだ水とを混合することで、反応容器に有機物と水を一定に供給することが可能となる。
特開２００３−１６４７５０号公報 特開平１０−１３７７７４号公報

ところが、特許文献１に記載のように、界面活性剤を添加し有機物を水中に分散して供給する方法では、適切な界面活性剤を選定しなければ有機物が水中に分散されずに、水と有機物に分離してしまう可能性がある。また、不純物などが混入することでも、有機物の分散が阻害される。更に、有機物と酸化剤などに加え界面活性剤を添加するため、分解に必要な酸化剤を過剰に加える必要があり、過大な分解熱が発生したり、化学形態が種々雑多となって、安全上の問題が発生する恐れがある。

また、特許文献２に記載の２流体ノズルを用いた方法では、界面活性剤を必要としないため、過剰な酸化剤を供給する必要はない。しかしながら、２流体ノズルでは、反応容器内部において、有機物と酸化剤とをノズル吐出部近傍で混合することから、酸化反応が一気に進む懸念がある。反応が一気に進むと酸化熱により温度が急激に上昇するなどの問題がある。

また、上記２流体ノズルを用いた方法では、有機物と酸化剤を含む水とを同時に予熱するため、有機物と酸化剤を含む水とをほほ同じ温度にしかコントロールできない。そのため、水の臨界点以下の温度（例えば２５０〜３００℃）で炭素化してしまう有機物の場合には、酸化剤との混合前には、当該有機物を水の臨界点以上の温度まで上昇させたくないが、これに対応できない課題がある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、超臨界水を用いて廃棄物を良好に分解処理できると共に、分解処理時の温度の急激な上昇を防止できる廃棄物処理装置及び方法を提供することにある。

本発明に係る廃棄物処理装置は、入口側から出口側へ向かって予熱部、反応部、冷却部を備えた反応容器を有し、前記反応部にて超臨界水を用い廃棄物を薬剤により分解処理する廃棄物処理装置おいて、廃棄物を導く第１配管と、薬剤を導く第２配管のいずれか一方の配管が前記予熱部に接続され、他方の配管の下流側端部が、前記予熱部内を貫通すると共に前記反応部へ向かって延在する内側管となり、前記第１配管を流れる廃棄物と、前記第２配管を流れる薬剤のそれぞれの流量は、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、前記反応部内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御可能に構成されたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る廃棄物処理方法は、入口側から出口側へ向かって予熱部、反応部、冷却部を備えた反応容器における前記反応部にて、超臨界水を用い廃棄物を薬剤により分解処理する廃棄物処理方法おいて、廃棄物を導く第１配管と、薬剤を導く第２配管のいずれか一方の配管を前記予熱部に接続し、他方の配管の下流側端部を、前記予熱部内を貫通すると共に前記反応部へ向かって延在する内側管とし、廃棄物と薬剤のいずれか一方を当該内側管から流出させるときに他方に緩やかに合流させて混合し、前記第１配管を流れる廃棄物と、前記第２配管を流れる薬剤のそれぞれの流量を、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、前記反応部内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御することを特徴とするものである。

本発明に係る廃棄物処理装置及び方法によれば、廃棄物を導く第１配管と、薬剤を導く第２配管のいずれか一方の配管が予熱部に接続され、他方の配管の下流側端部が、予熱部内を貫通すると共に反応部へ向かって延在する内側管となることから、この内側管内を流れる廃棄物または薬剤は当該内側管から流出するときに、この内側管の外側を流れる薬剤または廃棄物に緩やかに合流して混合する。この結果、廃棄物と薬剤との急激な混合を抑制でき、廃棄物の分解処理時に温度の急激な上昇を防止できる。

また、第１配管を流れる廃棄物と、第２配管を流れる薬剤のそれぞれの流量は、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、反応部内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御される。このことから、反応部において、超臨界水を用い廃棄物を薬剤により良好に分解処理することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

［Ａ］第１の実施の形態（図１）
図１は、本発明に係る廃棄物処理装置の第１の実施の形態を示す管路構成図である。この図１に示す廃棄物処理装置１０は、廃棄物としての有機物、特に水に対して難溶性の液状有機物を、超臨界水を用い薬剤により二酸化炭素と水に分解するものである。廃棄物が有機物の場合には、薬剤として酸化剤が使用される。

ここで、超臨界水とは、超臨界状態にある水、すなわち水の臨界点（温度３７４℃、圧力２２．１ＭＰａ）を超えた状態にある水をいう。この超臨界水は、液体と気体の中間の性質を有し、反応性が高いので、例えば有機物や酸素と任意に混合して、この有機物を二酸化炭素と水に効率的に分解（酸化分解等）することができる。

前記廃棄物処理装置１０は、予熱部１２、反応部１３及び冷却部１４を備えた反応容器１１と、水タンク１５、１６、廃棄物タンク１７、薬剤タンク１８及び処理液タンク１９などの各種タンクと、第１配管２１、第２配管２２及び第３配管２３等の配管類と、圧力調整弁２０と、を有して構成される。

反応容器１１は、入口側から出口側へ向かって予熱部１２、反応部１３及び冷却部１４が順次配置されたものである。予熱部１２は、筒体２４の外側に予熱部ヒータ２５が設置されて構成され、筒体２４内を流れる水、有機物、酸化剤を水の臨界点以上の温度に徐々に加熱する。

反応部１３は、予熱部１２の筒体２４に連続する筒体２６の外側に反応部ヒータ２７が設置されて構成され、筒体２６内を流れる水、有機物、酸化剤を水の臨界点以上の温度に保持して、超臨界水を用い有機物を、上述の如く水と二酸化炭素とに分解させる。

冷却部１４は、反応部１３における筒体２６の下流側に接続された第３配管２３内を流れる処理流体を、冷却水による熱交換によって、例えば約１００℃以下に冷却するものである。上流端が上記筒体２６に接続された第３配管２３には、冷却部１４の下流側にフィルタ２８、圧力調整弁２０、気液分離器２９が順次配設され、この第３配管２３の下流端が処理液タンク１９に臨む。これらのフィルタ２８、圧力調整弁２０、気液分離器２９及び処理液タンク１９については後述する。

水タンク１５及び１６には、超臨界水生成用及び反応容器１１内洗浄用の水が貯溜される。また、廃棄物タンク１７には、廃棄物としての有機物が貯溜される。更に、薬剤タンク１８には、薬剤としての酸化剤が貯溜される。

水タンク１６及び薬剤タンク１８は、第２配管２２の上流端に接続され、この第２配管２２の下流端は、予熱部１２の筒体２４の上流端に接続される。第２配管２２には、水タンク１６の下流側に切替バルブ３０が、薬剤タンク１８の下流側に切替バルブ３１がそれぞれ配設され、これらの切替バルブ３０及び３１の下流側にポンプ３２、バルブ３３が順次配設される。

切替バルブ３０と３１は、択一または同時に開操作されて、水タンク１６内の水を第２配管２２へ、薬剤タンク１８内の酸化剤を第２配管２２へそれぞれ導く。ポンプ３２は、水タンク１６内の水、薬剤タンク１８内の酸化剤を、第２配管２２を経て予熱部１２及び反応部１３内へ圧送し、且つこれらの予熱部１２及び反応部１３内を、水の臨界点以上の圧力に昇圧させるために機能する。

水タンク１５及び廃棄物タンク１７は、第１配管２１の上流端に接続される。この第１配管２１の下流側端部は、予熱部１２の筒体２４内を貫通すると共に反応部１３へ向かって延在する内側管３４となっている。この内側管３４の終端３４Ａは、反応部１３の筒体２６に到達して構成される。第１配管２１には、水タンク１５の下流側に切替バルブ３５が、廃棄物タンク１７の下流側に切替バルブ３６がそれぞれ配設され、これらの切替バルブ３５及び３６の下流側にポンプ３７及びバルブ３８が順次配設される。

切替バルブ３５と３６は、択一または同時に開操作されて、水タンク１５内の水を第１配管２１へ、廃棄物タンク１７内の有機物を第１配管２１へそれぞれ導く。ポンプ３７は、水タンク１５内の水、廃棄物タンク１７内の有機物を、第１配管２１及び内側管３４を経て反応部１３内へ圧送し、且つこの反応部１３内を水の臨界点以上の圧力に昇圧させるために機能する。

水タンク１５内の水、廃棄物タンク１７内の有機物は、内側管３４が予熱部１２内を貫通し、その終端３４Ａが反応部１３に到達することで、予熱部１２内へは導かれず、反応部１３内へ直接導かれる。但し、これらの水タンク１５内の水及び廃棄物タンク１７内の有機物は、内側管３４内を流れる間に、予熱部１２によって水の臨界点以上の温度まで徐々に昇温される。

圧力調整弁２０は、ポンプ３２及び３７と協働して、予熱部１２の筒体２４及び反応部１３の筒体２６内を、水の臨界点以上の所定圧力に調整する。また、フィルタ２８は、反応部１３内での反応により固形物が発生した場合に、この固形物を除去して圧力調整弁２０を保護する。また、気液分離器２９は、反応部１３内での反応により発生したガスを液体と分離するものであり、液体である処理液が処理液タンク１９内に貯溜される。気液分離器２９にて分離されたガスは、ガス処理器３９によって処理される。

ところで、反応部１３の筒体２６内では、有機物と酸化剤が、有機物を分解させるに最適なモル比になっている必要がある。更に、有機物は、完全に分解されるまで反応部１３の筒体２６内に留まる必要がある。ポンプ３７により第１配管２１内を流れる有機物の流量と、ポンプ３２により第２配管２２内を流れる酸化剤の流量は、反応部１３内において有機物を分解するに適した当該有機物と酸化剤とのモル比を維持しつつ、反応部１３内を流れる有機物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部１３内に滞留するよう制御される。

次に、作用を説明する。

まず、切替バルブ３１及び３６を閉操作し、切替バルブ３０及び３５を開操作して、水タンク１６内の水をポンプ３２を用いて予熱部１２及び反応部１３内へ導き、水タンク１５内の水をポンプ３７を用いて反応部１３内へ導く。と同時に、これらのポンプ３２及び３７と圧力調整弁２０との協働作用で、予熱部１２の筒体２４及び反応部１３の筒体２６内を水の臨界点以上の所定圧力に昇圧して調整する。

次に、予熱部１２の予熱部ヒータ２５により予熱部１２の筒体２４内を昇温し、更に反応部１３の反応部ヒータ２７により反応部１３の筒体２６内を昇温して、これらの筒体２４及び２６内を水の臨界点以上の所定温度に調整する。これにより、予熱部１２の筒体２４及び反応部１３の筒体２６内が超臨界水によって満たされ、超臨界状態となる。

この準備段階終了後、切替バルブ３０及び３５を閉操作し、切替バルブ３１及び３６を開操作して、廃棄物タンク１５内の有機物をポンプ３７により、第１配管２１及び内側管３４を介して反応部１３へ圧送し、薬剤タンク１８内の酸化剤をポンプ３２により、第２配管２２を介して予熱部１２へ圧送する。

酸化剤は予熱部１２に導かれることで、この予熱部１２を流れる間に水の臨界点以上の温度に徐々に昇温される。有機物は、内側管３４を流れる間に、予熱部１２によって水の臨界点以上の温度に徐々に昇温される。これらの酸化剤及び有機物は、反応部１３内に至ったときには、共に、有機物の分解に適した、水の臨界点以上の所定温度に予熱されることになる。

内側管３４の終端３４Ａから流出して反応部１３の筒体２６内へ至った有機物は、予熱部１２の筒体２４内において内側管３４の外側を流れて反応部１３の筒体２６内へ至った酸化剤と緩やかに合流して混合する。そして、この有機物は、反応部１３の筒体２６内で超臨界水を溶媒とし、酸化剤によって二酸化炭素と水になるまで分解される。

ここで、ポンプ３７により第１配管２１及び内側管３４内を流れて反応部１３内に至る有機物の流量と、ポンプ３２により第２配管２２内を流れて予熱部１２及び反応部１３内に至る酸化剤の流量は、反応部１３内において有機物を分解するに適した当該有機物と酸化剤とのモル比を維持しつつ、反応部１３内を流れる有機物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部１３内に滞留するよう制御される。

反応部１３内で分解処理された処理流体（液体及びガス）は、冷却部１４にて１００℃以下、好ましくは室温まで冷却され、フィルタ２８、圧力調整弁２０、気液分離器２９に至る。この気液分離器２９にてガスと分離された処理液は、処理液タンク１９に貯溜されて回収され、気液分離器２９にて分離されたガスはガス処理器３９にて処理される。

従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。

（１）酸化剤を導く第２配管２２が予熱部１２に接続され、有機物を導く第１配管３１の下流側端部が、予熱部１２の筒体２４内を貫通すると共に反応部１３へ向かって延在する内側管３４となることから、この内側管３４内を流れる有機物は当該内側管３４の終端３４Ａから流出するときに、反応部１３内において、内側管３４の外側を流れた酸化剤に緩やかに合流して混合する。この結果、有機物と酸化剤との急激な混合を抑制でき、有機物の分解処理時に温度の急激な上昇を防止できる。

（２）第１配管２１を流れる有機物と、第２配管２２を流れる酸化剤のそれぞれの流量は、有機物を分解するに適した当該有機物と酸化剤とのモル比を維持しつつ、反応部１３内を流れる有機物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部１３内に滞留するよう制御される。このことから、反応部１３において、超臨界水を用い有機物を酸化剤によって良好に分解処理することができる。

（３）内側管３４の終端３４Ａが反応部１３の筒体２６内に開放され、この筒体２６が予熱部１２の筒体２４に連通していることから、予熱部１２の筒体２４内と内側管３４内とは略同一の圧力となっている。このため、内側管３４の構成材料の選定に際しては、耐医薬品性及び耐熱性のみを考慮し、耐圧強度を考慮する必要がないので、内側管３４の肉厚を薄くして熱伝達を良好にすることができる。

尚、本実施の形態では、第２配管２２が予熱部１２の筒体２４に接続され、第１配管２１の下流側端部が内側管３４となっているものを述べたが、第１配管２１が予熱部１２の筒体２４に接続され、第２配管２２の下流側端部が内側管３４となっていてもよい。また、本実施の形態では、超臨界水生成用の水を水タンク１５及び１６から供給するものを述べたが、水タンク１５から第１配管２１を介して、または水タンク１６から第２配管２２を介して供給してもよい。

［Ｂ］第２の実施の形態（図２）
図２は、本発明に係る廃棄物処理装置の第２の実施の形態を示す管路構成図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の廃棄物処理装置４０が前記第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０と異なる点は、予熱部１２の筒体２４内に配置された内側管４１が、当該内側管４１内を流れる有機物を、予熱部１２により十分に予熱させるための予熱確保構造に構成された点である。

この予熱確保構造は、内側管４１を螺旋形状またはジグザグ形状（図２には螺旋形状の場合を示す）に形成して、その配管長を図１に示した内側管３４よりも長くすると共に、この内側管４１の終端４１Ａを、反応部１３の筒体２６に到達させて構成したものである。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）予熱部１２内において有機物を送る内側管４１は、予熱部１２内において酸化剤が流動する筒体２４よりも細い。しかし、この内側管４１が螺旋形状またはジグザグ形状に形成されたことで、配管長が長くなり、内側管４１を流れる有機物の線速度が、酸化剤が流れる線速度よりも速い場合にも、予熱に必要な時間を確保でき、この内側管４１内を流れる有機物を予熱部２４により十分に予熱することができる。

尚、本実施の形態では、第１配管２１の下流側端部が内側管４１となっているものを述べたが、第１配管２１の下流端が予熱部１２の筒体２４に接続され、第２配管２２の下流側端部が内側管４１となってもよい。

［Ｃ］第３の実施の形態（図３）
図３は、本発明に係る廃棄物処理装置の第３の実施の形態における一部を示す管路構成図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の廃棄物処理装置５０が前記第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０と異なる点は、予熱部１２の筒体２４内に配置された内側管が、複数本（図３では３本）の内側管５１、５２、５３からなり、これらの内側管５１、５２、５３内を流れる有機物を予熱部１２により十分に加熱させる予熱確保構造に設けられた点である。

これらの内側管５１、５２、５３は、第１配管２１から分岐して設けられ、それぞれの終端５１Ａ、５２Ａ、５３Ａが、反応部１３の筒体２６に到達して構成されている。また、複数本の内側管５１、５２及び５３のうちの１本を除く他の内側管、例えば内側管５２、５３にはバルブ５４、５５がそれぞれ配設される。これらのバルブ５４、５５を必要に応じて開操作することで、予熱部１２の筒体２４内で有機物を流動させる内側管の本数が決定される。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

（５）予熱部１２内において有機物を流動させる内側管５１、５２、５３は、予熱部１２内において酸化剤が流動する筒体２４よりも細い。しかし、内側管が複数本存在し、必要に応じた本数分だけバルブ５４、５５を開操作することで、内側管全体としての断面積を増大させることができる。このため、各内側管５１、５２、５３内を流れる有機物の線速度が低下する。この結果、予熱に必要な時間を確保でき、内側管５１、５２、５３を流れる有機物を予熱部１２により十分に予熱することができる。

尚、本実施の形態では、第１配管２１の下流側端部が複数本の内側管５１、５２、５３となっている場合を述べたが、第１配管２１の下流端が予熱部１２の筒体２４に接続され、第２配管２２の下流側端部が複数本の内側管５１、５２、５３となってもよい。

［Ｄ］第４の実施の形態（図４）
図４は、本発明に係る廃棄物処理装置の第４の実施の形態を示す管路構成図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の廃棄物処理装置６０が前記第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０と異なる点は、反応部１３における筒体６１の底部６２と、予熱部１２における筒体６３の底部６４とが、下流側へ向かって低くなるように連続して傾斜して構成された点である。更に、第３配管２３は、反応部１３の筒体６１に接続され、一部が冷却部１４の構成部材となって、反応部１３と冷却部１４とを連結するが、この第３配管２３の上流端が、筒体６１において、有機物の分解により発生したガスを排出し易い上方位置に接続された点も、第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０と異なる。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）及び（７）を奏する。

（６）水に対して難溶性でこの水より重い液状有機物は、反応部１３内で酸化剤と混合しても分解するまでは、酸化剤の流れと無関係に低いほうへ流れ堆積する。予熱部１２が反応部１３よりも低い場合には、分解に時間を要する有機物は、未分解のまま予熱部１２の方向へ逆流し、所定の温度以下となって未分解のまま堆積する可能性がある。

これに対し、本実施の形態によれば、反応部１３における筒体６１の底部６２と、予熱部１２における筒体６３の底部６４とが、下流側へ向かって低くなるように連続して傾斜して構成されたことから、水より重い有機物を分解する場合に、当該有機物は、反応部１３の筒体６１内において常に下流側へ流れ、予熱部１２側へ逆流することが防止される。この結果、水より重い有機物を、水の臨界点以上の所定温度に常に維持できるので、この有機物を良好に分解することができる。

（７）反応部１３の筒体６１に接続される第３配管２３が、筒体６１において、発生したガスを排出し易い上方位置に接続されたので、発生ガスを第３配管２３を介して確実に回収でき、ガス処理器３９により処理することができる。

［Ｅ］第５の実施の形態（図５）
図５は、本発明に係る廃棄物処理装置の第５の実施の形態を示す管路構成図である。この第５の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態の廃棄物処理装置７０が前記第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０と異なる点は、廃棄物タンク１７に貯溜される有機物が炭素化し易い有機物である場合に、予熱部１２内に配置された内側管７１が、内部を流れる有機物の炭素化を防止する炭素化防止構造に構成された点である。

つまり、この内側管７１の終端７１Ａは、予熱部１２において、当該内側管７１内を流れる有機物が炭素化する温度に達する位置よりも手前（つまり上流側）の位置に位置づけられ、これにより炭素化防止構造が構成される。

有機物には、酸化剤と混合しない状態で、水の臨界点以下の温度（例えば２５０〜３００℃）まで加熱されると炭素化してしまうものがある。このような有機物を第１の実施の形態の内側管３４内に導いたときには、水の臨界点以上の温度になっている反応部１３に近づくに従って温度が上昇するので、この内側管３４内には、上記有機物が炭素化する温度となる位置が存在する。本実施の形態の内側管７１は、内側管３４において有機物が炭素化する温度に達する位置よりも手前（上流側）の位置に終端７１Ａを設定するものであり、内側管３４よりも短い長さに構成される。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）を奏するほか、次の効果（８）を奏する。

（８）内側管７１の終端７１Ａは、予熱部１２内において、当該内側管７１内を流れる有機物が炭素化する温度に達する位置よりも手前の位置に位置付けられている。このため、炭素化し易い有機物であっても、内側管７１内を流れて予熱部１２により予熱される間に炭素化することを防止でき、予熱部１２内で炭素化する温度に達する前に酸化剤と混合されることで、当該有機物を予熱部１２及び反応部１３において確実に分解させることができる。

［Ｆ］第６の実施の形態（図１参照）
この第６の実施の形態の廃棄物処理装置８０（図１）は、内側管８１が、前記第１の実施の形態の廃棄物処理装置１０における内側管３４よりも小さい内径に構成されて、内側管８１が炭素化防止構造に構成されたものであり、それ以外の点は、第１の実施の形態と同様である。従って、本実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を用いて説明を簡略化し、または省略する。

つまり、この内側管８１は、その終端８１Ａが反応部１３の筒体２６に到達すると共に、当該内側管８１内を流れる有機物の線速度が、当該有機物が炭素化しない速度となるようにその内径が設定される。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（９）を奏する。

（９）内側管８１の終端８１Ａが、反応部１３の筒体２６に到達すると共に、当該内側管８１内を流れる有機物の線速度が、当該有機物が炭素化しない速度となるようにその内径が設定されたことから、炭素化し易い有機物であっても、内側管８１内を速い線速度で流れて、予熱部１２により予熱される間に炭素化することを確実に防止できる。

［Ｇ］第７の実施の形態（図１〜図４参照）
前述の第１〜第６の実施の形態では、廃棄物が有機物の場合を述べたが、この第７の実施の形態では、廃棄物が無機物であり、それ以外の構成は第１〜第４の実施の形態と同様である。

この場合、廃棄物としての無機物の分解反応が酸化分解であるときには、薬剤として酸化剤が用いられ、無機物の分解反応が還元分解であるときには、薬剤として還元剤が用いられる。例えば、廃棄物として硝酸ナトリウムを分解して、窒素成分を無害な化学形態とする（脱硝）場合、硝酸ナトリウムの分解反応が還元反応であるため、薬剤としては還元剤を使用する。

従って、本実施の形態によれば、前記第１〜第４の実施の形態における効果（１）〜（７）と同様な効果を奏するほか、次の効果（１０）及び（１１）を奏する。

（１０）還元剤として蟻酸やアンモニア等を用い、分解されるべき無機物として例えば硝酸ナトリウムを分解処理する際、通常は、硝酸ナトリウムと蟻酸またはアンモニアなどとを最初に混合させて反応容器へ供給する。これに対し、本実施の形態では、硝酸ナトリウムが廃棄物タンク１７から第１配管２１を経て反応容器１１へ導かれ、蟻酸またはアンモニア等が薬剤タンク１８から第２配管２２を経て反応容器１１へ導かれるため、硝酸ナトリウムと蟻酸またはアンモニアなどを混合する手間を省略することができる。

（１１）還元剤としての蟻酸は強酸であり、アンモニアはアルカリ性であるため、それぞれに則した還元剤保管管理が必要である。これらの蟻酸やアンモニア等を反応容器への供給前に硝酸ナトリウムと混合した場合には、還元剤保管設備と還元剤送液設備と混合設備と混合物送液設備に対しても、上述の還元剤保管管理に準じた管理が必要となる。これに対し、本実施形態では、還元剤としての蟻酸またはアンモニア等が、薬剤タンク１８から第２配管２２を経て反応容器１１へ導かれるため、還元剤保管設備としての薬剤タンク１８と、送液設備としての第２配管２２、ポンプ３２、バルブ３１及び３３等に対してのみ還元剤保管管理、または当該管理に準じた管理を実施すれば足りる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、反応容器１１の反応部１３にて廃棄物を処理した後の処理液が、酸性となる場合にはアルカリが、アルカリ性となる場合には酸が、反応部１３内へ供給される薬剤に添加されてもよい。即ち、廃棄物として例えばジ・クロロ・メタンを、超臨界水を用いて分解する場合、反応部１３内で塩素が発生する。この塩素は処理液が酸性となるほか、有害なガスとなる可能性がある。従って、この場合には、水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質を、薬剤としての酸化剤と同時に薬剤タンク１８内に投入することにより、処理液の酸性を中和すると共に塩素を塩として、有害なガスの発生を防止する。

本発明に係る廃棄物処理装置の第１の実施の形態を示す管路構成図。 本発明に係る廃棄物処理装置の第２の実施の形態を示す管路構成図。 本発明に係る廃棄物処理装置の第３の実施の形態における一部を示す管路構成図。 本発明に係る廃棄物処理装置の第４の実施の形態を示す管路構成図。 本発明に係る廃棄物処理装置の第５の実施の形態を示す管路構成図。

符号の説明

１０ 廃棄物処理装置
１１ 反応容器
１２ 予熱部
１３ 反応部
１４ 冷却部
１５、１６ 水タンク
１７ 廃棄物タンク
１８ 薬剤タンク
２１ 第１配管
２２ 第２配管
２３ 第３配管
３４ 内側管
３４Ａ 終端
４０ 廃棄物処理装置
４１ 内側管
４１Ａ 終端
５０ 廃棄物処理装置
５１、５２、５３ 内側管
５４、５５ バルブ
６０ 廃棄物処理装置
６１ 筒体
６２ 底部
６３ 筒体
６４ 底部
７０ 廃棄物処理装置
７１ 内側管
７１Ａ 終端
８０ 廃棄物処理装置
８１ 内側管
８１Ａ 終端

Claims (14)

1. 入口側から出口側へ向かって予熱部、反応部、冷却部を備えた反応容器を有し、前記反応部にて超臨界水を用い廃棄物を薬剤により分解処理する廃棄物処理装置おいて、
   廃棄物を導く第１配管と、薬剤を導く第２配管のいずれか一方の配管が前記予熱部に接続され、他方の配管の下流側端部が、前記予熱部内を貫通すると共に前記反応部へ向かって延在する内側管となり、
   前記第１配管を流れる廃棄物と、前記第２配管を流れる薬剤のそれぞれの流量は、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、前記反応部内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御可能に構成されたことを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 前記第１配管と第２配管の少なくとも一方から、超臨界水生成用の水が反応部へ供給可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
3. 前記第１配管または第２配管の内側管の終端が、反応部に到達して構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理装置。
4. 前記第１配管または第２配管の内側管は、当該内側管内を流れる廃棄物または薬剤が予熱部により十分に予熱されるための予熱確保構造に構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
5. 前記予熱確保構造は、内側管を螺旋形状またはジグザグ形状に形成すると共に、当該内側管の終端を反応部に到達させて構成したものであることを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
6. 前記予熱確保構造は、内側管を第１配管または第２配管から複数本設け、それぞれの内側管の終端を反応部に到達させて構成したものであることを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
7. 前記反応器の底部が、下流側に向かって低くなるよう傾斜して構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
8. 前記第１配管または第２配管の内側管は、廃棄物が炭素化し易い有機物である場合に、内部を流れる有機物の炭素化を防止する炭素化防止構造に構成されたことを特徴とする請求項１乃至３または７のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
9. 前記炭素化防止構造は、内側管の終端が予熱器内において、当該内側管内を流れる有機物が炭素化する温度に達する位置よりも手前の位置に位置付けられた構成であることを特徴とする請求項８に記載の廃棄物処理装置。
10. 前記炭素化防止構造は、内側管の終端が反応部に到達すると共に、当該内側管内を流れる有機物の線速度が、当該有機物が炭素化しない速度となるように当該内側管の内径が設定された構成であることを特徴とする請求項８に記載の廃棄物処理装置。
11. 前記反応部にて分解される廃棄物が有機物である場合には、薬剤として酸化剤が用いられ、また、廃棄物が無機物である場合には、その分解反応が酸化分解であるときに薬剤として酸化剤が、その分解反応が還元分解であるときに薬剤として還元剤がそれぞれ用いられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
12. 前記反応部にて廃棄物を分解した後の処理液が、酸性となる場合にはアルカリが、アルカリ性となる場合には酸が、それぞれ薬剤に添加されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
13. 前記反応部と冷却部とを連結する配管は、前記反応部において、廃棄物の分解により発生したガスを排出し易い上方位置に接続されることを請求項１乃至１２のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
14. 入口側から出口側へ向かって予熱部、反応部、冷却部を備えた反応容器における前記反応部にて、超臨界水を用い廃棄物を薬剤により分解処理する廃棄物処理方法おいて、
    廃棄物を導く第１配管と、薬剤を導く第２配管のいずれか一方の配管を前記予熱部に接続し、他方の配管の下流側端部を、前記予熱部内を貫通すると共に前記反応部へ向かって延在する内側管とし、廃棄物と薬剤のいずれか一方を当該内側管から流出させるときに他方に緩やかに合流させて混合し、
    前記第１配管を流れる廃棄物と、前記第２配管を流れる薬剤のそれぞれの流量を、廃棄物を分解するに適した当該廃棄物と薬剤とのモル比を維持しつつ、前記反応部内を流れる廃棄物が分解されるに十分な時間だけ当該反応部内に滞留するよう制御することを特徴とする廃棄物処理方法。

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