水熱酸化分解処理装置
【課題】反応器内全体に酸化剤が導かれ易くして、被処理物を効率よく処理することができる水熱酸化分解処理装置を提供する。
【解決手段】水熱酸化分解処理装置は、被処理物を酸化処理する反応器２０と、同反応器２０に供給された被処理物を攪拌しながら移送するスクリューコンベア２６とを備えている。反応器２０の上部には、スクリューコンベア２６の軸線方向に沿って反応器２０内に酸化剤である空気を供給するための３つの供給管４１，４２，４３がそれぞれ接続されている。スクリューコンベア２６は、移送モータ２７に連結された駆動軸２６ａ上に羽根体２６ｂが螺旋状に巻き回されて構成されている。羽根体２６ｂには、半円状に切り欠かれた切欠き部２６ｃが略等間隔に形成されている。
【解決手段】水熱酸化分解処理装置は、被処理物を酸化処理する反応器２０と、同反応器２０に供給された被処理物を攪拌しながら移送するスクリューコンベア２６とを備えている。反応器２０の上部には、スクリューコンベア２６の軸線方向に沿って反応器２０内に酸化剤である空気を供給するための３つの供給管４１，４２，４３がそれぞれ接続されている。スクリューコンベア２６は、移送モータ２７に連結された駆動軸２６ａ上に羽根体２６ｂが螺旋状に巻き回されて構成されている。羽根体２６ｂには、半円状に切り欠かれた切欠き部２６ｃが略等間隔に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む被処理物を高温・高圧の条件下で酸化分解処理する水熱酸化分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）またはダイオキシンなどの有害物質の無害化や、食品加工残渣、下水汚泥または家畜排泄物などの有機性廃棄物の効率的な処理を行う水熱酸化分解処理装置が知られている。水熱酸化分解処理装置は、高温・高圧状態の水の中に酸化剤と被処理物とを投入して被処理物を酸化分解する装置である。一般に、このような水熱酸化分解処理装置においては、反応器内に供給された被処理物を排出口側に向けて攪拌しながら移送するためのスクリューコンベアが設けられている。例えば、下記特許文献１には、丸棒状に形成された駆動軸上に略帯状に形成された羽根体を螺旋状に巻き回して構成したスクリューコンベアを備えた水熱酸化分解処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９０８１９号公報
【０００３】
しかしながら、このような水熱酸化分解処理装置においては、被処理物を酸化処理するために反応器内に供給される酸化剤がスクリューコンベアの存在により反応器内全体に充分拡散せず、被処理物の処理効率が低下するという問題がある。特に、スクリューコンベアにおける羽根と羽根との間の領域には酸化剤が導かれ難く、同領域に多く存在する被処理物の酸化分解が進まないという問題があった。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、反応器内全体に酸化剤が導かれ易くして、被処理物を効率よく処理することが可能な水熱酸化分解処理装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内の被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、攪拌・移送手段における羽根体は、酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備えることにある。
【０００６】
この場合、前記攪拌・移送手段を、例えば、反応器内の被処理物を移送するスクリューコンベアにするとよい。また、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、被処理物を攪拌または移送する羽根体に孔部または切欠き部が設けられている。これにより、攪拌または移送されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなり、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、反応器内に酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、酸化剤供給手段は、反応器内に複数の位置から酸化剤を供給することにある。この場合、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【０００９】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、反応器内に対して複数の位置から酸化剤を供給している。このため、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することができる。この結果、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１０】
また、前記水熱酸化分解処理装置において、さらに、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段を備えている場合、酸化剤供給手段は、羽根体の回転軸方向に沿って酸化剤を供給するようにするとよい。これによれば、攪拌・移送手段の羽根体における各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内に導入された被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段と、反応器内に酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、攪拌・移送手段における羽根体は、酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備え、酸化剤供給手段は、反応器内に複数の位置から酸化剤を供給することにある。この場合、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以下の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【００１２】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、被処理物を攪拌または移送する羽根体に孔部または切欠き部が設けられているとともに、反応器内における複数の位置から酸化剤を供給している。このため、前記した羽根体に孔部または切欠き部を備えたのみの水熱酸化分解処理装置、または反応器内に複数の位置から酸化剤を供給する構成のみの水熱酸化分解処理装置よりも、より確実に酸化剤を反応器内全体に供給することができる。この結果、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１３】
なお、上記した超臨界水とは、水を水の臨界温度（３７４℃）以上の温度に加熱するとともに、水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力に加圧した状態の流体である。また、亜臨界水とは、水を２００℃〜３５０℃の温度に加熱するとともに、同加熱した温度に対応する飽和水蒸気圧以上（２００℃では１.５５ＭＰａ、３５０℃では１６.５ＭＰａ）の圧力に加圧した状態の流体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る水熱酸化分解処理装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、超臨界水を用いて家畜排泄物や下水汚泥を酸化処理して無害な物質に分解する水熱酸化分解処理装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。ここで超臨界水とは、上記したように、水を水の臨界温度（３７４℃）以上の温度に加熱するとともに、水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力に加圧した状態の流体である。この水熱酸化分解処理装置は、被処理物を貯留する貯留タンク１１を備えている。
【００１５】
貯留タンク１１は、水熱酸化分解処理装置の処理対象である流体状の被処理物を貯留するための容器である。本実施形態においては、家畜排泄物や下水汚泥に所定量の水を加えてスラリー状（流体状）にした被処理物を貯留する。貯留タンク１１の底部には、導入管１２が接続されている。導入管１２は、貯留タンク１２に貯留されているスラリー状の被処理物を高圧ポンプ１３およびバルブ１４を介して反応器２０に導くための配管である。高圧ポンプ１３は、貯留タンク１１に貯留されている被処理物を導入管１２を介して反応器２０に供給するための送液ポンプであり、図示しない制御装置により作動が制御される。また、高圧ポンプ１３は、前記制御装置による作動制御により、反応器２０内の圧力を水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力、具体的には２５ＭＰａに加圧する。バルブ１４は、導入管１２を介して反応器２０に供給される被処理物の流量を調節するための手動弁である。
【００１６】
反応器２０は、図２に示すように、略円筒状に形成された筐体２１と、略円盤状に形成された蓋体２２，２３とを備えている。これらのうち、蓋体２２，２３は、筐体２１の両端部に各３つのボルト２２ａ，２３ａ（各１ずつ図示）によって固定されており、筐体２１の内部を密閉して反応室２４を形成している。反応室２４は、超臨界水を用いて被処理物を酸化反応させて分解処理するための領域である。したがって、筐体２１および蓋体２２，２３は、被処理物を酸化反応させて分解処理する温度（本実施形態においては、６５０℃）および圧力（本実施形態においては、２５ＭＰａ）に耐えられる材料、例えばニッケル・クロム合金でそれぞれ構成されている。
【００１７】
この反応器２０における筐体２１の上部には、反応室２４に連通する貫通孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅが筐体２１の一方の端部側（図示左側）から他方の端部側（図示右側）に沿ってそれぞれ略等間隔に設けられている。これらのうち、貫通孔２５ａは、反応室２４内に被処理物を導入するための孔であり、前記導入管１２が接続される。また、貫通孔２５ｂ〜２５ｄは、被処理物を酸化処理するための酸化剤を反応室２４内に導入するための孔であり、貫通孔２５ｅは、被処理物を酸化反応させることにより生成される反応ガスを反応室２４外に排気するための孔である。
【００１８】
この反応器２０は、互いに高さの異なる支持台３１，３２によって水平な床面Ｇに対して僅かに傾斜させた状態で設置されている。具体的には、反応器２０における貫通孔２５ａ（導入口）側が貫通孔２５ｅ（排気口）側より低くなるように、換言すれば、反応器２０における被処理物の導入側から反応ガスの排気側に向けて上り勾配となるように反応器２０を傾斜させている。すなわち、この反応器２０は、反応室２４が略水平方向（横方向）に延びて形成された所謂横型の反応器を傾斜させて配置されている。本実施形態においては、反応器２０を床面Ｇに対して８°だけ傾斜させている。
【００１９】
反応室２４内には、スクリューコンベア２６が設けられている。スクリューコンベア２６は、丸棒状に形成された駆動軸２６ａの外周面に略帯状の羽根体２６ｂが螺旋状に巻き回されて構成されており、反応室２４内に投入される被処理物を駆動軸２６ａの軸線方向に沿って攪拌しながら移送する。このスクリューコンベア２６の駆動軸２６ａは、その一端部（図示左側）が蓋体２２の略中心部を貫通して移送モータ２７に連結支持されているとともに、他端部（図示右側）が蓋体２３の略中心部に軸受２８を介して回転自在に支持されている。すなわち、スクリューコンベア２６は、反応室２４の長手方向に沿って設置されており、被処理物を貫通孔２５ａ側から貫通孔２５ｅ側に向けて攪拌しながら移送する。
【００２０】
また、スクリューコンベア２６の外径は、筐体２１の内径（反応室２４内の直径）より若干小さく形成されている。これは、被処理物の酸化処理によって筐体２１の内壁面（反応室２４の内壁面）に付着する塩類を羽根体２６ｂの外周端面で掻き取るためである。具体的には、筐体２１の底部内壁面（反応室２４の底部内壁面）と羽根体２６ｂの外周端面との間に２ｍｍ程度の隙間を形成するとともに、筐体２１の上部内壁面（反応室２４の上部内壁面）と羽根体２６ｂの外周端面との間に５ｍｍ程度の隙間を形成するようにスクリューコンベア２６の外径が設定される。この場合、筐体２１の底部内壁面側の隙間が、筐体２１の上部内壁面側の隙間より小さいのは、反応室内に投入された被処理物を充分攪拌するとともに、被処理物の酸化処理によって析出する固体（無機）残渣を的確に移送するためである。
【００２１】
また、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂには、その外周端面が駆動軸２６ａの軸心に向って半円状に切り欠かれた切欠き部２６ｃが等間隔に形成されている。切欠き部２６ｃは、羽根体２６ｂによって攪拌される被処理物に酸化剤を導き易くするとともに、反応室２４内に供給される酸化剤が反応室２４内の全体に速やかに行き渡るように設けられた所謂通風孔である。移送モータ２７は、蓋体２２の外側壁面（図示左側壁面）に固定された電動モータであり、前記制御装置によって作動が制御されてスクリューコンベア２６の駆動軸２６ａを回転させる。
【００２２】
筐体２１の外周面であって前記貫通孔２５ｂ〜２５ｅの各孔の間には、電熱コイル２９が巻き回された状態で設けられている。電熱コイル２９は、前記制御装置によって作動が制御される加熱装置であり、反応室２４内の温度を水の臨界温度（３７４℃）以上、具体的には６５０℃程度の温度に加熱するとともに、同温度状態を維持する。すなわち、この電熱コイル２９は、被処理物に含まれる水を超臨界状態にするための熱源である。
【００２３】
筐体２１に設けられた貫通孔２５ｂ〜２５ｄには、反応室２４内に酸化剤である空気（酸素）を供給するための供給管４１，４２，４３がそれぞれ接続されている。供給管４１，４２，４３の各上流側は、バルブ４１ａ，４２ａ，４３ａ、共通配管４４およびコンプレッサー４５を介して空気取込口４６が接続されている。バルブ４１ａ，４２ｂ，４３ｃは、供給管４１，４２，４３内をそれぞれ流れる空気の流量を調節するための手動弁である。コンプレッサー４５は、前記制御装置により作動が制御される空気圧縮装置である。具体的には、コンプレッサー４５は、空気取込口４６を介して大気中から吸引した空気を圧縮して反応室２４に供給するとともに、反応室２４内の圧力を水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力、具体的には２５ＭＰａに加圧し維持する。
【００２４】
筐体２１に設けられた貫通孔２５ｅには、被処理物を酸化反応させることにより生成される反応ガスを反応室２４の外に排出するための排気管５１が接続されている。この排気管５１の下流側には、冷却器５２、焼結フィルタ５３および気液分離器５４がそれぞれ設けられている。冷却器５２は、排気管５１を空冷および水冷方式により冷却して反応器２０から排気された反応ガスの温度を大気温度に略等しい温度にまで下げる冷却装置であり、前記制御装置によって作動が制御される。焼結フィルタ５３は、反応器２０から排気された反応ガスに含まれる固形分を分離するためのものである。また、気液分離装置５４は、反応器２０から排気された反応ガスに含まれる水蒸気を液体として分離するとともに、同水蒸気が除かれた反応ガスを大気中に放出するための装置である。
【００２５】
また、筐体２１の外周面における前記排気管５１の反対側には、反応室２４内にて生成された固体（無機）残渣を廃棄するための廃棄管６１が接続されている。この廃棄管６１が接続される反応室２４内における筐体２１の内周面は、すり鉢状に窪んだ形状に形成されており、反応室２４内で生成されスクリューコンベア２６にて移送された固体（無機）残渣が廃棄管６１に導かれ易くなっている。廃棄管６１の下流側には、残渣受器６２およびバルブ６３が設けられている。残渣受器６２は、反応器２０にて生成された固体（無機）残渣を回収して貯留しておく容器である。また、バルブ６３は、残渣受器６２に貯留された固体（無機）残渣を放出するための手動弁である。
【００２６】
上記のように構成された水熱酸化分解処理装置の作動について説明する。まず、作業者は、家畜排泄物（または下水汚泥）と水とを混ぜ合わせたスラリー状の被処理物（含水率約６０％）を貯留タンク１１内に貯留する。そして、水熱酸化分解処理装置における図示しない電源スイッチを投入して、被処理物の処理の開始を制御装置に指示する。この指示に応答して前記制御装置は、コンプレッサー４５および電熱コイル２９の各作動を開始させる。これにより、反応器２０における反応室２４内は、酸化剤（空気）が供給されて水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上に加圧されるとともに、電熱コイル２９により水の臨界温度（３７４℃）以上に加熱される。本実施形態においては、前記したように反応室２４内の温度を６５０℃とし、圧力を２５ＭＰａとする。
【００２７】
この場合、反応室２４内には、スクリューコンベア２６に駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられた３つの供給管４１，４２，４３からそれぞれ酸化剤が供給される。これにより、反応室２４内全体に迅速に酸化剤が拡散する。また、この場合、反応室２４内に供給された酸化剤は、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに設けられた切欠き部２６ｃを介して速やかに反応室２４全体に拡散する。
【００２８】
次に、制御装置は、高圧ポンプ１３、移送モータ２７および冷却器５２の各作動を開始させる。これにより、反応器２０における反応室２４内に貯留タンク１１に貯留されている被処理物の供給が開始されるとともに、反応室２４内のスクリューコンベア２６の回転が開始される。反応室２４に供給された被処理物は、反応室２４の底部に向かって自由落下した後、スクリューコンベア２６により攪拌されながら排気管５１側に移送される。このスクリューコンベア２６による攪拌・移送過程において被処理物に含まれる水分は、水の臨界温度（３７４℃）以上、かつ臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の雰囲気中に曝されて超臨界水となり、被処理物に含まれる有機物を溶解する。超臨界水に溶解した有機物は、反応室２４内に供給されている酸化剤によって酸化分解されて、水蒸気、二酸化炭素ガスおよび窒素ガス等からなる反応ガスに転化する。また、被処理物に含まれる無機物（アルミナ、シリカ、リンなど）は粉状の固体（無機）残渣として析出する。
【００２９】
この被処理物の酸化分解処理中においても、反応室２４内には供給管４１，４２，４３から酸化剤が供給され続けるため、酸化剤のムラ（偏在）を防止して被処理物と酸化剤との接触効率を維持することができる。この場合、供給管４１，４２，４３は、スクリューコンベア２６の駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられているため、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂにおける各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができる。また、この場合、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに設けられた切欠き部２６ｃによっても、攪拌されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなっているため、被処理物と酸化剤との接触効率を維持することができる。
【００３０】
被処理物の酸化処理によって生成された前記反応ガスは、排気管５１を介して冷却器５２、焼結フィルタ５３および気液分離器５４に導かれる。気液分離器５４は、反応ガスに含まれる水蒸気を液化して貯留するとともに、二酸化炭素ガスおよび窒素ガスを大気中に放出する。一方、固体（無機）残渣は、スクリューコンベア２６により廃棄管６１に導かれた後、残渣受器６２内に回収される。この場合、スクリューコンベア２６の外径は、反応室２４の直径より僅かに小さく形成されているため、反応室２４の内壁面に付着した塩類を回転する羽根体２６ｂの外周端面部にて掻き取る。したがって、この掻き取られた塩類も固体（無機）残渣として回収される。このようにして、被処理物の酸化処理が連続的に実行されて、有機物を含む被処理物が水、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび無機物質などの無害な物質に分解される。そして、すべての被処理物を酸化処理した場合には、作業者は水熱酸化分解処理装置の作動を停止させて被処理物の酸化処理作業を終了する。
【００３１】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、反応室２４内に対して複数の位置（供給口４１，４２，４３）から空気（酸化剤）を供給している。このため、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することができる。また、供給管４１，４２，４３は、スクリューコンベア２６の駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられているため、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂにおける各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【００３２】
また、上記実施形態によれば、被処理物を攪拌するスクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃが設けられている。これにより、攪拌されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなり、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【００３３】
さらに、反応室２４に内に複数の位置から酸化剤を供給したことや、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃを設けたことにより、スクリューコンベア２６の外径を反応室２４内の直径より僅かに小さく形成することができる。このため、反応室２４の内壁面に付着した塩類を回転する羽根体２６ｂの外周端面部にて掻き取ることができる。これにより、反応室２４内の壁面に付着した塩類による被処理物の処理不良を防ぐことができるとともに、同付着した塩類を除去するためのメンテナンス作業を軽減することができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３５】
上記実施形態においては、反応室２４の上部に設けた３つの貫通孔２５ｂ〜２５ｄに供給管４１，４２，４３をそれぞれ接続して反応室２４内に酸化剤を供給するように構成した。しかし、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することが可能であれば、酸化剤が供給される位置や数は限定されるものではない。例えば、酸化剤が供給される位置を２つとしてもよいし、４つ以上としてもよい。また、反応室２４内における他の位置、例えば、側壁面または底部壁面から酸化剤を供給するように構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、切欠き部２６ｃの形状を半円状に切り欠いた形状としたが、スクリューコンベア２６によって攪拌されている被処理物に酸化剤を導くことができる形状であれば、切欠き部２６ｃの形状・位置・数は、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、長孔状に形成した貫通孔２６ｄを羽根体２６ｂの略中央部に設けるようにしてもよいし、羽根体２６ｂに複数の貫通孔を設けて羽根体２６ｂを構成してもよい。また、さらには、羽根体２６ｂの一部または全部を網状に構成してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、反応室２４内に投入された被処理物を攪拌および移送するためにスクリューコンベア２６を用いたが、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより被処理物を攪拌または移送するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、駆動軸２６ａを有しない無軸型のスクリューコンベアを用いてもよい。また、螺旋状の羽根体を反応室２４の内壁面に形成してもよい。この場合、筐体２１を筐体２１の軸線を回転軸として回転させるように反応器２０を構成すればよい。
【００３８】
また、上記実施形態においては、超臨界水の雰囲気内で被処理物を酸化処理する構成について説明した。しかし、高温・高圧状態の水を用いて被処理物を酸化分解処理、すなわち水熱酸化分解処理するものであれば、必ずしも超臨界水を用いる必要はない。例えば、亜臨界水の雰囲気内で被処理物を酸化処理するようにしてもよい。ここで、亜臨界水とは、水を２００℃〜３５０℃の温度に加熱するとともに、同加熱された温度に対応する飽和水蒸気圧以上（２００℃では１.５５ＭＰａ、３５０℃では１６.５ＭＰａ）の圧力に加圧した状態の流体である。また、水の温度を水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下に加熱するとともに、同水の圧力を５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の圧力に加圧した状態の高圧過熱水蒸気を用いて被処理物を酸化処理するようにしてもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、反応室２４内における被処理物と酸化剤との接触効率を高めるために、反応室２４内に複数の位置（供給管４１，４２，４３）から酸化剤を供給するとともに、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃを設けた。しかし、反応室２４内における被処理物と酸化剤との接触効率を高めることが可能であれば、これらのうちいずれか一方を採用して水熱酸化分解処理装置を構成してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、酸化剤として空気を用いたが、被処理物を酸化処理できる物質であれば、これに限定されるものではない。例えば、酸素、オゾンまたは過酸化水素などを用いることができる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、横型の反応器を傾斜させて設置した反応器２０に本発明を適用したが、反応器２０の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、水平状態に設置された反応器２０に本発明を適用してもよいし、反応室２４が垂直方向に延びて形成された縦型の反応器に本発明を適用してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、家畜排泄物および下水汚泥を被処理物としたが、当然、これに限定されるものではない。例えば、家畜排泄物および下水汚泥以外のバイオマス系廃棄物（例えば、廃材、食品加工残渣など）、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）、ダイオキシンなどの物質も被処理物とすることができる。これらの場合においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る水熱酸化分解処理装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す水熱酸化分解処理装置における反応器を示す一部破断断面図である。
【図３】本発明の変形例に係る羽根体を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｇ…床面、１１…貯留タンク、１２…導入管、１３…高圧ポンプ、２０…反応器、２１…筐体、２２，２３…蓋体、２４…反応室、２６…スクリューコンベア、２６ａ…駆動軸、２６ｂ…羽根、２７…移送モータ、２９…電熱コイル、４１，４２，４３…供給管、４４…空気取込口、４６…コンプレッサー、５１…排気管、６１…廃棄管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む被処理物を高温・高圧の条件下で酸化分解処理する水熱酸化分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）またはダイオキシンなどの有害物質の無害化や、食品加工残渣、下水汚泥または家畜排泄物などの有機性廃棄物の効率的な処理を行う水熱酸化分解処理装置が知られている。水熱酸化分解処理装置は、高温・高圧状態の水の中に酸化剤と被処理物とを投入して被処理物を酸化分解する装置である。一般に、このような水熱酸化分解処理装置においては、反応器内に供給された被処理物を排出口側に向けて攪拌しながら移送するためのスクリューコンベアが設けられている。例えば、下記特許文献１には、丸棒状に形成された駆動軸上に略帯状に形成された羽根体を螺旋状に巻き回して構成したスクリューコンベアを備えた水熱酸化分解処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９０８１９号公報
【０００３】
しかしながら、このような水熱酸化分解処理装置においては、被処理物を酸化処理するために反応器内に供給される酸化剤がスクリューコンベアの存在により反応器内全体に充分拡散せず、被処理物の処理効率が低下するという問題がある。特に、スクリューコンベアにおける羽根と羽根との間の領域には酸化剤が導かれ難く、同領域に多く存在する被処理物の酸化分解が進まないという問題があった。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、反応器内全体に酸化剤が導かれ易くして、被処理物を効率よく処理することが可能な水熱酸化分解処理装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内の被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、攪拌・移送手段における羽根体は、酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備えることにある。
【０００６】
この場合、前記攪拌・移送手段を、例えば、反応器内の被処理物を移送するスクリューコンベアにするとよい。また、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、被処理物を攪拌または移送する羽根体に孔部または切欠き部が設けられている。これにより、攪拌または移送されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなり、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、反応器内に酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、酸化剤供給手段は、反応器内に複数の位置から酸化剤を供給することにある。この場合、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【０００９】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、反応器内に対して複数の位置から酸化剤を供給している。このため、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することができる。この結果、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１０】
また、前記水熱酸化分解処理装置において、さらに、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段を備えている場合、酸化剤供給手段は、羽根体の回転軸方向に沿って酸化剤を供給するようにするとよい。これによれば、攪拌・移送手段の羽根体における各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、反応器内に導入された被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段と、反応器内に酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、攪拌・移送手段における羽根体は、酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備え、酸化剤供給手段は、反応器内に複数の位置から酸化剤を供給することにある。この場合、前記反応器内の水を、例えば、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以下の高圧過熱水蒸気にするとよい。
【００１２】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、被処理物を攪拌または移送する羽根体に孔部または切欠き部が設けられているとともに、反応器内における複数の位置から酸化剤を供給している。このため、前記した羽根体に孔部または切欠き部を備えたのみの水熱酸化分解処理装置、または反応器内に複数の位置から酸化剤を供給する構成のみの水熱酸化分解処理装置よりも、より確実に酸化剤を反応器内全体に供給することができる。この結果、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができ、被処理物を効率よく処理することができる。
【００１３】
なお、上記した超臨界水とは、水を水の臨界温度（３７４℃）以上の温度に加熱するとともに、水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力に加圧した状態の流体である。また、亜臨界水とは、水を２００℃〜３５０℃の温度に加熱するとともに、同加熱した温度に対応する飽和水蒸気圧以上（２００℃では１.５５ＭＰａ、３５０℃では１６.５ＭＰａ）の圧力に加圧した状態の流体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る水熱酸化分解処理装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、超臨界水を用いて家畜排泄物や下水汚泥を酸化処理して無害な物質に分解する水熱酸化分解処理装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。ここで超臨界水とは、上記したように、水を水の臨界温度（３７４℃）以上の温度に加熱するとともに、水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力に加圧した状態の流体である。この水熱酸化分解処理装置は、被処理物を貯留する貯留タンク１１を備えている。
【００１５】
貯留タンク１１は、水熱酸化分解処理装置の処理対象である流体状の被処理物を貯留するための容器である。本実施形態においては、家畜排泄物や下水汚泥に所定量の水を加えてスラリー状（流体状）にした被処理物を貯留する。貯留タンク１１の底部には、導入管１２が接続されている。導入管１２は、貯留タンク１２に貯留されているスラリー状の被処理物を高圧ポンプ１３およびバルブ１４を介して反応器２０に導くための配管である。高圧ポンプ１３は、貯留タンク１１に貯留されている被処理物を導入管１２を介して反応器２０に供給するための送液ポンプであり、図示しない制御装置により作動が制御される。また、高圧ポンプ１３は、前記制御装置による作動制御により、反応器２０内の圧力を水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力、具体的には２５ＭＰａに加圧する。バルブ１４は、導入管１２を介して反応器２０に供給される被処理物の流量を調節するための手動弁である。
【００１６】
反応器２０は、図２に示すように、略円筒状に形成された筐体２１と、略円盤状に形成された蓋体２２，２３とを備えている。これらのうち、蓋体２２，２３は、筐体２１の両端部に各３つのボルト２２ａ，２３ａ（各１ずつ図示）によって固定されており、筐体２１の内部を密閉して反応室２４を形成している。反応室２４は、超臨界水を用いて被処理物を酸化反応させて分解処理するための領域である。したがって、筐体２１および蓋体２２，２３は、被処理物を酸化反応させて分解処理する温度（本実施形態においては、６５０℃）および圧力（本実施形態においては、２５ＭＰａ）に耐えられる材料、例えばニッケル・クロム合金でそれぞれ構成されている。
【００１７】
この反応器２０における筐体２１の上部には、反応室２４に連通する貫通孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅが筐体２１の一方の端部側（図示左側）から他方の端部側（図示右側）に沿ってそれぞれ略等間隔に設けられている。これらのうち、貫通孔２５ａは、反応室２４内に被処理物を導入するための孔であり、前記導入管１２が接続される。また、貫通孔２５ｂ〜２５ｄは、被処理物を酸化処理するための酸化剤を反応室２４内に導入するための孔であり、貫通孔２５ｅは、被処理物を酸化反応させることにより生成される反応ガスを反応室２４外に排気するための孔である。
【００１８】
この反応器２０は、互いに高さの異なる支持台３１，３２によって水平な床面Ｇに対して僅かに傾斜させた状態で設置されている。具体的には、反応器２０における貫通孔２５ａ（導入口）側が貫通孔２５ｅ（排気口）側より低くなるように、換言すれば、反応器２０における被処理物の導入側から反応ガスの排気側に向けて上り勾配となるように反応器２０を傾斜させている。すなわち、この反応器２０は、反応室２４が略水平方向（横方向）に延びて形成された所謂横型の反応器を傾斜させて配置されている。本実施形態においては、反応器２０を床面Ｇに対して８°だけ傾斜させている。
【００１９】
反応室２４内には、スクリューコンベア２６が設けられている。スクリューコンベア２６は、丸棒状に形成された駆動軸２６ａの外周面に略帯状の羽根体２６ｂが螺旋状に巻き回されて構成されており、反応室２４内に投入される被処理物を駆動軸２６ａの軸線方向に沿って攪拌しながら移送する。このスクリューコンベア２６の駆動軸２６ａは、その一端部（図示左側）が蓋体２２の略中心部を貫通して移送モータ２７に連結支持されているとともに、他端部（図示右側）が蓋体２３の略中心部に軸受２８を介して回転自在に支持されている。すなわち、スクリューコンベア２６は、反応室２４の長手方向に沿って設置されており、被処理物を貫通孔２５ａ側から貫通孔２５ｅ側に向けて攪拌しながら移送する。
【００２０】
また、スクリューコンベア２６の外径は、筐体２１の内径（反応室２４内の直径）より若干小さく形成されている。これは、被処理物の酸化処理によって筐体２１の内壁面（反応室２４の内壁面）に付着する塩類を羽根体２６ｂの外周端面で掻き取るためである。具体的には、筐体２１の底部内壁面（反応室２４の底部内壁面）と羽根体２６ｂの外周端面との間に２ｍｍ程度の隙間を形成するとともに、筐体２１の上部内壁面（反応室２４の上部内壁面）と羽根体２６ｂの外周端面との間に５ｍｍ程度の隙間を形成するようにスクリューコンベア２６の外径が設定される。この場合、筐体２１の底部内壁面側の隙間が、筐体２１の上部内壁面側の隙間より小さいのは、反応室内に投入された被処理物を充分攪拌するとともに、被処理物の酸化処理によって析出する固体（無機）残渣を的確に移送するためである。
【００２１】
また、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂには、その外周端面が駆動軸２６ａの軸心に向って半円状に切り欠かれた切欠き部２６ｃが等間隔に形成されている。切欠き部２６ｃは、羽根体２６ｂによって攪拌される被処理物に酸化剤を導き易くするとともに、反応室２４内に供給される酸化剤が反応室２４内の全体に速やかに行き渡るように設けられた所謂通風孔である。移送モータ２７は、蓋体２２の外側壁面（図示左側壁面）に固定された電動モータであり、前記制御装置によって作動が制御されてスクリューコンベア２６の駆動軸２６ａを回転させる。
【００２２】
筐体２１の外周面であって前記貫通孔２５ｂ〜２５ｅの各孔の間には、電熱コイル２９が巻き回された状態で設けられている。電熱コイル２９は、前記制御装置によって作動が制御される加熱装置であり、反応室２４内の温度を水の臨界温度（３７４℃）以上、具体的には６５０℃程度の温度に加熱するとともに、同温度状態を維持する。すなわち、この電熱コイル２９は、被処理物に含まれる水を超臨界状態にするための熱源である。
【００２３】
筐体２１に設けられた貫通孔２５ｂ〜２５ｄには、反応室２４内に酸化剤である空気（酸素）を供給するための供給管４１，４２，４３がそれぞれ接続されている。供給管４１，４２，４３の各上流側は、バルブ４１ａ，４２ａ，４３ａ、共通配管４４およびコンプレッサー４５を介して空気取込口４６が接続されている。バルブ４１ａ，４２ｂ，４３ｃは、供給管４１，４２，４３内をそれぞれ流れる空気の流量を調節するための手動弁である。コンプレッサー４５は、前記制御装置により作動が制御される空気圧縮装置である。具体的には、コンプレッサー４５は、空気取込口４６を介して大気中から吸引した空気を圧縮して反応室２４に供給するとともに、反応室２４内の圧力を水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の圧力、具体的には２５ＭＰａに加圧し維持する。
【００２４】
筐体２１に設けられた貫通孔２５ｅには、被処理物を酸化反応させることにより生成される反応ガスを反応室２４の外に排出するための排気管５１が接続されている。この排気管５１の下流側には、冷却器５２、焼結フィルタ５３および気液分離器５４がそれぞれ設けられている。冷却器５２は、排気管５１を空冷および水冷方式により冷却して反応器２０から排気された反応ガスの温度を大気温度に略等しい温度にまで下げる冷却装置であり、前記制御装置によって作動が制御される。焼結フィルタ５３は、反応器２０から排気された反応ガスに含まれる固形分を分離するためのものである。また、気液分離装置５４は、反応器２０から排気された反応ガスに含まれる水蒸気を液体として分離するとともに、同水蒸気が除かれた反応ガスを大気中に放出するための装置である。
【００２５】
また、筐体２１の外周面における前記排気管５１の反対側には、反応室２４内にて生成された固体（無機）残渣を廃棄するための廃棄管６１が接続されている。この廃棄管６１が接続される反応室２４内における筐体２１の内周面は、すり鉢状に窪んだ形状に形成されており、反応室２４内で生成されスクリューコンベア２６にて移送された固体（無機）残渣が廃棄管６１に導かれ易くなっている。廃棄管６１の下流側には、残渣受器６２およびバルブ６３が設けられている。残渣受器６２は、反応器２０にて生成された固体（無機）残渣を回収して貯留しておく容器である。また、バルブ６３は、残渣受器６２に貯留された固体（無機）残渣を放出するための手動弁である。
【００２６】
上記のように構成された水熱酸化分解処理装置の作動について説明する。まず、作業者は、家畜排泄物（または下水汚泥）と水とを混ぜ合わせたスラリー状の被処理物（含水率約６０％）を貯留タンク１１内に貯留する。そして、水熱酸化分解処理装置における図示しない電源スイッチを投入して、被処理物の処理の開始を制御装置に指示する。この指示に応答して前記制御装置は、コンプレッサー４５および電熱コイル２９の各作動を開始させる。これにより、反応器２０における反応室２４内は、酸化剤（空気）が供給されて水の臨界圧力（２２ＭＰａ）以上に加圧されるとともに、電熱コイル２９により水の臨界温度（３７４℃）以上に加熱される。本実施形態においては、前記したように反応室２４内の温度を６５０℃とし、圧力を２５ＭＰａとする。
【００２７】
この場合、反応室２４内には、スクリューコンベア２６に駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられた３つの供給管４１，４２，４３からそれぞれ酸化剤が供給される。これにより、反応室２４内全体に迅速に酸化剤が拡散する。また、この場合、反応室２４内に供給された酸化剤は、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに設けられた切欠き部２６ｃを介して速やかに反応室２４全体に拡散する。
【００２８】
次に、制御装置は、高圧ポンプ１３、移送モータ２７および冷却器５２の各作動を開始させる。これにより、反応器２０における反応室２４内に貯留タンク１１に貯留されている被処理物の供給が開始されるとともに、反応室２４内のスクリューコンベア２６の回転が開始される。反応室２４に供給された被処理物は、反応室２４の底部に向かって自由落下した後、スクリューコンベア２６により攪拌されながら排気管５１側に移送される。このスクリューコンベア２６による攪拌・移送過程において被処理物に含まれる水分は、水の臨界温度（３７４℃）以上、かつ臨界圧力（２２ＭＰａ）以上の雰囲気中に曝されて超臨界水となり、被処理物に含まれる有機物を溶解する。超臨界水に溶解した有機物は、反応室２４内に供給されている酸化剤によって酸化分解されて、水蒸気、二酸化炭素ガスおよび窒素ガス等からなる反応ガスに転化する。また、被処理物に含まれる無機物（アルミナ、シリカ、リンなど）は粉状の固体（無機）残渣として析出する。
【００２９】
この被処理物の酸化分解処理中においても、反応室２４内には供給管４１，４２，４３から酸化剤が供給され続けるため、酸化剤のムラ（偏在）を防止して被処理物と酸化剤との接触効率を維持することができる。この場合、供給管４１，４２，４３は、スクリューコンベア２６の駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられているため、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂにおける各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができる。また、この場合、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに設けられた切欠き部２６ｃによっても、攪拌されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなっているため、被処理物と酸化剤との接触効率を維持することができる。
【００３０】
被処理物の酸化処理によって生成された前記反応ガスは、排気管５１を介して冷却器５２、焼結フィルタ５３および気液分離器５４に導かれる。気液分離器５４は、反応ガスに含まれる水蒸気を液化して貯留するとともに、二酸化炭素ガスおよび窒素ガスを大気中に放出する。一方、固体（無機）残渣は、スクリューコンベア２６により廃棄管６１に導かれた後、残渣受器６２内に回収される。この場合、スクリューコンベア２６の外径は、反応室２４の直径より僅かに小さく形成されているため、反応室２４の内壁面に付着した塩類を回転する羽根体２６ｂの外周端面部にて掻き取る。したがって、この掻き取られた塩類も固体（無機）残渣として回収される。このようにして、被処理物の酸化処理が連続的に実行されて、有機物を含む被処理物が水、二酸化炭素ガス、窒素ガスおよび無機物質などの無害な物質に分解される。そして、すべての被処理物を酸化処理した場合には、作業者は水熱酸化分解処理装置の作動を停止させて被処理物の酸化処理作業を終了する。
【００３１】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、反応室２４内に対して複数の位置（供給口４１，４２，４３）から空気（酸化剤）を供給している。このため、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することができる。また、供給管４１，４２，４３は、スクリューコンベア２６の駆動軸２６ａの軸線方向に沿って設けられているため、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂにおける各羽根と羽根との間に効率よく酸化剤を供給することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【００３２】
また、上記実施形態によれば、被処理物を攪拌するスクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃが設けられている。これにより、攪拌されている被処理物に酸化剤が導かれ易くなり、被処理物と酸化剤との接触効率の低下を防止することができる。この結果、被処理物を効率よく処理することができる。
【００３３】
さらに、反応室２４に内に複数の位置から酸化剤を供給したことや、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃを設けたことにより、スクリューコンベア２６の外径を反応室２４内の直径より僅かに小さく形成することができる。このため、反応室２４の内壁面に付着した塩類を回転する羽根体２６ｂの外周端面部にて掻き取ることができる。これにより、反応室２４内の壁面に付着した塩類による被処理物の処理不良を防ぐことができるとともに、同付着した塩類を除去するためのメンテナンス作業を軽減することができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３５】
上記実施形態においては、反応室２４の上部に設けた３つの貫通孔２５ｂ〜２５ｄに供給管４１，４２，４３をそれぞれ接続して反応室２４内に酸化剤を供給するように構成した。しかし、反応室２４内全体にムラなく迅速に酸化剤を供給することができるとともに、充分な酸化剤濃度を維持することが可能であれば、酸化剤が供給される位置や数は限定されるものではない。例えば、酸化剤が供給される位置を２つとしてもよいし、４つ以上としてもよい。また、反応室２４内における他の位置、例えば、側壁面または底部壁面から酸化剤を供給するように構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、切欠き部２６ｃの形状を半円状に切り欠いた形状としたが、スクリューコンベア２６によって攪拌されている被処理物に酸化剤を導くことができる形状であれば、切欠き部２６ｃの形状・位置・数は、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、長孔状に形成した貫通孔２６ｄを羽根体２６ｂの略中央部に設けるようにしてもよいし、羽根体２６ｂに複数の貫通孔を設けて羽根体２６ｂを構成してもよい。また、さらには、羽根体２６ｂの一部または全部を網状に構成してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、反応室２４内に投入された被処理物を攪拌および移送するためにスクリューコンベア２６を用いたが、螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより被処理物を攪拌または移送するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、駆動軸２６ａを有しない無軸型のスクリューコンベアを用いてもよい。また、螺旋状の羽根体を反応室２４の内壁面に形成してもよい。この場合、筐体２１を筐体２１の軸線を回転軸として回転させるように反応器２０を構成すればよい。
【００３８】
また、上記実施形態においては、超臨界水の雰囲気内で被処理物を酸化処理する構成について説明した。しかし、高温・高圧状態の水を用いて被処理物を酸化分解処理、すなわち水熱酸化分解処理するものであれば、必ずしも超臨界水を用いる必要はない。例えば、亜臨界水の雰囲気内で被処理物を酸化処理するようにしてもよい。ここで、亜臨界水とは、水を２００℃〜３５０℃の温度に加熱するとともに、同加熱された温度に対応する飽和水蒸気圧以上（２００℃では１.５５ＭＰａ、３５０℃では１６.５ＭＰａ）の圧力に加圧した状態の流体である。また、水の温度を水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下に加熱するとともに、同水の圧力を５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の圧力に加圧した状態の高圧過熱水蒸気を用いて被処理物を酸化処理するようにしてもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、反応室２４内における被処理物と酸化剤との接触効率を高めるために、反応室２４内に複数の位置（供給管４１，４２，４３）から酸化剤を供給するとともに、スクリューコンベア２６の羽根体２６ｂに切欠き部２６ｃを設けた。しかし、反応室２４内における被処理物と酸化剤との接触効率を高めることが可能であれば、これらのうちいずれか一方を採用して水熱酸化分解処理装置を構成してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、酸化剤として空気を用いたが、被処理物を酸化処理できる物質であれば、これに限定されるものではない。例えば、酸素、オゾンまたは過酸化水素などを用いることができる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、横型の反応器を傾斜させて設置した反応器２０に本発明を適用したが、反応器２０の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、水平状態に設置された反応器２０に本発明を適用してもよいし、反応室２４が垂直方向に延びて形成された縦型の反応器に本発明を適用してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、家畜排泄物および下水汚泥を被処理物としたが、当然、これに限定されるものではない。例えば、家畜排泄物および下水汚泥以外のバイオマス系廃棄物（例えば、廃材、食品加工残渣など）、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）、ダイオキシンなどの物質も被処理物とすることができる。これらの場合においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る水熱酸化分解処理装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す水熱酸化分解処理装置における反応器を示す一部破断断面図である。
【図３】本発明の変形例に係る羽根体を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｇ…床面、１１…貯留タンク、１２…導入管、１３…高圧ポンプ、２０…反応器、２１…筐体、２２，２３…蓋体、２４…反応室、２６…スクリューコンベア、２６ａ…駆動軸、２６ｂ…羽根、２７…移送モータ、２９…電熱コイル、４１，４２，４３…供給管、４４…空気取込口、４６…コンプレッサー、５１…排気管、６１…廃棄管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段における前記羽根体は、前記酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備えることを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段は、前記反応器内の前記被処理物を移送するスクリューコンベアである水熱酸化分解処理装置。
【請求項３】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
前記反応器内に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記酸化剤供給手段は、前記反応器内に複数の位置から前記酸化剤を供給することを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載した水熱酸化分解処理装置において、さらに、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段を備え、
前記酸化剤供給手段は、前記羽根体の回転軸方向に沿って酸化剤を供給する水熱酸化分解処理装置。
【請求項５】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内に導入された前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段と、
前記反応器内に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段における前記羽根体は、前記酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備え、
前記酸化剤供給手段は、前記反応器内に複数の位置から前記酸化剤を供給することを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記反応器内の水は、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気である水熱酸化分解処理装置。
【請求項１】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段における前記羽根体は、前記酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備えることを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段は、前記反応器内の前記被処理物を移送するスクリューコンベアである水熱酸化分解処理装置。
【請求項３】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
前記反応器内に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記酸化剤供給手段は、前記反応器内に複数の位置から前記酸化剤を供給することを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載した水熱酸化分解処理装置において、さらに、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内の前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段を備え、
前記酸化剤供給手段は、前記羽根体の回転軸方向に沿って酸化剤を供給する水熱酸化分解処理装置。
【請求項５】
加熱および加圧された条件下で水と酸化剤とを用いて被処理物を酸化分解する反応器と、
螺旋状に形成された羽根体を回転させることにより、前記反応器内に導入された前記被処理物を攪拌または移送する攪拌・移送手段と、
前記反応器内に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えた水熱酸化分解処理装置において、
前記攪拌・移送手段における前記羽根体は、前記酸化剤が流通可能な孔部または切欠き部を備え、
前記酸化剤供給手段は、前記反応器内に複数の位置から前記酸化剤を供給することを特徴とする水熱酸化分解処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記反応器内の水は、超臨界水、亜臨界水、または温度が水の臨界温度（３７４℃）以上７００℃以下、圧力が５ＭＰａ以上水の臨界圧力（２２ＭＰａ）未満の高圧過熱水蒸気である水熱酸化分解処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２０７１３３（Ｐ２００８−２０７１３３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４８１９０（Ｐ２００７−４８１９０）
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
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