超臨界水酸化を要素技術とする物質・エネルギー循環システムの構築

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10141238
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 後藤 元信 熊本大学, 工学部, 助教授 (80170471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広瀬 勉 熊本大学, 工学部, 教授 (40037841) ; 児玉 昭雄 熊本大学, 工学部, 助手 (30274690)
• Keywords: 超臨界水酸化 / 廃棄物処理 / 物質循環 / エネルギー回収 / 熱交換 / 反応速度解析

Research Abstract

超臨界水酸化プロセスにおいて、炭素を含む有機物の二酸化炭素への変換、重金属を含む無機物の固体としての回収ならびに各成分の分離による資源化、さらに、反応熱のエネルギーとしての回収からなる循環システムを解析した。これまでに超臨界水酸化技術を核とした廃棄物処理・資源/エネルギー回収システムの解析のための各物性値の推算法を確立した。また、プロセスシミュレータSimsci ProIIによる上記システムのシミュレーションを行っている。
ステンレス製の回分反応器ならびに流通反応器を用いて酸化分解実験を行った。試料としては実廃棄物として下水処理場から排出される余剰汚泥、焼酎廃液、糖蜜のアルコール蒸留廃液を用いた。酸素源として過酸化水素水を用いた。反応後の液相の生成物について全有機炭素量(TOC)の測定、残存するアンモニアおよび有機酸の分析を行った。回分反応の結果から、各種廃棄物におけるTOC基準の分解反応に対する1次反応速度定数を求めた。さらに、汚泥等の廃棄物中の炭素分は直接二酸化炭素を生成する反応と酢酸等の難分解性中間体を経て最終生成物に反応する反応の並発逐次反応であると仮定した反応モデルを構築し、実験データをシミュレートした。また、中間生成物であるアンモニアの分解速度定数を求めた。汚泥の分解におけるアンモニア分解速度定数は純粋なアンモニア分解の文献値の延長線上にあった。
超臨界水酸化反応器からのエネルギー回収の観点から2重管型の超臨界水熱交換器を作製し、熱交換挙動を測定した。熱交換効率については、超臨界条件下では効率が下がり、特に、臨界点付近で最も小さくなっていることがわかる。これは臨界点近傍では水の熱容量が非常に大きくなることによると思われる。

Research Products

• [Publications] Motonobu,Goto.et al.: "Supercritical Winter Oxidation for the Distruction of Municipal Excess Sludge and Alcohol Distillery Wastewiter of Mularses" J.Supercritical Fluids. 13・1-3. 277-282 (1998)
• [Publications] Motonobu,Goto.et al.: "Kinetic Analysis for Distruction of Municipal Stiwage Sludge and Alchol Distillery Wastewater by Supercritical water Oxidation" Industrial & Engineering Chemisty Research. 38. (1999)
• [Publications] 後藤元信 他: "超臨界技術による廃棄物の資源化" ケミカルエンジニヤリング. 44. (1999)