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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12015236
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 後藤 元信 熊本大学, 工学部, 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 / シミュレーション

Research Abstract

超臨界水酸化(SCWO)技術は新しい環境適応型の反応場として環境保全への適用が注目されている。本研究では超臨界水酸化により各種廃棄物・排水を処理し、反応熱をエネルギーとして回収し、重金属、リンなどの有用物質を資源として回収するゼロエミッションシステムを構築することを目的とする。昨年度は回分反応器を用いて各種廃棄物の超臨界水酸化反応にける速度解析に重点的をおいて行ってきた。本年度は特に、エネルギーの回収の観点からの検討、流通反応器による検討、ならびに加水分解による資源化の検討を行った。
各種廃棄物(下水汚泥、糖蜜アルコール蒸留廃液、焼酎廃液、模擬厨芥(ドッグフード)を用いた回分反応実験から、難分解性反応中間体として生成する酢酸よびアンモニアの分解速度解析を行い、原料の違いによる速度定数、活性化エネルギーの違いを検討した。
流通反応器を用いた模擬厨芥(ドッグフード)の超臨界水酸化による分解実験を行ったところ723Kで、回分実験の結果とほぼ同じ約98%のTOC分解率が得られた。
有機系廃棄物中の炭素資源を有効に利用するためには、加水分解により低分子化し資源として回収することが有効である。そこで、酸化剤を加えず超臨界・亜臨界水中での分解実験を行い、生成する成分(糖類、有機酸)について検討した。模擬厨芥(ラビットフード)の578Kでの回分実験で得られたグルコースの収率は反応時間が30秒で最大となった。また、有機酸としては酢酸と乳酸が主に得られた。さらに、生成物の二次分解分解を防ぐために原料を充填した反応器に水を流通させる半回分反応器による実験を行い、水可溶成分、残渣およびグルコース等の成分の経時変化を測定した。
超臨界水酸化プロセスにおいて、プロセスシミュレータSimsci ProIIによるシミュレーションによりプロセス全体の挙動の解析を行った。

Research Products

• [Publications] T.Mizuno et al.: "Supercritical water oxidation of a model municipal solid waste"Ind.Eng.Chem.Res.. 39・8. 2807-2810 (2000)
• [Publications] M.Goto et.al.: "Kinetic analyses for decomposition of TDC and NH_3 in SCWD of various wastes"Proceedings Fifth Int.Symp.on Supercritical Fluids. (2000)
• [Publications] T.Mizuno et al.: "Supercritical water oxidation for destruction of dog food as a simulant of garbage"Joint 6th Int.Symp.Hydrothermal Reations & 4th Int.Conf.Solvo-Thermal Reactions. 131 (2000)
• [Publications] 後藤元信: "超臨界水中での酸化反応による廃液・廃棄物の分解速度解析"BSE特研ニュース. 9・1. 5-8 (2000)
• [Publications] 後藤元信: "超臨界流体の基礎と原理"環境技術. 29・3. 222-227 (2000)