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

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。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た。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昨年に引き続き余剰汚泥、焼酎廃液、そして模擬生ごみとしてのドッグフードを用いた。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。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。各種廃棄物の反応速度定数の比較検討をした。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用いて、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った。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。さらに、熱交換器の傾斜の影響が大きいことがわかった。これは超臨界流体では大きい動粘度に基づく自然対流の影響を表している。

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。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た。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昨年に引き続き余剰汚泥、焼酎廃液、そして模擬生ごみとしてのドッグフードを用いた。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。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。各種廃棄物の反応速度定数の比較検討をした。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用いて、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った。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。さらに、熱交換器の傾斜の影響が大きいことがわかった。これは超臨界流体では大きい動粘度に基づく自然対流の影響を表している。