JPH0771671B2

JPH0771671B2 - 廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するための方法

Info

Publication number: JPH0771671B2
Application number: JP46986A
Authority: JP
Inventors: ジエイムズ・シー・バーリスン
Original assignee: ジエイムズ・シ−・バ−リスン
Priority date: 1986-01-06
Filing date: 1986-01-06
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS62160190A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するための方
法に関し、詳しくは廃棄物の酸化を特徴とする広範囲の
廃棄物の処理方法に関する。

（従来技術）工業的なプラントの関係では比較的広範囲の廃棄物が発
生することがまま有る。ここで廃棄物という用語は蓄積
された有機廃棄物までに至る非常に広義の用語として用
いている。このような有機廃棄物の一例としては都市の
汚水処理設備から出る汚水や泥水がある。従ってこれに
は多量のバクテリアが含まれている。またここで廃棄物
という用語で指す他の材料としては比較的広範囲の様々
な炭化水素がある。このような炭化水素には雑多な形態
の様々なハロゲン、硫黄、ナトリウムのような軽金属等
が一般に含まれている。これにはまた鉛、水銀等の複合
物を含む金属毒となる重金属イオンを含んでいる。この
種の廃棄物の処理はバクテリアを殺したり、炭化水素を
分解したり、あるいは様々な塩を回収したりする等の必
要性を含む広範囲の要求に応えねばならない。従って本
発明では廃棄物の用語を以上に列挙した種類の物質を含
むものとしている。廃棄物には他にも様々なものが含ま
れ、また、種々の廃棄物成分の混合物やその比率は極め
て広範囲に亘っている。

このような性状の廃棄物（おそらくはより狭い意味で定
義された）の処理のために提案されたシステムの一つに
は「スーパークリティカル・ウォーター・オキシディシ
ョン・フォー・ウェイストウォーター・トリートメン
ト：プレリミナリー・スタディー・オブ・ウレア・デス
トラクション」（Supercritical Water Oxidation for
Wastewater Treatment:Preliminary Study of Urea Des
truction）と題するエスエーイー・テクニカル・ペーパ
ー820872（SAE Technical Paper 820872）に19827月19
−20日付けで記載されたものがある。同書には長期間の
宇宙ミッションに利用される装置が記載されており、そ
の第１図および第２図に示された装置がそれである。し
かしながらこの種の装置はその宇宙船での利用から明ら
かなようにかなり限られた範囲に重要性が置かれている
ものである。他の技術文献としてはエーシ−エス（AC
S）により発行されたエンバイアランメンタル・サイエ
ンス・アンド・テクノロジー（Environmental Science
＆Technology）ナンバー10、第16巻、548A−551Aページ
に記載された「スーパークリティカル・フルイズ」（Su
percritical Fluids）と題するものがある。この文献に
は上記のSAE誌と同様な担当員が参入しており、特定の
廃棄物を扱う装置が示されているものである。

特許に注目するとバウアー（Bauer）による米国特許第
3,449,247号がある。同特許には湿式酸化法が示されて
いる。より最近の米国特許ではローレス（Lawless）に
よる第3,606,999号がある。これには高圧と連続流（大
量の）を利用したシステムが示されている。またさらに
最近の米国特許ではチトマス（Titmas）による第3,853,
759号がある。

（発明の構成）本発明は上記のような広範囲の廃棄物を処理するための
方法である。本発明は廃棄された井戸を利用する有利な
方法を提供するものである。ここで井戸という用語は以
降廃棄物が周囲の地層にしみ込んでこれを損うことのな
いよう十分に封止されたものを指すものとして定義す
る。これは一般に周囲の地層とケーシングとの間にセメ
ントを埋め込んでケーシングを固定して封止を行なった
井戸のことを指すものである。セメントはまた非常に頻
繁に断熱材として利用されている。さらに井戸用の断熱
材が井戸の底部で反応チャンバを形成するのが好まし
い。井戸はその底部での圧力が約3200psi（225kg/cm²）
を越えるほどの十分な深さを有するものとされる。水を
含んだ廃棄物が約380℃で十分に加熱され、約3200psi
（225kg/cm²）を越える臨界超過範囲の圧力を受ける。
この範囲でガスは極めて迅速に溶解し、グリースやオイ
ルを含む通常では不溶解の有機物が溶解する。

このような圧力は比較的高価な反応槽で達成できるもの
である。このような反応槽としては例えば上記に挙げた
二つの先行技術のうちの最初に挙げたものに記載された
会社であるモダー・インコーポレーテッド（Modar,In
c）により提案されたものである。もうひとつの種類の
反応槽としてはジンブロ・インコーポレーテッド（Zimb
ro,Inc）として知られるアメリカ合衆国ウィスコンシン
州ロスチャイルド（Rothschild）の会社により利用され
ているオートクレーブがある。このような様々な反応槽
は製造費が比較的高くつくものである。これらは内圧を
少なくとも3200psi（225kg/cm²）に保つ必要がある。オ
ーバーデザインを考えるとこれらはおそらく3500psi（2
46kg/cm²）用に設計されている。このような目標圧力を
利用することから反応槽は一般に安全のため余裕を持っ
てさらに高い圧力用に設計され、従ってこれらは一般に
5000psi（352kg/cm²）もしくはそれ以上の圧力定格を有
している。

このような圧力定格によって装置への導入時に高価とな
るのは不可避であった。これには、一般に比較的厳密な
反応槽を設計し製造する必要がある。またこのような圧
力槽は小さくするのが不可避となっている。例えば、モ
ダー・インコーポレーテッドの装置は一日約50ガロン
（190リットル）の処理量を通常見込んだものである。
型式をスケールアップしようとすると収益漸減の問題が
生ずる。例えば、圧力槽の容量は、圧力槽が円筒形であ
ると仮定して、半径を少し増すことだけで倍にすること
ができる。それでもなお、これによりプラントの実用的
なサイズにより制限すなわち制限が生ずる。プラントの
サイズは不可避的に処理能に関連する。さらに、このよ
うなプラントは一般に熱を連続的に供給して運転に必要
な温度を保持せねばならず、このような熱の供給は不可
避的にコスト高となる。

本発明はこれらをまったく異なる方法で取扱うものであ
る。本発明は廃棄された油井の利用を提案するものであ
る。これらは一般に十分な深さまで堀穿されているので
底部で臨界超過圧力を得ることが可能である。これらが
さほど深くない場合でも供給を加圧下で行なうことで利
用可能である。つまり底部の圧力は地表面での圧力ブー
ストにより直立水柱を加圧することで増加させることが
できる。水柱の高さが２フィート（0.61メートル）高ま
るごとに圧力が約1psi（0.07kg/cm²）増加するという大
雑把な経験法を利用すると、約6400フィート（1950メー
トル）の深さの井戸は約3200psi（225kg/cm²）の底穴圧
を有することとなる。この場合には井戸を上部で加圧す
る必要がない。このことに照し合せると井戸は底部すな
わち反応域において圧力が臨界超過圧力まで増加する直
立水柱を閉込めていることが認められよう。このような
直立水柱は上方に圧力ヘッドを加えることで任意に加圧
することができる。このような圧力ヘッドを加える手段
としてはウェルヘッドに接続された圧力保持タンク、バ
ルブ等か有るが、これらは一般に地上で3200psi（225kg
/cm²）の圧力を得るのに必要な設備ほど高価ではない。
本発明の地上設備は500psi（35.2kg/cm²）程の圧力ブー
ストを与えるものであればよい。このような設備は5400
フィート（1650メートル）の深さしかない井戸の補助を
行なうことができる。

ここで圧力槽という用語は本発明では幾分相対的に用い
られることとなる。この用語は廃棄された井戸の底部を
差すものである。この様な廃棄井戸は周囲の地層への侵
入を防止するため封止されているのが好ましい。さらに
ケーシングはセメントにより位置固めされて井戸の底部
のチャンバが連続的に運転され利用され操作されること
ができるようになっているのが好ましい。このことは一
般に絶間ない流れとして供給される産業廃棄物を本発明
の装置を通じて循環させながら処理することができるよ
うにするのに特に重要である。

本発明の装置を特にスタートアップの点から考えてみる
と、以降で説明するように発熱法が採用されている。一
方説明のため井戸の穴内には始めに雰囲気温度の水柱が
有り、井戸の穴の深さは8000フィート（2440メートル）
であり、また井戸はケーシングにより囲まれいてこのケ
ーシングはセメントで位置固められ、さらに井戸の底部
は8000フィート（2440メートル）の深さで栓がされてい
るものと仮定する。この装置は特に運転開始操作の説明
のために設定したものである。反応チャンバ内には中央
に隙間を隔てて裸の導体が配置される。この反応チャン
バは7500フィート〜8000フィート（2200メートル〜2440
メートル）の深さに位置している。裸の導体はチャンバ
内を半径方向外側に向かう電流を放射する。また導体は
地上から下降して反応チャンバに至る部分に絶縁被覆を
有している。裸の導体は反応チャンバ内で中央に位置し
ており、周囲のチュービングと接触しないようにスタン
ドオフポストにより保持されている。導体およびチャン
バの長さは非常に長く、例えば100メートルほどの長さ
を有している。チュービンブが内径約20センチメートル
のものならば導体を適宜サイズにしてチャンバの中央に
沿って中心に配置できる。これによって導体から電流を
電極を取囲む導電性に優れた材料を通じて半径方向外側
に流すことができる。

本発明の方法は特に周囲の流体を電流により加熱する方
法を提供するものである。熱の発生により周囲の流体が
加熱され、温度の上昇にともなって電流がさらに増すこ
とから温度がさらに上昇する。このような電流の増加は
電気抵抗の減少によるものである。温度はこのような電
気抵抗加熱装置により最終的に臨界超過温度まで上昇さ
れる。発熱酸化により生じた熱により以降温度レベルが
保持される。このような酸化によりもちろん廃棄物を構
成する成分の解離がさらに生ずる。バクテリアを含んだ
廃棄物は完全に殺菌され、バクテリアは分解される。

本発明はケーシングにより封止されてセメント固めされ
た井戸の穴のような設備を有益に利用したものである。
深い井戸では底穴の温度は一般に100フィートの深さ毎
に約１゜Ｆ（すなわち約54メートル毎に１℃）の割合で
必然的に増加する。このような温度増加により底部に供
給される流体の温度の加熱が最小限で済む。より重要な
ことは封止されかつセメント固めされた井戸穴に関連す
る周囲の地層の熱伝導特性によって熱の保持が行なわ
れ、反応チャンバ内の水が臨界超過状態に保たれること
である。このため水は噴出された空気と混合され、気相
の流体が水中に対し完全な溶解性を有してこれにほぼ溶
解され、すなわち換言すると水に含まれた廃棄物やガス
が完全に溶解する。臨界超過状態では表面張力が減少す
るのでほとんど完全な混合が可能となり、酸素と水とに
含まれた廃棄材料とが完全に接触する。酸素は粒子のど
んなに小さな孔内にも入り込むことができるので材料を
完全に酸化することができ、廃棄物の燃焼が促進され
る。

廃棄物の破壊の副産物としては二酸化炭素、水さらには
溶解性および非溶解性の塩を含む様々な塩がある。生体
細胞は基本的にすべて破壊され、従って排出物をよりい
っそう迅速に処理することができる。有害な毒物や危険
な毒素等は無くなって排出物はさらに容易に取扱うこと
ができる。排出物には重金属塩が含まれることがある
が、これらは除去することでさらに清浄な流出物が得ら
れる。これは先に挙げた処理に関連する問題点に比べれ
ば何等問題とならない。

以上の説明は本発明の方法とそれに利用する装置を極め
て一般的に説明したものであり、利用した手順も一般的
に述べたものである。

（実施例）次にこの発明の一実施例を添附の図面に従って説明す
る。図示したのはケーシングで囲まれたセメント固めさ
れた廃棄井戸で、10で示したのは井戸の穴内に配置され
た一般的なケーシングである。このケーシング10はセメ
ント製の外被12により位置保持され、井戸の穴内にセメ
ント固めされた状態となっている。セメントはケース10
を越えて特定の深さまで貫設されており、このような深
さはケーシング10を適宜位置固定しかつケーシング10に
より貫かれた様々な地層間からの侵入物のケースの外面
に沿う侵入を防止するに充分な深さに設定される。井戸
はそれを形成するのに利用されたドリルビットのサイズ
に応じた一般的な径を有するものであり、8,000フィー
ト（2,440メートル）の深さにおいて、以下に説明する
ような適当なダウンホール圧（穿孔内圧力）を与える直
立水柱を提供する。底部において705゜Ｆ（374℃）の温
度8,000フィート（2,440メートル）の高さの水柱は、温
度上昇によって生ずる密度減少を補うため約350psi（25
kg/cm²）の圧力付加を必要とする。井戸がこれより深け
れば深いほど地表部での水柱に対する付加圧力は少なく
てよい。

ケーシング10は上部を蓋部材14により封止されている。
この蓋部材には様々な流体導管および電気配線が通され
ており、そのまわりには漏れを防止するための適当な性
質のシールが設けられている。さらに、蓋部材14は井戸
の内部に圧力チャンバを形成しており、この圧力チャン
バは井戸の上部に16で示してある。井戸の底部には反応
チャンバ20が設けられており、この反応チャンバ20はケ
ーシング10内に配置された栓22の上方に位置している。
井戸の深さははっきりと示されていないが、井戸が深け
れば深いほど栓22をケーシング10の底部すなわちケーシ
ング10により形成された穴の下端のほぼ上部に配置する
ことができる。余分な穴は塞がれて隔絶される。また、
栓22はケーシング10の底部から100フィート（30メート
ル）以内の高さに配置される。

井戸の上端部の説明に戻ると、空気源はポンプ24に接続
されており、チュービングストリング26を通じて井戸内
の廃棄流体（後述）中に圧入される。このチュービング
ストリング26は約2,000フィート（610メートル）延出し
た位置に排出ノズル28を有している。空気中の酸素は水
中で泡となり、このような酸素は水温が233゜Ｆ（111
℃）以上では良く溶解し、これ以下では溶解性が悪くな
る。チュービングストリング26の排出ノズル28は廃棄流
体用のチュービング30内に同心円状で配置されており、
チュービングストリング26は以降で説明するようにポン
プからの流体を加圧下で送出する。空気は排出ノズル28
を通って廃棄流体の流れに送り出される。

適当な廃棄物が廃棄流体用のチュービング30を通って井
戸内に導かれる。このチュービング30は栓22の上方およ
び６インチ（15センチメートル）の隙間を隔てて底部に
近接する位置まで延出している。この隙間によって底が
洗いさらわれて沈澱物がすべて流され、流出流体ととも
に水面に向けて流れる。一般に、廃棄物は上記に例示し
た物を含んでおり、また、これらは溶解状態すなわちス
ラリーとして井戸内に導かれる。一般に、廃棄流体は十
億分の一から非常に高い濃度に至る範囲の廃棄成分を含
んだ水である。廃棄流体が廃棄物が含んだ水が主体であ
り、これには生体細胞あるいは有機物が含まれているこ
とがすぐに仮定できる。またさら廃棄流体がいろんなも
のの混合物であることも仮定される。このような混合物
は一般にHCMSNを含んでいるものとして特徴づけられ
る。これは化学式ではなくて廃棄物を構成する成分に見
い出される一般的な元素を単に表わすものである。すな
わち、HCは各種の炭化水素を、Ｍは金属を（軽金属の例
ではソジウムが重金属の例では水銀が挙げられる）、Ｓ
は硫黄を、Ｎはその他の元素をそれぞれ示している。そ
の他の元素の例としては各種のハロゲンが含まれる。廃
棄物は有機物と無機物の双方の成分を含んでいる。

廃棄物はチュービング30を通って導かれ、このチュービ
ング30はほぼ底部に向けて延出されるべきである。これ
によって廃棄物材料（HCMSN）の反応チャンバ20への送
り出しが確実化される。一般に、反応チャンバは100〜5
00フィート（30〜150メートル）の高さを有している。

蓋部材14には出口管路32が接続されており、この出口管
路32には調整弁34が設けられている。この調整弁34は処
理材料の放出を補助するものである。処理材料は井戸の
上部に流れて簡単に排出されるのが好ましい。

調整弁34は背圧を保つためのものであり、穴の底部の圧
力を水が臨界超過状態となるに必要な圧力を越えた圧力
に保持できるようにするのが望ましい。このような圧力
は約3200psi（225kg/cm²）である。事実、各種の雑誌で
はこのような圧力は218.3気圧であることが報じられて
いる。このような圧力レベルにおいてまた以降で説明す
る臨界温度を越えた温度においては、水の密度、水素を
含む様々な分子の結合、その他の物理的な特性が変化す
る。すなわち、水はより極性のある有機的な液体として
作用する。この臨界点では水の溶解性が急激に変化す
る。このレベルで、水は有機物の極めて良好な溶媒とな
る。つまり、この温度および圧力下ではオイルやグリー
スが水と混和可能となる。さらに、水の密度が減少する
一方、無機塩がほんの僅かしか溶解しなくなる。またこ
の状態では有機成分（特にオイルやグリースを含む）が
水に溶解可能となるばかりでなく、酸素も水に完全に溶
解可能となる。総じて言うと、臨界超過点ではガスが水
中に取込まれ、水と互いに完全に溶解可能となる。この
状態において水は液相および気相の双方において同一の
密度を有している。無機塩は臨界超過水には溶解しな
い。これらは流れによって分離され、拾いあげられて流
され、水面に向かって運ばれて水温が低下するに伴い部
分的に溶解される。つまり、このような塩は通常底部に
集まることなく排出される。

炭化水素廃棄物の炭素および水素は急速に酸化される。
従ってこれらにより酸化物が形成され、このような酸化
物には二酸化炭素さらには水が含まれる。これらは処理
において何等問題を生じない。また廃棄物中にハロゲン
や金属が存在すると仮定すればこれらは塩を形成する。
これらの塩は分離して流れが水面に近付くにつれて再び
溶解される。これらは水の流れにより後述するように井
戸から外に流される。

生体細胞が水中に入っている場合、これらは一般にまず
チャンバー20に入る前においても高熱により殺され、次
いで反応チャンバ内で起こる反応により殺され、酸化さ
れる。

反応チャンバ20内の加熱について考えてみると、図中38
で示したのは電源であり、その一方はケーシングにアー
スされ、他端は導線40に接続されている。導線40は反応
チャンバ20まで延びており絶縁材により被覆されてその
長さ沿いでは導線40から電流の流れは生じないようにな
っているが、先端42では露出している。この先端42は反
応チャンバ内に位置しており、ケーシング10に向かう半
径方向外側への電流の流れを発生させる。従ってケーシ
ングに向かうアース側への電流の経路が周囲の液体によ
り形成される。このような先端42からの電流は反応の開
始に利用される。周囲の地面の穴底部における反応開始
前の温度は70〜80℃であると仮定される。また、井戸は
底穴の圧力がほぼ3200psi（225kg/cm²）を越えるような
高さの直立水柱を備えているものと仮定され、この時点
では単なる直立水柱に過ぎない。水柱が様々な廃棄物を
多く含んでいるものとしてもその解析はこの説明には重
要ではない。またこの時点での先端42を取り巻く水の誘
電率は80以上であると仮定される。しかしながら、廃棄
物中には誘電率を80よりも幾分か下げるに充分な量の導
電性材料が存在するであろう。誘電率が80以下になるこ
とはスタートアップ条件において重要ではないが、誘電
率が80であると悪い結果をもたらすものと考えられる。
スタートアップにおいて流れは一時的に減少されて反応
チャンバ内の水の加熱が行なわれる。

電流がまず導線の先端42から流れて半径方向外側に伝わ
り、このような電流により熱が生ずる。ここで、井戸が
セメントの外被12で取囲まれていることを想起し、さら
にこれが周囲の地層により囲まれていることを想起する
と、熱の幾分かは金属製のケーシング10から伝導逸散す
るが、先端42の近傍に発生した熱はほぼ補捉される。電
流を何回も流すと反応チャンバ20内に十分な熱が集って
チャンバ内の温度が上昇する。また、このような作用が
一般に70〜80゜の雰囲気温度で開始されるとすると、温
度は臨界温度に到達するまで上昇させられる。必然的に
温度レベルは臨界超過温度である374℃に極限的に近付
く。この様な温度の増加によって誘電率が多かれ少なか
れ直線的に減少する。つまり、誘電率は約25℃において
一般に約80である。このような誘電率は臨界超過温度近
傍の水では漸落して結局約10以下まで降下する。このよ
うな降下によって所要電流が減少し、反応チャンバ20内
の熱の容積が促進される。反応チャンバ20はすぐに臨界
超過状態となり、それによってチャンバ20内の部位の廃
棄物分子が流動化され、すなわちこれらの分子が臨界超
過状態の水にさらされて酸化される。このようなスター
トアップはほとんど純水に近い水で行なうことができ、
水が燃焼可能な廃棄物を含んでいるならばさらに多くの
熱を発生させることによりプロセスがスピードアップす
る。

ポンプ24は操作の開始時に切替えられる。臨界超過条件
が達せられる以前でも多少の酸化が行なわれる。加圧空
気が導管を通じて圧送され、先端28から放出される。空
気は単に泡となって先端28から出るだけではない。臨界
超過条件に近付くに従って酸素の水への溶解性が急激に
高まり、空気の溶解に伴って泡のサイズが小さくなる。
酸素は水に簡単に溶解し、HCMSNを含む廃棄物分子の酸
化が可能となる。この時点で酸素は水中に導かれてい
る。廃棄物を含んだ水は井戸の底部に流れて酸素を共連
れにする。水は閉じこめられて流れに入ることが出来な
い状態を考えると、この状態での水の臨界超過性は水を
正確には液体ではない臨界超過流体として表わすのがよ
り明確になる。この状態ではチャンバ20内の水は密度変
化が生ずるが、直率水柱の状態のままである。臨界超過
状態においてこのような密度は水の臨界密度である0.32
5g/cm3をついには越えてしまう。空気（より高価なアプ
ローチが望まれる場合には酸素）の絶間ない流れが廃棄
物を含む水の絶間ない流れに注がれる。水は次いでリリ
ーフ弁34を通って上部から排出される。このリリーフ弁
34はシステムの背圧を適当に保つように調節されてお
り、流入および流出を保ちつつチャンバ内に臨界超過圧
力を確実に保持できるようになっている。

このような圧力は3200psi（225kg/cm²）を越える圧力で
あるとみなされるべきである。この圧力はそのような圧
力を受ける深さの井戸を利用することによって得ること
ができる。井戸の深さが十分でない場合には背圧弁34が
井戸の圧力ヘッドを十分に保つ。井戸が浅い場合にはシ
ステムの背圧を反応チャンバ20内の圧力が3200psi（225
kg/cm²）を越えるように保たねばならない。また井戸が
深い場合には背圧は事実上ゼロまで減ずることができ
る。

廃棄物の流れは酸化可能な有機物材料を実質的に十分に
含むものが望ましい。ここで酸化可能という用語は必ず
しも空気中の酸素で燃焼可能なものを指すものではな
く、いわば水の作用により変換が生ずるがチャンバ20内
で酸化可能な材料をむしろ指すものである。チャンバ20
内に導かれた廃棄物の酸化が一旦始まると、このような
酸化は引続き行なわれる。このため、電源を切替えて所
要電流を少なくすることができる。また電気加熱時間を
短縮することもできる。このような操作は或意味におい
て自己維持性を有している。すなわち、チャンバ20の近
傍におけるHCMSNの燃焼により十分な熱が発せられてチ
ャンバ20が臨界超過温度に保たれるのである。このよう
な維持温度は一般に374℃〜約400℃であるのが望まし
い。この温度レベルを越えるエネルギーは無用である
が、電流を調節して定温制御し、廃棄材料の燃焼の開始
後においても悪作用を避けるようにすることが望まし
い。

上記のようにこのようなプロセスは自己維持性を有して
おり、十分な量の可燃性有機廃棄物を連続的に導入する
ことにより理想的に自己維持されるものである。必要と
される量の正確な値は一般に比較的少なく、システムの
全処理量のほんの数パーセント以下である。つまり、供
給廃棄物が約0.02％〜５％の廃棄材料を含んでいる場
合、廃棄物の投入量は燃焼を継続して続けるに充分であ
る。決定要素は流量と濃度である。井戸の熱損を考える
と、500ガロン／分（1900リットル／分）の流量で200pp
mの可燃性炭化水素を含むものであれば操作を維持でき
る。

このような条件が揃えばシステムの運転には少なくとも
臨界超過条件を維持するのにそれ以上のエネルギーの投
入を必要としない。必要とされるのはポンプへのパワー
入力のみである。廃棄物は一般に水性溶解物の形で送ら
れ、また空気も必要であるので、操作の維持に必要な唯
一のエネルギー消費機構は二基のポンプだけである。

チャンバ20内に発生した熱の幾分かは周囲の地面に吸収
される。井戸は十分に断熱することができるので排出さ
れる純化廃棄流体は実際上十分に清浄なものとなり、ま
た十分に高温なためこれから幾分かのエネルギーを回収
してポンプその他の設備の運転に利用できる。つまり、
廃棄物が変換装置に供給されている限り自己維持性をほ
ぼ完全に保つことができる。

実用上、チュービングやケーシングは小電流により保護
される。井戸内の温度や加えられる圧力が上昇すると水
に溶解した酸素および特に二酸化炭素が金属製のパイプ
に影響を及ぼす。腐蝕抵抗を有するステンレスは高価で
あり、陰極電極システムにより保護されている場合には
軟質鋼を利用できる。これは条件によるが、パイプやチ
ュービングの底部がそのような型式で保護されているの
が望ましい。

供給水の下向きの流れと温水の上方への排出とにより向
流熱交換が行なわれる。このような向流によって断熱平
衡の維持が可能となる。排出される温水により単位時間
あたり最百万BTU（1BTU＝0.252kcal）の熱エネルギーが
送られる。このような熱を廃棄せずに供給水予熱装置に
より利用して供給水の加熱に利用することができる。事
実、水中の可燃燃料にもよるが、井戸から放出される熱
は井戸の運転に必要なエネルギー、すなわち主にポンプ
のパワーとして利用されるエネルギーを越えるものであ
る。これは燃料の供給量を変化させることで変えること
ができる。

高圧の反応チャンバを地下に配置したことにより安全性
が高まっており、これは地面に配置される高圧高温設備
に代わるものである。また、高圧部位を地下に隔絶する
ことで安全性が確保されている。このような構成はコス
ト節減にも寄与する。

井戸は通常隔絶されたチャンバを形成しており、このた
め井戸からの流出しまたは井戸へ流入する水の損失が最
小となっている。またパイプのまわりをセメントで囲む
ことにより熱のコントロールが可能となり、熱損失を制
限することができる。さらに、井戸の底部のチャンバは
高温で地面下の層により取囲まれているので温度差が少
なくなり、熱損失が減少する。

以上に一般的な作用を述べたが、熱は徐々に供給されて
温度を臨界超過条件まで上昇させ始める。これが達せら
れて運転サイクルが一旦開始すると井戸から排出される
流水は実質的に浄化されたものとなる。つまり、井戸内
に投入された廃棄混合物が実質的に変換される。流出水
は様々な炭化水素の燃焼の結果二酸化炭素を含んでい
る。また流出水には塩も含まれる。浄化された水はリリ
ーフ弁34を通って排出され、かくして浄化を簡単に行な
うことができる。浄化水は水銀、ナトリウム等の塩のよ
うな一般的な金属塩を主として含んでいる。これはもち
ろん井戸に導かれる廃棄物の実際的な成分により変って
くる。

以上の説明は本発明の好ましい実施例に関するもので、
本発明の範囲は特許請求の範囲にのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す廃水中の有機廃棄物を湿
式酸化するための装置の断面図である。 10……井戸のケーシング（金属） 12……井戸の外被（セメント） 14……蓋部材 20……反応チャンバ 22……栓 24……空気ポンプ 26……空気流入チュービング 30……廃水流入チュービング 38……直流電源 40……被覆導線 42……先端導体部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するための
方法であって、（ａ）有機廃棄物を含む廃水を断熱された深井戸内に流
入させ、（ｂ）前記廃水の流れの中に酸素を連続的に圧入し、（ｃ）前記井戸底部の圧力が水を臨界超過状態とするに
要する圧力に増加する深さまで前記廃水を井戸内に導
き、（ｄ）前記井戸の底部の廃水に地上の制御機構を介して
電流を流し、廃水に適度の抵抗熱を発生させて前記井戸
の底部の廃水を初期加熱し、廃水中の廃棄物の酸化を生
起させ、（ｅ）連続して流入される廃水中の有機廃棄物を酸化さ
せて前記井戸内に熱の発生を継続させて臨界超過水に必
要な温度を維持し、有機廃棄物の酸化により発熱状態が
保持された後は前記制御機構を介する初期加熱を終了さ
せ、（ｆ）前記井戸内で廃水中の有機廃棄物の湿式酸化を引
続き行なうために、井戸の底部に処理すべき廃水を継続
的に流入させるとともに、流入廃水に酸素を処理期間に
わたって圧入し、廃棄物の酸化に伴う発熱で水の臨界超
過温度を維持して廃棄物の処理を実施し、処理された廃
水を酸化生成物と共に井戸から排出させることを特徴とする廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するた
めの方法。
【請求項２】処理すべき廃水を井戸中心の廃水流入チュ
ービングを通じて前記井戸の底部に吹き出し、井戸周面
のケーシングの底部で水流を反転させ、不溶性沈降物を
底部から洗い流して前記周面ケーシング内を処理された
廃水と共に上昇させ井戸の頂部から排出する特許請求の
範囲第１項記載の廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するた
めの方法。
【請求項３】電流を前記廃水流入チュービングの下部に
おいて、廃水を通じて前記井戸内の金属製チュービング
類に向けて流すことにより金属製チュービング類に対す
る陰極保護を行なう特許請求の範囲第２項記載の廃水中
の有機廃棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項４】前記酸素の圧入のために圧縮空気を井戸の
中心に設けたチュービングストリングを介して所定の深
さまで流して空気で廃水中で泡立たせ、空気を伴う流れ
を井戸内のかなりの深さまで起こして空気中の酸素が廃
水の表面張力の減少にともなって溶解しさらに有機廃棄
物を酸化させる特許請求の範囲第２項記載の廃水中の有
機廃棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項５】前記圧縮空気が、断熱された井戸の底部か
ら前記周面のケーシング内を上方へ流出される処理済み
の高温廃水によって前記金属チュービングを介して少な
くとも予め加熱されて下方へ流入される未処理の廃水中
に放出される特許請求の範囲第４項記載の廃水中の有機
廃棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項６】前記井戸の底部には該井戸の深さにより決
定される所定の深さに底を限定する栓機構が設けられて
おり、井戸周面のケーシングによりこの栓機構の部位で
所定の圧力を有する直立水柱が形成保持され、さらに地
上の部位で流入される廃水に補助的な圧力を加えて前記
栓機構の部位でその直立水柱に臨界超過圧力が得られる
ようにする特許請求の範囲第１項記載の廃水中の有機廃
棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項７】前記井戸の頂部を蓋部材で閉鎖し、かつ廃
水の流入および排出用チュービングをそれぞれこの蓋部
材に貫通保持させ、井戸内の圧力を保持する特許請求の
範囲第１項記載の廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するた
めの方法。
【請求項８】井戸の底部における水圧を変えるために、
廃水流入圧力を調整する特許請求の範囲第６項記載の廃
水中の有機廃棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項９】前記井戸の地上部分で直流電源の一極をチ
ュービングを介してアースに接続し、他極を導線を介し
て廃水流入チュービング内の底部に設けた先端の導体部
分に連結して廃水中に放電させ、該電極先端部分からの
電流を反応チャンバ内の廃水に通すことで廃水を加熱
し、次いで電流を弱くしてチャンバ内に前記の陰極保護
電流を流す特許請求の範囲第３項記載の廃水中の有機廃
棄物を湿式酸化するための方法。
【請求項１０】前記直流電源と前記先端の導体部分とを
繋ぐ導線を絶縁被覆して、前記井戸の内部における放電
を井戸底部の反応チャンバ内に限定する特許請求の範囲
第９項記載の廃水中の有機廃棄物を湿式酸化するための
方法。