(57)【要約】  本発明の目的は、下水汚泥処理にあたりエネルギーの省力化を図るための手段を提供することにある。  すなわち本発明は、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を含水物質と接触させ処理後の前記物質と前記含水物質由来の水分を含有する液相とに分離する脱水槽、液相から常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器、気化した物質の気体と排水とを分離する分離機と、気体を凝縮して液化物とする凝縮器と、大気、下水、温排水および地下水のうちから選ばれる二以上の外部熱源、各外部熱源の外部熱の温度を検知する外部熱温度検知器、外部熱温度検知器により検知された外部熱の温度に基づき外部熱源Ａと外部熱源Ｂを特定し前記外部熱源Ａの外部熱の供給先を蒸発器に、前記外部熱源Ｂの外部熱の供給先を凝縮器に制御する外部熱供給先制御手段を有することを特徴とする含水物質の処理システムを提供する。
2008111483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を含水物質と接触させ処理後の前記含水物質と前記含水物質由来の水分を含有する液相とに分離する脱水槽と、
前記液相から常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器と、
気化した前記物質の気体と排水とを分離する分離機と、
前記気体を凝縮して液化物とする凝縮器と、
大気、下水、温排水および地下水のうちから選ばれる二以上の外部熱源と、
各外部熱源の外部熱の温度を検知する外部熱温度検知器と、
前記外部熱温度検知器により検知された外部熱の温度に基づき、外部熱源Ａと、外部熱源Ａより低い外部熱を発する外部熱源Ｂを特定し、前記外部熱源Ａの外部熱の供給先を蒸発器に、前記外部熱源Ｂの外部熱の供給先を凝縮器に制御する外部熱供給先制御手段
を有することを特徴とする含水物質の処理システム。
【請求項２】
外部熱供給先制御手段は、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がない場合に外部熱の蒸発器および／または凝縮器への供給を停止させることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
常温常圧の条件下で気体である物質の気体を加圧する圧縮機と、
前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには圧縮機を作動させる圧縮機制御手段とを
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項４】
前記圧縮機制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには圧縮機を作動させる、請求項３に記載の処理システム。
【請求項５】
常温常圧の条件下で気体である物質の液体を冷却する冷却器と、
前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには冷却器を作動させる冷却器制御手段とを
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項６】
前記冷却器制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには冷却器を作動させる請求項５に記載の処理システム。
【請求項７】
前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａ、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ｂ、前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、の間で熱交換を行う熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の処理システム。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段との間で熱交換を行うものであり、
前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂの温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないとき熱交換器を作動させる熱交換器制御手段を
更に備えることを特徴とする請求項７に記載の処理システム。
【請求項９】
前記熱交換器制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないとき熱交換器を作動させる請求項８に記載の処理システム。
【請求項１０】
前記脱水槽、蒸発器、分離機および凝縮器は回路を形成し、該回路を、常温常圧の条件下で気体である物質が循環するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項１１】
前記常温常圧の条件下で気体である物質は、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン、アセトアルデヒド、ブタン、およびプロパンから選ばれる１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水物質の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来様々な含水物質が知られているが、その再利用や品質向上の観点から、含水物質の処理手段が種々開発されている。
例えば、下水道から発生する下水汚泥の処理方法としては、焼却して焼却灰を埋立て処分するのが一般的であった。しかし、焼却に当たっては下水汚泥中の多量の水分を濃縮処理、脱水処理、乾燥処理を適宜組み合わせた前処理を行う必要があり、処理が困難であった。また、下水汚泥は大量に排出されるものであるのに対し、埋立地の確保には限界があることから、再利用のための技術も望まれていた。【０００３】
一方、脱水技術の一つとして、油中改質法（例えば特開２０００−２９０６７３号公報（特許文献１）参照）では、水分含有固体として石炭を想定し、油中スラリー化した水分含有固体を１５０℃以上で加熱処理することで水分含有固体の水分を蒸発させる。操作温度では殆ど蒸発しない液体状の油を加熱媒体とすることで、水だけが選択的に蒸発するため、水蒸気が希釈されることはなく、水蒸気が有する蒸発潜熱の密度は低下しない。このため、油中改質法では、水蒸気が有する蒸発潜熱を効率的に回収可能だと思われる。とりわけ、石炭の脱水に関しては、既存の手法のうち、油中改質法の所要エネルギーが最も小さいと考えられている。しかしながら、油中改質法では、水よりも沸点が高い油を石炭と分離（脱油）するために、遠心分離や１５０℃を上回る温度での加熱操作が必要であるので、脱油工程での消費エネルギーが脱水工程での消費エネルギーを上回り、未だ本格的な商業運転は為されていない。【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９０６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、含水物質処理にあたりエネルギーの省力化を図るための手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の発明を提供するものである。
〔１〕  常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を含水物質と接触させ処理後の前記含水物質と前記含水物質由来の水分を含有する液相とに分離する脱水槽と、前記液相から常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器と、気化した前記物質の気体と排水とを分離する分離機と、前記気体を凝縮して液化物とする凝縮器と、大気、下水、温排水および地下水のうちから選ばれる二以上の外部熱源と、各外部熱源の外部熱の温度を検知する外部熱温度検知器と、前記外部熱温度検知器により検知された外部熱の温度に基づき、外部熱源Ａと、外部熱源Ａより低い外部熱を発する外部熱源Ｂを特定し、前記外部熱源Ａの外部熱の供給先を蒸発器に、前記外部熱源Ｂの外部熱の供給先を凝縮器に制御する外部熱供給先制御手段を有することを特徴とする含水物質の処理システム。
〔２〕  外部熱供給先制御手段は、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がない場合に外部熱の蒸発器および／または凝縮器への供給を停止させることを特徴とする〔１〕に記載の処理システム。
〔３〕  常温常圧の条件下で気体である物質の気体を加圧する圧縮機と、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには圧縮機を作動させる圧縮機制御手段とを更に備えることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の処理システム。
〔４〕  前記圧縮機制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには圧縮機を作動させる、〔３〕に記載の処理システム。
〔５〕  常温常圧の条件下で気体である物質の液体を冷却する冷却器と、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには冷却器を作動させる冷却器制御手段とを更に備えることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載の処理システム。
〔６〕  前記冷却器制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには冷却器を作動させる〔５〕に記載の処理システム。
〔７〕  前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａ、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ｂ、前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、の間で熱交換を行う熱交換器を更に備えることを特徴とする〔５〕または〔６〕に記載の処理システム。
〔８〕  前記熱交換器は、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段との間で熱交換を行うものであり、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂの温度差が小さいとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないとき熱交換器を作動させる熱交換器制御手段とを更に備えることを特徴とする〔７〕に記載の処理システム。
〔９〕  前記熱交換器制御手段は、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満であるとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないとき熱交換器を作動させる〔８〕に記載の処理システム。
〔１０〕  前記脱水槽、蒸発器、分離機および凝縮器は回路を形成し、該回路を、常温常圧の条件下で気体である物質が循環するように構成されることを特徴とする〔１〕〜〔９〕のいずれか一項に記載の処理システム。
〔１１〕  前記常温常圧の条件下で気体である物質は、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン、アセトアルデヒド、ブタン、およびプロパンから選ばれる１種または２種以上の混合物であることを特徴とする〔１〕〜〔１０〕のいずれか一項に記載の処理システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、常温常圧の条件下で気体である物質を用いる含水物質の処理システムにおいて、前記物質の液化や気化のための温度調節に各種の外部熱源を有効活用することができるので、下水汚泥などの処理エネルギーの省力化を図ることができる。更に、本発明は広く様々な種類の、様々な水分含量の含水物質に一律に適用することができ、例えば石炭の脱水に応用すれば、高品質の石炭を効率よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の処理システムの本発明の一例である処理システム０１の概念図である。
【図２】図２は本発明の処理システムの本発明の一例である処理システム０２の概念図である。
【図３】図３は本発明の処理システムの構成の一例を示す概略図である。
【図４】図４は本発明の処理システムの本発明の脱臭装置の一例である処理システム０３の概念図である。
【図５】図５は本発明の処理システムの構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０００９】
１０，２０  処理設備
１１  脱水槽
１２  蒸発器
１３  分離機
１４  凝縮器
１５  外部熱温度検知器
１６  外部熱供給先制御手段
１７Ａ、１７Ｂ  外気供給ファン
１８  減圧弁
２２  下水流路
２３Ａ、２３Ｂ  切り替え弁
３１  圧縮機
３２  熱交換器
３３  冷却器
３４Ａ、３４Ｂ  切り替え弁
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ  切り替え弁
３７  圧縮機制御手段
３８  熱交換器制御手段
３９  冷却器制御手段
４１  下水汚泥供給部
４２  下水汚泥
４３  ＤＭＥ（ジメチルエーテル）液化物供給部
４４、５７、６０  ＤＭＥ液化物
４５  固相
４６  液相
４７、５２、５４  処理物
４８、５５  ＤＭＥ気化物
４９  水分（排水）
５０  外部熱源
５１  外部熱源の温度
５６  ＤＭＥ気化物／液化物
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の処理対象は、含水物質である。含水物質とは、水分を含む物質を意味する。「水分」とは、水又は水溶液を意味し、その組成、由来等は特に問わない。例えば、水、血液、体液、汚水を挙げることができる。「含有する」とは、上述の水分が何らかの物質に含まれていることを意味する。何らかの物質としてはサイズ、成分共に特に限定されないが、含水物質として固体やスラリー状の形態となることが好ましい。含水物質中における水分の存在態様についても特に限定されず、内部に包接されている水分や外表面に、固体粒子間、場合によっては固体粒子の内側にある細孔に存在するものであっても良い。そして、含水物質の含水率は特に限定されないが、通常は２０〜９８重量％、好ましくは３５〜８５重量％である。これらの含水物質は、水分を含むものであれば、予め他の脱水処理がなされた後のものであってもよい。【００１１】
このような含水物質としては、具体的には例えば、下水汚泥を挙げることができる。ここで下水汚泥とは、家庭排水や工業排水等の排水を扱う下水処理場から排出される汚泥を意味し、脱水ケーキも含むものとする。脱水ケーキとは、下水汚泥を脱水して得られる固形の物質を意味する。下水汚泥から脱水ケーキを得るための方法は、例えばフィルター、スクリュー、遠心機、ロール等を備えた装置による濾過濃縮、固液分離、圧搾があるが、本発明で用いられる脱水ケーキは、これらの方法を適宜選択して得ることができ、濾過濃縮および圧搾を組み合わせてえられるものが好ましい。脱水ケーキを製造するための装置としては、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープレスなどが挙げられる。下水汚泥中（脱水ケーキを含む。）の水分量は、一般に７５〜８５重量％（７８重量％程度）とされる。また、含水物質のその他の例としては、石炭、高分子吸収体（使用済みの紙おむつ、生理用品など）、生物（雑草、花束、クラゲ等）、バイオマス原料（ウッドチップ、残飯、生ごみ、その他いわゆる廃棄物）、土壌等を挙げることができる。この中でも石炭への応用により、高品質の石炭を効率よく得ることができる。石炭とは、採掘後のものそのままであっても、また、その後何らかの脱水処理（例えば、油中改質法（特開２０００−２９０６７３号公報参照）、乾燥不活性気体を用いた脱水手法（特開平１０−３３８６５３号公報参照））がなされたものであっても、本発明の対象とすることができる。石炭の含水率は、通常２０〜８０重量％、好ましくは３５〜６７重量％である。石炭の種類としては、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭を挙げることができる。【００１２】
〔本発明の第一の実施形態の概略〕
本発明の第一の実施形態の処理システムは、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を含水物質と接触させ処理後の前記含水物質と前記含水物質由来の水分を含有する液相とに分離する脱水槽、前記液相から常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器、気化した前記物質の気体と排水とを分離する分離機、前記気体を凝縮して液化物とする凝縮器、大気、下水、温排水および地下水のうちから選ばれる二以上の外部熱源、各外部熱源の外部熱の温度を検知する外部熱温度検知器、および前記外部熱温度検知器により検知された外部熱の温度に基づき、外部熱源Ａと、外部熱源Ａより低い外部熱を発する外部熱源Ｂを特定し、前記外部熱源Ａの外部熱の供給先を蒸発器に、前記外部熱源Ｂの外部熱の供給先を凝縮器に制御する外部熱供給先制御手段を有することを特徴とする。【００１３】
脱水槽としては、下水汚泥と常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を収容できる液槽などが挙げられる。接触効率を向上させるため、必要に応じて、複数の液槽を直列して回路で連結する形式や、液槽に攪拌装置を備える等であってもよい。【００１４】
常温常圧の条件下で気体である物質とは、常温かつ常圧の範囲内に含まれる任意の温度および圧力条件下において少なくとも気体状態で存在する物質を意味する。すなわち、常温かつ常圧の範囲内に含まれる温度Ａおよび圧力Ｂの条件下において気体状態を示す物質であれば、常温常圧の条件下で含まれる温度Ａ以外の温度および圧力Ｂ以外の圧力においては気体状態を示さないものであっても良い。【００１５】
ここで常温とは外気温に近い温度を意味し、一般には−１０〜５０℃、特に０〜４０℃の範囲を意味する。また、常圧とは外気圧に近い圧力を意味し、一般に１気圧前後の範囲を意味する。【００１６】
常温常圧の条件下で気体である物質としては、具体的には、２５℃および１気圧の条件下で気体である物質、０℃および１気圧の条件下で気体である物質が好ましく、特に、２５℃および１気圧の条件下で気体状態であり、かつ０℃および１気圧の条件下でも気体である物質がもっとも好ましい。【００１７】
常温常圧の条件下で気体である物質は、少ない所要エネルギーでの脱水を可能とする観点から、沸点が常温付近またはそれ以下である物質であることが好ましい。特に沸点が２５℃以下、中でも１０℃以下、さらに−５℃以下が好ましい。沸点が常温を超える物質であると、該物質を気化させるために高温のエネルギー源が必要となり、脱水に要するエネルギーが増大することが予想されるので、好ましくない。【００１８】
このような、本発明で用いる常温常圧の条件下で気体である物質としては、具体的には、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン、アセトアルデヒド、ブタン、プロパンなどが挙げられる。これらは１種で用いても、または２種以上混合して用いてもよい。中でも好ましいのは、ジメチルエーテル単独、およびジメチルエーテルと具体例として上述した他の物質との混合物である。【００１９】
ジメチルエーテルは、１気圧における沸点が−２４．８℃であり、−１０℃〜５０℃の大気圧において気体である。高効率なジメチルエーテルの製造方法および製造装置は、例えば特開平１１−１３０７１４号公報、特開平１０−１９５００９号公報、特開平１０−１９５００８号公報、特開平１０−１８２５２７号〜特開平１０−１８２５３５号の各公報、特開平０９−３０９８５０号〜特開平０９−３０９８５２号の各公報、特開平０９−２８６７５４号公報、特開平０９−１７３８６３号公報、特開平０９−１７３８４８号公報、特開平０９−１７３８４５号公報などに開示されており、これらに開示された技術に従い容易に得ることができる。【００２０】
分離機は、常温常圧の条件下で気体である物質の回収率を上げ、廃水の分離を促進するための加熱手段を備えた脱気塔を備えていてもよい。更に、常温常圧の条件下で気体である物質の蒸発潜熱を回収するための膨張機を備えていてもよい。【００２１】
外部熱源とは設備外の熱源を意味し、本発明においては、大気、下水、温排水および地下水のうちから選ばれる二以上の熱源である。大気とは装置を取り巻く空気を意味する。下水は、汚泥分離前或いは後の下水を意味する。温排水とは、焼却施設や発電所等から排出される温水を意味し、その温度は焼却廃熱などに依存する。また、地下水とは、地中に存在する水を意味し、その温度は地中熱などに依存する。外部熱源の外部熱の温度範囲は、季節や設備の立地条件などにより変動するが、通常、大気は−１０℃から４０℃、下水は１５〜２５℃、温排水は４０〜８０℃、地下水は１０〜２０℃である。このうち、外部熱源には、少なくとも大気および下水のいずれかが含まれることが好ましく、特に、大気および下水の組み合わせが好ましい。
これらの外部熱源は、下記のように蒸発器または凝縮器に供給されるが、その際の外部熱供給手段としては、大気の場合は外気供給ファン、下水、温排水、地下水の場合は流路を利用することができる。【００２２】
外部熱供給先制御手段は、前記外部熱温度検知器により検知された外部熱の温度に基づき、外部熱源Ａと、外部熱源Ａより低い外部熱を発する外部熱源Ｂを特定し、前記外部熱源Ａの外部熱の供給先を蒸発器に、前記外部熱源Ｂの外部熱の供給先を凝縮器に制御する。すなわち例えば、前記外部熱源が、大気と下水の場合には、外部熱温度検知器により検知された大気の温度が３０℃であり、下水の温度が１５℃である場合には、大気の供給先を蒸発器となるように制御し、下水の供給先を凝縮器となるように制御する。一方、外部熱供給先制御手段は、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がない場合に外部熱の蒸発器および／または凝縮器への供給を停止させることが好ましい。このような外部熱供給先制御手段としては例えば、回路上の各外部熱源の上流に設置した切り替え弁を制御する手段などが挙げられる。【００２３】
〔本発明の第一の実施形態の概念図による説明（図１、図２）〕
本発明の処理システムの基本的な概略を、図１および図２を参照しながら説明する。図１は本発明の処理システムの例である処理システム０１を概念的に示した図であり、図２は本発明の処理システムの例である処理システム０２を概念的に示した図である。以下まず図１を説明し、その後図２について図１との相違部分のみ説明する。【００２４】
図１の処理システム０１は、脱水槽１１、蒸発器１２、分離機１３、凝縮器１４、外部熱温度検知器１５、および外部熱供給先制御手段１６を備える。さらに、下水汚泥４２を脱水槽１１に供給するための下水汚泥供給部４１、及びＤＭＥ液化物４４を脱水槽１１に供給するＤＭＥ液化物供給部４３を備える。【００２５】
図１に示す処理システム０１において、下水汚泥供給部４１からは下水汚泥４２が、ＤＭＥ液化物供給部４３からはＤＭＥ液化物４４が、それぞれ脱水槽１１に供給される。脱水槽１１においては下水汚泥の、固相４５（固体状またはゲル状部分）が分離除去され、残った液相４６が蒸発器１２に供給される。蒸発器１２ではＤＭＥの気化処理が行われるが、気化の際の温度条件および／または圧力条件は、上記脱水槽１１における各条件よりも高温、低圧に設定することができる。温度条件および／または圧力条件については既に説明したとおりである。蒸発器１２の処理物４７は分離機１３に送られ、ここでＤＭＥ気化物４８と水分（排水）４９とに分離される。このＤＭＥ気化物４８は凝縮器１４に供給され凝縮されＤＭＥ液化物６０となる。【００２６】
処理システム０１において、外部熱源５０としては大気、下水、温排水および地下水が用意されている。大気、下水、温排水および地下水のそれぞれの温度５１−１〜５１−４は外部熱温度検知器１５により検知される。外部熱温度検知器１５が検知した温度５１−１〜５１−４に基づき、外部熱供給先制御手段１６がどの外部熱源を外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂとするかを決定する。例えば大気の温度５１−１よりも温排水５１−３の温度が低い場合には、大気を外部熱源Ａ、温排水を外部熱源Ｂとして決定する。そして、外部熱供給先制御手段１６は、外部熱源Ａ（上記の例では大気）の外部熱の供給先を蒸発器１２に、外部熱源Ｂ（上記の例では温排水）の外部熱の供給先を凝縮器１４に制御する。【００２７】
なお、外部熱供給先制御手段１６は外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂの温度差を決定したものの温度差が小さい場合、或いは温度差がない場合には、外部熱供給先制御手段１６は、蒸発器１２や凝縮器１４への外部熱の提供を停止することができる。また、外部熱源の間に温度差がないことを外部熱供給先制御手段１６が検知すると、外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂを決定できないので、外部熱の提供ができない。【００２８】
次に図２の処理システム０２について説明する。処理システム０２においては、凝縮器１４から得られるＤＭＥ液化物６０を脱水槽１１に再び供給する。ＤＭＥ液化物６０の供給のみで脱水槽１１へのＤＭＥ供給量が充分であればＤＭＥ液化物供給部４３からのＤＭＥ液化物４４の供給を停止することもできる。この処理システム０２によりＤＭＥのリサイクルを図り、資源保護につなげることができる。【００２９】
〔本発明の第一の実施形態の具体例（図３）〕
本発明の第一の実施形態に係る処理システムを図３に示す。図３の処理設備１０においては、脱水槽１１、蒸発器１２、分離機１３および凝縮器１４が回路を形成している。回路外に外部熱温度検知器１５、外部熱供給先制御手段１６、および外気供給ファン１７Ａおよび１７Ｂが直列して連結され、液化ジメチルエーテルを気化させる際の圧力を調整するための減圧弁１８が、脱水槽１１と蒸発器１２との間に設けられている。更に、外部熱供給先制御手段１６が、下水流路２２上の第一の切り替え弁２３Ａおよび第二の切り替え弁２３Ｂを連結している。尚、図示しないが、脱水槽１１には、ＤＭＥタンクが接続され、ＤＭＥが系内に補充される。
第一の実施形態に係る処理システムにおいては、蒸発器１２および凝縮器１４のいずれかが、外部熱源により温度調節される。【００３０】
第一の実施形態に係る処理システムにおける常温常圧の条件下で気体である物質の経路は次の通りである。
常温常圧の条件下で気体である物質は液化物として脱水槽１１に供給されて下水汚泥と接触し、その水分を溶解し、蒸発器１２へと向かう。蒸発器１２において、常温常圧の条件下で気体である物質は前記水分と分離され再び過熱ガスとなる。蒸発器１２を出た気体および水分は、分離機１３において気体と排水とに分離される。排水は廃棄され、一方気体は凝縮器１４に送られ冷却により過冷却液（常温常圧の条件下で気体である物質の液化物）となり、この過冷却液が脱水槽１１に供給されて再び下水汚泥と接触する。【００３１】
また、下水汚泥は脱水槽１１に供給され、下水汚泥が常温常圧の条件下で気体である物質（液体）中に溶出する。下水汚泥中の、上記物質中に溶存する成分（主として水分）の流れは、図３中点線で示されている通りであり、まず前記物質（液体）中に溶存する形態で蒸発器１２に到達する。蒸発器１２で常温常圧の条件下で気体である物質の液体の大部分が気化し、これと同時に溶存していた水分が分離され、分離機１３に到達する。分離機１３において、前記物質の蒸気と水分とに分けられ、水分は排水として除去される。【００３２】
そして、外部熱の供給経路は、次の通りである。外部熱温度検知器１５が、外気が３０℃であり、下水が１５℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６は外気を外部熱源Ａとして特定し、蒸発器１２近傍の外気供給ファン１７Ａを作動させ、蒸発器１２に外気を送る。これと同時に、下水を外部熱源Ｂとして特定し、外部熱供給先制御手段１６は下水流路２２上の第一の切り替え弁２３Ａを凝縮器側に切り替えて下水供給を開始する。【００３３】
一方、外部熱温度検知器１５が、外気が０℃であり、下水が２０℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６は下水を外部熱源Ａとして特定し、下水流路２２上の第一の切り替え弁２３Ａを開き蒸発器に下水供給を開始する。一方外部熱供給先制御手段１６は、外気を外部熱源Ｂとして特定し、凝縮器１４近傍の外気供給ファン１７Ｂを作動させ、凝縮器１４に外気を送る。【００３４】
一方、外部熱温度検知器１５が、外気も下水も２０℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６は外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂを特定せずに、外気供給ファン１７Ａを停止する。これと同時に、外部熱供給先制御手段１６は下水流路の第二の切り替え弁２３Ｂを凝縮器側に切り替える。【００３５】
このように、図３の設備装置で汚泥を処理する場合には、外部熱源である外気と下水との温度差に応じた制御が可能である。すなわち、外気が下水よりも高温のときは、外気を蒸発器の温度調節に、下水を凝縮器の温度調節に用いることができる。一方、下水が外気よりも高温のときは、下水を蒸発器の温度調節に、外気を凝縮器の温度調節に用いることができる。
尚、第一の実施形態の処理システムにおいては、外部熱源の温度に差がない場合の温度調節手段については特に限定されない。【００３６】
〔本発明の第二の実施形態の概略〕
本発明の処理システムは、上記本発明の第一の実施形態における各手段の他、常温常圧の条件下で気体である物質の気体を加圧する圧縮機と、前記圧縮機を制御する圧縮機制御手段とを更に有するものであってもよい。
圧縮機は、常温常圧の条件下で気体である物質の蒸気を加圧するものであればよく、電動式のものであってもよいし、回路から分離された常温常圧の条件下で気体である物質の蒸発潜熱等を回収利用するものであってもよい。
圧縮機制御手段は、外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、具体的には例えば１５℃未満のとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには圧縮機を作動させる。例えば、回路上の圧縮機の上流に設置した切り替え弁を制御する手段などが挙げられる。【００３７】
本発明の処理システムは、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａ、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ｂ、前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段と、これらの間で熱交換を行う熱交換器を更に備えることが好ましい。このように、高温の機関と低温の機関との熱交換を行う熱交換器を設置することにより、システム内のエネルギー効率を向上させることができる。
更に、熱交換器は、前記熱交換器は、前記蒸発器、および前記分離機からなる群から選ばれる１または２以上の手段と前記凝縮器、および冷却器からなる群から選ばれる１または２以上の手段との間で熱交換を行うものであり、更に別の機関として前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が小さいとき、具体的には例えば１５℃未満のとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには熱交換器を作動させる熱交換器制御手段とを更に備えるものであってもよい。
これにより、熱交換器は、外部熱源の温度差が小さいとき、或いはないときでもシステム内の温度差を利用して、常温常圧の条件下で気体である物質の気化を行うことができる。【００３８】
本発明の処理システムは、常温常圧の条件下で気体である物質の液体を冷却する冷却器と前記外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂのそれぞれが発する外部熱の温度差が１５℃未満のとき、および、前記外部熱温度検知器が検知した外部熱の温度に差がないときには冷却器を作動させる冷却器制御手段とを更に備えるものであってもよい。
冷却器は、脱水槽から出た気体温度を蒸発器や熱交換器の入口の最適温度に調整するものであり、通常は冷却水の循環を利用するものなどが利用される。【００３９】
〔本発明の第二の実施形態の概念図による説明（図４）〕
本発明の処理システムにおいて圧縮機、圧縮機制御手段、熱交換器、熱交換器制御手段、冷却器および冷却器制御手段を備える場合の概略を、図４を参照しながら説明する。図４は本発明の処理システムの例である処理システム０３を概念的に示した図である。以下図４について図１との相違部分に重点を置いて説明する。【００４０】
処理システム０３においては、前記の処理システム０１と同様に脱水槽１１、蒸発器１２、分離機１３および凝縮器１４のルートを備えるほかに、もう一つのルートとして、脱水槽１１、冷却器３３、熱交換器３２、分離機１３、圧縮機３１、および熱交換器３２からなるルートを備える。圧縮機３１、熱交換器３２、および冷却器３３は、それぞれ圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８、および冷却器制御手段３９により制御されている。熱交換器３２は、冷却器３３と圧縮機３１との間の熱交換を行う熱交換器を例示した。【００４１】
外部熱供給先制御手段により特定された外部熱源Ａと外部熱源Ｂの間の温度差が小さい時や温度差がない場合には、圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８、および冷却器制御手段３９がそれぞれ圧縮機３１、熱交換器３２、および冷却器３３を回路内の切り替え弁（図示せず）の制御などにより作動させる。すると、脱水槽１１から排出された液相４６は冷却器３３に送液される。冷却器３３から排出された処理物５２は、熱交換器３２に送液される。熱交換器３２においては高温下で蒸発処理が行われる。処理物５４は分離機１３に送液されＤＭＥ気化物５５となる。ＤＭＥ気化物５５は圧縮機３１に送液されると圧縮され、ＤＭＥ気化物／液化物５６（気化物と液化物の混合物）が産生される。さらにこのＤＭＥ気化物／液化物５６は熱交換器３２に送液され、前記の液相４６の加熱に利用されると共に、ＤＭＥ気化物／液化物５６中の気化物が冷却により圧縮され純度の高いＤＭＥ液化物５７を得る。こうして得られるＤＭＥ液化物５７は、処理システム０２（図２）の場合のように再び脱水槽１１に送液されてリサイクルされてもよい（図３には図示せず）。【００４２】
〔本発明の第二の実施形態の具体例（図５）〕
本発明の第二の実施形態に係る処理システムを図５に示す。図５の処理設備２０においては、脱水槽１１、蒸発器１２、分離機１３、および凝縮器１４が回路を形成している点、回路外に外部熱温度検知器１５、外部熱供給先制御手段１６、および外気供給ファン１７Ａ，１７Ｂが連結され、外気供給ファン１７Ａ、１７Ｂはそれぞれ蒸発器１２および凝縮器１４に連結している点、および、外部熱供給先制御手段１６が下水流路２２上の第一の切り替え弁２３Ａおよび第二の切り替え弁２３Ｂを連結している点については、第一の実施形態に係る処理システムと同様であるので、同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。尚、図示しないが、脱水槽１１には、ＤＭＥタンクが接続され、ＤＭＥが系内に補充される。【００４３】
第二の実施形態に係る処理システムにおいては更に、圧縮機３１、熱交換器３２および冷却器３３を有する。圧縮機３１は分離機１３と凝縮器１４の間に位置し、切り替え弁３４Ａおよび３４Ｂを介して切断／接続可能に連結する。熱交換器３２は凝縮器１４と蒸発器１２の間に位置し、凝縮器１４との間で切り替え弁３５Ｂおよび３５Ｄを介して切断／接続可能に連結される。また、熱交換器３２は、蒸発器１２との間で切り替え弁３５Ａ、３５Ｃで切断／接続可能に連結される。また、冷却器３３は脱水槽１１と蒸発器１２の間に位置する。外部熱温度検知器１５と外部熱供給先制御手段１６は更に、圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８、および冷却器制御手段３９を連結し、圧縮機制御手段３７は切り替え弁３４Ａ、３４Ｂと接続し（図示せず）、熱交換器制御手段３８は切り替え弁３５Ａ〜３５Ｄと接続し（図示せず）、冷却器制御手段３９は冷却器３３に直接接続する。【００４４】
第二の実施形態に係る処理システムにおける常温常圧の条件下で気体である物質の経路は次の通りである。
まず、常温常圧の条件下で気体である物質の経路については、外部熱源である外気と下水との温度差が１５℃以上の場合は第一の実施形態に係る処理システムと同様である。すなわち、常温常圧の条件下で気体である物質は液化物として脱水槽１１に供給されて下水汚泥と接触し、その水分を溶解し、切り替え弁３５Ｃを通過して蒸発器１２へと向かう。蒸発器１２において、常温常圧の条件下で気体である物質は前記水分と分離され再び過熱ガスとなる。蒸発器１２を出た気体および水分は、分離機１３において気体と排水とに分離される。排水は廃棄され、一方気体は切り替え弁３５Ｄを通過して凝縮器１４に送られ、冷却により過冷却液（液化物）となり、この過冷却液が脱水槽１１に供給されて再び下水汚泥と接触する。【００４５】
一方、外気と下水との温度差がない場合（外気温度と下水温度が同温度）には以下の通りである。常温常圧の条件下で気体である物質は液化物として脱水槽１１に供給されて下水汚泥と接触し、その水分を溶解し、冷却器で冷却され、減圧された上で切り替え弁３５Ａを通過して熱交換器３２に送られ、常温常圧の条件下で気体である物質は前記水分と分離され再び過熱ガスとなる。熱交換器３２を出た気体および水分は、分離機１３において気体と水分とに分離される。水分は切り替え弁３４Ａを通過して圧縮機３１に送られ、更に切り替え弁３５Ｂを通過して熱交換器３２に送られ、冷却により過冷却液（液化物）となり、この過冷却液が脱水槽１１に供給されて再び下水汚泥と接触する。【００４６】
一方、外気と下水との温度差が１５℃未満の場合（０℃を超えて１５℃未満の場合）には以下の通りである。常温常圧の条件下で気体である物質は液化物として脱水槽１１に供給されて下水汚泥と接触し、その水分を溶解し、冷却器で冷却され、減圧された上で切り替え弁３５Ａを通過して熱交換器３２に送られるとともに、切り替え弁３５Ｃを通過して蒸発器１２へ送られる。熱交換器３２および蒸発器１２において、常温常圧の条件下で気体である物質は前記水分と分離され再び過熱ガスとなる。また、熱交換器３２および蒸発器１２をそれぞれ出た気体および水分は、分離機１３において気体と排水とに分離される。排水は廃棄され、一方気体は切り替え弁３４Ａを通過して圧縮機３１に送られ、更に切り替え弁３５Ｂを通過して熱交換器３２に送られ、冷却により過冷却液（液化物）となる。また、同時に気体は切り替え弁３５Ｄを通過して凝縮器１４に送られ、冷却により同様に過冷却液（液化物）となる。これらの過冷却液が脱水槽１１に供給されて再び下水汚泥と接触する。【００４７】
第二の実施形態に係るシステムにおける、外気および下水の温度差と蒸発器１２、凝縮器１４、圧縮機３１、熱交換器３２および冷却器３３の作動経路の関連について以下に説明する。【００４８】
第一の例として、外気と下水の温度差が１５℃以上の場合は以下の通りである。外部熱温度検知器１５が外気３０℃で、下水が１５℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６が外気を外部熱源Ａとして特定し下水を外部熱源Ｂとして特定するとともに、それらの信号を圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８及び冷却器制御手段３９に送る。
外部熱供給先制御手段１６は、切り替え弁２３Ｂ、３５Ｃ，３５Ｄを開放し、２３Ａを閉鎖し、ファン１７Ａが作動するよう制御する。
圧縮機制御手段３７は外気（外部熱源Ａ）と下水（外部熱源Ｂ）との間の温度差が１５℃以上であることを検知し、切り替え弁３４Ａを閉め、圧縮機３１への経路を閉鎖する。熱交換器制御手段３８も外気と下水との間の温度差が１５℃以上であることを検知し、切り替え弁３５Ａと３５Ｂとを閉鎖して熱交換器３２への経路を閉鎖する。また、冷却器制御手段３９も外気と下水との間の温度差が１５℃未満であることを検知し、冷却器３３を停止させる。【００４９】
一方第一の例において、外気より下水の方が１５℃以上高温の場合は、次の通りである。例えば外部熱温度検知器１５が、外気が０℃であり、下水が２０℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６は同様に外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂを特定せずに、それらの信号を圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８及び冷却器制御手段３９に送る。
外部熱供給先制御手段１６は、切り替え弁２３Ａ、３５Ｃ，３５Ｄを開放し、２３Ｂを閉鎖し、ファン１７Ａが作動するよう制御する。
その他、圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８及び冷却器制御手段３９の動作は上記の例と同様である。【００５０】
下水を外部熱源Ａとして特定し、下水流路２２上の第二の切り替え弁２３Ｂを開き蒸発器１２に下水供給を開始する。一方外部熱供給先制御手段１６は、外気を外部熱源Ｂとして特定し、凝縮器１４近傍の外気供給ファン１７Ｂを作動させ、凝縮器１４に外気を送る。【００５１】
第二の例として、外気と下水の温度差が１５℃未満の場合は以下の通りである。外部熱温度検知器１５が、外気が２５℃で、下水が１５℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６が外気を外部熱源Ａとして特定し下水を外部熱源Ｂとして特定し、それらの信号を圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８及び冷却器制御手段３９に送る。
外部熱供給先制御手段１６は、第一の例と同様に、切り替え弁２３Ｂ、３５Ｃ，３５Ｄを開放し、２３Ａを閉鎖して、ファン１７Ａが作動するよう制御する。
圧縮機制御手段３７は外気（外部熱源Ａ）と下水（外部熱源Ｂ）との間の温度差が１５℃未満であることを検知し、切り替え弁３４Ａを開き圧縮機３１への経路を開通させる。熱交換器制御手段３８も外気と下水との間の温度差が１５℃未満であることを検知し、切り替え弁３５Ａと３５Ｂとを開き熱交換器３２への経路を開通させる。また、冷却器制御手段３９も外気と下水との間の温度差が１５℃未満であることを検知し、冷却器３３を作動させる。【００５２】
第二の例において、外気と下水の温度差がない場合（０℃のとき）は以下の通りである。外部熱温度検知器１５が、外気と下水が２０℃であることを検出する。外部熱供給先制御手段１６は外部熱源Ａおよび外部熱源Ｂを特定せずに、それらの信号を圧縮機制御手段３７、熱交換器制御手段３８及び冷却器制御手段３９に送る。
外部熱供給先制御手段１６は、切り替え弁２３Ｂ、３５Ｃ，３５Ｄを閉め、ファン１７Ａが停止するよう制御する。
圧縮機制御手段３７は外気（外部熱源Ａ）と下水（外部熱源Ｂ）との間の温度差がないことを検知し、切り替え弁３４Ａを開き圧縮機３１への経路を開通させる。熱交換器制御手段３８も外気と下水との間の温度差がないことを検知し、切り替え弁３５Ａと３５Ｂとを閉め熱交換器３２への経路を開通させる。また、冷却器制御手段３９も外気と下水との間の温度差がないことを検知し、冷却器３３を作動させる。【００５３】
このように、図５の設備装置で汚泥を処理する場合には、外部熱源である外気と下水との温度差に応じた制御が可能である。すなわち、まず外気と下水の温度差が１５℃以上の場合には、外気を蒸発器の温度調節に、下水を凝縮器の温度調節に用いることができる。そして、外気と下水の温度差が１５℃未満でかつ温度差がある（温度差が０℃を超える）場合には、外気と圧縮機を蒸発器の温度調節に、下水を凝縮器の温度調節に、更に系の温度調節に熱交換器と冷却器を併用することができる。更に、外気と下水温度との間に温度差がない場合は、外気も下水も利用せずに、圧縮機、冷却器および熱交換器による運転が可能である。
図５の設備装置で実際に汚泥を処理する場合、外気と下水の間に温度差がある場合には、外気と下水をそれぞれ利用することにより、圧縮機や熱交換器、冷却器を作動させる必要がないためエネルギーの省力化を図ることができる。
例えば、常温常圧の条件下で気体である物質の液体としてジメチルエーテルを用いて、汚泥に供給したとする。外気と下水の温度差が１５℃未満の場合には、圧縮機を、入口の圧力および温度が０．５１ＭＰａ、２５℃、かつ出口の圧力および温度を０．７８ＭＰａ、３９℃に維持する必要がある。これに対し、外気と下水の温度差が１５℃以上の場合には、上記のような圧縮機の圧力および温度の調節を行う必要がないので、エネルギーの省力化を図ることができる。
【図１】
2008111483.tif 000003
【図２】
2008111483.tif 000004
【図３】
2008111483.tif 000005
【図４】
2008111483.tif 000006
【図５】
2008111483.tif 000007
【国際調査報告】
2008111483.tif 000008
2008111483.tif 000009
2008111483.tif 000010
2008111483.tif 000011