(57)【要約】  本発明は、廃水を水相酸化する方法に関する。この方法は、約２０℃から約３５０℃の範囲内の温度および約１バールから約１６０バールの範囲内の圧力において、少なくとも１つの酸化剤の存在下で、前記廃水を酸化し、これによって、前記廃水に含まれる有機物の一部を無機化させ、かつ前記廃水に含まれる全アンモニア性窒素を酸化するステップを含み、前記酸化が、前記廃水によって形成される液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器の内部で行われ、前記方法が、少なくとも１つの前記廃水を加熱するステップを含んでいる。本発明は、前記加熱ステップが、本質的に、有機物を酸化する反応熱によって、前記反応器内において行われ、前記加熱ステップに先立ち、前記廃水を濃縮するステップが行われることを特徴とする。
2009534172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を水相酸化する方法であって、約２０℃から約３５０℃の範囲内の温度および約１バールから約１６０バールの範囲内の圧力において、少なくとも１つの酸化剤の存在下で、前記廃水を酸化し、これによって、前記廃水中の有機物の一部を無機化させ、かつ前記廃水中のアンモニアおよび全窒素量を酸化するステップを含み、前記酸化が、前記廃水によって形成される液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器の内部で行われ、前記方法が、少なくとも１つの前記廃水を加熱するステップを含み、
前記加熱するステップが、前記有機物の酸化反応による熱によって、前記反応器内において本質的に行われ、前記加熱するステップに先立ち、前記廃水を濃縮するステップが行われることを特徴とする廃水を水相酸化する方法。
【請求項２】
前記酸化が、無限混合式の反応器内において行われることを特徴とする、請求項１に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項３】
前記濃縮するステップが、約４％から約２０％の間の乾燥物質を含む廃水を得るように行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項４】
前記濃縮するステップが、約１５％の乾燥物質を含む廃水を得るように行われることを特徴とする、請求項３に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項５】
スラッジを濃縮するステップが、脱水されたスラッジを高濃度のスラッジによって希釈することによって得られることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項６】
前記濃縮するステップが、前記処理された廃水を沈降するステップによって生じる液相を前記被処理廃水にフィードバックすることによって得られることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項７】
前記廃水を前記反応器の上流において予熱するステップを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項８】
前記予熱するステップが、前記反応器内における部分的フラッシュによって生じる蒸気を再循環することによって行われることを特徴とする、請求項７に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項９】
前記酸化するステップが、触媒の存在下または触媒の非存在下で行われることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１０】
前記酸化するステップが、触媒の非存在下で行われ、滞留時間の延長によって部分的に補われることを特徴とする、請求項９に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１１】
前記酸化するステップが、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、およびこれらの１つ以上の混合物および化合物からなる群に属する均質な金属触媒の存在下で行われることを特徴とする、請求項９に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１２】
前記触媒が、銅、亜鉛、またはその混合物の可溶性化合物であることを特徴とする、請求項１１に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１３】
前記可溶性銅化合物が硫酸銅であることを特徴とする、請求項１２に記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１４】
前記処理された廃水が固相を含み、前記方法が前記酸化反応器に存在する前記固相の少なくとも一部を再循環するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１５】
前記反応器内において前記廃水を再循環するステップが、前記湿式空気酸化中に行われることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法。
【請求項１６】
約２０℃から約３５０℃の範囲内の温度および約１バールから約１６０バールの範囲内の圧力において、少なくとも１つの酸化剤の存在下で、廃水を酸化し、これによって、前記廃水に含まれる有機物の一部を無機化し、かつ前記廃水に含まれるアンモニアおよび全窒素を酸化するステップを含む方法であって、前記酸化が、前記廃水によって形成される液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器（１）の内部で行われ、前記方法が少なくとも１つの前記廃水を加熱するステップを含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の廃水を水相酸化する方法を実施するための設備であって、前記反応器（１）内における前記加熱を達成するために設けられた、前記液相のフラッシュ膨張によって得られる蒸気のエネルギー回収のための手段（３）と、前記廃水の自然発火性を促進するために前記廃水を濃縮する手段（５）とを備えることを特徴とする設備。
【請求項１７】
前記反応器（１）が、無限混合式であることを特徴とする、請求項１６に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、固体粒子、特に、制限するものではないが、浄化施設からもたらされるスラッジを含む工業廃水または生活廃水の処理に関する。
【０００２】
さらに一般的に、本発明は、多量の有機物および／または懸濁物質を含む廃水の処理に適用される。
【背景技術】
【０００３】
当該処理は、自然の受容環境、または浄化施設または浄化システムに廃棄することを目的として、被処理廃水から、その廃水が含む望ましくない化合物の大部分を除去するように構成されている。当該廃水は、基本的には水であってもよいが、本発明が適用される他の任意の工業用流体であってもよい。
【０００４】
典型的には、この処理は、浄化施設内で実施され、浄化施設に流入する廃水を浄化するプロセスから排出されるスラッジを処理することを意図している。この処理は、スラッジを懸濁液に変換する。この懸濁液の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、かなり低減される。高度に無機化された前記懸濁液の固相は、廃棄されてもよく、前記懸濁液の水相は、その水相が多い場合、浄化施設の先頭に戻されてもよい。
【０００５】
生活廃水または工業廃水を処理するのに用いられる浄化方法は、従来から、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）を減少させることを目的とし、自然の生物学的現象を加速して生じさせる生物学的プロセスを含んでいる。しかし、廃水によっては、特殊な方法を用いることを必要とし、および／または化学基質の改良をしばしば必要とする、生物分解し難い汚濁物質を含んでいる場合がある。
【０００６】
この種の用途に適する廃水処理の一つとして、湿式環境における酸化（または湿式法による酸化、または水熱酸化）、英語では、ＷＡＯ（Ｗｅｔ  Ａｉｒ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）またはＨＯ（Ｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）と呼ばれる処理が挙げられる。
【０００７】
湿式環境における酸化は、先行技術において、多数の文献、特に、米国特許第４，７２１，５７５号および米国特許第４，２７２，３８３号、および仏国特許第２，３３４，６３５号に記載されている技術である。この技術は、極めて生物分解され難いかまたは全く生物分解されない高濃度の有機物を有する溶液に含まれる有機物を完全に酸化することを意図している。この技術は、主に工業廃水の処理との関連で用いられてきたもので、前記溶液を液体状態に維持しながら、酸化性気体を高温度で前記溶液と接触させるように構成されている。このために、そのような方法を実施する条件として、従来から、圧力が約５バールから約１６０バールの間に設定され、温度が約１００℃から約３５０℃の間に設定されている。用いられる酸化剤は、特に、空気、酸素富化空気、または分子酸素であるとよい。
【０００８】
他の処理として、特に、活性化スラッジによる浄化方法、および物理化学的沈殿法が挙げられる。これらの処理では、通常、本質的に不溶性の無機化合物および非分解性の有機物から成る残留スラッジが生成される。
【０００９】
フランスでは、浄化施設から生じるスラッジの量は、約１００万トン（乾燥物質重量）／年に達している。このスラッジの内、約半分が農業用に再加工され、３５％が廃棄場に貯蔵されている。
【００１０】
浄化水が順守しなければならない新しい基準が制定されることを受けて、浄化スラッジの生成がますます重要になってくる。同時に、このようなスラッジがその性質から環境および健康を害する傾向にあるという事実によって、スラッジの貯蔵、農業用再加工、または分解を取りまとめる規制条項が、ますます厳しくなってくる。
【００１１】
スラッジのこの問題を解消することを視野に入れて処理を改良することが、技術的な課題になるが、本発明は、このような技術的課題に一連の解決策をもたらすものである。また、この処理は、場合によって、廃棄基準または再利用基準にも直接順守することを可能にし得る。
【００１２】
従来、スラッジを別行程で、すなわち、廃水処理プロセスから独立して処理する方法が本質的に試みられてきた。この処理として、特に、好気性安定化、嫌気性消化、脱水、石灰処理による安定化、灰化、または堆肥化が挙げられる。
【００１３】
生成された余剰スラッジのこれらの処理と並行して、スラッジ源を減少させる処理が出現し始めている。
【００１４】
これらの処理の目的は、特に、有機物の量を減少させることによって、生成されるスラッジの量を低減させることにある。
【００１５】
しかし、多くの場合、これらの方法は、浄化施設の適正な機能に悪影響を及ぼす。
【００１６】
この悪影響の主な理由は、スラッジ処理によって生じた水を浄化施設の先頭に戻すことに関連している。すなわち、このような水を戻すことによって、浄化施設によって除去されるべきＣＯＤおよび硝酸に関する過重負荷が生じる。この過重負荷は、初期負荷の１０％から３０％を示すこともある。
【００１７】
これらの問題を解消するために、１つの解決策として、用いられる廃水の処理の運転条件を厳しくし、これによって、特に残留スラッジの無機化を強化し、廃水処理システムに戻る汚濁負荷を低減させることが挙げられる。従って、湿式空気酸化（ＷＡＯ）による処理の場合、処理時間を延長するか、または圧力、温度、または酸化性気体の濃度を高めることによって、無機化を強化する試みがなされることになる。
【００１８】
しかし、この方策は、処理方法を極めて高価にする傾向にある。
【００１９】
加えて、従来のＷＡＯユニットでは、処理された廃水によって、被処理廃水を予熱することによって、エネルギー回収が行われる。生活廃水の場合、この機構によれば、生スラッジの場合、４５ｇ／Ｌ（４．５％の乾燥物質濃度）のスラッジで処理エネルギーを自給し、消化されたスラッジの場合、約８０ｇ／Ｌ（８％の乾燥物質濃度）のスラッジで処理エネルギーを自給する機能を達成するための反応熱を回収することができる。
【００２０】
しかし、熱交換器の現在の設計では、スラッジの濃度が高くなると、使用できなくなる。何故なら、スラッジの粘度が極めて高くなるので、熱交換器の圧力降下が大きくなり、汚染するリスクが増加するからである。
【００２１】
加えて、比較的低濃度で操業する場合、処理ラインにおいて許容される流体流れが、特に、反応器の寸法が大きくなることによって、制限される。現在、この方法によれば、経済的な制限は、ライン当たり１０ｍ２／ｈから３０ｍ２／ｈの間にある。大量のスラッジの処理は、処理ラインの数を増やす以外、行うことができない。これらの低濃度における操業は、一般的に、極めて低い温度レベルでのエネルギー回収しか得ることができないので、施設の加熱に再循環する可能性が制限される。
【００２２】
従って、スラッジの特性に関して、熱交換器は、定期的に（通常毎週、最適には、２〜３ヶ月に一回）、清掃されねばならない。
【００２３】
このような理由から、反応熱を回収するために熱交換器を利用することは、この技術の発展を妨げることを理解されたい。
【００２４】
ピストン式の反応器内において、酸化可能な物質を含む廃水を超臨界条件下で加熱および酸化するシステムおよび方法が、先行技術に記載されている。
【００２５】
被処理廃水と反応媒体を、これらの２つの流体の密度の差によって混合を促進するように特に配置されたピストン式反応器内において、混合することによって、被処理廃水の加熱が行われる。
【００２６】
他の技術によれば、加熱システムが特定の反応器内の反応熱を用いるか、または熱の伝達がいくつかのステップ、すなわち、酸化反応中に蒸発した水の凝縮熱によって予め加熱された酸化剤の流れと被処理廃水とを混合することによって、熱伝達を行うステップと、反応器内に内蔵された熱交換器によって、間接加熱するステップと、によって行われる。この構成は、亜臨界酸化システムにおいてまたは超臨界条件下のいずれにも適用可能である。
【００２７】
この技術の欠点は、反応システム内に特定の機器を設置することを必要とする点、およびピストン式の反応器にのみ適用可能である点にある。
【００２８】
この構成では、多量の酸化可能な有機物を当然に含む被処理廃水が、高温（５００℃〜６００℃）の条件下において、酸化剤と直接接触させられる。
【００２９】
加えて、加熱は、（技術の構成によっては、圧力が２２０バールから７００バールの間で変更可能である）超臨界条件下に保持される反応混合物を用いて行われる。
【００３０】
処理された廃水の膨張中に得られるフラッシュ蒸気によって、被処理廃水を加熱するシステムも提案されている。これらのシステムは、非酸化系内でバッチ式に作動し、少なくとも２つの反応器を必要とし、１つの反応器が、他の反応器によって生じたフラッシュ蒸気を用いる。しかし、このようなシステムは、複雑で高価な設備を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明の目的は、特に、先行技術の欠点を軽減することにある。
【００３２】
さらに詳細には、本発明の目的は、反応混合物を超臨界条件下に維持する必要がなく、廃水を加熱するのに従来から用いられている熱交換器を省略することができる、湿式法によって廃水を酸化する方法を提案することにある。
【００３３】
本発明の他の目的は、周知の設備と比較して、対応する設備のエネルギー回収の能力を高めるような方法を提供することにある。
【００３４】
本発明の他の目的は、先行技術の解決策と比較して、対応する設備の保守作業を制限するような方法を提供することにある。
【００３５】
本発明の他の目的は、設備の建造コストおよび／または運転コストを最適化するような方法を提供することにある。
【００３６】
本発明のさらに他の目的は、廃水を連続的に処理することを可能にするような方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
これらの目的および後で明らかになる他の目的は、本発明によって達成される。本発明の１つの対象は、約２０℃から約３５０℃の間の温度および約１バールから約１６０バールの間の圧力において、少なくとも１つの酸化剤の存在下で、廃水を酸化し、これによって、廃水に含まれる有機物の一部を無機化させ、かつ廃水に含まれるアンモニアおよび全窒素を酸化するステップを含み、前記酸化が、廃水によって形成された液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器の内部で行われる、廃水を水相において酸化する方法であって、少なくとも１つの前記廃水を加熱するステップを含み、前記加熱ステップが、本質的に、有機物の酸化反応熱によって前記反応器内において行われ、前記加熱ステップに先立ち、前記廃水を濃縮するステップが行われることを特徴とする方法である。
【００３８】
従って、本発明は、先行技術において用いられる熱交換器の排除を可能とし、相分離式反応器内における反応熱の全てを回収することを可能とする。
【００３９】
これは、有機物の酸化によって生じる反応ガスを反応器内において分離することによって、亜臨界条件下に維持しながら、被処理廃水の加熱を液相のみによって行うことができるからである。
【００４０】
従って、酸化剤は、低濃度の有機物を含む反応媒体と常に接触し、これによって、反応器に高レベルの安全性をもたらすことができる。
【００４１】
加えて、このようなシステムでは、熱交換器を排除することによって、この種のシステム内において一般的に処理されるよりも極めて高い乾燥物質含量を有する廃水またはスラッジを扱うことができる。例えば、１３％から１６％の割合の乾燥物質を含む生活スラッジまたは工業スラッジを、従来の予熱を行うことなく、反応器内に直接導入することができる。
【００４２】
加えて、本発明によれば、熱交換器を排除することができるので、熱交換器に関連する保守手順の全て、例えば、酸性環境における清浄化手順を回避することができる。従って、ユニットの利用可能性が大きくなる。
【００４３】
さらに、濃度を高めることによって、設備の大きさを低減することもできるので、このようなユニットの建造コストおよび運転コストを最適化することができる。
【００４４】
本発明によれば、反応媒体がその顕熱の全てを保有しているので、この反応媒体の顕熱を被処理廃水の加熱に用いないか、または部分的に用いることによって、エネルギー回収の可能性が高められる。これは、反応器から出る反応混合物が反応温度にあるので、反応器から排出されるこの混合物の顕熱の大部分を、再循環の可能性を高めるのに十分なエネルギーレベルにある種々の形態（蒸気、熱流体、または電気）のエネルギーを生成するのに用いることができるからである。
【００４５】
本発明による方法によれば、処理を開始するのに必要な熱は、高温の流体、例えば、高温油または蒸気が循環する二重ジャケットを反応器に取り付けることによって、または反応器内に蒸気を直接注入することによって、容易に導入されることに留意されたい。
【００４６】
一つの有利な解決策によれば、前記酸化は、無限混合式の反応器内において行われる。
【００４７】
このような無限混合式の反応器を本発明による方法と関連付けることによって、この形式のユニットの安全性が著しく高められる。
【００４８】
有利には、スラッジを濃縮するステップは、約４％から約２０％の間の乾燥物質を含む廃水を得るように、行われる。
【００４９】
好ましくは、前記スラッジを濃縮するステップは、約１５％の乾燥物質を含む廃水を得るように、行われる。  
【００５０】
有利な解決策によれば、前記濃度は、前記廃水における脱水スラッジまたは高濃度スラッジを希釈することによって得られる。
【００５１】
有利な変更例によれば、前記スラッジ濃度は、前記処理された廃水を沈降させるステップから出る液相を前記廃水に戻すことによって得られる。
【００５２】
特定の実施形態によれば、この方法は、前記反応器の上流側において前記廃水を予熱するステップを含んでいる。
【００５３】
従って、前述した１３％から１６％の乾燥物質を含む場合よりも低い濃度の有機物を含む廃水の場合、有機物の酸化熱によってのみ反応器の運転温度に至らせるには、廃水を予熱するステップが必要とされるだろう。この場合、被処理廃水の予熱は、反応器の上流に熱交換器を加えることなく、反応器からの排出における、別個の機器内での反応媒体の部分膨張によって生じる蒸気との混合によってのみ行われてもよい。
【００５４】
前記酸化ステップが、触媒の非存在下で行われる実施形態では、この触媒の不在は、滞留時間を延ばすことによって、部分的に補われることに留意されたい。
【００５５】
他の実施形態によれば、前記酸化するステップは、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、およびこれらの１つ以上の混合物および化合物からなる群に属する均質な金属触媒の存在下で行われる。
【００５６】
この場合、前記触媒は、好ましくは、銅または亜鉛またはこれら混合物の可溶性化合物、有利には、硫酸銅である。
【００５７】
固相を含む処理された廃水に適する変更例によれば、この方法は、前記酸化反応器内に存在する前記固相の少なくとも一部を再循環するステップを含んでいる。
【００５８】
再循環操作は、前記再循環された固相分が、反応器に再導入される前に、反応器から必ず出て来なければならないことを意味していないことに留意されたい。固相の再循環は、分離された前記固相の少なくとも一部が、少なくとも１つの新しい（連続的または断続的な）湿式空気酸化行程の間に反応器内で再使用されることのみを意味している。
【００５９】
有利には、前記廃水を反応器内に再循環するステップは、前記湿式空気酸化中に行われる。
【００６０】
このようなステップによって、廃水の有機部分の酸化を可能にするのに十分な接触時間を確保する。
【００６１】
本発明は、約２０℃から約３５０℃の間の温度および約１バールから約１６０バールの間の圧力において、少なくとも１つの酸化剤の存在下で、廃水を酸化し、これによって、廃水に含まれる有機物の一部を無機化し、かつ廃水に含まれるアンモニアおよび全窒素を酸化するステップを含む廃水を水相において酸化する方法であって、前記酸化が、前記廃水からなる液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器の内部で行われる方法を実施する設備であって、前記廃水を加熱する手段を備え、前記反応器内における前記加熱を達成するように設計された、前記液相のフラッシュ膨張によって得られる蒸気をエネルギー回収する手段と、前記廃水の自然発火性を促進するために前記廃水を濃縮する手段とを備えることを特徴とする設備にも関する。
【００６２】
好ましくは、前記反応器は、無限混合式である。
【００６３】
本発明の他の特徴および他の有利な点は、単なる例示として非制限的に示される、以下の本発明の好ましい実施形態の説明、および添付の図面を読むことによって、さらに明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
前述したように、本発明の原理は、廃水の濃度を高めることによって、反応器内において、廃水の自然発火性を追求することによって、反応器内において湿式法による廃水の酸化を行うことにある。もし廃水の有機物濃度が十分でない場合、本発明による方法は、反応液体のフラッシュ膨張によるエネルギー回収をもたらし、これによって、被処理廃水を直接接触によって加熱するのに用いられる蒸気を生成する。
【００６５】
図１を参照すると、廃水は、反応器１内において、２０℃から３５０℃の範囲内の温度および１バールから１６０バールの範囲内の圧力において、均質な触媒および酸化剤（この場合、酸素）の存在下で、湿式法によって酸化され、これによって、被処理廃水中の有機物の一部およびアンモニア性窒素を無機化する。
【００６６】
湿式法による酸化は、触媒の非存在下で行われてもよいことに留意されたい。この触媒の不在は、滞留時間を延ばすことによって、補われ得る。
【００６７】
反応器は、液相の上方に気相がもたらされる相分離式反応器である。好ましくは、反応器は、無限混合式である（しかし、本発明による方法は、任意の形式の反応器にも適用可能であることに留意されたい）。
【００６８】
本発明のこの実施形態によれば、例えば、脱水手段５を用いる廃水を濃縮するステップが、混合器２の上流において行われる。
【００６９】
図２に説明される例によれば、この濃縮するステップは、廃水中の乾燥物質の割合を５％から１５％に変化させるために行われる。
【００７０】
廃水は、膨張手段またはフラッシュ容器３によって得られるフラッシュ蒸気を注入することによって、混合器２内において加熱される。
【００７１】
従って、混合器２は、もし廃水の有機物濃度が十分でない場合、熱交換器技術に頼ることなく、廃水を加熱することを可能とするのみならず、水の滞留時間と比較して固形分の滞留時間を延ばすために、無機化された固相の一部を再循環させることも可能とする。
【００７２】
好ましくは、廃水を濃縮するステップは、約１５％、さらに一般的には４％から２０％の間の乾燥物質であって、揮発性材料について４０％から９０％、さらに好ましくは約６０％の有機物を含む乾燥物質を有する廃水を、混合器内に導入するために行われる。
【００７３】
（湿式法による酸化反応器の下流の）沈降器４によって行われる沈降によって、無害化された液相に相当する溢流、および固相を得ることができ、この固相の一部は、混合器２に再循環され、他の部分は、再処理されることが意図されている。
【００７４】
混合するステップは、沈降するステップの終わりに得られる溢流部分を被処理廃水内にフィードバックすることによって行われてもよいことに留意されたい。
【００７５】
変更例によれば、被処理廃水は、容器３に貯蔵されて混合器２に再循環されるフラッシュ蒸気によって、混合器内において予熱される。
【００７６】
好ましくは、反応器内に注入される触媒は、硫酸銅、さらに一般的には、銅または亜鉛の可溶性化合物、さらに広範には、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、またはこれらの１つ以上の混合物または化合物のような均質な金属触媒である。
【００７７】
この方法は、本実施形態によれば、湿式法による酸化中に、反応器内の廃水を再循環するステップを備えることに留意されたい。
【００７８】
図２に説明される例によれば、１０℃のスラッジが、３０００ｋｇ／ｈの流量（これは、３０，０００ｋｇ／ｈのエンタルピーＨに相当する）で混合器２内に導入される。
【００７９】
このスラッジは、８０／９０℃に加熱後、反応器内に注入される。この加熱は、温水が循環する二重ジャケットが装備された攪拌タンク内において、スラッジを加熱することによって、または図２に示されるように、処理された廃水を運転圧力から約７バールの圧力に膨張させる間に得られるフラッシュ蒸気とスラッジを混合することによって、または固形分の温度を再循環させることによって、簡単に行うことができる。
【００８０】
エネルギー回収は、処理されたスラッジを冷却するステップによっても、達成可能である。
【００８１】
処理されたスラッジは、反応器から反応温度（２５０℃）で排出され、この顕熱の一部は、前述した装置によって、被処理スラッジを加熱するのに用いられてもよく、他の部分は、蒸気または高温熱流体の形態のエネルギーを生成するのに用いられてもよい。
【００８２】
前述の例では、処理されたスラッジの顕熱によって、例えば、１０５℃のボイラ水から約６５０ｋｇ／ｈの６バールの蒸気を得ることができる。
【００８３】
混合器から流出した約９０℃（これは、約６００，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピーに相当する）のスラッジは、約２５０℃の温度および５０／６０バールの圧力に維持された反応器内に注入され、４４０ｋｇ／ｈ（これは、１０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピーに相当する）の酸素を反応器内に注入することによって、１，３５０，０００ｋｃａｌ／ｈの酸化反応熱を生成する。
【００８４】
湿式法による酸化によって、２５０℃および１０２０ｋｇ／ｈの流量、すなわち、４６０，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピーの反応ガスが生成される。
【００８５】
１３９，０００ｋｃａｌ／ｈに相当する熱損失が、反応器において認められる。
【００８６】
１，３５０，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピーに相当する、２５０℃および５３８０ｋｇ／ｈの流量の処理されたスラッジが、反応器から排出される。
【００８７】
反応器内で生成されたフラッシュ蒸気が、混合器に向かう方向に移送される。この蒸気は、４３７，０００ｋｃａｌ／ｈのエネルギー収量を有している。
【００８８】
４５℃の固相を混合器に向かう方向に再循環するステップは、２９６０ｋｇ／ｈの流量、すなわち、１３３，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピーで行われることに留意されたい。
【００８９】
既に指摘したように、本発明の原理は、廃水の反応熱を用いることによって、反応器内の廃水を加熱することにある。
【００９０】
実際、上記の例によれば、反応器を巡るエンタルピーの平衡は、反応器内の温度が有機物の反応熱によって維持されることを、明らかに示している。
【００９１】
この平衡は、以下の通りである。
流入エンタルピー＝混合器２を出た後の廃水のエンタルピー（６００，０００ｋｃａｌ／ｈ）＋Ｏ２のエンタルピー（１，０００ｋｃａｌ／ｈ）＋酸化反応熱（１，３５０，０００ｋｃａｌ／ｈ）＝合計１，９５１，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピー；
流出エンタルピー＝反応ガスのエンタルピー（４６０，０００ｋｃａｌ／ｈ）＋反応器の熱損失（１３９，０００ｋｃａｌ／ｈ）＋２５０℃の反応混合物のエンタルピー（１、３５０，０００ｋｃａｌ／ｈ）＝合計１，９４９，０００ｋｃａｌ／ｈのエンタルピー
【００９２】
図３の曲線は、揮発性割合（または揮発性物質の含量ＶＭ）による、反応熱を用いることによって自然発火性を得るための被処理廃水の乾燥物質濃度を示している。これは、ＶＭの正味のカロリー値（ＮＣＶ）を５，２００ｋｃａｌ／ｋｇ、固形分の戻りを１２５ｇ／Ｌ、反応温度を２５０℃、予熱温度を６５℃から８５℃の範囲内の値、およびフラッシュ蒸気温度を２００℃に設定したときのデータである。
【００９３】
明らかに、図３の曲線に対応する条件下に維持される限り、排水は自然発火性である。
【００９４】
図４の曲線は、ＮＣＶ、固形分の戻り、および反応温度を前述したのと同一の条件に設定し、さらに、廃水中の乾燥物質（ＤＭ）の濃度を１０％、および揮発性割合を７０％に設定したときの、フラッシュ膨張によって回収可能な蒸気の量を示している。
【００９５】
このフラッシュ蒸気は、供給される廃水を加熱するのに用いられる。図５の曲線は、供給される廃水を加熱するのに必要な蒸気の量を示している。
【００９６】
従って、これらの３つの曲線は、反応器の温度を維持するのに十分な反応熱を供給するためのスラッジのＤＭ濃度が、所定のＶＭ含量および加熱温度に対応することを示している。また、これらの３つの曲線は、反応混合物の膨張によって生じるフラッシュ蒸気が、流入するスラッジを所定の温度に確実に加熱するのに十分であることを示している。
【００９７】
従って、反応器の温度は、高価なエネルギー資源がなくても、特に、あらゆる欠点を有する熱交換器の技術を用いることなく、維持される。
【００９８】
それどころか、極めて広い範囲に及ぶ用途を可能にする形態にあるエネルギーを生成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による方法を実施するための設備の概略図である。
【図２】本発明による方法の特定の熱平衡の概略図である。
【図３】自然発火性を得るために、廃水の揮発性割合に応じて得られる乾燥物質濃度を示す曲線である。
【図４】フラッシュ膨張によって回収可能な蒸気の量を示す曲線である。
【図５】廃水の供給分を加熱するのに必要な蒸気の量を示す曲線である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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