(57)【要約】  コンパクトな可搬型液体濃縮器は、ガス入口と、ガス出口と、前記ガス入口および前記ガス出口を接続するフロー通路とを含む。前記フロー通路は、前記フロー通路内を通過するガスを加速させる幅狭部を含む。前記幅狭部よりも前方の地点にあるガスストリームに液体入口から液体が注入され、これにより、前記フロー通路内において前記ガス液体混合物が十分に混合され、その結果前記液体の一部が蒸発する。前記幅狭部の下流に設けられたデミスターまたは流体スクラバーにより、前記ガスストリームから混入液滴が除去され、前記除去された液体は、再循環回路を通じて前記液体入口へと再循環される。新規の濃縮対象液体も、前記フロー通路中において蒸発する液体の量をオフセットさせるのに十分な速度で前記再循環回路内へ導入される。
2013500853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含む加熱ガスによって廃水を濃縮し、前記廃水中のＳＯｘを低減するプロセスであって、
（ａ）圧力下において前記加熱ガスと廃水の液体流とを混合して、両者の混合物を生成するステップと、
（ｂ）前記混合物の静圧を低下させて、前記混合物中の液体の一部を蒸発させ、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、
（ｃ）前記部分的に蒸発した混合物と、アルカリ剤とを接触させて、前記部分的に蒸発した混合物中の硫黄酸化物を低減するステップと、
（ｄ）前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記廃水の液体流と、前記液体濃縮物とを再循環および混合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記部分的に蒸発した混合物から除去するステップは、前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記部分的に蒸発した混合物から除去するように作動可能なクロスフロースクラバー内に、前記部分的に蒸発した混合物を通過させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記部分的に蒸発した混合物の温度は、約華氏１５０度〜約華氏１９０度（約６６℃〜約８８℃）であることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記加熱ガスは、燃料の燃焼から発生する排気ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記燃料は、埋立地ガス、天然ガス、プロパン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記燃料は埋立地ガスであることを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記燃料は天然ガスであることを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記加熱ガスの温度は、約華氏９００度〜約華氏１２００度（約４８２℃〜約６４９℃）であることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記廃水は、浸出液、逆流水、生成水、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記廃水は浸出液であることを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記廃水は、前記浸出液の総重量に基づいて、約１ｗｔ．％〜約５ｗｔ．％の固体を含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて、少なくとも約１０ｗｔ．％の固体を含むことを特徴とする請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて、少なくとも約２０ｗｔ．％の固体を含むことを特徴とする請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて、少なくとも約３０ｗｔ．％の固体を含むことを特徴とする請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて、少なくとも約５０ｗｔ．％の固体を含むことを特徴とする請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記ステップ（ｂ）で前記部分的に蒸発した混合物は、前記部分的に蒸発した混合物の総重量に基づいて、約５ｗｔ．％〜約２０ｗｔ．％の液体を含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記ステップ（ｂ）で前記部分的に蒸発した混合物は、前記部分的に蒸発した混合物の総重量に基づいて、約１０ｗｔ．％〜約１５ｗｔ．％の液体を含むことを特徴とする請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム溶液をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記アルカリ剤は、炭酸カルシウムのスラリーをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２２】
硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含む加熱ガスによって廃水を濃縮し、前記加熱ガス中のＳＯxを除去するプロセスであって、
（ａ）前記加熱ガスと、アルカリ剤を含む廃水の液体流とを圧力下において混合して、両者の混合物を生成し、前記硫黄酸化物を低減するステップと、
（ｂ）前記混合物の静圧を低下させて、前記混合物中の液体の一部を蒸発させ、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、
（ｃ）前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２３】
硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含む加熱ガスによって廃水を濃縮し、前記加熱ガス中のＳＯxを除去するプロセスであって、
（ａ）前記加熱ガスと、廃水の液体流とを圧力下で混合するステップと、
（ｂ）前記加熱ガス及び前記液体流が入口から出口へと流れる際に、前記加熱ガス及び前記液体流が加速される幅狭部を有する濃縮器の混合通路に、混合された前記加熱ガスおよび廃水の液体流を通過させて、ガス−液体混合物の総重量に基づいて、液体濃度が約５重量パーセント（ｗｔ．％）〜約２０ｗｔ．％である前記ガス−液体混合物を生成するステップと、
（ｃ）前記ガス−液体混合物と、アルカリ剤とを接触させて、前記ガス液体混合物中の前記硫黄酸化物を低減するステップと、
（ｄ）前記液体の一部を前記ガス−液体混合物から分離して、液滴が混入したガス混合物を生成し、前記液体および前記液滴のうちの１つは、低減した硫黄酸化物を含むステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｄ）において得られた前記ガス混合物中に混入した液滴を除去して、濃縮液体と、実質的に液体を含まずかつ実質的にＳＯxを含まないガスとを得るステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２４】
前記ステップ（ａ）における前記廃水の液体流と、前記ステップ（ｅ）において得られた前記濃縮液体とを再循環させて混合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
廃水からアンモニアを除去し、加熱ガスによって前記廃水を濃縮するプロセスであって、
（ａ）前記廃水の液体流と、ｐＨ上昇剤とを組み合わせて、ｐＨが増加した廃水の流れを形成するステップと、
（ｂ）前記ｐＨが増加した廃水の流れと、空気ストリームとを前記廃水からアンモニアを除去するのに十分な条件下で接触させて、アンモニアを豊富に含む排気ストリームおよび少量のアンモニアを含みかつｐＨが増加した廃水を得るステップと、
（ｃ）前記加熱ガスと、前記少量のアンモニアを含みかつｐＨが増加した廃水の流れとを圧力下において混合して、両者の混合物を得るステップと、
（ｄ）前記混合物の静圧を低下させて、前記混合物中の液体の一部を蒸発させて、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、
（ｅ）前記混入濃縮液体の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２６】
前記ステップ（ｂ）において得られた前記アンモニアを豊富に含む排気ストリームと、燃焼空気ストリームとを混合するステップと、
前記組み合わされた空気ストリームの存在下において燃料を燃焼させて、前記ステップ（ｃ）において用いられた前記加熱ガスを含む排気ガスを生成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記ｐＨ上昇剤は焼灼剤であることを特徴とする請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記焼灼剤は、水酸化ナトリウムおよび石灰のうちの１つであることを特徴とする請求項２７に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記天然ガスは、未精製であり、源泉から直接供給されることを特徴とする請求項８に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記天然ガスは精製されることを特徴とする請求項８に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許出願第１２／７０５，４６２号（出願日：２０１０年２月１２日）の部分継続出願である。米国特許出願第１２／７０５，４６２号は、米国特許出願第１２／５３０，４８４号（出願日：２００９年９月９日）の部分継続出願である。米国特許出願第１２／５３０，４８４号は、国際（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／５６７０２（出願日：２００８年３月１２日）の米国国内段階出願であり、米国仮特許出願第６０／９０６，７４３号（出願日：２００７年３月１３日）の恩恵を主張する。本出願はまた、米国仮特許出願第６１／１５２，２４８号（出願日：２００９年２月１２日）および米国仮特許出願第６１／２２９，６５０号（出願日：２００９年７月２９日）の優先権による恩恵を主張する。本明細書中、出願第１２／５３０，４８４号、６０／９０６，７４３号、６１／１５２，２４８号および６１／２２９，６５０号それぞれの開示内容全体を明示的に参考のため援用する。
【０００２】
本出願は、主に液体濃縮器に関し、より詳細には、コンパクトであり、ポータブルでありかつコスト効率の良い廃水濃縮器に関する。前記廃水濃縮器は、廃熱源に容易に接続可能でありかつ廃熱源を容易に利用することができる。
【背景技術】
【０００３】
揮発性物質の濃縮は、広範かつ多様な廃水流の有効な形態の処理または前処理であり得、多様な種類の商用処理システム内において行うことができる。高レベルの濃度において、多くの廃水流を、高レベルの溶解固体および浮遊固体を含むスラリーの形態の残留物質に還元することができる。このような濃縮残留物は、従来の技術によって容易に固化した後に埋立地内に埋め立てることもできるし、あるいは、適用可能な場合は、下流プロセスへと送ってさらなる処理を施した後に最終埋め立てに送ることもできる。廃水を濃縮することで、輸送コストおよび必要な貯蔵容量の大幅な低減が可能になり、また、廃水からの物質回収を行う下流プロセスにおいても有用であり得る。
【０００４】
産業廃水流の特性は、その発生元である多数の産業プロセスによって極めて広範に異なる。すなわち、産業内の制御条件下の設計に起因して発生する廃水に加え、事故および自然災害に起因して発生する制御不能な事態に起因する廃水もしばしば発生する。廃水制御のための技術を挙げると、下水処理工場への直接排水、前処理後の下水処理工場への排水、有用成分の再生利用のためのオンサイトプロセスまたはオフサイトプロセス、最終埋め立て前に廃水調整のみを行うオンサイト処理またはオフサイト処理がある。廃水源が制御不能である場合、有効な閉じ込め技術および回収技術を上記選択肢のいずれかに含める必要がある。
【０００５】
廃水濃縮プロセスの有効性の重要な尺度として、発生残留物の体積と、プロセス内に入る廃水の体積との間の比率がある。詳細には、残留物体積と供給体積との間の比が低い（高レベル濃度）ほど望ましい。廃水中に溶解物質および／または浮遊不揮発性物質が含まれている場合、揮発性物質の蒸発に依存している特定の濃縮プロセスにおいて達成可能な体積低減は、プロセス流体への熱伝達のために選択された方法により、大幅に限定される。
【０００６】
従来のプロセスの場合、水および他の揮発性物質の蒸発による濃度に影響が発生する。従来のプロセスは、濃縮中の液体（プロセス流体）への熱伝達方法に応じて、直接熱伝達システムまたは間接熱伝達システムに分類することができる。間接熱伝達デバイスは、ジャケット付き管またはプレート、バヨネットチューブまたはコイル型熱交換器を主に含む。前記ジャケット付き管は、プロセス流体を含む。前記プレート、バヨネットチューブまたはコイル型熱交換器は、前記プロセス流体中に浸漬される。蒸発に必要な熱伝達のために、媒体（例えば、蒸気または熱油）が前記ジャケットまたは熱交換器を通じて送られる。直接熱伝達デバイスによって行われるプロセスにおいては、熱媒体を前記プロセス流体と直接接触させる。このような直接接触は、例えば水中燃焼ガスシステム内において発生する。
【０００７】
熱交換器（例えばジャケット、プレート、バヨネットチューブまたはコイル）に依存する間接熱伝達システムの場合、プロセス流体と直接接触する熱交換器表面上の固体蓄積によって制限を受けることが多い。また、このようなシステムの場合、熱媒体への熱エネルギー移動のために必要な別個のプロセス（例えば、蒸気ボイラーまたは他の熱伝達流体（例えば、熱油ヒーター）の加熱に用いられるデバイス）に起因して、システム設計が複雑である。この設計に起因して、濃縮プロセスを支持するために２つの間接熱伝達システムが必要となる。処理を受けている最中に熱交換器上に蓄積物を発生させるフィードストリームをファウリング流体と呼ぶ。温度上昇と共に溶解度が低下する特定の化合物（例えば、炭酸塩）がフィードストリーム中に含まれる場合、熱交換器表面の温度上昇に起因して、総体的に低い濃度においても蓄積物（一般的にボイラースケールとして知られる）が発生する。さらに、温度上昇と共に溶解度が高くなる化合物（例えば、塩化ナトリウム）が廃水フィード中に存在する場合、当該化合物に起因して、プロセス流体が高濃度になるにつれて、溶液から蓄積物がやはり沈殿する。このような蓄積物があると、プロセス効率維持のために熱交換表面のクリーニングを頻繁に行う必要がある。このような蓄積物は、廃水フィードと共にプロセス内に搬送される浮遊固体と、プロセス流体中から沈殿する固体との任意の組み合わせであり得る。このような熱交換表面上の固体蓄積による悪影響に起因して、間接熱伝達プロセスの稼働可能時間の長さが制限を受ける。なぜならば、定期クリーニング実施のために、当該プロセスの中断が必要となるからである。このように、このような悪影響に起因して、廃水範囲にファウリング流体が含まれる場合に特に、廃水の有効制御範囲が実際に制限される。従って、間接熱伝達機構に依存するプロセスは、多様かつ広範囲の廃水流の濃縮と、残留物対供給体積の比の低減とには不適切であることが多い。
【０００８】
特許文献１（同文献を参考のため援用する）中において、特定の種類の直接熱伝達濃縮器についての開示がある。この直接熱伝達濃縮器は、水中ガスプロセスの形態をとっており、燃焼ガスを発生させ、入口パイプを通じてプロセス流体中の分散ユニットへと送る。前記分散ユニットは、複数の間隔を空けて配置されたガス送達パイプを含む。これらのガス送達パイプは、前記入口パイプからラジアル方向に外側に延びる。これらのガス送達パイプはそれぞれ、小穴を有する。これらの小穴は、前記ガス送達パイプの表面上の多様な位置において間隔を空けて配置され、これにより、処理管内に保持された液体の断面積上においてできるだけ均一に前記燃焼ガスを小泡として分散させる。先行技術における現行での理解によれば、この設計を用いれば、大きな界面表面積上において液体と高温ガスとを望ましく密接に接触させることが可能になる。このプロセスの意図とは、プロセス流体中の気相分散によって形成される動的かつ連続的に再生可能な界面表面積において熱および物質移動を発生させ、固体粒子蓄積が発生し得る固体熱交換表面においては熱および物質移動を発生させないようにすることである。そのため、この水中ガス濃縮プロセスを用いれば、従来の間接熱伝達プロセスと比較して大幅な利点が得られる。しかし、特許文献１の場合、ファウリング流体から形成された固体蓄積に起因して、デバイス内のプロセス流体内に高温ガスを分散させるために用いられるガス送達パイプ中の小穴が塞がれる。その結果プロセス流体への高温ガスの通り道となる入口パイプ内において、固体が蓄積する。
【０００９】
さらに、連続的プロセス液相全体において大量のガスを分散させる必要があるため、特許文献１の場合、閉じ込め管の断面積を極めて大きくする必要があることが多い。このような閉じ込め管の内面および当該閉じ込め管内に取り付けられた任意の付属物を、プロセスの「湿潤表面」と総称する。これらの湿潤表面は、システム作動時において、多様な濃度の高温プロセス流体に耐える必要がある。広範囲の廃水流を処理するように設計されたシステムの場合、湿潤表面の構造材料に基づいて、腐食および温度耐性双方に関連して重大な設計事項が決定される。腐食および温度耐性については、設備コストおよび経時的メンテナンス／交換コストとのバランスをとる必要がある。一般的にいって、湿潤表面の耐久性およびメンテナンスコスト／交換コストの低さは高グレードの金属合金または特定の工業用プラスチック（例えば、ガラス繊維管の製造に用いられるもの）のいずれかを選択することにより、向上する。しかし、間接加熱システムまたは直接加熱システムのいずれかを用いた従来の濃縮プロセスの場合、高温媒体（例えば、管内の流体への熱移動のための蒸気、熱伝達油またはガス）のための手段も必要となる。多様な異なる高合金を用いれば、腐食および温度耐性についての答えは得られるものの、このような合金から作製された管および付属物のコストは極めて高いことが多い。さらに、工業用プラスチックの場合、閉じ込め管として直接形成することも湿潤表面上のコーティングとして利用することも可能であるが、多くの工業用プラスチックの温度耐性において制約があることが多い。例えば、特許文献１において用いられている管内の高温ガス用入口パイプの高温表面の場合もこのような制約がある。そのため、これらのプロセスにおいて用いられる管および他の設備は典型的には、製造および維持が極めて高価になることが多い。
【００１０】
さらに、これらのシステムの全てにおいて、熱源において濃縮プロセスまたは蒸発プロセスを行う必要がある。多くのシステムが、多様な源によって生成された熱（例えば、エンジン内において発生した熱、燃焼室内において発生した熱、ガス圧縮プロセス内において発生した熱、等）を廃水処理の熱源として利用するように、開発されている。このようなシステムの一例について、特許文献２中に開示がある。同特許においては、水中燃焼ガス蒸発器内の埋立地ガスを燃焼させることにより熱を発生させ、この熱を用いて、埋立地現場において浸出液の処理を行う。特許文献３において、水中ガス蒸発器についての開示がある。この水中ガス蒸発器においては、廃熱をガス蒸発器の入力に提供して、液体の濃縮または蒸発に用いる。廃熱は低コストのエネルギー源としてみなされることが多いものの、廃水処理作業において廃熱を有効利用するためには、多くの場合において、廃熱源から廃熱を蒸発プロセスまたは濃縮プロセスの実行場所まで長距離にわたって搬送する必要があることが多い。例えば、多くの場合、埋立地作業においては、埋立地ガスを燃料として用いて作動する１つ以上の内燃機関を用いた発電機が用いられる。これらの発電機またはエンジンからの排気は典型的には、マフラーおよび排気筒を通じて発電機を含む建物上部の雰囲気へと送られ、廃熱源となる。しかし、この廃熱の収集および利用のためには、大量の高価な配管およびダクトを排気筒に接続して、廃熱を処理システム位置まで送る必要があり、また、処理システムの位置も、発電機を含む建物から離れた地表にあることが多い。重大なことに、排気筒内の高温（例えば、華氏９５０度）の排気ガスに耐えることが可能な配管、ダクト材料および制御デバイス（例えば、絞り弁および遮断弁）は極めて高価であり、また、輸送時の排気ガス中の熱を保持するために断熱も必要である。このような目的のための受容可能な断熱材料は多様な特性（例えば、脆性、経時的腐食および熱サイクルへの感度）に起因して概して破損することが多く、そのため、設計が複雑化する。断熱に起因して、配管、ダクトおよび制御デバイスの重量も増加し、その結果、構造支持要求コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５３４２４８２号明細書
【特許文献２】米国特許第７２１４２９０号明細書
【特許文献３】米国特許第７４１６１７２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書中に開示されるコンパクトな液体濃縮デバイスは、廃熱源（例えば、埋立地ガスフレアまたは燃焼機関排気筒）に容易に接続可能であり、この廃熱を用いて、直接熱伝達濃縮プロセスを行うことができ、その際、大型の高価な閉じ込め管は不要であり、大量の高価な高温耐性材料も不要である。前記コンパクトな液体濃縮器は、ガス入口と、ガス出口と、前記ガス入口および前記ガス出口を接続する混合通路またはフロー通路とを含む。前記フロー通路は、幅狭部を含む。前記幅狭部において、前記フロー通路内を通過するガスが加速される。前記ガス入口と、前記フロー通路の前記幅狭部との間に配置された液体入口から、前記幅狭部よりも前方の地点において前記ガスストリーム中に液体が注入され、これにより、前記フロー通路内においてガス液体混合物が十分に混合され、前記液体の一部が蒸発または濃縮される。デミスターまたは流体スクラバーが前記幅狭部の下流に設けられる。前記デミスターまたは流体スクラバーは、前記ガス出口に接続され、前記ガスストリームから混入液滴を除去し、前記除去された液体を再循環回路を通じて前記液体入口へと再循環させる。新規の濃縮対象液体も、前記フロー通路中において蒸発する液体および前記プロセスから引き出される全濃縮液体の総計をオフセットさせるのに十分な速度において、前記再循環回路内へ導入される。
【００１３】
本明細書中に記載のコンパクトな液体濃縮器は、広範な特性を有する廃水流の濃縮をコスト効率良く行うよう機能する、複数の属性を含む。前記濃縮器は、広範なフィード特性において腐食作用に対して耐性を有し、製造コストおよび動作コストが合理的であり、高レベルの濃度において連続作動が可能であり、かつ、広範な源から直接得られた熱エネルギーを効率的に利用する。さらに、前記濃縮器はコンパクトであるためポータブルであり、廃水が制御不能な事象と共に発生する位置への輸送も容易であり、かつ、廃熱源に近接して取り付けることが可能である。よって、本明細書中に記載の濃縮器は、コスト効率が良く、信頼性があり、かつ耐性のあるデバイスであり、広範な異なる種類の廃水流を連続的に濃縮するように動作し、また、（目詰まりおよび蓄積物増加の原因となっていた）従来の間接熱伝達システムにおける従来の固体表面熱交換器の利用を不要とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コンパクトな液体濃縮器の一般的模式図である。
【図２】トラック上での輸送が容易になるよう、パレットまたはスキッド上に取り付けられている、図１の液体濃縮器の実施形態を示す図である。
【図３】埋立地フレアによって生成された廃熱源に接続されている、図１の濃縮プロセスを実行するコンパクトな液体濃縮器の斜視図である。
【図４】図３のコンパクトな液体濃縮器の熱伝達部の斜視図である。
【図５】図３のコンパクトな液体濃縮器の蒸発器／濃縮器部分の正面斜視図である。
【図６】図３のコンパクトな液体濃縮器の一部上の容易に開口可能なアクセスドアの斜視図である。
【図７】図６の容易に開口可能なアクセスドアのうちの１つが開口位置にある様子の斜視図である。
【図８】図６および図７のアクセスドア上において用いられる容易に開口可能なラッチ機構の斜視図である。
【図９】図３のコンパクトな液体濃縮器内において、コンパクトな液体濃縮器の多様な構成成分の動作を制御するために用いることができる、制御システムの模式図である。
【図１０】図３のコンパクトな液体濃縮器が、廃熱源としての燃焼機関スタックに取り付けられている様子を示す。
【図１１】コンパクトな液体濃縮器の第２の実施形態の一般的模式図である。
【図１２】図１１のコンパクトな液体濃縮器の上面図である。
【図１３】コンパクトな液体濃縮器の第３の実施形態の模式図であり、第３の実施形態は、分散型液体濃縮器である。
【図１４】図１３の分散型液体濃縮器の液体濃縮部分の側面断面図である。
【図１５】図１４の液体濃縮部の上面図である。
【図１６】図１３の分散型液体濃縮器のクエンチャおよびベンチュリ部の詳細な側面図である。
【図１７】埋立地浸出液からアンモニアを除去するように構成される、図１の濃縮プロセスを実行するコンパクトな液体濃縮器の別の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、液体濃縮器１０の一般的模式図である。液体濃縮器１０は、ガス入口２０と、ガス出口２２と、ガス入口２０をガス出口２２へと接続するフロー通路２４とを含む。フロー通路２４は、幅狭部２６を含む。幅狭部２６において、フロー通路２４を通過するガスの流れが加速され、その結果、この位置においてまたはこの位置の近隣において、フロー通路２４内に乱流が発生する。この実施形態における幅狭部２６は、ベンチュリデバイスによって形成され得る。液体入口３０から、（蒸発を介して）濃縮されるべき液体が、幅狭部２６の上流の地点において、フロー通路２４内の液体濃縮室内に注入される。前記注入された液体は、フロー通路２４内のガス流と合流する。液体入口３０は、フロー通路２４内に液体を噴霧するための１つ以上の交換可能なノズル３１を含み得る。入口３０は、ノズル３１を備えているか否かにかかわらず、ガスがフロー通路２４を通じて流れる際に当該ガス流に対して（当該ガス流に対して垂直な方向から当該ガス流に対して平行な方向までの）任意の方向において前記液体を導入し得る。バッフル３３を液体入口３０の近隣に設けることで、液体入口３０から導入された液体を前記バッフル上に衝突させ、その結果、前記液滴は、前記フロー通路内において分散して小液滴となる。
【００１６】
前記ガスおよび液体が前記幅狭部２６を流れて通過するにつれ、ベンチュリ法則により乱流が加速され、フロー通路２４中および入口３０の位置後において前記ガスおよび液体が十分に混合される。このような幅狭部２６を通じた加速に起因して、前記ガス流と前記液滴との間と、前記液滴と幅狭部２６の壁との間にせん断力が発生し、その結果、極めて微細な液滴が前記ガス中に混入し、これにより、前記液滴と前記ガスとの間の界面表面積が増加し、前記ガスと前記液滴との間の物質移動および熱伝達が高速化する。前記液体は、幅狭部２６内に流入する液体の幾何学的形状に関係無く（例えば、前記液体は、シート状の液体として幅狭部２６内に流入し得る）、幅狭部２６から出て行く際に極めて微細な液滴になっている。乱流混合およびせん断力の結果、前記液体の一部は高速に蒸発し、前記ガスストリームの一部となる。前記ガス液体混合物が幅狭部２６内を通過する際、前記ガス液体混合物の方向および／または速度を、調節可能な流量制限物（例えば、ベンチュリプレート３２）によって変更することができる。この流量制限物は一般的には、ベンチュリプレート３２の上流および下流のフロー通路２４内に大きな圧力差を発生させるために用いられる。ベンチュリプレート３２は、幅狭部２６のサイズおよび／または形状を制御するように調節可能であり、また、耐食物質（例えば、高合金金属）（例えば、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）およびＭｏｎｅｌ（登録商標）の商品名下で製造されているもの）から製造可能である。
【００１７】
幅狭部２６から出た後、前記ガス液体混合物は、ガス出口２２に接続されたデミスター３４（流体スクラバーまたはエントレインメント分離器とも呼ばれる）を通過する。デミスター３４により、ガスストリームから混入液滴が除去される。デミスター３４は、ガス流通路を含む。前記除去された液体は、前記ガス流通路内の液体収集器またはサンプ３６内に集まる。サンプ３６は、前記除去された液体を保持するリザーバも含み得る。サンプ３６に流体接続されたポンプ４０および／またはリザーバにより、再循環回路４２を通じて液体入口３０および／またはフロー通路２４へと液体が戻される。このようにして、前記液体を所望の濃度まで蒸発により減少させることができる。新規の濃縮対象液体が、液体入口４４を通じて再循環回路４２へと入力される。この新規液体をベンチュリプレート３２の上流のフロー通路２４内に直接注入してもよい。新規の液体入力を再循環回路４２内に入力する速度は、前記ガス液体混合物がフロー通路２４内を通過する際の液体の蒸発速度と、サンプ４０内のリザーバ内またはサンプ４０内のリザーバの近隣に配置された濃縮流体抽出ポート４６を通じて抽出される液体の速度との合計と同一であり得る。再循環液体と新規液体との間との比は、一般的にはおよそ１：１〜およそ１００：１であり得、通常はおよそ５：１〜およそ２５：１であり得る。例えば、再循環回路４２における流体の循環速度がおよそ１０ｇａｌ／分である場合、新規液体をおよそ１ｇａｌ／分の速度で（すなわち、１０：１の比で）導入することができる。再循環回路４２内の液体が所望の濃度に到達すると、前記液体の一部を抽出ポート４６から吸い出すことが可能になる。再循環回路４２は、蒸発プロセスにおけるバッファまたは緩衝装置として機能し、これにより、フロー通路２４中に十分な水分が確保され、これにより、液体の完全な蒸発および／または乾いた微粒子の形成が回避される。
【００１８】
デミスター３４を通過した後、ガスストリームは、導入ファン５０を通過する。導入ファン５０は、負圧下においてフロー通路２４およびデミスターガスフロー通路を通じてガスを吸入する。もちろん、濃縮器１０は、液体入口３０の前方に設けられた送風機（図示せず）によって生成された陽圧下において動作することも可能である。最終的に、前記ガスは、前記雰囲気に放出されるか、または、ガス出口２２から出されてさらなる処理を受ける。
【００１９】
濃縮器１０は、濃縮対象液体を処理するための前処理システム５２を含む。前記濃縮対象液体は、廃水フィードであり得る。例えば、エアストリッパーを前処理システム５２として用いることで、悪臭の発生源となり得る物質または大気汚染物質として規制される物質を除去することができる。この場合、前記エアストリッパーは、任意の従来の種類のエアストリッパーであってもよいし、あるいは、本明細書中に記載の種類のさらなる濃縮器であってもよく、エアストリッパーとして直列に使用することが可能である。所望であれば、前処理システム５２は、任意の所望の加熱技術を用いて濃縮対象液体を加熱することができる。さらに、濃縮器１０内を循環するガスおよび／または廃水フィードは、プレヒーター５４内において事前加熱することができる。事前加熱を用いて蒸発速度を上げることができ、よって液体濃縮速度を上げることができる。再生可能な燃料（例えば、木質チップ、バイオガス、メタン、または他の任意の種類の再生可能な燃料、または再生可能な燃料、化石燃料および廃熱の任意の組み合わせ）の燃焼を通じて、ガスおよび／または廃水フィードを事前加熱することができる。さらに、埋立地フレアまたはスタック内において発生した廃熱の利用を通じて、前記ガスおよび／または廃水を事前加熱することができる。また、エンジン（例えば、内燃機関）からの廃熱を用いて、前記ガスおよび／または廃水フィードを事前加熱することができる。さらに、天然ガスは廃熱源として利用可能であり、前記天然ガスは、未精製の状態で天然ガス源泉から直接供給可能であり、ガス流が安定する前の天然ガス井戸完成後すぐに供給することもできるし、あるいは、より安定状態となった天然ガス井戸内においてガス流が安定した後に供給することも可能である。必要に応じて、前記天然ガスを精製した後、フレア内において燃焼してもよい。さらに、濃縮器１０のガス出口２２から出てきたガスストリームをフレアまたは他の後処理デバイス５６へと送り、前記ガスを処理した後に雰囲気に放出してもよい。
【００２０】
本明細書中に記載される液体濃縮器１０を用いて、広範な廃水流（例えば、産業からの廃水、自然災害からの流出水（洪水、ハリケーン）、精油所焼灼剤、浸出液（例えば、埋立地浸出液）、天然ガス井戸完成後の逆流水、天然ガス井戸の作動に起因して発生する水）を濃縮することができる。液体濃縮器１０は、実用的であり、エネルギー効率が良く、信頼性があり、かつコスト効率が良い。この液体濃縮器の有用性を高めるために、液体濃縮器１０は、トレーラーまたは可動スキッド上に取り付け可能なように容易に適合可能であり、これにより、事故または自然災害に起因して発生する廃水流に有効に対処するか、または、空間的に離れた遠隔地にある現場において発生した廃水を定期的に処理することができる。本明細書中において記載される液体濃縮器１０は、これらの望ましい特性を全て備えており、特に広範かつ多様な廃水流を管理する目的において、従来の廃水濃縮器に比して大きな利点を提供する。
【００２１】
さらに、濃縮器１０のうち大部分は、耐食性が高くかつ低コストの材料（例えば、ガラス繊維および／または他の工業用プラスチック）から作製される。これが可能であるのは、開示の濃縮器が最小の差圧下において動作するように設計されているという点に部分的に起因する。例えば、一般的にわずか１０〜３０水柱インチの範囲の差圧しか必要でないことが多い。また、濃縮プロセスのガス液体接触ゾーンからは、流路のベンチュリ部においてまたは流路のベンチュリ部の直後において幅狭の（コンパクトな）通路内において高乱流が発生するため、ガス液体接触が大型プロセス管内において発生する従来の濃縮器と比較して、全体的設計が極めてコンパクトになる。その結果、濃縮器１０に必要な高合金金属が極めて最低限になる。また、これらの高合金部品は小型であり、また、短時間かつ最小の労力で容易に交換可能であるため、これらの部品のうち一部または全てを定期的に交換すべきより低品質の合金から製造された摩耗アイテムとして設計することにより、作製コストをさらに節減することが可能である。所望であれば、これらのより低品質の合金（例えば、炭素鋼）を腐食および／または耐食処理が施されたライナー（例えば、弾性重合体を含む工業用プラスチック）によってコーティングすることで、当該コンポーネントの耐用年数を延ばすことができる。同様に、ポンプ４０にも腐食および／または耐食処理が施されたライナーを施すことで、ポンプ４０を寿命を延ばすことができ、これにより、メンテナンスコストおよび交換コストを低減することができる。
【００２２】
理解されるように、液体濃縮器１０は、濃縮対象液体および高温ガスの直接接触を起こすことで、高温ガスと前記液体（例えば、濃縮中の廃水）との間の乱流熱交換および物質移動を発生させる。さらに、濃縮器１０は、極めてコンパクトなガス液体接触ゾーンを用いることで、当該ガス液体接触ゾーンを公知の濃縮器と比較して最小のサイズにしている。このような直接接触による熱交換機能により、高エネルギー効率が促進され、従来の間接熱伝達濃縮器において用いられていたような固体表面熱交換器が不要になる。さらに、前記コンパクトなガス液体接触ゾーンにより、従来の間接熱交換濃縮器および直接熱交換濃縮器双方において用いられていた嵩高なプロセス管が不要になる。これらの機能により、比較的低コストの作製技術を用いて濃縮器１０を製造することが可能になり、濃縮器１０の重量も従来の濃縮器よりも軽くすることができる。これらの要素が相乗して、可搬性およびコスト効率が高まる。このように、液体濃縮器１０は従来の濃縮器よりもよりコンパクトでありかつ軽量であるため、可搬ユニットとしての用途に理想的である。さらに、液体濃縮器１０は、直接接触による熱交換作業と固体熱交換器表面の欠落とに起因するファウリングおよび閉塞が起こりにくい。液体濃縮器１０はまた、直接接触熱交換により、大量の浮遊固体を含む液体を処理することも可能である。その結果、濃縮器１０のクリーニングを頻繁に行う必要無く、高濃度のプロセス流体を達成することが可能になる。
【００２３】
より詳細には、間接熱伝達を用いた液体濃縮器において、熱交換器はファウリングが起こりやすく、そのため、熱交換器内において循環している高温の熱伝達媒体（蒸気または他の高温流体）の通常の使用温度において腐食が加速し易い。これらの要素それぞれに起因して、従来の間接的に加熱される濃縮器の耐久性および／または建築コストにおいて著しい制約が生じ、また、当該熱交換器の作動を中断してクリーニングまたは修理を行う時期までの動作可能時間も同様に著しい制約を受ける。嵩高なプロセス管を不要にすることにより、液体濃縮器の重量と、高合金コンポーネントの初期コストおよび交換コストとをどちらとも低減することができる。さらに、ガス／液体間の温度差と、システム内に含まれる比較的小体積の液体と、前記液体と前記ガスとの間の比較的大きな界面面積と、液体との混合前のガスの相対湿度の低下とに起因して、液体濃縮器１０が、特定のガス液体混合物における断熱飽和温度に近づく。前記断熱飽和温度は典型的には、約華氏１５０度〜約華氏２１５度である（すなわち、この濃縮器は、「低運動量」濃縮器である）。
【００２４】
さらに、濃縮器１０は、負圧下において動作するように設計されており、このような機能により、極めて広範な燃料または廃熱源を蒸発のためのエネルギー源として利用することができる能力が大幅に向上する。実際、これらのシステムの牽引性により、加圧バーナーまたは非加圧バーナーを用いて濃縮器１０内において用いられるガスの加熱および供給を行うことができる。さらに、最小数の可動部および摩耗部しか必要でないため、濃縮器１０の簡潔性および信頼性が増す。一般的に、当該濃縮器が廃熱（例えば、エンジン（例えば、発電機または車両エンジン）、タービン、産業プロセススタック、ガスコンプレッサシステム、およびフレア（例えば、埋立地ガスフレア）からのスタックガス）上において動作するように構成されている場合、必要となるのは２つのポンプおよび単一の誘引通風ファンのみである。これらの機能により、濃縮器１０の多様性と、濃縮器１０の購入コスト、動作コストおよび維持コストとを好ましく反映できるという大きな利点が得られる。
【００２５】
濃縮器１０は、起動状態において動作することもできるし、あるいは定常状態において動作することも可能である。起動状態において、デミスター３４のサンプおよび再循環回路４２に新規の廃水を充填することができる。初期処理時において、入口３０内に導入された前記新規の廃水が幅狭部２６内において少なくとも部分的に蒸発され、デミスター３４のサンプ内において前記新規の廃水よりも濃縮された様態で蓄積される。時間と共に、デミスターサンプ３４内の廃水および再循環回路４２が所望のレベルの濃度に近づく。この地点において、濃縮器１０を連続的モードで動作させることができる。連続的モードにおいて、抽出ポート４６から吸い出された固体量は、入口３０を通じて新規の廃水内に導入された固体量に等しい。同様に、濃縮器１０内において蒸発した水の量を、前記新規の廃水中の同量の水と交換する。よって、濃縮器１０内の状態は、加熱されたガスおよび廃水の混合物の断熱飽和点に近づく。その結果、濃縮器１０が高効率になる。
【００２６】
図２は、可動フレーム６０（例えば、パレット、トレーラーまたはスキッド）上に取り付けられた液体濃縮器１０の側面図である。この可動フレームのサイズおよび形状は、輸送用車両６２（例えば、トラクタートレーラートラック）へ容易に積載または接続できるようなサイズおよび形状にされる。同様に、このような取り付けられた濃縮器は、遠隔現場への高速輸送の際に列車、船舶または飛行機（図示せず）に容易に積載可能である。液体濃縮器１０は、内部にバーナーおよび燃料供給を備えた完全自立型ユニットとして作動することもできるし、あるいは、液体濃縮器１０は、オンサイトバーナーおよび／あるいはオンサイト燃料または廃熱源を用いて作動することもできる。濃縮器１０の燃料は、再生可能な燃料源（例えば、廃棄物（紙、木質チップ）および埋立地ガス）を含み得る。さらに、濃縮器１０は、従来の化石燃料（例えば、石炭または石油）、再生可能な燃料および／または廃熱の任意の組み合わせによって作動し得る。
【００２７】
典型的なトレーラー上に取り付けられた濃縮器１０は、１日あたり１０万ガロン以上もの廃水を処理することができ、一方、より大型の定置型ユニット（例えば、埋立地、下水処理工場、あるいは天然ガス田または油田に設置されたもの）を用いれば、１日あたり数１０万ガロンの廃水を処理することができる。
【００２８】
図３は、コンパクトな液体濃縮器１１０の１つの特定の実施形態を示す。液体濃縮器１１０は、図１について上述した原理を用いて動作し、埋立地フレアの形態をした廃熱源に接続される。一般的に言えば、図３のコンパクトな液体濃縮器１１０は、アメリカ合衆国環境保護庁（ＥＰＡ）および／またはより地方の規制当局によって設定された基準を満たす様態で埋立地ガスを燃焼する埋立地フレア内において発生した排気または廃熱を用いて、廃水（例えば、埋立地浸出液）を濃縮するように動作する。既知のように、ほとんどの埋立地に含まれるフレアは、埋立地ガスを燃焼させてメタンおよび他のガスを除去した後、雰囲気へと放出するために用いられる。典型的には、前記フレアから出てきたガスは、華氏１２００〜１５００度であり、華氏１８００度に到達し得る。図３に示すコンパクトな液体濃縮器１００は、天然ガス井戸からの濃縮逆流または生成水においても等しく有効であり、源泉にあるかまたは源泉の近隣の天然ガスフレアまたはプロパンフレアからの排気ガス上において動作可能である。いくつかの実施形態において、前記天然ガスフレアは、天然ガス井戸から直接天然ガスと共に供給され得る。
【００２９】
図３に示すように、コンパクトな液体濃縮器１１０は、一般的にフレアアセンブリ１１５を含むかまたはフレアアセンブリ１１５に接続される。コンパクトな液体濃縮器１１０は、熱伝達アセンブリ１１７（図４中により詳細を示す）と、空気前処理アセンブリ１１９と、濃縮器アセンブリ１２０（図５中により詳細を示す）と、流体スクラバー１２２と、排気部１２４とを含む。重要なことに、フレアアセンブリ１１５は、フレア１３０と、フレアキャップアセンブリ１３２とを含む。フレア１３０は、任意の既知の原理に従ってフレア１３０内の埋立地ガス（または他の可燃性燃料）を燃焼させる。フレアキャップアセンブリ１３２は、可動キャップ１３４（例えば、フレアキャップ、排気ガスキャップ）または他の種類のスタック（例えば、燃焼ガス排気筒）を含む。可動キャップ１３４は、フレア１３０の上部を被覆する。前記他の種類のスタック（例えば、燃焼ガス排気筒）は、フレアキャップ１３４が閉口位置にある際にフレア１３０の上部を封するか、または、部分的に閉口位置においてフレアガスの一部を方向転換させる。可動キャップ１３４は、フレアキャップ１３４が開口位置または部分的に開口位置にある際、フレア１３０内において発生したガスを主要ガス出口１４３を形成する開口端部を通じて雰囲気へと逃がす。フレアキャップアセンブリ１３２はまた、キャップアクチュエータ１３５（例えば、図４に示すモータ（例えば、電気モータ、油圧モータ、空気式モータ））も含む。キャップアクチュエータ１３５は、全開口位置と全閉口位置との間でフレアキャップ１３４を移動させる。図４に示すように、フレアキャップアクチュエータ１３５は、例えば、フレアキャップ１３４を回転軸１３６周囲において回転または移動させることで、フレアキャップ１３４を開閉する。フレアキャップアクチュエータ１３５は、チェーン駆動または他の任意の種類の駆機機構を用い得る。前記駆機機構は、フレアキャップ１３４を回転軸１３６周囲において移動させるように、フレアキャップ１３４に接続される。フレアキャップアセンブリ１３２はまた、カウンターウェイト１３７も含み得る。カウンターウェイト１３７は、フレアキャップ１３４からみて回転軸１３６の反対側に配置され、フレアキャップ１３４が回転軸１３６の周囲において移動する際、フレアキャップ１３４の重量の一部を均衡またはオフセットさせるようになっている。カウンターウェイト１３７により、フレアキャップ１３４を開口位置と閉口位置との間で移動または回転可能にしつつ、アクチュエータ１３５のサイズまたは出力を低減することが可能になる。前記開口位置において、フレア１３０の上部（または第１の燃焼ガス出口１４３）が雰囲気に対して開口状態であり、前記閉口位置において、フレアキャップ１３４は、フレア１３０の上部（または第１の燃焼ガス出口１４３）を被覆または実質的に密閉する。フレアキャップ１３４そのものは、高温耐性材料（例えば、ステンレス鋼または炭素鋼）によって構成され得、下部上の耐火材料（例えば、酸化アルミニウムおよび／または酸化ジルコニウム）によってライニングまたは断熱され得る。前記耐火材料は、フレアキャップ１３４が前記閉口位置にある際、高温フレアガスに直接接触する。
【００３０】
所望であれば、フレア１３０は、アダプター部１３８を含み得る。アダプター部１３８は、第１の燃焼ガス出口１４３と、第１の燃焼ガス出口１４３の上流の第２の燃焼ガス出口１４１とを含む。フレアキャップ１３０が閉口位置にある場合、燃焼ガスが第２の燃焼ガス出口１４１を通じて送られる。アダプター部１３８は、コネクタ部１３９を含み得る。コネクタ部１３９は、９０度の曲がり部または角部を用いて、フレア１３０（または排気筒）を熱伝達部１１７へと接続する。他のコネクタ配置構成も可能である。例えば、フレア１３０および熱伝達部１１７は、実質的に任意の０度〜１８０度の角度において接続され得る。この場合、フレアキャップアセンブリ１３２は、第１の燃焼ガス出口１４３の近隣においてアダプター部１３８の上部に取り付けられる。
【００３１】
図３および図４に示すように、熱伝達アセンブリ１１７は、移送管１４０を含む。移送管１４０は、フレア１３０への空気前処理アセンブリ１１９の入口に接続し、より詳細には、フレア１３０のアダプター部１３８に接続する。支持部材１４２は、垂直バーまたはポールの形態をとり、地表と同じかまたは地表よりも高い所定の高さにおいて、フレア１３０と空気前処理アセンブリ１１９との間において熱伝達パイプ１４０を支持する。熱伝達パイプ１４０は、第２の燃焼ガス出口１４１においてコネクタ部１３９またはアダプター部１３８に接続され、前記移送管は、アダプター部１３８と第２のプロセス（例えば、流体濃縮プロセス）との間の流体通路の一部を形成する。支持部材１４２が必要な代表的理由として、熱伝達パイプ１４０は一般的に金属（例えば、カーボンスチールまたはステンレス鋼）で構成され、材料（例えば、酸化アルミニウムおよび／または酸化ジルコニウム）によって耐火ライニングが施され、これにより、フレア１３０から空気前処理アセンブリ１１９へと移動するガスの温度に耐えることができる。よって、熱伝達パイプ１４０は典型的には、高重量の設備である。しかし、その一方でフレア１３０および空気前処理アセンブリ１１９および濃縮器アセンブリ１２０は相互に直近して配置されているため、熱伝達パイプ１４０を比較的短い長さにすることが一般的に可能になり、これにより、濃縮器１１０内において用いられる材料のコストが低減し、また、濃縮器１１０の地表よりも高い高さにある高重量部分の重量を支持するために必要な支持構造の量も低減する。図３に示すように、熱伝達パイプ１４０および空気前処理アセンブリ１１１９は、上下逆のＵ字型構造を形成する。
【００３２】
空気前処理アセンブリ１１９は、垂直配管部１５０と、外気弁（図３および図４中には明示せず）とを含む。前記外気弁は、垂直配管部１５０の上部に配置される。前記外気弁（ダンパまたはブリード弁とも呼ぶ）は、熱伝達パイプ１４０（または空気前処理アセンブリ１１９）と外気との間に流体通路を形成する。前記外気弁は、外気をメッシュバードスクリーン１５２（典型的には、ワイヤまたは金属）を通じて空気前処理アセンブリ１１９内部に流入させた後、フレア１３０から来た高温ガスと混合させるように、動作する。所望であれば、空気前処理アセンブリ１１９は、前記ブリード弁の近隣の永久開口部を含んでもよく、この永久開口部により、一定量のブリード空気を空気前処理アセンブリ１１９内へと入らせることができる。このようなブリード空気は、必要なブリード弁のサイズの低減および安全上の理由において望ましい場合がある。所望であれば、圧力送風機（図示せず）を前記外気弁の入口側に接続して、前記外気弁を通じて外気を強制排気することができる。圧力送風機を実装する場合、バードスクリーン１５２および永久開口部（実装した場合）を前記圧力送風機の入口側に再配置することができる。前記外気弁またはブリード弁の制御について本明細書中に以下により詳細に説明するが、この弁により、フレア１３０からのガスをより望ましい温度に冷却した後、濃縮器アセンブリ１２０内へと入らせることが一般的に可能になる。空気前処理アセンブリ１１９は、支持部材１４２に接続されたクロスメンバー１５４によって部分的に支持され得る。これらのクロスメンバー１５４により、空気前処理アセンブリ１１９が安定する。空気前処理アセンブリ１１９も、典型的には高濃度炭素またはステンレス鋼または他の金属で構成され、かつ、エネルギー効率の向上と、濃縮器１１０のこの部分内のガスの高温に対する耐久性とのために、耐火ライニングされ得る。所望であれば、垂直配管部１５０を延長させて、異なる高さのフレアに適合または対応できるようにして、これにより、液体濃縮器１１０を多くの異なるフレアまたは異なる高さのフレアに適合可能なものとし、また、コンポーネントの垂直および／または水平方向の若干のミスアライメントの修正時における濃縮器の組み立て時の効率を向上させる。このコンセプトを図３中により詳細に示す。図３に示すように、垂直配管部１５０は、第１の部分１５０Ａ（点線で図示）を含み得る。第１の部１５０Ａは、第２の部分１５０Ｂ内に設けられ、これにより垂直配管部１５０の長さ（高さ）が調節可能になっている。
【００３３】
一般的に言えば、空気前処理アセンブリ１１９は、スクリーン１５２の真下の外気弁を通じて得られた外気と、フレア１３０から熱伝達パイプ１４０を通じて流れてきた高温ガスとを混合して、所望の温度のガスを濃縮器アセンブリ１２０の入口において得るように、動作する。
【００３４】
液体濃縮器アセンブリ１２０は、導入部１５６を含む。導入部１５６は上部において断面が小さくなっており、この上部において、配管部１５０の下部と濃縮器アセンブリ１２０のクエンチャ１５９とが噛み合わされる。濃縮器アセンブリ１２０はまた、第１の流体入口１６０を含む。第１の流体入口１６０は、新規または未処理の濃縮対象液体（例えば、埋立地浸出液）をクエンチャ１５９の内部に注入する。図３中では図示していないが、入口１６０は、大型ノズルを備えた粗噴霧器を含み得る。前記粗噴霧器は、前記未処理の液体をクエンチャ１５９内に噴霧する。本システムにおけるこの地点においてクエンチャ１５９内に噴霧される液体はまだ濃縮されていないため、大量の水を含んでおり、また、前記噴霧器は粗噴霧器であるため、前記噴霧器ノズルにおいて、前記液体内の小粒子に起因してファウリングまたは塞栓が発生しない。理解されるように、クエンチャ１５９は、入口１６０において注入された液体の高度蒸発を行いつつ、ガスストリームの温度を（例えば、約華氏９００度〜華氏２００度）まで高速低減させるように、機能する。所望であれば、図３中には明示していないものの、温度センサを配管部１５０の出口またはその近隣あるいはクエンチャ１５９内に設けて、この温度センサを用いて、前記外気弁の位置を制御することで、濃縮器アセンブリ１２０の入口に存在するガスの温度を制御することができる。
【００３５】
図３および図５に示すように、クエンチャ１５９は、液体注入チャンバに接続される。前記液体注入チャンバは、幅狭部またはベンチュリ部１６２に接続される。ベンチュリ部１６２は、クエンチャ１５９に対して幅狭断面を有し、内部に設けられたベンチュリプレート１６３（点線で図示）を有する。ベンチュリプレート１６３により、ベンチュリ部１６２内に幅狭通路が得られ、この幅狭通路により、ベンチュリ部１６２の入口と出口との間に大きな圧力降下が発生する。この大きな圧力降下により、クエンチャ１５９内およびベンチュリ部１６２の上部または入口にガス乱流およびせん断力が発生し、ベンチュリ部１６２からガス流が高速で出て行き、これらの結果に起因して、ベンチュリ部１６２内においてガスおよび液体が十分に混合される。ベンチュリプレート１６３の位置は、手動制御ロッド１６５（図５中に図示）を用いてまたは自動ポジショナーを介して、制御することができる。手動制御ロッド１６５（図５中に図示）は、プレート１６３の回転軸に接続される。前記自動ポジショナーは、電気モータまたは空気式シリンダ（図５中図示せず）により駆動することができる。
【００３６】
再循環パイプ１６６は、ベンチュリ部１６２の入口の反対側周囲において延び、部分的に濃縮された（すなわち、再循環した）液体をベンチュリ部１６２内に注入するように動作し、これにより、前記液体をさらに濃縮しかつ／または前記濃縮器アセンブリ１２０内において前記フロー通路の１つ以上の側部上に配置された複数の流体入口を通過する微粒子の乾燥を回避する。図３および図５中では明示していないが、複数のパイプ（例えば、３本のパイプ（例えば、直径１／２インチのもの）を、ベンチュリ部１６２を部分的に包囲するパイプ１６６の対向脚部それぞれから延ばし、壁部を通じてベンチュリ部１６２の内部へと延ばすことができる。この地点において、濃縮器１１０に注入されている液体は再循環液体であるため、部分的に濃縮状態になっているかまたは特定の平衡濃度で維持された状態であり、濃縮入口１６０に注入されたより低濃度の液体よりも噴霧器ノズルを詰まらせる可能性が高いため、この液体を噴霧器を用いずに直接注入することで、目詰まりを回避する。しかし、所望であれば、平坦板の形状をしたバッフルを前記直径１／２インチのパイプの各開口部の前方に配置してもよく、これにより、本システム内のこの地点において注入された液体を前記バッフルと衝突させ、濃縮器アセンブリ１２０内においてより小さな液滴として分散させることができる。任意の事象において、この再循環システムの構成により、濃縮器アセンブリ１２０内を流れるガスストリーム内において、前記再循環液体が分配または分散される。
【００３７】
高温ガスおよび液体は、共に乱流となってベンチュリ部１６２を通過する。上記したように、ベンチュリ部１６２は、濃縮器アセンブリ１２０の幅にわたって配置された可動ベンチュリプレート１６３を有する。このようなベンチュリ部１６２により、乱流が発生しまた液体およびガスの混合物が完成し、その結果、不連続液相が高速蒸発して連続気相となる。ベンチュリ部１６２によって得られる混合作用により高度蒸発が得られるため、前記ガスは濃縮器アセンブリ１２０内において実質的に冷却され、ベンチュリ部１６２から出て行って高速で浸水曲がり部１６４内へと入る。実際、この地点における前記ガス液体混合物の温度は、約華氏１６０度であり得る。
【００３８】
典型的な浸水曲がり部と同様に、浸水曲がり部１６４の下部内の堰配置構成（図示せず）により、一定レベルの部分的にまたは完全に濃縮された再循環液体が内部において維持される。ガス液体混合物として気相内に混入された再循環液体の液滴は、ベンチュリ部１６２から高速で出て行き、前記ガス液体混合物が９０度だけ強制的に回転して流体スクラバー１２２内に流入する際に発生した遠心力により、浸水曲がり部１６４の下部内に保持された前記再循環液体の表面へと外側方向に投射される。前記気相内に混入した多数の液滴は、浸水曲がり部１６４の下部内に保持された再循環液体の表面上に衝突し、その後前記再循環液体と共に合体し、その結果、浸水曲がり部１６４の下部内における再循環液体の体積が増加して、均等量の前記再循環液体が前記堰配置構成において氾濫し、重力により、流体スクラバー１２２の下部のサンプ１７２内へと流入する。よって、前記ガス液体ストリームと、浸水曲がり部１６４内の液体との相互作用により、前記ガス液体ストリームから液滴が除去され、また、前記ガス液体ストリーム内の浮遊粒子が浸水曲がり部１６４の下部に高速衝突する事態が回避され、これにより、前記堰配置構成の高さの真下および浸水曲がり部１６４の下部に配置された側壁部を形成する金属の腐食が回避される。
【００３９】
浸水曲がり部１６４から出て行った後のガス液体ストリームは、蒸発液体および一定の液体および他の粒子を未だに含んだ状態であり、このガス液体ストリームは、流体スクラバー１２２を通過する。流体スクラバー１２２は、この場合においてクロスフロー流体スクラバーである。流体スクラバー１２２は、ガス液体ストリームから混入液体および他の粒子を除去する機能を有する多様なスクリーンまたはフィルタを含む。１つの特定の例において、クロスフロースクラバー１２２は、入力において初期粗衝突バッフル１６９を含む。初期粗衝突バッフル１６９は、サイズが５０〜１００ミクロン以上の液滴を除去するように設計される。その後、シェブロン１７０の形態をした２つの取り外し可能なフィルタを流体スクラバー１２２内の流体経路上に配置し、これらのシェブロン１７０は、より小さなサイズ（例えば、２０〜３０ミクロンおよび１０ミクロン未満）の液滴を除去するように、漸次的にサイズ決めまたは構成可能である。もちろん、上記よりも多数または小数のフィルタまたはシェブロンを用いてもよい。
【００４０】
典型的なクロスフロースクラバーと同様に、フィルタ１６９および１７０ならびに浸水曲がり部１６４の下部内の氾濫堰配置構成によって獲得された液体は、重力により、流体スクラバー１２２の下部に配置されたリザーバまたはサンプ１７２内に流入する。サンプ１７２は、例えばおよそ２００ガロンの液体を保持することができ、これにより、前記ガス液体ストリームから除去された溶解固体および浮遊固体を含む濃縮流体を収集し、濃縮器アセンブリ１２０へと戻った再循環濃縮液体の源のリザーバとして機能し、これにより、前記液体を図１について上述したような様態でさらに処理しかつ／または濃縮器アセンブリ１２０内の微粒子の乾燥を回避できるようにする。１つの実施形態において、サンプ１７２は、傾斜したＶ字状下部１７１を含み得る。このＶ字状下部１７１は、Ｖ字状溝部１７５を有する。Ｖ字状溝部１７５は、流体スクラバー１２２の後部（浸水曲がり部１６４から最離隔部）から流体スクラバー１２２の前部（浸水曲がり部１６４に最近位部）へと延びる。Ｖ字状溝部１７５は、浸水曲がり部１６４から最離隔部においてよりも浸水曲がり部１６４に最も近い流体スクラバー１２２の端部においてＶ字状溝部１７５の下部が低くなるように、傾斜している。換言すれば、Ｖ字状下部１７１は、出口ポート１７３および／またはポンプ１８２の近隣のＶ字状下部１７１の最下地点と共に傾斜され得る。さらに、洗浄回路１７７（図９）により、濃縮流体をサンプ１７２からクロスフロースクラバー１２２内の噴霧器１７９へポンプ輸送することができる。噴霧器１７９は、Ｖ字状下部１７１にある液体を噴霧することを意図している。あるいは、噴霧器１７９は、Ｖ字状下部１７１において未濃縮液体または清浄水を噴霧し得る。噴霧器１７９は、Ｖ字状下部１７１の表面上に液体を定期的にまたは常時噴霧して、固体を洗浄し、Ｖ字状下部１７１上または出口ポート１７３および／またはポンプ１８２の固体蓄積を回避することができる。このＶ字状の傾斜した下部１７１および洗浄回路１７７により、サンプ１７２内に集まった液体を連続的に攪拌および再生することができ、これにより、比較的一定の一貫性を維持し、懸濁液中の固体を維持する。所望であれば、噴霧回路１７７は、例えばサンプ１７２内の入口と共に別個のポンプを用いた別個の回路であってもよく、以下に説明する濃縮液体再循環回路と関連付けられたポンプ１８２を用いて濃縮流体をサンプ１７２からＶ字状下部１７１上に噴霧することも可能である。
【００４１】
図３に示すように、戻り配管１８０およびポンプ１８２は、前記ガス液体ストリームから除去された流体をサンプ１７２から濃縮器１２０へと再循環させるように動作し、これにより、流体または液体再循環回路を完成する。同様に、入力ライン１８６内にポンプ１８４を設けて、新規または未処理の液体（例えば、埋立地浸出液）を濃縮器アセンブリ１２０の入力１６０へとポンプ輸送することができる。また、１つ以上の噴霧器１８５をシェブロン１７０に隣接する流体スクラバー１２２内に設けて、これらの噴霧器１８５により、清浄水または前記廃水フィードの一部をシェブロン１７０上に定期噴霧して、シェブロン１７０を清浄に保持することもできる。
【００４２】
濃縮液体は、出口ポート１７３を介して流体スクラバー１２２の下部から除去することもでき、また、任意の適切な様態で第２の再循環回路１８１内においてさらに処理または配置することもできる。詳細には、出口ポート１７３から除去された濃縮液体は、特定量の浮遊固体を含む。前記特定量の浮遊固体は好適には、前記濃縮液体の液体部分から分離し、第２の再循環回路１８１を用いてシステムから除去することができる。例えば、出口ポート１７３から除去された濃縮液体は、第２の再循環回路１８１を通じて１つ以上の固体／液体分離デバイス１８３（例えば、沈殿槽、振動ふるい、回転真空フィルタ、水平ベルト真空フィルタ、ベルトプレス、フィルタプレスおよび／または液体遠心分離機）を通じて輸送することができる。前記濃縮廃水の浮遊固体および液体部分を固体／液体分離デバイス１８３によって分離した後、前記濃縮廃水の液体部分が浮遊粒子と共に実質的に除去され、その後前記濃縮廃水をサンプ１７２へと戻して、前記濃縮器に接続された第１の再循環回路または第１次の再循環回路においてさらなる処理を施す。
【００４３】
前記ガスは、前記ガスから除去された液体および浮遊固体と共に流体スクラバー１２２から出て行き、流体スクラバー１２２の後部（シェブロン１７０の下流）における配管またはダクトから出て行き、排気アセンブリ１２４の誘引通風ファン１９０から流出し、誘引通風ファン１９０から外気へと排気され、外気中において、冷却された高温入口ガスが蒸発した水蒸気と混合される。もちろん、誘引通風ファンモータ１９２はファン１９０に接続されて、ファン１９０によって流体スクラバー１２２内に負圧を発生させて、最終的にフレア１３０からのガスを移送管１４０、空気前処理アセンブリ１１９および濃縮器アセンブリ１２０を通じて吸引する。図１を参照して上述したように、誘引通風ファン１９０は、流体スクラバー１２２内の若干の負圧を発生させるだけでよく、これにより、濃縮器１１０の適切な作業が保証される。
【００４４】
誘引通風ファン１９０の速度は、異なるレベルの負圧を流体スクラバー１２２内において発生させるように動作するデバイス（例えば、可変周波数駆動）によって異なり得るため、通常は一定のガス流能力内において動作可能であり、これにより、フレア１３０からの完全なガス流を保証することができる。フレア１３０から発生しているガスの量が不十分である場合、流体スクラバー１２２そのものの上における適切な圧力降下を保証できるように誘引通風ファン１９０の動作を調節することが必ずしも可能ではない場合がある。すなわち、効率的かつ適切な動作のために、流体スクラバー１２２内を流れるガスを流体スクラバー１２２の入力において十分な（最小の）流量にする必要がある。典型的には、この要求は、少なくとも流体スクラバー１２２上の事前設定された最小の圧力降下を保持することによって制御される。しかし、フレア１３０から発生しているガスが少なくとも最小のレベルに達していない場合、誘引通風ファン１９０の速度が上昇しても、流体スクラバー１２２上において必要な圧力降下は得ることができない。
【００４５】
この状況を補償するために、クロスフロースクラバー１２２は、ガス再循環回路を含むように設計される。このガス再循環回路を用いて、流体スクラバー１２２の入力において十分なガスが確実に存在するようにすることができ、これにより、本システムにおいて、流体スクラバー１２２上における必要な圧力降下を得ることが可能になる。詳細には、前記ガス再循環回路は、ガス戻り配管または戻りダクト１９６を含む。戻りダクト１９６は、排気アセンブリ１２４の高圧力側（例えば、誘引通風ファン１９０の下流）を流体スクラバー１２２の入力（例えば、流体スクラバー１２２のガス入力）およびバッフルまたは制御機構１９８に接続させる。制御機構１９８は、戻りダクト１９６内に配置され、戻りダクト１９６を開閉するように動作することで、排気アセンブリ１２４の高圧力側と流体スクラバー１２２の入力とを流体接続させる。動作時において、流体スクラバー１２２内に入ったガスの量が、流体スクラバー１２２上の必要な最小圧力降下が得られるほどの十分な量ではない場合、バッフル１９８（これは、例えば、ガス弁、ダンパ（例えば、ルーバー付きダンパ）であり得る）を開口して、排気アセンブリ１２４の高圧力側からのガス（すなわち、誘引通風ファン１９０を通過してきたガス）が流体スクラバー１２２の入力へと戻るように、前記ガスを方向付ける。この動作により、流体スクラバー１２２の入力において十分な量のガスを得ることが可能になり、これにより、誘引通風ファン１９０の動作により、流体スクラバー１２２上の必要な最小圧力降下を得ることができる。
【００４６】
図６は、図３のコンパクトな液体濃縮器１１０の特定の有利な特徴を示す。有利な特徴とは、１組の容易に開口可能なアクセスドア２００の形態のことである。容易に開口可能なアクセスドア２００を用いて、クリーニングおよび視認目的のために濃縮器１１０の内部にアクセスすることが可能になる。図６中では、容易に開口可能なアクセスドア２００を流体スクラバー１２２の片側に図示しているが、同様の１組のドアを流体スクラバー１２２の他方側に設けることも可能であり、また、同様の１つのドアを図５に示すような浸水曲がり部１６４の前方に設けることも可能である。図６に示すように、流体スクラバー１２２上の容易にアクセス可能なドア２００は、ドアプレート２０２を含む。ドアプレート２０２は、平坦な金属であり得、２つのヒンジ２０４を介して流体スクラバー１２２へと接続され、ドアプレート２０２は、ヒンジ２０４上において旋回して開閉することができる。複数のクイックリリースラッチが旋回ハンドル２０６と共にドアプレート２０２の周囲に配置され、流体スクラバー１２２の動作時において、ドアプレート２０２を閉口位置に保持しかつドア２００を閉鎖するように動作する。図６に示す実施形態において、８個のクイックリリースラッチ２０６がドアプレート２０２それぞれの周囲に配置されているが、他の任意の所望の数のクイックリリースラッチ２０６を用いることも可能である。
【００４７】
図７は、開口位置に配置されたドア２００のうちの１つを示す。理解されるように、ドアシート２０８は、流体スクラバー１２２の壁部から離隔方向に取り付けられ、延長部材２０９は、ドアシート２０８と流体スクラバー１２２の外壁との間に配置される。ガスケット２１０は、ゴムまたは他の圧縮性材料で構成され得、ドアシート２０８上の開口部周囲に配置され得る。同様のガスケットを付加的にまたは代替的にドアプレート２０２の内側周囲に設けてもよく、その場合、ドア２００が閉口位置にある際の密閉状態が向上する。
【００４８】
クイックリリースラッチ２０６のうちの１つを図８中により詳細に示す。クイックリリースラッチ２０６は、ハンドル２１２およびラッチ２１４（この場合、Ｕ字型の金属ピース）を含む。ラッチ２１４は、ハンドル２１２を貫通して配置された旋回バー２１６上に取り付けられる。ハンドル２１２は、さらなる回転軸部材２１８上に取り付けられる。回転軸部材２１８は、取り付けブラケット２１９を介してドアプレート２０２の外壁上に取り付けられる。ハンドル２１２がさらなる旋回部材２１８の上方およびその周囲（すなわち、図８中に示す位置から）移動すると、（ドアプレート２０２が閉口位置にある場合は）ラッチ２１４は流体スクラバー１１２の外壁に向かって移動し、これにより、ドアプレート２０２から離隔方向にあるフック２２０側にラッチ２１４を配置することが可能になる。フック２２０は、延長部材２０９上に取り付けられる。その後ハンドル２１０が反対方向に回転すると、ラッチ２１４はフック２２０に堅く引き込まれ、これにより、さらなる旋回部材２１８およびよってドアプレート２０２がドアシート２０８に対して引き込まれる。全てのクイックリリースラッチ２０６が動作することにより、ドアプレート２０２がドアシート２０８に固定され、ガスケット２１０により、確固たる流体接続が得られる。よって、これら８個のクイックリリースラッチ２０６を特定のドア２００上において図６に示すように閉鎖することで、ドア２００を保持するための確実かつ気密な機構を得ることが可能になる。
【００４９】
容易に開口可能なドア２００を利用することで、穴付きプレートが不要になる。このような穴付きプレートの場合、濃縮器の外壁から延びた多数のボルトがプレートの穴部内に取り付けられ、前記ボルト上のナットを締めることで、前記プレートを前記濃縮器壁部に引きつけることが必要である。このようなナットおよびボルトを用いた固定機構は、濃縮器内部へのアクセスを得るために流体濃縮器において用いられることが多い。このような固定機構は極めて確実ではあるものの、アクセスパネルの開閉時において、この構成の作業には時間がかかり、また労力もかかる。この場合、図６のクイックリリースラッチ２０６を用いた高速開口ドア２００を用いることができる。なぜならば、流体スクラバー１２２の内部は負圧状態になっており、流体スクラバー１２２内の圧力は外気圧力よりも低くなっているため、煩雑なナットおよびボルトを用いたアクセスパネルを閉鎖する必要は無いからである。もちろん、理解されるように、ドア２００の構成により、最小の手作業でかつ器具を用いることなくドア２００を容易に開閉することが可能であり、これにより、流体スクラバー１２２内の構造（例えば、衝突バッフル１６９または取り外し可能なフィルタ１７０、またはアクセスドア２００が載置された濃縮器１１０の他の部分）へのアクセスを高速かつ容易に行うことが可能になる。
【００５０】
再度図５を参照して、濃縮器アセンブリ１２０の浸水曲がり部１６４の前方には、高速開口するアクセスドア２００も設けられることが理解される。アクセスドア２００により、浸水曲がり部１６４内への容易なアクセスが可能になる。しかし、濃縮器１０のほとんどの要素は負圧下において動作するため、同様の高速開口アクセスドアを流体濃縮器１１０の任意の所望の部分に設けることも可能である。
【００５１】
図３〜図８に示す特徴を組み合わせることにより、コンパクトな流体濃縮器１１０が得られる。流体濃縮器１１０は、埋立地ガスを燃焼させる埋立地フレアの作用から発生するガスの形態を利用する。流体濃縮器１１０が無い場合、このような廃熱は、直接外気に排出される。重要なことに、濃縮器１１０の場合、フレア１３０から出て行く高温ガスを利用するために必要な配管および構造設備に必要な高価な高温耐性材料を最小量しか利用しない。例えば、最も高価な材料で構成された移送管１４０を短尺かつ最小長さにすることで、流体濃縮器１１０のコストおよび重量を低減する。さらに、熱伝達パイプ１４０のサイズは小さいため、単一の支持部材１４２のみで十分であり、これにより、濃縮器１１０の構築コストをさらに低減する。さらに、空気前処理アセンブリ１１９は流体濃縮器アセンブリ１２０上に直接配置されているため、これらの部分内において地面に向かって流れるガスにより、濃縮器１１０のこれらの部分を地面により直接支持することもできるし、または、これらの部材を支持しているスキッドによって支持することも可能になる。さらに、この構成により、濃縮器１１０がフレア１３０の極めて近隣に配置され、これにより、濃縮器１１０がよりコンパクトになる。同様に、この構成により、濃縮器１１０の高温部（例えば、フレア１３０の上部、熱伝達パイプ１４０および空気前処理アセンブリ１１９）を地面よりも上方かつ人間との偶発的接触の無い遠隔位置に配置することができるため、より安全な構成となる。実際、濃縮器アセンブリ１２０のベンチュリ部１６２内において発生する高速冷却により、ベンチュリ部１６２、浸水曲がり部１６４および流体スクラバー１２２は（フレア１３０から出て行くガスが華氏１８００度である場合でも）負傷の無い程度まで冷却されることが多い。このようなガス液体混合物の高速冷却により、作製がより容易でありかつ耐食性である一般的により低コストの材料の利用が可能になる。さらに、浸水曲がり部１６４の下流の部品（例えば、流体スクラバー１２２、誘引通風ファン１９０、および排気部１２４）は、ガラス繊維などの材料から作製することが可能である。
【００５２】
流体濃縮器１１０は、極めて高速に作動する濃縮器でもある。濃縮器１１０は直接接触型の濃縮器であるため、他のほとんどの濃縮器と同程度の蓄積物増加、目詰まりおよびファウリングが発生することが無い。さらに、濃縮器１１０が利用または作動しているかに応じてフレアキャップ１３４を制御して開閉することが可能であるため、濃縮器１１０の起動時または停止時に中断を伴うことなく、フレア１３０を用いて埋立地ガスを燃焼させることができる。より詳細には、フレアキャップ１３４は任意のタイミングで高速開口可能であり、これにより、濃縮器１１０の停止時と同様にフレア１３０によって埋立地ガスを簡単に燃焼させることができる。一方、濃縮器１１０の起動時にはフレアキャップ１３４は高速閉口することができ、これにより、フレア１３０中において発生した高温ガスを濃縮器１１０へと方向転換し、フレア１３０の動作を中断することなく濃縮器１１０を作動させることができる。いずれの場合においても、フレアキャップ１３４の動作に基づいてかつフレア１３０の動作を中断することなく、濃縮器１１０の起動および停止を行うことが可能である。
【００５３】
所望であれば、濃縮器１１０の作動時においてフレアキャップ１３４を部分的に開口させることで、フレア１３０から濃縮器１１０へと移動するガス量を制御することが可能である。この動作を外気弁の動作と組み合わせると、ベンチュリ部１６２の入口の温度の制御において有用であり得る。
【００５４】
さらに、空気前処理アセンブリ１１９、濃縮器アセンブリ１２０および流体スクラバー１２２から構成されたコンパクトな構成により、濃縮器アセンブリ１２０の部分、流体スクラバー１２２、牽引ファン１９０および少なくとも排気部１２４の下部を図２に示すようにスキッドまたはプレート２３０上に永久に取り付ける（かまたはスキッドまたはプレート２３０に接続し、スキッドまたはプレート２３０によって支持される）ようにすることができる。濃縮器アセンブリ１２０の上部、空気前処理アセンブリ１１９および熱伝達パイプ１４０ならびに排気筒の上部は、輸送時には取り外してスキッドまたはプレート２３０上において保存してもよいし、あるいは、別個のトラック内に入れて輸送してもよい。濃縮器１１０の下部はスキッドまたはプレート上に取り付けることが可能であるため、濃縮器１１０は移動および取り付けが容易である。詳細には、濃縮器１１０の設定時において、スキッド２３０上に流体スクラバー１２２、浸水曲がり部１６４および牽引ファン１９０が取り付けられた状態において、地面上または濃縮器１１０の組み立て場所である他の閉じ込め領域上にスキッド２３０を積み下ろすだけで、濃縮器１１０の使用場所である現場において積み下ろすことが可能である。その後、ベンチュリ部１６２、クエンチャ１５９および空気前処理アセンブリ１１９を浸水曲がり部１６４の上部に配置および取り付けることができる。その後、濃縮器１１０の接続先であるフレア１３０の高さに合うように、配管部１５０を延長することができる。いくつかの場合において、この延長のためには、先ずフレアキャップアセンブリ１３２を既存のフレア１３０に取り付けることが必要になり得る。その後、熱伝達パイプ１４０を適切な高さまで上昇させ、支持部材１４２を所定位置に配置した状態で、フレア１３０と空気前処理アセンブリ１１９との間に取り付けることができる。１日あたりの蒸発能力が１０，０００〜３０，０００ガロンである濃縮器の場合、濃縮器１２０と同一のスキッドまたはプレート２３０上にフレアアセンブリ１１５全体を取り付けることが可能である。
【００５５】
ほとんどのポンプ、流体ライン、センサおよび電気設備が流体濃縮器アセンブリ１２０上に配置されているかまたは流体濃縮器アセンブリ１２０に接続されているため、流体スクラバー１２２または牽引ファンアセンブリ１９０、特定の現場における濃縮器１１０の設定の際に現場において必要となるのは、最低限の配管、機械工事および電気工事のみである。そのため、濃縮器１１０は特定の現場において比較的容易に据え付けおよび設定可能である（分解および取り外しも比較的容易である）。さらに、濃縮器１１０のコンポーネントのうちほとんどはスキッド２３０に永久取り付けされているため、濃縮器１１０はトラックまたは他の輸送用車両によって容易に輸送可能であり、また、特定の位置（例えば、埋立地フレアの近隣位置）において容易に積み下ろしおよび据え付け可能である。
【００５６】
図９は、制御システム３００の模式図である。制御システム３００を用いて、図３の濃縮器１１０を作動させることができる。図９に示すように、制御システム３００は、コントローラ３０２を含む。コントローラ３０２は、デジタル信号プロセッサ型のコントローラ、例えばラダーロジック制御を実行することが可能なプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、または他の任意の種類のコントローラであり得る。もちろん、コントローラ３０２は、濃縮器１１０内の多様なコンポーネントに接続される。詳細には、コントローラ３０２は、フレアキャップ駆動モータ１３５に接続される。フレアキャップ駆動モータ１３５は、フレアキャップ１３４の開閉動作を制御する。モータ１３５は、フレアキャップ１３４を制御して全開口位置と全閉口位置との間で移動するように、設定可能である。しかし、所望であれば、コントローラ３０２は、前記全開口位置と前記全閉口位置との間の１組の多様な異なる制御可能位置のうちの任意の位置までフレアキャップ１３４を開口させるように、駆動モータ１３５を制御することが可能である。所望であれば、モータ１３５を連続的に可変とし、これにより、フレアキャップ１３４を全開口位置と全閉口位置との間の任意の所望の地点に配置することが可能になる。
【００５７】
さらに、コントローラ３０２は、ベンチュリ部１６２の上流の図３の空気前処理アセンブリ１１９内に配置された外気入口弁３０６に接続されかつ外気入口弁３０６を制御する。コントローラ３０２を用いて、ポンプ１８２および１８４を制御することができる。ポンプ１８２および１８４は、新規の処理対象液体の注入量を制御し、前記注入量と、濃縮器１１０内において処理されている再循環液体との間の比を制御する。コントローラ３０２は、サンプレベルセンサ３１７（例えば、フロートセンサ）、非接触センサ（例えば、レーダーまたは音波ユニット、または差圧セル）に動作可能に接続可能である。コントローラ３０２は、サンプレベルセンサ３１７からの信号を用いて、ポンプ１８２および１８４を制御して、サンプ１７２内の濃縮流体レベルを所定のレベルまたは所望のレベルに維持することができる。また、コントローラ３０２は、ファン１９０の動作を制御するように、誘引通風ファン１９０に接続することが可能である。ファン１９０は、単一速度ファン、可変速度ファンまたは速度が連続的に制御可能なファンであり得る。一実施形態において、誘引通風ファン１９０は可変周波数モータによって駆動され、これにより、前記モータの周波数は、誘引通風ファン１９０の速度を制御するように変更される。さらに、コントローラ３０２は、温度センサ３０８に接続される。温度センサ３０８は、例えば、濃縮器アセンブリ１２０の入口またはベンチュリ部１６２の入口に配置され、温度センサ３０８によって生成された温度信号を受信する。あるいは、温度センサ３０８をベンチュリ部１６２の下流に設けてもよいし、あるいは、圧力信号を生成する圧力センサを温度センサ３０８内に設けてもよい。
【００５８】
動作時および例えば濃縮器１１０の起動時において、フレア１３０が実際に発生し、これにより埋立地ガスを燃焼させると、コントローラ３０２は先ず誘引通風ファン１９０をオンにして、流体スクラバー１２２および濃縮器アセンブリ１２０内に負圧を発生させる。その後または同時に、コントローラ３０２は、フレアキャップ１３４を部分的または完全に閉鎖せよとの信号をモータ１３５へと送って、フレア１３０からの廃熱を移送管１４０内および空気前処理アセンブリ１１９へと方向転換させる。温度センサ３０８からの温度信号に基づいて、コントローラ３０２は、（典型的には外気弁３０６を部分的または完全に閉鎖することにより）外気弁３０６および／またはフレアキャップアクチュエータを制御し得、これにより、濃縮器アセンブリ１２０の入口におけるガス温度を制御する。一般的に言えば、外気弁３０６は、付勢要素（例えば、バネ）によって全開口位置において付勢可能であり得る（すなわち、通常は開口状態であり得る）。コントローラ３０２は、弁３０６を閉鎖し始め、これにより（空気前処理アセンブリ１１９内の負圧に起因して）空気前処理アセンブリ１１９内に送られた外気量を制御し、これにより、フレア１３０からの外気および高温ガスの混合物を所望の温度にする。さらに、所望であれば、コントローラ３０２は、フレアキャップ１３４の位置（全開口〜全閉口間の任意の位置）を制御し得、誘引通風ファン１９０の速度を制御して、フレア１３０から空気前処理アセンブリ１１９内へと入るガスの量を制御し得る。理解されるように、濃縮器１１０内を流れるガスの量は、外気温度および湿度、フレアガスの温度、フレア１３０から出て行くガスの量などに応じて変更する必要があり得る。そのため、コントローラ３０２は、例えば濃縮器アセンブリ１２０の入口における温度センサ３０８の測定値に基づいて外気制御弁３０６、フレアキャップ１３４の位置および誘引通風ファン１９０の速度のうち１つまたはその任意の組み合わせを制御することにより、濃縮器アセンブリ１２０を通過するガスの温度および量を制御し得る。このフィードバックシステムが望ましいことの理由は、多くの場合において、フレア１３０から発生する空気は華氏１２００〜１８００度であり、このような温度は高温過ぎるか、または、濃縮器１１０の効率的かつ有効な動作に必要な温度よりもずっと高いからである。
【００５９】
任意の事象において、図９に示すように、コントローラ３０２は、モータ３１０にも接続される。モータ３１０は、濃縮器アセンブリ１２０の幅狭部内のベンチュリプレート１６３の位置を駆動または制御することで、濃縮器アセンブリ１２０内に発生する乱流の量を制御する。さらに、コントローラ３０２は、ポンプ１８２および１８４の動作を制御することで、ポンプ１８２および１８４から再循環液体および新規処理対象廃液をクエンチャ１５９の入力およびベンチュリ部１６２へと送る速度（および両者間の比）を制御することができる。一実施形態において、コントローラ３０２は、再循環流体と新規流体との間の比を約１０：１になるように制御し得、これにより、ポンプ１８４から新規液体が毎分あたり８ガロンの速度で入力１６０へと提供される場合、再循環ポンプ１８２は、毎分あたり８０ガロンをポンプ輸送する。付加的にまたは代替的に、コントローラ３０２は、例えばレベルセンサ３１７を用いてサンプ１７２内において一定または所定のレベルの濃縮液体を維持することにより、（ポンプ１８４を介した）前記濃縮器内への新規処理対象液体の流れを制御することができる。もちろん、前記サンプ１７２中の液体の量は、前記濃縮器内の濃縮速度、濃縮液体をサンプ１７２から第２の再循環回路を通じてポンプ輸送する速度および他の場合にサンプ１７２内に存在する濃縮液体をポンプ輸送する速度、第２の再循環回路から液体をサンプ１７２へと返送する速度、ならびに第１の再循環回路を介して前記濃縮器へと送達するためにポンプ１８２によって液体をサンプ１７２からポンプ輸送する速度によって異なる。
【００６０】
所望であれば、外気弁３０６およびフレアキャップ１３４のうちの１つまたは双方をフェールセーフ開口位置において動作させることができ、これにより、システムの故障（例えば、制御信号の欠落）または濃縮器１１０の停止時において、フレアキャップ１３４および外気弁３０６が開口する。１つの場合において、フレアキャップモータ１３５がバネ付勢されるか付勢要素（例えば、バネ）によって付勢され得、これにより、フレアキャップ１３４を開口させるか、または、モータ１３５への電力が失われた場合にフレアキャップ１３４を開口させる。あるいは、前記付勢要素は、カウンターウェイト１３７であってもよいし、あるいは、モータ１３５が電力を失うかまたは制御信号を失った際に、フレアキャップ１３４そのものがカウンターウェイト１３７から付加される力の下で開口位置に振れるようにフレアキャップ１３４を配置してもよい。この動作により、電力喪失時またはコントローラ３０２がフレアキャップ１３４を開口させたときのいずれかにおいて、フレアキャップ１３４を高速開口させることができ、これにより、フレア１３０内の高温ガスをフレア１３０の上部から出て行かせることが可能になる。もちろん、制御信号の喪失時においてフレアキャップ１３４を開口させるための他の方法も利用可能である（例えば、フレアキャップ１３４の回転軸１３６上におけるトーションバネの利用、シリンダを加圧してフレアキャップ１３４を閉鎖する油圧システムまたは加圧空気システムにおける圧力喪失による、制御信号喪失時におけるフレアキャップ１３４の開口）。
【００６１】
よって、上記記載から理解されるように、フレアキャップ１３４および外気弁３０６は、協働して濃縮器１１０内において用いられている設計材料を保護する。なぜならば、システム停止のたびに、前記フレアキャップおよび空気弁３０６が自動的にすぐに開口することで、迅速に外気を取り入れてプロセスを冷却しつつ、フレア１３０中で発生する高温ガスをプロセスから断熱するからである。
【００６２】
さらに、同様の様態で、濃縮器１１０の停止時または弁３０６への信号の喪失時において、外気弁３０６はバネ付勢されるかまたは他の場合に開口するように構成される。この動作により、フレアキャップ１３４の開口時において、空気前処理アセンブリ１１９および濃縮器アセンブリ１２０が迅速に冷却される。さらに、外気弁３０６およびフレアキャップ１３４は高速開口するため、コントローラ３０２は、フレア１３０の動作を停止または実行する必要無く、濃縮器１１０を高速停止させることができる。
【００６３】
さらに、図９に示すように、コントローラ３０２は、ベンチュリプレートモータ３１０またはベンチュリ部１６２内にベンチュリプレート１６３を設ける角度を移動または作動させる他のアクチュエータに接続され得る。モータ３１０を用いて、コントローラ３０２は、ベンチュリプレート１６３の角度を変更して、濃縮器アセンブリ１２０内を通過するガス流を変化させ、これにより、濃縮器アセンブリ１２０内のガス乱流の性質を変化させ、その結果、内部の液体およびガスの混合を向上させ、前記液体をより完全に蒸発させることができる。この場合、コントローラ３０２は、ポンプ１８２および１８４の速度をベンチュリプレート１６３の動作と関連付けることで、処理中の廃水の濃度を最適化することができる。このようにして、理解されるように、コントローラ３０２は、微粒子の乾燥を回避できるよう前記廃水を完全に乾燥させることなく、ベンチュリプレート１６３の位置と、フレアキャップ１３４の動作と、外気またはブリード弁３０６の位置と、導入ファン１９０の速度とを協調させることで、廃水濃度（乱流混合）を最大化させることができる。コントローラ３０２は、前記圧力センサからの圧力入力を用いて、ベンチュリプレート１６３を配置することができる。もちろん、ベンチュリプレート１６３は、手動制御してもよいし、あるいは自動制御してもよい。
【００６４】
コントローラ３０２はまた、モータ３１２に接続される。モータ３１２は、流体スクラバー１２２のガス再循環回路内のダンパ１９８の動作を制御する。例えば流体スクラバー１２２のガス入口およびガス出口に配置された圧力センサ３１３および３１５からの信号に基づいて、コントローラ３０２により、モータ３１２または他の種類のアクチュエータはダンパ１９８を閉口位置から開口位置または部分的開口位置へと移動させる。コントローラ３０２は、ダンパ１９８を制御して、排気部１２４の高圧力側（誘引通風ファン１９０の下流）からガスを流体スクラバー入口内へと強制流入させることで、２つの圧力センサ３１３および３１５間の所定の最小圧力差を維持することができる。この最小圧力差を維持することで、流体スクラバー１２２の適切な動作が保証される。もちろん、ダンパ１９８を電気制御する代わりまたは電気制御する他に、手動制御することも可能である。
【００６５】
よって、上記記載から理解されるように、コントローラ３０２は、フレア１３０の動作に影響を与えることなく、濃縮器１１０の起動または停止に用いられる１つ以上のオン／オフ制御ループを実行することができる。例えば、コントローラ３０２は、フレアキャップ１３４を開閉させるフレアキャップ制御ループと、外気弁３０６を開口させるかまたは閉口させ始めるブリード弁制御ループと、濃縮器１１０の起動または停止に基づいて誘引通風ファン１９０を起動または停止させる誘引通風ファン制御ループとを行うことができる。さらに、動作時において、コントローラ３０２は、１つ以上のオンライン制御ループを実行することができる。前記１つ以上のオンライン制御ループは、濃縮器１１０の多様な要素を個別にまたは別の要素と関連して制御することで、濃度を向上または最適化することができる。これらのオンライン制御ループを実行する際、コントローラ３０２は、前記温度センサおよび圧力センサからの信号に基づいて、誘引通風ファン１９０の速度、ベンチュリプレート１６３の位置または角度、フレアキャップ１３４の位置および／または外気弁３０６の位置を制御することで、濃縮器１１０内を通過する流体流れおよび／または濃縮器アセンブリ１２０の入口にある空気の温度を制御することができる。さらに、コントローラ３０２は、ポンプ１８４および１８２を制御することにより、濃縮プロセスの性能を定常状態に維持することができる。ポンプ１８４および１８２は、濃縮すべき新規流体および再循環流体を濃縮器アセンブリ１２０内へとポンプ輸送する。さらに、コントローラ３０２は、圧力制御ループを実行することができる。圧力制御ループにおいて、ダンパ１９８の位置を制御して流体スクラバー１２２の適切な作業を保証する。もちろん、コントローラ３０２をこれらの多様な制御ループを実行する単一のコントローラデバイスとして図９中に図示しているが、コントローラ３０２を例えば複数の異なるＰＬＣを用いて複数の異なる制御デバイスとして実行することも可能である。
【００６６】
理解されるように、本明細書中に記載の濃縮器１１０は、排出基準を満たすように高温排ガスを十分に処理した後に、プロセスにおいて高温排ガスを直接利用し、これにより、簡潔であり信頼性がありかつ有効な様態で廃熱を利用するプロセスから廃熱を発生させるプロセスの動作要求を途切れなく分離する。
【００６７】
濃縮器１１０の動作時における濃縮器１１０の重要要素である点に加えて、本明細書中に記載される自動化されたまたは手作業で作動するフレアキャップ１３４は、スタンドアロン的に利用することが可能であり、これにより、フレアがアイドル状態であるときのフレアまたはフレアおよび濃縮器の組み合わせに対する雨避けとして機能することができる。フレアキャップ１３４が閉口状態にある際、フレア１３０の金属シェルの内部は、フレアアセンブリ１１５の耐火要素、バーナー要素および他の重要要素ならびに熱伝達アセンブリ１１７と共に、腐食および成分への露出に関連する一般的劣化から保護される。この場合、フレア１３０がアイドル状態にある際、コントローラ３０２は、フレアキャップモータ１３５を作動させて、フレアキャップ１３４を全開口または部分的閉口状態で保持する。さらに、フレア１３０の停止時に自動閉口するフレアキャップ１３４またはフレア１３０の発火時に自動開口するフレアキャップ１３４の利用の他にも、小型バーナー（例えば、通常の点火用バーナー）をフレア１３０の内部に取り付けて、フレアキャップ１３４が閉口状態であるときにフレア１３０が停止している場合にこの小型バーナーを利用することも可能である。このような小型バーナーの利用によりフレア１３０内部の乾燥状態が保持されるため、湿気に起因するフレア成分の劣化をさらに保護することが可能になる。本明細書中に記載のフレアキャップ１３４をスタンドアロン的に利用することが可能なスタンドアロンフレアの一例として、スタンバイフレアを埋立地に据え付けることで、埋立地ガスによる燃料供給を受けている工場がオフラインである際のガス制御を確実にすることが可能になる。
【００６８】
液体濃縮器１１０について、埋立地フレア内において発生した廃熱を利用できるように埋立地フレアに接続されたものとして上述してきたが、液体濃縮器１１０は、他の廃熱源にも容易に接続可能である。例えば、図１０に示す濃縮器１１０の場合、燃焼機関工場４００の排気筒に接続されており、エンジン排気からの廃熱を用いて液体濃縮を行うよう改変されている。一実施形態において、工場４００内のエンジンは埋立地ガスによって動作して電気を生成するが、濃縮器１１０は、他の種類のエンジン（例えば、他の種類の燃焼機関（例えば、ガソリン、ディーゼル燃料などによって作動するもの））からの排気によって動作するように接続することも可能である。
【００６９】
図１０を参照して、工場４００内のエンジン（図示せず）中において発生した排気は、工場４００の外部のマフラー４０２へと送られ、マフラー４０２から燃焼ガス排気筒４０４内へと入る。燃焼ガス排気筒４０４の上部には、燃焼ガス排気筒キャップ４０６が設けられる。キャップ４０６は本質的には、スタック４０４から出て行く排気が無い場合は排気筒４０４上を被覆するようにカウンターウェイトされるが、排気がスタック４０４から出て行く際は、排気圧力により容易に押し上げることが可能である。この場合、排気筒４０４内に設けられたＹコネクタが、スタック４０４を移送管４０８へと接続するように動作する。移送管４０８は、前記エンジンからの排気ガス（廃熱源）を拡張部４１０へと移動させる。拡張部４１０は、濃縮器１１０のクエンチャ１５９と噛み合い、前記エンジンからの排気ガスを直接濃縮器１１０の濃縮器アセンブリ１２０へと送る。エンジン排気を廃熱源として用いる場合、エアブリード弁を濃縮器部分１２０の上流に設けることは不要であることが多い。なぜならば、エンジンから出て行く排気ガスは典型的には華氏９００度未満であるため、クエンチャ１５９に入る前に大幅に冷却する必要は無いからである。濃縮器１１０の残りの部分については、図３〜図８を参照して上述した物と同一である。このように、液体濃縮器１１０は、大幅な変更を要することなく、多様な異なる廃熱源を利用できるように容易に適合可能であることが理解される。
【００７０】
一般的に、図１０の液体濃縮器１１０を制御する際、コントローラは、工場４００内のエンジンが動作している状態で、誘引通風ファン１９０をオンにする。コントローラは、スタック４０４内の排気のうちほとんどまたは全てが（排気筒４０４の上部から出て行く代わりに）移送管４０８内に入るまで、誘引通風ファン１９０の速度を最低速度から上昇させる。この動作地点を検出することは容易である。この動作地点に到達するのは、誘引通風ファン１９０の速度上昇と共に、キャップ４０６が先ずスタック４０４の上部に戻ったときである。誘引通風ファン１９０の速度がこの動作地点を超えることを回避することで、濃縮器１１０内の負圧が必要以上に高くならないようにし、これにより、濃縮器１１０の動作に起因して背圧が変化しない（詳細には、工場４００内のエンジン内において望ましくないレベルの吸引が発生しない）ようにすることが重要である。背圧の変化または排気筒４０４内の吸引発生があると、エンジンの燃焼動作に悪影響が出るため、望ましくない。一実施形態において、コントローラ（図１０中図示せず）（例えば、ＰＬＣ）は、圧力変換器を用い得る。この圧力変換器は、キャップ４０６の位置の近隣のスタック４０４内に取り付けられて、この位置における圧力を連続監視する。その後、コントローラは、誘引通風ファン１９０上の可変周波数駆動へ信号を送って、誘引通風ファン１９０の速度を制御して、圧力を望ましい設定点において維持し、これにより、望ましくない背圧または吸引がエンジン上において発生しないようにする。
【００７１】
図１１および図１２は、液体濃縮器５００の別の実施形態の側断面図および水平断面図である。濃縮器５００は、概して垂直方向に方向付けられている。しかし、図１１に示す濃縮器５００は、特定の用途における特定の制約に応じて、概して水平に方向付けてもよいし、あるいは概して垂直方向に方向付けてもよい。例えば、前記濃縮器をトラックに積載する場合は、前記濃縮器を概して水平に方向付けることで、前記濃縮器を積載したトラックが現場間の輸送時に橋の下をくぐることができるようにすることができる。液体濃縮器５００は、ガス入口５２０と、ガス出口５２２とを有する。フロー通路５２４は、ガス入口５２０をガス出口５２２へと接続する。フロー通路５２４は、幅狭部５２６を有する。幅狭部５２６において、フロー通路５２４を通過するガスが加速される。幅狭部５２６の前において、液体入口５３０から液体がガスストリーム内に注入される。図１の実施形態と対照的に、図１１の実施形態の幅狭部５２６の場合、ガス液体混合物をサイクロンチャンバ５５１内へと方向付ける。サイクロンチャンバ５５１により、図１中のデミスターの機能を提供しつつ、前記ガスおよび液体の混合が向上する。前記ガス液体混合物は、接線方向において（図１２を参照）サイクロンチャンバ５５１内に入った後、サイクロンの様態でサイクロンチャンバ５５１を通過して、液体出口領域５５４へと進む。サイクロン循環は、サイクロンチャンバ５５１内に設けられた中空シリンダ５５６により、促進される。中空シリンダ５５６により、前記ガスはガス出口５２２へと導かれる。中空シリンダ５５６は、物理的障壁を提示し、サイクロンチャンバ５５１（液体出口領域５５４を含む）内におけるサイクロン循環を維持する。
【００７２】
前記ガス液体混合物がフロー通路５２４の幅狭部５２６を通過し、サイクロンチャンバ５５１内において循環すると、前記液体の一部が蒸発し、前記ガスによって吸収される。さらに、前記ガス中の混入液滴のサイクロンチャンバ５５１の側壁５５２への移動が遠心力により加速され、側壁５５２において、前記混入液滴は合体して、側壁５５２上に膜を形成する。これと同時に、導入ファン５５０によって生成された求心力により、前記デミストされたガス流がシリンダ５５６の入口５６０において収集され、この流れはガス出口５２２へと方向付けられる。このように、サイクロンチャンバ５５１は、混合チャンバとしてもデミスト用チャンバとしても機能する。重力およびサイクロンチャンバ５５１内における液体出口領域５５４に向かったサイクロン運動による相乗効果により、前記液体膜が前記チャンバの液体出口領域５５４へと流れると、サイクロンチャンバ５５１中のガスの連続的循環により、前記液体膜の一部がさらに蒸発する。前記液体膜がサイクロンチャンバ５５１の液体出口領域５５４に到達すると、前記液体は、再循環回路５４２を通じて方向付けられる。このように、前記液体は、所望のレベルの濃度に到達するまで、濃縮器５００内を再循環する。前記濃縮スラリーが前記所望の濃度に達した場合、前記濃縮スラリーの一部を抽出ポート５４６を通じて放出することができる（これをブローダウンと呼ぶ）。そして、前記蒸発速度と抽出ポート５４６を通じたスラリー放出速度との合計に等しい速度において、新規の液体入口５４４を通じて新規の液体を回路５４２に付加する。
【００７３】
サイクロンチャンバ５５１内においてガスが循環するにつれ、前記ガスは浄化されて混入液滴が除去され、その後前記ガスは導入ファン５５０によってサイクロンチャンバ５５１の液体放出領域５５４に向かって引き出され、中空シリンダ５５６の入口５６０へと移動する。その後、前記浄化されたガスは中空シリンダ５５６を通じて移動し、最終的にガス出口５２２を通じて雰囲気またはさらなる処理（例えば、フレア中における酸化）へと出て行く。
【００７４】
図１３は、分散型液体濃縮器６００の模式図である。分散型液体濃縮器６００は、多くの種類の廃熱源（アクセスが困難な場所（例えば、建物の側部、多様な他の設備の中間部、道路または他のアクセス地点から離れた場所）に配置された廃熱源を含む）と共に利用することが可能なよう、構成される。本明細書中、液体濃縮器６００を浸出液（例えば、埋立地から収集された浸出液）の処理または濃縮用途に用いるものとして説明するが、液体濃縮器６００は、他の種類の液体の濃縮用途にも利用可能であり、あるいは、多くの任意の種類の廃水を含むことも可能である。
【００７５】
一般的に言えば、液体濃縮器６００は、ガス入口６２０と、ガス出口またはガス出口６２２と、ガス入口６２０をガス出口６２２に接続するフロー通路６２４と、液体再循環システム６２５とを含む。濃縮器部分は、フロー通路６２４を有する。フロー通路６２４は、クエンチャ部６５９と、ベンチュリ部６２６と、送風機または牽引ファン６５０とを含む。クエンチャ部６５９は、ガス入口６２０および流体入口６３０を含む。ベンチュリ部６２６は、クエンチャ部６５９の下流に設けられる。送風機または牽引ファン６５０は、ベンチュリ部６２６の下流に接続される。ファン６５０および浸水曲がり部６５４は、前記濃縮器部分のガス出口（例えば、ベンチュリ部６２６の出口）を配管部６５２へと連結させる。この場合、浸水曲がり部６５４は、フロー通路６２４内において９０度の角部を形成する。しかし、浸水曲がり部６５４は、所望であれば、９０度未満または９０度を超える角部を形成することもできる。配管部６５２は、デミスター（この場合、クロスフロースクラバー６３４の形態で図示される）に接続される。クロスフロースクラバー６３４は、ガス出口６２２を有するスタック６２２Ａに接続される。
【００７６】
再循環システム６２５は、サンプ６３６と、再循環またはリサイクルポンプ６４０とを含む。サンプ６３６は、クロスフロースクラバー６３４の液体出口に連結される。再循環またはリサイクルポンプ６４０は、サンプ６３６と、配管部６４２との間に連結される。配管部６４２は、再循環流体を流体入口６３０へと送達する。プロセス流体フィード６４４もまた、浸出液または他の処理対象液体（例えば、濃縮液）を流体入口６３０へと送って、クエンチャ部６５９へと送る。再循環システム６２５はまた、液体テイクオフ６４６も含む。液体テイクオフ６４６は、配管部６４２に接続される。配管部６４２は、前記リサイクル流体（または濃縮流体）の一部を、保存、沈殿およびリサイクル用のタンク６４９へと送る。沈殿槽６４９中の液体の濃縮部分が重いかまたは多いほど、前記液体はタンク６４９の下部内にスラッジとして沈殿し、除去および輸送されて、濃縮形態で埋め立てられる。タンク６４９中の液体のうち濃縮部分の少ない液体は、サンプ６３６へと戻されて再処理およびさらなる濃縮が施され、液体入口６３０において適切な供給量の液体が常時利用可能なようにし、これにより微粒子の乾燥を回避する。微粒子が乾燥した場合、プロセス流体と高温ガス体積との間の比の低下の原因となり得る。
【００７７】
動作時において、クエンチャ部６５９は、液体入口６３０から送達された流体と、例えばエンジンマフラーおよび内燃機関（図示せず）と関連付けられたスタック６２９から収集された廃熱を含むガスとを混合する。流体入口６３０からの液体は、例えば、処理対象または濃縮対象の浸出液であり得る。図１３に示すように、クエンチャ部６５９は、ベンチュリ部６２６の上方において垂直方向に接続される。ベンチュリ部６２６は、幅狭部を有する。幅狭部により、ベンチュリ部６２６のすぐ下流およびファン６５０のすぐ上流にある流体フロー通路６２４の一部を通過するガスおよび液体の流れが加速する。もちろん、ファン６５０は、ベンチュリ部６２６のすぐ下流において低圧力領域を発生するように動作し、これにより、スタック６２９からガスをベンチュリ部６２６および浸水曲がり部６５４を通じて引き出し、前記ガスおよび液体を混合させる。
【００７８】
上記したように、クエンチャ部６５９は、エンジン排気筒６２９から高温排気ガスを受け取り、排気筒６２９の任意の所望の部分に直接接続可能である。この図示の実施形態において、エンジン排気筒６２９は、建物６３１の外側に取り付けられる。建物６３１は、１つ以上の発電機を収容する。前記１つ以上の発電機は、埋立地ガスを燃料として用いて、発電を行う。この場合、クエンチャ部６５９は、スタック６２９（すなわち、排気筒６２９の下部）と関連付けられた凝縮物テイクオフ（例えば、ウィープレッグ）に直接接続可能である。ここで、クエンチャ部６５９は、スタック６２９の下側またはその近隣に直接取り付け可能であるため、両者を接続するための高価な高温配管材料を数インチまたは最大でも数フィートしか必要としない。しかし、所望であれば、クエンチャ部６５９は、適切な曲がり部またはテイクオフを介して、排気筒６２９の他の任意の部分（例えば、スタック６２９の上部または中間部）にも連結可能である。
【００７９】
上記したように、液体入口６３０は、蒸発すべき液体（例えば、埋立地浸出液）をクエンチャ部６５９を通じてフロー通路６２４内に注入する。所望であれば、液体入口６３０は、交換可能なノズルを含み得る。前記交換可能なノズルは、前記液体をクエンチャ部６５９内に噴霧する。液体入口６３０は、ノズルを備えるか備えないかにかかわらず、前記ガスがフロー通路６２４を通じて移動する際に、前記液体を前記ガス流に対して垂直方向から水平方向までの任意の方向に導入し得る。さらに、前記ガス（およびその内部の廃熱）および液体がベンチュリ部６２６を通過すると、ベンチュリ原理により、乱流が加速し、これにより、ベンチュリ部６２６のすぐ下流にあるフロー通路６２４内において、前記ガスおよび液体が十分に混合される。この乱流混合の結果、前記液体の一部が高速に蒸発し、ガスストリームの一部となる。この蒸発において、廃熱内において大量の熱エネルギーが消費される。なぜならば、水として濃縮器システム６００から出て行く潜熱は前記排気ガス内において蒸発するからである。
【００８０】
ベンチュリ部６２６の幅狭部から出て行った後、前記ガス／液体混合物は、浸水曲がり部６５４を通過する。浸水曲がり部６５４において、フロー通路６２４は９０度の角度で曲がっており、これにより垂直流れを水平流れに変更する。ガス／液体混合物は、ファン６５０を通過した後、ファン６５０の下流側において高圧力領域へと入る。この高圧力領域は、配管部６５２内に存在する。前記システム内におけるこの地点において浸水曲がり部６５４を用いることが望ましいのには、少なくとも２つの理由がある。第１に、浸水曲がり部６５４の下部に液体があると、フロー通路６２４の転換点における腐食が低減する。このような腐食は、９０度の角部を高速で流れて、浸水曲がり部６５４が用いられていない従来の曲がり部の下部表面において急角度で直接衝突するガス／液体混合物内の浮遊粒子に起因して発生することが多い。浸水曲がり部６５４の下部内の液体は、これらの粒子中のエネルギーを吸収し、これにより、浸水曲がり部６５４の下部表面上の腐食を回避する。さらに、この混合物が浸水曲がり部６５４に到達した際に未だガス／液体混合物内に残っている液滴を液体に衝突させることで、前記液滴をより容易に収集し、流れストリームから除去することができる。すなわち、浸水曲がり部６５４の下部にある液体は、前記液体に衝突する液滴を収集するように動作する。なぜならば、これらの浮遊液滴が液体と接触しているときの方が、流れストリーム中の液滴をより容易に保持できるからである。よって、例えば再循環回路６２５に接続された液体テイクオフ（図示せず）を持ち得る浸水曲がり部６５４は、ベンチュリ部６２６から出てきたガス／液体混合物からのプロセス流体液滴および濃縮物の一部を除去するように、動作する。
【００８１】
重要なことに、前記ガス／液体混合物は、ベンチュリ部６２６を通過するうちに、高速に断熱飽和点に到達する。前記断熱飽和点は、スタック６２９から出て行くガスの断熱飽和点よりもずっと低い。例えば、スタック６２９から出て行くガスは約華氏９００〜約１８００度であり得るが、ベンチュリ部６２６の下流の濃縮器システム６００の全部分内のガス／液体混合物は一般的には華氏１５０度〜１９０度である。しかし、この温度は、システムの動作パラメータに基づいて、これらの値よりも高くても低くてもよい。その結果、ベンチュリ部６２６の下流の濃縮器システム６００の部分を高温耐性材料で構成する必要がなくなり、また、濃縮器システム６００の部分において、断熱がまったく不要であるか、または、入口高温ガスの廃熱量をより大きく利用する目的のために断熱を利用する場合において、より高温のガスの輸送に必要な程度まで断熱が不要になる。さらに、ベンチュリ部６２６の下流の濃縮器システム６００の部分は、大きな危険性無しにまたは最小の外部保護と共に、領域（例えば、人間と接触する地面に沿った領域）内に配置される。詳細には、ベンチュリ部６２６の下流の濃縮器システム６００の部分は、ガラス繊維によって構成可能であり、断熱も不要または最小ですむ。重要なことに、前記ガス／液体ストリームは、その内部のガス／液体混合物を前記断熱飽和点の近隣に維持しつつ、比較的長い距離にわたってベンチュリ部６２６の下流の濃縮器システム６００の部分内において流れ得、これにより、建物６３１から離隔方向において配管部６５２から前記流れストリームをより容易にアクセス可能な位置へと容易に輸送することが可能になる。このより容易にアクセス可能な位置において、濃縮器６００と関連付けられたその他の設備を簡便に配置することができる。詳細には、配管部６５２の内部の流れを前記断熱飽和点の近隣において維持しつつ、配管部６５２の長さを２０フィート、４０フィートまたはそれ以上にすることができる。もちろん、これらの長さは、雰囲気温度、配管種類および利用される断熱などに基づいてより長くまたはより短くすることも可能である。さらに配管部６５２はファン６５０の高圧力側に配置されるため濃縮物をより容易にこのストリームから除去することができる。図１３の例示的実施形態において、配管部６５２は建物６３１内のエンジンと関連付けられた空気冷却器を通過するかまたは前記空気冷却器の下側に図示されている。しかし、図１３の空気冷却器は、あくまで建物６３１の近隣に配置可能な障害物の種類の一例として示したものであり、濃縮器６００の全コンポーネントを廃熱源（この場合、スタック６２９）の近隣に配置する際に問題になる。他の障害物を挙げると、他の設備、木などの植物、他の建物、道路または容易なアクセス地点が無いためアクセスできない地域などがある。
【００８２】
任意の事象において、配管部６５２は、前記断熱飽和点に近いガス／液体ストリームをデミスター６３４へと送達する。デミスター６３４は、例えばクロスフロースクラバーであり得る。デミスター６３４は、前記ガス／液体ストリームから混入液滴を除去するように動作する。前記除去された液体は、サンプ６３６内に集まって、前記液体をポンプ６４０へと方向付ける。ポンプ６４０は、前記液体を再循環回路６２５の戻り配管６４２を通じて液体入口６３０へと戻す。このようにして、前記獲得された液体は、所望の濃度になるまで蒸発させることでさらに低減しかつ／または微粒子の乾燥を防ぐように再循環させることができる。新規の濃縮対象液体は、新規の液体入口６４４を通じて入力される。再循環回路６２５内に新規の液体を入力する速度は、前記ガス液体混合物がフロー通路６２４内を流れる際の液体蒸発速度と、沈殿槽６４９から抽出された液体またはスラッジの速度（このスラッジは、一定レベルで残っている沈殿槽６４９内の物質であると仮定する）との合計に等しくすべきである。詳細には、前記液体の一部は、再循環回路６２５中の液体が所望の濃度に到達した際に、抽出ポート６４６を通じて引き抜くすることができる。抽出ポート６４６から引き出された液体部分は、保存および沈殿槽６４９へと送ることができる。保存および沈殿槽６４９において、前記濃縮液体は沈殿し、構成成分（例えば、液体部分および半固体部分）へと分離する。この半固体部分は、タンク６４９から引き出すこともできるし、さらに処理することもできる。
【００８３】
上記したように、ファン６５０は、負圧下においてフロー通路６２４の一部を通じてガスを引き出し、陽圧下においてフロー通路６２４の一部を通じてガスを押し出す。クエンチャ部６５９、ベンチュリ部６２６およびファン６５０は、任意の種類の接続デバイスによって建物６３１に取り付け可能であり、図１３に示すように、廃熱源の近隣に配置される。しかしデミスター６３４およびガス出口６２２ならびに沈殿槽６４９は、クエンチャ部６５９、ベンチュリ部６２６およびファン６５０からある程度距離を空けた位置（例えば、アクセスが容易な位置）に配置してもよい。一実施形態において、デミスター６３４およびガス出口６２２ならびに沈殿槽６４９は、可動プラットフォーム（例えば、パレットまたはトレーラーベッド）上に取り付けることができる。
【００８４】
図１４〜図１６は、液体濃縮器７００の別の実施形態を示す。液体濃縮器７００は、パレットまたはトレーラーベッド上に取り付けることができる。一実施形態において、濃縮器７００のコンポーネントのうち一部を前記ベッド上に残しておき、濃縮活動に用いることができる。これらのコンポーネントのうち他のものも、例えば図１３の実施形態中に示すように、取り外して廃熱源の近隣に取り付けることができる。液体濃縮器７００は、ガス入口７２０と、ガス出口７２２とを有する。フロー通路７２４は、ガス入口７２０をガス出口７２２へと接続する。フロー通路７２４は、幅狭部またはベンチュリ部７２６を有する。ベンチュリ部７２６において、ガスがフロー通路７２４を通じて加速する。導入ファン（図示せず）により、ガスがクエンチャ部７５９内に引き込まれる。液体入口７３０から、クエンチャ部７５９中のガスストリーム内に液体が注入される。曲がり部７３３により、ガスはベンチュリ部７２６からデミスター（またはクロスフロースクラバー）７３４内へと方向付けられる。デミスター７３４から出て行った後、前記ガスは、スタック７２３を通じてガス出口７２２へと方向付けられる。もちろん、上述したように、これらのコンポーネントのうちいくつかを前記ベッドから取り外し、廃熱源の近隣に取り付けてもよく、その他のコンポーネント（例えば、デミスター７３４、スタック７２３およびガス出口７２２）を前記ベッド上において残しておいてもよい。
【００８５】
前記ガス液体混合物がフロー通路７２４のベンチュリ部７２６を通過する際、前記液体の一部が蒸発し、前記ガスによって吸収され、これにより、潜熱が前記排気ガス中の水蒸気として濃縮器システム７００から出て行く際、廃熱内の熱エネルギーのうち大部分が消費される。
【００８６】
図１４〜図１６中に示す実施形態において、液体濃縮器７００の部品を分解し、輸送用のパレットまたはトレーラースキッドに取り付けることができる。例えば、図１４中の破線によって示すように、クエンチ部７５９およびベンチュリ部７２６を曲がり部７３３から取り外すことができる。同様に、図１４中の破線によって示すように、スタック７２３を導入ファン７５０から取り外すことができる。曲がり部７３３、デミスター７３４および導入ファン７５０は、ユニットとしてパレットまたはトレーラースキッド７９９上に固定することができる。スタック７２３は、別個にパレットまたはトレーラースキッド７９９に固定することができる。クエンチ部７５９およびベンチュリ部７２６もまた、パレットまたはトレーラースキッド７９９に固定してもよいし、あるいは、別個に輸送してもよい。このように液体濃縮器７００を区分化構造にすることにより、液体濃縮器７００の輸送が容易になる。
【００８７】
上述したデバイスおよびプロセスの実施形態は、濃縮中の廃水および当該廃水の濃縮に用いられる排気ガスからの汚染物質の除去に対応できるよう、容易に改変可能である。このような改変は、除去すべき汚染物質からの排出物が典型的には政府機関によって規制を受けている場合に、特に有利であると考えられる。このような汚染物質の例を挙げると、埋立地ガス燃焼により発生する排気ガス中に一般的に存在する硫黄酸化物（ＳＯｘ）、アンモニア（ＮＨ３）がある。以下において、ＳＯｘおよびＮＨ３の除去に対応できるようにするための、上述したようなデバイスおよびプロセスの実施形態において可能な改変について説明する。しかし、以下の記載は、これらの汚染物質のみの除去に限定されることを意図していない。
【００８８】
ＳＯｘの除去
【００８９】
硫化水素（Ｈ２Ｓ）は、既知の有毒ガスであり、埋立地内に配置された廃棄物内に存在する硫黄、亜硫酸塩および硫酸塩を含む化合物のバクテリア分解（化学的還元）に起因して発生し得る。このようにして形成されたＨ2Ｓは、埋立地中において埋立地ガス形成のために実行される全形態の細菌作用によって発生する他のガスと合体する。一般的に、硫黄、亜硫酸塩および硫酸塩を含む廃棄物の量が多いほど、予測される硫化水素の量も多い。例えば、埋立地は、硫酸カルシウム源（例えば、石膏ウォールボード材料）からの一定量の硫酸塩を有し得、このような物質は、１０，０００（１００万分の１（ｐｐｍ））（重量ベース）以上のＨ2Ｓを埋立地ガスに発生させる。硫化水素は、例えば本明細書中に記載されるような埋立地ガスフレア中において燃焼される埋立地ガスの一部である。Ｈ2Ｓをガスフレア中において燃焼させ、エンジンまたはタービンの往復運動を行うと有利な理由としては、Ｈ2Ｓは硫黄酸化物（ＳＯｘ）に変換され、これにより、Ｈ2Ｓ除去のための埋立地ガスの高価な前処理が回避されるからである。しかし、国によっては、硫黄酸化物は規制対象となる大気汚染物質であり得る。フレア中においてＨ2Ｓを燃焼することによる別の有利点として、Ｈ2Ｓによりフレア排気の発熱量が増加するため、この発熱量増加を利用して埋立地浸出液を濃縮することができ、これにより、必要な燃料の総量を低減できる点がある。
【００９０】
湿潤スクラバーは、Ｈ2Ｓを含む硫黄化合物を含む燃料の燃焼に起因して発生する排気ガスからＳＯｘを除去するために一般的に用いられる。このようなスクラバーの例を挙げると、噴霧／充填塔がある。噴霧／充填塔において、接触（湿潤）アルカリ性物質（例えば、水酸化ナトリウムまたは石灰（ＣａＣＯ３）の溶液またはスラリー）を直接排気ガスと接触（湿潤）させることで、前記ガスからＳＯｘを「スクラブ」する（すなわち、除去する）。本明細書中に記載する廃水濃縮器の文脈において、湿潤スクラブの原理を利用することができる。
【００９１】
排気ガス中に存在するＳＯｘと反応できるだけの十分な量の既知の濃度のアルカリ性物質を廃水フィードに付加することができ、この材料を亜硫酸ナトリウムおよび硫酸ナトリウム（ここで、アルカリはＮａＯＨである）および硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）（ここで、アルカリは石灰である）に変換する。形成された亜硫酸ナトリウム／硫酸塩および硫酸カルシウム塩は、液体濃縮物の一部としプロセスから除去される。最終的に、前記亜硫酸ナトリウム／硫酸塩および硫酸カルシウム塩は、化学廃棄物処理施設に配置してもよいし、あるいは、亜硫酸塩／硫酸塩がＨ2Ｓとして埋立地ガス内に再循環することを回避するために、より高容量の固体ストリーム（例えば、１００％固体のもの）に変換して、埋立地の特殊な専用セル内に配置してもよい。埋立地浸出液から発生した残留物（一般的には、極めて薄い水性廃棄物ストリームである）の体積は、供給体積のうちわずか３％未満であることが多いため、亜硫酸塩／硫酸塩の量が増えても、輸送コストおよびオフサイトの化学廃棄物処理施設における埋め立てコストまたは建造コストおよび１００％の固体を含む特殊な埋立地セルを作動させるコストは、燃焼ガス排出物をスクラブするコストまたは（燃焼プロセスからの廃熱を廃水（例えば、浸出液）の処理のための主要エネルギー源として利用すること無く）燃焼前に硫化水素を除去するコストと比較すれば、極めて経済的な額であるはずである。
【００９２】
このように、廃水処理システムにおいて二重目的を利用することにより、フレア（単数または複数）または埋立地ガスを燃料とする工場からのＳＯｘ排出物の規制上限を超えていることを認識している埋立地の所有者は、多大な恩恵を受けることができる。濃縮モードおよびスクラブモードをどちらとも提供する濃縮器にするには、計測システム（例えば、濃縮器のコントローラに動作可能に接続されたポンプ）と、スクラブに用いられる選択されたアルカリ剤のための供給タンクとを付加するだけでよい。同様に、ＳＯｘ除去段階の濃縮プロセスへの付加を監視するための動作的変更においても、簡単なオンサイト分析試験を行って埋立地ガス中の硫化水素レベルおよびプロセスにおいて発生した濃縮物中の硫酸塩の量を監視すればよいだけであるため、システムはそれほど複雑にならない。
【００９３】
再度図３および図１０を参照して、濃縮器部分１２０は、焼灼剤（またはアルカリ）入口１８７を含み得る。入口１８７は、供給ライン１８９により、焼灼剤（またはアルカリ）物質１９３の供給（例えば、水酸化ナトリウムまたは石灰）に接続される。ポンプ１９１は、焼灼剤またはアルカリ物質１９３の供給からの焼灼剤またはアルカリ物質と共に供給ライン１８９を加圧し得、これにより、前記焼灼剤またはアルカリ物質は、（例えば、ベンチュリ１６２の近隣の）濃縮器部分１２０に注入されて、フレア１３０または発電機からの排気ガスと混合される。他の実施形態において、前記焼灼剤またはアルカリ物質を浸出液入力ライン１８６中の浸出液と混合した後、濃縮器部分１２０に送ることができる。前記焼灼剤またはアルカリ物質が濃縮器部分１２０に送られたか否かにかかわらず、前記焼灼剤またはアルカリ物質は、上述したように、前記浸出液と共に濃縮器部分１２０中の排気ガスと高速に混合される。混合後、前記焼灼剤またはアルカリ物質は前記硫黄酸化物と反応して、これにより、前記硫黄酸化物は、上述したように硫酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムまたは硫酸カルシウムへと変換される。変換後、前記硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよび／または硫酸カルシウムはすぐに液相になり、濃縮器部分１２０中のガス／液体混合物から溶解または沈殿したままとなる。このように、埋立地気相において初めはＨ2Ｓの形態をとっていた硫黄を、硫酸ナトリウム／亜硫酸塩および硫酸カルシウム塩として液相にし、最終的にデミスター部１２２のサンプ１７２中の濃縮浸出液と共に獲得し、濃縮浸出液と共に引き出して後で埋め立てることができる。図９に示すように、コントローラ３０２は、焼灼剤またはアルカリ物質を濃縮器部分１２０中に計測する速度を制御するように、ポンプ１９１に動作可能に接続することができる。コントローラ３０２は、濃縮器部分１２０を通過する排気ガスの質量流量および前記排気ガス中の硫黄酸化物のパーセンテージに少なくとも基づいた焼灼剤の適切な計測速度を決定することができる。よって、開示の濃縮器は、排気ガス成分の変化および／または異なる質量流量の排気ガスに容易に適合することができる。その結果、開示の濃縮器は、濃縮埋立地浸出液の濃縮と、埋立地ガスフレア排気または往復運動するエンジンまたはタービン排気からの汚染物質（例えば、硫黄酸化物）の除去とを同時に行うことができる。
【００９４】
アンモニアの除去
【００９５】
アンモニアは、大気汚染物質であり、雰囲気中に放出された場合、排気ガス中の微粒子形成の前駆物質となる。アンモニアは水溶性であるため、埋立地ガスではなく、埋立地施設における廃水（例えば、浸出液）中に通常見受けられる。
【００９６】
本明細書中に記載の濃縮器および流体スクラバーの文脈において、アンモニア除去のための公知の原理を用いることができる。例えば、アンモニアを含む廃水フィードを、浸出液のｐＨを上昇させることが可能な薬剤（例えば、焼灼剤またはアルカリ（例えば、水酸化ナトリウムまたは石灰））によって処理することができる。ｐＨが上昇した浸出液をエアストリッパー中に送ると、廃水中のアンモニアは、前記エアストリッパーの排気中に移動する。前記エアストリッパーからの排気を、濃縮プロセスへの熱提供を行うフレア動作、エンジンまたはタービンの往復運動において用いられる燃焼および過剰空気と組み合わせることができる。
【００９７】
前記フレア、エンジンまたはタービンの往復運動内において、燃焼空気を通じて導入されたアンモニアは、有利なことに、別の汚染物質である酸化窒素（ＮＯｘ）を低減することができる。酸化窒素（ＮＯｘ）は、燃焼物中に存在し得る。この低減は、ＮＯｘ排出物の選択的無触媒還元として知られるプロセスを通じて、達成することができる。アンモニアが廃熱源から高温ガスと共に濃縮プロセス内に入ると、前記アンモニアを安定した塩（例えば、アルカリ性スクラブ化合物によるＳＯｘの除去におけるようなもの）に変換するのに適した試薬を前記プロセスに導入することができる。例えば、前記エアストリッパーから出てきた廃水（例えば、浸出液）中に硫酸を導入することができる。この酸を用いて、前記アンモニアを濃縮液体中の硫酸アンモニウム（ＮＨ４）２ＳＯ４として隔離することができる。
【００９８】
図１７に示すように、埋立地浸出液からのアンモニアをスクラブするために用いられる濃縮器の別の実施形態は、焼灼剤またはアルカリ入口１９５を含み得る。焼灼剤またはアルカリ入口１９５は、浸出液入力ライン１８６に接続される。焼灼剤／浸出液の混合物は、インラインエアストリッパー２０１を通じて経路付けられた後、濃縮器部分１２０へと送られる。エアストリッパー２０１は、ガス状アンモニアを引き出し得、このガス状アンモニアは、以前に付加された焼灼剤またはアルカリにより、ストリップ用ガス中に放出される。この引き出されたガス状アンモニアは、アンモニア送達ライン１９４を通じて、埋立地ガスフレア１３０あるいは往復運動するエンジンまたはタービンへと戻され得る。上述したようにフレア１３０、往復運動するエンジンまたはタービン中のアンモニアにより、ＮＯｘ排出物を有利に低減することができる。それにもかかわらず、試薬源１９７から濃縮器部分１２０中の試薬入口１９９を通じて付加された試薬により、アンモニアを安定した塩として隔離することができる。このようにして、開示の濃縮器は、アンモニアを容易に処理が可能な副生成物に変換しつつ、浸出液ストリームからのアンモニアをスクラブすることができる。
【００９９】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスの一局面は、加熱ガスおよび廃水の液体流れを圧力下において組み合わせて混合物を形成するステップと、前記混合物の静圧を低下させて前記混合物中の液体の一部を蒸発させることで、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、前記部分的に蒸発した混合物をアルカリ剤と接触させて、前記部分的に蒸発した混合物中の硫黄酸化物を低減するステップと、前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップとを含む。
【０１００】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスの別の局面は、前記廃水の液体と、前記液体濃縮物とを再循環させ、および組み合わせるステップを含む。
【０１０１】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記部分的に蒸発した混合物から除去するステップと、前記部分的に蒸発した混合物をクロスフロースクラバー内に通過させるステップであって、前記クロスフロースクラバーは、前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記部分的に蒸発した混合物から除去するように動作可能である、ステップとを含む。
【０１０２】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面において、前記部分的に蒸発した混合物の温度は、約華氏１５０度〜約華氏１９０度（約６６℃〜約８８℃）である。
【０１０３】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、燃料の燃焼によって排気ガスを発生させるステップを含む。
【０１０４】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、埋立地ガス、天然ガス、プロパン、およびこれらの組み合わせからなる群から前記燃料を選択するステップを含む。
【０１０５】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、埋立地ガスを燃焼させるステップを含む。
【０１０６】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、天然ガスを燃焼させるステップを含む。
【０１０７】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面において、前記加熱ガスの温度は、約華氏９００度〜約華氏１２００度（約４８２℃〜約６４９℃）である。
【０１０８】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面において、前記廃水は、前記浸出液の総重量に基づいて、約１ｗｔ．％〜約５ｗｔ．％の固体を含む。
【０１０９】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面において、好適には、前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて少なくとも約１０ｗｔ．％の固体を含み、より好適には前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて少なくとも約２０ｗｔ．％の固体を含み、より好適には前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて少なくとも約３０ｗｔ．％の固体を含み、さらにより好適には前記液体濃縮物は、前記濃縮物の総重量に基づいて少なくとも約５０ｗｔ．％の固体を含む。
【０１１０】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面において、前記部分的に蒸発した混合物は、前記部分的に蒸発した混合物の総重量に基づいて約５ｗｔ．％〜約２０ｗｔ．％の液体を含み、より好適には前記部分的に蒸発した混合物は、前記部分的に蒸発した混合物の総重量に基づいて約１０ｗｔ．％〜約１５ｗｔ．％の液体を含む
【０１１１】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、天然ガス源泉から直接天然ガスを燃焼させるステップを含む。
【０１１２】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、浸出液、逆流水、生成水、およびこれらの組み合わせからなる群から前記廃水を選択するステップを含む。
【０１１３】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、およびこれらの混合物からなる群から前記アルカリ剤を選択するステップを含む。
【０１１４】
本明細書中に記載の埋立地ガスから硫黄を除去するためのプロセスのさらに別の局面は、前記加熱ガスと、アルカリ剤を含む廃水の液体流れとを圧力下において組み合わせてその混合物を形成し、前記硫黄酸化物を低減するステップと、前記混合物の静圧を低下させて前記混合物中の液体の一部を蒸発させて、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、前記混入濃縮液体および低減した硫黄酸化物の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップとを含む。
【０１１５】
本明細書中に記載の埋立地浸出液からのアンモニアのためのプロセスの一局面は、前記廃水の液体流れと、ｐＨ上昇剤とを組み合わせて、ｐＨが増加した廃水の流れを形成するステップと、前記廃水からアンモニアを除去するのに十分な条件下で前記ｐＨが増加した廃水の流れと、空気ストリームとを接触させて、アンモニアを豊富に含む排気ストリームと、少量のアンモニアを含みかつｐＨが増加した廃水とを得るステップと、前記加熱ガスと、前記少量のアンモニアを含みかつｐＨが増加した廃水の流れとを圧力下において組み合わせて両者の混合物を形成するステップと、前記混合物の静圧を低下させて前記混合物中の液体の一部を蒸発させることで、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物を得るステップと、前記混入濃縮液体の一部を前記蒸発した混合物から除去して、デミストされたガスを得るステップとを含む。
【０１１６】
前記埋立地浸出液からアンモニアを除去するプロセスのさらに別の局面は、前記アンモニアを豊富に含む排気ストリームと、燃焼空気ストリームとを組み合わせるステップと、前記組み合わされた空気ストリームの存在下において燃料を燃焼させて、前記加熱ガスを含む排気ガスを形成するステップとを含む。
【０１１７】
前記埋立地浸出液からアンモニアを除去するプロセスのさらに別の局面は、前記ｐＨ上昇剤として焼灼剤を選択するステップを含む。
【０１１８】
前記埋立地浸出液からアンモニアを除去するプロセスのさらに別の局面は、水酸化ナトリウムおよび石灰のうちの１つを前記焼灼剤として選択するステップを含む。
【０１１９】
本開示による廃水を濃縮するプロセスのさらに別の局面は、ダクトの密閉部内において加熱ガスおよび液体廃水を組み合わせて、混合物を形成するステップであって、前記混合物は、前記密閉ダクトの下流に配置された誘引通風ファンから付加された負圧による影響下において前記密閉ダクト内を流れ、これにより、前記混合物が発生する箇所の断面積よりも断面積が制限されたダクトの一部を通じて混合物を流し、これにより、前記流量を加速させ、乱流を発生させ、前記乱流が前記不連続液相と接触することに起因して、前記連続気相と、前記制限されたダクト開口部の表面との間にせん断力が発生し、その結果、前記流れる液体の液滴および他の幾何学的形状は極めて微細な液滴となり、これにより、前記流れるガスと液体廃水との間の界面表面積が拡張し、これにより、高速熱およびガスから液体および液体からガスへの物質移動それぞれを通じて、前記ガス液体混合物の断熱飽和温度へと急速に近づき、その結果、混入濃縮液体および液体濃縮物を含む部分的に蒸発した混合物が得られ、前記混入濃縮液体の一部が前記蒸発した混合物から除去されて、デミストされたガスを得る
【０１２０】
特定の代表的な実施形態および詳細について、本発明の例示目的のために記載してきたが、当業者にとって、本発明の範囲から逸脱することなく、開示の本明細書中に開示の方法および装置において多様な変更が可能であることが明らかである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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