(57)【要約】  本発明は、リン、アンモニア、およびマグネシウムを含むスラッジを処理し、スラッジの脱水性を高める方法に関する。スラッジは、嫌気性条件下で操作される生物学的発酵槽に送られる。発酵槽内のスラッジの温度、または発酵槽内のスラッジの水力学的滞留時間を制御することによって、リン、アンモニア、およびマグネシウムがスラッジ内の固形物からスラッジの一部を形成する液体内に放出される。発酵槽からスラッジが濃縮されたスラッジおよび液体を生成する固液分離プロセスを施される。濃縮されたスラッジまたは分離された固形物が、濃縮されたスラッジを熱加水分解する熱加水分解反応器に送られる。濃縮されたスラッジを熱加水分解した後、濃縮されたスラッジは、濃縮されたスラッジを嫌気的に消化する嫌気性消化槽に送られる。
2021507805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する固形物を含むスラッジを処理し、前記スラッジの脱水性を高める方法であって、
前記スラッジを生物学的発酵槽に送ることと、
嫌気性条件下で操作され、前記生物学的発酵槽内で前記スラッジを生物学的に処理することと、
（１）前記発酵槽内の前記スラッジの温度を５０℃から７０℃の範囲内の温度に保持することによって、および／または（２）前記発酵槽内の前記スラッジの水力学的滞留時間を約６から約１０時間に制御することによって、前記固形物に、前記スラッジの一部を形成する液体内にリン、アンモニア、およびマグネシウムを放出させることと、
前記スラッジを前記発酵槽から固液分離装置に送ることと、
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体から前記固形物を分離することと、
前記分離された固形物を熱加水分解反応器に送り、前記分離された固形物を熱加水分解することと、
前記分離された固形物を熱加水分解した後、前記分離された固形物を嫌気性消化槽に送り、前記分離された固形物を嫌気的に消化することと、を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を前記嫌気的に消化された固形物と混合して混合物を形成することと、前記混合物を前記嫌気性消化槽の下流に位置するＭＡＰプロセスに送り、前記ＭＡＰプロセスでストルバイトを形成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する前記液体をストルバイト反応器に送り、ストルバイトを生成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する前記液体を加熱および低温殺菌することと、前記液体を加熱後に、（１）前記低温殺菌された液体を前記嫌気性消化槽の下流に位置するＭＡＰプロセスに送り、ストルバイトを生成すること、または（２）前記低温殺菌された液体をストルバイト生成プロセスに直接送ることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記低温殺菌された液体をストルバイト生成プロセスに直接送り、ストルバイトを生成し、その後、前記ストルバイトを熱乾燥することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スラッジが前記生物学的発酵槽の上流に位置するダイナミックミキサまたは熱交換器において前記生物学的発酵槽に到達する前に、前記スラッジを加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記生物学的発酵槽内の前記スラッジのｐＨを約４から５に制御することにより、前記固形物から前記液体の中に、リン、アンモニア、およびマグネシウムの放出を促進することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記嫌気性消化槽によって生成された前記嫌気的に消化されたスラッジを脱水することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記リンに対する前記アンモニアのモル比を約１．０から１．５に維持するように、前記固形物から放出される前記リンおよびアンモニアの濃度を監視することと、前記発酵槽内の前記スラッジの温度を制御すること、および／または前記発酵槽内の前記スラッジの前記ＨＲＴを制御することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
スラッジを前記嫌気性消化槽から前記生物学的発酵槽または前記生物学的発酵槽の上流の点に移送することにより、前記嫌気性消化槽からの前記嫌気的に消化されたスラッジで前記スラッジをシードすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
リン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する固形物を含むスラッジを処理し、前記スラッジの脱水性を高める方法であって、
前記スラッジを生物学的発酵槽に送ることと、
嫌気性条件下で操作され、前記生物学的発酵槽内で前記スラッジを生物学的に処理することと、
（１）前記発酵槽内の前記スラッジの温度を５０℃から７０℃の範囲内の温度に保持することによって、および／または（２）前記発酵槽内の前記スラッジの水力学的滞留時間を約６から約１０時間に制御することによって、前記固形物に、前記スラッジの一部を形成する液体内にリン、およびアンモニアを放出させることと、
前記スラッジを前記発酵槽から固液分離装置に送ることと、
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体から前記固形物を分離することと、
前記固形物を熱乾燥器に送り、前記固形物を乾燥することと、を含む方法。
【請求項１２】
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を低温殺菌することと、
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を低温殺菌した後、前記液体をストルバイト生成施設に送り、ストルバイトを生成することと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を低温殺菌することと、
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体をストルバイト生成施設に送り、ストルバイトを生成し、その後、前記生成されたストルバイトを熱乾燥することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラッジの処理方法に関し、ならびにストルバイトの生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水処理プロセスでは、様々な形態のスラッジが熱加水分解、嫌気性消化、および脱水を含むプロセスで処理される。多くの場合、スラッジ、特に、その中の固形物またはバイオマスは、リン、アンモニア、およびマグネシウムを含んでいる。生物学的リン除去プロセスを施されたスラッジは、時としてリン過剰摂取と呼ばれるものを通して、実質的にリンを含むバイオマスを含むことになる。スラッジに可溶性のリン、アンモニア、およびマグネシウムが存在すると、スラッジの脱水が困難になる。スラッジに嫌気性消化が施されると、還元条件下で、ポリリン酸塩がオルソリン酸塩（ＰＯ４）としてバイオマスから放出される。高濃度のＰＯ４の存在および／または１価：２価のカチオン比の変化は、スラッジの脱水性に悪影響を及ぼす。例えば、嫌気性消化後の脱水スラッジの最終乾燥固形物は、３から５％も減少すると同時に、２０から３０％までのポリマー用量を増やす必要がある。
【０００３】
また、嫌気性消化中のスラッジにリン、アンモニア、およびマグネシウムが存在すると、嫌気性消化槽だけでなく、スラッジを運ぶパイプや導管でストルバイトが形成される可能性が高くなる。マグネシウムはしばしば制限成分である。生物学的リン除去プロセスにかけられたスラッジは、実質的にマグネシウムを含むバイオマスを含む。ストルバイトは、オルトリン酸塩、アンモニア、およびマグネシウムが存在し、ｐＨがストルバイトがその最小溶解点に近づく点まで増加する場合、スケールとして沈殿し得るマグネシウム、アンモニア、およびリン酸塩（ＭＡＰ）の沈殿によって形成される鉱物である。
【０００４】
嫌気性消化槽でのアンモニア毒性の可能性に関して、追加の懸念がある。熱加水分解の過程で、高濃度アンモニアが放出される可能性があり、およびこれらの高濃度アンモニアは嫌気性消化槽において阻害レベルに達する可能性がある。
【０００５】
したがって、熱加水分解とその後の嫌気性消化を含むスラッジ処理プロセスの場合、リン、アンモニア、およびマグネシウムが、加水分解と嫌気性消化を受けているスラッジより先に、バイオマスから放出されるよう、スラッジを前処理および前調整することに利益がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、スラッジの脱水性を改善することを目的とするスラッジを前処理（前調整）するプロセスに関する。スラッジは生物学的発酵槽に送られ、および、スラッジの温度および／または発酵槽内のスラッジの水力学的滞留時間を制御することにより、スラッジ内のバイオマスからリンとアンモニアが放出される。その後、スラッジは、固液分離または予備脱水装置に送られ、濃縮されたスラッジと、リン、アンモニア、およびマグネシウムが豊富な液体ストリームとが生成される。予備脱水装置によって生成された濃縮されたスラッジの乾燥固形物濃度は、発酵前のスラッジの乾燥固形物含有量よりも実質的に高い。スラッジが予め脱水された後、濃縮されたスラッジは熱加水分解反応器に送られ、および熱加水分解を受ける。その後、熱加水分解スラッジは、嫌気性消化槽に送られ、および嫌気性消化に供される。
【０００７】
いくつかの場合において、予備脱水装置で生成されたリン、アンモニア、およびマグネシウムが豊富な液体を使用して、ストルバイトを生成することができる。一実施形態において、液体は嫌気性消化スラッジと混合され、および、得られた混合物は嫌気性消化槽の下流のストルバイト形成プロセスに送られる。ここで、混合物からリン、アンモニア、およびマグネシウムが回収され、およびストルバイトを形成するために利用される。別の実施形態において、予備脱水装置からのリン、アンモニア、およびマグネシウムが豊富な流れは、リン、アンモニア、およびマグネシウムがストルバイトを生成するために利用される別個のストルバイト反応器に向けられる。
【０００８】
本発明の他の目的、および利点は、以下の記述、および、そのような発明の単なる例示である添付の図面の検討から明らかで、かつ自明となるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、リン、アンモニア、およびマグネシウムを回収し、および、そこからストルバイトを生成するオプションを含むスラッジ処理プロセスの概略図である。
【図２】図２は、スラッジからの分離後に固形物を乾燥するために熱乾燥器を使用する本発明の代替実施形態の概略図である。
【図３】図３は、スラッジが廃棄物活性スラッジ（ＷＡＳ）である場合に固形物から放出されたリン（ＰＯ４−Ｐ）とアンモニア（ＮＨ４−Ｎ）の濃度を示すグラフであり、および、１つのケースにおいて、シードされたスラッジも追加された。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
さらに図１を参照すると、そこにはスラッジを処理するためのプロセスが示されており、これは一般に数字１０で示されている。このプロセスは、スラッジを前処理し、およびスラッジを熱加水分解プロセスにかけ、その後、スラッジを嫌気的に消化することを必要とする。スラッジが嫌気的に消化された後、スラッジは脱水システムに送られ、そこでスラッジが脱水され得る。前処理プロセスの一環として、前脱水ステップの前に、バイオマスからリン、アンモニア、およびマグネシウムが放出される。以下でより詳細に説明するように、スラッジ内のバイオマスからのリン、アンモニア、およびマグネシウムの放出、およびスラッジからの放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムの除去は、スラッジの下流の脱水を促進する可能性がある。さらに、放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを回収して、およびストルバイトを生成するために使用することができる。以下で説明するように、放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムは、ストルバイトの生成プロセスに送ることができ、または、代替的に、放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを、嫌気性消化槽からの排水に再導入して、および嫌気性消化槽の下流にあるストルバイトの生成プロセスで使用できる。
【００１１】
特に、図１を参照すると、スラッジは、ダイナミックミキサまたは熱交換器１２に送られる。スラッジは、一実施形態において、濃縮された廃棄物活性スラッジ（ＴＷＡＳ）である。いくつかの場合において、下流の嫌気性消化槽２６からのシードされたスラッジをＴＷＡＳと混合することができる。スラッジはバイオマスを含む固相と液相を含んでいる。通常、リン、アンモニア、およびマグネシウムは、スラッジの一部を形成するバイオマス内に含まれている。さらに、典型的なスラッジ処理プロセスでは、ダイナミックミキサまたは熱交換器１２に入るスラッジの温度は、１０から２０℃の範囲である。
【００１２】
ダイナミックミキサまたは熱交換器１２では、蒸気または熱加水分解スラッジを使用して、流入するスラッジを加熱することができる。通常、ダイナミックミキサまたは熱交換器１２内のスラッジは、約５０から７０℃の温度に加熱される。図１に示すように、ダイナミックミキサまたは熱交換器でスラッジを加熱するためのオプションは多数ある。動的混合物が使用される場合、ライブ蒸気、フラッシュ蒸気、または熱加水分解されたスラッジが、入ってくるスラッジと混合され、入ってくるスラッジを加熱することができる。フラッシュ蒸気および熱加水分解スラッジは、下流の熱加水分解反応器１４によって生成されることに留意されたい。熱交換器が利用される場合、熱加水分解スラッジは熱交換器の一方側に送られ、流入スラッジは他方側に送られ、および顕熱を利用して流入スラッジを加熱する。また、図１に示すように、熱と電力の組み合わせ（ＣＨＰ）から回収した熱を利用して、流入するスラッジを加熱することもできる。
【００１３】
ダイナミックミキサまたは熱交換器１２からのスラッジは、嫌気性条件下で操作される生物学的発酵槽１６にポンプで送られる。発酵槽１６は、バッチまたは連続流完全混合反応器として操作することができる。発酵槽１６は、その脱水性を改善または強化する方法でスラッジを前処理するために使用される。これを達成するために、発酵槽１６内の特定の条件が維持され、スラッジのバイオマスからのリン、アンモニア、およびマグネシウムの放出を誘発する。バイオマスからのリン、アンモニア、およびマグネシウムの放出を引き起こす発酵槽１６の状態を維持するために、制御は、発酵槽内のスラッジの温度および／または発酵槽内のスラッジの水力学的滞留時間の制御を中心に展開する。高温での比較的長い水力学的滞留時間（ＨＲＴ）は、ｐＨを下げ、および、アンモニア、リン、およびマグネシウムの放出を引き起こすことにより、発酵プロセスを促進する。一実施形態において、スラッジの温度は、５０から７０℃の温度範囲に制御され、および／または発酵槽内のスラッジの水力学的滞留時間は、約６から約１０時間に維持される。
【００１４】
一実施形態において、バイオマスから放出されるリンおよびアンモニアの濃度が連続的に監視され、および発酵槽１６内のスラッジの温度および／またはＨＲＴが動的に制御されて、リン酸塩に対するアンモニアの予め選択されたモル比を生成する。一実施形態において、制御は、リン酸塩に対するアンモニアのモル比を１．０から１．５に維持することに基づく。発酵槽１６内のスラッジの温度は、ダイナミックミキサまたは熱交換器１２内の流入スラッジに供給される熱量によって制御できる。上記のように、典型的なプロセスでは、発酵槽１６内のスラッジの乾燥固形物は、約３から５重量％である。予備脱水プロセスの後、濃縮されたスラッジ２０は、典型的には、１５重量％を超える乾燥固形物を有する。
【００１５】
発酵槽内のスラッジのｐＨは継続的に監視される。スラッジのｐＨを約４から５に制御することが望ましい。スラッジ内のこの酸性条件は、スラッジ内のバイオマスからのリン、アンモニア、およびマグネシウムの放出を促進する。
【００１６】
したがって、発酵１６の機能は、発酵槽およびスラッジにおいて、バイオマスからスラッジの液相へ移動するリン、アンモニア、およびマグネシウムを生じる状態を作り、かつ維持することであることが理解される。
【００１７】
発酵槽１６から、前処理されたスラッジは、固液分離または予備脱水装置１８に送られる。典型的には、予備脱水装置１８に向けられたスラッジは、重量で約３から５％の乾燥固形物を有することになる。予備脱水装置１８は、数字２０で示される濃縮スラッジ流と液体流２２を生成する。図１を参照。濃縮スラッジ流２０は濃縮固相を含み、および、一実施形態において、１５重量％を超える乾燥固形物を有することになることは理解される。もちろん、予備脱水装置１８によって分離された液相２２は、発酵槽１６内のバイオマスから放出されるリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む。
【００１８】
濃縮スラッジ流２０は、予備脱水装置１８からダイナミックミキサ２４に向けられる。ここでも濃縮スラッジが加熱される。この場合、ライブ蒸気をダイナミックミキサ２４に送り、および濃縮スラッジ流と混合して、濃縮スラッジを加熱することができる。典型的には、スラッジはダイナミックミキサ２４で約１６５℃の温度に加熱される。
【００１９】
ダイナミックミキサ２４からの濃縮スラッジは、熱加水分解反応器１４に送られ、そこで濃縮スラッジは熱加水分解プロセスを受ける。熱加水分解プロセスの詳細は、それ自体は本発明にとって重要ではないので、ここでは詳細には扱わない。典型的な熱加水分解プロセスの完全かつ統一された理解のために、参照により本願明細書に明示的に組み込まれる米国特許第９５２７７６０号明細書の開示を参照されたい。
【００２０】
熱加水分解反応器１４から、熱加水分解されたスラッジは嫌気性消化槽２６に送られる。嫌気性消化槽では、スラッジを嫌気性消化処理する。この場合も、実際の嫌気性消化プロセスは、それ自体は本発明にとって重要なものではなく、さらなる嫌気性消化は、スラッジの処理に使用される従来のプロセスである。嫌気性消化の完全かつ統一された理解のために、米国特許第９７５８４１６号明細書を参照し、その開示は参照により本願明細書に明示的に組み込まれる。上記のように、いくつかの場合において、シードされたスラッジは、発酵槽１６内または発酵槽の上流の点でＴＷＡＳと混合され得る。シードされたスラッジの供給源は、嫌気性消化槽２６によって生成された消化されたスラッジであり得る。図１に示すオプションとして、嫌気性消化スラッジは、嫌気性消化槽２６から発酵槽１６に、または発酵槽の上流の点に送ることができる。好熱性嫌気性消化槽からのシードされたスラッジを使用することにより、これは固形物から放出されるアンモニアの量を増やすことができ、また、放出速度を上げることができる。
【００２１】
嫌気性消化槽２６からの流出物は、ストルバイトを生成するためのプロセスに向けることができる。ストルバイト（マグネシウム、リン酸アンモニウム）は、式：ＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏのリン酸塩鉱物である。図１では、これは「ＭＡＰプロセス」と呼ばれている。いずれにせよ、リン、アンモニア、およびマグネシウムは、嫌気性消化槽２６の流出物から回収され、かつ従来の手段によってストルバイトに変換され得る。ここでも、ＭＡＰプロセスの詳細は、そのようなプロセスが知られているので、それ自体は本発明にとって重要ではない。
【００２２】
ＭＡＰプロセスは流出物を生成し、および、それは番号３０で示される最終脱水装置に送られる。最終脱水装置３０は、廃棄用の固体、ならびに廃水処理施設（ＷＷＴＦ）のヘッドに通常向けられる液体部分または液体相を生成する。
【００２３】
リン、マグネシウム、およびアンモニアが豊富な液体流２２（予備脱水装置１８によって生成される）を処理するための多くのオプションがある。第１に、液体流２２は、ＭＡＰプロセス２８の上流で嫌気的に消化されたスラッジと混合することができる。これにより、嫌気性消化スラッジ中のリン、アンモニア、およびマグネシウムの濃度が上昇する。ストルバイト結晶化または形成プロセスを通じて、リン、アンモニア、およびマグネシウムは、スラッジから回収され、およびストルバイトの生成に使用される。第２のオプションは、液体流２２を別個のストルバイト生成施設に向けることであり、そこでは、液体流中のリン、アンモニア、およびマグネシウムを使用して、ストルバイトを形成する。
【００２４】
図１において、ライン２２は、熱交換器などの加熱要素を含む加熱反応器３１を含み得ることに留意されたい。加熱反応器３１は、図１に示される２つの場合のいずれかにおいて、予備脱水装置１８からの液体を加熱および低温殺菌するために使用され得る。すなわち、加熱反応器３１を使用して、ＭＡＰプロセス２８またはストルバイト生成施設（ＭＡＰ）への流入物に向けられた液体を加熱することができる。この加熱反応器３１は、時間−温度要件を介してクラスＡ要件を満たす保持時間を提供するように特別に設計されており、それにより最終脱水装置３０によって生成される固形物廃棄流の病原体減少基準を保護する。加熱反応器３１の加熱要素は、この液体混合物における高熱交換条件に関連する沈殿およびファウリングに対処し、かつそれを最小限にするように特別に設計されている。また、予備脱水装置１８によって生成された液相を加熱するために使用される加熱反応器３１内の加熱要素は、ライブ蒸気または主流プロセスから回収された熱で加熱できることが理解される。
【００２５】
上記および図１に示したスラッジ処理プロセスには、いくつかの利点がある。熱加水分解および嫌気性消化の前に、スラッジのバイオマスからリン、アンモニア、およびマグネシウムを放出することにより、より高い乾燥固形物濃度のスラッジを提供することにより、スラッジの脱水性が向上すると仮定される。また、（ａ）嫌気性消化槽でのストルバイト形成の可能性を低減し、かつ最終的に埋め立て処分されるリン関連の量を大幅に低減する見込みがある。さらに、これは反応器のサイズ要件を低減し、かつ熱加水分解反応器１４の上流に位置するスラッジケーキの取り扱いおよび貯蔵システムのサイズ要件を減少させるなどの他の利点を提供することもできる。さらに、熱加水分解の前にいくらかのアンモニアが放出されるので、嫌気性消化槽２６におけるアンモニア毒性の可能性が最小限に抑えられる。
【００２６】
さらに、上記および図１に示したプロセスは、嫌気性消化槽およびその他の関連する機器やパイプでのストルバイトのスケーリングの傾向を減らす可能性がある。つまり、図１に示すプロセスは、嫌気性消化槽および関連機器でのストルバイト形成を減少させる傾向がある。上記のように、ストルバイトは、マグネシウム、アンモニウム、およびリン酸塩の沈殿によって形成される鉱物であり、リン酸塩、アンモニア、およびマグネシウムが事前設定され、かつｐＨがストルバイトがその最小溶解点に近づく点まで増加すると、スケールとして沈殿する可能性がある。さらに、本発明のプロセスは、特に、ポスト消化ＭＡＰプロセスと組み合わされた場合に、脱水性能を改善すると仮定されている。さらに、本発明のプロセスは、予備脱水中に生成された液体流がＭＡＰプロセスと組み合わされたときに、プロセスを出るバイオソリッドからのかなりの量のリンを向け直すのに役立つ。
【００２７】
一連のバッチテスト（４ラウンド）を実行して、廃棄物活性スラッジとシードされたスラッジからのリンとアンモニアの放出に対する温度と水力学的滞留時間の影響を調べた。これらのテストの結果を図３のグラフに示す。
【００２８】
スラッジを１リットルのビーカーに入れた。ビーカーを制御された温度で加熱した。ビーカー内のスラッジを、ジャー試験装置のミキシングブレードで毎分１００回転で混合した。ビーカーは側面の周りが断熱され、かつ上部は覆われていたが、密封されていなかった。
【００２９】
スラッジがビーカーに注がれ、混合および加熱されたら、取得サンプルが採取された。取得サンプルは、０、６０、１２０、２４０、および１４４０分に採取された。サンプルを遠心分離し、および上澄みは、リンとアンモニアのため分析された。また、各ビーカーのｐＨと温度は約６０分毎に記録された。
【００３０】
テストに使用されたスラッジは、現地の廃水処理プラントから採取された。最初の２ラウンドのテストは、温度の影響を評価するために設計された。廃棄物活性スラッジと濃縮廃棄物活性スラッジの両方を、４つの異なる温度範囲（周囲温度、３０から４０℃、５０から６０℃、および７０から９０℃）でテストした。最初の２ラウンドのテストに基づいて、５０から７０℃の範囲の温度がリンとアンモニアの放出にプラスの影響を与えると結論付けられた。これに基づいて、次の２つのラウンドは５０から６０℃の温度でテストされることが決定された。テストの最後の２ラウンドは、好熱性嫌気性消化槽からのシードされたスラッジを使用した場合と使用しない場合のリンとアンモニアの放出を調べるために設計された。
【００３１】
４ラウンドのテストから、それは結論付けられた。
１．７０℃を超える温度では、アンモニアの放出が遅れる傾向があった。リンとアンモニアの放出に好ましい温度範囲は約５０から７０℃であると決定され、および、５０から６０℃の温度範囲が最適な温度範囲であり得るようでした。これは、アンモニア放出が好熱性生物学的発酵の結果であることを示している。
２．リンの放出が２から８時間の間に観察された一方で、有意なアンモニアの放出が４から１０時間の間に観察された。図３を参照。好ましくは、生物学的発酵槽１６におけるスラッジの水力学的滞留時間は、約６から１０時間である。
３．バッチ反応器に好熱性嫌気性消化槽からのスラッジでシードすると、放出されるアンモニアの量が増加するだけでなく、放出速度も増加した。これは、アンモニア放出が生物学的反応であることを確認している。
４．アンモニアとリンの放出の程度は、スラッジの濃度に依存する。スラッジ濃度が高くなると、より多くのアンモニアとリンが放出される。リンの放出は８時間で最大値に近く、同時にアンモニアの放出はストルバイトの形成を介して全てのリンの放出を回復するのに十分であったことに注意すべきである。
【００３２】
図２は、スラッジを処理する代替のプロセスを示している。これは、熱スラッジ乾燥器５０が、ダイナミックミキサ２４と、ダイナミックミキサ２４の下流にある全てのシステムとプロセスを置き換えることを除いて、上記および図１に示したプロセスと同様である。一実施形態において、熱固体乾燥器５０は、約１６０℃で操作される。典型的には、予備脱水装置１８からの固形物は、乾燥機を通って動くコンベヤに載せられる。典型的には、固形物は、乾燥後、約９０から９５重量％の乾燥固形物を有することになる。
【００３３】
本発明は、当然ながら、本発明の範囲および本質的な特徴から逸脱することなく、本願明細書に示されているものとは異なる他の特定の方法で実行され得る。したがって、本発明の実施形態は、全ての態様において、実例として、かつ限定的でないものとして解釈されることになり、および、添付の特許請求の範囲の意味する範囲および均等の範囲内にある全ての変更が、本願明細書に含まれるよう意図される。
【図１】
2021507805.tif 000003
【図２】
2021507805.tif 000004
【図３】
2021507805.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月3日(2020.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する固形物を含むスラッジを処理し、前記スラッジの脱水性を高める方法であって、
前記スラッジを生物学的発酵槽に送ることと、
嫌気性条件下で操作され、前記生物学的発酵槽内で前記スラッジを生物学的に処理することと、
（１）前記発酵槽内の前記スラッジの温度を５０℃から７０℃の範囲内の温度に保持することによって、および／または（２）前記発酵槽内の前記スラッジの水力学的滞留時間を約６から約１０時間に制御することによって、前記固形物に、前記スラッジの一部を形成する液体内にリン、アンモニア、およびマグネシウムを放出させることと、
前記スラッジを前記発酵槽から固液分離装置に送ることと、
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体から前記固形物を分離することと、
前記分離された固形物を熱加水分解反応器に送り、前記分離された固形物を熱加水分解することと、
前記分離された固形物を熱加水分解した後、前記分離された固形物を嫌気性消化槽に送り、前記分離された固形物を嫌気的に消化することと、を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を前記嫌気的に消化された固形物と混合して混合物を形成することと、前記混合物を前記嫌気性消化槽の下流に位置するＭＡＰプロセスに送り、前記ＭＡＰプロセスでストルバイトを形成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する前記液体をストルバイト反応器に送り、ストルバイトを生成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する前記液体を加熱および低温殺菌することと、前記液体を加熱後に、（１）前記低温殺菌された液体を前記嫌気性消化槽の下流に位置するＭＡＰプロセスに送り、ストルバイトを生成すること、または（２）前記低温殺菌された液体をストルバイト生成プロセスに直接送ることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記生物学的発酵槽内の前記スラッジのｐＨを約４から５に制御することにより、前記固形物から前記液体の中に、リン、アンモニア、およびマグネシウムの放出を促進することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記嫌気性消化槽によって生成された前記嫌気的に消化されたスラッジを脱水することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記リンに対する前記アンモニアのモル比を約１．０から１．５に維持するように、前記固形物から放出される前記リンおよびアンモニアの濃度を監視することと、前記発酵槽内の前記スラッジの温度を制御すること、および／または前記発酵槽内の前記スラッジの前記ＨＲＴを制御することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
スラッジを前記嫌気性消化槽から前記生物学的発酵槽または前記生物学的発酵槽の上流の点に移送することにより、前記嫌気性消化槽からの前記嫌気的に消化されたスラッジで前記スラッジをシードすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
リン、アンモニア、およびマグネシウムを含有する固形物を含むスラッジを処理し、前記スラッジの脱水性を高める方法であって、
前記スラッジを生物学的発酵槽に送ることと、
嫌気性条件下で操作され、前記生物学的発酵槽内で前記スラッジを生物学的に処理することと、
（１）前記発酵槽内の前記スラッジの温度を５０℃から７０℃の範囲内の温度に保持することによって、および／または（２）前記発酵槽内の前記スラッジの水力学的滞留時間を約６から約１０時間に制御することによって、前記固形物に、前記スラッジの一部を形成する液体内にリン、およびアンモニアを放出させることと、
前記スラッジを前記発酵槽から固液分離装置に送ることと、
前記放出されたリン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体から前記固形物を分離することと、
前記固形物を熱乾燥器に送り、前記固形物を乾燥することと、を含む方法。
【請求項１０】
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を低温殺菌することと、
前記リン、アンモニア、およびマグネシウムを含む前記液体を低温殺菌した後、前記液体をストルバイト生成施設に送り、ストルバイトを生成することと、を含む、請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】
2021507805.tif 000006
2021507805.tif 000007
2021507805.tif 000008