(57)【要約】  スラッジ処理のためのシステムが提供され、当該システムは、トラックによって輸送されるように適合された容器内に配置され、スラッジを受け入れるためのスラッジ入口と、スラッジの熱処理のための電気加熱機構を備えるリアクタであって、当該リアクタが、スラッジ入口の下流に配置されている、リアクタと、リアクタ内で処理されたスラッジを冷却し、少なくとも１つの蒸気画分を提供するためのフラッシング機構であって、当該フラッシング機構が、リアクタの下流に配置されている、フラッシング機構と、スラッジ入口からリアクタに輸送されたスラッジを予熱するように、フラッシング機構からの少なくとも１つの蒸気画分をルーティングすることが可能である蒸気ルーティング機構と、フラッシング機構からの冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構であって、懸濁固形物含有量が、第２の画分におけるよりも、第１の画分におけるほうが高い、分離機構と、を備える。対応する方法も提供される。
2018520864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラッジ処理のためのシステムであって、当該システムが、トラックによって輸送されるように適合された容器内に配置され、
スラッジを受け入れるためのスラッジ入口と、
前記スラッジの熱処理のための電気加熱機構を備えるリアクタであって、当該リアクタが、前記スラッジ入口の下流に配置されている、リアクタと、
前記リアクタ内で処理されたスラッジを冷却し、少なくとも１つの蒸気画分を提供するためのフラッシング機構であって、当該フラッシング機構が、前記リアクタの下流に配置されている、フラッシング機構と、
前記スラッジ入口から前記リアクタに輸送されたスラッジを予熱するように、前記フラッシング機構からの前記少なくとも１つの蒸気画分をルーティングすることが可能である蒸気ルーティング機構と、
前記フラッシング機構からの前記冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構であって、懸濁固形物含有量が、前記第２の画分におけるよりも、前記第１の画分におけるほうが高い、分離機構と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記リアクタが、前記フラッシング機構に接続された少なくとも１つの出口と、前記電気加熱機構が配置された少なくとも１つの再循環導管とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記リアクタが、前記フラッシング機構に接続された前記少なくとも１つの出口を通って前記リアクタを出る出口画分と、前記再循環導管内での再循環のための再循環画分とを提供するように適合され、平均粒径が、前記再循環画分においてよりも、前記出口画分において大きい、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記リアクタが、垂直であり、前記再循環導管の出口が、前記フラッシング機構に接続された前記少なくとも１つの出口の上に配置されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フラッシング機構が、少なくとも１つのフラッシュ槽を備え、各フラッシュ槽が、前記蒸気ルーティング機構に接続された蒸気出口を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記フラッシング機構が、直列に配置されて異なる圧力の蒸気画分を提供する、少なくとも２つのフラッシュ槽を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記分離機構が、前記フラッシング機構からの前記冷却されたスラッジを清澄画分と沈殿物画分とに分離するための沈降槽等の沈降機構を備え、当該沈降機構が、前記フラッシング機構の下流に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記分離機構が、前記沈降機構の下流に配置された、前記清澄画分を濾液と残留物とに分離するための膜等のフィルタと、前記残留物を、前記スラッジ入口から前記リアクタに輸送された前記スラッジに再循環させるための導管とをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記沈降機構の下流に配置された、前記沈殿物画分を固体画分と液体画分とに分離するためのフィルタプレス等の沈殿物分離ユニットをさらに備える、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記沈殿物分離ユニットからの前記液体画分のうちの少なくとも一部を、前記沈降機構からの前記清澄画分と併合させるための導管をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
スラッジ処理の方法であって、当該方法が、トラックによって輸送されるように適合された容器内で実行され、
予熱されたスラッジを得るために、少なくとも１つの蒸気画分でスラッジを予熱することと、
加熱処理されたスラッジを得るために、前記予熱されたスラッジを、電気的加熱を用いて１５０〜２５０℃の温度にさらに加熱することと、
前記加熱処理されたスラッジをフラッシュ冷却して、冷却されたスラッジを得るための予熱のために用いられる前記少なくとも１つの蒸気画分を得ることと、
前記冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離することであって、前記懸濁固形物含有量が、前記第２の画分におけるよりも前記第１の画分におけるほうが高い、分離することと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記予熱されたスラッジが、１５０〜２２０℃、１７０〜２５０℃または１７０〜２４０℃の温度まで加熱される、請求項１８に記載の方法。
【請求項１３】
前記予熱されたスラッジの前記さらなる加熱が、前記スラッジが前記リアクタに再循環される再循環画分と、前記フラッシュ冷却にかけられる出口画分とに分離されるリアクタを伴い、平均粒径が、前記再循環画分におけるよりも前記出口画分におけるほうが大きい、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記分離が、前記リアクタ内の粒子の流動化または沈殿を伴う、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記冷却されたスラッジの前記分離が、清澄画分及び沈殿物画分を得るための沈降を伴う、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スラッジ処理の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラッジは、都市及び工業処理プラントでの廃水処理後に残留するものである。都市プラントは、市街からの廃水を処理し、一方で工業廃水処理プラントは、例えば紙パルプ工場等からの水流出物を処理する。廃水処理プロセス技術は、ほとんど同じであるが、例えば処理される水、基本設計、ローカルな要件及び環境的な問題に依存する特有の解決策を含む。スウェーデンのより大きなプラントでは、廃水処理プロセスは、機械的な前処理に続いて、一次（沈降）及び二次（好気）処理ステップを含む場合が多い。いくつかのケースでは、三次処理をさらに適用して、処理された水の中に残留している問題となる物質を除去する。より小さなプラントでは、これらのステージのうちの１つ以上が省略される場合が多い。
【０００３】
使用中のすべてのプラントは、対処する必要があるスラッジを生成する。スラッジは、脱水後にプラントから直接取り出されるか（好気性のスラッジ）、または、まずスラッジの一部が消化されるバイオガス生産のために嫌気処理され、残りが嫌気性のスラッジとして取り出される。
【０００４】
スラッジの厳密な組成は、廃水処理水の組成及び廃水処理プラントのタイプに依存する。高濃度の有機及び／または生物的成分を有するスラッジは、一般的には脱水することが困難である。水含有量が、発電プラントで償却された場合の真発熱量が非常に低いかまたはマイナスですらあるほどに高い。さらなる課題は、さまざまな汚染物質及び病原体であり、これらは、他の用途でのスラッジの有用性を制限する。
【０００５】
今日取り扱っているスラッジに対して、国内法令に依存していくつかの選択肢がある。スラッジは、直接かまたは嫌気処理後に埋め立てられることができる。農業用途が一般的であり、その場合、スラッジが農地で直接か、またはスラッジが衛生化される場合は堆肥化後に肥料として用いられる。スラッジの焼却は、いくつもの国で、直接かまたは乾燥後に用いられている。
【０００６】
現在のスラッジの取り扱いは、コストがかかり（都市廃水処理プラント用の総稼働コストの最大５０％）、スラッジのコンポスト化及び衛生化のために大きな表面積を必要とし、かつスラッジは湿リ過ぎていて予めエネルギを集中して乾燥させずには効率的に燃えないため、スラッジのエネルギ値を利用しない。これは、大量の水の輸送、土地の利用、重金属及び有機毒素の解放及び強力な温室効果ガスメタンの放出のリスクに起因して、環境に負の影響を与える。
【０００７】
１９６０年代以降、水熱炭化条件下での脱水性を改善するために、Ｐｏｒｔｅｏｕｓプロセス及びスラッジの熱処理のための他の同様のプロセスが開発されてきた。他の方法、すなわちＶｅｏｌｉａの「Ｅｘｅｌｙｓ」及びＣａｍｂｉプロセスは、スラッジの嫌気処理前の熱処理を利用して、バイオガス収率を改善する。これらのプロセスは、水熱炭素化におけるよりも低い温度を用いる。また、亜臨界及び超臨界（ＳＣＷＯ）プロセスを利用する他の熱処理方法もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、廃水処理プラントからのスラッジの取り扱いが、非効率でコストがかかり、かつ環境的に問題があったことを認識した。例えば、スウェーデンの都市廃水処理プラントからのスラッジは、スウェーデン北部に輸送され、廃地下鉱山に投棄されてきた。スラッジの高い水含有量に起因して、そのような取り扱いのコスト及び環境的影響は、甚大である。さらに、廃水処理プラントからのスラッジ（好気性及び嫌気性のスラッジを含む）は、病原体や問題となる金属を含有することが多く、薬学的活性を持っている可能性があり、このことは、農業及び土壌改良用途での利用に対する制限の原因となる。
【０００９】
本発明者らは、スラッジの熱処理のための従来技術のプロセスは、数多くの著しい課題、例えば加熱のための技術、熱交換器のプラグ接続、腐食、及び耐熱性有機物質の廃水処理プラントへの戻りが付随していたことに注目した。例えば、より初期のＰｏｒｔｅｏｕｓプロセスのほとんどは、技術的かつ経済的な理由に起因して廃止された。技術的解決及び材料の選択は、その時に広まっていた状況下では最適ではなかった。さらに、従来技術の熱処理プロセスは、廃水処理プラント内部に建設された大規模なプラント内で実行されていた。
【００１０】
亜臨界及び超臨界（ＳＣＷＯ）状況に基づく従来技術の方法では、有機材料を破壊するために酸素が付加され、このことは、結果として固形燃料において発熱量を回収することができない。酸素は、専用の酸素プラントから、または空気を介して供給されることができるが、しかしながら、両方の措置が資本コスト及び操業コストを増やす。
【００１１】
したがって、本開示の目的は、下水処理プラントからのスラッジの取り扱いを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、数多くの見識に基づく。１つめは、発明者らは、スラッジは、加熱を含むプロセスによってさらに処理され、輸送の必要を低減させるのみならず、スラッジを衛生化し、問題となる化合物の活動を低減させ、有用な製品、例えば燃料及び肥料の価値を有する製品を提供することができることを発見した。２つめは、発明者らは、下水処理プラント内部にさらなる機器を付加することに代えて、そのようなスラッジのさらなる処理のための機器を、適正に設計すれば、輸送可能な容器に配置することができることを認識した。したがって、機器の設置は、民間コストを回避し、標準化されることができ、このことは、プラント内部のカスタマイズされた設置と比較して、コストを著しく低減させる。また、下水処理現場までの機器が、トラックに積み降ろしされるように適合された容器内に配置された場合、その輸送も大いに効率的である。３つめは、発明者らは、いったん容器のフォーマットが選択されると、一定の改造がなされる必要があることを認識した。例えば、蒸気は、通常は工業プロセスにおいて最も経済的な熱源であると考えられているが、通常は廃水処理現場では使用可能ではなく、多くの場合、容器内に蒸気ボイラ、給水処理システム及び燃料システムを設置することは現実的ではない。したがって、熱処理が輸送可能な容器内で実行される場合、資本的かつ安全性の理由から、電気的加熱が好ましい。
【００１３】
ゆえに、本開示の実施形態の明細を示すリストが以下に提供される。
【００１４】
１．  スラッジ処理のためのシステムであって、当該システムは、容器内に配置され、
スラッジを受け入れるためのスラッジ入口と、
スラッジの熱処理のための電気加熱機構を備えるリアクタであって、当該リアクタが、スラッジ入口の下流に配置されている、リアクタと、
リアクタ内で処理されたスラッジを冷却し、少なくとも１つの蒸気画分を提供するためのフラッシング機構であって、当該フラッシング機構が、リアクタの下流に配置されている、フラッシング機構と、
スラッジ入口からリアクタに輸送されたスラッジを予熱するように、フラッシング機構からの少なくとも１つの蒸気画分をルーティングすることが可能である蒸気ルーティング機構と、
フラッシング機構からの冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構であって、懸濁固形物含有量が、第２の画分におけるよりも、第１の画分におけるほうが高い、分離機構と、
を備える。
【００１５】
２．  フラッシング機構に接続された少なくとも１つの出口と、電気加熱機構が配置された少なくとも１つの再循環導管とを備える、項目１に記載のシステム。
【００１６】
３．  リアクタが、フラッシング機構に接続された少なくとも１つの出口を通ってリアクタを出る出口画分と、再循環導管内での再循環のための再循環画分とを提供するように適合され、平均粒径が、再循環画分においてよりも、出口画分において大きい、項目２に記載のシステム。
【００１７】
４．  リアクタが、垂直であり、再循環導管の出口が、フラッシング機構に接続された少なくとも１つの出口の上に配置されている、項目３に記載のシステム。
【００１８】
５．  リアクタが、
リアクタの頂部に配置されたリアクタ入口と、
リアクタ入口から下向きに延び、スラッジを入口からリアクタの底部セクションに案内する第１のチャネルと、
底部セクションから再循環導管のための出口に向かって上向きに延びる第２のチャネルであって、当該第２のチャネルが、少なくとも１つの壁によって、第１のチャネルから分離されている、第２のチャネルと、
を備える、項目４に記載のシステム。
【００１９】
６．  フラッシング機構が、少なくとも１つのフラッシュ槽を備え、各フラッシュ槽が、蒸気ルーティング機構に接続された蒸気出口を備える、項目１〜５のいずれか１つに記載のシステム。
【００２０】
７．  フラッシング機構が、直列に配置されて異なる圧力の蒸気画分を提供する、少なくとも２つのフラッシュ槽を備える、項目６に記載のシステム。
【００２１】
８．  フラッシング機構が、直列に配置されて異なる圧力の蒸気画分を提供する、少なくとも３つのフラッシュ槽を備える、項目７に記載のシステム。
【００２２】
９．  分離機構が、フラッシング機構からの冷却されたスラッジを清澄画分と沈殿物画分とに分離するための沈降槽等の沈降機構を備え、当該沈降機構が、フラッシング機構の下流に配置されている、項目１〜８のいずれか１つに記載のシステム。
【００２３】
１０．  分離機構が、沈降機構の下流に配置された、清澄画分を濾液と残留物とに分離するための膜等のフィルタをさらに備える、項目９に記載のシステム。
【００２４】
１１．  残留物を、スラッジ入口からリアクタに輸送されたスラッジに再循環させるための導管をさらに備える、項目１０に記載のシステム。
【００２５】
１２．  濾液からの熱を、スラッジ入口からのスラッジに伝達するように配置された熱交換器をさらに備える、項目１０または１１に記載のシステム。
【００２６】
１３．  沈降機構の下流に配置された、沈殿物画分を固体画分と液体画分とに分離するためのフィルタプレス等の沈殿物分離ユニットをさらに備える、項目９〜１２のいずれか１つに記載のシステム。
【００２７】
１４．  沈殿物分離ユニットからの液体画分のうちの少なくとも一部を、沈降機構からの清澄画分と併合させるための導管をさらに備える、項目１３に記載のシステム。
【００２８】
１５．  沈殿物分離ユニットからの液体画分と、沈降機構からの清澄画分とが、フィルタの上流で併合される、項目９〜１１のいずれか１つとの組み合わせで項目１４に記載のシステム。
【００２９】
１６．  沈殿物分離ユニットからの液体画分のうちの少なくとも一部を、沈降機構からの沈殿物画分と併合させるための導管をさらに備える、項目１３〜１５に記載のシステム。
【００３０】
１７．  第１の画分、沈殿物画分または固体画分からリンを分離するためのリン分離ユニットをさらに備える、項目１３〜１６のいずれか１つに記載のシステム。
【００３１】
１８．  スラッジ処理の方法であって、当該方法が、容器内で実行され、
予熱されたスラッジを得るために、少なくとも１つの蒸気画分でスラッジを予熱することと、
加熱処理されたスラッジを得るために、予熱されたスラッジを、電気的加熱を用いて１５０〜２５０℃の温度にさらに加熱することと、
加熱処理されたスラッジをフラッシュ冷却して、冷却されたスラッジを得るための予熱のために用いられる少なくとも１つの蒸気画分を得ることと、
冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離することであって、懸濁固形物含有量が、第２の画分におけるよりも第１の画分におけるほうが高い、分離することと、
を含む。
【００３２】
１９．  予熱されたスラッジが、１５０〜２２０℃、１７０〜２５０℃または１７０〜２４０℃の温度まで加熱される、項目に１８記載の方法。
【００３３】
２０．  スラッジが、リアクタに再循環された再循環画分と、フラッシュ冷却にかけられた出口画分とに分離されるリアクタ内で、予熱されたスラッジがさらに加熱され、平均粒径が、再循環画分におけるよりも出口画分におけるほうが大きい、項目１８または１９に記載の方法。
【００３４】
２１．  分離が、リアクタ内の粒子の流動化または沈殿を伴う、項目２０に記載の方法。
【００３５】
２２．  リアクタが垂直型リアクタであり、スラッジが、リアクタの頂部の入口に供給され、リアクタ内の第１のチャネルを通って下向きに、そしてリアクタ内の第２のチャネルを通って上向きに案内され、再循環画分が、第２のチャネル内において、出口画分が引き出される位置よりも上に位置する位置で、リアクタから引き出される、項目２１に記載の方法。
【００３６】
２３．  フラッシュ冷却において、少なくとも２つの、例えば少なくとも３つの異なる温度の蒸気画分が得られ、順次予熱で用いられ、それによって、スラッジが、まず最も低い温度の蒸気画分で予熱される、項目１８〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【００３７】
２４．  冷却されたスラッジの分離が、清澄画分及び沈殿物画分を得るための沈降を伴う、項目１８〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【００３８】
２５．  清澄画分が、濾液及び残留物を得るために、膜フィルタリング等のフィルタリングにかけられる、項目２４に記載の方法。
【００３９】
２６．  残留物が、スラッジと混合され加熱処理されるように再循環される、項目２５に記載の方法。
【００４０】
２７．  予熱の上流で、濾液及とスラッジとの間で熱が交換される、項目２５または２６に記載の方法。
【００４１】
２８．  沈殿物画分が、好ましくはフィルタプレスを用いて、固体画分と液体画分とに分離される、項目２４〜２７のいずれか１つに記載の方法。
【００４２】
２９．  液体画分のうちの少なくとも一部を、沈降からの清澄画分と併合することをさらに備える、項目２８に記載の方法。
【００４３】
３０．  さらに、液体画分のうちの少なくとも一部と、液体画分と清澄画分とが、フィルタリングの上流で併合される、項目２９に記載の方法。
【００４４】
３１．  液体画分のうちの少なくとも一部が、沈殿物画分と併合される、項目２８〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【００４５】
３２．  第１の画分、沈殿物画分または固体画分からのリンの分離をさらに備える、項目１８〜３１のいずれか１つに記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本開示による容器の実施形態の簡略化された図解であり、フラッシング機構及び沈降槽を備える。
【図２】本開示による容器の別の実施形態の簡略化された図解であり、間接熱交換のための分離機構及び沈降槽を備える。
【図３】本開示による容器の別の実施形態の簡略化された図解であり、フラッシング機構及び分離機構を備え、沈降槽がない。
【図４】スラッジの熱処理のための垂直型リアクタの一実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本開示のスラッジは、都市または工業廃水処理プラントから得られ得る。ゆえに、本開示のスラッジは、都市スラッジまたは工業スラッジであり得る。さらに、本開示のスラッジは、嫌気性のスラッジまたは好気性のスラッジであり得る。
【００４８】
スラッジの乾燥固体含有量（「全固形分」とも称される）は、典型的には１〜３５％、例えば２〜３５％、例えば３〜３２％である。スラッジが嫌気性のスラッジである場合、乾燥固体含有量は、通常は１３〜３２％である。スラッジが好気性のスラッジである場合、乾燥固体含有量は、典型的には５〜１５％である。灰分は、典型的にはスラッジの乾燥重量の１５〜７５％、例えば３０〜５０％である。スラッジの高位発熱量（ＨＨＶ）は、典型的には３．５〜２１ＭＪ／ｋｇ、例えば６〜１７ＭＪ／ｋｇ（乾燥重量）である。
【００４９】
スラッジ組成は、入ってくる廃水及び適用された処理方法に依存して、相当に変動する可能性がある。工業スラッジは、例えばパルプ及び製紙業からは、都市スラッジとは異なる組成を有する可能性がある。さらに、スラッジの処理のための促進力は、工業スラッジとは異なる可能性がある。例えば、リン回収は、工業スラッジのケースではあまり興味深いものではない可能性がある。
【００５０】
１つの興味深い実施形態は、本開示がその分離を促進する場合のスラッジ内のリンに関する。したがって、本開示のスラッジは、好ましくはリン（Ｐ）を、例えばスラッジの乾燥重量の０．５〜９％、例えばスラッジの乾燥重量の１〜９％、例えばスラッジの乾燥重量の１．５〜９％の量で含む。
【００５１】
さらに、処理されたスラッジは、燃料として用いられることができる。したがって、本開示のスラッジは、好ましくは炭素（Ｃ）を、例えばスラッジの乾燥重量の９〜４６％、例えばスラッジの乾燥重量の２０〜４６％の量で含む。
【００５２】
本開示の第１の態様として、スラッジ処理のためのシステムが提供され、当該システムは、少なくとも１つの容器内に配置される。好ましくは、本システムは、単一の容器内に配置される。
【００５３】
本開示の容器は、好ましくはトラックによって輸送されるように適合される。容器は、任意には改変された一貫輸送容器（ＩＳＯ容器としても既知である）であってもよく、これは、標準化された再利用可能なスチールボックスである。一貫輸送容器は、通常は、世界的な容器一貫輸送貨物輸送システムにおいて、材料及び製品を効率的かつ安全に保管し移動させるために用いられる。「一貫輸送」は、その内容物を積み降ろしすることなく、さまざまなモードの輸送（船舶から鉄道、トラックまで）にわたって用いられることができる容器を意味する。各々が固有のＩＳＯ６３４６報告記号を有する一貫輸送容器の長さは、８〜５６フィート（２．４３８〜１７．０６９ｍ）まで変動し、一方で高さは、８フィート（２．４３８ｍ）〜９フィート６インチ（２．８９６ｍ）まで変動する。典型的な幅は、８フィート（２．４３８ｍ）である。
【００５４】
最小の容器は、通常は第１の態様のシステムのために十分な空間を提供しない。ゆえに、本開示の容器の長さは、好ましくは５〜１８ｍ、例えば６〜１８ｍ、例えば９〜１８ｍである。標準的な高さ及び幅を用いることができる。ゆえに、本開示の容器の高さは、２〜３ｍ、例えば２．４〜２．９ｍであり得る。さらに、本開示の容器の幅は、２〜３ｍ、例えば２．２〜２．７ｍであり得る。
【００５５】
本システムは、スラッジを受け入れるためのスラッジ入口を備える。導管を配置して、スラッジを、スラッジ入口から、スラッジを収集するための容器内に配置されたサイロに案内し得る。
【００５６】
本システムは、スラッジの熱処理のためのリアクタをさらに備え、当該リアクタは、スラッジ入口の下流に配置されている。サイロが含まれる場合、リアクタは、サイロの下流にも配置されている。リアクタは、好ましくは電気加熱機構を備える。しかしながら、別の方法で、例えばボイラまたは外部の蒸気源からの蒸気によって、スラッジを加熱することも可能である。
【００５７】
本システムは、リアクタ内で処理されたスラッジを冷却するための分離機構をさらに備え、当該分離機構は、リアクタの下流に配置されている。
【００５８】
一実施形態では、冷却のための分離機構は、リアクタ内で処理されたスラッジを冷却し、少なくとも１つの蒸気画分を提供するためのフラッシング機構である。そのようなケースでは、本システムは、スラッジ入口からリアクタに輸送されたスラッジを予熱するように、フラッシング機構からの少なくとも１つの蒸気画分をルーティングすることが可能である蒸気ルーティング機構をさらに備える。
【００５９】
フラッシング機構は、例えば少なくとも１つのフラッシュ槽、例えば少なくとも２つのフラッシュ槽、例えば少なくとも３つのフラッシュ槽を備えることができる。各フラッシュ槽は、通常は、蒸気ルーティング機構に接続された蒸気出口を備える。
【００６０】
少なくとも２つのフラッシュ槽のケースでは、フラッシュ槽は、直列に配置され得る。ゆえに、それらは、異なる圧力の蒸気画分を提供するように配置され得る。
【００６１】
上記の記述から理解されるように、本システムは、スラッジ入口またはサイロからリアクタにスラッジを案内するための導管を備え得る。ゆえに、少なくとも１つのポンプが、導管上に配置され得る。さらに、スラッジを予熱するための熱交換器が、導管上に設けられてもよい。
【００６２】
導管は、好ましくは少なくとも１つの蒸気混合器を備え、それによって、少なくとも１つの蒸気画分が、スラッジに混入される。上述の熱交換器が含まれる場合、少なくとも１つの蒸気混合器が、熱交換器の下流に配置されている。少なくとも１つの蒸気混合器は、例えば蒸気ノズル混合器を備える少なくとも１つのベンチュリ蒸気混合器または少なくとも１つの機械的リコンプレッサであり得る。前者の選択肢は、本システムにより容易に組み込まれると考えられる。
【００６３】
別の実施形態では、リアクタ内で処理されたスラッジを冷却するための分離機構は、加熱処理されたスラッジ画分からスラッジに熱が直接接触なしに伝達される間接熱交換のための分離機構である。そのような間接熱交換のための分離機構は、一連の間接熱交換器、例えば直列に配置された２つ、３つまたは４つの間接熱交換器を含み得る。間接熱交換器の例は、管状熱交換器及びプレート式熱交換器である。
【００６４】
本システムは、冷却のための分離機構からの冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構をさらに備え、懸濁固形物含有量は、第２の画分におけるよりも、第１の画分におけるほうが高い。
【００６５】
分離機構は、例えば沈降槽等の沈降機構、及び／またはフィルタプレス等の固液分離ユニットを備え得る。加えて、分離機構は、沈降槽及び／または固液分離ユニットの下流に配置された膜フィルタを含み得る。本開示の膜フィルタのカットオフは、典型的には１〜３００ｋＤａであり、好ましくは３〜３０ｋＤａ、例えば５〜１５ｋＤａである。
【００６６】
本開示による沈降機構の分離は、重力または遠心運動に基づく。そのような分離用の機器は、当業者には周知である。本開示による沈降機構は、加圧加熱処理されたスラッジを取り扱い、加圧された清澄画分を生成するために配置され得る。そのような清澄画分の圧力は、清澄画分の下流膜濾過を少なくとも部分的に促し得る。
【００６７】
分離機構の第１の構成は、冷却のための分離機構からの冷却されたスラッジを、清澄画分と沈殿物画分とに分離するための沈降機構、例えば沈降槽を備える。そのような沈降機構は、冷却するための分離機構の下流に配置されている。沈降機構の利点は、比較的高温かつ高圧のスラッジが、その中で処理されることができることと、結果として得られる清澄画分が、さらなる分離動作を促進する圧力と、入ってくるスラッジとのエネルギ効率のよい熱交換を促進する温度とを有することができることである。
【００６８】
第１の構成の実施形態は、清澄画分を濾液と残留物とに分離するための沈降機構の下流に配置された、膜等のフィルタを備える。この位置における膜のカットオフは、好ましくは５〜１５ｋＤａである。そのような実施形態は、残留物を、スラッジ入口からリアクタに輸送されたスラッジに再循環させるための導管をさらに備え得る。また、濾液からの熱を、スラッジ入口からのスラッジに伝達するように配置された熱交換器を備え得る。この熱交換器は、上述のスラッジを予熱するために導管上に配置された熱交換器であってもよい。下水処理プラントに接続可能な濾液出口を設けることができ、それによって、濾液を戻すことができるようにされる。
【００６９】
第１の構成の実施形態は、沈降機構の下流に配置された、沈殿物画分を固体画分と液体画分とに分離するための、フィルタプレス等の沈殿物分離ユニットを備える。そのような実施形態は、沈殿物分離ユニットからの液体画分のうちの少なくとも一部を、好ましくはフィルタの上流の沈降機構からの清澄画分と併合させるための導管をさらに備え得る。それによって、清澄画分及び液体画分の高分子量有機化合物及び粒子は、リアクタ内で凝集する別の機会を得得る。加えて、成形された耐熱性ＣＯＤが、濾液出口を通ってシステムを出ることが防止される。ゆえに、成形された耐熱性ＣＯＤが、廃水処理プラントに達することを防止することができる。さらに、第１の構成は、沈殿物分離ユニットからの液体画分のうちの少なくとも一部を、沈降機構からの清澄画分と併合させるための導管をさらに備え得る。そのような導管は、沈殿物分離ユニット内で分離された材料の温度を低下させるための冷却器を備え得る。
【００７０】
分離機構の第２の構成は、分離機構からの冷却されたスラッジを、固体画分と液体画分とに分離する固液分離ユニット、好ましくはフィルタプレスを備える。冷却器は、冷却のための分離機構からの冷却されたスラッジをさらに冷却するために、固液分離ユニットの上流に配置されている。例えば、冷却されたスラッジを固液分離ユニットに先立って冷却するための冷却器は、固液分離ユニットの上流で、上述のフラッシング機構の下流に配置され得る。さらに、導管は、冷却のための分離機構からの冷却されたスラッジを上述のスラッジを予熱するために導管上に配置された熱交換器を介して、冷却器に案内するように配置され得る。
【００７１】
第２の構成では、リアクタからの加熱処理されたスラッジは、次のように、最初に冷却のための分離機構で、その後スラッジを予熱するために導管上に配置された熱交換器で、そして最終的には冷却器での、３つのステップで冷却され得る。
【００７２】
第２の構成の固液分離は、通常は、洗浄水のための水入口を備える。液体画分導管は、液体画分を、固液分離ユニットから、液体画分を濾液と残留物とに分離するための膜フィルタユニットに案内するように配置され得る。液体画分導管は、膜フィルタユニットでの分離を促すためのポンプを備え得る。残留物導管は、残留物を再循環させ、それによってリアクタの上流のスラッジと混合されるようにし得るように配置される。さらに、濾液導管は、濾液を膜フィルタユニットから濾液出口に案内するように配置され得、濾液出口は、濾液を戻すことができるように、下水処理プラントに接続可能であってもよい。
【００７３】
第１の態様のリアクタは、好ましくは連続式リアクタである。さらに、リアクタは、垂直型リアクタであってもよい。一実施形態では、垂直型リアクタは、動作モードでは、容器の上壁の開口を通って延びる。さらに、垂直型リアクタは、輸送モードでは略水平の向きを有するように配置され得る。ゆえに、垂直型リアクタは、現場で、例えば現場への輸送後、容器の上壁の開口を貫通するように引き上げられることができる。例えば、垂直型リアクタは、輸送位置から動作位置に引き上げられることが可能になるように、容器にヒンジ式に取り付けられ得る。
【００７４】
一実施形態では、リアクタは、冷却のための分離機構に接続された少なくとも１つの出口と、電気加熱機構が配置された少なくとも１つの再循環導管とを備える。そのような実施形態では、リアクタは、冷却のための分離機構（例えば、フラッシング機構）に接続された少なくとも１つの出口を通ってリアクタを出る出口画分と、再循環導管内での再循環のための再循環画分とを提供するように適合され得、平均粒径は、再循環画分においてよりも、出口画分において大きい。リアクタが垂直型である場合、このことは、再循環導管のための出口が、冷却のための分離機構に接続された少なくとも１つの出口の上に配置される。そのような垂直型リアクタは、好ましくは、リアクタの頂部に配置されたリアクタ入口と、リアクタ入口から下向きに延び、スラッジを入口からリアクタの底部セクションに案内する第１のチャネルと、底部セクションから再循環導管のための出口に向かって上向きに延びる第２のチャネルとを備える。第２のチャネルは、少なくとも１つの壁によって、第１のチャネルから分離されている。
【００７５】
一実施形態では、リアクタは、図４を参照して以下に記載されるリアクタである。
【００７６】
先行する請求項のいずれか１つに記載されたシステムは、第１の画分、沈殿物画分または固体画分からリンを分離するためのリン分離ユニットをさらに備え得る。しかしながら、そのようなリン分離ユニットは、容器の外側に配置された別個のユニットであってもよい。
【００７７】
本開示の第２の態様では、スラッジ処理の方法が提供される。本方法は、好ましくは連続的な方法であり、少なくとも１つの容器内で、好ましくは１つの容器内のみで実行される。さらに、本方法は、第１の態様のシステム内で実行されることができる。
【００７８】
本方法は、予熱されたスラッジを得るために、スラッジを予熱することを含む。予熱されたスラッジの温度は、例えば少なくとも９０℃、例えば９０〜１５０℃であってもよい。一実施形態では、予熱することは、スラッジに少なくとも１つの蒸気画分を付加することを含む。少なくとも１つの蒸気画分は、以下にさらに述べられる。別の実施形態では、予熱することは、間接熱交換（これも以下に述べられる）を含む。
【００７９】
本方法は、予熱されたスラッジを、１５０〜２５０℃の温度まで加熱して、加熱処理されたスラッジを得ることをさらに含む。好ましくは、予熱されたスラッジは、１５０〜２２０℃、１７０〜２５０℃または１７０〜２４０℃の温度まで加熱される。そのような温度では、スラッジの圧力は、典型的には３〜５０バールである。電気的加熱、蒸気による加熱または別の加熱方法を用いることができる。電気的加熱が好ましい。
【００８０】
本方法は、冷却されたスラッジを得るために、加熱処理されたスラッジを冷却することをさらに含む。
【００８１】
一実施形態では、冷却は、冷却されたスラッジに加えて、予熱のために用いられる少なくとも１つの蒸気画分が得られるようなフラッシュ冷却である。
【００８２】
別の実施形態では、冷却は、上記の予熱を達成するための間接熱交換である。これにより、間接熱交換器を用いて、加熱ステップからの加熱処理されたスラッジから、加熱ステップに向かっているスラッジに熱が伝達され得る。
【００８３】
本方法は、冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離することをさらに含み、懸濁固形物含有量は、第２の画分におけるよりも第１の画分におけるほうが高い。
【００８４】
上述の第１の態様の実施形態は、第２の態様に準用されるが、第２の態様のいくつかの実施形態は、以下に若干詳細に述べられる。
【００８５】
したがって、第２の態様の１つの実施形態では、予熱されたスラッジは、スラッジが、リアクタに再循環された再循環画分と、冷却（例えばフラッシュ冷却）にかけられた出口画分とに分離されるリアクタ内でさらに加熱される。そのような実施形態では、平均粒径は、好ましくは、再循環画分におけるよりも出口画分におけるほうが大きい。そのような粒径に基づく分離を達成するために、リアクタ内の分離は、スラッジの粒子の流動化または沈殿を含み得る。
【００８６】
リアクタは、例えば垂直型リアクタである。そのようなリアクタが用いられる場合、スラッジは、リアクタの頂部の入口に供給され、リアクタ内の第１のチャネルを通って下向きに、そしてリアクタ内の第２のチャネルを通って上向きに案内されることができる。さらに、再循環画分は、第２のチャネル内において、出口画分が引き出される位置よりも上に位置する位置で、リアクタから引き出されることができる。
【００８７】
冷却がフラッシュ冷却である場合、少なくとも２つの、例えば少なくとも３つの異なる温度の蒸気画分が得られ、順次予熱で用いられることができる。ゆえに、スラッジは、まず最も低い温度の蒸気画分で予熱されることができる。
【００８８】
冷却されたスラッジの第１の画分と第２の画分とへの分離は、例えば沈降及び／またはフィルタプレスを含んでもよい。加えて、分離は、膜濾過を含んでもよい。
【００８９】
一実施形態では、分離は、清澄画分及び沈殿物画分を得るための沈降を含む。そのような実施形態では、清澄画分は、濾液及び残留物を得るために、膜濾過等の濾過にかけられ得る。残留物は、例えばスラッジと混合され加熱処理されるように再循環されることができる。さらに、濾液は、例えば熱交換動作において予熱の上流のスラッジを加熱するために用いられることができる。このように、スラッジは、濾液によって、その後リアクタに至るまでに少なくとも１つの蒸気画分または間接熱交換によって、加熱されることができる。沈降からの沈殿物画分は、例えば、好ましくはフィルタプレスを用いて、固体画分と液体画分とに分離されることができる。そして、液体画分のうちの少なくとも一部は、沈降からの清澄画分と併合され、その後フィルタリングにかけられることができる。また、液体画分のうちの少なくとも一部が、沈殿物画分と併合されることができる。
【００９０】
別の実施形態（第１の態様の分離機構の第２の構成に対応する）では、分離は、フィルタリング、例えばフィルタプレスによる、冷却されたスラッジの固体画分と液体画分への分離（先行する沈降なしに）を含む。冷却されたスラッジは、そのようなフィルタリングの前に付加的な冷却にかけられ得る。そのような付加的な冷却は、冷却器内で実行され得る。代替的または相補的には、冷却されたスラッジは、予熱に先立って、入ってくるスラッジとの熱交換によってさらに冷却されてもよい。液体画分は、濾液及び残留物が得られるように、膜フィルタリングにかけられてもよい。残留物は再循環され、それによって、さらなる加熱に先立って、好ましくは予熱にも先立って、スラッジと混合され得る。
【００９１】
本方法の１つの実施形態は、第１の画分、沈殿物画分または固体画分からのリンの分離をさらに含む。しかしながら、そのような分離は、第２の態様の方法とは別個の方法で、容器外で実行されてもよい。
【実施例】
【００９２】
図１は、下水処理プラントからのスラッジの処理のための容器１００の実施形態を図示する。すべての標準化された容器として、容器１００は、水平な底壁と、水平な天面壁と、二対の対向する垂直な側壁とを備えるハウジング１０１を有する。壁は、通常はスチールからなる。さらに、容器１００は、容器１００を輸送することが可能であるトラックに積み降ろしされるように適合される。例えば、容器１００は、生産／組み立てされた現場から、下水処理プラントの現場に好都合に輸送されることができる。その結果、容器のフォーマットは、標準化された生産／組み立てを可能にする。さらに好都合には、必要であれば、容器１００は、作業用の下水処理プラントの敷地でピックアップされることができる。そのようなケースでは、容器１００をピックアップするトラックが、容器１００の交換をもたらすことができ、これにより動作の中断が最小限になる。
【００９３】
容器１００は、スラッジ入口１０２ａを備える。これは、例えばハウジング１０１内に配置され得る。スラッジ入口１０２ａは、下水処理プラントのスラッジ出口に接続可能である。容器１００のハウジング１０１の内側には、下水処理プラントからスラッジ入口１０２ａを介して容器１００に供給されたスラッジを収集するためのスラッジサイロ１０２が配置される。スラッジサイロ１０２は、スラッジをスラッジサイロ１０２から垂直型リアクタ１０４（好適な垂直型リアクタのより詳細な実施形態は、図４を参照して以下に記載される）に案内するための導管１０３に接続される。
【００９４】
少なくとも１つのポンプ１０５は、導管１０３上に配置される。さらに、スラッジを予熱するための熱交換器１０６が、導管１０３上に配置されてもよい。導管１０３は、少なくとも１つの蒸気混合器１０７を備え、それによって、少なくとも１つの蒸気画分が、スラッジに（さらに）混入されて加熱される。熱交換器１０６が含まれる場合、少なくとも１つの蒸気混合器１０７が、熱交換器１０６の下流に配置されている。少なくとも１つの蒸気混合器１０７は、例えば蒸気ノズル混合器を備える少なくとも１つのベンチュリ蒸気混合器または少なくとも１つの機械的リコンプレッサであり得る。前者の選択肢は、本システムにより容易に組み込まれると考えられる。少なくとも１つの蒸気混合器後のスラッジの温度は、好ましくは少なくとも９０℃、例えば９０〜１５０℃である。
【００９５】
ブースタポンプ１０３ｂは、少なくとも１つの蒸気混合器１０７と垂直型リアクタ１０４との間の導管１０３上に配置され得る。そのようなポンプ１０３ｂの効果は、導管内の圧力をさらに増大させることと、リアクタ内のより高い圧力を克服する事であり得る。
【００９６】
垂直型リアクタ１０４の頂部では、リアクタ頂部入口１０８が配置されている。導管１０３は、リアクタ頂部入口１０８に接続される。垂直型リアクタ１０４は、その上に電気ヒータ１１０が配置されている再循環導管１０９をさらに備える。しかしながら、スラッジの組成及びリアクタ内の状況が、発熱反応が十分な熱を提供するようである場合、電気ヒータを省略することができる。導管１０３の下流端及びリアクタ頂部入口１０８は、再循環導管１０９の一部であることができる。ゆえに、導管１０３は、少なくとも１つの蒸気混合器１０７の下流に配置された再循環導管入口１１１を備え得る。
【００９７】
垂直型リアクタ１０４では、スラッジは、好ましくは、酸素が付加されず、温度が１５０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２４０℃であることを意味する水熱炭素条件下で加熱処理される。加熱処理中、スラッジ内の粒子は、凝集してより大きな粒子を形成し、この凝集は、懸濁固形物の分離の流れを促進する。垂直型リアクタ１０４は、再循環導管出口１１２を備え、それを通して、再循環画分が垂直型リアクタ１０４から再循環導管１０９の中に供給される。垂直型リアクタ１０４は、少なくとも１つのリアクタスラッジ出口１１３をさらに備え、それを通して、加熱処理されたスラッジ画分（「出口画分」とも称される）が、フラッシング機構１１４に供給される。再循環導管出口１１２は、好ましくは少なくとも１つのスラッジ出口１１３の上方に配置されている。そのようなケースでは、流動化または沈殿の原理を利用して、それによって、平均粒径が、再循環画分におけるよりも、加熱処理されたスラッジ画分におけるほうが大きいようにされることができる。さらに、再循環画分のより小さな粒子は、垂直型リアクタ１０４に再度移行して、凝集するための別の機会を得る。さらに、再循環画分内の耐熱成分は、リアクタ１０４に再循環され、これが、出口画分におけるそれらの濃度を増大させる。
【００９８】
再循環導管は、ボトムフィード導管１０９ａを含み得、これは、垂直型リアクタ１０４の底部に配置されたリアクタ底部入口１０９ｃに接続する。そのようなボトムフィード導管１０９ａが含まれる場合、これは、再循環画分のうちの少なくとも一部を、垂直型リアクタ１０４の底部にルーティングし、このことが垂直型リアクタ内の流動化を改善し得る。
【００９９】
垂直型リアクタ１０４を、水熱炭化条件下でスラッジを熱処理することがさらに可能である別のリアクタと置き換えることが可能である。それゆえに、図１の実施形態に加えて、以下に述べられる図２及び３の実施形態は、上述の垂直型リアクタ１０４に必ずしも限定されない。
【０１００】
フラッシング機構１１４は、好ましくは、加熱処理されたスラッジが、「フラッシング」としても既知である減圧によって冷却され、少なくとも１つの蒸気混合器１０７内のスラッジに付加される少なくとも１つの蒸気画分が作り出される、少なくとも１つのフラッシュ槽１１５を備える。フラッシング機構１１４が、２つ以上のフラッシュ槽１１５を備える場合、それらは、好ましくは直列に配置される（図１は、直列に配置された３つのフラッシュ槽１１５を示す）。
【０１０１】
容器は、少なくとも１つの蒸気画分を、フラッシング機構１１４から少なくとも１つの蒸気混合器１０７にルーティングするための蒸気ルーティング機構１１６をさらに備える。好ましくは、蒸気ルーティング機構１１６は、少なくとも１つの蒸気導管１１７を備え、各蒸気導管１１７は、フラッシュ槽１１５を蒸気混合器１０７に接続させる。そのようなケースでは、蒸気導管１１７は、最上流に配置されたフラッシュ槽１１５を、最下流に配置された蒸気混合器１０７に接続させることができ、別の蒸気導管１１７が、最下流に配置されたフラッシュ槽１１５を、最上流に配置された蒸気混合器１０７に接続させることができる。これによって、効率的な予熱シーケンスが得られる。
【０１０２】
フラッシング機構１１４からの冷却されたスラッジを清澄画分と沈殿物画分とに分離するための沈降槽１１８は、フラッシング機構１１４の下流に配置されている。沈降槽１１８は、加圧されることができ、このことは、フラッシング機構１１４からの冷却されたスラッジの圧力が、沈降槽に到達したときに、以前として大気を上回ることを意味する。膜フィルタユニット１１９は、清澄画分を濾液と残留物とに分離するための沈降槽１１８の下流に配置されていることができる。膜フィルタユニット１１９は、分離を促すためのポンプ１２０を備えることができる。沈降槽が加圧されると、ポンプ１２０に入力されるエネルギを低減させることができる。沈降槽１１８内の圧力が十分に高い場合、ポンプ１２０を省略することができる。
【０１０３】
残留物導管１２１は、導管１０３上の残留物入口１２２に残留物を再循環させるために設けられ得る。これによって、残留物は、未処理のスラッジと混合されて再度加熱処理され得、このことは、高分子量有機化合物と、かなり小さい残留物の微小粒子とが、凝集するための別の機会を得ることができることを意味する。このように、残留物を未処理のスラッジと混合することは、固体物質の全収率を増大させ、システムを出るＣＯＤ量を低減させ得る。さらに、濾液導管１２３は、膜フィルタユニット１１９から、入ってくるスラッジを予熱する熱交換器１０６に濾液を案内するように配置され得る。濾液出口１２４は、熱交換器１０６の下流に配置され得る。濾液出口１２４は、下水処理プラントに接続可能であり得、それによって、濾液を戻すことができるようにされる。
【０１０４】
沈殿導管１２５は、沈殿物画分を、沈降槽１１８から、沈殿物画分を固体画分と液体画分とに分離する固液分離ユニットに、好ましくはフィルタプレス１２６に案内するように配置され得る。フィルタプレス１２６は、通常は、洗浄水のための水入口１２６ａ備える。第１の液体画分導管１２７は、フィルタプレス１２６からの液体画分の第１の部分を、沈降槽１１８からの清澄画分と併合させるように配置され得る。膜フィルタユニット１１９が含まれる場合、液体画分の前記の第１の部分と清澄画分とが、その上流で併合される。フィルタプレス１２６からの液体画分の第２の部分は、再循環され得る。例えば、第２の液体画分導管１２８は、第２の液体画分を、沈降槽１１８からの沈殿物画分と併合させるように配置され得る。そのような第２の液体画分導管１２８は、第２の液体画分の冷却のための冷却器１２８ａを備え得る。
【０１０５】
沈降槽１１８、膜フィルタユニット１１９、フィルタプレス１２６及び関連する導管はともに、フラッシング機構１１４からの冷却されたスラッジを、第１の画分（本実施形態では、フィルタプレス１２６からの固体画分）と、第２の画分（本実施形態では、膜フィルタユニット１１９からの濾液）とに分離するための分離機構の実施形態を形成し、懸濁固形含有量は、第２の画分におけるよりも、第１の画分におけるほうが高い。
【０１０６】
固体画分出口１２９は、フィルタプレス１２６の下流に配置され得る。固体画分出口１２９からの固体画分は、リン分離ユニット１３０内でさらに処理され得る。フィルタプレス１２６が含まれない場合、沈降槽１１８からの沈殿物画分は、リン分離ユニット１３０内でさらに処理されることができる。
【０１０７】
リン分離ユニット１３０は、容器１００のハウジング１０１の内側に配置されることができる。しかしながら、容器１００内で使用可能な空間が限られていることに起因して、リン分離ユニット１３０は、容器１００とは別個であることが好ましい場合がある。
【０１０８】
いずれのケースにおいても、リン分離ユニット１３０は、固体画分を酸と、そして任意には水と混合して、好ましくは、入ってくる固体画分の重金属含有物の一部とともにリンが溶解するｐＨ３〜４を有する酸性生成物を得るための第１の混合ユニット１３１、例えば撹拌槽を備え得る。したがって、混合ユニット１３１は、水入口及び酸入口を備え得る。水入口及び酸入口は、同じ入口または２つの異なる入口であってもよい。リン分離ユニット１３０は、混合ユニット１３１の下流に配置された第１の分離ユニット１３２、例えばフィルタプレスをさらに含む。第１の分離ユニット１３２の機能は、酸化生成物を燃料画分と、溶解したリン酸塩を含む酸化液体画分とに分離することである。第１の分離ユニット１３２は、代替的には、ユニット１２６と同じフィルタプレスであることができ、代替的には、沈殿物画分及び撹拌槽１３１からの出口を脱水し洗浄することによって動作することができる。燃料画分は、燃料画分出口１３３を通して、リン分離ユニット１３０から回収される。第１の分離ユニット１３２は、洗浄水のための水入口１３２ａを備え得る。第２の混合ユニット１３４、例えば撹拌槽は、第１の分離ユニット１３２の下流に配置されている。第２の混合ユニット１３４では、酸化液体画分に石灰を付加し、それによって、沈殿リン酸塩を含む中和されたスラリーを得るようにすることができる。中和されたスラリーを、沈殿リン酸塩を含む固体画分と、廃液画分とに分離するために、第２の分離ユニット１３５が、第２の混合ユニット１３４の下流に配置されている。廃液画分は、例えば下水処理プラントに戻されることができ、及び／または溶解した重金属を別個に除去するためにさらに処理されることができる。沈殿リン酸塩を含む固体画分は、任意には精製後に、肥料の生産に用いられることができる。
【０１０９】
気体処理ユニット１４０は、容器１００内に配置され得、１つ以上の導管は、スラッジサイロ１０２、垂直型リアクタ１１３及び／または沈降槽１１８からの気体を、気体処理ユニット１４０に案内するように配置され得る。気体処理ユニット１４０は、例えば、気体を凝縮画分と気体画分とに分離するための凝縮器１４１を備え得る。凝縮画分導管１４２は、凝縮画分を凝縮器１４１から導管１０３に再循環するように配置され得る。それによって、凝縮画分は、入ってくるスラッジと混合されることができる。気体処理ユニット１４０は、気体画分を浄化するために凝縮器の下流に配置された炭素フィルタ１４３をさらに備え得る。炭素フィルタに代えて、微量炭化水素を除去するための別の手段を用いることができる。
【０１１０】
図２は、下水処理プラントからのスラッジの処理のための容器１００の別の実施形態を図示する。図２の実施形態では、図１の実施形態の少なくとも１つの蒸気混合器１０７、フラッシング機構１１４及び蒸気ルーティング機構１１６が、間接熱交換のための分離機構２０７と置き換えられる。その他の点では、図２の実施形態の構成要素は、図１の実施形態におけるものと同様である。間接熱交換のための分離機構２０７では、加熱処理されたスラッジ画分から、導管１０３内のスラッジに、直接接触することなく熱が伝達される。これによって、加熱処理されたスラッジは、導管１０３内に案内されたスラッジから分離して維持される。
【０１１１】
間接熱交換のための分離機構２０７は、一連の間接熱交換器２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃを備え得、これらは、管状熱交換器及びプレート式熱交換器から選択され得る。
【０１１２】
図３は、下水処理プラントからのスラッジの処理のための容器１００の別の実施形態を図示する。図３の実施形態では、フラッシング機構１１４からの冷却されたスラッジを第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構（ここでは、懸濁固形含有量は、第２の画分におけるよりも、第１の画分におけるほうが高い）は、図１の実施形態と比較して異なる。その他の点では、図３の実施形態の構成要素は、図１の実施形態におけるものと同様である。
【０１１３】
図３の実施形態では、分離機構は、フラッシング機構１１４からの冷却されたスラッジを、固体画分と液体画分とに分離する固液分離ユニット３０１、好ましくはフィルタプレスを備える。固液分離ユニット３０１の前に、冷却されたスラッジは、さらなる冷却にかけられ得る。例えば、冷却されたスラッジを固液分離ユニット３０１に先立って冷却するための冷却器３０２は、固液分離ユニット３０１の上流かつフラッシング機構１１４の下流に配置され得る。さらに、冷却されたスラッジのための導管３０３は、冷却されたスラッジを、フラッシング機構１１４から、熱交換器１０６を介して冷却器３０２に案内するように配置され得る。このように、リアクタ１０４からのスラッジは、最初にフラッシング機構１１４（いくつかのフラッシングステージを含み得る）で、その後熱交換器１０６で、そして最終的には冷却器３０２での、３つのステップで冷却され得る。
【０１１４】
固液分離ユニット３０１は、通常は、洗浄水のための水入口３０１ａを備える。液体画分導管３０５は、液体画分を、固液分離ユニット３０１から、液体画分を濾液と残留物とに分離するための膜フィルタユニット３０７に案内するように配置され得る。液体画分導管は、膜フィルタユニット３０７での分離を促すためのポンプ３０６を備え得る。残留物導管３０８は、残留物を導管１０３の残留物入口に再循環させるように配置され得る。これによって、残留物は、未処理のスラッジと混合されて再度加熱処理され得、このことは、高分子量有機化合物と、かなり小さい残留物の微小粒子とが、凝集するための別の機会を得ることができることを意味する。このように、残留物を未処理のスラッジと混合することは、固体物質の全収率を増大させ得る。さらに、濾液導管３０９は、濾液を膜フィルタユニット３０７から濾液出口１２４に案内するように配置され得、濾液出口は、下水処理プラントに接続可能であり得、それによって、濾液を戻すことができるようにされる。
【０１１５】
図４は、連続式垂直型リアクタ４０４の一実施形態を図示し、これは、少なくとも１５０℃の温度を有する水性のスラッジを加圧処理するように設計されている。好ましくは、リアクタは、そのような２００〜２５０℃の温度及び１５〜５０バールの圧力を有するスラッジを処理するように設計される。
【０１１６】
リアクタ４０４は、リアクタ４０４の頂部セクション４０５に配置されたリアクタ頂部入口４０８を備える。第１のチャネル４０１は、スラッジをリアクタ頂部入口４０８からリアクタ４０４の底部セクション４０６に案内するように、リアクタ頂部入口４０８から下向きに延びる。さらに、第２のチャネル４０２は、底部セクション４０６から上向きに延びる。少なくとも１つの分離壁４０３は、好ましくは実質的に垂直であり、第２のチャネル４０２から第１のチャネル４０１を分離する。リアクタ４０４の底部セクション４０６には、開口４０７が設けられ、それを通して、スラッジが第１のチャネル４０１から第２のチャネル４０２に流入し得る。
【０１１７】
リアクタ４０４は、加熱処理されたスラッジの画分の再循環（「再循環画分」）のための再循環導管４０９に接続するように第２のチャネル４０２に配置された、少なくとも１つの上側出口４１２を備える。このように、リアクタ４０４は、スラッジが開口４０７から第２のチャネル４０２を通って上側出口４１２に流れることを可能にするように設計されている。再循環導管４０９は、好ましくは、再循環画分を加熱するための電気ヒータ等のヒータを備える。
【０１１８】
リアクタ４０４は、加熱処理されたスラッジの冷却のための分離機構、例えば、図１及び３のフラッシング機構１１４または図２の間接熱交換のための分離機構２０７に接続されることができる、少なくとも１つの下側出口４１３をさらに備える。
【０１１９】
少なくとも１つの下側出口４１３は、少なくとも１つの上側出口４１２の下方に配置される。その結果、平均粒径は、再循環導管４０９内の再循環画分におけるよりも、少なくとも１つの下側出口４１３を通ってリアクタ４０４を出る加熱処理されたスラッジにおけるほうが大きい。粒径の相違の理由は、第２のチャネル４０２内で得られる流動化である。流動化を支援するために、リアクタ４０４は、リアクタ４０４の底部セクション４０６に配置された底部入口４０９ｃを備え得る。底部入口４０９ｃは、例えば再循環導管４０９に接続されることができ、それによって、再循環画分の一部が、底部入口４０９ｃに再循環されることができるようにされる。
【０１２０】
リアクタ４０４は、第２のチャネル４０２の外壁でもある外壁４１４を含み得る。さらに、分離壁４０３は、第２のチャネル４０２の内壁と、第１のチャネル４０１の外壁とを構成し得る。例えば、分離壁４０３は、リアクタ頂部入口４０８からリアクタ４０４の底部セクション４０６に向かって下向きに延びるパイプであってもよい。そのようなパイプは、実質的に円形の断面を有し得る。さらに、外壁４１４は、実質的に円形の断面を有する管状セクション４１５を備え得る。そのようなケースでは、パイプ及び管状セクション４１５は、同軸であってもよい。一実施形態では、外壁は、３つの主なセクション、すなわち管状セクション４１５と、リアクタ４０４の底部セクション４０６における管状セクション４１５の下方の底壁セクションと、リアクタ４０４の頂部セクション４０５における管状セクション４１５の上方の天面壁セクションとを有する。底壁セクション及び／または天面壁セクションは、例えば円錐、円錐台または半球の形状であってもよい。
【０１２１】
気体出口４１６は、リアクタ内で成形された気体がパージされることを可能にするように、リアクタ４０４の頂部セクション４０５に配置され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月31日(2017.1.31)
【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】
スラッジ処理のためのシステムであって、当該システムが、トラックによって輸送されるように適合された容器内に配置され、
スラッジを受け入れるためのスラッジ入口と、
前記スラッジの熱処理のための電気加熱機構を備えるリアクタであって、当該リアクタが、前記スラッジ入口の下流に配置されている、リアクタと、
前記リアクタ内で処理されたスラッジを冷却し、少なくとも１つの蒸気画分を提供するためのフラッシング機構であって、当該フラッシング機構が、前記リアクタの下流に配置されている、フラッシング機構と、
前記スラッジ入口から前記リアクタに輸送されたスラッジを予熱するように、前記フラッシング機構からの前記少なくとも１つの蒸気画分をルーティングすることが可能である蒸気ルーティング機構と、
前記フラッシング機構からの前記冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離するための分離機構であって、懸濁固形物含有量が、前記第２の画分におけるよりも、前記第１の画分におけるほうが高い、分離機構と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記リアクタが、前記フラッシング機構に接続された少なくとも１つの出口と、前記電気加熱機構が配置された少なくとも１つの再循環導管とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記リアクタが、前記フラッシング機構に接続された前記少なくとも１つの出口を通って前記リアクタを出る出口画分と、前記再循環導管内での再循環のための再循環画分とを提供するように適合され、平均粒径が、前記再循環画分においてよりも、前記出口画分において大きく、前記リアクタが、垂直であり、前記再循環導管の出口が、前記フラッシング機構に接続された前記少なくとも１つの出口の上に配置されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記フラッシング機構が、少なくとも１つのフラッシュ槽を備え、各フラッシュ槽が、前記蒸気ルーティング機構に接続された蒸気出口を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記フラッシング機構が、直列に配置されて異なる圧力の蒸気画分を提供する、少なくとも２つのフラッシュ槽を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記分離機構が、前記フラッシング機構からの前記冷却されたスラッジを清澄画分と沈殿物画分とに分離するための沈降槽等の沈降機構を備え、当該沈降機構が、前記フラッシング機構の下流に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記分離機構が、前記沈降機構の下流に配置された、前記清澄画分を濾液と残留物とに分離するための膜等のフィルタと、前記残留物を、前記スラッジ入口から前記リアクタに輸送された前記スラッジに再循環させるための導管とをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記沈降機構の下流に配置された、前記沈殿物画分を固体画分と液体画分とに分離するためのフィルタプレス等の沈殿物分離ユニットをさらに備える、請求項６または７に記載のシステム。
【請求項９】
前記沈殿物分離ユニットからの前記液体画分のうちの少なくとも一部を、前記沈降機構からの前記清澄画分と併合させるための導管をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
スラッジ処理の方法であって、当該方法が、トラックによって輸送されるように適合された容器内で実行され、
予熱されたスラッジを得るために、少なくとも１つの蒸気画分でスラッジを予熱することと、
加熱処理されたスラッジを得るために、前記予熱されたスラッジを、電気的加熱を用いて１５０〜２５０℃の温度にさらに加熱することと、
前記加熱処理されたスラッジをフラッシュ冷却して、冷却されたスラッジを得るための予熱のために用いられる前記少なくとも１つの蒸気画分を得ることと、
前記冷却されたスラッジを、第１の画分と第２の画分とに分離することであって、前記懸濁固形物含有量が、前記第２の画分におけるよりも前記第１の画分におけるほうが高い、分離することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記予熱されたスラッジが、１５０〜２２０℃、１７０〜２５０℃または１７０〜２４０℃の温度まで加熱される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記予熱されたスラッジの前記さらなる加熱が、前記スラッジが前記リアクタに再循環される再循環画分と、前記フラッシュ冷却にかけられる出口画分とに分離されるリアクタを伴い、平均粒径が、前記再循環画分におけるよりも前記出口画分におけるほうが大きく、前記分離が、前記リアクタ内の粒子の流動化または沈殿を伴う、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却されたスラッジの前記分離が、清澄画分及び沈殿物画分を得るための沈降を伴う、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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