(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給原料の水熱炭化のためのプラント（ＨＴＣプラント）において廃水を処理する方法であって、
水熱炭化（１）からのプロセス水を蒸発冷却手段及び熱乾燥器（２、１４、１２）により部分的に蒸発させ、
前記蒸発させたプロセス水により得られたプロセス蒸気（Ｓ３３、Ｓ２及びＳ１８）は、熱交換器（７）及び熱交換器（１７）で凝縮され、
前記凝縮されたプロセス蒸気により得られたプロセス蒸気の凝縮物（Ｓ１２）は、廃水の少なくとも一部の量としてＨＴＣプラントから排出され、かつ
廃水は生物学的処理（９）で処理される、方法において、
ｉ）蒸発冷却手段（１４）からのプロセス水（Ｓ３２）及び炭化された供給原料（Ｓ４３）の機械的脱水（１３）により生じたプロセス水（Ｓ２２）を蒸発させずにＨＴＣプラントから廃水（Ｓ２３）として直接排出する量が、炭化された供給原料（Ｓ１９）の灰の溶融挙動において灰の軟化温度が１０００℃以上に上昇されるために要求される最少の量であり、かつ、
ｉｉ）上記プロセス蒸気の凝縮物（Ｓ１２）として排出されるプロセス水が、熱乾燥器（１２）によりプロセス蒸気（Ｓ３３、Ｓ２及びＳ１８）の凝縮物として得られる程度に、前記供給原料の含水量を制限するか、あるいは、炭化された供給原料（Ｓ１９）を乾燥させる熱乾燥器（１２）の蒸発能を増やす
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
上記プロセス蒸気の凝縮物（Ｓ１２）として排出されるプロセス水が、
水熱炭化（１）から排出されたプロセス水（Ｓ２８）の蒸発冷却手段（１４）から得られるプロセス蒸気（Ｓ３３）、
炭化された供給原料（Ｓ１）の蒸発冷却手段（２）からのプロセス蒸気（Ｓ２）、及び
熱乾燥器（１２）からのプロセス蒸気（Ｓ１８）
から得られる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
炭化された供給原料（Ｓ１）から熱乾燥器（１２）において生じたプロセス蒸気（Ｓ１８）と、上記蒸発冷却手段（２）から生じるプロセス蒸気（Ｓ２）と、上記蒸発冷却手段（１４）から生じるプロセス蒸気（Ｓ３３）とが発生し、
上記プロセス蒸気（Ｓ１８）とプロセス蒸気（Ｓ２）とプロセス蒸気（Ｓ３３）が、凝縮により、プロセス蒸気の凝縮物（Ｓ１２）として排出される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
プロセス蒸気の凝縮は、圧縮による圧力上昇の後に、あるいは、膨張による圧力低下の後に行われる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
熱交換器（７）及び熱交換器（１７）において、プロセス蒸気は完全に凝縮される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
プロセス蒸気は等温で洗浄され、かつ、
プロセス蒸気のｐＨ値は、等温スクラッバー（３）中の塩基の添加により、少なくとも６に高められる、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
プロセス蒸気のｐＨ値を高めるために、塩基として石灰乳が等温スクラッバー（３）に導入され、かつ、
等温スクラッバー（３）から排出されるスラッジは、水熱炭化（１）に供給されるか、機械的脱水（１３）の前の炭化された供給原料（Ｓ１）と混合されるか、熱乾燥器（１２）に供給される、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ＨＴＣプラントの熱乾燥器（１２）は、負圧で操作され、かつ
熱乾燥器（１２）の加熱は、その少なくとも一部において、炭化された供給原料（Ｓ１９）の蒸気雰囲気における熱乾燥の間に得られるプロセス蒸気（Ｓ１８）の凝縮によって成される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記灰の軟化温度が少なくとも１１００℃に上昇する、請求項１乃至８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】
本発明は、再生可能原料及び有機残渣材料の水熱炭化のためのプラント（ＨＴＣ）中で得られる処理水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が適用される分野は、ＨＴＣプラントから廃水として排出される処理水（プロセスウオーター：ｐｒｏｃｅｓｓｗａｔｅｒ）の一部の量または全量の処理の分野であり、この処理水は、再生可能原料、農業、林業及び食品生産での残渣材料、廃水処理からの有機有価材料からのＨＴＣプラントでの固体エネルギーキャリアーまたは土壌改良剤の生産において得られる。なお、本発明に関して、上記「処理水」を「プロセス水」ともいう。
【０００３】
本願において、再生原料、及び有機残渣材料またはバイオマスは、植物性のバイオマス、並びに、動物における代謝産物として理解され、特に、例えば、庭、公園、景観整備からの木、木片（ウッドチップ）、植物性廃棄物（グリーンウエスト）；草及びパドック削り屑、植物、わら、エンシレージ等の再生可能原料；農業、林業、並びに、食品産業、廃棄物処理産業からの有機残渣材料；更に、ピート、生亜炭、紙及び汚水スラッジ、リンゴしぼりかす等として理解され、これらは以下において「供給原料」（フィードストック）と称する。
【０００４】
更に、熱水炭化（ＨＴＣ）は、約１５０℃から約  ３００℃の温度での液体状の水の存在下での供給原料の処理として理解される。その際、酸素量が低く、炭素に富む固体物質を得るために、供給原料は水及び二酸化炭素の分離によって実質的に精製される。
【０００５】
水熱炭化中に、供給原料は液体状の水により完全にあるいは部分的に包まれる。水熱炭化中の圧力は、選択された処理温度における少なくとも水の飽和蒸気圧に相当するか、あるいはそれを超える圧力となる。供給原料の種類に応じて、処理温度は、最低限の高さに到達する必要があり、供給原料が糖分に富む場合の処理温度は少なくとも約１５０℃であり、供給原料がセルロース及びリグニンに富む場合の処理温度は少なくとも約１８０℃である。水熱炭化において、約３００℃の温度を超ない。水熱炭化の処理時間は炭化された供給原料の、例えば、炭素含量、粒の大きさ、酸素含量等の所望とする特性に依存し、約３０分、から２４時間以上の間の期間で終了することができる。
【０００６】
ＨＴＣプラントは更に供給原料の水熱炭化のためのプラントとして理解される。このプラントは、空間的に互いに関連する数個の処理ステップからなり、これは、少なくとも一つの水熱炭化、水熱炭化への供給原料の導入、及び炭化された供給原料の水熱炭化からの排出、可能であれば、炭化した供給原料の機械的な脱水、及び炭化した供給原料の熱による乾燥が必要とされる。
【０００７】
処理水は更に供給原料との接触において直接得られる水として理解され、この水は水熱炭化に曝され、その際に有機及び無機物質により汚染され、炭化された供給原料と一緒に、あるいはこれと分離されて水熱炭化から排出される。
【０００８】
以下において、プロセス蒸気（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓｔｅａｍ）は、蒸発した処理水を示すものとしての意味を有する。例えば、プロセス蒸気は、炭化した供給原料の熱による乾燥中、処理水の蒸発プラント中での水熱炭化から排出された処理水及び／または炭化された供給原料の蒸発冷却中、あるいは、炭化プロセスでの発熱による水熱炭化中に生産される。
【０００９】
以下において、凝縮プロセス蒸気は、プロセス蒸気の凝縮物とする。
【００１０】
以下において、廃水は、液体の形態でＨＴＣプラントから排出される分量の処理水及びプロセス蒸気の凝縮物として理解される。
【００１１】
この分量の廃水は実質的に、水熱炭化に導入される新しい水（ｆｒｅｓｈ  ｗａｔｅｒ）の量と水熱炭化中に供給原料から分離された水の量の合計と、炭化された供給原料とともにＨＴＣプラントから排出される処理水とＨＣＴプラントからプロセス蒸気として直接排出される処理水の量の合計との差分の結果として得られる。
【００１２】
従来技術によれば、水熱炭化から排出される処理水の一部を、循環水として、ＨＴＣプラント内に導き、水熱炭化に再度導入することが有利である。従って、ＨＣＴプラント内で処理水の循環の終結は、上記の定義に相当するＨＴＣプラントから排出される廃水の全量にはかかわらない。
【００１３】
以下において、新しい水は、ＨＣＴプラント内での循環水として導入されないが、供給原料とは別に、あるいは供給原料とともに水熱炭化に導入される水を示す。新しい水は、特に、供給原料に付着している水であり、必然的に供給原料とともにＨＴＣプラントに導入される水を示す。
【００１４】
ＨＴＣプラントからの内部処理水循環の終結後においてさえも、ＨＴＣプラントに供給原料とともに導入された新しい水の量と水熱炭化の間に供給原料から分離した水の量の合計は、炭化された供給原料とともにＨＴＣプラントから排出された処理水の量とＨＣＴプラントからプロセス蒸気として直接排出された処理水の量との合計よりも多くなるので、処理水は、廃水として排出されなければならないということが知られている。
【００１５】
水熱炭化の間において、処理水は、例えば、総炭素量（ＴＯＣ）の測定によって検出され得る水溶性有機物質、及び導電率の測定によって検出され得る供給物質の水溶性無機成分、例えば、塩によって汚染されている、ということが知られている。
【００１６】
更に、特に、プロセス蒸気は、処理水中の蒸気として揮発する有機成分により汚染されている、ということが知られている。
【００１７】
廃水としてＨＣＴプラントから排出される処理水の処理を嫌気性または好気性の生物学的処理により行うことの科学的な根拠が存在する。
【００１８】
更に、活性炭フィルターによる処理、並びに、これらの方法の組合せが試験された。加えて、欧州特許第２  ２０６  ６８８号明細書には、湿式酸化による廃水の前処理が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】欧州特許第２  ２０６  ６８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、廃水としてＨＴＣプラントから排出すべき、供給原料の水熱炭化からの処理水の少なくとも一部の量の処理、特に、供給原料の変化する組成及び水熱炭化の変化するプロセス条件を伴う処理における従来技術の改良による、ＨＴＣプラントからの廃水の直接的または間接的導入のための法律による規定によって特定された限界値の信頼性のある遵守にある。
【００２１】
本発明の目的は、廃水としてＨＣＴプラントから排出されるべき処理水の処理の単純化された方法であって、低操作コスト及び低投資コストによって特徴付けられ、有機及び無機搬送物（ｆｒｅｉｇｈｔ）を伴う廃水の負荷を、例えば、ドイツ国において廃水処理協会（ｔｈｅ  ｗａｓｔｅ  ｗａｔｅｒ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓ）及び水資源法（ｔｈｅ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ  Ａｃｔ）により特定されているような、法律上の限界値に届かない程度に信頼性良く低減するために好適である方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、特に、
−処理水の蒸発（エバポレーション）、
−プロセス蒸気の凝縮、及び
−ＨＴＣプラントから排出される廃水の量の一部の量または場合によっては全量のプロセス蒸気凝縮物の常法としての生物学的処理
が提案される。
【００２３】
前記目的は、ＨＴＣプラントからの廃水の処理のための方法により達成され、その方法では、
−処理水の少なくとも一部、例えば、６０％以上を蒸発させ、
−場合によっては圧縮による圧力増加または膨張による圧力減少の後に、そうして得られたプロセス蒸気は凝縮され、
−前記のステージからのプロセス蒸気の凝縮物をＨＴＣプラントから廃水の少なくとも一部の量として排出され、そして
−廃水は、例えば、好気的または嫌気的廃水浄化、生物化学的酸化、活性汚泥（活性スラッジ）法、散水ろ床法（トリックリングフィルター：ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ）、バイオコンタクター（ｂｉｏ−ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）法、；例えば、湿地（ｗｅｔ  ｌａｎｄ）、通気されていない、または通気されている廃水池などによるバイオフィルトレーション（ｂｉｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法などのそれ自体公知の方法により生物学的に処理される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる処理方法の実施態様を説明するための図である。
【図２】本発明にかかる処理方法の実施態様を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明における必須の操作原則は、処理水の有機搬送物の大部分が容易に生物学的に分解し得る成分を蒸気相に移し、続いて行われるプロセス蒸気の凝縮、好ましくは、実質的に完全な凝縮、及び、プロセス蒸気凝縮物中の有機搬送物の場合によっては生物学的分解によって、廃水の少なくとも一部の有機搬送物の徹底的な、高価でない低減からなる。
【００２６】
本発明にかかる方法は、好ましくは、
−得られたプロセス蒸気は等温的に洗浄され、すなわち、プロセス蒸気の大部分の凝縮が回避され、
−等温スクラッバーでプロセス蒸気のｐＨ値が塩基、好ましくはアルカリ及びアルカリ土類の水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、石灰（乳）等の無機塩基の添加により少なくとも６に高められる、ように設計され得る。
【００２７】
本発明にかかる方法は、好ましくは、以下のように設計され得る。
【００２８】
本発明にかかるプロセス蒸気の等温洗浄は連続的なｐＨ上昇をともなうことから、プロセス蒸気の搬送物及び結果としてのプロセス蒸気凝縮物の有機搬送物も更に低減される。
【００２９】
有利な方法において、本発明にかかる方法は、更に好ましくは、以下のように設計され得る。
−プロセス蒸気のｐＨ値を増加させるために、塩基として、水酸化カルシウム、例えば、石灰乳が等温スラッバーに導入され、そして、
−等温スクラッバーからのスラッジは、場合によっては、エバポレーションによる濃縮の後に、水熱炭化に供給され、あるいは機械的な脱水の前の炭化された供給原料に添加され、あるいは熱による乾燥に供給される。
【００３０】
水酸化カルシウムは固体、分散または溶解した形態で使用され、例えば、水溶液、水性分散液、好ましくは、石灰乳の形態で使用される。
【００３１】
等温スクラッバー中のプロセス蒸気のｐＨ値を増加させるための水酸化カルシウムの本発明にかかる使用、特に石灰乳の形態での使用；ならびに、炭化された供給原料の熱による乾燥にスラッジを導入（直接または間接的に、少なくとも一部のスラッジを水熱炭化に導入し、あるいは機械的な脱水の前に炭化された供給原料に混合する）によって達成される、ＨＴＣプラントからの炭化され、乾燥した供給原料の少なくとも一部とともに等温スクラッバーのスラッジ中に得られるカルシウムの有機塩の排出によって、一方で炭化された供給原料の収率は増加し、他方で、炭化された供給原料はカルシウムの添加により凝集体とともに供給され、この凝集体は、その燃焼においてＳＯｘ放出を低減し、灰の溶融挙動に良い影響を与える。
【００３２】
本発明にかかる方法は、好ましくは、以下のように設計され得る。
−処理水を、少なくとも一部、蒸気雰囲気内での炭化された供給原料の熱による乾燥中に蒸発させる。
−そうして得られたプロセス蒸気は更に先に記載された通り処理される。
【００３３】
この点に関連した、好ましくは、上記の少なくとも一部は、機械的な脱水の後の炭化された供給原料になお吸着している量に実質的に相当する処理水の量から、熱による乾燥後の炭化された供給原料になお吸着している処理水の量を差し引いた量として理解される。
【００３４】
本発明の好ましい一態様にかかる必須の操作原則は、そこで蒸発させた処理水が実質的に純粋なプロセス蒸気（これは、単に、乾燥する炭化供給原料からの実質的に蒸気として揮発する有機化合物及び少量のガスにより汚染されているだけである）として得られるように、炭化された供給原料の熱による乾燥の遂行からなる。
【００３５】
廃ガスの大気への放出における限界値が適用可能であるという観点（例えば、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  （ＴＡ−Ｌｕｆｔ）によるドイツ国において特定されている）から、場合によって空気との混合での熱による乾燥により得られたプロセス蒸気の分離された処理の省略との連結において、プロセス蒸気の発生にための炭化された供給原料の熱による乾燥が利用できることが改良をもたらし、この乾燥は従って本願発明の処理に利用し得る。
【００３６】
本発明にかかる方法は、更に好ましくは、以下のように設計され得る。
−すくなとも一部の処理水の蒸発は、水熱炭化から排出された処理水及び／または炭化された供給原料の蒸発冷却（エバポレーションクーリング：ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｃｏｏｌｉｎｇ）によって行われ、そして−そうして得られたプロセス蒸気は更に上記のように処理される。
【００３７】
熱水炭化から排出された処理水及び／または炭化された供給原料の蒸発冷却の間における本発明にかかる処理水の蒸発によって、水熱炭化の廃熱は処理水の蒸発に利用され、従って、本発明にかかる方法での経済的な改良がなされる。
【００３８】
本発明にかかる方法は、更に好ましくは、以下のように設計され得る。
−処理水の蒸発は、熱水炭化の間、放出される反応熱によって、少なくとも部分的に生じ、そして、
−そうして得られるプロセス蒸気は、上記したように更に処理される。
【００３９】
熱水炭化の間に放出される反応熱による本発明にかかる処理水の蒸発により、熱水炭化における廃熱は処理水を蒸発させるために利用され、そして、それゆえに、本発明に従う方法での経済的な改善がなされる。
【００４０】
本発明にかかる方法は、更に好ましくは、以下のように設計され得る。
−供給原料の水分含量は、例えば前脱水または供給原料の種分により以下の程度に制限される、及び／または、炭化された供給原料の水分含量は、機械的な脱水において、以下のように増加するように調節される。
・・乾燥炭化供給原料の灰の溶融挙動を、そこで使用されるべき燃焼及びガス化技術においての要求に合わせることが要求されていることから、炭化された供給原料の蒸気雰囲気における熱を用いた乾燥の凝縮物として得られた廃水の量が、前もって行われる蒸発なしに、そのような多量の処理水のみが廃水としてＨＴＣプラントから排出され、
−炭化された供給原料の熱による乾燥の間及び、所望により、熱水炭化から排出された処理水及び炭化された供給原料の蒸発冷却の間に得られたプロセス蒸気は先に記載された通り処理される。
【００４１】
加えて、廃水は、水熱炭化から排出された処理水及び炭化された供給原料の蒸発冷却の間に、場合によっては、水熱炭化の反応熱により蒸発した処理水から任意に得られる。
【００４２】
本発明にかかる供給原料の水分含量の制限または追加の処理水の蒸発のための蒸気雰囲気における熱による乾燥によって、ＨＴＣプラントの廃水中のプロセス蒸気の凝縮物の量を更に増加させることができ、それによって、廃水の品質が更に高めることができる。その際、ＨＴＣプラントからの廃水としての最少量の処理水の直接排出のために、灰の溶融挙動を考慮して、炭化された供給原料が使用される際の燃焼及びガス化における要求に従うことが保障され、問題なく燃焼またはガス化がなされる。
【００４３】
灰の溶融挙動は、乾燥灰の除去をともなう乾式炉（ｄｒｙ−ｂｏｔｔｏｍ  ｆｕｒｎａｃｅ）及びガス化装置に関連したＤＩＮ  ５１７３０、特に焼結温度及び軟化点（軟化温度）に従って決定される特性として表される。本発明の基礎としての実験との関連において、灰の溶融挙動を特徴付ける炭化された供給原料の温度は、ときには、炭化されていない供給原料の温度よりも明らかに高いことが注目された。
【００４４】
更に、本発明の基礎としての実験との関連において、この温度の増加は、処理水の最少の量が廃水としてＨＴＣプラントから排出されるときのみに達成し得るということが注目された。
乾燥された炭化供給原料は、乾燥灰の除去を伴う乾式炉及びガス化装置（これらは通常約７００℃から約１１００℃で操作される）において用いられる時に、通常、灰の焼結温度は、燃焼チャンバーにおける増加物（ａｃｃｒｅｔｉｏｎ）は得られず、灰の軟化温度には到達しないような高さであることが要求される。
【００４５】
それぞれの炉またはそれぞれのガス化装置に対して経験値が利用できない時には、焼結温度は少なくとも９００℃、軟化温度は少なくとも１１００℃とされ得る。これらの値は、用いる技術によって、更に高く、あるいは更に低くなり得る。
【００４６】
本発明に従えば、
（ｉ）  実質的に最少量の処理水がＨＴＣプラントからの廃液として排出され、これは炭化された供給原料の灰の溶融挙動が目的とする値に上げるために要求され、少なくとも１０００℃、好ましくは１１００℃までの軟化温度の上昇があり、かつ
（ｉｉ）  ＨＴＣプラントから廃水として排出されるべき残りの処理水を、炭化された供給原料の熱による乾燥における蒸気雰囲気へ蒸発させ、これは所望に応じて、熱水炭化から排出された処理水及び炭化された供給原料の蒸発冷却の間に付加的に得られ、その際、所望に応じて蒸発は水熱炭化の反応熱によって成されるように、供給原料の水分含量が制限されるか、あるいは、蒸気雰囲気での熱による乾燥の蒸発容量が増やされる、
ことが好ましい。
【００４７】
本発明にかかる更に好ましい態様は、以下のことにより達成し得る。
−廃水の量と、炭化された供給原料の蒸気雰囲気中での熱による乾燥からの、所望により、処理水と、（作動中）水熱炭化のプロセス段階から排出される処理水及び炭化された供給原料の蒸発冷却からのプロセス蒸気凝縮物の量との差の結果として、実質的に、そのように多くの追加のプロセス蒸気凝縮物が、蒸発プラントにおける処理水の蒸発とそれに続く凝縮（場合によっては、加圧後）により得られ、ＨＴＣプラントから廃水として排出され、かつ
−蒸発プラント中で蒸発させた処理水の濃縮物（残渣）から、炭化された供給原料の灰の溶融挙動を、そこで用いられる燃焼及びガス化技術での要求に適合するために必要とされるような量がＨＴＣプラントから廃水または廃棄物として排出され、かつ
−場合により追加的に存在する濃縮物（残渣）は、再度、水熱炭化のプロセス段階に導入されるか、あるいは、機械的な脱水の前に炭化された供給原料に混合されるか、あるいは、炭化された供給原料の熱による乾燥に供給される。
【００４８】
前記の調整は、炭化された供給原料の灰の軟化挙動の通常の制御された測定方法により行われ、その際、要求される、あるいは目標とされる最低温度に届かない場合は、廃水または廃棄物としてＨＴＣプラントから排出される濃縮物の量が増やされ、この温度を明らかに超える場合は、場合によっては、その量は減少され得る。
【００４９】
本願発明にかかる実質的に完了した蒸発、それに続くＨＴＣプラントから廃水として排出されるべき処理水の量の凝縮物は、更に、供給原料の水分含量に関する詳細を作成することなく、ならびに／あるいは、蒸気雰囲気における熱による乾燥での蒸発容量を増加させることなく、廃水の質を増加させるために供給されるが、追加の処理水の蒸発はこの課された操作のために特別に設計された蒸発プラントにより達成され得る。例えば、蒸発プラントは、強制循環エバポレーターとして設計され得る。同時に、蒸発プラントからの濃縮物は、ＨＴＣプラントから、完全に、または部分的に、廃棄物、または廃水の部分的な量の液体としての形態で排出されるので、炭化された供給原料の灰の溶融挙動は、不利に影響されることがなく、そして、残りの濃縮物が炭化された供給原料の熱による乾燥に供給されること（直接的に、あるいは間接的に少なくとも一部において、濃縮物の水熱炭化（作動中）のプロセス段階への再導入、または機械的な脱水の前の炭化された供給原料への混合）により、乾燥炭化供給原料の収率が増加され得る。蒸発プラントからの濃縮物の全部または一部が廃水としてＨＴＣプラントから排出される場合には、ＨＴＣプラントから廃水として得られ、排出されるプロセス蒸気の凝縮物の量は、それに応じて、低減される。
【００５０】
加えて、本発明にかかる方法は、更に好ましくは以下により設計され得る。
−蒸発プラントは、負圧で操作され、かつ
−蒸発プラントの加熱は、その少なくとも一部において、炭化された供給原料の蒸気雰囲気における熱による乾燥の間の得られるプロセス蒸気の凝縮によって成される。
【００５１】
この本発明の態様によれば、乾燥での廃熱は、本発明にかかる方法による処理水の処理にために直接的に利用されることができ、エネルギー効率はそれによって増加され得る。
【００５２】
本発明は、更に、互いに排除しない限りにおいて、好ましい態様の全ての組合せにも関する。数字データに組み合わせた「約」、「おおよそ」との表記は、表示した値の少なくとも１０％高い、または低い値、または、５％高いまたは低い値、場合によっては、１％高いまたは低い値を含むことを意味する。
【００５３】
「実質的に」によって、特徴の述べられた意味に加えて、それから外れた意味も含まれるように、理想的なまたは厳密な意味であるかの限定はなく、これが特徴に関する主なあるいは有力な（技術的な）意味の実現をも保障していると理解されるべきである。これは、上記の外れた意味は、例えば、混合物の主成分への少量の混合や、測定の誤差または数値の小さい偏差などのように、技術的な効果について実質的または必須の影響を持たないことを意味する。
【００５４】
以下の実施例により、特に記載された態様に限定されることなく、本発明が説明される。他に何も示されていないか、あるいは文脈から別の方法で結論付けられていない限り、パーセントは、混合物の全量に関して不明である場合においても、重量に関する。
【００５５】
実施態様
実施態様を参考にして、図１を用いて本願発明が以下の通り説明される。
【００５６】
導管（１）を通して、水熱炭化からの処理水は、蒸発ユニット（２２）に供給され、そこでは、処理水は蒸発し、プロセス蒸気として再度排出される。
処理水とともに導管（１）を通して蒸発ユニットに供給され、プロセス蒸気とともに排出されない物質が分離されて蒸発ユニットから更に排出される（不図示）。蒸発ユニットは、熱媒体（例えば、蒸気）により加熱され、熱媒体は蒸発ユニット中で冷却及び／または凝縮され、再度排出される（不図示）。そうして得られたプロセス蒸気は、蒸発ユニットから出て導管（２）を通って、蒸発ユニットの蒸発サイド側における圧力と一致する飽和蒸気の温度に相当する温度で実質的に操作される等温スクラッバー（８）へ供給される。この例では、等温は、プロセス蒸気は実質的にスクラッバー中では凝縮されず、再度飽和蒸気の形態で排出される、ことを意味する。更に、処理水（１ａ、１ｂ・・）は追加の蒸発ユニット（２２ａ、２２ｂ・・）とによって蒸発させることができ、２２において得られたプロセス蒸気とともに等温スクラッバー（８）に導管（２）を経由して供給される。導管（１７）を経由して、塩基（例えば、石化乳）がスクラッバーに供給され、この塩基は受容タンク（１６）から引き出される。塩基のコントロールされた添加によって、プロセス蒸気のｐＨ値は６を超える値に調節される。導管（７）を経由して、洗浄水の一部が、スクラッバーから引き出され、導管（６）を通って再度フィードバックされる。プロセス蒸気による有機搬送物はプロセス蒸気からスクラッバー中で分離され、スクラッバーの底部に蓄積し、導管（１８）を経由してスラッジとしてスクラッバーから排出される。導管（５）を経由して、新しい洗浄水がスクラッバーに供給される。導管（９）を経由してスクラッバーから排出されたプロセス蒸気は、凝縮器（２３）において凝縮し、導管（１０）を経由してプロセス蒸気凝縮物として好気的生物学的処理（１３）に供給される。凝縮器（２３）では、供給された冷媒（例えば、水または蒸発させるべき処理水）は加熱及び／または蒸発させ、そこから再度排出される（不図示）。プロセス蒸気（９）は、更に、更なる凝縮器（２３ａ、２３ｂ・・・）中で凝縮される分流（９ａ、９ｂ・・・）に分離され、凝縮器（２３）で凝縮された蒸気の一部とともに導管（１０）を経由して生物学的処理に供給される。空気が導管（１５）を経由して生物学的処理に空気が導入される。プロセス蒸気凝縮物の有機搬送物のガス状の分解産物（実質的にＣＯ２）は導管（２０）を経由して生物学的処理から排出される。導管（１９）を経由して、特に、リン及び硝酸塩が、生物学的処理に供給される。生物学的に処理されたプロセス蒸気凝縮物は、更に、導管（１４）を経由して生物学的処理から排出され、間接的に、あるいは直接に公共の汚水処理に導入され得る。更に、廃水スラッジは生物学的処理から導管（２１）を経由して引き出される。
【００５７】
本発明は、以下の実施態様を参照する図２によって更に記述される。
【００５８】
含水量５５％の２．２ｔ／ｈの木片（ｗｏｏｄ  ｃｈｉｐ）（すなわち、乾燥木片１００ｔ／ｈ及び１．２０ｔ／ｈの新しい水（フレッシュウオーター））は、供給原料として、ＨＴＣプラントに（Ｓ３０）を介して導入され、７．８０ｔ／ｈの処理水（Ｓ２５）と混合され、（Ｓ２６）を経由してポンプ（１５）に供給される。このポンプは蒸気を搬送し、２５ｂａｒの圧力にこれを加圧する。水分離（１６）中において、６．７ｔ／ｈの処理水は、実質的に、この流れから（Ｓ２７）を経由して分離され、スロットル（１９）中で膨張し、１．１ｔ／ｈの処理水（Ｓ２４）と混合され、供給原料に（Ｓ２５）を経由して再び供給される。
【００５９】
（Ｓ２４）を経由して、水とともに供給原料は（１６）（１ｔ／ｈの乾燥木片及び２．３ｔ／ｈのフレッシュウオーター及び処理水）において分離されずに、実質的に反応器（１）からなる水熱炭化に導入される。反応器中には湯浴（２１）が配置され、そこには供給原料が導入され、０．８ｔ／ｈの炭化された供給原料を得るために、０．１ｔ／ｈの水及び０．１ｔ／ｈの永久気体、実施的に、二酸化炭素が分離されることにより精製される。
【００６０】
湯浴（２１）の充填度は、０．５ｔ／ｈの処理水をＳ２８を経由して引く出すことにより制御され、この処理水は、蒸発冷却手段（１４）に供給される。製造された永久気体（０．１ｔ／ｈ）はＨＴＣプラントからバルブ（２０）により制御されるＳ２９を経由して排出される。
Ｓ２８を経由して排出された処理水は、０．１ｔ／ｈのプロセス蒸気の生成によって約１００℃に再冷却され、周囲圧力（大気圧）で膨張する。炭化された供給原料は、乾燥物含量３０％（０．８ｔ／ｈの固体と１．０ｔ／ｈの水）の沈殿物を反応器の底部に形成しＳ１を経由して排出され、蒸発冷却（２）を経由し、０．４４ｔ／ｈのプロセス蒸気（Ｓ２）を放出することによって約１００℃に更に冷却され、周囲圧力（大気圧）で膨張する。Ｓ４３を経由して、等温スクラッバー（３）からの０．１６ｔ／ｈのスラッジ（Ｓ７）と混合された再冷却炭化供給原料（Ｓ２１）（０．８ｔ／ｈの炭化供給原料及び１．４６ｔ／ｈの処理水）は機械的な脱水（１３）に供給される。等温スラッバーからのスラッジと炭化供給原料を混合することにより、有機カルシウム塩は、少なくとも一部が、熱による乾燥（１２）にＳ１９を経由して供給され、炭化され、乾燥された供給原料とともにＳ２０を経由してＨＴＣプラントから排出される。
【００６１】
機械的脱水（１３）においては、炭化された供給原料は乾燥物含量５０％に脱水され、そこでは、０．８２ｔ／ｈの実質的な処理水がＳ２２を経由して分離され、０．４ｔ／ｈ再冷却処理水（Ｓ３２）と混合され、Ｓ２３を経由して一部（０．１２ｔ／ｈ）が好気的生物学的処理（９）に供給され、（Ｓ２４）を介して一部（１．１ｔ／ｈ）がＨＴＣプラント中の循環水として利用される。Ｓ１９を経由して、機械的に脱水された１．６ｔ／ｈの炭化供給原料は蒸気雰囲気下の乾燥（１２）に供給される。蒸気雰囲気下の乾燥は、熱交換器（１７）により加熱され、ここでは、０．８ｔ／ｈの処理水（Ｓ３５）が凝縮し、再度、Ｓ３６を経由してプロセス蒸気凝縮物として排出される。乾燥の間に、０．７３ｔ／ｈの処理水が蒸発させられ、Ｓ１８を経由して蒸気雰囲気下の乾燥器からプロセス蒸気として０．５４ｔ／ｈのプロセス蒸気（Ｓ４０）とともに排出され、これは炭化された供給原料及び水熱炭化から排出される処理水（Ｓ２）の蒸発冷却の間に得られたものであり、そして、水熱炭化から分離されて排出された処理水の蒸発冷却（Ｓ３３）の間にＳ４１を経由して等温スクラッバー（３）に供給される（１．２７ｔ／ｈ）。乾燥された供給原料（８％の水分含量の０．８７ｔ／ｈ）はＨＴＣプラントから（Ｓ２０）を介して排出される。
【００６２】
プロセス蒸気（Ｓ４１）の等温スラッバー中で、石灰乳タンク（５）からポンプ（６）を経由して引き出された０．０３ｔ／ｈの石灰乳（Ｓ６）の添加によりｐＨ値は６に上げられる。こうして前精製された１．２７ｔ／ｈのプロセス蒸気（Ｓ８）の内の、０．６８ｔ／ｈの部分流は、圧縮機（１１）中で５ｂａｒに圧縮され、Ｓ１１を経由する０．１２ｔ／ｈのプロセス蒸気凝縮物の添加により、飽和蒸気状態まで再冷却され、（Ｓ３５）を経由して蒸気雰囲気での乾燥器を加熱するための熱交換機（１７）中で凝縮される。
こうして得られた０．８ｔ／ｈのプロセス蒸気凝縮物（Ｓ３６）は、凝縮したプロセス蒸気の再冷却のための０．１２ｔ／ｈの引き出しの後に、要求される０．１３ｔ／ｈの、Ｓ４を経由する等温スクラッバー（３）へ導入される洗浄水の引き出しの後に、生物学的処理（９）にＳ３８を経由して、（１８）での膨張及び、場合によっては、膨張とＳ１２を経由する３０℃未満までの再冷却の間に得られるフラッシュ蒸発物（ｆｌａｓｈ ｖａｐｏｒｓ）の凝縮の後に、生物学的処理（９）に（Ｓ３８）を介して供給される（０．５５ｔ／ｈ）。（Ｓ１０）を介して圧縮機には供給されなかった０．５９ｔ／ｈ前精製されたプロセス蒸気（Ｓ８）の分流（Ｓ９）は熱交換器（７）中で凝縮され、場合によっては、（８）中での冷却後に、Ｓ３８とともにＳ１２を経由して生物学的処理（９）に供給される。
【００６３】
生物学的処理において、プロセス蒸気凝縮物（Ｓ１２）の有機搬送物及び処理水（１０）は、コンプレッサー（１０）により搬送される空気（Ｓ１６）の添加により分解され、実質的にＣＯ２が得られ、これは空気とともに（Ｓ１７）を経由して生物学的処理から離れる。Ｓ１５を経由して、リン及び窒素のような栄養素が生物学的処理に導入される。廃水は、Ｓ１３を経由して生物学的処理から排出され、直接導入される。Ｓ１４を経由して、下水汚泥が生物学的処理から排出される。この例における本発明にかかる手順によれば、１．２６ｔ／ｈの全廃水の内の、１．１４ｔ／ｈ（約９０％）が本発明の方法により処理され、わずかに、０．１２ｔ／ｈ（約１０％）が処理水として直接排出されることが達成された。
処理水の一部及びその廃水としてのＨＴＣプラントからの排出物の本発明にかかる処理によれば、こうして処理された２００００ｍｇ／ｌ  ＴＯＣ（総炭素）の量の処理水の有機負荷は、蒸発により６０００ｍｇ／ｌまで約７０％低減され、等温スクラッバーにおけるｐＨ値の増加により１８００ｍｇ／ｌまで７０％低減され、生物学的処理によって１８０ｍｇ／ｌまで９０％低減される。プロセス蒸気が、水熱炭化から排出された処理水と炭化供給原料の蒸発冷却の間に、及び、炭化された供給原料の蒸気雰囲気下での熱乾燥の間に得られるので、本発明にかかる処理水の処理、特にこの例の蒸発処理は、追加のエネルギー付与なしに有利に成しえる。更に有利なことには、等温スクラッバーからのスラッジは、炭化供給原料の乾燥のために混合され、そこでは、それらの灰の溶融挙動が改善される。更に、有利なことには、処理水の１０％がＨＴＣプラントから廃水として排出され、それとともに、供給原料の灰の水溶性成分がプロセスから排出され、灰の溶融挙動は従って同様に肯定的な影響を受ける。上述した実施態様の全ての値はちょうどの値であるが、おおよその値として考慮されるべきものである。
【００６４】
【表１】
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【符号の説明】
【００６５】
図１中
１  導管（処理水）
１ａ  更なる処理水
１ｂ  更なる処理水
２  導管  （プロセス蒸気）
５  導管  （洗浄水）
６  導管  （洗浄水）
７  導管  （洗浄水）
８  （等温）スクラッバー
９  導管  （プロセス蒸気）
９ａ  分流
９ｂ  分流  （プロセス蒸気）
１０  導管  （プロセス蒸気凝縮物）
１３  （好気的）生物学的処理
１４  導管  （処理されたプロセス蒸気凝縮）
１５  導管  （空気）
１６  受け入れタンク
１７  導管  （塩基）
１８  導管  （スラッジ）
１９  導管  （栄養素）
２０  導管  （空気、分解物）
２１  導管  （廃水スラッジ）
２２  蒸発ユニット
２２ａ  追加の蒸発ユニット
２２ｂ  追加の蒸発ユニット
図２中
２３  凝縮器
２３ａ  追加の凝縮器
２３ｂ  追加の凝縮器
Ｓ１  炭化された供給原料；  処理水
Ｓ２  プロセス蒸気  
Ｓ４  洗浄水
Ｓ６  石灰乳
Ｓ７  スラッジ
Ｓ８  プロセス蒸気
Ｓ９  プロセス蒸気凝縮物
Ｓ１０  プロセス蒸気
Ｓ１１  プロセス蒸気凝縮物
Ｓ１２  プロセス蒸気凝縮物
Ｓ１８  プロセス蒸気
Ｓ１９  炭化された供給原料；  処理水
Ｓ２０  炭化された供給原料；処理水
Ｓ２１  炭化された供給原料；処理水
Ｓ２２  処理水
Ｓ２３  処理水
Ｓ２４  処理水
Ｓ２５  処理水
Ｓ２６  供給原料、新しい水、処理水
Ｓ２７  処理水
Ｓ２８  処理水
Ｓ２９  永久気体（主に、  ＣＯ２，  微量の  ＣＯ，  Ｈ２）
Ｓ３０  供給原料、  処理水
Ｓ３２  処理水
Ｓ３３  プロセス蒸気
Ｓ３４  処理水
Ｓ３５  プロセス蒸気
Ｓ３６  プロセス蒸気凝縮物
Ｓ３７  プロセス蒸気凝縮物
Ｓ３８  プロセス蒸気凝縮物、  処理水
Ｓ４０  プロセス蒸気
Ｓ４１  プロセス蒸気
Ｓ４２  供給原料、新しい水、処理水
Ｓ４３  供給原料、新しい水、処理水
１  反応器
２  蒸発冷却器
３  等温スクラッバー
５  石灰乳
６  ポンプ
８  再冷却
９  （好気的）  生物学的処理
１０  ブロワー
１１  圧縮機
１２  熱による乾燥／／蒸気雰囲気での乾燥器
１３  （機械的）脱水
１４  熱交換器／蒸発冷却
１５  ポンプ
１６  熱交換器／水分離
１７  熱交換器
１８膨張
１９  スロットル
２０  バルブ
２１  湯浴
【図１】
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【図２】
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