CN101641299B - 含水物质的处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供在下水污泥处理过程中实现能量节省的方法。即,本发明提供一种含水物质的处理系统,该处理系统的特征在于,包括:脱水槽,该脱水槽用于使常温常压条件下为气体的物质的液化物与含水物质接触,并分离为处理后的所述物质和含有来自所述含水物质的水分的液相;蒸发器,该蒸发器用于使常温常压条件下为气体的物质从液相中气化;分离机,该分离机用于将气化后的物质的气体与排水分离;冷凝器,该冷凝器用于将气体冷凝成液化物;外部热源,该外部热源是选自大气、下水、温排水和地下水的两种以上的热源;外部热温度检测器,该外部温度检测器用于检测各外部热源的外部热的温度;以及外部热供给目标控制单元,该外部热供给目标控制单元基于由外部热温度检测器检测到的外部热的温度来确定外部热源A和外部热源B,将所述外部热源A的外部热的供给目标控制为蒸发器,将所述外部热源B的外部热的供给目标控制为冷凝器。

Description

含水物质的处理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及含水物质的处理系统。 背景技术
[0002] 以往已知各种含水物质,从其再利用和品质提高的角度考虑,开发了各种含水物质的处理方法。
[0003] 例如,作为从下水道产生的下水污泥的处理方法,常用的是进行焚烧、将焚烧灰掩埋处理的方法。但是,焚烧时需要对下水污泥中的大量的水分进行将浓缩处理、脱水处理、 干燥处理适当组合而成的预处理,处理起来较为困难。此外,相对于下水污泥的大量排放, 掩埋地的确保是有限的,因此希望开发出用于再利用的技术。
[0004] 另一方面,作为脱水技术之一,油中改性法(例如参照日本专利特开2000-290673 号公报(专利文献1))中,假设含水分的固体为煤,以150°C以上的温度对在油中淤浆化的含水分固体进行加热处理,藉此使含水分固体的水分蒸发。通过将在操作温度下几乎不蒸发的液体状的油作为加热介质,从而只有水选择性地蒸发,因此水蒸气不会被稀释,水蒸气所具有的蒸发潜热的密度不会下降。因此,油中改性法被认为能有效地回收水蒸气所具有的蒸发潜热。尤其是关于煤的脱水,在现有的方法中,油中改性法所需的能量被认为是最少的。但是,油中改性法中,为了将沸点高于水的油与煤分离(脱油),需要进行离心分离和超过150°C的温度下的加热操作,因此脱油工序中的能耗超过脱水工序中的能耗,尚未实现真正的商业运作。
[0005] 专利文献1 :日本专利特开2000-290673号公报
[0006] 发明的揭示
[0007] 本发明的目的是提供在含水物质处理过程中实现能量节省的方法。
[0008] 本发明提供以下发明。
[0009] 〔1〕一种含水物质的处理系统,该处理系统的特征在于,包括:脱水槽,该脱水槽用于使常温常压条件下为气体的物质的液化物与含水物质接触,并分离为处理后的所述含水物质和含有来自所述含水物质的水分的液相;蒸发器,该蒸发器用于使常温常压条件下为气体的物质从所述液相中气化;分离机,该分离机用于将气化后的所述物质的气体与排水分离;冷凝器,该冷凝器用于将所述气体冷凝成液化物;外部热源,该外部热源是选自大气、下水、温排水和地下水的两种以上的热源;外部热温度检测器,该外部温度检测器用于检测各外部热源的外部热的温度;以及外部热供给目标控制单元,该外部热供给目标控制单元基于由所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度来确定外部热源A和发出比外部热源A低的外部热的外部热源B,将所述外部热源A的外部热的供给目标控制为蒸发器, 将所述外部热源B的外部热的供给目标控制为冷凝器。
[0010] 〔2〕〔1〕中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,外部热供给目标控制单元停止向蒸发器及/或冷凝器供给外部热。[0011] 〔3〕〔1〕或〔2〕中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,还包括:压缩机,该压缩机用于对常温常压条件下为气体的物质的气体加压;以及压缩机控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差较小时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该压缩机控制单元使压缩机工作。
[0012] 〔4〕〔3〕中记载的处理系统,其中,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,所述压缩机控制单元使压缩机工作。
[0013] 〔5〕〔1〕〜〔4〕中的任一项中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,还包括: 冷却器,该冷却器用于对常温常压条件下为气体的物质的液体进行冷却;以及冷却器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差较小时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该冷却器控制单元使冷却器工作。
[0014] 〔6〕〔5〕中记载的处理系统,其中,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,所述冷却器控制单元使冷却器工作。
[0015] 〔7〕〔5〕或〔6〕中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,还包括热交换器,该热交换器用于在选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A、所述蒸发器及所述分离机的1个或2个以上的单元和选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源 B、所述冷凝器及所述冷却器的1个或2个以上的单元之间进行热交换。
[0016] 〔8〕〔7〕中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,所述热交换器是用于在选自所述蒸发器及所述分离机的1个或2个以上的单元和选自所述冷凝器及所述冷却器的1个或2个以上的单元之间进行热交换的构件;该处理系统还包括热交换器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B的温度差较小时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该热交换器控制单元使热交换器工作。
[0017] 〔9〕〔8〕中记载的处理系统,其中,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,所述热交换器控制单元使热交换器工作。
[0018] 〔10〕〔1〕〜〔9〕中的任一项中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,所述脱水槽、蒸发器、分离机和冷凝器形成回路,该回路构成为使常温常压条件下为气体的物质循环。
[0019] 〔11〕〔1〕〜〔10〕中的任一项中记载的处理系统,该处理系统的特征在于,所述常温常压条件下为气体的物质是选自二甲醚、甲基乙基醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷及丙烷的 1种或2种以上的混合物。
[0020] 利用本发明,在使用常温常压条件下为气体的物质的含水物质处理系统中,可以有效地利用各种外部热源来进行用于使所述物质液化或气化的温度调节,因此可实现下水污泥等的处理能量的节省。另外,本发明可通用地用于多种种类的各种水分含量的含水物质,例如,如果应用于煤的脱水,则可高效地获得高品质的煤。[0021] 附图的简单说明
[0022] 图1是作为本发明的处理系统的本发明的一例的处理系统01的示意图。
[0023] 图2是作为本发明的处理系统的本发明的一例的处理系统02的示意图。
[0024] 图3是表示本发明的处理系统的结构的一例的简图。
[0025] 图4是作为本发明的处理系统的本发明的脱臭装置的一例的处理系统03的示意图。
[0026] 图5是表示本发明的处理系统的结构的一例的简图。
[0027] 符号说明
[0028] 10,20处理设备
[0029] 11脱水槽
[0030] 12蒸发器
[0031] 13分离机
[0032] 14冷凝器
[0033] 15外部热温度检测器
[0034] 16外部热供给目标控制单元
[0035] 17A,17B外界气体供给风扇
[0036] 18减压阀
[0037] 22下水流道
[0038] 23A,23B 切换阀
[0039] 31压缩机
[0040] 32热交换器
[0041] 33冷却器
[0042] 34A,34B 切换阀
[0043] ;35A,;35B,;35C,;35D 切换阀
[0044] 37压缩机控制单元
[0045] 38热交换器控制单元
[0046] 39冷却器控制单元
[0047] 41下水污泥供给部
[0048] 42下水污泥
[0049] 43DME (二甲醚)液化物供给部
[0050] 44,57,60DME 液化物
[0051] 45 固相
[0052] 46 液相
[0053] 47,52,54 处理物
[0054] 48,55DME 气化物
[0055] 49水分(排水)
[0056] 50外部热源
[0057] 51外部热源的温度
[0058] 56DME气化物/液化物[0059] 实施发明的最佳方式
[0060] 本发明的处理对象是含水物质。含水物质是指包含水分的物质。“水分”是指水或水溶液,与其组成、由来等无关。可例举例如水、血液、体液、污水。“含有”是指上述水分包含在某些物质中。作为某些物质,其尺寸、成分均无特别限定,优选作为含水物质成为固体或淤浆状的形态。对于含水物质中的水分的存在形态也无特别限定,可以是包合在内部的水分,也可以是存在于位于外表面、固体粒子间、根据情况也可以位于固体粒子内侧的细孔中的水分。而且,含水物质的含水率无特别限定,通常为20〜98重量%,较好为35〜85 重量%。这些含水物质只要是包含水分的物质即可,也可以是预先进行了其它脱水处理后的物质。
[0061] 作为这样的含水物质,具体可例举例如下水污泥。这里,下水污泥是指从处理家庭排水或工业排水等的下水处理场排出的污泥,包括脱水滤饼。脱水滤饼是指将下水污泥脱水而得的固态物质。用于从下水污泥获得脱水滤饼的方法例如有利用具有滤器、螺杆、离心机、辊等的装置进行的过滤浓缩、固液分离和压榨,本发明所用的脱水滤饼可通过适当选择这些方法来获得,优选通过过滤浓缩和压榨组合而成的方法获得的脱水滤饼。作为用于制造脱水滤饼的装置,可例举带式压力机、离心脱水机、螺旋压力机等。下水污泥中(包括脱水滤饼)的水分量一般为75〜85重量% (78重量%左右)。此外,作为含水物质的其它例子,可例举煤、高分子吸收体(用过的纸尿布、生理用品等)、生物(杂草、花束、水母等)、生物质原料(木屑、剩饭、餐厨垃圾、其它的所谓废弃物)、土壤等。其中,通过应用于煤,可高效地获得高品质的煤。煤可以是采掘后的煤本身,也可以是之后经过某些脱水处理(例如油中改性法(参照日本专利特开2000-290673号公报)、使用干燥惰性气体的脱水方法(参照日本专利特开平10-338653号公报))而得到的煤,它们均可作为本发明的对象。煤的含水率通常为20〜80重量%,较好为35〜67重量%。作为煤的种类,可例举次烟煤、褐煤、 柴煤、泥煤。
[0062]〔本发明的第一实施方式的概要〕
[0063] 本发明的第一实施方式的处理系统的特征在于,包括:脱水槽,该脱水槽用于使常温常压条件下为气体的物质的液化物与含水物质接触,并分离为处理后的所述含水物质和含有来自所述含水物质的水分的液相;蒸发器,该蒸发器用于使常温常压条件下为气体的物质从所述液相中气化;分离机,该分离机用于将气化后的所述物质的气体与排水分离; 冷凝器,该冷凝器用于将所述气体冷凝成液化物;外部热源,该外部热源是选自大气、下水、 温排水和地下水的两种以上的热源;外部热温度检测器,该外部温度检测器用于检测各外部热源的外部热的温度;以及外部热供给目标控制单元,该外部热供给目标控制单元基于由所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度来确定外部热源A和发出比外部热源A低的外部热的外部热源B,将所述外部热源A的外部热的供给目标控制为蒸发器,将所述外部热源B的外部热的供给目标控制为冷凝器。
[0064] 作为脱水槽,可例举能收纳下水污泥和常温常压条件下为气体的物质的液化物的液槽等。为了提高接触效率,可根据需要制成将多个液槽通过回路串联连结的形式,也可使液槽具有搅拌装置等。
[0065] 常温常压条件下为气体的物质是指:至少在常温和常压的范围内所包括的任意温度及压力条件下以气体状态存在的物质。即,只要是在常温和常压的范围内所包括的温度A及压力B的条件下呈气体状态的物质,则也可以是在常温常压条件下所包括的温度A以外的温度及压力B以外的压力下不呈气体状态的物质。
[0066] 这里,常温是指接近外界气温的温度,一般是指-10〜50°C、特别是0〜40°C的范围。此外,常压是指与外界气压相近的压力,一般是指1个大气压左右的范围。
[0067] 作为常温常压条件下为气体的物质,具体而言优选在25°C及1个大气压的条件下为气体的物质、在0°c及1个大气压的条件下为气体的物质,最优选在25°C及1个大气压的条件下为气体、且在0°C及1个大气压的条件下也为气体的物质。
[0068] 从以较少的所需能量即可脱水的角度考虑,常温常压条件下为气体的物质优选为沸点在常温附近或其以下的物质。特别地,较好的是沸点在25°C以下,其中更好的是沸点在 IO0C以下,进一步更好的是沸点在_5°C以下。如果是沸点超过常温的物质,则可以预见,为使该物质气化需要高温的能源,脱水所需的能量增大,因此不佳。
[0069] 作为上述的本发明所使用的在常温常压条件下为气体的物质,具体可例举二甲醚、甲基乙基醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷、丙烷等。它们可使用1种,也可2种以上混合使用。其中优选的是单独的二甲醚以及二甲醚和作为具体示例的上述其它物质的混合物。
[0070] 二甲醚在1个大气压下的沸点为_24.8°C,在-10°C〜50°C的大气压下为气体。高效率的二甲醚的制造方法及制造装置例如在日本专利特开平11-130714号公报、日本专利特开平10-195009号公报、日本专利特开平10-195008号公报、日本专利特开平10-182527 号〜日本专利特开平10-182535号的各公报、日本专利特开平09-309850号〜日本专利特开平09309852号的各公报、日本专利特开平09-2867M号公报、日本专利特开平09-173863 号公报、日本专利特开平09-173848号公报、日本专利特开平09-173845号公报等中有所披露,按照其中披露的技术可以容易地得到二甲醚的制造方法及制造装置。
[0071] 分离机可以包括脱气塔,该脱气塔包括用于提高常温常压条件下为气体的物质的回收率、促进废水的分离的加热单元。还可以包括用于回收常温常压条件下为气体的物质的蒸发潜热的膨胀机。
[0072] 外部热源是指设备外的热源,在本发明中是选自大气、下水、温排水和地下水的两种以上的热源。大气是指包围装置的空气。下水是指污泥分离前或分离后的下水。温排水是指从焚烧设施或发电站等排出的温水,其温度取决于焚烧废热等。另外,地下水是指存在于地里的水,其温度取决于地热等。外部热源的外部热的温度范围随季节和设备的布局条件等而变动,大气通常为-10°C〜40°C,下水通常为15°C〜25°C,温排水通常为40°C〜 80°C,地下水通常为10°C〜20°C。其中,外部热源较好的是至少包括大气和下水中的任一种,特别是最好为大气和下水的组合。
[0073] 这些外部热源如下所述被供给至蒸发器或冷凝器,作为此时的外部热供给方法, 对于大气可使用外界气体供给风扇,对于下水、温排水、地下水可使用流道。
[0074] 外部热供给目标控制单元基于由所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度来确定外部热源A和发出比外部热源A低的外部热的外部热源B,将所述外部热源A的外部热的供给目标控制为蒸发器,将所述外部热源B的外部热的供给目标控制为冷凝器。S卩,例如在所述外部热源为大气和下水时,由外部热温度检测器检测到的大气的温度为30°C、下水的温度为15°C的情况下,将大气的供给目标控制为蒸发器,将下水的供给目标控制为冷凝器。另一方面,在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,最好是外部热供给目标控制单元停止向蒸发器及/或冷凝器供给外部热。作为这样的外部热供给目标控制单元,可例举对设置于回路上的各外部热源的上游的切换阀进行控制的单元等。
[0075]〔基于本发明的第一实施方式的示意图的说明(图1、图2)〕
[0076] 参照图1及图2对本发明的处理系统的基本概要进行说明。图1是表示作为本发明的处理系统的例子的处理系统01的示意图,图2是表示作为本发明的处理系统的例子的处理系统02的示意图。下面,首先对图1进行说明,然后仅对图2中与图1不同的部分进行说明。
[0077] 图1的处理系统01包括脱水槽11、蒸发器12、分离机13、冷凝器14、外部热温度检测器15、以及外部热供给目标控制单元16。还包括用于将下水污泥42供给至脱水槽11 的下水污泥供给部41、以及将DME液化物44供给至脱水槽11的DME液化物供给部43。
[0078] 图1所示的处理系统01中,下水污泥42从下水污泥供给部41、DME液化物44从 DME液化物供给部43分别被供给至脱水槽11。脱水槽11中,下水污泥的固相45(固体状或凝胶状部分)被分离除去,剩下的液相46被供给至蒸发器12。蒸发器12中进行DME的气化处理,气化时的温度条件及/或压力条件可以设定成比上述脱水槽11中的各条件温度更高、压力更低。温度条件及/或压力条件如以上说明所述。蒸发器12的处理物47被输送至分离机13,在这里,被分离为DME气化物48和水分(排水)49。该DME气化物48被供给至冷凝器14,被冷凝成为DME液化物60。
[0079] 处理系统01中,作为外部热源50准备了大气、下水、温排水和地下水。大气、下水、 温排水和地下水各自的温度51-1〜51-4由外部热温度检测器15检测。基于外部热温度检测器15检测到的温度51-1〜51-4,由外部热供给目标控制单元16来决定将哪个外部热源作为外部热源A以及将哪个外部热源作为外部热源B。例如,温排水51-3的温度低于大气的温度51-1时,决定将大气作为外部热源A,将温排水作为外部热源B。然后,外部热供给目标控制单元16将外部热源A(上述例中为大气)的外部热的供给目标控制为蒸发器 12,将外部热源B(上述例中为温排水)的外部热的供给目标控制为冷凝器14。
[0080] 另外,当外部热供给目标控制单元16确定了外部热源A和外部热源B的温度差、 但温度差较小或没有温度差时,外部热供给目标控制单元16可以停止向蒸发器12和冷凝器14提供外部热。此外,如果外部热供给目标控制单元16检测到外部热源之间没有温度差,则无法决定外部热源A和外部热源B,因此无法提供外部热。
[0081] 下面对图2的处理系统02进行说明。处理系统02中,将从冷凝器14得到的DME 液化物60再次供给至脱水槽11。如果仅通过DME液化物60的供给,对脱水槽11的DME供给量就已足够,则也可停止来自DME液化物供给部43的DME液化物44的供给。利用该处理系统02,可实现DME的再循环,从而实现资源保护。
[0082]〔本发明的第一实施方式的具体示例(图3)〕
[0083] 本发明的第一实施方式的处理系统示于图3。图3的处理设备10中,脱水槽11、 蒸发器12、分离机13和冷凝器14形成回路。外部热温度检测器15、外部热供给目标控制单元16及外界气体供给风扇17A和17B串联连结在回路外,用于调整使液化二甲醚气化时的压力的减压阀18被设置于脱水槽11和蒸发器12之间。另外,外部热供给目标控制单元 16将下水流道22上的第一切换阀23A和第二切换阀2¾连结。另外,虽未图示,但脱水槽 11与DME罐连接,向系统内补充DME。[0084] 第一实施方式的处理系统中,蒸发器12和冷凝器14均由外部热源进行温度调节。
[0085] 第一实施方式的处理系统中的常温常压条件下为气体的物质的通路如下所述。
[0086] 常温常压条件下为气体的物质以液化物的形式被供给至脱水槽11,与下水污泥接触,溶解其水分,然后流向蒸发器12。蒸发器12中,常温常压条件下为气体的物质与所述水分分离,再次成为过热气体。蒸发器12排出的气体和水分在分离机13中被分离为气体和排水。排水被废弃,而气体被输送至冷凝器14,通过冷却成为过冷却液(常温常压条件下为气体的物质的液化物),该过冷却液被供给至脱水槽11,再次与下水污泥接触。
[0087] 此外,下水污泥被供给至脱水槽11,在常温常压条件下为气体的物质(液体)中溶出。下水污泥中的溶解并存在于上述物质中的成分(主要是水分)的流向如图3中的虚线所示,首先以溶解并存在于所述物质(液体)中的形态到达蒸发器12。在蒸发器12中,常温常压条件下为气体的物质的液体的大部分气化,与此同时,溶解并存在于其中的水分被分离,到达分离机13。分离机13中,所述物质的蒸气和水分被分开,水分以排水的形式被除去。
[0088] 另外,外部热的供给通路如下所述。外部热温度检测器15检测到外界气体为 30°C,下水为15°C。外部热供给目标控制单元16将外界气体确定为外部热源A,使蒸发器 12附近的外界气体供给风扇17A工作,向蒸发器12输送外界气体。与此同时,外部热供给目标控制单元16将下水确定为外部热源B,将下水流道22上的第一切换阀23A切换至冷凝器侧,开始进行下水供给。
[0089] 另一方面,外部热温度检测器15检测到外界气体为0°C,下水为20°C。外部热供给目标控制单元16将下水确定为外部热源A,打开下水流道22上的第一切换阀23A,开始向蒸发器供给下水。另一方面,外部热供给目标控制单元16将外界气体确定为外部热源B, 使冷凝器14附近的外界气体供给风扇17B工作,向冷凝器14输送外界气体。
[0090] 另一方面,外部热温度检测器15检测到外界气体和下水均为20°C。外部热供给目标控制单元16不确定外部热源A和外部热源B,而使外界气体供给风扇17A停止。与此同时,外部热供给目标控制单元16将下水流道的第二切换阀2¾切换至冷凝器侧。
[0091] 由此,用图3的设备装置处理污泥时,可根据作为外部热源的外界气体和下水的温度差进行控制。即,外界气体的温度高于下水时,可将外界气体用于蒸发器的温度调节, 将下水用于冷凝器的温度调节。另一方面,下水的温度高于外界气体时,可将下水用于蒸发器的温度调节,将外界气体用于冷凝器的温度调节。
[0092] 另外,第一实施方式的处理系统中,对于外部热源的温度没有差异时的温度调节方式无特别限定。
[0093]〔本发明的第二实施方式的概要〕
[0094] 本发明的处理系统除了上述本发明的第一实施方式中的各单元外,还可以包括对常温常压条件下为气体的物质的气体加压的压缩机、以及对所述压缩机进行控制的压缩机控制单元。
[0095] 压缩机是对常温常压条件下为气体的物质的蒸汽加压的构件即可,可以是电动式的压缩机,也可以是将从回路分离出的常温常压条件下为气体的物质的蒸发潜热等回收利用的构件。
[0096] 在由外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差较小时、具体是例如小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,压缩机控制单元使压缩机工作。例如可例举对在回路上的压缩机的上游设置的切换阀进行控制的单元等。
[0097] 较好的是本发明的处理系统还包括热交换器,该热交换器用于在选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A、所述蒸发器及所述分离机的1个或2个以上的单元和选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源B、所述冷凝器及所述冷却器的 1个或2个以上的单元之间进行热交换。由此,通过设置用于在高温机构和低温机构之间进行热交换的热交换器,从而可提高系统内的能量转换效率。
[0098] 热交换器还可以包括作为其它机构的热交换器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差较小时、具体是例如小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该热交换器控制单元使热交换器工作,所述热交换器是用于在选自所述蒸发器及所述分离机的1 个或2个以上的单元和选自所述冷凝器及所述冷却器的1个或2个以上的单元之间进行热交换的构件。
[0099] 由此,即使在外部热源的温度差较小或没有时,热交换器也可利用系统内的温度差来进行常温常压条件下为气体的物质的气化。
[0100] 本发明的处理系统还可以包括:冷却器,该冷却器用于对常温常压条件下为气体的物质的液体进行冷却;以及冷却器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该冷却器控制单元使冷却器工作。
[0101] 冷却器是将从脱水槽排出的气体温度调整至蒸发器或热交换器入口的最适温度的构件,通常使用的是利用冷却水的循环的冷却器等。
[0102]〔基于本发明的第二实施方式的示意图的说明(图4)〕
[0103] 参照图4对本发明的处理系统中包括压缩机、压缩机控制单元、热交换器、热交换器控制单元、冷却器和冷却器控制单元时的概要进行说明。图4是表示作为本发明的处理系统的例子的处理系统03的示意图。下面以图4中与图1不同的部分为重点进行说明。
[0104] 处理系统03除了与所述处理系统01同样地包括脱水槽11、蒸发器12、分离机13 和冷凝器14的路径外,作为另一条路径,还包括由脱水槽11、冷却器33、热交换器32、分离机13、压缩机31和热交换器32形成的路径。压缩机31、热交换器32和冷却器33分别由压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39控制。作为热交换器32, 例举了用于进行冷却器33和压缩机31之间的热交换的热交换器。
[0105] 由外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B之间的温度差较小时或没有温度差时,压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39分别通过回路内的切换阀(未图示)的控制等使压缩机31、热交换器32和冷却器33工作。于是,从脱水槽11排出的液相46被输送至冷却器33。从冷却器33排出的处理物52被输送至热交换器32。热交换器32中在高温下进行蒸发处理。处理物M被输送至分离机13,成为DME 气化物55。若DME气化物55被输送至压缩机31,则该DME气化物55被压缩,产生DME气化物/液化物56 (气化物和液化物的混合物)。进一步地,该DME气化物/液化物56被输送至热交换器32,用于所述液相46的加热,并且DME气化物/液化物56中的气化物因冷却而被压缩,得到高纯度的DME液化物57。由此得到的DME液化物57也可以如处理系统 02(图幻所述再次被输送至脱水槽11进行再循环。
[0106]〔本发明的第二实施方式的具体示例(图5)〕
[0107] 本发明的第二实施方式的处理系统示于图5。图5的处理设备20中,在脱水槽11、 蒸发器12、分离机13和冷凝器14形成回路方面;外部热温度检测器15、外部热供给目标控制单元16和外界气体供给风扇17A、17B连结在回路外,外界气体供给风扇17A、17B分别与蒸发器12和冷凝器14连结方面;以及外部热供给目标控制单元16将下水流道22上的第一切换阀23A和第二切换阀2¾连结方面与第一实施方式的处理系统相同,因此对同一构件标以同一标号,并省略其说明。另外,虽未图示,但脱水槽11连接有DME罐,向系统内补充 DME。
[0108] 第二实施方式的处理系统中还包括压缩机31、热交换器32和冷却器33。压缩机 31位于分离机13和冷凝器14之间,通过切换阀34A和34B以可切断/连接的形态连结。 热交换器32位于冷凝器14和蒸发器12之间,与冷凝器14之间通过切换阀35B和35D以可切断/连接的形态连结。此外,热交换器32与蒸发器12之间通过切换阀35A、35C以可切断/连接的形态连结。此外,冷却器33位于脱水槽11和蒸发器12之间。外部热温度检测器15和外部热供给目标控制单元16还连结压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39,压缩机控制单元37与切换阀34A、34B连接(未图示),热交换器控制单元38与切换阀35A〜35D连接(未图示),冷却器控制单元39与冷却器33直接连接。
[0109] 第二实施方式的处理系统中的常温常压条件下为气体的物质的通路如下所述。
[0110] 首先,作为外部热源的外界气体和下水的温度差在15°C以上时,常温常压条件下为气体的物质的通路与第一实施方式的处理系统相同。即,常温常压条件下为气体的物质以液化物的形式被供给至脱水槽11,与下水污泥接触,溶解其水分,然后通过切换阀35C流向蒸发器12。蒸发器12中,常温常压条件下为气体的物质与所述水分分离,再次成为过热气体。蒸发器12排出的气体和水分在分离机13中被分离为气体和排水。排水被废弃,而气体通过切换阀35D被输送至冷凝器14,通过冷却成为过冷却液(液化物),该过冷却液被供给至脱水槽11,再次与下水污泥接触。
[0111] 另一方面,外界气体与下水没有温度差时(外界气体温度与下水温度相同),通路如下所述。常温常压条件下为气体的物质以液化物的形式被供给至脱水槽11,与下水污泥接触,溶解其水分,在冷却器中被冷却、减压,然后通过切换阀35A被输送至热交换器32,常温常压条件下为气体的物质与所述水分分离,再次成为过热气体。热交换器32排出的气体和水分在分离机13中被分离为气体和水分。水分通过切换阀34A被输送至压缩机31,然后通过切换阀35B被输送至热交换器32,通过冷却成为过冷却液(液化物),该过冷却液被供给至脱水槽11,再次与下水污泥接触。
[0112] 另一方面,外界气体与下水的温度差小于15°C时(超过0°C小于15°C时),通路如下所述。常温常压条件下为气体的物质以液化物的形式被供给至脱水槽11,与下水污泥接触,溶解其水分,在冷却器中被冷却、减压,然后通过切换阀35A被输送至热交换器32,并且通过切换阀35C被输送至蒸发器12。热交换器32和蒸发器12中,常温常压条件下为气体的物质与所述水分分离,再次成为过热气体。此外,热交换器32和蒸发器12各自排出的气体和水分在分离机13中被分离为气体和排水。排水被废弃,而气体通过切换阀34A被输送至压缩机31,然后通过切换阀35B被输送至热交换器32,通过冷却成为过冷却液(液化物)。此外,与此同时,气体通过切换阀35D被输送至冷凝器14,通过冷却同样地成为过冷却液(液化物)。这些过冷却液被供给至脱水槽11,再次与下水污泥接触。
[0113] 关于第二实施方式的系统中的外界气体和下水的温度差与蒸发器12、冷凝器14、 压缩机31、热交换器32和冷却器33的工作通路的关联进行如下说明。
[0114] 作为例1,当外界气体和下水的温度差为15°C以上时,所述关联如下所述。外部热温度检测器15检测到外界气体为30°C,下水为15°C。外部热供给目标控制单元16将外界气体确定为外部热源A,将下水确定为外部热源B,并且将这些信号发送至压缩机控制单元 37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39。
[0115] 外部热供给目标控制单元16进行控制,使得打开切换阀23B、35C、35D,关闭23A, 使风扇17A工作。
[0116] 压缩机控制单元37检测到外界气体(外部热源A)和下水(外部热源B)之间的温度差为15°C以上,关闭切换阀34A,关闭通向压缩机31的通路。热交换器控制单元38也检测到外界气体和下水之间的温度差为15°C以上,关闭切换阀35A和35B,关闭通向热交换器32的通路。此外,冷却器控制单元39也检测到外界气体和下水之间的温度差小于15°C, 使冷却器33停止。
[0117] 另一方面,例1中,当下水的温度比外界气体高15°C以上时,所述关联如下所述。 例如,外部热温度检测器15检测到外界气体为0°C,下水为20°C。外部热供给目标控制单元 16并非同样地确定外部热源A和外部热源B,而是将这些信号发送至压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39。
[0118] 外部热供给目标控制单元16进行控制,使得打开切换阀23A、35C、35D,关闭23B, 使风扇17A工作。
[0119] 此外,压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39的动作与上述例子相同。
[0120] 将下水确定为外部热源A,打开下水流道22上的第二切换阀23B,开始向蒸发器12 供给下水。另一方面,外部热供给目标控制单元16将外界气体确定为外部热源B,使冷凝器 14附近的外界气体供给风扇17B工作,向冷凝器14输送外界气体。
[0121] 作为例2,当外界气体和下水的温度差小于15°C时,所述关联如下所述。外部热温度检测器15检测到外界气体为25°C,下水为15°C。外部热供给目标控制单元16将外界气体确定为外部热源A,将下水确定为外部热源B,将这些信号发送至压缩机控制单元37、热交换器控制单元38和冷却器控制单元39。
[0122] 外部热供给目标控制单元16与例1同样地进行控制,使得打开切换阀23B、35C、 ;35D,关闭23A,使风扇17A工作。
[0123] 压缩机控制单元37检测到外界气体(外部热源A)和下水(外部热源B)之间的温度差小于15°C,打开切换阀34A,打开通向压缩机31的通路。热交换器控制单元38也检测到外界气体和下水之间的温度差小于15°C,打开切换阀35A和35B,打开通向热交换器32 的通路。此外,冷却器控制单元39也检测到外界气体和下水之间的温度差小于15°C,使冷却器33工作。
[0124] 例2中,当外界气体和下水没有温度差时(温度差为0°C时),所述关联如下所述。外部热温度检测器15检测到外界气体和下水为20°C。外部热供给目标控制单元16不确定外部热源A和外部热源B,而是将这些信号发送至压缩机控制单元37、热交换器控制单元 38和冷却器控制单元39。
[0125] 外部热供给目标控制单元16进行控制,使得关闭切换阀23B、35C、35D,使风扇17A停止。
[0126] 压缩机控制单元37检测到外界气体(外部热源A)和下水(外部热源B)之间没有温度差,打开切换阀34A,打开通向压缩机31的通路。热交换器控制单元38也检测到外界气体和下水之间没有温度差,关闭切换阀35A和35B,打开通向热交换器32的通路。此外,冷却器控制单元39也检测到外界气体和下水之间没有温度差,使冷却器33工作。
[0127] 由此,用图5的设备装置处理污泥时,可根据作为外部热源的外界气体和下水的温度差进行控制。即,首先,当外界气体和下水的温度差为15°C以上时,可利用外界气体来进行蒸发器的温度调节,利用下水来进行冷凝器的温度调节。另外,当外界气体和下水的温度差小于15°C且有温度差(温度差超过0°C )时,可利用外界气体和压缩机来进行蒸发器的温度调节,利用下水来进行冷凝器的温度调节,还可同时使用热交换器和冷却器来进行系统的温度调节。另外,当外界气体和下水的温度之间没有温度差时,可以不利用外界气体和下水,而是通过压缩机、冷却器和热交换器来运转。
[0128] 实际应用图5的设备装置来处理污泥时,当外界气体和下水之间有温度差时,通过分别利用外界气体和下水,从而无需使压缩机、热交换器和冷却器工作,因此可实现能量节省。
[0129] 例如,使用二甲醚作为常温常压条件下为气体的物质的液体,向污泥供给二甲醚。当外界气体和下水的温度差小于15°C时,需要将压缩机维持在入口压力和温度为 0. 51MPa、25°C、且出口压力和温度为0. 78MPa、39°C的状态。与此不同的是,当外界气体和下水的温度差为15°C以上时,无需进行上述的压缩机的压力和温度的调节,因此可实现能量节省。

Claims (8)

1. 一种含水物质的处理系统,其特征在于,包括:脱水槽,该脱水槽用于使常温常压条件下为气体的物质的液化物与含水物质接触,并分离为处理后的所述含水物质和含有来自所述含水物质的水分的液相;蒸发器,该蒸发器用于使常温常压条件下为气体的物质从所述液相中气化; 分离机,该分离机用于将气化后的所述物质的气体与排水分离; 冷凝器,该冷凝器用于将所述气体冷凝成液化物;外部热源,该外部热源是选自大气、下水、温排水和地下水的两种以上的热源; 外部热温度检测器,该外部温度检测器用于检测各外部热源的外部热的温度;以及外部热供给目标控制单元,该外部热供给目标控制单元基于由所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度来确定外部热源A和发出比外部热源A低的外部热的外部热源B,将所述外部热源A的外部热的供给目标控制为蒸发器,将所述外部热源B的外部热的供给目标控制为冷凝器。
2.如权利要求1所述的处理系统,其特征在于,在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,外部热供给目标控制单元停止向蒸发器及/或冷凝器供给外部热。
3.如权利要求1所述的处理系统,其特征在于,还包括:压缩机,该压缩机用于对常温常压条件下为气体的物质的气体加压;以及压缩机控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B 各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该压缩机控制单元使压缩机工作。
4.如权利要求1所述的处理系统,其特征在于,还包括:冷却器,该冷却器用于对常温常压条件下为气体的物质的液体进行冷却;以及冷却器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B 各自发出的外部热的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该冷却器控制单元使冷却器工作。
5.如权利要求4所述的处理系统,其特征在于,还包括热交换器,该热交换器用于在选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A、所述蒸发器及所述分离机构成的组中的1个或2个以上的单元、和选自由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源B、所述冷凝器及所述冷却器构成的组中的1个或2个以上的单元之间进行热交换。
6.如权利要求5所述的处理系统,其特征在于,所述热交换器是用于在选自由所述蒸发器及所述分离机构成的组中的1个或2个单元、和选自由所述冷凝器及所述冷却器构成的组中的1个或2个单元之间进行热交换的构件;所述处理系统还包括热交换器控制单元,在由所述外部热供给目标控制单元确定的外部热源A和外部热源B的温度差小于15°C时,以及在所述外部热温度检测器检测到的外部热的温度没有差异时,该热交换器控制单元使热交换器工作。
7.如权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述脱水槽、蒸发器、分离机和冷凝器形成回路,构成该回路以使常温常压条件下为气体的物质进行循环。
8.如权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述常温常压条件下为气体的物质是选自二甲醚、甲基乙基醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷及丙烷的1种或2种以上的混合物。
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