JP2007519520A - 高度汚染物質処理システム - Google Patents

Abstract

汚染除去システム、及び方法が開示されている。一実施例において、システム（３００）は、汚染気体溶液を受け取り、吸収サイクル中に、汚染気体溶液から汚染物質を実質的に全て取り除くよう設定された、第一吸収／脱着サブシステム（２２５）より成り、一方、第二サブシステム（２３０）は、脱着サイクル中に、捕らえた汚染物質をパージするように設定されている。排出システム（２５５）は、脱着サイクルで動作している、前記サブシステム（２２５）から脱着サイクルのはじめに、潜在的可燃性ガスがパージされるよう、脱着サイクルで動作している、前記サブシステム（２２５）から潜在的可燃性ガス組成を、前記システム（３００）に戻すよう設定されている。熱源（２５５）は、各脱着サイクル中に前記吸収／脱着サブシステム（２２５、２３０）から、気相状態の汚染物質を取り除くため、吸収／脱着サブシステム（２２５、２３０）に吸収された、汚染物質を加熱するよう設定されている。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、本願で共通して割り当てられて、すべての目的の参照でここに取り入れられる、２００４年１月２７日に出願された、米国仮出願番号第６０／５３９，５５９号、発明の名称「高度汚染物質処理システム」および、２００４年８月３日に出願された、米国仮出願番号第６０／５９８，３０２号、発明の名称「位相抽出技術」の利益を享受する。

ここに開示されている実施例は、一般的に汚染処理システムに関連し、より具体的には、費用効率的な高流量での媒体の汚染除去のための、高度汚染物質処理システムと方法に関連する。

さまざまな工業工程は、汚染蒸気又は気体を生成する。これらの蒸気及び気体は大気中に汚染物質を開放するのを防ぐよう、処理されるべきである。他の産業は最終生成物、すなわち塗装用塗料を含む、気体を生成する。最終生成物の回収は、製造工程の歩留まりを上昇させる。これら及び他の適用に機能させるため、気流を処理するさまざまな工程が開発されてきた。それぞれは、標準気（ガス）流から、汚染気体を取り除くことを追求している。

吸収工程は特に有用な技術である。吸収工程は広い範囲の気流成分を取り除く。吸収工程は吸収段階及び脱着段階を含む。吸収段階中は、気流は、粒状活性炭又はゼオライトの形状の吸着剤と接触させられる。気体は分子引力によって、吸着炭、またはゼオライトの表面に付着する。吸収された気体は、脱着段階中に回復される。これら通常、圧力を下げる、又は温度を上げることによって開放される。典型的な温度上昇の方法は、蒸気の注入である。従来工程においては、回復された脱着気体は、しばし燃焼、又は吸収／脱着装置からの脱着流の冷蔵装置下流において液体に変換される。

光触媒汚染除去システム（又は他の高度酸化汚染除去工程）は、通常さまざまな適用における排水の有機汚染物質を処理に費用効率的である。しかしながら、著しい流量で汚染除去される排水がある場合や、又は汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（すなわちアルカリ性又は塩化物イオン）がある場合は、そのような光触媒システムに関連する費用が法外、または手が出せないほど高くなることがある。この上昇した費用に複数の理由が含まれるかもしれないが、手が出せないほどの費用の一般的な主な原因には、そのようなシステムの典型的な線形設計と、その高い資本費である。必要とされているのは、費用効率の良い方法で、高流量で媒体を汚染除去できる汚染除去システムと方法である。

上述の増大したコストを克服するためには、媒体の汚染除去の新システムと方法が本文に開示されている。開示されたシステム及び方法は、しばし高流量適用とともなう、増大した資本コストを被ることなく、また他の従来システムが効率的でないとき、汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（例えば、アルカリ性又は塩化物イオン）がある場合、適用することの出来る、費用効果的な高容量汚染除去を可能にする。新技術は、汚染除去を行うため、汚染媒体を大気中（すでに大気中にない場合）変換し、次に工程は汚染物質を水相に戻す。大気中における汚染除去に続き、汚染媒体は、汚染物質を媒体から分離する分離器を通ることができ、そして次に媒体は、処理システムの入力に再循環して戻る。したがって、そのような分離の後の、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の破壊に関連する費用を避けることが出来、高流量排水の汚染除去が出来る。

開示されたアプローチを通して、爆発の危険を回避する、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、及びキシレン（ＢＴＥＸ）などの特定のＶＯＣは、熱酸化器において費用効率的に使用するには、通常希薄すぎるという事実、「高沸点溶剤」は、周囲加圧活性炭素繊維（ＡＣＦ）層脱着の使用を妨げる事実、及び生物学的汚染除去システムは、通常寒い環境では、上手く機能できないなどの，従来システムによって対応されなかったいくつかの欠陥を克服することができる。爆発の危険を回避するためには、解決策は、ＶＯＣ成分を水相（溶解限度内）又は窒素環境に保つ、及び汚染除去システム内のＡＦＣ層に酸素の蓄積を防ぐことを含む。熱酸化器としてＢＴＥＸの使用に対応するためには、開示された技術は、酸化の前にＢＴＥＸ質量集中をする。次に、高沸点溶剤の問題に関して、ＢＴＥＸを濃縮するためにＡＣＦを使用することは、脱着温度が最低沸点の１４０度を超える場合にのみ達成することが出来る。経済的制約、及びＡＣＦの加水分解の原因で、直接の蒸気は通常実行不可能である。ＡＣＦ層の直接蒸気再生成において、１４０度の高沸点を得るには、ＡＦＣ容器は、圧力容器でなくてはならず、通常高コストである。したがって、ＡＣＦ層は、従来希望する温度に達成するのに間接加熱を必要とした。

処理要求事項への開示されたアプローチは、相抽出技術（ＰＥＴ）システムも含むことができ、これは、揮発性有機生成物回復（ＶＯＰＲ）とも呼ばれる。システムは、ＶＯＣ（ＢＴＥＸなどの）を流入汚染水から排気手段で排気し、ＶＯＣをＡＣＦ層に吸収濃縮し、濃縮されたＶＯＣを要望通り気体又は液体として回復する。ＡＣＦ層は温水ボイラーを使用して再生成され、熱交換器を使用して、要求された温度条件に達する。いくつかの実施例においては、脱着前にＡＣＦから可燃性組成を取り除くため、窒素パージガスが用いられている、または別の方法として、一つのＡＦＣ層（その脱着サイクルの始まり）から可燃性組成をパージし、２番目のＡＣＦ層（脱着サイクルで動作している）に移動するために、高沸点溶剤が使用されている。

一つの側面において、汚染除去システムが開示されている、そして一実施例では、汚染物質を含む水溶液を受け取り、水溶液と汚染物質の少なくとも一部を汚染ガス状溶液に変換するよう設定された排気手段を含む。汚染媒体がすでに気相にある場合（例えば塗装ブースの空気等）、排気手段は用いられない。さらに、本実施例においては、汚染除去システムは、汚染ガス状溶液を受け取り、汚染ガス状溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定されている、吸収／脱着サブシステムを含む。また、吸収／脱着サブシステムから残りのガス状溶液を受け取り、残りのガス状溶液に存在する汚染物質を水分の含まれない生成物にするため、残りのガス状溶液を水性凝縮物に濃縮するよう設定されたコンデンサを含んでいる。そのような実施例においては、水性凝縮物を受け取り、残りの水性凝縮物から、水分の含まれない生成物を、実質的に全て分離するために設定されている分離器と、さらに分離器によって分離された水分のない生成物を、受け取るように設定された排気手段もシステムに含まれている。

別の側面においては、本書に開示されているように構成された汚染除去システムは、汚染物質を含む水溶液を受け取り、水溶液と汚染物質の少なくともひとつを汚染ガス状溶液に変換するために設定された排気手段から成る。再び、汚染媒体がすでに気相にある場合、排気手段はシステムに必要ない。さらに、システムの本実施例は、一つのサブシステムが吸収サイクル中に汚染ガス状溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定され、一方他のサブシステムは脱着サイクルのはじめに捕獲された汚染物質をパージするように設定された、一番目と二番目の吸収／脱着サブシステムを含む。そのような実施例においてまた、脱着サイクルの最初に、脱着サイクルで動作しているサブシステムから、潜在的可燃性ガス組成をパージするように、システムは、脱着サイクルで動作しているサブシステムから、潜在的可燃性ガス組成をシステムに戻す排出システムを含む。熱源は、それぞれの脱着サイクル中に気相にある吸収／脱着サブシステムから汚染物質を取り除くため、吸収／脱着サブシステムに吸収された汚染物質を熱するよう設定されている。

図１を参照し、図示されているのは、ここに開示されている原則に従う、大流量処理システム１００の一実施例である。システム１００は、汚染除去のためにシステム１００に入る前に汚染媒体を保持することの出来る、貯蔵タンク１１０を含む。汚染媒体の例には、大型船のバラスト適用に見られるような海水、ならびに汚染除去が必要な淡水貯水池などを含むことが出来る。そのような淡水適用は、半塩水の汚染除去（すなわち、海水が淡水供給を汚染した場合）又は高アルカリ度の地下水（すなわち石灰石鉱床に隣接して存在する水）用にすることができる。したがって、開示された技術は、汚染除去される著しい流量の排出がある場合、また、汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（すなわち、アルカリ性又は塩化物イオン）がある場合でさえも、さまざまな適用における排出の有機汚染物質処理に効果的である。加えて、開示された技術は、下記に論じられているように、ガス状媒体の汚染除去するために用いることもできる。

開示されたシステム１００で、排水の汚染除去をする第一歩は、従来排気手段１２０を使用し、排水から大部分（又は全て）の汚染物質（又はＶＯＣ）を取り除くことである。排気手段１２０は、従来設計でもよく、ＶＯＣを大気中又は状態に置き、汚染処理された水は排気サンプに集められ、継続的に排出される、及び／又は冷却水として使用される。汚染物質が排気手段１２０により排気されると、水は排出され、ＶＯＣは大気中に置かれる。汚染媒体が、気相にある場合（すなわち、ペイントブースからの汚染空気）、排気手段１１０は用いられない。ＶＯＣを含む空気がシステム１００の別の部分に移送される。これらの利益を達成するには、ＶＯＣを含む空気は、従来設計でも良い送風機１３０を使用して移送される。送風機１３０は、ＶＯＣを含む空気を排気手段１２０を通し、また、工程のサブシステム１４０の吸収／脱着サイクルを通して送る。

汚染除去工程の吸収／脱着サイクル１４０は、送風機１３０による送風からＶＯＣの大多数又は全てを取り除くために用いられている。例示的な実施例において、このステージ１４０は、汚染空気を浄化するため、活性炭繊維（ＡＣＦ）を使用して達成することが出来る。ＡＣＦ浄化は、すぐに水蒸気蒸留され、広い表面積をもち、高流量の水と高質量負荷のＶＯＣに最適である。排気手段及びＡＣＦ浄化システムの例は、本願で共通して割り当てられて、すべての目的の参照でここに取り入れられる、２００３年１０月１０日に出願された米国出願番号第１０／６８３，０７７号、発明の名称「光触媒処理のシステムと方法」に詳細に論じられている。

ＡＣＦ浄化システムを使用する主要な利点の一つは、上述の通り、ＡＣＦが蒸気で生成されるとき、早急に再生成され、蒸気が濃縮された後（下記参照）、有機汚染物質の大多数は、フリー生成物（汚染物質の溶解度によって、総有機負荷の９８％−９９％）として回復される。したがって、汚染物質の種類と用途によって、フリー生成物は再使用することが出来る。さらに、システム１００は、図示されているように、吸収／脱着サイクル１４０において処理された空気は、送風機１３０に戻って再循環（点線で表示）し、システム１００のこの部分に閉ループを作り出すように設定されても良い。もちろん、吸収／脱着サイクル１４０がＡＣＦ吸収の点から論じられているが、本開示システム１００は、いずれの特定タイプの吸収システムに限定されない。

大多数、又は全てのＶＯＣが吸収／脱着サイクル１４０中に取り除かれた後、残りの汚染物質は（通常浄化工程のこの段階での蒸気の形式で）、コンデンサ１５０に移送される。コンデンサ１５０は、汚染蒸気を濃縮物質に濃縮し、ＶＯＣの溶解度がかなり超えているため、大多数の汚染物質をフリー生成物に濃縮するように設定されている。蒸気濃縮物及びフリー生成混合物はコンデンサ１５０から濃縮物貯蔵タンク１６０に保存される。システム１００のこの部分の例はまた、上記に参照されている特許出願にも見られる。コンデンサ１５０と、濃縮物貯蔵タンク１６０の両方は従来設計でも良く、一方本汚染除去システム／工程にともなう利益を維持する。

残りのＶＯＣを含む濃縮物質が、濃縮物質貯蔵タンク１６０（濃縮されたあと、液体の形状で）に移動された後、濃縮によって存在する少量の排水から残りのＶＯＣを分離するため、分離器を使うことが出来る。図で示された実施例においては、コアレッサ又はデキャンタ分離器１７０の形の分離器を、排水からＶＯＣを分離するのに使うことが出来る。例示的なコアレッサ／デキャンタ分離器１７０はまた、上記に参照されている特許出願に見られる。このタイプのコアレッサ／デキャンタ分離器１７０を用いる利点は、密封されていることである。結果として、コアレッサ／デキャンタ分離器１７０から気体が排出されず、したがって、使用中の爆発の危険が少ししか、もしくは、ない。したがって、このタイプの分離器は、さらに汚染除去システム１００を密封、または密閉する（排気しない）。

コアレッサ／デキャンタ分離器１７０によって分離されると、結果として生じる生成物を扱ういくつかのアプローチを示すことが出来る。まず、ＶＯＣは、例えば、１９９５年１０月３１日に発行された、米国特許第５，４６２，６７４号、発明の名称「光触媒汚染除去システムおよび方法」に開示されている種類の、光触媒システム１８０（点線で示されている）に移送することが出来る。そのような光触媒システム１８０は、残りのＶＯＣを破壊するために用いることができ、よってそこから排出される排水が汚染除去される。光触媒システム１８０の出力は、次に環境又は再利用のため安全に放出することが出来る。汚染除去システム１００のほかの選択肢は、コアレッサ／デキャンタ分離器１７０（図１に点線で示されている）からの排水出力に更なる浄化１９０を含めることである。このアプローチが選択され、粒状活性炭（ＧＡＣ）を使用する工程など、更なる炭素浄化が使用された場合、この工程の出力は排出又は再利用することが出来る。

しかしながら、一番目と二番目の選択肢は通常高流量適用には費用がかかることから、システム１００の三番目の選択肢は、光触媒システム１８０又は更なる浄化を使用せず、凝集した排水を処理システム１００のはじめのフィードに戻し、単純に再利用／再循環することである。これは、残りの汚染物質のある排水を、例えば貯蔵タンク１１０に戻す、再循環（実線で示されている）させ、よって、汚染除去システム１００全体を閉ループにする。この新しい方法によって排水を再循環させることにより、閉ループシステム１００を生成し、高流量用途の費用効率的な選択肢が作られる。もちろん、開示されたシステム１００は、排水の再循環中、さらなるタイプの浄化を包含するのに十分広範である、もしくは、まったくそれ以上の浄化を必要としない。

図１の実施例では、汚染された水性媒体から始め、水性媒体を大気中に移動し、そしてシステム／工程の最初に戻す再循環のため、媒体を大気中から水相に移動することによって、ＶＯＣの汚染除去に、新汚染除去システム及び工程が提供されている。さらに、排水の再循環を含む開示されたシステム／工程は、常温工程であり、よって汚染除去工程中に、温室効果ガスが生成されない。またこの新しいアプローチでは、いかなる化学物質の破壊がない。かわりに、全ての汚染物質は、再使用、又は廃棄のため、フリー生成物として最終的に収集される。さらに、そのような廃棄は、低容量および高ＢＴＵ値が存在することから、低コストである。

さらに、排気手段１２０への注入口気流又は給水は、コンデンサ１５０の中の蒸気を冷却するために使用することが出来、濃縮物を形成するための冷却水の必要性を取り除く。また、工程の吸収／脱着サイクル１４０およびコアレッサ／デキャンタ分離器１７０からの空気出力のための閉フィードバックループを持つシステムを作成することによって、上述の通り、システムは、汚染水のみが入り、処理された水とフリー生成物を出すように設計することが出来る。よって、唯一のシステム／工程への外部入力は、蒸気（吸収／脱着サイクル１４０での）とシステムのさまざまなポンプや構成部品に電力供給する、電源である。したがって、一般的に、システム／工程は化学物質フリー操作になり、瞬時ＯＮ／瞬時ＯＦＦ動作を持ち、排出許可の必要性を取り除く。

次に図２を参照すると、開示された原則に従い構成された、汚染物質処理システム２００のほかの実施例が図示されている。特に、この実施例は、図１に図示されている実施例とは異なり、ＶＯＣが水がない形式（すなわち、生成物回復の時に水が存在しない場合、フリー生成物を水から分離する必要がない）で回復されることから、コアレッサ １７０の最終段階及び任意の光触媒システム１８０の使用を排除する。

図２の実施例は、汚染排水２０５（又は他の汚染媒体）の汚染除去をするために、排気手段２１０を依然用いる。汚染媒体は、汚染除去工程のフロントエンドで、フリー生成物のスラグを取り除き、下流機器を軽減するため、流体ポンプ２１５を通して、オイルインラインコアレッサ２２０の前工程（ＯＩＬＳ）に、送り込まれる。例として、そのような技術は、オイルタンカーなどの、大型船によって使用されるバラスト水の汚染除去に使用することが出来る。多くの寄港費用は船の滞在日数に基づくことから、そのような適用は、汚染除去システムに非常に高い流量を要求する。そのような例では、ポンプ２１５は、１１４００ｌｐｍ［３０００ｇｐｍ］＠１２０ｋＰａ［２０ｐｓｉａ］を与える。ここから、残りの汚染媒体は、約直径３．６５ｍ［１２’］×高さ１２．１９ｍ［４０’］の寸法で、充てん全体の圧力降下が２．２ｋＰａ［９”Ｈ_２Ｏ］の充てん式排気層でもよく、排気手段２１０に送られる。排気手段２１０はまた、冷環境で動作する場合、凍結防止のためヒートトレースシェルがあってもよい。以前のように、汚染媒体からの汚染物質（ＶＯＣ）の大部分は、ＶＯＣを大気中／大気状態に変えることによって、排気手段２１０で排気される。上手く汚染除去された排水は、システム出口２２２を通して排気手段２１０から排出される。さらに、水がないＶＯＣ液体生成物は、収集ポイント（図示せず）へのライン圧力の下、コアレッサ２２０から自動的に排出することが出来る。再び、汚染媒体がすでに気相（例えば汚染空気）の場合、コアレッサ２２０と排気手段２１０は必要ない。

ＶＯＣを含む空気は、送風器２４０を使用して、ＡＣＦ層のグループ２２５、２３０、２３５に移送される。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、吸収サイクル中、残りのＶＯＣが通過空気から取り除かれ、脱着サイクル中、汚染除去工程の吸収サイクル中に再び使うことが出来るように、フィルターモジュールが再生成される、上記の図１に関して論じられた吸収／脱着サイクルを与える。また本実施例において、吸収サイクル中にＡＣＦ層２２５、２３０、２３５によって汚染空気からＶＯＣが取り除かれると、残りの汚染除去された空気又は気体は、システム２００の外へ排出又はシステムに戻して再利用される（例えば、換気装置空気、又は存在する場合、おそらく排気手段２１０に戻る）例示的な実施例においては、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、約１６００ｋｇの総ＡＣＦ（５３３ｋｇ／層）を与え、各１５０００ｃｆｍで動作する。

図示されている実施例において、２つのＡＣＦ層は常時活発に汚染物質を吸収し、一方３番目のＡＦＣ層はこのとき、脱着／冷却する。各層の例となる大きさは、約直径０．７５ｍ（３０”）又は０．６９ｍ角の排気ダクトのついた、直径２．３２×高さ３ｍ（１２．７ｍ^３）でもよい。排気手段２１０と同様に、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、凍結防止のためにヒートトレースシェルを含むことが出来る。層２２５、２３０、２３５のＡＦＣ媒体は、最も鋭い破過曲線と最も効率的な吸収を可能にするため、出来る限り厚く最適化される。結果として、ＶＯＣは排気手段２１０に戻った窒素で、媒体に吸着される。有利な実施例においては、吸収はおよそ３時間持続する。

図２のシステム２００はまた、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の脱着サイクルのはじめに使用する、窒素ループ２５０の形式の排出システム又排出システムサブシステムを含む。より具体的には、脱着サイクルのはじめに、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５（汚染除去工程の吸着サイクル中に蓄積する）に保持された汚染物質は、取り除かれる、又はパージされることにより、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、他の吸収サイクル中にすぐに使用することができる。これは、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の「再生成」である。上述の通り、図１のシステム１００におけるＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の再生成は、上記ベースの工程を使用して達成される。一方、図２のシステム２００では、再生成は湿熱である蒸気でなされず、むしろ抵抗加熱、加圧温水コイル２５５、又は他のタイプの乾熱の生成器を通して、「乾熱」でなされる。

乾熱での脱着は、圧力容器（通常システムを高額にし、同時に特大の機器にする）なしで、沸点＞１００度（すなわち「高沸点溶剤」）でのＶＯＣの動作を可能にする、１００度以上での温度での脱着を可能にする。システム２００は、ＡＣＦ層熱冷サイクル、圧縮ガス冷却、および温水ボイラー２５５（オンデマンド熱は循環ポンプと１５０度／Ｃ＠４７０ｋＰａの熱湯により与えられる）からのエネルギーを回復するため、熱的に統合される。希望する場合、寒冷処理された媒体を（すなわち、この例では汚染海水）、液体冷却材として使用することが出来る。相対湿度は、従来設計で見られる押し込み送風器とは対照的に、排気手段２１０の吸出し送風器を使用して１００％ＲＨ未満に維持されている。さらに、熱交換器（ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５へのボイラー２５５のループによって与えられる）のタイミングは、ＡＣＦ吸収／脱着サイクルと対応する。交換器の下降制御は、必要なところにエネルギーを導くことを可能にする。

図示されたシステム２００において、窒素循環は排気手段２１０窒素ループ、及び脱着窒素ループ２５０の二つのループからなる。窒素量は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５が吸収から脱着サイクルに切り替わるたび、窒素充填ラインを通して、２つのループの間で交換される。より具体的には、排気手段２１０は、閉窒素ループを使用する。定期的酸素排出は、排気手段２１０に直接入る窒素貯蔵タンク２６５から構成されている。貯蔵２６５からの窒素の流れは、適切なＡＣＦ層パージ率を与えるため、制御されている。温水ボイラー２５５によって１４０度までに最終加熱する前に、戻ってきた熱蒸気と最初に交換される。脱着された窒素／ＶＯＣ蒸気は、熱交換され、通常６５０ｋＰａ［９５Ｐｓｉａ］に再圧縮される前に液体／気体交換器においてさらに周囲条件に低減される。液体ＶＯＣは、定期除去のため、窒素貯蔵タンク２６５に収集される。

乾熱の使用はまた、層の中の分子を分解し、望ましくない副生成物を生成する、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５中の加水分解反応を取り除く。さらに乾熱はまた、完全に生成物回復を可能にする（すなわち生成物が水相に失われない）。そのような実施例において、図１に見られるオフガス回復システムは、回復のため、ＶＯＣガスを液体に圧縮するコンプレッサシステム２６０に置き換えられる。より具体的には、そのようなコンプレッサはＶＯＣを窒素ループ２５０によって供給された窒素から分離し、ＶＯＣがＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から出る搬送構造を備える。結果として生じる液体ＶＯＣは、タンク２６５に収集され、システム２００から送り出される。さらに水から排気された酸素は、相の脱着および冷却の後、破過の前にＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の排出に必要とされたように取り除かれる。補給窒素は、窒素貯蔵２６５により、ＡＣＦ層ループの排気手段へ供給される。

よく知られている通り、汚染除去工程中のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５における可燃分子および／又は組成の蓄積は、汚染除去システム内に爆発のリスクをもたらす。上記に紹介されている窒素ループ２５０は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の可燃ガス組成の存在を取り除くことにより、爆発の可能性を低減又は除去するため本実施例に提供されている。ほとんどの実施例において、酸素はＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に存在することがあり、よって開示された窒素ループ２５０は、不燃性窒素と置き換えることによって、ろ床から可燃性酸素組成を強制的に出す働きをする。結果として、図１のシステム１００の選択肢であるＡＣＦ層から排気手段２１０に戻す気体を供給するよりも、図２のシステム２００の窒素ループ２５０は、ＡＣＦ層における酸素（または他の潜在的可燃性気体組成）の継続的な存在を防ぐ役割をし、したがってシステム２００における爆発の可能性を低減する。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素が強制的に排出されると、次に必要に応じ処理することが出来、一方窒素は、他のときに同じように使用するために、窒素貯蔵２６５に一巡して戻る。

例示的な実施例において、窒素圧力は加熱および冷却操作、排気サンプ水柱の変動、水の変動、放出、補給流量により変動する。窒素ループ２５０の過圧力、及び過小圧力は、高信頼性およびフェイルセーフ真空破壊装置、圧力逃がし弁、およびＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に主に位置する質流量調整、ならびに、常気圧を維持するよう制御された窒素貯蔵２６５によって管理される。排気手段２１０サンプレベルは、機械的圧力制御システムとして使用することが出来る−過圧力はオーバーフローによって軽減され、過小圧力は窒素補給弁を機械的に開けることにより軽減される。さらに、そのような実施例における、窒素ループの最大許容酸素濃度は、特定されるべきである。全ての発火源は、特別な送風器、材料、適切な設置、本質安全センサーおよび制御、ならびに同等物を使用することにより取り除かれる。

そのような実施例における理想的な脱着は、単一層容積の高ＶＯＣパージガスの栓流である。これは最適な事例である一方、実践的な事例では、最大限の脱着を確実にすると同時に、パージガスを最小化する。例示的な実施例において、図２のシステム２００の基本的脱着順序は、以下の通りである（第一の層２２５は、第三の層２３５の吸収実行時間に勝り、一方第二の層２３０は、脱着のためオフラインにされる）：

１. 第二ＡＣＦ層２３０は、流入、流出弁を閉じることにより排気手段２１０から隔離される。
２. 窒素パージ流出弁は開くだけである。
３. ＡＣＦ層２３０は、加圧温水コイル及び蒸気拡散によって加熱される。
４. 窒素コンプレッサは、層圧力を一つの大気中に均一化し、維持するため、加熱された窒素と脱着した蒸気をＡＣＦ層２３０の外に引き出し始める。
５. 最後の沸点に到達した後（１４０度／Ｃ）窒素脱着注入口が開かれ、コンプレッサは、窒素（１２．３Ｍ^３／ｍｉｎ）の３層量を循環させるため上昇する。総加熱時間は３０分である。
６. 第二のＡＣＦ層２３０は、全ての弁を閉じることにより隔離される；ＶＯＣ除去が完了する。温水加熱が停止する。
７. 第二のＡＣＦ層２３０は、排気手段ガスを熱質量管理されたレートに冷却させるため、流入弁をゆっくり開けることにより冷却される。流出弁は排気窒素ループに完全に開けられる。
８. 動作温度（名目上６０度）まで完全に冷却された時、層２３０は、吸収のためオンラインにされ、第一のＡＣＦ層２２５は脱着のためオフラインにされ、上記の工程が層２２５に繰り返される。
そのような実施例では、完全な脱着／冷却サイクルは通常一時間続く。吸収実行時間の最初の２時間に酸素放出するため、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５が必要に応じ使用される。

したがって、図２に示されたシステム２００は、ＶＯＣ又はＢＴＥＸなどの他の汚染物質、および汚染除去システムに使用されたほかの溶液の事実上完全な生成物回復を与えることにより、既知の技術を改善する。そのような実施例では、この層抽出技術は窒素の入った流入水からＶＯＣを排気し、ＡＣＦ層にＶＯＣを吸収して、凝縮し、また濃縮されたＶＯＣ生成物を液体として回復する。表１は、上述したバラスト水の例に関するシステム２００に例示的な処理要求事項を示す。

従来技術およびシステムを超える利点は、システムは再利用のため汚染物質から閉ループ気流であること、空気／ガス排気源が無いこと、爆発の危険性がないこと、システム構成部品の高耐用年数、最小限の修理または消耗品、北極圏環境での動作、環境保護庁からの許可の必要性のないこと、模範的な動作、及び保全費用は、汚染水百万ガロンごとに２５０ドルであること、などを含む。表２は、開示されたアプローチに可能な、模範的なＡＣＦ脱着シナリオを示している。もちろん、各適用は最善の結果を得るために、独自の調整を必要とすることがある。

次に図３を参照すると、ここに開示されている原則に従い構成された、汚染除去システム３００が図示されている。本開示例は、図２に図示された開示例と異なり、酸素などの、可燃性分子のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５のパージを補助するため、窒素ループの使用を排除する。より具体的には、排気手段２１０を使用し、汚染海水２０５（又は他の汚染媒体）の汚染除去するため、図３のシステム３００が本開示例に再び用いられている。汚染媒体は、ポンプ２１５を通し、以前のように、媒体の中のいくつかの汚染物質（ＶＯＣ）が排気手段２１０で、ＶＯＣを大気中／大気状態に変えることにより排気される、排気手段２１に送られる。排気手段２１０内で上手く汚染除去された排水は、システム出口２２２を通して排気手段２１０より排出される。

以前のように、汚染媒体がすでに、汚染空気のように気相の場合、排気手段２１０は必要ではない。次に、また以前と同じように、ＶＯＣを含む気相は、送風器２４０を使うＡＣＦ層２２５、２３０、２３５のグループに移送される。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、吸収サイクル中に残りのＶＯＣが通過空気から取り除かれ、また脱着サイクル中ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は再生成され、汚染除去工程の吸収サイクル中にもう一度使うことの出来る、上述の吸収／脱着サイクルを備える。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５により、ＶＯＣが汚染空気から取り除かれると、残りの汚染除去された空気又はガスは、上述の通り、システム２００から排出される又は再利用される。

汚染除去工程の吸収サイクル中、図２のシステム２００と同じように主として機能しているが、図３のシステム３００は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の脱着サイクルに異なるアプローチを与える。具体的には、図２のシステム３００は、窒素ループ（例えば、図２のループ２５０）の使用を排除する。上述の通り、窒素ループは、各モジュールの脱着サイクル中に、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素（又は他の潜在的可燃性分子および／又は組成）を取り除くため、実行することができる。窒素ループでは、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素を上手く取り除く一方、ループそのものは、通常蓄積酸素を排出するため、供給しなければならない。さらに、ループの中の窒素は、その動作を確実にするため、定期的に補充されている。また、窒素ループ適用では、図３の実施例にはもう必要とされない、酸素センサーが通常使用されている。

ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素、又は他の潜在的可燃性ガス組成をパージする、図３のシステム３００の具体的な機能は、比較的単純である。システム３００の動作のある時点において、第一のＡＣＦ層２２５は吸収サイクルで動作しており、よってそこを流れる気体媒体からＢＴＥＸなどのＶＯＣを取り除いている。吸収サイクルで所定の時間動作した後、第一のＡＣＦ層２２５のＶＯＣは、規定の限界を超えて蓄積し、これは、ＡＣＦ層２２５は、蓄積した汚染物質を取り除き、ＡＣＦ層２２５を再生成するため、脱着サイクルに切り替えられるべきだと言うことを意味する。したがって、本実施例において、第一ＡＣＦ層２２５は、熱源を使用して加熱されており、図示された実施例では、温水ボイラー２２５である。

ボイラー２５５は、高熱エネルギーを生成し、その熱を各脱着サイクルにあるときに（各ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、必要に応じて従来弁を使用して、閉じられてよい）、個別のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に届けるため使用される。例えば、第一ＡＣＦ層２２５において、脱着サイクルの始めにある容量の空気があり、その容量の空気は可能であれば、爆発の危険性を低減するため（通常酸素、または酸素ベースの組成が存在するため）、ＡＣＦ層２２５から取り除かれるべきである。よって、図３のシステム３００の実施例では、第一ＡＣＦ層２２５の内容物は、ボイラー２２５を使用して加熱され、よって層２２５内の圧力が上昇し、空気を外に出す。より具体的には、蒸気の圧力と、層２２５内の汚染物質の沸騰（それらの汚染物質が、加熱により液体から蒸気に変化する時さらに圧力が上昇する）の組み合わせが、層２２５の中に全体的な圧力を生成し、潜在的可燃性ガス組成を層２２５から強制的に出す。次に、ただこれらのガス組成を大気中に排出するよりも、ガスは、最初の層２２５から、現在吸収サイクルで動作し（すなわち排気手段２１０から送られた流入汚染空気を汚染除去している）、近接する第二ＡＣＦ層２３０に送られる。第二ＡＣＦ層２３０の吸収ステージは、次にその移送されたガス容量の少量のＶＯＣ（例えばＢＴＥＸ）を取り除くことが出来る。

ＡＣＦ層の一つから他の層へのそのような一層容積の移動は、各層の脱着サイクルの始めに、一度のみなされる必要がある。結果として、脱着サイクルの最初に存在する、爆発の可能性は低減又は取り除かれ（酸素、又は他の潜在的可燃性組成を取り除くことにより）、隣接する活性ＡＣＦ層でその層容積の汚染を除去する。３つのＡＣＦ層２２５，２３０，２３５が図３に示されているが、希望する場合、この開示された技術は、２つのＡＣＦ層のみを使用して達成することが出来ることに注意するべきである。さらに、このアプローチは、その脱着サイクル中、燃焼性状況を作り出す可能性のある、潜在的可燃性物質を取り除くことにより、脱着サイクル（例えば、層２２５）にあるＡＣＦ層のＶＯＣ混合物が、爆発下限（ＬＥＬ）より高く、また爆発上限（ＵＰＬ）より低くなることを決して許さない。

ここに開示されている汚染除去システムに、図３に示されている種類の閉ループ技術を導入することにより、いくつかの利点を実現することが出来る。例えば、脱着中ＡＣＦ層から、酸素（又は他の可燃組成）をパージすることにより、実質的に純粋なＶＯＣの濃縮ガスストリーマーが残る。結果として、そのような実施例においては、取り除かれるＶＯＣ以外に他に残っていないので、分離装置又は技術（図１のシステム１００のコンデンサとコアレッサの組み合わせなど）の導入を必要としない。そのような実施例のほかの利点は、汚染物質が純粋な蒸気の形状で回復されることで、システム３００が１００度を超える温度でＶＯＣを扱うことが出来る。通常、そのような高温範囲で動作する汚染除去システムは、必要な熱を生成するために、非常に大きく、高い加熱システムを必要とする。代わりに、このアプローチは、所有および稼動するのにはるかに費用効率的な、高温ボイラー（図３の温水ボイラー２２５のような）の使用を可能にする。

さらに、汚染物質を取り除くため（工程のある時点において、水から汚染物質の分離を必要とする蒸気とは反対に）、乾熱が使用されていることから、実質的な濃度は（例えば９９．９％ＶＯＣ）、処理するために発炎することができ、また燃焼され、発生した熱はエネルギーのため回復することができ、ガスとして貯蔵することができる、または液層に戻し圧縮し（例、図３の圧縮器）、完全に回復し、また、タンク２７０に貯蔵することができる。実際に、ＶＯＣを回復し、ボイラー２５５に必要なエネルギーを生成するために燃焼することは、システム３００の動作に関連する、より大きな運営コストの一つを低減する。さらに、乾熱の使用は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の要素との加水分解反応の可能性を低減し、ＡＣＦ層は、湿熱で使用される蒸気に見られる水分子によって損傷されない。また、そのような実施例には、一つのＡＣＦ層からもう一方に空気を強制的に送ることにより、生成された種類の閉ループは、全体的システム３００から排出しない結果となるという、競争上の優位点もある。結果として、ＥＰＡ排出許可（大気中にアイテムを排出するための）を必要としない。

ここに開示された原則に従う高度汚染除去システムおよび方法の、さまざまな実施例が上述されている一方で、これらは一例として示されていること、および制限ではないことが理解されるべきである。したがって、本発明の幅と範囲は、上述の例示的な実施例のいずれによっても制限されてはならず、しかし、本開示に由来するいずれの請求項及びその同等物にしたがってのみ、定義されるべきである。さらに、上記の利点及び機能は、記載の実施例に規定されているが、そのような発行された請求項の適用を上記の利点のいずれの又は、全てを達成する工程及び構造に制限されない。

さらに、本文のセクション見出しは、３７ＣＦＲ１．７７の提案、又は別の方法で組織的な形式を規定するものと一貫性を保つよう示されている。これらの見出しは、本開示に由来するいかなる請求項に記されている発明を制限又は特徴付けてはならない。特に、また一例として、見出しは「技術分野」と言及しているが、いわゆる技術分野を説明するため、この見出しに基づき選択された言語によって制限されてはならない。さらに、「背景技術」での技術の説明は、技術が本開示におけるいかなる発明に対する従来技術であることの了解とみなされてはならない。また、「課題を解決するための手段」は、由来する請求項に記載された発明の特徴付けであると考慮されてはならない。さらに、本開示における単数の「発明」の言及は、本開示に単一の新規性しかないという論争に使用されてはならない。複数の発明が、本開示に由来する複数請求項の制限に従い記載することが出来、そのような請求項は、従って、それによって保護される発明およびその同等物を定義する。全ての場合、そのような請求項の範囲は、本開示の点から、それ自身の利益を考慮され、本文に記載された見出しによって、制約されてはならない。

ここに開示された原則に従い構成された、大流量処理システムの一実施例を示す。 水分のない汚染除去の開示された原則に従い構成された、汚染物質処理システムの一実施例を示す。 窒素のない脱着サイクルを持つ開示された原則に従う、汚染物質処理システムの別の実施例である。

ここに開示されている実施例は、一般的に汚染処理システムに関連し、より具体的には、費用効率的な高流量での媒体の汚染除去のための、高度汚染物質処理システムと方法に関連する。

さまざまな工業工程は、汚染蒸気又は気体を生成する。これらの蒸気及び気体は大気中に汚染物質を開放するのを防ぐよう、処理されるべきである。他の産業は最終生成物、すなわち塗装用塗料を含む、気体を生成する。最終生成物の回収は、製造工程の歩留まりを上昇させる。これら及び他の適用に機能させるため、気流を処理するさまざまな工程が開発されてきた。それぞれは、標準気（ガス）流から、汚染気体を取り除くことを追求している。

吸収工程は特に有用な技術である。吸収工程は広い範囲の気流成分を取り除く。吸収工程は吸収段階及び脱着段階を含む。吸収段階中は、気流は、粒状活性炭又はゼオライトの形状の吸着剤と接触させられる。気体は分子引力によって、吸着炭、またはゼオライトの表面に付着する。吸収された気体は、脱着段階中に回復される。これら通常、圧力を下げる、又は温度を上げることによって開放される。典型的な温度上昇の方法は、蒸気の注入である。従来工程においては、回復された脱着気体は、しばし燃焼、又は吸収／脱着装置からの脱着流の冷蔵装置下流において液体に変換される。

光触媒汚染除去システム（又は他の高度酸化汚染除去工程）は、通常さまざまな適用における排水の有機汚染物質を処理に費用効率的である。しかしながら、著しい流量で汚染除去される排水がある場合や、又は汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（すなわちアルカリ性又は塩化物イオン）がある場合は、そのような光触媒システムに関連する費用が法外、または手が出せないほど高くなることがある。この上昇した費用に複数の理由が含まれるかもしれないが、手が出せないほどの費用の一般的な主な原因には、そのようなシステムの典型的な線形設計と、その高い資本費である。必要とされているのは、費用効率の良い方法で、高流量で媒体を汚染除去できる汚染除去システムと方法である。

上述の増大したコストを克服するためには、媒体の汚染除去の新システムと方法が本文に開示されている。開示されたシステム及び方法は、しばし高流量適用とともなう、増大した資本コストを被ることなく、また他の従来システムが効率的でないとき、汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（例えば、アルカリ性又は塩化物イオン）がある場合、適用することの出来る、費用効果的な高容量汚染除去を可能にする。新技術は、汚染除去を行うため、汚染媒体を大気中（すでに大気中にない場合）変換し、次に工程は汚染物質を水相に戻す。大気中における汚染除去に続き、汚染媒体は、汚染物質を媒体から分離する分離器を通ることができ、そして次に媒体は、処理システムの入力に再循環して戻る。したがって、そのような分離の後の、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の破壊に関連する費用を避けることが出来、高流量排水の汚染除去が出来る。

開示されたアプローチを通して、爆発の危険を回避する、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、及びキシレン（ＢＴＥＸ）などの特定のＶＯＣは、熱酸化器において費用効率的に使用するには、通常希薄すぎるという事実、「高沸点溶剤」は、周囲加圧活性炭素繊維（ＡＣＦ）層脱着の使用を妨げる事実、及び生物学的汚染除去システムは、通常寒い環境では、上手く機能できないなどの，従来システムによって対応されなかったいくつかの欠陥を克服することができる。爆発の危険を回避するためには、解決策は、ＶＯＣ成分を水相（溶解限度内）又は窒素環境に保つ、及び汚染除去システム内のＡＦＣ層に酸素の蓄積を防ぐことを含む。熱酸化器としてＢＴＥＸの使用に対応するためには、開示された技術は、酸化の前にＢＴＥＸ質量集中をする。次に、高沸点溶剤の問題に関して、ＢＴＥＸを濃縮するためにＡＣＦを使用することは、脱着温度が最低沸点の１４０度を超える場合にのみ達成することが出来る。経済的制約、及びＡＣＦの加水分解の原因で、直接の蒸気は通常実行不可能である。ＡＣＦ層の直接蒸気再生成において、１４０度の高沸点を得るには、ＡＦＣ容器は、圧力容器でなくてはならず、通常高コストである。したがって、ＡＣＦ層は、従来希望する温度に達成するのに間接加熱を必要とした。

処理要求事項への開示されたアプローチは、相抽出技術（ＰＥＴ）システムも含むことができ、これは、揮発性有機生成物回復（ＶＯＰＲ）とも呼ばれる。システムは、ＶＯＣ（ＢＴＥＸなどの）を流入汚染水から排気手段で排気し、ＶＯＣをＡＣＦ層に吸収濃縮し、濃縮されたＶＯＣを要望通り気体又は液体として回復する。ＡＣＦ層は温水ボイラーを使用して再生成され、熱交換器を使用して、要求された温度条件に達する。いくつかの実施例においては、脱着前にＡＣＦから可燃性組成を取り除くため、窒素パージガスが用いられている、または別の方法として、一つのＡＦＣ層（その脱着サイクルの始まり）から可燃性組成をパージし、２番目のＡＣＦ層（脱着サイクルで動作している）に移動するために、高沸点溶剤が使用されている。

一つの側面において、汚染除去システムが開示されている、そして一実施例では、汚染物質を含む水溶液を受け取り、水溶液と汚染物質の少なくとも一部を汚染ガス状溶液に変換するよう設定された排気手段を含む。汚染媒体がすでに気相にある場合（例えば塗装ブースの空気等）、排気手段は用いられない。さらに、本実施例においては、汚染除去システムは、汚染ガス状溶液を受け取り、汚染ガス状溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定されている、吸収／脱着サブシステムを含む。また、吸収／脱着サブシステムから残りのガス状溶液を受け取り、残りのガス状溶液に存在する汚染物質を水分の含まれない生成物にするため、残りのガス状溶液を水性凝縮物に濃縮するよう設定されたコンデンサを含んでいる。そのような実施例においては、水性凝縮物を受け取り、残りの水性凝縮物から、水分の含まれない生成物を、実質的に全て分離するために設定されている分離器と、さらに分離器によって分離された水分のない生成物を、受け取るように設定された排気手段もシステムに含まれている。

別の側面においては、本書に開示されているように構成された汚染除去システムは、汚染物質を含む水溶液を受け取り、水溶液と汚染物質の少なくともひとつを汚染ガス状溶液に変換するために設定された排気手段から成る。再び、汚染媒体がすでに気相にある場合、排気手段はシステムに必要ない。さらに、システムの本実施例は、一つのサブシステムが吸収サイクル中に汚染ガス状溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定され、一方他のサブシステムは脱着サイクルのはじめに捕獲された汚染物質をパージするように設定された、一番目と二番目の吸収／脱着サブシステムを含む。そのような実施例においてまた、脱着サイクルの最初に、脱着サイクルで動作しているサブシステムから、潜在的可燃性ガス組成をパージするように、システムは、脱着サイクルで動作しているサブシステムから、潜在的可燃性ガス組成をシステムに戻す排出システムを含む。熱源は、それぞれの脱着サイクル中に気相にある吸収／脱着サブシステムから汚染物質を取り除くため、吸収／脱着サブシステムに吸収された汚染物質を熱するよう設定されている。

図１を参照し、図示されているのは、ここに開示されている原則に従う、大流量処理システム１００の一実施例である。システム１００は、汚染除去のためにシステム１００に入る前に汚染媒体を保持することの出来る、貯蔵タンク１１０を含む。汚染媒体の例には、大型船のバラスト適用に見られるような海水、ならびに汚染除去が必要な淡水貯水池などを含むことが出来る。そのような淡水適用は、半塩水の汚染除去（すなわち、海水が淡水供給を汚染した場合）又は高アルカリ度の地下水（すなわち石灰石鉱床に隣接して存在する水）用にすることができる。したがって、開示された技術は、汚染除去される著しい流量の排出がある場合、また、汚染媒体にヒドロキシルラジカルスカベンジャー（すなわち、アルカリ性又は塩化物イオン）がある場合でさえも、さまざまな適用における排出の有機汚染物質処理に効果的である。加えて、開示された技術は、下記に論じられているように、ガス状媒体の汚染除去するために用いることもできる。

開示されたシステム１００で、排水の汚染除去をする第一歩は、従来排気手段１２０を使用し、排水から大部分（又は全て）の汚染物質（又はＶＯＣ）を取り除くことである。排気手段１２０は、従来設計でもよく、ＶＯＣを大気中又は状態に置き、汚染処理された水は排気サンプに集められ、継続的に排出される、及び／又は冷却水として使用される。汚染物質が排気手段１２０により排気されると、水は排出され、ＶＯＣは大気中に置かれる。汚染媒体が、気相にある場合（すなわち、ペイントブースからの汚染空気）、排気手段１１０は用いられない。ＶＯＣを含む空気がシステム１００の別の部分に移送される。これらの利益を達成するには、ＶＯＣを含む空気は、従来設計でも良い送風機１３０を使用して移送される。送風機１３０は、ＶＯＣを含む空気を排気手段１２０を通し、また、工程のサブシステム１４０の吸収／脱着サイクルを通して送る。

汚染除去工程の吸収／脱着サイクル１４０は、送風機１３０による送風からＶＯＣの大多数又は全てを取り除くために用いられている。例示的な実施例において、このステージ１４０は、汚染空気を浄化するため、活性炭繊維（ＡＣＦ）を使用して達成することが出来る。ＡＣＦ浄化は、すぐに水蒸気蒸留され、広い表面積をもち、高流量の水と高質量負荷のＶＯＣに最適である。排気手段及びＡＣＦ浄化システムの例は、本願で共通して割り当てられている、２００３年１０月１０日に出願された米国特許公開番号第２００４/００７９７０８号、発明の名称「光触媒処理のシステムと方法」に詳細に論じられている。

ＡＣＦ浄化システムを使用する主要な利点の一つは、上述の通り、ＡＣＦが蒸気で生成されるとき、早急に再生成され、蒸気が濃縮された後（下記参照）、有機汚染物質の大多数は、フリー生成物（汚染物質の溶解度によって、総有機負荷の９８％−９９％）として回復される。したがって、汚染物質の種類と用途によって、フリー生成物は再使用することが出来る。さらに、システム１００は、図示されているように、吸収／脱着サイクル１４０において処理された空気は、送風機１３０に戻って再循環（点線で表示）し、システム１００のこの部分に閉ループを作り出すように設定されても良い。もちろん、吸収／脱着サイクル１４０がＡＣＦ吸収の点から論じられているが、本開示システム１００は、いずれの特定タイプの吸収システムに限定されない。

大多数、又は全てのＶＯＣが吸収／脱着サイクル１４０中に取り除かれた後、残りの汚染物質は（通常浄化工程のこの段階での蒸気の形式で）、コンデンサ１５０に移送される。コンデンサ１５０は、汚染蒸気を濃縮物質に濃縮し、ＶＯＣの溶解度がかなり超えているため、大多数の汚染物質をフリー生成物に濃縮するように設定されている。蒸気濃縮物及びフリー生成混合物はコンデンサ１５０から濃縮物貯蔵タンク１６０に保存される。システム１００のこの部分の例はまた、上記に参照されている特許出願にも見られる。コンデンサ１５０と、濃縮物貯蔵タンク１６０の両方は従来設計でも良く、一方本汚染除去システム／工程にともなう利益を維持する。

残りのＶＯＣを含む濃縮物質が、濃縮物質貯蔵タンク１６０（濃縮されたあと、液体の形状で）に移動された後、濃縮によって存在する少量の排水から残りのＶＯＣを分離するため、分離器を使うことが出来る。図で示された実施例においては、コアレッサ又はデキャンタ分離器１７０の形の分離器を、排水からＶＯＣを分離するのに使うことが出来る。例示的なコアレッサ／デキャンタ分離器１７０はまた、上記に参照されている特許出願に見られる。このタイプのコアレッサ／デキャンタ分離器１７０を用いる利点は、密封されていることである。結果として、コアレッサ／デキャンタ分離器１７０から気体が排出されず、したがって、使用中の爆発の危険が少ししか、もしくは、ない。したがって、このタイプの分離器は、さらに汚染除去システム１００を密封、または密閉する（排気しない）。

コアレッサ／デキャンタ分離器１７０によって分離されると、結果として生じる生成物を扱ういくつかのアプローチを示すことが出来る。まず、ＶＯＣは、例えば、１９９５年１０月３１日に発行された、米国特許第５，４６２，６７４号、発明の名称「光触媒汚染除去システムおよび方法」に開示されている種類の、光触媒システム１８０（点線で示されている）に移送することが出来る。そのような光触媒システム１８０は、残りのＶＯＣを破壊するために用いることができ、よってそこから排出される排水が汚染除去される。光触媒システム１８０の出力は、次に環境又は再利用のため安全に放出することが出来る。汚染除去システム１００のほかの選択肢は、コアレッサ／デキャンタ分離器１７０（図１に点線で示されている）からの排水出力に更なる浄化１９０を含めることである。このアプローチが選択され、粒状活性炭（ＧＡＣ）を使用する工程など、更なる炭素浄化が使用された場合、この工程の出力は排出又は再利用することが出来る。

しかしながら、一番目と二番目の選択肢は通常高流量適用には費用がかかることから、システム１００の三番目の選択肢は、光触媒システム１８０又は更なる浄化を使用せず、凝集した排水を処理システム１００のはじめのフィードに戻し、単純に再利用／再循環することである。これは、残りの汚染物質のある排水を、例えば貯蔵タンク１１０に戻す、再循環（実線で示されている）させ、よって、汚染除去システム１００全体を閉ループにする。この新しい方法によって排水を再循環させることにより、閉ループシステム１００を生成し、高流量用途の費用効率的な選択肢が作られる。もちろん、開示されたシステム１００は、排水の再循環中、さらなるタイプの浄化を包含するのに十分広範である、もしくは、まったくそれ以上の浄化を必要としない。

図１の実施例では、汚染された水性媒体から始め、水性媒体を大気中に移動し、そしてシステム／工程の最初に戻す再循環のため、媒体を大気中から水相に移動することによって、ＶＯＣの汚染除去に、新汚染除去システム及び工程が提供されている。さらに、排水の再循環を含む開示されたシステム／工程は、常温工程であり、よって汚染除去工程中に、温室効果ガスが生成されない。またこの新しいアプローチでは、いかなる化学物質の破壊がない。かわりに、全ての汚染物質は、再使用、又は廃棄のため、フリー生成物として最終的に収集される。さらに、そのような廃棄は、低容量および高ＢＴＵ値が存在することから、低コストである。

さらに、排気手段１２０への注入口気流又は給水は、コンデンサ１５０の中の蒸気を冷却するために使用することが出来、濃縮物を形成するための冷却水の必要性を取り除く。また、工程の吸収／脱着サイクル１４０およびコアレッサ／デキャンタ分離器１７０からの空気出力のための閉フィードバックループを持つシステムを作成することによって、上述の通り、システムは、汚染水のみが入り、処理された水とフリー生成物を出すように設計することが出来る。よって、唯一のシステム／工程への外部入力は、蒸気（吸収／脱着サイクル１４０での）とシステムのさまざまなポンプや構成部品に電力供給する、電源である。したがって、一般的に、システム／工程は化学物質フリー操作になり、瞬時ＯＮ／瞬時ＯＦＦ動作を持ち、排出許可の必要性を取り除く。

次に図２を参照すると、開示された原則に従い構成された、汚染物質処理システム２００のほかの実施例が図示されている。特に、この実施例は、図１に図示されている実施例とは異なり、ＶＯＣが水がない形式（すなわち、生成物回復の時に水が存在しない場合、フリー生成物を水から分離する必要がない）で回復されることから、コアレッサ １７０の最終段階及び任意の光触媒システム１８０の使用を排除する。

図２の実施例は、汚染排水２０５（又は他の汚染媒体）の汚染除去をするために、排気手段２１０を依然用いる。汚染媒体は、汚染除去工程のフロントエンドで、フリー生成物のスラグを取り除き、下流機器を軽減するため、流体ポンプ２１５を通して、オイルインラインコアレッサ２２０の前工程（ＯＩＬＳ）に、送り込まれる。例として、そのような技術は、オイルタンカーなどの、大型船によって使用されるバラスト水の汚染除去に使用することが出来る。多くの寄港費用は船の滞在日数に基づくことから、そのような適用は、汚染除去システムに非常に高い流量を要求する。そのような例では、ポンプ２１５は、１１４００ｌｐｍ［３０００ｇｐｍ］＠１２０ｋＰａ［２０ｐｓｉａ］を与える。ここから、残りの汚染媒体は、約直径３．６５ｍ［１２’］×高さ１２．１９ｍ［４０’］の寸法で、充てん全体の圧力降下が２．２ｋＰａ［９”Ｈ_２Ｏ］の充てん式排気層でもよく、排気手段２１０に送られる。排気手段２１０はまた、冷環境で動作する場合、凍結防止のためヒートトレースシェルがあってもよい。以前のように、汚染媒体からの汚染物質（ＶＯＣ）の大部分は、ＶＯＣを大気中／大気状態に変えることによって、排気手段２１０で排気される。上手く汚染除去された排水は、システム出口２２２を通して排気手段２１０から排出される。さらに、水がないＶＯＣ液体生成物は、収集ポイント（図示せず）へのライン圧力の下、コアレッサ２２０から自動的に排出することが出来る。再び、汚染媒体がすでに気相（例えば汚染空気）の場合、コアレッサ２２０と排気手段２１０は必要ない。

ＶＯＣを含む空気は、送風器２４０を使用して、ＡＣＦ層のグループ２２５、２３０、２３５に移送される。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、吸収サイクル中、残りのＶＯＣが通過空気から取り除かれ、脱着サイクル中、汚染除去工程の吸収サイクル中に再び使うことが出来るように、フィルターモジュールが再生成される、上記の図１に関して論じられた吸収／脱着サイクルを与える。また本実施例において、吸収サイクル中にＡＣＦ層２２５、２３０、２３５によって汚染空気からＶＯＣが取り除かれると、残りの汚染除去された空気又は気体は、システム２００の外へ排出又はシステムに戻して再利用される（例えば、換気装置空気、又は存在する場合、おそらく排気手段２１０に戻る）例示的な実施例においては、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、約１６００ｋｇの総ＡＣＦ（５３３ｋｇ／層）を与え、各１５０００ｃｆｍで動作する。

図示されている実施例において、２つのＡＣＦ層は常時活発に汚染物質を吸収し、一方３番目のＡＦＣ層はこのとき、脱着／冷却する。各層の例となる大きさは、約直径０．７５ｍ（３０”）又は０．６９ｍ角の排気ダクトのついた、直径２．３２×高さ３ｍ（１２．７ｍ^３）でもよい。排気手段２１０と同様に、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、凍結防止のためにヒートトレースシェルを含むことが出来る。層２２５、２３０、２３５のＡＦＣ媒体は、最も鋭い破過曲線と最も効率的な吸収を可能にするため、出来る限り厚く最適化される。結果として、ＶＯＣは排気手段２１０に戻った窒素で、媒体に吸着される。有利な実施例においては、吸収はおよそ３時間持続する。

図２のシステム２００はまた、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の脱着サイクルのはじめに使用する、窒素ループ２５０の形式の排出システム又排出システムサブシステムを含む。より具体的には、脱着サイクルのはじめに、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５（汚染除去工程の吸着サイクル中に蓄積する）に保持された汚染物質は、取り除かれる、又はパージされることにより、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、他の吸収サイクル中にすぐに使用することができる。これは、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の「再生成」である。上述の通り、図１のシステム１００におけるＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の再生成は、上記ベースの工程を使用して達成される。一方、図２のシステム２００では、再生成は湿熱である蒸気でなされず、むしろ抵抗加熱、加圧温水コイル２５５、又は他のタイプの乾熱の生成器を通して、「乾熱」でなされる。

乾熱での脱着は、圧力容器（通常システムを高額にし、同時に特大の機器にする）なしで、沸点＞１００度（すなわち「高沸点溶剤」）でのＶＯＣの動作を可能にする、１００度以上での温度での脱着を可能にする。システム２００は、ＡＣＦ層熱冷サイクル、圧縮ガス冷却、および温水ボイラー２５５（オンデマンド熱は循環ポンプと１５０度／Ｃ＠４７０ｋＰａの熱湯により与えられる）からのエネルギーを回復するため、熱的に統合される。希望する場合、寒冷処理された媒体を（すなわち、この例では汚染海水）、液体冷却材として使用することが出来る。相対湿度は、従来設計で見られる押し込み送風器とは対照的に、排気手段２１０の吸出し送風器を使用して１００％ＲＨ未満に維持されている。さらに、熱交換器（ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５へのボイラー２５５のループによって与えられる）のタイミングは、ＡＣＦ吸収／脱着サイクルと対応する。交換器の下降制御は、必要なところにエネルギーを導くことを可能にする。

図示されたシステム２００において、窒素循環は排気手段２１０窒素ループ、及び脱着窒素ループ２５０の二つのループからなる。窒素量は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５が吸収から脱着サイクルに切り替わるたび、窒素充填ラインを通して、２つのループの間で交換される。より具体的には、排気手段２１０は、閉窒素ループを使用する。定期的酸素排出は、排気手段２１０に直接入る窒素貯蔵タンク２６５から構成されている。貯蔵２６５からの窒素の流れは、適切なＡＣＦ層パージ率を与えるため、制御されている。温水ボイラー２５５によって１４０度までに最終加熱する前に、戻ってきた熱蒸気と最初に交換される。脱着された窒素／ＶＯＣ蒸気は、熱交換され、通常６５０ｋＰａ［９５Ｐｓｉａ］に再圧縮される前に液体／気体交換器においてさらに周囲条件に低減される。液体ＶＯＣは、定期除去のため、窒素貯蔵タンク２６５に収集される。

乾熱の使用はまた、層の中の分子を分解し、望ましくない副生成物を生成する、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５中の加水分解反応を取り除く。さらに乾熱はまた、完全に生成物回復を可能にする（すなわち生成物が水相に失われない）。そのような実施例において、図１に見られるオフガス回復システムは、回復のため、ＶＯＣガスを液体に圧縮するコンプレッサシステム２６０に置き換えられる。より具体的には、そのようなコンプレッサはＶＯＣを窒素ループ２５０によって供給された窒素から分離し、ＶＯＣがＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から出る搬送構造を備える。結果として生じる液体ＶＯＣは、タンク２６５に収集され、システム２００から送り出される。さらに水から排気された酸素は、相の脱着および冷却の後、破過の前にＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の排出に必要とされたように取り除かれる。補給窒素は、窒素貯蔵２６５により、ＡＣＦ層ループの排気手段へ供給される。

よく知られている通り、汚染除去工程中のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５における可燃分子および／又は組成の蓄積は、汚染除去システム内に爆発のリスクをもたらす。上記に紹介されている窒素ループ２５０は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の可燃ガス組成の存在を取り除くことにより、爆発の可能性を低減又は除去するため本実施例に提供されている。ほとんどの実施例において、酸素はＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に存在することがあり、よって開示された窒素ループ２５０は、不燃性窒素と置き換えることによって、ろ床から可燃性酸素組成を強制的に出す働きをする。結果として、図１のシステム１００の選択肢であるＡＣＦ層から排気手段２１０に戻す気体を供給するよりも、図２のシステム２００の窒素ループ２５０は、ＡＣＦ層における酸素（または他の潜在的可燃性気体組成）の継続的な存在を防ぐ役割をし、したがってシステム２００における爆発の可能性を低減する。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素が強制的に排出されると、次に必要に応じ処理することが出来、一方窒素は、他のときに同じように使用するために、窒素貯蔵２６５に一巡して戻る。

例示的な実施例において、窒素圧力は加熱および冷却操作、排気サンプ水柱の変動、水の変動、放出、補給流量により変動する。窒素ループ２５０の過圧力、及び過小圧力は、高信頼性およびフェイルセーフ真空破壊装置、圧力逃がし弁、およびＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に主に位置する質流量調整、ならびに、常気圧を維持するよう制御された窒素貯蔵２６５によって管理される。排気手段２１０サンプレベルは、機械的圧力制御システムとして使用することが出来る−過圧力はオーバーフローによって軽減され、過小圧力は窒素補給弁を機械的に開けることにより軽減される。さらに、そのような実施例における、窒素ループの最大許容酸素濃度は、特定されるべきである。全ての発火源は、特別な送風器、材料、適切な設置、本質安全センサーおよび制御、ならびに同等物を使用することにより取り除かれる。

そのような実施例における理想的な脱着は、単一層容積の高ＶＯＣパージガスの栓流である。これは最適な事例である一方、実践的な事例では、最大限の脱着を確実にすると同時に、パージガスを最小化する。例示的な実施例において、図２のシステム２００の基本的脱着順序は、以下の通りである（第一の層２２５は、第三の層２３５の吸収実行時間に勝り、一方第二の層２３０は、脱着のためオフラインにされる）：

１. 第二ＡＣＦ層２３０は、流入、流出弁を閉じることにより排気手段２１０から隔離される。
２. 窒素パージ流出弁は開くだけである。
３. ＡＣＦ層２３０は、加圧温水コイル及び蒸気拡散によって加熱される。
４. 窒素コンプレッサは、層圧力を一つの大気中に均一化し、維持するため、加熱された窒素と脱着した蒸気をＡＣＦ層２３０の外に引き出し始める。
５. 最後の沸点に到達した後（１４０度／Ｃ）窒素脱着注入口が開かれ、コンプレッサは、窒素（１２．３Ｍ^３／ｍｉｎ）の３層量を循環させるため上昇する。総加熱時間は３０分である。
６. 第二のＡＣＦ層２３０は、全ての弁を閉じることにより隔離される；ＶＯＣ除去が完了する。温水加熱が停止する。
７. 第二のＡＣＦ層２３０は、排気手段ガスを熱質量管理されたレートに冷却させるため、流入弁をゆっくり開けることにより冷却される。流出弁は排気窒素ループに完全に開けられる。
８. 動作温度（名目上６０度）まで完全に冷却された時、層２３０は、吸収のためオンラインにされ、第一のＡＣＦ層２２５は脱着のためオフラインにされ、上記の工程が層２２５に繰り返される。
そのような実施例では、完全な脱着／冷却サイクルは通常一時間続く。吸収実行時間の最初の２時間に酸素放出するため、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５が必要に応じ使用される。

したがって、図２に示されたシステム２００は、ＶＯＣ又はＢＴＥＸなどの他の汚染物質、および汚染除去システムに使用されたほかの溶液の事実上完全な生成物回復を与えることにより、既知の技術を改善する。そのような実施例では、この層抽出技術は窒素の入った流入水からＶＯＣを排気し、ＡＣＦ層にＶＯＣを吸収して、凝縮し、また濃縮されたＶＯＣ生成物を液体として回復する。表１は、上述したバラスト水の例に関するシステム２００に例示的な処理要求事項を示す。

従来技術およびシステムを超える利点は、システムは再利用のため汚染物質から閉ループ気流であること、空気／ガス排気源が無いこと、爆発の危険性がないこと、システム構成部品の高耐用年数、最小限の修理または消耗品、北極圏環境での動作、環境保護庁からの許可の必要性のないこと、模範的な動作、及び保全費用は、汚染水百万ガロンごとに２５０ドルであること、などを含む。表２は、開示されたアプローチに可能な、模範的なＡＣＦ脱着シナリオを示している。もちろん、各適用は最善の結果を得るために、独自の調整を必要とすることがある。

次に図３を参照すると、ここに開示されている原則に従い構成された、汚染除去システム３００が図示されている。本開示例は、図２に図示された開示例と異なり、酸素などの、可燃性分子のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５のパージを補助するため、窒素ループの使用を排除する。より具体的には、排気手段２１０を使用し、汚染海水２０５（又は他の汚染媒体）の汚染除去するため、図３のシステム３００が本開示例に再び用いられている。汚染媒体は、ポンプ２１５を通し、以前のように、媒体の中のいくつかの汚染物質（ＶＯＣ）が排気手段２１０で、ＶＯＣを大気中／大気状態に変えることにより排気される、排気手段２１０に送られる。排気手段２１０内で上手く汚染除去された排水は、システム出口２２２を通して排気手段２１０より排出される。

以前のように、汚染媒体がすでに、汚染空気のように気相の場合、排気手段２１０は必要ではない。次に、また以前と同じように、ＶＯＣを含む気相は、送風器２４０を使うＡＣＦ層２２５、２３０、２３５のグループに移送される。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、吸収サイクル中に残りのＶＯＣが通過空気から取り除かれ、また脱着サイクル中ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は再生成され、汚染除去工程の吸収サイクル中にもう一度使うことの出来る、上述の吸収／脱着サイクルを備える。ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５により、ＶＯＣが汚染空気から取り除かれると、残りの汚染除去された空気又はガスは、上述の通り、システム２００から排出される又は再利用される。

汚染除去工程の吸収サイクル中、図２のシステム２００と同じように主として機能しているが、図３のシステム３００は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の脱着サイクルに異なるアプローチを与える。具体的には、図２のシステム３００は、窒素ループ（例えば、図２のループ２５０）の使用を排除する。上述の通り、窒素ループは、各モジュールの脱着サイクル中に、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素（又は他の潜在的可燃性分子および／又は組成）を取り除くため、実行することができる。窒素ループでは、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素を上手く取り除く一方、ループそのものは、通常蓄積酸素を排出するため、供給しなければならない。さらに、ループの中の窒素は、その動作を確実にするため、定期的に補充されている。また、窒素ループ適用では、図３の実施例にはもう必要とされない、酸素センサーが通常使用されている。

ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５から酸素、又は他の潜在的可燃性ガス組成をパージする、図３のシステム３００の具体的な機能は、比較的単純である。システム３００の動作のある時点において、第一のＡＣＦ層２２５は吸収サイクルで動作しており、よってそこを流れる気体媒体からＢＴＥＸなどのＶＯＣを取り除いている。吸収サイクルで所定の時間動作した後、第一のＡＣＦ層２２５のＶＯＣは、規定の限界を超えて蓄積し、これは、ＡＣＦ層２２５は、蓄積した汚染物質を取り除き、ＡＣＦ層２２５を再生成するため、脱着サイクルに切り替えられるべきだと言うことを意味する。したがって、本実施例において、第一ＡＣＦ層２２５は、熱源を使用して加熱されており、図示された実施例では、温水ボイラー２２５である。

ボイラー２５５は、高熱エネルギーを生成し、その熱を各脱着サイクルにあるときに（各ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５は、必要に応じて従来弁を使用して、閉じられてよい）、個別のＡＣＦ層２２５、２３０、２３５に届けるため使用される。例えば、第一ＡＣＦ層２２５において、脱着サイクルの始めにある容量の空気があり、その容量の空気は可能であれば、爆発の危険性を低減するため（通常酸素、または酸素ベースの組成が存在するため）、ＡＣＦ層２２５から取り除かれるべきである。よって、図３のシステム３００の実施例では、第一ＡＣＦ層２２５の内容物は、ボイラー２２５を使用して加熱され、よって層２２５内の圧力が上昇し、空気を外に出す。より具体的には、蒸気の圧力と、層２２５内の汚染物質の沸騰（それらの汚染物質が、加熱により液体から蒸気に変化する時さらに圧力が上昇する）の組み合わせが、層２２５の中に全体的な圧力を生成し、潜在的可燃性ガス組成を層２２５から強制的に出す。次に、ただこれらのガス組成を大気中に排出するよりも、ガスは、最初の層２２５から、現在吸収サイクルで動作し（すなわち排気手段２１０から送られた流入汚染空気を汚染除去している）、近接する第二ＡＣＦ層２３０に送られる。第二ＡＣＦ層２３０の吸収ステージは、次にその移送されたガス容量の少量のＶＯＣ（例えばＢＴＥＸ）を取り除くことが出来る。

ＡＣＦ層の一つから他の層へのそのような一層容積の移動は、各層の脱着サイクルの始めに、一度のみなされる必要がある。結果として、脱着サイクルの最初に存在する、爆発の可能性は低減又は取り除かれ（酸素、又は他の潜在的可燃性組成を取り除くことにより）、隣接する活性ＡＣＦ層でその層容積の汚染を除去する。３つのＡＣＦ層２２５，２３０，２３５が図３に示されているが、希望する場合、この開示された技術は、２つのＡＣＦ層のみを使用して達成することが出来ることに注意するべきである。さらに、このアプローチは、その脱着サイクル中、燃焼性状況を作り出す可能性のある、潜在的可燃性物質を取り除くことにより、脱着サイクル（例えば、層２２５）にあるＡＣＦ層のＶＯＣ混合物が、爆発下限（ＬＥＬ）より高く、また爆発上限（ＵＰＬ）より低くなることを決して許さない。

ここに開示されている汚染除去システムに、図３に示されている種類の閉ループ技術を導入することにより、いくつかの利点を実現することが出来る。例えば、脱着中ＡＣＦ層から、酸素（又は他の可燃組成）をパージすることにより、実質的に純粋なＶＯＣの濃縮ガスストリーマーが残る。結果として、そのような実施例においては、取り除かれるＶＯＣ以外に他に残っていないので、分離装置又は技術（図１のシステム１００のコンデンサとコアレッサの組み合わせなど）の導入を必要としない。そのような実施例のほかの利点は、汚染物質が純粋な蒸気の形状で回復されることで、システム３００が１００度を超える温度でＶＯＣを扱うことが出来る。通常、そのような高温範囲で動作する汚染除去システムは、必要な熱を生成するために、非常に大きく、高い加熱システムを必要とする。代わりに、このアプローチは、所有および稼動するのにはるかに費用効率的な、高温ボイラー（図３の温水ボイラー２２５のような）の使用を可能にする。

さらに、汚染物質を取り除くため（工程のある時点において、水から汚染物質の分離を必要とする蒸気とは反対に）、乾熱が使用されていることから、実質的な濃度は（例えば９９．９％ＶＯＣ）、処理するために発炎することができ（例、フレア２４５を使用し）、また燃焼され、発生した熱はエネルギーのため回復することができ、ガスとして貯蔵することができる、または液層に戻し圧縮し（例、図２のように、２６７は圧縮器になる）あるいは、凝縮し（例、図３のように２６７は凝縮器になる）、完全に回復し、また、タンク２７０に貯蔵することができる。実際に、ＶＯＣを回復し、ボイラー２５５に必要なエネルギーを生成するために燃焼することは、システム３００の動作に関連する、より大きな運営コストの一つを低減する。さらに、乾熱の使用は、ＡＣＦ層２２５、２３０、２３５の要素との加水分解反応の可能性を低減し、ＡＣＦ層は、湿熱で使用される蒸気に見られる水分子によって損傷されない。また、そのような実施例には、一つのＡＣＦ層からもう一方に空気を強制的に送ることにより、生成された種類の閉ループは、全体的システム３００から排出しない結果となるという、競争上の優位点もある。結果として、ＥＰＡ排出許可（大気中にアイテムを排出するための）を必要としない。

ここに開示された原則に従う高度汚染除去システムおよび方法の、さまざまな実施例が上述されている一方で、これらは一例として示されていること、および制限ではないことが理解されるべきである。したがって、本発明の幅と範囲は、上述の例示的な実施例のいずれによっても制限されてはならず、しかし、本開示に由来するいずれの請求項及びその同等物にしたがってのみ、定義されるべきである。さらに、上記の利点及び機能は、記載の実施例に規定されているが、そのような発行された請求項の適用を上記の利点のいずれの又は、全てを達成する工程及び構造に制限されない。

さらに、本文のセクション見出しは、３７ＣＦＲ１．７７の提案、又は別の方法で組織的な形式を規定するものと一貫性を保つよう示されている。これらの見出しは、本開示に由来するいかなる請求項に記されている発明を制限又は特徴付けてはならない。特に、また一例として、見出しは「技術分野」と言及しているが、いわゆる技術分野を説明するため、この見出しに基づき選択された言語によって制限されてはならない。さらに、「背景技術」での技術の説明は、技術が本開示におけるいかなる発明に対する従来技術であることの了解とみなされてはならない。また、「課題を解決するための手段」は、由来する請求項に記載された発明の特徴付けであると考慮されてはならない。さらに、本開示における単数の「発明」の言及は、本開示に単一の新規性しかないという論争に使用されてはならない。複数の発明が、本開示に由来する複数請求項の制限に従い記載することが出来、そのような請求項は、従って、それによって保護される発明およびその同等物を定義する。全ての場合、そのような請求項の範囲は、本開示の点から、それ自身の利益を考慮され、本文に記載された見出しによって、制約されてはならない。

ここに開示された原則に従い構成された、大流量処理システムの一実施例を示す。 水分のない汚染除去の開示された原則に従い構成された、汚染物質処理システムの一実施例を示す。 窒素のない脱着サイクルを持つ開示された原則に従う、汚染物質処理システムの別の実施例である。

Claims (36)

1. 汚染気体溶液を受け取り、前記汚染気体溶液から、実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定された、吸収あるいは脱着サブシステムと、
   前記吸収あるいは脱着サブシステムから、残りの気体溶液を受け取り、また残りの気体溶液を水性凝縮物に凝縮し、残りの気体溶液に存在する汚染物質を、水フリー生成物に濃縮するように設定されたコンデンサ、および、
   前記水性凝縮物を受け取り、残りの水性凝縮物から実質的に全ての水フリー生成物を分離するように設定された分離器、
   からなることを特徴とする、汚染除去システム。
2. 前記吸収あるいは脱着サブシステムは、活性炭素繊維から成ることを特徴とする、請求項１に記載の汚染除去システム。
3. 前記分離器がコアレッサまたはデキャンタ分離器からなることを特徴とする、請求項１に記載の汚染除去システム。
4. 前記分離器に接続され、前記水性凝縮物の残りから分離した水フリー生成物を取り除くように設定された、光触媒システムからなることを特徴とする、請求項１に記載の汚染除去システム。
5. 前記分離器に接続され、前記水性凝縮物の残りから分離した水フリー生成物を取り除くようにされた、二次ろ過サブシステムからなることを特徴とする、請求項１に記載の汚染除去システム。
6. 汚染物質を含む水性溶液を受け取り、水性溶液と汚染物質の少なくともひとつを、汚染気体溶液に変換するようにされた、排気手段からなることを特徴とする、請求項１に記載の汚染除去システム。
7. 前記排気手段と前記吸収あるいは脱着サブシステムの間に接続され、前記吸収あるいは脱着サブシステムから排気手段へ残りの気体溶液の少なくとも一部を移送するように設定された送風器からなることを特徴とする、請求項６に記載の汚染除去システム。
8. 汚染気体溶液を受け取り、
   前記汚染気体溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除き、
   残りの気体溶液の汚染物質の大部分を水フリー生成物に凝縮するよう、残りの気体媒体を濃縮し、
   残りの水性凝縮物から実質的に全ての水フリー生成物を分離し、および、
   変換段階のため、分離された前記水フリー生成物を水性溶液に戻し再循環する、
   ことを特徴とする、汚染除去方法。
9. 前記除去は、活性炭素繊維で除去することを特徴とする、請求項８に記載の汚染除去方法。
10. 前記分離は、コアレッサまたはデキャンタ分離器で分離することを特徴とする、請求項８に記載の汚染除去方法。
11. 光触媒処理を使用し、水性状態凝縮物の残りから分離した、水フリー生成物を取り除くことを特徴とする、請求項８に記載の汚染除去方法。
12. 前記水性状態凝縮物の残りから分離した、水フリー生成物をさらにろ過することを特徴とする、請求項８に記載の汚染除去方法。
13. 汚染物質を含む水性溶液を与え、前記水性溶液と汚染物質を、除去段階前に汚染気体溶液に変換することを特徴とする、請求項８に記載の汚染除去方法。
14. 変換段階のため、残りの汚染気体溶液の少なくとも一部を、逆流すること特徴とする、請求項１３に記載の汚染除去方法。
15. 一つのサブシステムが、汚染気体溶液を受け取り、その吸収サイクル中に、汚染気体溶液から実質的に全ての汚染物質を取り除くように設定され、一方他のサブシステムは、その脱着サイクル中に捕獲した汚染物質をパージするように設定された、吸収あるいは脱着サイクルを交互に動作できる、第一および第二吸収あるいは脱着サブシステムと、
    脱着サイクルのはじめに、潜在的可燃性ガス組成が、脱着サイクルで動作する前記サブシステムからパージするよう、脱着サイクルで動作する前記サブシステムの潜在的可燃性ガス組成を、前記システムに戻すように設定された排出システムと、
    各脱着サイクル中に、吸収あるいは脱着サブシステムからの気体状態の汚染物質を取り除くため、前記吸収あるいは脱着サブシステムに吸収された、汚染物質を加熱するように設定された熱源、
    からなることを特徴とする、汚染除去システム。
16. 前記熱源は、前記排出システムからなり、前記熱源はさらに、可燃性ガス組成を脱着サイクルにあるサブシステムから、吸収サイクルにある前記サブシステムに移動するため、各脱着サイクル中、吸収あるいは脱着サブシステムを加熱するように設定されることを特徴とする、請求項１５に記載の汚染除去システム。
17. 前記熱源は、温水ボイラーまたは抵抗熱源からなることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
18. 前記熱源は、１４０度を超える熱を発生するように設定されることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
19. 脱着サイクルのはじめに、サブシステムから、前記システムに戻し、前記可燃性ガス組成をパージするため、前記排出システムが、脱着サイクルで動作する、前記サブシステムに、不燃性ガスを運ぶように設定された、不燃性ガスループからなることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
20. 前記不燃性ガスは窒素からなることを特徴とする、請求項１９に記載の汚染除去システム。
21. 前記吸収あるいは脱着サブシステムは、活性炭素繊維から成ることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
22. 前記吸収あるいは脱着サブシステムから取り除かれた、気相状態の汚染物質を受けとり、また、ガス状汚染物質を水フリー生成物に圧縮するようにされた、コンプレッサからなることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
23. 前記吸収あるいは脱着サブシステムから取り除かれた、ガス状汚染物質を貯蔵する、貯蔵タンクからなることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
24. 前記吸収あるいは脱着システムから取り除かれたガス状汚染物質を燃やす、燃焼装置からなることを特徴とする、請求項１６に記載の汚染除去システム。
25. 汚染物質を含む、水性溶液を受け取り、また水性溶液および汚染物質の少なくとも一部を、吸収あるいは脱着サブシステムによって受け取られる、汚染気体溶液に変換するように設定された、排気手段からなることを特徴とする、 請求項１６に記載の汚染除去システム。
26. 第一および第二吸収あるいは脱着サブシステムの吸収サイクル中に、汚染気体溶液から、実質的に全ての汚染物質を取り除き、
    潜在的可燃性ガス組成が脱着サイクルで動作する、前記サブシステムから、脱着サイクルのはじめにパージされるよう、脱着サイクルで動作する前記サブシステムから、潜在的可燃性ガスを排出し、
    前記サブシステムから、気相状態の吸収された汚染物質を取り除くため、他のサブシステムが吸収サイクルにある間、各脱着サイクル中、第一又は第二サブシステムを加熱する、
    ことを特徴とする、汚染除去方法。
27. 吸収サイクル中、汚染気体溶液から、実質的に全ての汚染物質を取り除くことは、第一および第二サブシステムにおいて、活性炭素繊維を使用し取り除くことを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
28. 前記排出は、実施的汚染物質フリー蒸気を、脱着サイクルにある前記サブシステムから、吸収サイクルにある前記サブシステムにパージするため、各脱着サイクル中、前記吸収あるいは脱着サブシステムを加熱することを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
29. 前記加熱は、温水ボイラー又は抵抗熱源で発生した熱を使い加熱することを特徴とする、請求項２８に記載の汚染除去方法。
30. 前記加熱は、１４０度を超える加熱であることを特徴とする、請求項２８に記載の汚染除去方法。
31. 前記排出は、脱着サイクルのはじめに、サブシステムから実質的に汚染物質フリー蒸気をパージするため、不燃性ガスを、脱着サイクルで動作している前記サブシステムに運ぶことを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
32. 前記不燃性ガスは、窒素であることを特徴とする、請求項３１に記載の汚染除去方法。
33. 前記吸収あるいは脱着サブシステムから取り除かれた、前記ガス状汚染物質を、水フリー生成物に圧縮することを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
34. 前記吸収あるいは脱着サブシステムから取り除いた、前記ガス状汚染物質を貯蔵タンクに貯蔵することを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
35. 前記吸収あるいは脱着サブシステムから取り除いた、前記ガス状汚染物質を燃焼することを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。
36. 汚染物質を含む水性溶液を与え、
    前記水性溶液と汚染物資を、取り除き段階前に、汚染気体溶液に変換することを特徴とする、請求項２６に記載の汚染除去方法。

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