JP2014506835A - 廃棄物処理システム及び方法 - Google Patents

Abstract

配合物質をスラッジに混合すること及びその混合物を圧縮することを含む、スラッジから水を除去するシステム及び方法。圧縮ステップ以前及び以後の追加ステップが開示される。具体的な配合物質の例及びその使用方法が開示される。

Description

本開示は、概して廃棄物を処理するためのシステム及び方法に関する。特に、本開示はスラッジを脱水するためのシステム及び方法に関する。

本明細書で開示されている実施例は、添付の図面と関連して、下記の説明及び添付の請求項からより十分に明瞭になるであろう。これらの図面は、典型的な実施例のみを示しており、これらの実施例は添付の図面を使用して追加の特異性及び詳細と共に説明されるであろう。

廃棄物処理システムの概略図である。 廃棄物処理方法のフロー図である。 圧縮装置用一実施例の切断正面図である。 圧縮装置用上部プレートの一実施例の斜視図である。 図４Ａの上部プレートの切断正面図である。 側壁を含む圧縮装置の切断正面図である。 圧縮装置の特定の構成要素の分解斜視図である。

明細で一般的に記載され図面に開示されるような実施例の構成要素やステップが、多種多様な異なる構成で配置され、実行され、又は設計されうることは、容易に理解されることであろう。従って、図面に表されるような下記の様々な実施例の更なる詳細な説明は本開示の範囲を限定するものではなく、様々な実施例の単なる代表にすぎない。実施例の様々な側面が図面に示されているが、特に指示しない限り図面は必ずしも一定の縮小比で描かれているわけではない。

“接続され、”、“連結され、”及び“連通しながら、”といった言い回しは、機械的、電気的、磁気的、電磁気的、流動的及び熱的な相互作用を含む、２以上のエンティティ間における任意の相互作用のことをもいう。２つの構成要素は、たとえ互いに直接に接触していなくても連結される。例えば２つの構成要素は、中間の構成要素を介して互いに連結される。

本明細書で使用されている通り、スラッジはありふれた普通の意味を有する。つまり、スラッジとは任意の固体、半固体又は流体の、廃棄物又は沈殿物をいう。スラッジは、廃水処理において生成されるが、必ずしもそうとは限らない。多くの場合、スラッジの水分含有量はかなりの量である。スラッジの一例は、都市の水処理施設から生じるものである。都市の水処理施設のスラッジは、完全に又は部分的に、水と混合し又は水に溶解した固体物質からなってもよい。他の例は、水と動物の排泄物からなるスラッジである。スラッジの他の例は、化学処理、製剤過程、半導体加工、食品加工、生体材料の処理、アルミニウム又は鉄の処理、他の工業工程、石油科学処理、パルプ及び紙の電子的処理、繊維処理、バイオマス処理、バイオガス処理、発電に関連して生成されるスラッジ及び泥炭処理から生じるスラッジを含んでもよい。スラッジの更なる例としては、採鉱スラッジ、泥炭収穫スラッジ、含油スラッジ、浄水スラッジ、動物のスラリースラッジ、廃果物スラッジ、初期の泥炭スラッジ、粉砕泥炭スラッジ、パルプ及び紙のスラッジ、脱インクスラッジ、紙繊維スラッジ、食品及び飲料スラッジ、焼却生成スラッジ、藻スラッジ（バイオ燃料生産からの残留物、他のバイオ燃料生産方法から生じるスラッジ及び再利用されるおむつ廃棄物のスラッジを含む）を含んでもよい。

脱水とは、スラッジから水を除去するように設計されている処理をいう。多くの下水のスラッジは、９８重量％もの水分からなる。脱水は、凝固剤や凝集剤をスラッジと混ぜることやその混合物を圧縮することを含む、様々な手段により達成される。そのような方法は、概して部分的にのみ有効であり、つまり、そのような技術はスラッジの水分含有量を水分８０−８５重量％の水分にまで減少させるだけなのである。余計な水を除去する更なる圧縮よりむしろ、スラッジは（結合し流出する）油圧液のように作用する傾向があるため、処理したスラッジを更に圧縮しようとする試みは、概して効果的ではない。沈殿又は乾燥技術も、スラッジを脱水するのに用いることができる。“脱水”は、スラッジからただの純水（Ｈ２Ｏ）を除去することに限られないことは理解されるであろう。むしろ脱水とは、水と、水及び／又は他の液体中に懸濁され、溶解され、又は混合される他の物質とからなる廃棄物の液体成分を分離して除去することを含む。

場合によっては、例えば凝集及び／又は凝固のような物理的又は化学的処理方法を用いてスラッジが処理されてもよい。スラッジが凝集又は凝固ステップを経る場合、結果として生じる部分的な脱水スラッジは、１）固体の物質が比較的高度に集中した、“氷原”又は小さなかたまり及び２）その氷原の間の水、から構成されてもよい。部分的に脱水されるスラッジは、“自由な水”又は氷原間の水及び“閉じ込められた水”又は氷原内の水と理解される。

以下に更に詳細に説明されている通り、配合物質をスラッジに混合して次にその混合物を圧縮することで、スラッジから更にかなりの量の水が除去されてもよい。他の脱水プロセス（例えば、凝固又は凝集して次に圧縮し、乾燥し又は沈殿させること）からのアウトプットを含むスラッジ又は半固体スラッジの塊は、このプロセスにおいて“インプット”スラッジとして用いられてもよい。つまり、他の方法によって以前に脱水されたスラッジは、配合物質をスラッジと混合してその配合物質を圧縮することによって更に脱水されうるのである。スラッジは、当初部分的に、当該技術分野において知られている任意の方法を通じて脱水されてもよいことは理解されるであろう。

圧縮と共に配合物質を使用することで、スラッジからかなりの量の水分が除去される結果、例えば、いくつかの実施例では、水分含有量が２０％より低くなる結果になってもよい。また、反対に、凝固又は凝集及び圧縮による脱水によって、概して水分含有量がおよそ８０％−８５％になる結果となる。

いくつかの実施例では、脱水プロセスの結果として、スラッジは又、部分的又は十分に脱臭される。いくつかのスラッジでは、スラッジ中に懸濁している固体物質ではなく、スラッジの液体成分と臭いとが結合している。このように、固体物質と液体廃棄物とを分離することで、スラッジは脱臭される。

スラッジを脱水するためのシステムの一実施例の概略図である図１及びスラッジを脱水するための方法の一実施例のフロー図である図２を参照するに、スラッジは、１）配合物質をスラッジに混ぜることで、そして２）その混合物を圧縮することで、脱水することができる。以下でさらに詳細に説明されるように、これら２つのステップに続いて他のステップ又は成分を追加できる。

残りの配合物質は、この方法で使用するスラッジを脱水するのに適している。配合物質の例には、例えば、木材の削り屑や新聞の印刷用紙及び粉砕泥炭などの、セルロースベースの物質がある。更に、トロンメル粒子（家庭廃棄物の再利用でトロンメルふるいを通して収集される粒子）、オープンセルスポンジ、木材粉塵及び中質繊維板（ＭＤＦ）の機械加工中に収集される塵埃を、配合物質として利用することができる。配合物質は更に、尿素ホルムアルデヒド樹脂によって処理されてもよい。ある実施例においては、配合物質は容易に圧縮できるものでもよい。

いくつかの実施例では、配合物質とスラッジは、ほぼ均一な方法で完全に混ぜ合わさせることができる。つまり、配合物質は、スラッジ全体にむらなく分散される。

ある実施例においては、配合物質対スラッジは、約１対１の比率で混合されて、約５０重量％のスラッジと約５０重量％の配合物質となるように、スラッジに配合物質を混ぜることができる。他の実施例においては、配合物質対スラッジの比率は、約１：１〜約１：２５にすることができる。更に、配合物質対スラッジの好ましい比率の範囲は以下の範囲内にあってもよく、つまり、約１：１〜約１：１０、約１：１〜約１：５又は約１；１〜約１対２．５である。いくつかの例では、望ましい比率は少なくとも部分的には、スラッジの水分、スラッジの濃度又はスラッジが先行する脱水プロセスを事前に経たかどうかといったことに、少なくとも部分的に依存するであろう。

ある実施例においては、スラッジ全体にほぼ均一に散らばっている配合物質は、スラッジの小さな塊を本質的に“覆う”。従って、“ほぼ均一に広がっている”とは、ある実施例においては配合物質がほぼ完全にスラッジの至るところに分散されることであるが、配合物質が必ずしもスラッジの至るところに完全に分散される必要はないことは理解されるであろう。いくつかの実施例では、スラッジは、配合物質がスラッジに混合されると配合物質に覆われるスラッジの塊又は球を含んでもよい。これらのスラッジの塊又は球は、凝集ステップから生じた氷原であってもよいしそうでなくてもよい。もしスラッジが初めの凝集（又は凝固）ステップで処理されるのであれば塊は氷原と同じサイズ及び濃度でもよいし、又は配合物質を混合している最中若しくはその処理の他の時点において氷原も又破壊され若しくはサイズが小さくなってもよい。このように、物質の塊は、氷原より小さくてもよい。凝集や凝固とは異なり、配合物質はスラッジ全体に分散されてもよいが、最初の２つの手段がスラッジにおいて固体物質が塊を生じさせる傾向がある一方で、後の手段は、複合物質をほぼ均一な濃度で生成しながら、スラッジの至るところにほぼ均一に広がってもよい。

配合物質がスラッジの小さな塊を覆う実施例においては、配合物質は、スラッジの塊が圧縮中に互いに直接に相互に作用することを防いでもよい。このように、圧縮中にスラッジが単一の塊又は油圧液のように作用する代わりに、配合物質は本質的に、スラッジを個別の塊の集合へと分離する。圧縮の後は、これらの塊は、いくつかの実施例では圧縮前にほぼ球形をしているが、配合物質に覆われる小さな円盤に似て平たく押しつぶされる。

ある実施例においては、配合物質は、粉炭、灰、焼却炉の灰、砂、乾燥アルミニウム又は鉄のスラッジ、精製工場で乾燥される穀物、パルプ及び紙又は植物ファイバー若しくは残留物（例えば、堅果の果皮、茎又は他の植物物質のようなもの）である。他の実施例においては、配合物質は、麦わら、竹、トウモロコシの穂軸、バナナの繊維、生物分解性の廃棄物又は紙からなる。当該技術分野における当業者によって、このリストが可能な配合物質につき網羅的でないことは理解されるであろう。本開示から逸脱しない範囲で、多様な配合物質が使用されうる。それ故、配合物質のタイプをリストされたものに限定することなく、特定の配合物質を利用する具体的な実施例が、更に以下で説明される。更に、以下の具体的な実施例は、最後まで提供される開示を補うものであり、限定するものではない。このようにして、配合物質の具体的な組み合わせや比率が以下に説明されているが、各配合物質は単独で使用されてもよいし、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、スラッジ対配合物質の比率が任意のものであっても、任意の他の配合物質とのどのような組み合わせにおいて使用されてもよい。

ある一実施例においては、粉炭は配合物質として使用される。また他の実施例においては、粉炭は特に細かくてもよく、いくつかの実施例では、粉炭のそれぞれの小さな粒は平均して１００ミクロンより小さい。他の実施例においては、粉炭は平均して２から１，０００ミクロンのサイズの小さな粒を含んでよい。いくつかの実施例では、その範囲は、約２００から約８００ミクロン又は約５０ミクロンから約５００ミクロンまでの範囲にあってもよい。ある実施例においては、粉炭はスラッジと１対１の比率で混ぜ合わされ、結果として粉炭５０重量％とスラッジ５０重量％の混合となる。以前に述べた通り、粉炭は又、本明細書で開示される任意の比率においてもスラッジと結合されることができる。

いくつかの実施例では、配合物質は、圧縮中に除去される水を浄化する傾向のある“フィルタ”として作用してもよい。例えば、いくつかの実施例では、石炭が配合物質として使用される場合に除去される水は、溶解又は懸濁する物質の多くが除去されるという点で比較的浄化されていてもよい。

いくつかの実施例で組み合わされた配合物質が使用されてもよいことは理解されるであろう。例えば、いくつかの実施例では、石炭などの配合物質は、粉状になった木繊維のような他の配合物質と組み合わせて使用されてもよい。任意の配合物質も、任意の他の配合物質と組み合わせて使用されてもよい。更には、いくつかの実施例は２より多い配合物質の組み合わせを含んでもよい。更には、配合物質の構成は、比例したものである必要はなく、組み合わされた配合物質は、任意の比率において、多くの配合物質部分が同等であってもよいし、又は同等でなくてもよい。他の実施例においては、単一の配合物質が、他の配合物質と組み合わされることなく使用されてもよい。

前述した通り、本開示の範囲を逸脱することなく様々な配合物質が使用されてもよい。ある実施例においては、配合物質は、共通の物理的又は幾何学的な特性を有していてもよい。以下の特性のリストは、本明細書で開示されている配合物質の潜在的な例を限定するものでもなければ、同等の物質を限定するものでもない。むしろ、特定の配合物質はこれらの特性を有しているので、それ故、特定の同等の物質も又これらの特性を有していてもよい。例えば、ある実施例においては、配合物質は硬い粒子を含んでもよい。更に、粒子は不規則な形をしていてもよいし、１以上のより鋭利な角張った縁を含んでもよい。その実施例においては、粒子は特定の縁において互いに触れてもよいが、粒子が互いに隣接して配置される場合には、十分な量の空きスペースが残ってもよい。いくつかのこれらの実施例では、粒子は、粒子の形や剛性によって、実際に粒状又は研磨用のものとして特徴づけられてもよい。

例えば、粉炭粒子は、不規則な形をしていてもよいし、１以上の比較的鋭い角張った縁を有していてもよい。これらの粒子の形態によって、粒子は互いに隣接して容易には“詰め込まれ”ない。不規則な形態及び縁は、密集した詰め込みを防ぎ、結果として近くの粒子間に十分な量の空きスペースが生じてもよい。

粒子が硬い若しくは角張っている又は両方である実施例においては、粒子の縁は、圧縮ステップ中にスラッジのセル又は塊を突き刺してもよい。このようにして、圧縮中に、いくつかの小さく、ことによると球形のスラッジの塊は、更に破壊されるか又は切断されてもよい。このように、角張った粒子が使用される圧縮の後、小さなスラッジの塊は、円盤又はパンケーキに似ていてもそうでなくてもよいが、いくつかの塊は更に破壊される。小さなスラッジの塊の破壊により、閉じ込められた水の相当量が放出される。更に、ある実施例においては、配合物質は、スラッジ中に存在するセル構造を破裂させる傾向があってもよく、そこに閉じ込められた水を放出する。

当業者によって正しく理解される通り、プロセスにおいて使用される配合物質は、脱水されたスラッジの特性に影響を与えてもよい。このように、配合物質（又は配合物質の特定の混合物）は、脱水されたスラッジの望ましい特性にもとづいて選択されてもよい。いくつかの例では、例えば、脱水されたスラッジは、可燃性燃料として後に使用されてもよい。その例では、粉炭を使用することは、脱水されたスラッジの燃焼特性に影響を与えるのに望ましい。同様に、高カロリー値を有する他の配合物質（又は混合物の特定のカロリー値を上昇させる配合物質）は、脱水されたスラッジの燃焼特性を向上させるために使用されてもよい。いくつかの実施例では、そのような配合物質は、単体で燃焼し、又は混合物と共に燃焼する場合に、物質の特性によって混合物の特定のカロリー値を上昇させてもよい。

他の一実施例においては、灰（焼却炉の灰を含むが、それに限られない）は、配合物質として選択されてもよい。灰は、スラッジ対配合物質が１：１の比率又は本明細書で開示される他の任意の比率で組み合わせられてもよい。同様に、アルミニウム又は鉄の処理から生じるスラッジは、乾燥され、配合物質として利用されてもよい。当業者にとって明確である通り、アルミニウム又は鉄のスラッジ（配合物質として使用される）は、本明細書で開示されているプロセスを含み、任意の脱水プロセスによって脱水されてもよい。

麦わら、竹、トウモロコシの穂軸、バナナの繊維、他のタイプの生物分解性の廃棄物、藻又は紙も又、配合物質として使用されてもよい。いくつかの実施例では、成長の早い植物又は麦わらのような再生可能な未加工物質が使用されてもよい。ある実施例においては、これらの配合物質は、配合物質として使用に先立って粉状になる。また別の一実施例においては、粉状の麦わら、竹、トウモロコシの穂軸、バナナの繊維、生物分解性の廃棄物又は紙は、組み合わされた配合物質を生成するために細かい砂又は焼却炉の灰と更に組み合わされる。ある実施例においては、組み合わされた配合物質の約１０％は、砂又は灰である。

再び図１を参照するに、ここには本開示の一実施例による廃棄物処理システムが示されている。廃水処理プラント又は他の適当な廃水物生産者から出されるスラッジは、初めに脱水されてもよい。スラッジはスラッジホッパー１０内に収集される。スラッジと混合させる適切な配合物質も、ホッパー１２内に収集される。

図１に示される通り、一実施例においては、スラッジ及び配合物質は、それぞれホッパー１０、１２から別々のコンベヤ１４、１５へと分配される。スラッジ及び配合物質は次に、適切な混合装置１６内に堆積される。当該技術分野において知られている通り、混合装置１６は、パドルミキサー、スクリューミキサー、農業飼料ミキサー及び任意の混合又は調合装置のうちの少なくとも一つから選択することができることは、当業者によって理解されるであろう。

混合装置１６は、スラッジと配合物質を一緒に混ぜ合わせる。ある実施例においては、スラッジと配合物質は、複合混合物を形成するために十分に混合してもよい。混合装置は、混合物が強くかき混ぜられるよりむしろ一緒に混ぜ込まれるように、遅い速度でスラッジと混合物質を混合するように動作可能であってもよい。混合は、本開示の範囲から逸脱しない範囲で速く又は遅く実行することができる。

一実施例において、混合プロセスは、スラッジケーキの連続する層を配合物質の層と接触するように混ぜ込むことで実行される。更なる混合には、複合混合物の配合物質がほぼ均一に散らばるまで、複合混合物の層を一緒に混ぜ込みつづけることにより達成される。

図１に示される通り、複合混合物は、混合装置１６からコンベヤ１８の上に抜け出る。例示した実施例では、複合混合物は次に、圧縮装置２０へと運ばれる。圧縮装置２０は、ベルトプレス、スクリュープレス、プレートプレス、バッチプレス、フィルタープレス、油圧プレス又は当該技術分野において知られているような任意の圧縮装置のいずれか一つから選択されてもよい。圧縮装置２０は、圧縮中に、収容された混合物から水分を放出できるように構成することができる。

例えば、圧縮装置２０は、まず第一に複合混合物を圧縮装置内に運び、そして第二に複合混合物を圧縮後に圧縮装置から出して更なる処理に向けて運ぶために、圧縮装置内部にあるコンベヤを有するプレートプレスを備えてもよい。コンベヤは、圧縮中に、収容された混合物から水分を放出できるように構成することができる。例えば、標準的なベルトコンベヤの場合は、コンベヤベルトを通して水分が排出されるようにベルトに穴を開けることができる。圧縮中に水分を逃がせるように、プレートプレスに使用される１以上のプレートにも穴を開けることができる。圧縮装置の特定の実施例についての更なる詳細が図３から図６につき以下に提供される。

再び図１を参照するに、廃水は次に適切な排水溝２８に収集される。

結果として生じた脱水されたスラッジは次に、圧縮装置２０から除去され、コンベヤ３０によって乾燥装置３２へ運ばれる。結果として得られるほぼ脱水された物質は、存在する水分量が減少することにより、より簡単に乾燥される。乾燥装置３２は、サイクロン乾燥機、熱乾燥機、空気乾燥機、ドラム乾燥機又は当該技術分野において知られている任意の乾燥装置のいずれか一つ、例えば、ＧＲＲＯインコーポレーテッド社によって製造されたＴｅｍｐｅｓｔ Ｄｒｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍとすることができる。

乾燥の後、結果として生じた物質はほぼ固体である。一実施例においては、固体物質は乾燥装置３２から出して、用途に応じて更に処理することができる。例えば、更なる処理３６は、燃料として燃やすために固体物質をペレットへと変えるためのペレタイザーとすることができる。

結果として生じた物質（脱水されたスラッジと配合物質とからなる）は、混合装置１６内でスラッジと混合させる配合物質の代用品として利用することもできる。ある実施例においては、本方法によって生成される、結果として生じる物質は、約３回反復して配合物質として再利用できる。

更に、ある実施例においては、脱水されたスラッジ及び配合物質の更なる処理３６は、脱水されたスラッジから配合物質を分離可能な装置を含むことができる。例えば、振動ふるいを利用する装置は、配合物質をスラッジから分離するために使用されてもよい。分離メカニズムの他の一例は、粒子へ空気を噴出することで特定の低い密度の粒子を除去する空気分離器であってもよい。一実施例においては、脱水されたスラッジから分離される配合物質は、本明細書で説明される脱水プロセスにおいて再利用されてもよい。

再びシステムに言及すると、一実施例においては、混合及び圧縮は、遠隔地で実行される乾燥（及びことによってはペレット化）と共に、廃棄物処理プラントにおいて実行されうる。その場合、図１の乾燥装置３２は、圧縮装置２０から結果として生じる物質アウトプットを乾燥及びペレット化段階が実行される他の場所へ運搬するトラック又は適切な輸送装置によって取り替えられてもよい。

あるいは、廃棄物処理装置自体は、移動可能な廃棄物収集システムの一部として提供されてもよい。その場合は、ホッパー１０、１２、混合装置１６及び圧縮装置２０は輸送機関の一部として提供されるが、輸送機関とは例えば、トラックの後部又はトラックトレイラーである。乾燥装置３２は選択的に輸送機関の一部として提供されてもよく、又は上述の通り、本方法の乾燥及び更なる処理段階は、遠隔地で実行されてもよい。

本プロセス又はシステムを使用することで、より管理しやすい物質及び乾燥した固体含有量が８０％まで近づいた、水分レベルが減少した最終結果物質が生じる。最終物質は、従来の水分抽出技術とは反対に重さが十分に減っていてもよく、より輸送しやすいものである。

上記で説明され図で例示される各要素の全てが、本明細書で提供される本開示の趣旨に必ずしもあてはまるわけではないことは、当業者によって理解されるであろう。例えば、スラッジ及び配合物質を混合し、そしてその混合物を圧縮し、本明細書で説明されるコンベヤ及びホッパーのような他の要素を除外する装置を提供することも、本開示の範囲内である。本開示の範囲及び趣旨を逸脱しない範囲で他の要素も追加されうることも、当業者によって更に理解されるであろう。

図２は、スラッジから水を除去する方法１００の一実施例の説明図である。この例示される実施例において、方法１００は、スラッジを脱水するステップ１０２、スラッジホッパーのスラッジを分配し、配合物質受領ホッパーの配合物質を分配するステップ１０４、混合装置にスラッジ及び配合物質を堆積させるステップ１０６、スラッジ及び配合物質を混合するステップ１０８及び水分を放出するためにスラッジ及び配合物質を圧縮するステップ１１０を含む。

一実施例においては、方法１００は更に、脱水されたスラッジから配合物質を分離するステップを含む。更に別の一実施例では、この分離された配合物質は、スラッジを更にもっと脱水するために再利用される。

開示されるステップの全てが本開示の各実施例において必要というわけではない。例えば、他の開示されるステップのいくつか又は全てを除外しつつ混合及び圧縮ステップを完了することは、本開示の範囲内である。更に、本開示の範囲を逸脱しない範囲でプロセスに追加ステップも追加されうる。

開示されるプロセスにおけるインプットとして脱水されたスラッジが使用される実施例において、開示される方法のステップと関連して事前の脱水ステップが実行される必要がないことも又当業者に理解されるであろう。つまり、他の方法による脱水も、同じ場所で、開示される方法を実行する同じエンティティによって完遂されてもよいし、別の場所で別のエンティティによって完遂されてもよい。

一実施例においては、方法１００は、本明細書で要約されない応用例で汚水スラッジの脱水を改善できるし、特定の実施例においては、本明細書で要約される応用例で、例えば、嫌気性生物による汚水分解及び処理が起こる容器においてスラッジが事前に処理される。

方法１００は、幅広い潜在的応用例を有する。例えば、人間、動物などの廃棄物、アルミニウム、鉄及び同様のもの、製剤製品、化学製品、半導体製品、食肉及び牛乳加工におけるような薬及び食品及び同様のもの、のプロセスと関連して本方法はスラッジと共に使用されうる。当業者によって正しく理解される通り、開示されるプロセスは、本開示に含まれる特定の例を含んで、任意のスラッジに対して応用されてもよいが、それに限られるものではない。

図３−６は、スラッジを脱水するためのシステムの一実施例の様々な構成要素を例示する。これらの図は構成要素の特徴の相対的な位置を示しており、実際に説明に役立つものであるが、全ての特徴を余すところなく示すことを意図しているわけではないことは理解されるであろう。例えば、各図面は、特定の構成要素上に位置する穴を含む。例示される穴がこれらの特徴の正確な数又は場所を示すことを意味しているわけではなく、それどころかシステムの他の構成要素との関連でどのようにこれらの特徴が機能するかを例示するものであることは、正しく理解されるであろう。更に、図は一定の縮小比で描かれていない。

図３は、圧縮装置２２０の一実施例の切断正面図である。この例示される実施例では、プレスは上部プレート２２３及び下部プレート２２５を有しており、下部プレートは装置２２０から水分を排水できる一連の小孔２２４を備えている。更に、例示される通り、ラム２２２を、上部プレート２２３に連結することができる。圧縮装置２２０は、上部プレート２２３及び下部プレート２２５と連結して圧縮チャンバ２３０を画成する側壁２２９を備えることもできる。

図３に例示される通り、小孔２２４は下部プレート２２５にある。以下で更に説明する通り、上部プレート２２３及び／又は側壁２２９も又、穴を有するように構成されてもよい。様々な形状及び大きさの小孔２２４によって好ましい量の水が圧縮中にスラッジから逃げ出るようになることは理解されるであろう。いくつかの実施例では、穴は、穴がある表面全体にわたって、中心間が１０ｍｍから１５ｍｍの間隔で配置される約５ｍｍの円形の穴からなる。

圧縮装置２２０は、コンベヤベルト２２６と連結して稼働する。例示される通り、断面図は、コンベヤベルト２２６の長手方向に対して垂直方向である。従って、コンベヤベルト２２６は、例示される図面の正面から背面の方向へ、物質を運搬する。

コンベヤベルト２２６は、圧縮中にスラッジから放出される水用のフィルタとして作用する多孔性又は半多孔性の物質で構成してもよい。言い換えれば、コンベヤベルト２２６は水を通過させるが、スラッジは通り抜けることができないようにして、少なくとも部分的にスラッジが小孔２２４を塞がないようにする。従って、上部プレート２２３が穴を有する実施例においては、フィルタ材料２２７は上部プレート２２３の下面に連結されてもよい。いくつかの実施例では、このフィルタ材料２２７は、コンベヤベルト２２６と同じ物質からなってもよい。フィルタ材料２２７はあるいは、液体を通過させ例えば綿のような固体の流れを最小限に抑える、任意の多孔性材料で作ることができる。更に、下部プレート２２５の上面も又、いくつかの実施例でフィルタ材料と連結してもよい。側壁２２９に穴が配置される実施例においては、フィルタ材料を側壁２２９にも連結していてよい。

初めは、ラム２２２はプレートプレスの一番上の“静止”位置に維持することができる。動作中、複合混合物は、プレートプレスの内部チャンバ２３０に供給される。圧縮中、ラム２２２は小孔２２４の方へ、下方へと駆動される。複合混合物は圧縮されるので、その混合物から水分が廃水の形態で押し出される。押し出された廃水は、フィルタ材料２２６を通りぬけて、小孔２２４からプレートプレスを出る。

上部プレート３２３の一実施例の斜視図である図４Ａ及び図４Ａの上部プレート３２３の切断正面図である図４Ｂを参照するに、図４Ａ及び図４Ｂは図３の実施例においても見られる機能部を含む。従って、同様な機能部は先頭の数字を３に増やした参照番号で明示されている。それ故、同様に同定される機能部について上述した関連する開示は、今後は繰り返しては説明しない。更に、図４Ａ及び図４Ｂの実施例の特定の機能部は、図面において参照番号によって示されたり同定されず、又は続く説明において詳細には取り扱われない。しかしながら、そのような機能部は、他の実施例において例示され、及び／又はそのような実施例に関して説明される機能部と、明らかに又はほぼ同一である。従って、そのような機能部に関連する説明は、図４Ａ及び図４Ｂの装置の機能部に同様にあてはまる。図３の装置に関連して説明されたものと同じ機能部や変形例の任意の組み合わせも、図４Ａ及び図４Ｂの装置に使用されうるのであり、かつ逆も又然りである。本開示のパターンは、後の図面で例示され、今後説明される更なる実施例に同様に当てはまる。

上部プレートは上面３３１及び下面３３２並びに穴３２４を有する。例示した実施例において、穴は更に、上部プレートの上面３３１に連結されたチューブ３４０と共に構成される。各チューブ３４０の外周は、穴３２４の一つの外径に連結されている。チューブ３４０は比較的短く、プレートの上面３３１にほぼ垂直に配置されている。例示した実施例において、上部プレートの穴３２４に押し出される水は、チューブ３４０へ流れ込む。チューブ３４０内の水量がチューブ自体の容積を上回ると、水はチューブ３４０の頂上から溢れ出して、排水機構を経て流れ出る。チューブ３４０の短い部分は、圧縮後にプレートの上面３３１にある水が、圧縮後にスラッジの方に穴３２４を経て逆流するのを防ぐ。

図５は、側壁４２９を含む圧縮装置の一実施例の切断正面図を例示する。側壁４２９は、内面４６１及び外面４６２を有する。例示される実施例は又、ラム４２２、上部プレート４２３、底面プレート４２５、穴４２４及び２つの側面４５１を有するコンベヤベルト４２６を含む。側壁４２９は、固定されるか又は矢印によって示される通りコンベヤの側面４５１の方向又は離れる方向に動くように構成される。ある実施例においては、側壁４２９は、圧縮中にコンベヤの側面４５１に隣接して配置され、上部プレート４２３及び下部プレート４２５と連結して圧縮チャンバを形成する。圧縮後、側壁は、コンベヤベルトが脱水されたスラッジをコンベヤベルト４２６の長手方向により自由に前進するのを可能にし、側壁４２９に留まる物質の量を最小限にするように、コンベヤベルト４２５の側面４５１とは離れる方向に動いてもよい。側壁４２９は、穴４２４及び／又はフィルタ層と共に構成されてもよいしそうでなくてもよい。

図６は、圧縮装置の一部の分解斜視図である。例示される図は、上部プレート５２３、下部プレート５２５、下部プレート５２５及び上部プレート５２３にある穴５２４、上部プレート５２３の上面に連結するチューブ５４０、上部プレートの下面にあるフィルタ層５２７及びコンベヤベルト５２６を含む。コンベヤベルト５２６は、配合物質と混合されたスラッジを、矢印の方向に圧縮チャンバへと前進させる。圧縮後、コンベヤベルト５２６は又、より多くのスラッジ及び配合物質の混合物を同時に圧縮チャンバへ持っていきつつ、脱水されたスラッジを圧縮チャンバから運んでもよい。圧縮中、スラッジから押し出される水は、穴を通して下部プレートの下及び上部プレートの上の空間５７０へと流れ、上部プレートの上で、適切な排水溝５７５を通じて流れ出る。参照番号５７０及び５７５によって示されるような様々な排水システムが使用されてもよいことは理解されるであろう。

プレートプレスの上述の構成が、言及された通り、他のタイプの圧縮装置に必要とされる通り適合されてもよいこと、つまり固体物質を保持しつつ廃水が圧縮中に逃げることができるように圧縮装置が設計されることは、理解されるであろう。

圧縮段階に言及すると、一実施例においては、約１００ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉ、約１５０ｐｓｉから約２，５００ｐｓｉ及び約２００ｐｓｉから約２，０００ｐｓｉなどの、約１０ｐｓｉから約１０，０００ｐｓｉの圧力で、圧縮が起こる。大量の廃水が低圧で混合物から追い出されてもよいが、仮に指定されたレベルで圧縮が維持された場合に、廃水の大部分が混合物からほぼ排除されてもよい。

いくつかの実施例では、段々と圧力がかけられしばらく維持される。例えば、約１０１．６ｃｍ（４０ｉｎｃｈｅｓ）の幅と約１０１．６ｃｍ（４０ｉｎｃｈｅｓ）の深さを有する、量の複合混合物の場合、最大限の脱水をほぼ確実に行うために圧縮に要する時間の長さは３０秒である。使用される配合物質のタイプが、圧縮が効果的になる時間の長さに影響を与えることは理解されるであろう。例えば、特定の角張った粒子が使用される場合、十分な脱水は約１５秒の圧縮で完了する。他の実施例においては、圧縮時間は約１０秒から約２００秒であり、例えば、約１０秒から約１００秒又は約１５秒から約３０秒である。圧縮されるスラッジの本質及びタイプ並びに使用される配合物質の性質及びタイプが、最適の圧縮時間に影響を与えうることは理解されるであろう。

複合混合物から追い出される廃水は、次に、更なる処理及び精製のために廃水処理プラントへ戻される。

複合混合物における配合物質の存在により、水分の大部分はスラッジから絞り取られる。複合混合物から水分を追い出すことで、水分含有量が約２０％の、十分脱水された結果物質が生じる。

廃水処理のための方法及びシステムの特定の実施例が例示され説明されてきたが、提供される開示は、開示される正確な構成及び構成要素に限定されないことは理解されるであろう。当業者にとって明白な、様々な修正、変更及び変形例は、本開示に援助されて、方法及びシステムの配置、動作及び詳細において行われうる。

最大程度で本開示を利用するために、更なる精巧の必要なく当業者が従来の明細書を利用できることは確かである。本明細書で開示されている例及び実施例は、単なる説明のためのものであって典型的なものにすぎず、かつ任意の方法において本開示の範囲を限定するものではないものとして解釈される。本明細書で開示される基本的な本質から逸脱しない範囲で前述した実施例の詳細に変更を加えてもよいことは、当業者にとって明白である。

Claims (47)

1. スラッジから水を除去する方法であって、
   配合物質が前記スラッジの至るところにほぼ均一に分散されて混合物を形成するように、前記スラッジと少なくとも一つの前記配合物質とを混合するステップと、
   前記スラッジと前記配合物質との混合物を圧縮するステップと、
   を含み、
   前記配合物質は硬い粒子からなる方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記配合物質は少なくとも一つの角張った鋭い縁を有する粒子からなる方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記配合物質は、石炭粒子、灰粒子、砂、乾燥鉄スラッジ、乾燥アルミニウムスラッジ及び金属削りくずのうちのいずれか一つから、少なくとも部分的になる方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記配合物質の平均粒径が、２ミクロンから１，０００ミクロンである方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記配合物質の平均粒径が、５０ミクロンから５００ミクロンである方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   前記粒子は研磨剤である方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記スラッジ対前記配合物質の重量比は、約１：１から約８：１である方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記スラッジ対前記配合物質の重量比は、約１：１から約３：１である方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   前記混合物は、約１０ｐｓｉから１，５００ｐｓｉの圧力で圧縮される方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記スラッジは、処理の結果として少なくとも部分的に脱臭される方法。
11. スラッジから水を除去する方法であって、
    配合物質が前記スラッジの至るところにほぼ均一に分散されて混合物を形成するように、前記スラッジと少なくとも一つの前記配合物質とを混合するステップと、
    前記スラッジと前記配合物質との混合物を圧縮するステップと、
    を含み、
    前記配合物質は、圧力下で実質的に圧縮しない粒子からなる方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記配合物質は、少なくとも一つの角張った鋭い縁を有する粒子からなる方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記配合物質は、石炭粒子、灰粒子、砂、乾燥鉄スラッジ、乾燥アルミニウムスラッジ、金属削りくずのうちの少なくとも一つから、少なくとも部分的になる方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記配合物質の平均粒径が、２ミクロンから１，０００ミクロンである方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記配合物質の平均粒径が、５０ミクロンから５００ミクロンである方法。
16. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記粒子は研磨剤である方法。
17. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記スラッジ対前記配合物質の重量比は、約１：１〜約８：１である方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記スラッジ対前記配合物質の重量比は、約１：１〜約３：１である方法。
19. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記混合物は、約１０ｐｓｉから１，５００ｐｓｉの圧力で圧縮される方法。
20. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記スラッジは、処理の結果として少なくとも部分的に脱臭される方法。
21. スラッジから水を除去する方法であって、
    配合物質が前記スラッジの至るところにほぼ均一に分散されて混合物を形成するように、前記スラッジと少なくとも一つの前記配合物質とを混合するステップと、
    前記スラッジと前記配合物質との混合物を圧縮するステップと、
    を含み、
    前記配合物質は、不規則な形をした角張った粒子からなり、
    前記粒子の形態は、当該粒子の縁が隣接する粒子に触れるように隣同士に配置される場合に、当該粒子間に十分な量の空きスペースが残るような形である方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記配合物質は、硬い粒子からなる方法。
23. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記配合物質は、圧力下で実質的に圧縮しない粒子からなる方法。
24. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記配合物質は、石炭粒子、灰粒子、砂、乾燥鉄スラッジ、乾燥アルミニウムスラッジ及び金属削りくずのうち少なくとも一つから、少なくとも部分的になる方法。
25. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記配合物質の平均粒径は、２ミクロンから１，０００ミクロンである方法。
26. 請求項２５に記載の方法であって、
    前記配合物質の平均粒径は、５０ミクロンから５００ミクロンである方法。
27. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記粒子は研磨剤である方法。
28. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記スラッジ対前記配合物質の重量比は、約１：１〜約８：１である方法。
29. 請求項２８に記載の方法であって、
    前記スラッジ対前記配合物質の重量比が、約１：１〜約３：１である方法。
30. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記混合物は、約１０ｐｓｉから１，５００ｐｓｉの圧力で圧縮される方法。
31. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記スラッジは、処理の結果として少なくとも部分的に脱臭される方法。
32. スラッジから水を除去するシステムであって、
    スラッジを配合物質と均一に混ぜ合わせて混合物を形成するように構成された混合装置と、
    前記スラッジと前記配合物質との混合物を圧縮するように構成された圧縮装置と、
    前記混合装置から前記圧縮装置へと前記混合物を移動させるように構成された運搬装置と、
    を含むシステム。
33. 請求項３２に記載のシステムであって、
    前記配合物質は不規則な形をした角張った粒子からなり、
    前記粒子の形態は、当該粒子の縁が隣接する粒子に触れるように隣同士に配置される場合に、当該粒子間に十分な量の空きスペースが残るようになっているシステム。
34. 請求項３２に記載のシステムであって、
    混ぜ合わせる前に、前記配合物質は第１のホッパーに貯蔵され、前記スラッジは第２のホッパーに貯蔵されるシステム。
35. 請求項３４に記載のシステムであって、
    前記配合物質は第１のホッパーから、前記スラッジは第２のホッパーから、前記混合装置内に直接分配されるシステム。
36. 請求項３５に記載のシステムであって、
    前記配合物質及び前記スラッジの少なくとも一つは、自動制御処理によってホッパーから分配されるシステム。
37. 請求項３２に記載のシステムであって、
    前記運搬装置はコンベヤベルトを含むシステム。
38. 請求項３７に記載のシステムであって、
    前記コンベヤベルトは前記混合物を前記圧縮装置へ運搬し、圧縮後に当該圧縮装置の外へ前記混合物を運搬するシステム。
39. 請求項３２に記載のシステムであって、
    前記圧縮装置は、プレートプレスを含むシステム。
40. 請求項３９に記載のシステムであって、
    前記運搬装置は、前記圧縮装置へ前記混合物を運搬し圧縮後に当該圧縮装置の外へ前記混合物を運搬するコンベヤベルトを含むシステム。
41. 請求項４０に記載のシステムであって、
    前記コンベヤベルトは、圧縮中に水が当該コンベヤベルトを通り抜けるように構成されるシステム。
42. 請求項４１に記載のシステムであって、
    前記プレートプレスは、圧縮中に水が下部プレートを通り抜けるように構成された複数の穴を有する下部プレートを有するシステム。
43. 請求項４２に記載のシステムであって、
    前記プレートプレスは、圧縮中に水が上部プレートを通り抜けるように構成された複数の穴を有する上部プレートを有するシステム。
44. 請求項４３に記載のシステムであって、
    前記上部プレートは上面を有し、
    前記プレートの上面の穴の少なくとも一つの外径に、ある長さのチューブが連結され、当該チューブは、前記プレートの上面にほぼ垂直に配置され、かつ当該プレートの上面にある水が前記チューブに連結された穴を通り抜けないように構成されたシステム。
45. 請求項４４に記載のシステムであって、
    各穴はチューブの長さに応じて設定されるシステム。
46. 請求項３９に記載のシステムであって、
    前記プレートプレスは、本来４つの側面を持つ圧縮面を有し、
    前記圧縮面は、少なくとも一つの側面が側壁に隣接しているシステム。
47. 請求項４６に記載のシステムであって、
    前記側壁の少なくとも一つは、圧縮後に圧縮面の中央から離れる方向に動くように構成されているシステム。

Images