JP2016536135A - 汚泥を処理するためのプロセス及び装置 - Google Patents

Abstract

汚泥から水分を除去するための装置及びプロセス。装置は、汚泥の受け入れ及び排出のそれぞれのための入口及び出口を有するハウジングを備える。コンベヤが、ハウジング内に配置されるとともに、汚泥を入口から出口へ搬送するように構成される。装置は、汚泥がコンベヤによって搬送されている間に汚泥を加熱して汚泥から水分を除去するためのヒータを更に備える。また、装置は、装置から空気を引き出すと同時に、引き出された空気と一緒に汚泥から除去される水分を装置から流すようになっている真空ポンプも備える。【選択図】 図１Ａ

Description

汚泥から水分を除去するための装置及びプロセスが開示される。装置及びプロセスは、排他的ではないが、掘削泥の処理内において特定の用途を有する。

固体又は液体から形成される汚泥は、幅広い範囲の産業で使用される多くのプロセスの副生成物として形成される（例えば、採鉱、食品処理、製造、汚水処理等）。

汚泥は、それが形成される場所と同じ場所で処理される場合があり、或いは、処理又は廃棄のために別の場所へ搬送される場合がある。環境的な配慮及び／又は専門的な汚泥処理要件は、しばしば、汚泥が処理されて処分される場所及び方法を決定する。

処理を必要とする汚泥の１つの例が掘削産業にあり、この場合には、掘削プロセスの最中及び後に掘削泥が副生成物として形成される。掘削泥は、しばしば、汚染廃棄物と見なされ、再び環境と一体化される前に処理されなければならない。特に、この処理は、掘削泥中の水の除去を含む場合がある。

サイクロン分離、濾過、膜分離、又は、スクリーン分離などの通常の分離方法は、一般に、水を除去するための掘削泥の処理に適していない。これは、通常、掘削泥中に含まれる添加物に起因し、又は、水と共にフィルタを詰まらせて分離に抵抗するように作用する除去された土壌中の堆積物の細かい粒径に起因する。したがって、掘削泥における現在の水除去方法は主に沈殿プロセスに向けられており、この場合、泥が浅い池の中に蓄えられ、水を自然に大気中へ蒸発させることができる。

そのような方法は、任意の非蒸発分離のための専門的な環境汚染物ダム及び専門的な処理設備の建設を必要とし、或いは、自然沈殿のための大面積の土地を必要とする。これらの方法は、池の建設コスト、池のその寿命にわたる維持、及び、その後、池の耐用年数後に土地をその当初の状態へ回復させることに起因して高価となり得る。特に、池は更なる問題に直面し、その場合、池からの液体の蒸発が池内の化学物質の濃度を高める可能性がある。したがって、例えば、池（及び池内に含まれる汚泥）は、当初は、許容できる化学物質濃度レベルにあると見なされる場合があるが、経時的に、これらのレベルが蒸発に起因して許容レベルを上回って高くなる場合がある。そのような化学物質濃度レベルは、周囲の環境に悪影響を及ぼす可能性がある。

背景技術への先の言及は、該技術が当業者の共通の一般的な知識の一部を成すという容認を構成しない。また、先の言及は、本明細書中に開示される装置及びプロセスの用途を限定しようとするものでもない。

本明細書中には、汚泥から水分を除去するための装置及びプロセスが開示される。装置及びプロセスは、排他的ではないが、掘削作業でもたらされた掘削泥を処理することにおいて特定の用途を見出す。しかしながら、装置及びプロセスは、多くの他の用途、例えば、汚水、廃棄食品、産業廃棄物、汚染水、海水等の処理にも適する場合がある。

第１の態様では、汚泥から水分を除去するためのプロセスが開示される。プロセスは、ハウジングを通して汚泥を傾斜面上で搬送するステップと、汚泥が搬送される際に汚泥を加熱して汚泥中の水分を蒸発させるステップとを備える。

１つの実施形態において、汚泥は、離散した蓄積物の形態を成して搬送されてもよい。離散した蓄積物は、汚泥の例えば積み重なり、集合体、集まり、塊等の形態を成してもよい。蓄積物間に何らかの隙間が存在するか又は汚泥の蓄積物の少なくとも何らかの部分的な離間が存在する（すなわち、それにより、個々の蓄積物を互いから区別できる）限り、１つの蓄積物が別の蓄積物から完全に（すなわち、１００％）分離されている必要はない。

汚泥が蓄積物の状態で搬送されることは、例えば汚泥の表面積を増大させることによって汚泥の加熱及び蒸発を促進させることができる。蓄積物は、例えば、フライトを有するコンベヤの使用によって形成されてもよい。そのような構成において、ハウジングの傾斜面は、各フライトとハウジングとの間で汚泥が蓄積する（すなわち、フライトが桶としての役目を果たす）ようになっていてもよい。このようにすると、常に、汚泥のそれぞれの蓄積物と後続のフライトとの間にあるハウジングの下面の部分が露出され得る（すなわち、それにより、汚泥はこの部分を覆わない）。これは、ハウジング及びコンベヤが水平のときには当てはまらない傾向がある（すなわち、重力に起因して、汚泥が最下表面を完全に覆う）。ハウジングのこれらの露出部は、それらが汚泥によって覆われないため、急速に熱くなる（すなわち、これらの部分が覆われるものと比べたとき）。傾斜面上にあるとき、また、フライトが移動しているとき、汚泥の蓄積物は、ハウジングの更に熱い露出部上に絶えず押し付けられる（すなわち、フライトにより）。温度のこの急速な増大（すなわち、露出面との接触に起因する）は、汚泥中の水分を急速に蒸発させる。

また、汚泥のそれぞれの桶の前縁は、露出されたハウジングと連続的に接触し得る。前縁は汚泥の蓄積物の最も浅い部分であるため、汚泥は、蒸発のためにエネルギーを殆ど要さない。また、これは、汚泥中の水分の急速な蒸発も促進させる。

１つの実施形態では、汚泥がハウジングを通して搬送される間にわたって不完全真空がハウジング内で維持されてもよい。これは、汚泥内に含まれる水分の沸点を下げることができ、したがって、水分を蒸発させるために汚泥が加熱されなければならない温度を下げることができる。これは、加熱エネルギー必要量を減らすことができるとともに、プロセスの効率を高めることができる。不完全真空は、水蒸気（例えば、蒸気の形態を成す）をハウジングから引き出してもよい真空機器によって維持されてもよい。いくつかの構成において、真空は、ハウジングを通した或いはハウジング内への汚泥の移動に役立ってもよい。

１つの実施形態において、搬送は、汚泥の間欠的な移動の形態を成してもよい。間欠的な移動は、汚泥が移動していない複数の一時停止段階と、汚泥が移動している複数の移動段階とを備えてもよい。それぞれの一時停止段階が１５〜４５秒にわたってもよい。他の実施形態では、それぞれの一時停止段階が１０秒〜１分にわたってもよい。それぞれの移動段階が３〜１０秒にわたってもよい。他の実施形態では、それぞれの移動が２秒〜３０秒にわたってもよい。移動段階又は一時停止段階の後に逆転段階が続いてもよい（この場合、移動の方向が逆にされる）。逆転段階が２〜１０秒にわたってもよい。蓄積物の状態で搬送されるときに、汚泥の間欠的な移動がハウジングの露出部（すなわち、汚泥により覆われないハウジングの部分）の加熱を促進させてもよい。汚泥が移動していないとき（すなわち、一時停止段階中）には、露出部の温度が急速に上昇する。これに続き、汚泥の蓄積物が加熱された露出部上へ搬送され、また、汚泥中の水分を蒸発させるために熱が汚泥へ急速に伝えられる。

１つの実施形態では、汚泥がハウジングを通して搬送される際に、汚泥は、ハウジングを取り囲む蒸気ジャケットに通される蒸気からのハウジングの壁を通した間接的な熱伝達によって加熱されてもよい。

１つの実施形態では、汚泥を、ハウジングを通して搬送する前に、汚泥を微粒子化するべく汚泥をノズルに通過させるステップを更に備えてもよい。これは、汚泥がハウジングに入る際に汚泥の表面積を増大させることができるとともに、汚泥中の水分の急速な蒸発を促進させることができる。

１つの実施形態において、プロセスは、水蒸気を収集するステップを更に備えてもよい。プロセスは、収集された蒸発水分を凝縮するステップを更に備えてもよい。水分の凝縮は、プロセスを使用して汚泥から回収された冷却された水によって促進されてもよい。収集された蒸発水分は、未処理の（すなわち、プロセスに入る）汚泥と熱を交換するために熱交換器に通されてもよい。これは、汚泥を加熱できるとともに、水蒸気を冷却して、蒸発水分の凝縮を促進させることができる。

１つの実施形態では、ハウジングを加熱するための蒸気を発生させるために、収集された水分の一部がボイラーに戻されてもよい。言い換えると、ボイラー及び蒸気ジャケットの構成は、収集される凝縮液から補充され（すなわち、水が補充される）、これにより、使用時にボイラーに加えられる必要があるかもしれない外部水の量を減らすことができるとともに、プロセス効率を更に高めることができる。前述したように、収集される凝縮液は、減少されたレベル（すなわち、より低い濃度）の塩又は他の物質を有し得る（汚泥と比べたとき）。したがって、これに代えて或いは加えて、収集される凝縮液は、例えば灌漑用水、冷却水、工業用水、家庭雑排水、或いは更には、飲料水として利用されてもよい。

１つの実施形態において、プロセスは、汚泥をハウジングを通して搬送する前に汚泥を予熱するステップを更に備えてもよい。予熱は、ボイラーからの蒸気又は排ガスを使用して行なわれてもよい。ある場合には、汚泥が沸点温度（又は沸点温度付近）まで予熱されてもよく、それにより、水分は、ハウジングへ入る際に汚泥から蒸発し始める。これは、ハウジング内の不完全真空によって促進されてもよい（すなわち、汚泥の沸点を下げる）。

１つの実施形態において、予熱は、汚泥の圧力が予熱によって増大されるように略等積過程として行なわれてもよい。

１つの実施形態において、予熱後、汚泥は、汚泥とハウジングの内部との間の差圧によってハウジング内へ推し進められてもよい。

１つの実施形態では、汚泥がハウジング内へ間欠的に導入されてもよい。ハウジング内への汚泥の間欠的な排出は、（コンベヤによる）汚泥の間欠的な移動に対応してもよく、それにより、ハウジング内の汚泥の量を一定に維持できる。

１つの実施形態では、傾斜面の角度が１５度〜３０度であってもよい。角度は例えば２２度であってもよい。傾斜角度が大きすぎる場合には、汚泥がコンベヤの端部に達しない（すなわち、汚泥がコンベヤに沿って転がる／後退する場合がある）。傾斜角度が小さすぎる場合、汚泥は、水分の全てが汚泥から蒸発することなくコンベヤ／ハウジングの端部に達し得る（すなわち、汚泥は、コンベヤが移動していようとなかろうと、ハウジングに沿って流れ得る）。

１つの実施形態では、汚泥が掘削泥を備えてもよい。他の形態において、汚泥は、汚水、製造廃棄物、塩水、採掘残留物等であってもよい。当業者であれば分かるように、汚泥を処理するためのプロセスは、混合物から水分を除去するための様々な異なる用途で使用され得る。

１つ実施形態において、汚泥から除去される水分は、汚泥よりも低い塩濃度を有してもよい。汚泥中の水分の蒸発は、水分を塩から分離できるようにしてもよい。

１つの実施形態では、汚泥の搬送の速度がハウジングに沿って変えられてもよい。例えば、汚泥は、例えばハウジングの出口と比べてハウジングの入口の方で速く搬送されてもよい。これは、コンベヤのフライトの間隔の変化によって促進されてもよい。

第２の態様では、汚泥から水分を除去するための装置が開示される。装置は、汚泥の受け入れ及び排出のそれぞれのための入口及び出口を有するハウジングを備える。装置はコンベヤを更に備え、コンベヤは、ハウジング内に配置されるとともに、入口と出口との間で汚泥を傾斜面上で搬送するように構成される。装置は、汚泥がコンベヤによって搬送されている間に汚泥を加熱して汚泥から水分を除去するためのヒータを更に備える。

１つの実施形態では、装置から空気を引き出すと同時に、引き出された空気と一緒に汚泥から除去される水分を装置から流し出すようになっている真空機器を更に備えてもよい。

傾斜角度（例えば、ハウジング又は該ハウジング内のコンベヤの長尺な軸線の傾斜角度）は、１０°〜３０°の範囲内であってもよく、或いは、例えば２０°〜２５°の範囲内であってもよい。

汚泥の加熱により、汚泥中の少なくとも自分が蒸発し、それにより、水蒸気は、汚泥と比べたときに、減少された塩レベルを有することができる。いくつかの実施形態では、水蒸気が塩を何ら含まなくてもよい。これに代えて或いは加えて、汚泥は、蒸発される水分中に存在しないかもしれない例えば重金属、有機性廃棄物などの他の物質を備えてもよい（すなわち、物質は、水分が蒸発されるときに汚泥中に残存してもよい）。言い換えると、汚泥中に存在し得る一連の元素及び／又は有機化合物は、蒸発される水分中に存在しなくてもよい（又は、減少された濃度で存在してもよい）。例えば、この水分が（例えば、減少されたレベルの塩及び／又は他の物質を有して）収集される場合、該水分は、例えば、灌漑、洗浄（例えば掘削泥配送車両の洗浄）、冷却、塵埃抑制、建設、貯水（ｓｔｏｃｋ ｗａｔｅｒｉｎｇ）、飲料水、開示されたプロセス内での再使用などとして使用するのに適し得る。言い換えると、蒸発されて収集される水分は、飲料水又は工業プロセスで使用される水とは全く異ならない場合があり、したがって、水が使用される任意の用途に適し得る。これに代えて或いはこれに加えて、収集される水分は、他の掘削泥と配合されてもよく（すなわち、それにより、そのような泥を水で薄めて使用可能なレベルにしてもよく）、それにより、他の掘削泥を再使用できるようにしてもよい。言い換えると、汚泥から蒸発される（及び収集される）水分を様々な方法で再使用することができ、これは、汚泥を処理するいくつかの他の方法を用いて実現できない場合がある。

いくつかの構成において、汚泥へ伝えられる熱は、汚泥中の添加物が破壊されるようになっていてもよい。この点に関し、汚泥は、例えば、埋立地、道路などにおいて使用するのに適するようになり得る。添加物の破壊は、汚泥により加熱時に受けられる高い温度によって引き起こされてもよい。

１つの実施形態において、真空機器は、更に、装置の内部に真空を印加して装置内の内圧を下げるようになっていてもよい。前述したように、装置のより低い内圧は、汚泥の沸点を下げることができ、それにより、汚泥からの水分の蒸発を更に促進させることができる。装置は、様々な圧力レベルを有する複数の内部セクションがハウジング内に存在するように構成されてもよい。これらの様々な圧力レベルは、装置にわたる温度差と一致してもよい。そのような構成は、水分の蒸発の速度を高めることができる。真空機器は、ハウジングと流体接続する真空ポンプであってもよい。複数の真空ポンプが使用されてもよい。

１つの実施形態では、ハウジング内部の少なくとも上面が傾斜してもよく、また、出口がハウジングの最上部に或いはその近傍に配置されてもよい。傾斜面は、ハウジングからの蒸発水分の流れを促進させてもよい。前述したように、加熱された空気は上昇する傾向があるため、空気は必然的に出口へ向けて流れる（すなわち、それにより、蒸発水分が本質的に傾斜によってハウジング内の単一のポイントへ「案内される」）。これに対し、ハウジングが水平な形態では、加熱された空気が単にハウジングの上側水平面へ向けて上昇するにすぎない（すなわち、空気流を与えるための他のポンプ又はファンが存在しないと仮定し、後者は更なる複雑さを設備にもたらす）。

１つの実施形態において、ヒータは、汚泥がハウジングを通過する際に汚泥を加熱するべくハウジングを少なくとも部分的に取り囲むように配置される蒸気ジャケットを備えてもよい。

蒸気ジャケットは、ハウジングを完全に或いは部分的に取り囲んでもよい。ハウジングを完全に取り囲むように蒸気ジャケットを構成することは、汚泥の全体にわたって熱が均一に伝えられるようにするのに役立つことができ、それにより、ハウジング内での汚泥の局所的な硬化を防止するのに役立ち得る。或いは、ヒータは、放射によって汚泥へ熱を伝えるための電気素子を備えてもよい。当業者であれば分かるように、汚泥を加熱するための他の適した手段（例えば、赤外線、マイクロ波等）が使用されてもよい。

１つの実施形態において、蒸気ジャケットは、入口に近い第１の部分と、出口に近い第２の部分とを備えてもよい。第１の部分は、ハウジングに対して与えるハウジングの長さ当たりの入熱が第２の部分より多くてもよい。例えば、第１の部分がハウジングを完全に取り囲んでもよく、また、第２の部分がハウジングを部分的に取り囲んでもよい。したがって、汚泥がハウジングの第１部分（例えば下側部分）にあるときに、汚泥がより多くの水分を含み且つより大きな体積を成す可能性が高い場合、より多くの熱を汚泥に伝えることができる。

１つの実施形態において、装置は、汚泥から蒸発されてハウジングから引き出される水分を凝縮させるためにハウジングと流体連通する凝縮器を更に備えてもよい。装置は、汚泥がハウジングに入る前に蒸発される水分と汚泥との間で熱を交換するための熱交換器を備えてもよい。したがって、ハウジングに入る汚泥が加熱されてもよく、また、蒸発される水分の凝縮を促進させるために蒸発される水分が冷却されてもよい。

凝縮器が複数の凝縮器チャンバを備えてもよい１つの実施形態では、これらのチャンバが垂直に配置される。凝縮器チャンバから凝縮液を収集するために、少なくとも１つの凝縮液収集出口が凝縮器チャンバよりも下側に配置されてもよい。

１つの実施形態において、装置は、凝縮器から凝縮液を収集するための少なくとも１つの凝縮液収集出口を更に備えてもよい。収集出口は、収集出口を通して凝縮液を除去する専用の凝縮液回収ポンプを備えてもよい。

１つの実施形態において、コンベヤは、離散した蓄積物の状態で汚泥を搬送できるようにフライトを備えてもよい。

コンベヤがフライトを備える場合、ハウジングの傾斜面は、各フライトとハウジングとの間で汚泥が蓄積する（すなわち、フライトが桶としての役目を果たす）ようになっていてもよい。このようにすると、常に、汚泥のそれぞれの蓄積物と後続のフライトとの間にあるハウジングの下面の部分が露出され得る（すなわち、それにより、汚泥はこの部分を覆わない）。これは、ハウジング及びコンベヤが水平のときには当てはまらない傾向がある（すなわち、重力に起因して、汚泥が最下表面を完全に覆う）。ハウジングのこれらの露出部は、それらが汚泥によって覆われないため、急速に熱くなる（すなわち、これらの部分が覆われるものと比べたとき）。傾斜面上にあるとき、また、フライトが移動しているとき、汚泥の蓄積物は、ハウジングの更に熱い露出部上に絶えず押し付けられる（すなわち、フライトにより）。温度のこの急速な増大（すなわち、露出面との接触に起因する）は、汚泥中の水分を急速に蒸発させる。

また、露出されたハウジングと連続的に接触するのは汚泥のそれぞれの桶の前縁である。前縁は汚泥の各蓄積物の最も浅い部分であるため、汚泥は蒸発のために殆どエネルギーを要さず、そのため、汚泥中の水分の急速な蒸発を更に促進させることができる。

同様に、ハウジングを傾斜面上に配置することにより、ハウジングからの蒸発水分の流れも促進させることができる。加熱された空気は上昇する傾向があるため、傾斜ハウジングの使用時、空気は必然的に出口へ向けて流れる（すなわち、それにより、蒸発水分が本質的に傾斜面によってハウジング内の単一のポイントへ「案内される」）。これに対し、ハウジングが水平な形態では、加熱された空気が単にハウジングの上側水平面へ向けて上昇するにすぎない（すなわち、空気流を与えるための他のポンプ又はファンが存在しないと仮定し、後者は更なる複雑さを設備にもたらす）。

入口は、それがハウジングの下端に配置されるようになっていてもよい。この点において、ハウジングは、ハウジングの下端又はハウジングから延びる通路が汚泥の桶、バケット、容器等に浸漬されるように配置されてもよい。いくつかの形態では、入口が単にハウジングの開放端であってもよい。これに代えて或いは加えて、入口は、汚泥を１つ以上のノズルに通すことによって汚泥の少なくとも一部がハウジング内へ噴射されるようになっていてもよい。１つ以上のノズルは、ハウジングの外面に（内側に向けられて）配置されてもよく、或いは、スクリューコンベヤのシャフト上に（外側に向けられて）配置されてもよい。後者を行なうことにより、汚泥がハウジングに入る際に汚泥の表面積を効果的に増大させることができ、それにより、汚泥への熱伝達を高めることができる。１つの形態において、入口は、高い温度又は最も高い温度を有するハウジングの領域内へ汚泥が噴射されるように配置されてもよい。

１つの実施形態では、コンベヤがスクリューコンベヤであってもよく、また、フライトがスクリューコンベヤの１つ以上のブレード間に形成されてもよい。他の実施形態では、コンベヤがコンベヤベルト又はバケットコンベヤの形態を成してもよい。当業者であれば分かるように、コンベヤは、汚泥を搬送するのに適した他の形態をとってもよい。スクリューコンベヤは、汚泥の均一な加熱を可能にするべく汚泥の連続的な混合（又は撹拌）をもたらしてもよい。スクリューは、ハウジングの内面上に集まる硬化した汚泥の量を減少させるのにも役立ち得る。

スクリューコンベヤのブレード又は各ブレードは、汚泥に熱を伝えるための更なる表面を備えてもよく、それにより、熱伝達のための全体の表面積を効果的に増大させてもよい。使用時、コンベヤのブレード又は各ブレードが汚泥中に完全に浸漬されなくてもよい。したがって、ブレード又は各ブレードの回転は、ブレードの一部が浸漬されている状態とハウジング内の空気に晒されている状態との間で変動することを意味する。各ブレードは、ハウジング内の高温空気に晒されると、浸漬されたときよりも急速に熱くなり、したがって、汚泥への熱の伝達が高まる。

１つの実施形態では、スクリューコンベヤのフライトの間隔が変化してもよい。スクリューコンベヤのフライトは、出口付近でより接近して離間され、入口付近で更に幅広く離間されてもよい。スクリューコンベヤがフライトを多く備えれば備えるほど、汚泥の表面積が大きくなり得る（すなわち、汚泥蓄積物の数の増大に起因する）。したがって、コンベヤのフライトの間隔が広すぎる場合には、汚泥蓄積物の全体の表面積を最大にすることができない。一方、スクリューコンベヤのフライトの間隔が互いに近づきすぎる場合には、多すぎる水分を汚泥から除去することができるが、汚泥が硬くなりすぎて搬送できなくなる場合がある（すなわち、汚泥がコンクリート状の混合物を形成する場合がある）。同様に、汚泥が乾燥しすぎるようになれば、汚泥が塵埃を形成する場合があり、これは、例えば健康及び安全性の問題に起因して望ましくない場合がある。

汚泥は、フライトの間隔が近いコンベヤの部分では、よりゆっくりと搬送される（そして、その後、フライトの間隔が広くなると、高速で搬送される）。言い換えると、そのような構成は、コンベヤの長さに沿って搬送されている汚泥の速度の変化を可能にする（すなわち、コンベヤが一定の速度で回転されている状態であっても速度を変えることができる）。したがって、間隔が近いフライトは、汚泥のよりゆっくりとした搬送をもたらすことができる。

１つの実施形態において、ハウジングは断面が略円形であってもよく、また、スクリューコンベヤは、ハウジングの内径にほぼ対応するように寸法付けられてもよい。ハウジングは、例えば、主軸線が傾斜面上に配置されるパイプ又はチューブを備えてもよい。この点において、ハウジング及び蒸気ジャケットは、同心的な円筒状のレイアウトを形成してもよい。このレイアウトは、より強力で、より簡単な、安価な構造をもたらすことができる。また、このレイアウトは、装置の更に容易な搬送をもたらすこともできる。

１つの実施形態において、スクリューコンベヤのブレードは、使用時にハウジングの内面から汚泥を擦り取るように構成されてもよい。使用中に硬化した汚泥又は他の材料がハウジングの内面上に蓄積する場合があり、それにより、ヒータから汚泥へ伝えられる熱が減少する可能性がある。ブレードによる内面からの汚泥の擦り取りは、ハウジングを定期的に洗浄する必要性を排除する或いは減らすことができる。したがって、メンテナンスのダウンタイム（及びコスト）を減らすことができる。コンベは、コンベヤのその長手方向軸線に沿う往復動のためのピストンを更に備えてもよく、その場合には、ピストンが作動されると、コンベヤのブレードがハウジングの側面を擦り取るようになる。この場合も先と同様に、これは、乾燥してしまってハウジングの内面に付着される汚泥を除去するのに役立ち得る。回転動作と往復動作とを組み合わせることができる。

１つの実施形態において、スクリューコンベヤの１つ以上のブレードは、ハウジングに沿う空気の流れを可能にするための開口を備えてもよい。したがって、使用時（すなわち、スクリューコンベヤのブレード又は各ブレードが回転されるとき）、汚泥が開口を通過することができ、また、蒸発される水分（例えば蒸気）がハウジングを通って上昇することができる。スクリューコンベヤが傾斜面上にあると、汚泥の一部は、重力により助けられて、ブレード又は各ブレードの開口を通って後方へ（すなわち、汚泥が搬送されている方向とは反対の方向に）移動し得る。これは、汚泥の混合を促進させることができ、それにより、汚泥からの水分の蒸発を促進させることができる。同様に、これは、各フライト間に配置される汚泥の量も制限し得る。この点において、蒸発されるべき汚泥の層のサイズも制限され、それにより、「フラッシュ」蒸発が促進されてもよい。１つ以上の開口が涙滴形態を有してもよい。他の形態において、開口は、円形、細長い三角形等であってもよい。

１つの実施形態では、スクリューコンベヤが変速駆動部によって駆動されてもよい。これは、汚泥の搬送の速度の制御（又は、間隔が変化するフライトと併せて利用されるときには、更なる制御）をもたらし得る。変速駆動部は、スクリューコンベヤの回転方向を逆にできるようにしてもよい。動作時、スクリューコンベヤが汚泥をさせることができる。

１つの実施形態において、装置は、水分が除去された汚泥を装置から排出するためのカウンターウェイト式ドアを更に備えてもよい。

１つの実施形態において、カウンターウェイト式ドアは、使用時に不完全真空をハウジング内で維持できるように配置されてもよい。これは、ハウジング内で不完全真空を維持するためにブロワにより引き出されなければならない空気の量を減らすことができ、それにより、エネルギー必要量を減らすことができる。

１つの実施形態において、装置は、ハウジング内への空気の流入を可能にするためにハウジングの壁に空気入口を更に備えてもよく、それにより、使用時に不完全真空をハウジング内で維持できる。空気入口は、ハウジングの出口付近に配置されてもよい。

１つの実施形態において、装置は、ヒータ／蒸気ジャケットのための蒸気を生み出すためのボイラーを更に備えてもよい。

１つの実施形態では、掘削泥から除去される水分の一部がボイラーに供給されてもよい。言い換えると、凝縮液が例えばバルブによって凝縮液流から分離されてもよい。使用時、ボイラー及び蒸気ジャケットの構成が幾らかの水損失を受ける場合がある。凝縮液を使用してボイラーを補充することにより、システムの効率を高めて、水消費を減らすことができる。

１つの実施形態において、装置は、汚泥がハウジング入口に入る前に汚泥を予熱するための予熱器を更に備えてもよい。予熱器は、汚泥を等積的に（すなわち、一定の体積で）予熱するための少なくとも１つの密閉可能な予熱チャンバを備えてもよい。言い換えると、少なくとも１つの密閉可能なチャンバ内で汚泥を加熱することにより、汚泥の圧力を高めてもよい。予熱器は、汚泥の温度及び圧力を漸進的に上げるために直列に配置される複数の密閉可能な予熱チャンバを備えてもよい。

装置は、予熱器からハウジング内への汚泥の流れを調整するために予熱器とハウジング入口との間に入口バルブを更に備えてもよい。１つの実施形態において、入口バルブは、ハウジング内への汚泥の間欠的な流れをもたらすように間欠的に開放するように構成されてもよい。バルブは、ハウジング内の真空を維持するのに役立ってもよい。真空が汚泥によって維持されてもよく、それにより、ハウジングに入る空気に対する障壁が回避される。この結果として、また、汚泥が一般に圧縮できないため、ハウジング内の真空がハウジング内への汚泥の移動をもたらしてもよい。したがって、バルブを開放するだけで、真空の損失を伴うことなく、汚泥が熱交換器からハウジングへ移動できる（汚泥の非圧縮性に起因する）。

１つの実施形態において、熱交換器のための熱は、ボイラーからの排ガス又は蒸気によって与えられてもよい。

１つ実施形態において、汚泥から除去される水分は、汚泥よりも低い塩濃度を有してもよい。

第３の態様では、汚泥から水分を除去するためのシステムが開示される。システムは、先に規定された装置と、装置に関連する１つ以上のパラメータを監視して調整するためのコントローラとを備える。

１つの実施形態において、１つ以上のパラメータは、温度、収集される水分の量、水分収集速度、収集される水分の質、装置から排出される汚泥の量、汚泥の稠度、燃料使用量、及び、ノイズレベルのうちの少なくとも１つを備えてもよい。

１つの実施形態において、システムは、第１の態様において先に規定されたプロセスを実行するように構成されてもよい。

第４の態様では、前述の複数の装置を備える汚泥処理ユニットが開示される。複数の装置のうちの２つ以上は、２つ以上の装置から蒸発される水分を凝縮させるための単一の共有の凝縮器と流体接続している。

１つの実施形態では、複数の装置が単一の標準的なスキッドに装着できるように配置される。或いは、装置がトラックに装着されてもよい。

１つの実施形態では、汚泥処理ユニットが４つの装置を備える。

概要に記載される装置及びプロセスの範囲内に入り得る任意の他の形態にもかかわらず、ここで、添付図面を参照して、特定の実施形態を単なる一例として説明する。

概要に記載される汚泥処理ユニットの第１の実施形態の断面図を示す。 図１Ａに示される処理ユニットの平面図を示す。 図１Ａ及び図１Ｃに示される処理ユニットの凝縮器及びポンプの拡大図を示す。 図１Ｃに示される凝縮器及びポンプの平面図を示す。 第２の実施形態に係る装置の断面図を示す。 概要に記載される装置の第３の実施形態の断面図を示す。 第３の実施形態の装置のコンベヤの断面図を示す。 第３の実施形態の装置の一部の拡大図を示す。 第３の実施形態の平面図を示す。 第３の実施形態の更なる部分の側面図を示す。 概要に記載される装置の第４の実施形態の断面図を示す。 概要に記載される装置の第５の実施形態の断面図を示す。 概要に記載される装置の一実施形態の、図５Ａに示される図に対して垂直な断面図を示す。 概要に記載されるプロセスの一実施形態のフローチャートを示す。 概要に記載される装置を組み込む敷地レイアウトの平面図を示す。

図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、汚泥から水分を除去するための３つのほぼ同一の装置１１０を備える汚泥処理ユニットが示される。図示の形態において、汚泥は、掘削プロセスの副生成物として形成されるとともに処理を必要とする掘削泥である。しかしながら、装置は、掘削泥を処理することに限定されない。同じ装置１１０（又は装置の修正版）は、例えば、プロセスプラントからの副生成物、汚水、汚染水、食品廃棄物（例えば、コーヒーの出しがら）、スラリー、再生紙等を処理するため（すなわち、一般に、汚泥が処理を必要とする任意のプロセス）に使用されてもよい。用語「汚泥」は、任意の特定の特性（例えば、粘度）を有する物質を示そうとするものではない。むしろ、この用語は、本明細書中に記載される装置又はプロセスを使用して分離されてもよい液体を含む物質（例えば汚染水を含む）を規定するために広い意味で使用される。

以下では単一の装置１１０について記載されるが、３つの装置の全てがほぼ同一である。装置１１０は、ノズル１１４の形態を成す入口及び排出シュート１１６の形態を成す出口を有するハウジング１１２を備える。装置１１０は、その下端に二次入口１１４ａを備える。図示の装置１１０における一次動作モードでは、二次入口１１４ａが閉じられたままである。しかしながら、他の動作モードでは、掘削泥（又は、処理されるべき任意の他のタイプの汚泥）の特性に応じて、専ら二次入口１１４ａのみを使用することができ、或いは、二次入口１１４ａをノズル１１４と共に使用することができる。

ノズル１１４及び排出シュート１１６は、装置１１０によって処理されるべき掘削泥を受けること及び排出することをそれぞれ行なえるように配置される。装置１１０はリボンスクリューコンベヤ１１８を更に備え、このリボンスクリューコンベヤ１１８は、ハウジング１１２内に配置されるとともに、掘削泥をノズル１１４から排出シュート１１６まで傾斜面上で搬送するように構成される。

スクリューコンベヤ１１８は、中空シャフト１２０と、スクリューコンベヤ１１８の回転の速度及び方向の調整を可能にする変速駆動部（図示せず）により駆動される単一の螺旋ブレード１２２とを備える。このようにすると、掘削泥の搬送の速度を効率的な処理のために（すなわち、掘削泥の特性及び外部環境に応じて）最適化できる。スクリューコンベヤ１１８の回転方向を逆にできることにより、掘削泥の混合又は撹拌を容易にし得る。また、スクリューコンベヤ１１８の回転方向を逆にできることは、ハウジング１１２の単一の側での掘削泥の蓄積（すなわち、掘削泥は、スクリューコンベヤ１１８の回転に起因してハウジング１１２の一方側へ向けて蓄積する可能性がある）を減らすことにも役立ち得る。また、スクリューコンベヤ１１８の方向の逆転は、ハウジング１１２の加熱された露出部に掘削泥を押し付けることもできる。言い換えると、コンベヤ１１８が第１の方向に回転するにつれて、コンベヤが掘削泥をハウジング１１２の一方側に押し付けるとともに、ハウジング１１２の他方側が加熱し、その後、コンベヤ１１８が逆転されると、コンベヤが掘削泥をハウジング１１２の露出された加熱部に押し付ける。

スクリューコンベヤ１１８の回転が掘削泥を撹拌して混合させ、それにより、掘削泥の全体にわたって熱をより均一に分配させることができるとともに、水を掘削泥中の固形物から更に容易に排出させる或いは蒸発させることができる。また、掘削泥の撹拌は、ハウジングの内面上の乾燥した泥の蓄積（装置の加熱効率を低下させ得る）を防止する或いは減らすのにも役立つ。

スクリューコンベヤ１１８のブレード１２２の外縁は略円形断面であり、それにより、ブレード１２２の外縁は、ハウジング１１２の内壁にぴったりと一致する。動作時、螺旋ブレード１２２の外縁は、乾燥した或いは堆積された掘削泥をハウジング１１２の内面から擦り取るためのスクレーパーとして作用する。掘削泥の撹拌に加えて、これは、ハウジングの内面上での掘削泥の蓄積も防止する。図示しないが、スクリューコンベヤ１１８は、スクリューコンベヤ１１８のシャフト１２０をその長手方向軸線に沿って往復動させることができるピストン又はカムを更に備えることができる。そのような動きは、更に（すなわち、スクリューコンベヤ１１８の回転動作によりもたらされる擦り取りに加えて）スクリューコンベヤ１１８のブレード１２２の外縁によって掘削泥をハウジング１１２の壁から（例えば前後に）擦り取ることができるようにする いくつかの形態において、スクリューコンベヤ１１８は、両端で支持することにより所定位置に保持され得るが、図示の実施形態において、スクリューコンベヤは、それをハウジング１１２の下端で自立配置させることができるように配置される。これは、ハウジング１１２内に組み付けられるベアリングをそれが使用時に掘削泥中に浸漬される下端で必要としない、より簡単な構成を可能にし得る。

スクリューコンベヤ１１８は、ステンレス鋼、亜鉛めっき炭素鋼、又は、別のタイプの金属から形成されてもよく、或いは、例えば射出成形プラスチックから形成されてもよい。プラスチックコンベヤは、より軽量で安価であるとともに、熱に対してより大きな耐性を示すことができ、また、より容易な交換を可能にし得る（金属スクリューコンベヤと比べたとき）。コンベヤを表面処理（例えば、コーティング、亜鉛めっき）を伴って処理することができ、この表面処理は、例えば、コンベヤの耐久性、耐食性等を向上させることができる。

スクリューコンベヤ１１８のブレード１２２は、涙滴形状（すなわち、ブレードの内縁よりも外縁の方が幅広い）の開口１２４を備える。これらの開口１２４は、ハウジングから引き出される空気（及び、空気中で運ばれる蒸発水分）のための流路をもたらす。また、重力に起因して、及び、ハウジング１１２が傾斜面上に配置されるため、開口１２４は、掘削泥がハウジング１１２に沿って後方へ通過する（例えば流れる）ことができるようにもする。これは、掘削泥を混合させるのに役立つとともに、スクリューコンベヤ１１８の各フライト間に含まれる掘削泥の量を制限することもできる。開口１２４の涙滴形状は、ブレード１２２の構造的完全性を維持しつつ開口のサイズ（したがって、空気及び掘削泥の流量）を最大にするのに役立つ。

図から明らかではないが、ブレードにおける開口１２４の位置はフライト間でオフセットされる。したがって、空気がハウジングに沿って流れるにつれて、空気はより長い（例えば、曲がりくねった）経路をとらざるを得ない（すなわち、開口１２４が一直線に合わせられた場合に空気がとる直接的な経路と比べて）。これは、掘削泥中の水分の蒸発を増大させることができる。

スクリューコンベヤ１１８のフライトは間隔（すなわち、スクリューコンベヤ１１８の長さに沿う間隔）が変化するように配置され、それにより、動作中、掘削泥がハウジング１１２に沿って搬送される速度が変わる。ハウジング１１２の上部（排出シュート１１６の近傍）ではフライトが互いにより接近しており、ハウジングの下部（ノズル１１４付近）ではフライトが更に離間される。動作時、スクリューコンベヤ１１８が一定の速度で動かされる（すなわち、回転される）場合、（コンベヤ１１８の２つのフライト間にある）掘削泥の蓄積物は、ハウジング１１２の下部ではより速く（フライトのより大きな間隔に起因して）、上部ではより遅く（フライトのより狭い間隔に起因して）、ハウジング１１２に沿って運ばれる。したがって、掘削泥の速度の変化は、スクリューコンベヤ１１８の回転の速度を調整する必要なくもたらされる。

スクリューコンベヤは、コンベヤの高トルク及び低速回転を可能にするギヤ比を有するギヤボックスを介してモータにより駆動される。しかしながら、ギヤ比は、装置１１０によって処理されるべき掘削泥又は汚泥の稠度に応じて適合され得る。前述したように、モータは、コンベヤの回転速度を変えるためにコントローラにより制御されてもよい変速駆動部を備える。コンベヤ１１８の回転の速度は、例えば掘削泥の粘度を含む一連の因子に応じて調整され得る。

掘削泥を加熱するための蒸気（すなわち、熱）ジャケット１２６がハウジング１１２を部分的に取り囲むように配置される。蒸気ジャケット１２６は内部空間を備え、使用時にこの内部空間を通って蒸気が流れる。蒸気からの熱は、ハウジング１１２の内部及び掘削泥を加熱するためにハウジング１１２の壁を通り抜ける。これにより、掘削泥中の水分の温度がその沸点まで高まり、それにより水分が蒸発する。蒸気ジャケット１２６内の蒸気はボイラー（図示せず）によって供給される。

ハウジング１１２及びスクリューコンベヤ１１８は傾斜面上に配置される。傾斜角度（すなわち、水平面に対するハウジング１１２及び／又はスクリューコンベヤ１１８の傾斜角度）は、図示の実施形態では約２２度である。他の形態において、傾斜面は、例えば、２０〜２５度の範囲内、又は、１５〜３０度の範囲内であってもよい。同様に、装置１１０の傾斜を調整できてもよい。傾斜に起因して、掘削泥は、スクリューコンベヤ１１８のそれぞれのフライト間で蓄積する（すなわち、スクリューコンベヤのフライトが桶として作用する）。これは、例えば図２及び図３Ｃにおいて更に明確に示される。常に、汚泥のそれぞれの蓄積物と後続のフライトとの間にあるハウジング１１２の下面の部分は露出される（すなわち、汚泥はこの部分を覆わない）。これは、ハウジング１１２及びスクリューコンベヤ１１８が水平である場合には当てはまらない。その場合には、重力が掘削泥をほぼ平滑化し、それにより、必然的に、掘削泥が（別個の蓄積物を形成せずに）ハウジング１１２の下面の全体を覆うからである。

動作時、スクリューコンベヤ１１８が間欠的に回転されてもよい。コンベヤ１１８は、所定の期間にわたって動くこと（動作段階）と所定の期間にわたって停止すること（停止段階）との間で繰り返し交互に入れ替わるように駆動され得る。一時停止段階は露出面が熱くなることができるようにし、それにより、動作段階中、コンベヤは、（掘削泥を急速に加熱して掘削泥中の水分を蒸発させるべく）掘削泥を加熱された露出面に対して押し付ける。

ハウジング１１２の露出部が掘削泥によって覆われない或いは掘削泥と接触しないため、露出部は急速に熱くなる（すなわち、これらの部分が覆われるものと比べたとき）。したがって、使用時、掘削泥の蓄積物は、ハウジング１１２のより熱い露出部に対して押し付けられる（すなわち、コンベヤ１１８の移動するフライトによって）。掘削泥の蓄積物がハウジング１１２の露出部と接触すると、大きな温度差がハウジング１１２から掘削泥への熱の急速な伝達を引き起こす。これは、掘削泥の温度を急速に高め、それにより、掘削泥に含まれる水分の温度をその沸点を超えて上昇させ、そのため、水分が急速に蒸発する（又は「勢いよく放出して」離れる）。本質的に、ハウジング１１２の傾斜面とフライト付きコンベヤ１１８の使用との組み合わせによりもたらされる効果は、ホットバーベキュープレート上へ投入される水と同様であると表現され得る（すなわち、水がホットプレートと接触する際にすぐさま蒸発するという点において）。

図示の実施形態の構成の更なる結果は、掘削泥のそれぞれの蓄積物の前縁がハウジング１１２の露出部と連続的に接触することである。この前縁は、掘削泥の各蓄積物の最も浅い部分（例えば、掘削泥の薄いフィラメントを形成する）であり、したがって、蒸発のためにあまり熱を必要としない（すなわち、蓄積物の更に深い部分と比べたとき）。これは、掘削泥の急速な蒸発を更に促進させる。

蒸気ジャケット１２６は、傾斜したハウジング１１２の長さにほぼ沿って延びる。ハウジング１１２の下側部分（すなわち、ノズル１１４に隣接する部分）では、蒸気ジャケット１２６がハウジング１１２の全周にわたって延びる。ハウジング１１２の長さの残りの部分に関して、蒸気ジャケット１２６は、ハウジング１１２の周囲にわたって途中（すなわち、底半分）までのみ延びる。したがって、ハウジング１１２の下側部分では（ハウジング１１２の長さにつき）大きな入熱が存在する。

一般に、また、前述したように、装置１１０の動作中、湿った掘削泥がハウジング１１２の下端に集まる或いは溜まる傾向がある（傾斜に起因して）。この湿った掘削泥の一部が加熱されるにつれて、それらの掘削泥は、乾燥させられて、小さい（すなわち、「溜まった」掘削泥と比べたとき）蓄積物の状態でコンベヤ１１８によりハウジング１１２に沿って搬送される。言い換えると、ハウジングに沿って搬送される蓄積物は、ハウジング１１２の下側部分に配置される掘削泥の集合体又は溜まりよりも小さいそれぞれの体積を有する。したがって、前述した蒸気ジャケット１２６の構成は、本質的に、コンベヤ１１８により搬送されるべき小さく乾燥した掘削泥の蓄積物よりも多くの熱を大きな体積の湿った掘削泥に対して与える。使用時、スクリューコンベヤ１１８の回転により、掘削泥がハウジング１１２の一方側へ向けて集まる（すなわち、掘削泥は、スクリューコンベヤ１１８によってこの側へ「押圧される」）。本実施形態において、蒸気ジャケット１２６は、一般に、ハウジング１１２の底半分にわたって延びる。しかしながら、他の実施形態において、蒸気ジャケット１２６は、蓄積された掘削泥のオフセット性質を考慮に入れるべくハウジングの周囲でオフセットされてもよい。

装置１１０は、ハウジング１１２の内部と流体連通する真空ポンプ１２８を更に備える。使用時、真空ポンプ１２８により、空気がハウジング１１２から流れると同時に、水蒸気（すなわち、水蒸気）がハウジング１１２から流れる。真空ポンプ１２８は、ハウジング１１２内の圧力を減少させ、それにより、掘削泥中に含まれる水分の沸点を下げる。これは、掘削泥中の水分を蒸発させるために必要な入熱を減らす。また、これにより、装置１１０が掘削泥を処理できる速度、及び、装置の全体の効率が高まる。

水分及び空気（例えば蒸気）は、真空ポンプ１２８によりハウジング１１２の開口１３０を通って引き出される。開口１３０は、空気を開口１３０へ案内する傾斜面を有するフード１３２内に配置される。フード１３２はスプレッダーバー１３４を備え、該スプレッダーバー１３４は、フード１３２を横切って延びるとともに、真空ポンプ１２８により形成される真空に起因してフード１３２が潰れるのを防止するための構造的な支持を行なう。フード１３２を狭くする（すなわち、傾斜面に起因して）ことは、フードがハウジングの円筒部に結合するポイントから開口１３０まで（水蒸気を含む）空気の速度が増大することを意味する。空気流がハウジング１１２の円筒部（すなわち、本体）へ近づくにつれて遅くなることは、開口１３０を通ってパイプ内へ流れる空気により運ばれる塵埃の量を制限するのに役立つ場合がある（例えば、塵埃は、より低い速度に起因して空気から落ちて、開口を通って運ばれない）。

また、ハウジング１１２の傾斜面上の配置は、ハウジング１１２からの蒸気の流れにも役立つ。加熱された空気が上昇する傾向に起因して、空気は、必然的に、ハウジング１１２の上端に配置される開口１３０へ向けて流れる。言い換えると、ハウジング１１２の長さに沿って蒸発される水分は、本質的に、傾斜したハウジング１１２により（コンベヤ１１８のブレード１２２の開口１２４を介して）開口１３０へ「漏斗状に注ぎ込まれる」。例えば、水平なハウジングは、加熱された空気又は蒸気の同じ漏斗状の注ぎ込みをもたらさない（すなわち、空気の流れをもたらすためのポンプ又はファンが存在しないと仮定する）。

フード１３２は、ハウジング１１２の両端の中間であって、ハウジング１１２の上端に近い方に配置される。ハウジングに沿う途中に開口１３０を配置すると、ハウジング１１２の排出シュート１１６の近傍で水分を保持する空気が乾燥した掘削泥を横切って流れる可能性が減る（すなわち、さもなければ、水分を保持する空気によって水分の一部が乾燥した掘削泥により吸収される可能性がある）。ハウジング１１２は、ハウジング１１２の上端に配置される空気入口開口（図から明らかではない）を更に備え、該空気入口開口は、外気がハウジング１１２に入ることができるようにする。これは、装置１１０内の蒸気及び空気の流れを促進させるとともに、ハウジング１１２の上部内の空気を開口１３０へ向けて方向付ける。

エコノマイザー熱交換器１３６が開口１３０に近接して配置される。蒸気が開口１３０を通ってハウジング１１２から抜け出た後、蒸気は熱交換器１３６を通過する。また、例えばタンクからの掘削泥も（装置１１０のノズル１１４へ経路付けられる途中で）熱交換器１３６を通過して蒸気と熱を交換する。掘削泥（外部温度にある）は一般に（ハウジング１１２内で加熱されてしまっている）蒸気よりも冷たいため、熱が蒸気から掘削泥へ伝わり、それにより、蒸気が冷える。言い換えると、蒸気は、それがその最も熱い状態にあるときに熱を伝え、さもなければ、熱が掘削泥に失われて、蒸気がその最も冷えた状態にある。大きな温度差がこの熱伝達を容易にし、また、この熱交換がシステムの効率を向上させ得る。泥の加熱は、泥を沸点まで上昇させるために装置で使用されなければならないエネルギーを減少させ（例えば、それにより、必要な蒸気が少なくて済む）、一方、蒸気の冷却は、蒸気中の水分を凝縮させるのに役立つ。蒸気が冷えるにつれて、蒸気中の水分の一部が凝縮する。熱交換器１３６内には、蒸気（すなわち、ハウジング１１２からの蒸気）を収容するパイプが様々な方向のいくつかの屈曲部を有するように配置される。屈曲部は、それらが蒸気の経路の蛇行性を高めるようになっており、それにより、空気流中の乱流の存在を増大させる。この乱流は、蒸気中の水分の凝縮を促進させるのに役立ち得る。

また、水分の凝縮は、ハウジング１１２の露出部とコンベヤ１１８のフライト間の掘削泥の蓄積物との間の温度差によっても促進される。蒸気は、掘削泥の蓄積物及びハウジング１１２（及びコンベヤ１１８）の露出部から流れ、また、熱い空気と冷たい空気とのこの混合が蒸気中の水分の凝縮を促進させる。熱交換器１３６内で凝縮する蒸気は、熱交換器１３６よりも下流側に配置される凝縮液収集パイプ１３８内に集まる（すなわち、重力に起因する）。

５つの凝縮器もエコノマイザー熱交換器１３６より下流側（及び凝縮液収集パイプ１３８の下流側でもある）に配置される。凝縮器は２−２−１形態を成して配置される。言い換えると、蒸気流は、蒸気の約半分が直列に接続される２つの凝縮器１４０，１４２を通過するとともに他の半分が直列に（及び、凝縮器の第１の組１４０，１４２と平行に）接続される２つの更なる凝縮器１４０’，１４２’を通過するように分かれ、その後、蒸気流が再び結合して、全ての残りの蒸気が最後の凝縮器１４４を通過する。凝縮器１４０，１４２，１４４は、蒸気が凝縮器１４０，１４２，１４４を通って真空ポンプ１２８まで方形波経路又は蛇行経路をほぼ辿るように垂直に方向付けられる。すなわち、それぞれの流れの第１の２つの凝縮器１４０，１４２は、それらの下端が第１の接続パイプ１４６によって接続され、また、第２の凝縮器１４２及び最後の凝縮器１４４はそれらの上端が第２の接続パイプ１４８によって接続される。空気がファン１５０によって凝縮器を横切って押し進められるとともに、凝縮器には水（装置１１０によって既に回収された水であってもよい）も吹き付けられ、それにより、蒸気中の水分が更に冷却されて凝縮される。また、各凝縮器１４０，１４２，１４４は、蒸気を熱交換器１３６から凝縮器１４０，１４２，１４４へ移送するパイプよりも大きい内径を有する。したがって、蒸気の圧力は、蒸気がそれぞれの第１の凝縮器１４０，１４０’に入る際に減少し、それによっても、蒸気中の水分の凝縮を促進させる。各凝縮器１４０，１４２，１４４の垂直な方向性は、水分が凝縮するにつれて水分が液滴を形成し、それらの液滴が凝縮器１４０，１４２，１４４の側面に生じるのではなく凝縮器１４０，１４２，１４４の中心に落下する（さもなければ、凝縮器１４０，１４２，１４４の冷却効率を低下させる）ことを意味する。

水分がそれぞれの流れの第１の２つの凝縮器１４０，１４２内で凝縮するにつれて、水分が第１の接続パイプ１４６内に集まり、一方、最後の凝縮器１４４内の凝縮液は最後の凝縮器１４４の底部に集まる。凝縮器配列は２つの凝縮液収集出口１５２を備え、そのうちの一方は（それぞれの流れの）第１の接続パイプ１４６に配置され、他方は最後の凝縮器１４４の底部に配置される。各凝縮液収集出口１５２は、凝縮器１４０，１４２，１４４の下側で凝縮液収集ヘッダ１５４まで延びるチューブを備える。

前述したように（及び、図から明らかなように）、図示の実施形態の処理ユニット１００は、ほぼ同一の３つの装置１１０を備える。これらの装置のそれぞれは、それらの凝縮液収集出口１５２が（単一の）凝縮液収集ヘッダ１５４に接続されるように配置される。凝縮液収集ヘッダ１５４は、全ての装置１１０から収集された凝縮液が（回収タンク内に蓄えられるように）ヘッダ１５４から流れるようにする専用の回収真空ポンプ１５６に（流体）接続される。また、各凝縮液収集出口１５２は、凝縮液収集出口１５２のチューブを通ってヘッダ１５４へ向かう凝縮液の流れを制御するように寸法付けられるオリフィスを有するオリフィスプレート１５８も備える。この流れ制御は、ヘッダ１５４に配置される空気入口と共に、蒸気がヘッダへ流れるようにするべく専用の回収ポンプ１５６が他の真空ポンプ１２８に打ち勝たないようにする（すなわち、３つの装置１１０のそれぞれごとに）。

また、各装置の収集パイプ１３８（エコノマイザー熱交換器１３６により形成される凝縮液を収集する）は、この凝縮液も専用の回収ポンプ１５６により引き出すことができるように凝縮液収集ヘッダ１５４に接続する。図に示されないが、各収集パイプ１３８への凝縮液の流れを制御して蒸気が収集パイプ１３８に入り込むことを防止するためにバルブが使用されてもよい（すなわち、蒸気は、替りに凝縮のために凝縮器１４０，１４２，１４４へ流れるべきである）。

装置１１０により回収される水分は、掘削泥よりも低い塩濃度を有することができる（すなわち、塩は、水分が蒸発するときに掘削泥中に残される）。これに代えて或いは加えて、回収された水分は、掘削泥中に存在する他の物質の更に低い濃度を有してもよい。この点において、水分は、例えば灌漑用水や冷却流体等として使用するのに適していてもよい（すなわち、収集されるとき）。同様に、いくつかの実施形態において、掘削泥への熱の伝達は、掘削泥中の添加物の一部又は全部が破壊されるようになっていてもよい（例えば、有機材料が分解し、反応し、昇華し、燃焼などして、より単純な分子の状態に至ってもよい）。この点に関し、掘削泥は、例えば、埋立地、道路、土壌調整などにおいて使用するのに適するようになり得る。

システムの閉鎖性は、特にシステムの効率に寄与し得る。水分が凝縮器１４０，１４２，１４４で及びシステムの他の部分（例えば、エコノマイザー熱交換器１３６）で凝縮すると、それにより、システムの圧力が減少する。言い換えると、システムは本質的に真空度を高め、その場合、真空ポンプは、システムがこの真空度を維持するのを助けるブースターポンプとして効果的に作用する。前述したように、これはシステムの効率を高めることができる。

ここで、装置１１０のハウジング１１２に戻ると、ノズル１１４は、ハウジング１１２の下端の方を向いてハウジング１１２の上面に（内側に方向付けられて）配置される。ノズル１１４は、直列に配置されるいくつかの予熱チャンバ１６２を備える予熱器１６０と流体連通する。また、予熱器１６０は、（装置１１０により処理されるべき）未処理の掘削泥を収容するタンクに対してパイプにより（上流側で）接続される。前述したように、タンクから予熱器１６０まで通り過ぎる泥はエコノマイザー熱交換器１３６を通過し、エコノマイザー熱交換器１３６は、ハウジング１１２から引き出される蒸気中の水分を冷却して凝縮すると同時に、泥を予熱器１６０に入る前に加熱するのに役立つ。

予熱チャンバ１６２は、（正方形の）蛇行形態を成して配置されるとともに、ハウジング１１２のノズル１１４を通した予熱器１６０への泥の流れを予熱チャンバ１６２間で制御するために使用され得るバルブによって分離される。ボイラーからの流れが予熱チャンバ１６２へ通され、予熱チャンバ１６２は、該チャンバ内に収容される掘削泥を加熱する（すなわち、予熱チャンバ１６２の壁を通して）。それぞれのチャンバ１６２内の掘削泥が加熱されると、泥がバルブによって予熱チャンバ１６２内に保持されているため、チャンバの圧力が上昇する（すなわち、これは本質的に等積過程である）。掘削泥が最後のチャンバ１６２（すなわち、ノズル１１４に最も近いチャンバ）内にある時点で、コントローラは、チャンバ１６２とノズル１１４との間の最後のバルブを開放する。ハウジング１１２の内部（真空下）と掘削泥との間の大きな圧力差は、ノズル１１４を通したハウジング１１２の内部への最後のチャンバ１６２内の掘削泥の急速な排出を引き起こす。掘削泥の速度及び温度に起因して、また、ノズル１１４の拡張効果に起因して、掘削泥は、それがハウジング１１２の内部に入る際に急速に微粒子化し（すなわち、ほぼ瞬時に）、それにより、掘削泥中に含まれる水分のかなりの部分（ある場合には全て）が蒸発する（すなわち、水分がハウジング１１２内の任意の表面と接触する前であっても）。

最後のチャンバ１６２内の掘削泥がバルブにより排出されると、他のチャンバのバルブが連続的に開放され、それにより、１つのチャンバ１６２内の掘削泥が次に続くチャンバ１６２へ移送される。このようにして、掘削泥の圧力及び温度は、掘削泥がそれぞれの連続するチャンバ１６２へ移動されるにつれて増大する（すなわち、予熱器１６０に沿ってハウジング１１２へ向けて）。

掘削泥がハウジング１１２に入った時点で、掘削泥は、ハウジング１１２からの処理済み掘削泥の排出のために、コンベヤ１１８の上側出口に配置される排出シュート１１６へ向けてコンベヤ１１８により（例えば間欠的に）搬送される。シュート１１６は、掘削泥の重量がドアを開放するのに十分となった時点でのみ開放するカウンターウェイト式ドロップアウトドアを備える。シュート１１６は、掘削泥がその内部に数時間にわたって集まるのに十分な容積を有する（すなわち、ドアを開放する必要性を伴わない）ように形成される。例えば、ドアを６〜８時間ごとに１回開放するだけで済む場合がある。他の実施形態において、排出シュート１１６は、例えば、機械的に動作されるドアを備えてもよい。ドアは、閉じられると、ハウジング１１２を大気から密閉し、それにより、ハウジング１１２内の一定（大気圧未満）の空気圧を維持するのに役立つ。ハウジング１１２から排出される掘削泥は、収集ビン又はバッグ（図示せず）内に収集されてもよい。或いは、掘削泥は、例えば、更なるコンベヤ上に、トラックの後等に集まってもよい。

ここで、図２を参照すると、装置２１０は、入口２１４及び予熱器２６０の構成を除き、大部分が図１Ａ〜図１Ｄに示される構成と同じである。

開口の形態を成す入口２１４は、ハウジング２１２のほぼ最下点に配置されるとともに、ハウジング２１２内へ入る掘削泥の流れを調整する入口バルブを備える。バルブが開放すると、掘削泥は、本質的に、真空によってハウジング２１２内へ引き込まれる。コントローラは、コンベヤ２１８の速度に基づいてバルブを開閉するため（例えば、ハウジング２１２内に掘削泥の一定の質量又は体積を維持するため）にバルブと通信してもよい。例えば、コンベヤ２１８が間欠的に移動するように制御されるときに、バルブが間欠的に動くように（すなわち、コンベヤ２１２と同位相で或いはコンベヤ２１２と位相がずれて）制御されてもよい。

ボイラーからの蒸気により加熱されるチューブの形態を成す予熱器２６０が入口２１４と流体連通した状態で配置され、その場合、入口バルブが予熱器２６０とハウジング２１２の内部との間にバリア（閉じられたとき）を形成するようになっている。掘削泥は、例えば２０℃〜４０℃の温度で掘削泥タンクから予熱器２６０内へ入ってもよい。この掘削泥は、ハウジングに入る前に例えば６０℃まで予熱器により加熱される。ある場合には、予熱器２６０は、掘削泥がハウジング２１２に入る際にほぼ沸点になる（或いは沸点にある）ように構成され得る（すなわち、ハウジング２１２内の真空によって容易にされる）。

ハウジング２１２に入る掘削泥は、一般に、ハウジング２１２の下端（入口２１４に隣接して）に溜まる。掘削泥は、その後、例えばスクリューコンベヤ２１８の間欠的な動きにより、スクリューコンベヤ２１８のフライト間に形成される離散した蓄積物２６４の状態で搬送される。各フライト間に蓄積する掘削泥の量は、一般に、コンベヤ２１８のブレード２２２の開口２２４のサイズと、コンベヤ２１８及びハウジング２１２の傾斜度合いとによって制御される。図１Ａ〜図Ｄに関連して前述したように、各蓄積物２６４は、ハウジング２１２の内面の一部のみを内面の一部が露出されるように覆う。ハウジング２１２の露出部分は急速に熱くなり、その後、この熱は、掘削泥がコンベヤ２１８によってこれらの部分に押し付けられるときに掘削泥へ急速に伝えられる（それにより、掘削泥中の水分が蒸発する）。このようにして、蓄積物２６４が更に乾燥するようになり、更にこれらの蓄積物はハウジング２１２に沿って搬送される。

図３Ａを参照すると、汚泥から水分を除去するための装置３１０の更なる実施形態が示される。この実施形態は、既に説明された実施形態と共通する多くの特徴を有する。

この場合も先と同様に、この説明の目的のため、汚泥が食品廃棄物（すなわち、食品製造プロセスの副生成物として形成されて処理を必要とする食品廃棄物）と称されるが、装置が多くの他のタイプの汚泥（例えば、プロセスプラントからの副生成物、汚水、スラリー、再生紙等−一般に汚泥が形成され或いは処理を必要とする任意のプロセス）と共に使用するのに適しているとともに多くの他のタイプの汚泥のために使用され得ることが強調される。

既に説明された実施形態と同様に、装置３１０は、入口３１４と出口３１６とを有する長尺な円形ハウジング３１２を備える。入口３１４及び出口３１６は、装置３１０によって処理されるべき食品廃棄物を受けること及び排出することをそれぞれ行なえるように配置される。また、装置１１０は、食品廃棄物を搬送するためにハウジング３１２内に配置される中空シャフトリボンスクリューコンベヤ３１８も備える。

図３Ｂに示されるように、スクリューコンベヤ３１８のブレード３２２は、前述したようにハウジング３１２から引き出されるようになっている空気（及び水蒸気）のための流路をもたらす涙滴形状の開口３２４を備える。先の実施形態とは対照的に、開口３２４はハウジング３１２に沿ってほぼ一直線に合わせられる。ハウジング３１２の傾斜面は、食品廃棄物がスクリューコンベヤ３１８に沿って（開口３２４を通って）逆流できるようにし、それにより、（図２に示されるように）スクリューコンベヤ３１８のフライト間に捕捉される食品廃棄物の量を制限する。

食品廃棄物を加熱するために蒸気ジャケット３２６がハウジング３１２の周囲に配置される。先の実施形態では、蒸気ジャケット３２６がハウジング３１２の上部でハウジング３１２の周囲の途中までしか延在されないが、図示の実施形態では、蒸気ジャケット３２６がハウジング３１２の全周にわたって延びる。

装置３１０の内部は、ハウジング３１２の上端に配置される真空ポンプ（図示せず）によって大気圧未満の圧力に保たれる。先の実施形態と同様に、真空ポンプは、それがハウジング３１２から空気を引き出すと同時に水蒸気をハウジング３１２から引き出すように配置される。水分及び空気は、ハウジング３１２の出口３１６へ向けて配置されるハウジング３１２の開口３３０を通って真空ポンプにより引き出される。図３Ａ及び図３Ｄに示されるように、２つのパイプ３６６が開口に接続されており、これらのパイプは、それらが開口３３０から狭くなるように構成される。したがって、使用時空気（水蒸気を含む）の速度は、開口３３０が配置される位置からパイプ３６６が更に狭くなる位置まで増大する。先の実施形態のフードと同様に、開口３３０での低い方の空気速度は、開口を通ってパイプ内へと流れる空気により運ばれる塵埃の量を制限するのに役立ち得る（例えば、塵埃が空気から落下できる）。

図３Ｄから明らかなように、パイプ３６６は、それらが」「ハンドマイク」形態を有するように配置される。言い換えると、各パイプ３６６は、様々な方向の４つの屈曲部を出口３１６に近接して含み、これらのパイプは、その後、装置３１０に沿って後方へ向かれて単一のパイプに結合する（この単一のパイプは、回収された水分を凝縮するための凝縮器に接続される）。そのような配置（すなわち、経路の蛇行性）は、空気流中における乱流の存在を増大させるのに役立つことができ、それにより、引き出される空気中の水分の凝縮を促進させるのに役立ち得る。

スクリューコンベヤ３１８のフライトは、間隔が変化する（すなわち、スクリューコンベヤ３１８の長さに沿って変化する）ように配置される。先に説明された実施形態とは対照的に、フライトは、出口よりも入口の方で互いに接近しており、それにより、動作時、食品廃棄物は、入口３１４におけるよりも出口３１６の方で速く搬送される。

掘削泥のそれがハウジングの下部で搬送される際のゆっくりとした移動は、本質的に、より多くの熱を掘削泥に与えて掘削泥の温度を沸点まで高めることができるようにする。掘削泥（又は掘削泥中に含まれる水分）が沸点に達して掘削泥から水分が蒸発した時点で、掘削泥の更なる加熱は一般に望ましくない。これは、水分が最小（又はない）の掘削泥を加熱することがエネルギーの無駄となり得る（すなわち、システムの効率を低下させる）からである。第２に、乾燥しすぎた掘削泥は、それがハウジングから落下した時点で取り扱うのが難しい可能性があり、また、健康や安全性のリスクとなる場合がある塵埃を引き起こす可能性がある。

ハウジング及びスクリューコンベヤ３１８は傾けられており、それにより、使用時、スクリューコンベヤ３１８の各フライトとハウジング３１２との間に食品廃棄物が蓄積する３６４（すなわち、フライトが桶として作用する）。常に、食品廃棄物のそれぞれの蓄積物３６４と後続のフライトとの間にあるハウジング３１２の下面の部分は露出され３６８（すなわち、食品廃棄物はこの部分を覆わず）、それにより、急速に熱くなる。露出部３６８は、その後、掘削泥がコンベヤ３１８により露出部に押し付けられる際にこの熱を掘削泥へ伝える。

入口３１４は、ハウジング３１２の下端に配置される。図示しないが、ハウジング３１２は、その下端が食品廃棄物の桶、バケット、容器等の中に浸漬されるように配置され得る。この点において、入口３１４は、代わりに、ハウジング３１２の開放端となり得る。これに代えて或いは加えて、入口３１４は、食品廃棄物の少なくとも一部が（例えばそれをノズルに通すことにより）コンベヤのシャフトからハウジング３１２内へ噴射されるように配置されてもよい。同様の実施形態が図４に示されており、この実施形態では、装置４１０がスプレーノズル４１４の形態を成すいくつかの入口を備える。ノズル４１４は、汚水をシャフト４２０からハウジング４１２の内部へ噴射するように方向付けられる。これは、汚水がハウジング４１２に入る際の汚水の表面積を効果的に増大させることができ、それにより、汚水中の水分への熱伝達及び汚水中の水分の蒸発を高めることができる。ノズル４１２は、高い温度又は最も高い温度を有するハウジング４１２の内部領域へ汚水が噴射されるように配置されてもよい。

図３Ａ〜図３Ｅに示される実施形態を再び参照すると、装置３１０の更なる部分が図３Ｅに示される。これは予熱タンクの形態を成す予熱器３６０を備え、掘削泥は、ハウジング３１２に入る前に予熱器に通される。予熱タンクは加熱コイルを備え、該加熱コイルは、詳しく示されないが、蒸気ジャケット３２４からの凝縮液を含む凝縮液戻しラインの一部を形成する。言い換えると、蒸気ジャケット３２４内の蒸気（ボイラーにより与えられる）は、予熱タンク３６０を介して元のボイラーへ送られ、それにより、装置の効率を高めることができる。他の形態では、予熱タンク３６０のための熱が更なるボイラー、バーナー等により与えられてもよい。

ここで、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、装置の更なる実施形態が示される。この装置５１０は、ハウジング５１２に取り付けられる凝縮器チャンバの形態を成す凝縮器５４０を更に備え、該凝縮器は、水蒸気がその内部で凝縮し得るようになっている。そのような構成は、既に説明された実施形態よりも複雑でない場合があり、したがって、低いコスト（すなわち、メンテナンスコスト及び製造コスト）が望まれる状況又は熟練労働者が利用できない（すなわち、複雑な機械を操作するために利用できない）状況に適する場合がある。例えば、その構成は、開発途上国内で汚染された飲料水を浄化するのに適する場合がある。

スクリューコンベヤ５１８は、ハウジング５１２を通り過ぎて凝縮器チャンバ５４０内へ延びる。凝縮器チャンバ５４０は、ハウジング５１２よりも大きい断面積を有するフードの形態を成す。図示の実施形態における凝縮器チャンバの壁５７０は略平坦であるが、他の実施形態では、壁が例えば湾曲していてもよく或いは波形であってもよい（これが更に大きな凝縮及び／又は流れを促すことができる。）。

水蒸気は、凝縮器チャンバ５４０の壁５７０上に凝縮し、その後、重力に起因してチャンバの壁５７０を流れ落ちる。これは前述した装置とは対照的であり、それにより、水分は、一般に、それがハウジング５１２から引き出された後に凝縮する。また、装置５１０は、凝縮器チャンバ壁５７０の下端に配置される凝縮液収集パイプ５３８も備える。凝縮器チャンバ５４０の壁５７０を流れ落ちる凝縮液は、凝縮液収集パイプ５３８に入って、凝縮液収集パイプ５３８により収集される。収集パイプ５３８への入口は、スクリューコンベヤ５１８の両側に配置されるガード壁５７２によってスクリューコンベヤ５１８から分離される。ガード５７２は、例えばコンベヤ５１８の動作によって引き起こされる汚染水の飛散に起因して汚染水がパイプ５３８に入ることを防止する。

図示の形態では、凝縮液収集パイプ５３８がヘッダ５５４に接続され、それにより、全てのパイプ５３８からの凝縮液がヘッダ５５４内の単一流れの中へ組み込まれる。パイプ５３８により収集される凝縮液の一部は、ボイラーを補充するために使用されてもよい（図６に関連して以下で更に詳しく説明する）。これは、システムの効率を高めるとともに、ボイラーを補充するために使用されなければならない水の量（すなわち、システムの外部）を減らすのに役立ち得る。

この形態において、真空ポンプは、ブロワ５２８の形態を成すとともに、ヘッダ５５４の端部に接続される。ブロワ５２８は、パイプ５３８及びヘッダ５５４を介して凝縮器チャンバ５４０から空気を排出するように構成され、それにより、凝縮器チャンバ５４０内に負圧（すなわち、大気圧未満）が形成される。この負圧は、汚染水の沸点を下げ、したがって、水を蒸発させるために必要な熱を減らすのに役立つ。同時に、ブロワ５２８により空気を排出すると、凝縮液の流れが促進される。

図示しないが、装置５１０は、空気が凝縮器チャンバ５４０に入ることができるように開放するフラップバルブを更に備えてもよい。これは、凝縮器チャンバ５４０内の圧力を調整するのにも役立つことができ、また、凝縮器チャンバ５４０に入る空気は、水蒸気（すなわち、水蒸気）を冷却し得る。この冷却は、水蒸気の凝縮を促進することができる。

スクリューコンベヤ５１８のフライトは、凝縮器チャンバ５４０内におけるよりもハウジング５１２内において離間距離が近い。使用時、このことは、汚染水がチャンバ５１２内に入る前に加熱されるようになっているときに汚染水がハウジング５１２を通して更にゆっくりと搬送されることを意味する。

図示の形態では、スクリューコンベヤ５１８及びハウジング５１２が傾けられる。前述したように、これが汚染水の急速な蒸発を促し、また、この場合、急速な蒸発は、汚染水が凝縮器チャンバに入る際に広く行き渡る。コンベヤの傾斜により、装置５１０の低い部分（すなわち、ハウジング５１２）が汚染水に浸漬され（すなわち、適切に構成されるとき）、また、空隙が装置の更に高い部分（すなわち、凝縮器チャンバ５４０）に配置され、それにより、水の急速な蒸発が装置の上面で起こる。傾斜角度は、汚染水中の固形物を分離する或いは引き出すのに役立ち得る。

ここで、図６を参照すると、掘削泥の形態を成す汚泥を処理するためのプロセスが概略的に示される。

掘削泥供給源６７４は、例えば、タンク、パイプライン、コンベヤ等であってもよい。第１のステップでは、泥６７４が予熱器熱交換器６６０によって予熱される。ある場合には、掘削泥６７４は、プロセスに入る前に他の掘削泥（又は他のタイプの汚泥）と配合（すなわち、混合）されてもよい。これは、プロセスの最適な稼働を確保するために掘削泥の稠度（又は粘度）を調整するために行なわれてもよい。泥６７４の配合は、泥がほぼ均質になるようにし得る。これは、システムの最適化を容易にし得る。掘削泥６７４が例えばタンクから調達されると、掘削泥６７４は、垂直な粘度勾配が存在するようにタンク内に定着してしまってもよい。したがって、タンクの適切な低部及び高部からの泥６７４は、本明細書中に記載される装置及びプロセスで用いるのに適した稠度に達するように混合されてもよい。

これに続き、予熱された泥は、離散した蓄積物を成してハウジング６１２内を傾いた状態で搬送される（６７６）。蒸気ジャケット６２６からの熱６７８は、ハウジング６１２の壁を通して、未処理の泥を間接的に加熱する。この実施形態では蒸気ジャケット６２６が記載されるが、熱は、もう一つの方法として、電気加熱コイル、バーナー、赤外線ランプなどの他の手段によって伝えられてもよい。熱６７８は、予熱された泥中の水分の温度をその沸点まで高め、それにより、水分が蒸発する（６８０）。泥の搬送の速度及び蒸気ジャケットの温度は、所望の排出泥粘度を得るように調整され得る。システムから排出される泥が乾燥しすぎている場合、その泥は、かなりの量の塵埃を生み出して、健康及び安全性のリスクを与える場合がある。一方、泥が非常に湿っている場合、その泥は、表面に固着して、メンテナンス及び動作の問題を与える可能性がある。

水蒸気６８０は、それをシステムから除去できるように凝縮されて収集される（６８２）。図示しないが、プロセスは、（熱い）蒸発水分６８０と掘削泥供給源６７４からの（冷たい）掘削泥との間の熱交換を更に備えることができ、この熱交換は水分６８０の凝縮を容易にし得る（また同時に、掘削泥６７４を加熱し始める）。これは、プロセスの効率を高めることができる。処理済みの泥６８４（すなわち、水分が除去された泥）は、排出されてシステムから除去される。

水蒸気６８０は、掘削泥よりも低い塩濃度を有する。したがって、凝縮されて収集された水分６８２は再使用に適し得る（例えば、灌漑用水、冷却水、洗浄水等）。同様に、また、前述したように、掘削泥中の添加物が装置内の熱によって破壊され、それにより、処理済み泥が埋め立てや道路材料との混合等に適するようにさせる。

予熱された掘削泥中に含まれる水分の沸点を下げるために、ハウジング６１２内に不完全真空が維持される。これは、水分を蒸発させるために必要な熱６７８を減らす。不完全真空はポンプ又はブロワ（図示せず）によって維持される。また、ポンプ又はブロワは、凝縮された水６８２の流れも促進させる。

蒸気ジャケット６２６内の蒸気はボイラー６８６によって与えられる。使用時、幾らかの水が蒸気システムから失われる場合があり、そのため、システムを補充する必要がある。これを容易にするために、凝縮液６８８の一部は、除去される代わりに、ボイラー６８６を補充するべくリサイクルされる。これは、プロセスの効率を高めて、全体の水必要量を減少させることができる。また、凝縮液は、それがボイラー６８６に入るときに熱くなり得る（すなわち、装置により加熱される）。通常、上水（ｔｏｐ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）は外部温度／室温である。凝縮液６８８が高温であることは、蒸気ジャケット６２６において凝縮液がそれを蒸気へ戻すためにエネルギーを殆ど必要としないことを意味する。また、凝縮液６８８は清浄でもあり（すなわち、不純物の大部分又は全てが掘削泥に残される）、このことは、凝縮液がボイラー６８６で使用される際に他の水源よりも少ないスケールをもたらし得ることも意味する。これはメンテナンスコストを低減し得る。これは、例えば水を利用できる可能性が低い領域でプロセスが使用される場合に特に有益となる場合がある。

図示の形態では、ボイラー６８６からの蒸気６９０は、予熱段階中に掘削泥を加熱する（６７８）ために熱交換器６２６に通される（蒸気ジャケットを通る蒸気６９０に加えて）。これは、水分を蒸発させるために蒸気ジャケット６２６から掘削泥へ伝えられる必要がある熱６７８の量を減らすことによってプロセスの効率を高めることができる。これに代えて或いはこれに加えて、予熱熱交換器内で掘削泥を加熱するために排ガスが使用されてもよい。ボイラーは、例えばボイラーに再び入る（蒸気ラインからの）凝縮液を予熱するためにボイラーの排ガスを使用するエコノマイザーを組み込んでもよい。

図７は、例えば前述した図１〜図５に示されるタイプを成してもよいいくつかの装置７１０を備える敷地図レイアウトの一例である。ユニット７１０の排出は、処理済み掘削泥の連続した流れが与えられるように循環されてもよい（それにより、２つのユニットが一度に停止されない）。言い換えると、各ユニット７１０は、他のユニット７１０とは無関係に非同期的に動作されてもよい。各ユニット７１０には、蒸気をそのそれぞれのユニット７１０に与えるボイラー７８６が接続される。廃棄物（例えば掘削泥）は、廃棄物受け入れタンク７９１内へトラックから降ろされる。さもなければ、廃棄物を周囲環境の池やダム等から直接に（例えばパイプラインによって）供給することができる。その後、廃棄物は（例えば、図示しないパイプを介して）混合タンク７９２へ移送され、この混合タンクにおいて、廃棄物は、ユニットで用いるのに最適な稠度を確保するべく混合される。ユニット７１０が廃棄物を処理し、それにより、水が引き出されて処理済水タンク７９３へ向けて移送される。処理済み廃棄物はコンベヤ７９４上へ排出され、その後、コンベヤは、ラジアルスタッカー７９６を介して処理済み廃棄物を廃棄物容器７９５へ搬送する。廃棄物は、その後、例えば埋め立て、採掘坑改善等として使用されるべくトラック７９２により収集される。冷却水のタンク７９７も設けられる。冷却水は、水蒸気の凝縮を促進させるためにユニット７１０で使用されてもよい。先の説明及び図７から明らかなように、敷地図及び対応するプロセスは、（従来技術で与えられるようなバッチ処理ではなく）掘削泥がほぼ連続的に処理され得るようになっている。

図に示されないが、装置は、装置上に配置され或いは装置から離れて配置されてもよい制御ユニットの形態を成すコントローラにより制御されてもよい。制御ユニットは、表１で見出されるパラメータのうちの１つ以上を監視して制御できるようにしてもよい。制御ユニットは、処理されるべき汚泥にしたがって様々なＰＩＤコントローラを所望の順序で制御できる。また、制御ユニットは、様々なプローブ及び計測器（例えば、温度、圧力、湿度、流量等のプローブ及び計測器）から信号を受けることもできる。

制御ユニットは、システムが使用中に全体として最適化され得るようにパラメータのコンピュータ制御又はプログラム制御を行なうことができる。例えば、水利用可能性が高く且つ水がプロセス制限因子ではない（すなわち、少なくとも幾らかの収集された水がボイラーへ再循環されることをボイラーが求めない）ような状況であれば、制御ユニットが掘削泥の高速処理のために処理速度を高めてもよい。

いくつかの装置及びプロセスの実施形態について説明してきたが、装置及びプロセスが多くの他の形態で具現化されてもよいことが理解されるべきである。

例えば、プロセス及び装置のヒータは、一般に、ボイラーの形態で説明される。しかしながら、当業者であれば分かるように、放射を介して熱を汚泥へ伝える赤外線加熱素子又は電気加熱素子などの別の適した加熱手段が使用されてもよい。

また、装置及びプロセスを全体的に掘削泥と共に使用するように説明してきたが、これらは他のタイプの汚泥から水分を除去するのにも適している。この点において、傾斜、速度、及び、（コンベヤがスクリューコンベヤである場合には）フライト間隔は全て、一連の組成及び粘度を有する様々なタイプの汚泥に対して装置又はプロセスを合わせるように調整され得る。入熱、ハウジングのサイズ及び形状などの他の変数が調整されてもよい。

図示の実施形態において、ハウジングは、長尺であり、断面が略円形であるが、他の形態において、ハウジングは、長方形、三角形、卵形等の断面形状を有してもよい。ハウジングは、幾分かは、ハウジング内で使用されるタイプのコンベヤによって決定付けられてもよい。例えば、長方形ハウジングは、バケット又はベルト型コンベヤに更に適していてもよい。ハウジングは、例えば、ステンレス鋼、軟鋼、真鍮、銅、アルミニウム等から形成されてもよい。

また、先に例示された図示のコンベヤはそれぞれ、単一のブレードを有する。当業者であれば分かるように、同じ（又は同様の）機能を与えるスクリューコンベヤは、多くの他の形態をとってもよく、また、例えば、複数の（すなわち、螺旋状又は別の）ブレード、パドル等を備えてもよい。

ハウジング及びコンベヤなどの装置の構成要素は、前述したような材料以外の材料から形成されてもよい。当業者であれば分かるように、これらの構成要素が他の適した材料から形成されてもよく、また、適切な表面処理がこれらの構成要素に対してそれらの特性（例えば、耐久性、耐熱性等）を向上させるべく施されてもよい。

採掘現場へ搬送されて採掘現場に設置される処理ユニット 処理ユニットは、単一のスキッド上に支持されてディーゼル発電機により給電される３つの傾斜した掘削泥処理装置を含んだ。

掘削泥が掘削泥坑から引き出されて処理ユニットに近接して配置されるタンクへ移送された。処理ユニットは、タンクからの掘削泥が処理ユニットの個々の装置内へ流れ込むようにパイプによりタンクに接続された。掘削泥の一般的な特性が表２に与えられる。

装置は、同時に動作されるとともに制御ユニットにより制御される。各装置は、掘削泥の一部を掘削泥タンクから受けた。各装置において、掘削泥は、スクリューコンベヤによって装置のハウジングに沿って間欠的に搬送された。各コンベヤは、第１の方向に繰り返し回転されるとともに、第２の反対の方向に回転され、その後、一時停止された。ハウジングが蒸気ジャケットにより加熱され、蒸気ジャケットが掘削泥中の水分（すなわち、水）を蒸発させた。水分は、複数の真空ポンプにより引き出されて、熱交換器内及び複数の凝縮器内で凝縮された。凝縮液が収集されて、凝縮液の特性が測定された。これらの値が表３に示される。

以下の特許請求の範囲及び先の説明では、明白な言葉や必要な含意に起因して文脈が別段に求める場合を除き、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、包括的な意味で、すなわち、述べられた特徴の存在を特定するためであるが、本明細書中に開示されるように汚泥から水を除去するための装置及びプロセスの様々な実施形態において更なる特徴の存在又は付加を排除しないように使用される。

第１の態様では、汚泥から水分を除去するためのプロセスが開示される。プロセスは、ハウジングを通して汚泥を傾斜面上で搬送するステップと、汚泥が傾斜面上で搬送される際に汚泥を加熱して汚泥中の水分を蒸発させるステップとを備える。

第２の態様では、汚泥から水分を除去するための装置が開示される。装置は、汚泥の受け入れ及び排出のそれぞれのための入口及び出口を有するハウジングを備える。装置はコンベヤを更に備え、コンベヤは、ハウジング内に配置されるとともに、入口と出口との間で汚泥を傾斜面上で搬送するように構成される。装置は、汚泥がコンベヤによって傾斜面上で搬送されている間に汚泥を加熱して汚泥から水分を除去するためのヒータを更に備える。

Claims (56)

1. 汚泥から水分を除去するためのプロセスであって、
   ハウジングを通して前記汚泥を傾斜面上で搬送するステップと、
   前記汚泥が搬送される際に前記汚泥を加熱して前記汚泥中の水分を蒸発させるステップと、
   を備えるプロセス。
2. 前記汚泥が離散した蓄積物の形態で搬送される、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記汚泥が前記ハウジングを通して搬送される間にわたって不完全真空が前記ハウジング内で維持される、請求項１又は２に記載のプロセス。
4. 前記搬送するステップが前記汚泥の間欠的な移動の形態を成す、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. 前記間欠的な移動は、前記汚泥が移動していない複数の一時停止段階と、前記汚泥が移動している複数の移動段階とを含む、請求項４に記載のプロセス。
6. 各一時停止段階が１５〜４５秒間にわたる、請求項５に記載のプロセス。
7. 各移動段階が５〜４５秒間にわたる、請求項５又は６に記載のプロセス。
8. 前記汚泥が前記ハウジングを通して搬送される際に、前記汚泥は、前記ハウジングを取り囲む蒸気ジャケットに通される蒸気からの、前記ハウジングの壁を通した間接的な熱伝達によって加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
9. 前記汚泥を前記ハウジングを通して搬送する前に、前記汚泥を微粒子化するべく前記汚泥をノズルに通過させるステップを更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
10. 水蒸気を収集するステップを更に備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
11. 前記収集された蒸発水分を凝縮するステップを更に備える、請求項１０に記載のプロセス。
12. 前記凝縮するステップが、前記プロセスを使用して前記汚泥から回収された冷却水によって促進される、請求項１０に記載のプロセス。
13. 前記ハウジングを加熱するための蒸気を発生させるために、前記収集された水分の一部がボイラーに戻される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。
14. 前記汚泥を前記ハウジングを通して搬送する前に、前記汚泥を予熱するステップを更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
15. 前記予熱するステップが、ボイラーからの蒸気を使用して行なわれる、請求項１４に記載のプロセス。
16. 前記予熱するステップは、前記汚泥の圧力が予熱によって増大されるように略等積過程として行なわれる、請求項１２又は１５に記載のプロセス。
17. 前記予熱するステップの後、前記汚泥が、前記汚泥と前記ハウジングの内部との間の差圧によって前記ハウジング内へ推し進められる、請求項１６に記載のプロセス。
18. 前記汚泥が前記ハウジング内へ間欠的に導入される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプロセス。
19. 前記傾斜面の角度が１５度〜３０度である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のプロセス。
20. 前記汚泥が掘削泥を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のプロセス。
21. 前記汚泥の前記搬送の速度が前記ハウジングに沿って変化する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のプロセス。
22. 汚泥から水分を除去するための装置であって、
    前記汚泥の受け入れ及び排出のそれぞれのための入口及び出口を有するハウジングと、
    前記ハウジング内に配置されるとともに、前記入口と前記出口との間で前記汚泥を傾斜面上で搬送するように構成されるコンベヤと、
    前記汚泥が前記コンベヤによって搬送されている間に前記汚泥を加熱して前記汚泥から水分を除去するためのヒータと、
    を備える装置。
23. 前記装置から空気を引き出すと同時に、引き出された空気と一緒に、前記汚泥から除去される水分を前記装置から流し出すようになっている真空機器を更に備える、請求項２２に記載の装置。
24. 前記真空機器が、更に、前記装置の内部に真空を印加して前記装置内の内圧を下げるようになっている、請求項２３に記載の装置。
25. 前記真空機器が、前記ハウジングと流体接続する真空ポンプである、請求項２３又は２４に記載の装置。
26. 前記ハウジング内部の少なくとも上面が傾斜し、前記出口が前記ハウジングの最上部に又はその近傍に配置される、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の装置。
27. 前記ヒータは、前記汚泥が前記ハウジングを通過する際に前記汚泥を加熱するべく前記ハウジングを少なくとも部分的に取り囲むように配置される蒸気ジャケットを備える、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の装置。
28. 前記蒸気ジャケットが、前記入口に近い第１の部分と、前記出口に近い第２の部分とを備え、前記第１の部分が、前記第２の部分よりも多い、前記ハウジングの長さ当たりの入熱を前記ハウジングに与える、請求項２７に記載の装置。
29. 前記第１の部分が前記ハウジングを完全に取り囲み、前記第２の部分が前記ハウジングを部分的に取り囲む、請求項２８に記載の装置。
30. 前記汚泥からの水蒸気を凝縮させるために前記ハウジングと流体連通する凝縮器を更に備える、請求項２３〜２９のいずれか一項に記載の装置。
31. 前記凝縮器から凝縮液を収集するための少なくとも１つの凝縮液収集出口を更に備える、請求項３０に記載の装置。
32. 前記凝縮器が、垂直に配置される複数の凝縮器チャンバを備え、前記少なくとも１つの凝縮液収集出口が、前記凝縮器チャンバから凝縮液を収集するために前記凝縮器チャンバよりも下側に配置される、請求項３１に記載の装置。
33. 前記コンベヤが、離散した蓄積物の状態で前記汚泥を搬送できるようにフライトを備える、請求項２２〜３２のいずれか一項に記載の装置。
34. 前記コンベヤがスクリューコンベヤであり、前記フライトが前記スクリューコンベヤの１つ以上のブレードの間に形成される、請求項３３に記載の装置。
35. 前記スクリューコンベヤの前記フライト同士の間隔が変化している、請求項３４に記載の装置。
36. 前記スクリューコンベヤの前記フライト同士が、前記出口付近でより接近して離間され、前記入口付近でより広く離間される、請求項３５に記載の装置。
37. 前記ハウジングは断面が略円形であり、前記スクリューコンベヤが、前記ハウジングの内径にほぼ対応するように寸法付けられる、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の装置。
38. 前記スクリューコンベヤの前記１つ以上のブレードが、前記ハウジングに沿う空気の流れを可能にするための開口を備える、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の装置。
39. 前記スクリューコンベヤが変速駆動部によって駆動される、請求項３４〜３８のいずれか一項に記載の装置。
40. 水分が除去された汚泥を前記装置から排出するためのカウンターウェイト式ドアを更に備える、請求項２２〜３９のいずれか一項に記載の装置。
41. 前記カウンターウェイト式ドアが、使用時に不完全真空を前記ハウジング内で維持できるように配置される、請求項３９に記載の装置。
42. 前記ハウジング内への空気の流入を可能にするために前記ハウジングの壁に空気入口を更に備え、それにより、使用時に不完全真空を前記ハウジング内で維持できる、請求項２２〜３９のいずれか一項に記載の装置。
43. 前記空気入口が前記ハウジングの前記出口付近に配置される、請求項２２〜４２のいずれか一項に記載の装置。
44. 前記ヒータ／前記蒸気ジャケットのための蒸気を生み出すためのボイラーを更に備える、請求項２２〜４３のいずれか一項に記載の装置。
45. 掘削泥から除去される水分の一部が前記ボイラーに供給される、請求項４４に記載の装置。
46. 前記汚泥が前記ハウジング入口に入る前に前記汚泥を予熱するための予熱器を更に備える、請求項４４又は４５に記載の装置。
47. 前記予熱器が、前記汚泥を等積的に予熱するための少なくとも１つの密閉可能な予熱チャンバを備える、請求項４６に記載の装置。
48. 前記予熱器が、前記汚泥の温度及び圧力を漸進的に上げるために直列に配置される複数の密閉可能な予熱チャンバを備える、請求項４７に記載の装置。
49. 前記予熱器から前記ハウジング内への前記汚泥の流れを調整するために前記予熱器と前記ハウジング入口との間に入口バルブを更に備える、請求項４８に記載の装置。
50. 前記予熱器のための熱が前記ボイラーからの蒸気によって与えられる、請求項４６〜４９のいずれか一項に記載の装置。
51. 汚泥から水分を除去するためのシステムであって、
    請求項２２〜４９のいずれか一項に記載の装置と、
    前記装置に関連する１つ以上のパラメータを監視して調整するためのコントローラと、
    を備えるシステム。
52. 前記１つ以上のパラメータが、温度、収集される水分の量、水分収集速度、収集される水分の質、前記装置から排出される汚泥の量、前記汚泥の稠度、燃料使用量、及び、ノイズレベルのうちの少なくとも１つを備える、請求項５１に記載のシステム。
53. 請求項１〜２１のいずれか一項に記載のプロセスを実行するように構成される、請求項５１又は５２に記載のシステム。
54. 請求項２２〜４９のいずれか一項に記載の複数の装置を備える汚泥処理ユニットであって、前記複数の装置のうちの２つ以上が、前記２つ以上の装置から蒸発される水分を凝縮させるための単一の共有の凝縮器と流体接続する、汚泥処理ユニット。
55. 前記複数の装置が単一の標準的なスキッドに装着できるように配置される、請求項５４に記載の汚泥処理ユニット。
56. ４つの前記装置を備える、請求項５５に記載の汚泥処理ユニット。

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