JP3323200B2 - 蒸発によって流体から固体残留物を抽出する方法，装置および処理設備 - Google Patents

蒸発によって流体から固体残留物を抽出する方法，装置および処理設備

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、揮発性物質および特に水性物質を含有する
流体中に懸濁しまたは溶解した固体残留物を抽出する方
法に関するものである。また本発明は前記方法を実施す
る装置およびこのような装置を備えた処理設備に関する
ものである。
本明細書において用語「水性物質」とは本質的に水を
含有する物質を意味し、また「流体」とは、液体、泥、
ペースト、粉末または粒子のコンシステンシーを有し容
易に流れまた拡散する事のできる物質を意味するものと
する。
多くの工業面および農業面において、水性流体の中に
溶解しまたは懸濁粒子の形で存在する固体を水から分離
しまた適当ならば水中の他の液体から分離し、次にこの
水を環境中に排出するように水性流体を処理する問題が
生じる。この目的を解決する際の問題点は、処理コス
ト、および環境中に廃棄される液体またはガスを非汚染
状態にする必要から生じる。
特にこの問題は、非常に小エネルギーを消費する必要
のある動物スラリの場合である。
また例えば都市であれ工場であれ吸水施設から出る泥
の脱水、例えば屠殺場から出る副産物の脱水、動物飼料
および各種の農業物質の脱水においてこの種の問題が発
生する。
懸濁液または溶液中の固体成分および液体成分の分離
において有効な公知技術は蒸発（または蒸留）である。
この技術によって固体残留物を完全抽出する事が可能で
ある。
しかし、公知の方法を使用して液体を蒸発するには、
相当量の熱量を加える必要があり、従ってこの技術はコ
スト高である。
これは例えばDE−Ｃ−3,615,873に記載のスラリ処理
法の場合であって、この方法においては、被処理スラリ
が容器の中に収容され電力加熱される。この技術はスラ
リを濃縮させる事ができるが、固体残留物を乾燥生成物
の形（粉体）で抽出する事ができない。
DE−Ａ−3,043,166に記載の真空乾燥機はケーシング
内部で回転する複数の垂直平行中空ディスクを含む。乾
燥される流体がスプレーストリップからディスクの両面
に対して噴霧され、乾燥後に掻き落とされて容器底部に
落下する。真空で作動するこの装置においては、蒸発に
よって発生した蒸気がケーシングからポンプ排除され
る。外部熱源から来る加熱媒体がディスクの中に噴射さ
れて加熱し蒸発を生じる。従って、この公知技術はコス
トの観点から同様に不満足である。
従って本発明の目的は、所要エネルギー量を大幅に低
減させる事のできる特殊構造によって蒸発技術を実施す
るにある。
先行技術は文献WO−Ａ−83,00547およびFR−Ａ−2,45
7,839によって開示されている。
WO−Ａ−83,00547は湿った物質、特に野菜類の乾燥に
関するものであり、乾燥される物質を例えばコンベア・
スクリューによって加熱要素上を前進させる。加熱され
た湿った物質から放出された蒸気が回収されて、モータ
駆動コンプレッサによって圧縮される。この圧縮された
蒸気が前記加熱要素に供給される加熱流体である。
この特許出願はペレット状に成される物質を乾燥する
技術を開示しているが、スラリなど、固体残留物を懸濁
させた流体物質の乾燥技術ではない。このような装置
は、湿った物質と加熱要素との熱的接触が非常に乏しく
または実際上存在しないので流体処理には不適当であ
る。湿った物質の厚さとその伝熱性の低さとの故に、出
力において乾燥生成物を得る事ができない。最後に、非
離脱湿潤物質を乾燥する事によって生成された蒸気は、
非凝縮性物質の存在の故に加熱要素の中で圧縮する事が
望ましい。
FR−Ａ−2,457,839に記載の装置は、同様に蒸発によ
って発生した蒸気の圧縮原理を使用して汚染水を蒸留す
る装置である。処理される水が平たい管の束の上に噴霧
され、これらの管の中に圧縮された蒸気が噴射されてそ
の中で凝縮して、蒸発に必要な熱を発生する。
この技術は、高含有量の固体残留物を含有する流体、
特にスラリについて適用不能である。管に対する噴霧お
よび管にそった物質の重力流下がきわめて不規則に生じ
る可能性があるからである。固体残留物が管に固着し
て、物質の蒸発に必要な熱交換をたちまち妨害するから
である。
本発明の方法によれば、前記被処理物質が熱交換壁体
の「第１面」の上に厚さ0.2mm乃至2mmの薄い層を成して
連続的に加えられ、前記の熱交換壁体は前記被処理物質
の水分および／または揮発成分の急速蒸発を実施するの
に十分な温度まで加熱され、前記被処理物質の乾燥した
固体残留物が前記第１面上において形成するに従ってこ
の面から掻き落とす事によって連続的に除去され、また
前記熱交換壁体は蒸発から生じた蒸気によって加熱さ
れ、この蒸気は機械的に圧縮された後に熱交換壁体の
「第２面」と接触させられてこの第２面上で凝縮させら
れ、熱い液体凝縮物がこの第２面から除去され、非凝縮
性物質は蒸気の圧縮前に除去される事によって先行技術
の種々の問題点が解決される。
この構造により、第２面において水蒸気が凝縮する際
に発生する熱量（放熱現象）が熱交換壁体を通しての伝
熱作用により他方の面（第１面）に伝達される事が理解
されよう。この熱量が、前記第１面と接触した被処理物
質層中の等量の液体を蒸発させるのに役立つ（吸熱現
象）。
このようにして、凝縮によって発生された熱が蒸発に
よって回収され、従って蒸気の圧縮に必要な機械的エネ
ルギーに実質的に対応する低エネルギー入力をもって作
動する事ができる。
前記熱交換が完全にまたはほとんど完全に生じるため
には、熱交換壁体が非常に優れた伝熱性を有し、また被
処理流体物質が非常に薄い層を成して拡散され各固体粒
子が熱交換壁体の第１蒸発面と接触しまたは実際上接触
する必要がある事が理解されよう。
凝縮圧が蒸発圧より少し大であれば、このような熱交
換壁体を通しての潜熱の伝達が可能となる。
前述のように、供給する必要のある唯一のエネルギ
ー、すなわち機械的圧縮に必要なエネルギーは、通常法
におつて蒸発を実施するに必要なエネルギーの1/20乃至
1/60である。
必要熱入力をさらに制限するには、得られた熱い凝縮
物によって被処理物質を予熱する事が望ましい。このよ
うにして熱ロスが非常に小となる。
例えば、ブタスラリなどの動物スラリを処理する際
に、第１側面（蒸発側面）において約１バールの圧と約
100℃の温度、また第２側面（凝縮側面１）において約
1.4バールの圧と約110℃の温度で操作する。
スラリの場合、スラリを熱交換器に加える前にスラリ
の脱泡また／あるいは脱ガス処理を実施する事が望まし
くまた必要である。
本発明の方法を実施するために使用される装置は、 第１面と第２面とを有し、２つのスペースを相互に分
離し、一方の「蒸発」スペースが第１面の側に配置さ
れ、他方の「凝縮」スペースが第２面の側に配置される
ように成す熱交換壁体と、 被処理物質を前記第１面の上に薄い層として加えるた
めのアプリケータ装置と、 蒸発スペースの中で発生された蒸気を抽出しこれを圧
縮し、前記蒸気から非圧縮性物質を除去し、前記蒸気を
精製し、圧縮された蒸気を凝縮スペースの中に噴射する
ための手段と、 前記第１面上に形成した乾燥固体残留物を回収する手
段と、 凝縮スペース中に形成した液体凝縮物を除去する手段
と、 凝縮スペースから非凝縮性ガスを周期的に抽出する手
段とを含む。
特に好ましい実施態様においては、前記の熱交換壁体
は移動壁体であって、閉鎖軌跡にそって円運動を成し、
被処理物質は１サイクルの初期に前記壁体上に配置さ
れ、固体残留物はこのサイクルの末期に除去される。
好ましくは、同期的に駆動される一連の同型移動壁体
が備えられて、装置の処理能力を増大する。
この場合、装置はそれぞれ対応の移動壁体上に被処理
物質を分与するための一連の容積型ポンプを含む。従っ
て、各移動壁体が被処理物質を分与する対応の１つの容
積型ポンプと組合わされる。
好ましい実施態様において、前記熱交換壁体は軸線回
りに回転する中空ディスクの壁体の一方であって、この
ディスクの内部容積が凝縮スペースを成し、ディスク外
部の容積が蒸発スペースを成す。
従って１サイクルはディスクの完全１回転に相当す
る。
この場合、回転式管状軸によって担持された一連の平
行同軸中空ディスクを含み、前記管状軸の内部容積が前
記各ディスクの内部容積と連通し、これらの容積が一緒
に凝縮スペースを形成する事ができる。
好ましくは、管状軸は垂直に配置され、その下端にお
いて液体凝縮物を受けるための受器の中に開く。
アプリケータ装置の好ましい実施態様においては、こ
のアプリケータ装置は揺動型分与アームを含む。
前記アームが回転中空ディスクの形の熱交換壁体と組
合わされている場合、前記揺動アームは望ましくは流体
を分与するための分与ダクトを含み、前記ダクトは、熱
交換壁体を成すディスクの前記第１面に隣接して開き、
また前記ダクトの開放端部は前記第１面に対して平行な
面の中をほぼ放射方向に揺動する。
前記揺動アームは単にカム機構によって駆動され、こ
のカム機構は、被処理物質がディスクの全面に実質的に
一定厚さで分与されるように構成される。
一連の平行ディスクが配備される場合、もちろん各デ
ィスクが対応の１つのアプリケータアームに組合わさ
れ、また前記アームセットが共通カム機構によって駆動
される。
前記可動壁体の前記第１面に圧着されるスクレーパ部
材によって、乾燥固体が回収される。１つの実施態様に
おいて、スクレーパは固定型とする。また他の実施態様
において、スクレーパは揺動アームによって担持された
可動型スクレーパ部材とする。
さらに前記揺動アームは、可動壁体の前記第１面に摩
擦係合して残留物をディスク外部に排除するように成さ
れた小ブラシを備える事ができる。
また望ましくは本発明の装置は、前記可動壁体の第１
面上に転送される被乾燥物質を圧潰しこの被処理物質層
を平坦にして前記壁体との熱結合を改良するための一連
のクラッシャローラなど、前記物質層を破砕して拡張さ
せるに適した手段を含む。
本発明の方法を実施するため前記の装置を含む処理設
備は、前記装置から排出される熱い液状凝縮物によっ
て、前記装置の中に装入される被処理物質を加熱するた
めの熱交換器を備える。
スラリの場合のように被処理物質が非常に均質でなけ
れば、前記熱交換器の上流に機械的混合手段を配置し、
その下流に脱ガス／脱泡手段を配置する事が望ましい。
本発明の他の特徴と利点は好ましい実施態様の下記の
説明および付図から明かであろう。付図において、 第１図は本発明の方法に含まれる熱力学プロセスおよ
び現象を理解するための説明図である。
第２図は本発明の装置の軸方向断面図である。
第３図は第２図の装置を備えた処理設備のフローシー
トである。
第４図は第２図の装置に備えられた一対のディスク、
これらのディスクに組合わされたアプリケータアーム、
およびこれらのアームのカム駆動システムを示す部分破
断された概略側面図である。
第５図は第４図の各部品の平面図である。
第６図、第７図および第８図は本発明の方法および装
置を使用してスラリを処理するための３種の処理設備の
ブロックダイヤグラムである。
第９図と第10図はアプリケータ装置の他の実施態様を
示すそれぞれ第４図および第５図と類似の図である。
第１図において、処理中の物質移動と各成分の運動を
小矢印で示す。
処理される物質を100で示し、この物質はブタ飼育場
から出たスラリとする事ができる。これは、汚泥のコン
システンシーを有する流体であって、懸濁した固体粒子
と溶解した種々の物質とを含む水から成る。
１つまたは複数のポンプ（第１図には図示されない）
が物質を矢印方向に流すのに役立つ。スラリ100はまず
導管30によって熱交換器３の中に装入される。この熱交
換器３は通常型のものであって、その機能は、この熱交
換器の中を逆方向に流れる液体104との熱交換によって
スラリを加熱するにある。下記に説明したように、この
熱は処理装置１から来る液体凝縮物104によって与えら
れる。
スラリは熱交換器３の中に約＋15℃の温度で入り、導
溝31を通して熱交換器から＋100℃のオーダの温度で出
る。凝縮物は熱交換器３の中に約110℃の温度で入り、
導管34から約＋25℃の温度で出る。
装置１は、内部に隔壁40を備えた断熱密封容器10を含
む。隔壁40はタンク内部をその上下のスペース101と102
に分割する。この隔壁40は水平に図示されているが、こ
れには限定されない。隔壁40は伝熱性材料、好ましくは
金属の薄い板である。
前記導管31がスペース101の中に開き、また熱いスラ
リを隔壁の上側面41に連続的に堆積させるための手段５
（略示）がこのスペース101の中に配置されている。手
段５の実施態様を下記に説明する。この手段５は、流体
スラリを厚さ0.2mm−2mmの均一な薄い層状に隔壁上側面
41に堆積させ拡散させるように成されている。
数字２は例えば複動駆動型ピストン20を有する通常型
の機械的コンプレッサを示す。このコンプレッサの圧縮
室200は導管21、22を介してそれぞれスペース101、102
と連通する。ピストンが後退させられる際にスペース10
1から圧縮室200の中にガスを導入させ、ピストンが前進
する際に（第１図において左方に移動する際に）導管21
を締め切りながら圧縮室200から圧縮されたガスをスペ
ース102の中に脱出させるために、適当な弁組合わせが
配備されている。
図示の実施例の場合、スペース101の中の蒸気圧は約
１バールであり、スペース102の中の蒸気圧は約1.4バー
ルであるので、圧縮比は1.4である。
下記において、このプロセスはすでに開始され、従っ
て装置中に入るスラリ100は100℃であり、装置から出る
凝縮物104は110℃であると仮定する。
コンプレッサ２は図示されない手段、例えばモータに
よって駆動される。
隔壁40の上側面41が100℃の温度に露出されその下側
面42が110℃の温度に露出されている。隔壁40は良伝熱
体でありまた薄いので（例えば約1mm）、中間温度にあ
る。
この中間温度は、スラリを１バールの圧力で蒸発させ
またこの蒸気を1.4バールの圧力で凝縮させるように選
定される。
従って、面41と接触するスラリ層の中の水とその他の
揮発性液体が徐々に蒸発する。液相から蒸気相への変換
は吸熱変換であるので、このプロセス中に隔壁40から熱
が奪われる。
得られた水蒸気（蒸気はほとんど水蒸気である）がコ
ンプレッサ２の中で圧縮され、下方スペース102の中に
噴射される。水蒸気が隔壁の下側面42と接触すると、こ
の下側面上で凝縮する。これは蒸気相から液相への変
換、すなわち放熱反応であるから、下側面42に対して熱
が放出される。壁体40の厚さの中の伝熱作用により、熱
が他方の面に伝達されるので、一方の反応に必要なエネ
ルギーが他方の反応によって供給される。従って理論的
には必要な供給なエネルギーはコンプレッサに供給され
るエネルギーのみである。
液体凝縮物の滴が下側面42上に形成され、重力作用で
タンク10の底部に約110℃の温度で落下する。これらの
滴は次に導管33を通って熱交換器104に達する。冷却さ
れた後に、導管34から排出される。
固体残留物が上側面41上に形成され固着するに従って
この残留物を除去して新しい処理物質と交換する事が重
要である。
この目的を達成して液体スラリを工業規模で処理する
事のできる装置を第２図、第４図および第５図について
説明する。
これらの図において、前記の要素に類似または対応機
能を有する要素を同一数字で示す。
装置１はタンクまたは容器10を含み、このタンクはス
タンド11上に支持された垂直軸ZZ'回りの中空回転体の
形を有する。容器10の壁体は、熱水シリンダと同様に密
封され断熱されている。
回転体４が容器10の内部に搭載され、垂直軸ZZ'回り
に回転するように案内される。この回転体は中心管400
を含み、この中心管が一連の中空ディスク40を担持す
る。図示の実施例において、６枚の中空ディスクの堆積
が備えられ、これらのディスクの内部が中心管400の内
部と連通している。要素40は任意適当な形状に作る事が
できる。すなわち例えば各中空ディスクが２枚のディス
ク状プレートから成り、これらのプレートが相互に短距
離に配置され外周にそって相互に溶接され、またその間
隔はオプションとしとて複数の小スペーサによって決定
される。各プレートは中心孔を有し、これらの中心孔が
各孔の縁が口輪に溶接され、これらの口輪が全体として
中心管400を成す。
中心管400は、タンク10の上端と下端に取り付けられ
た適当な密封軸受の中に回転自在に案内される。
各ディスク40を構成する上プレートはそれぞれ水平な
平坦な上側面を有する。下記に説明するように、前記の
機能を実施する熱交換壁体として作用するのはこれらの
上プレートである。
各中空ディスク40は、アプリケータ装置５の一部を成
すディスペンサアーム50に組合わされている。
各アーム50は対応のディスク40の上に水平に延在す
る。アームセット50は、タンク10の内部において一連の
ディスクの縁に沿って延在する垂直軸57に対して固着さ
れている。この軸57は容器の壁体を貫通し、密封軸受に
よって案内される。この軸57はカム機構６によって揺動
させられる。すなわちその垂直軸線回りに前後に枢転さ
れる。
第４図と第５図に詳細に図示のように、カム機構６は
水平カムターンテーブル60を含み、このターンテーブル
の中にカム・グルーブ61が形成されている。このカムは
モータ53によって均一連続的に、偏心垂直軸回りに回転
させられる。アーム50を担持した制御軸57の下端がクラ
ンク58に連結され、このクランクは、グルーブ61の中に
係合した小ホイールのようなカムホロア部材59を備え
る。
カムの回転により、アーム50が複動枢転運動を実施す
る。第５図において実線はアーム50がディスク40の中心
に最も近づいた時の位置を示し、ディスク中心から最も
離間した位置を破線で示してある。従ってアームの自由
端は近似的に円弧状の軌跡を描く。
スラリ送り導管31は、ディスペンサアーム50から一定
の正確なスラリ分与率を保証する事のできる一連の容積
式ポンプ51に接続される。各ポンプ51がアーム50に送液
し、従ってディスク40に送液する。第２図、第４図およ
び第５図において、参照数字31'は、容積式ポンプ51か
ら出るスラリ送り導管を示す。これらの各導管は、可撓
性ホースであって、アプリケータアーム50を角度移動さ
せる事ができる。各ホースは、各アーム50の中に形成さ
れたチャンネル52の中に開き、このアーム50に沿ってそ
の自由端まで延在する。アームの自由端に分与口金53を
備え、この口金は下方に向いて、ディスク40の上側面の
上方短距離（数ミリメートル）に開く。
組立体４はその軸線ZZ'回りにモータ／歯車箱ユニッ
ト45によって回転駆動され、この歯車箱の出力軸は歯車
44を有し、この歯車44は管44に固着された減速歯車43に
噛み合う。この回転は比較的遅い（例えば毎分0.1−１
回転）。
これらの図において、ディスク40とカムターンテーブ
ル60の回転方向はそれぞれ矢印ＦとＨで示される。アー
ム50の揺動運動は矢印Ｇで示される。
ディスペンサ口金53を担持するアーム50の自由端か
ら、ディスク移動方向においてすぐ上流に、スクレーパ
７が配置される。このスクレーパ７は固定支持体（タン
ク10に固着された支持体）によって担持された一連の傾
斜弾性ブレードから成る。これらのブレードは、残留物
を除去しながら口金53の走路に大体に従うような螺旋形
に配置される。下記に説明するように、スクレーパ７
は、ディスクから固い乾燥した残留物を除去してこれを
ディスク外部に送りそこから重力作用で容器の底部に落
下させるために使用される。
アーム50によって覆われたディスク区域と反対側の区
域にクラッシャーローラ72が配置されている。このクラ
ッシャーローラ72は、ディスクの上に放射方向に配置さ
れた水平軸回りに自由に回転するように取り付けられた
小さな円筒形ローラである。これらのローラセットは、
固定支持体すなわちタンク10に対して固着された支持体
の上に取り付けられる。各ローラはディスクの表面を所
定の力で押圧するように下方に弾発され、これによって
ディスク上に搬送されてきた物質層を破砕し拡散させ
る。この点について、スラリの供給直後に残留物層の表
面に比較的湿った突起部分が現れる事を注意しなければ
ならない。これらの「湿った」突起を粉砕してディスク
の熱い面に圧着してその乾燥を仕上げる必要がある。
アーム50の自由端に小さいブラシ54が固着され、この
ブラシはディスク40の回転方向においてスクレーパ７の
直前においてディスク40に当接する。
同じくディスクの回転方向においてスクレーパ７の直
後に手段55が配置され、この手段はスラリがディスク上
に堆積される時に形成される泡を消す機能を有する。こ
れらの泡はディスクから泡層が流れ落ちる危険を生じ
る。
この脱泡装置55は、ディスクの直上に半径方向に延在
する数本の細い金属ワイヤから成る。これらのワイヤは
絶縁支持体によって支持され、また電源（図示されず）
から給電されて、ディスクの電位に対して数百ボルトの
電位に高められる。従って、泡がこれらのワイヤと接触
するや否や泡は消える。ワイヤがスラリの固体分の中に
固まると、ワイヤを通る電流を増大させてワイヤを赤熱
させ、ワイヤを覆う残留物を熱分解する。最後にこのデ
ィスクの中央区域に水蒸気噴射装置71が配置されてい
る。この装置71は、コンプレッサから来る水蒸気を適当
な導管（図示されず）によって供給される小さなブロア
である。この水蒸気は、固体残留物がこすり落とされる
直前にほとんど乾いた状態にある区域の上に高速でブロ
ア71から排出される。
これによって、断熱圧縮状態における過熱エネルギー
によってこの部分の温度をさらに上昇させる事により乾
燥工程を仕上げる事ができる。
第２図について述べれば、この図に示す機械的コンプ
レッサによるは、相互に係合した２つの回転式ピストン
を有する公知の型の機械的コンプレッサである。一連の
ディスク40の外部のタンク10の内部スペースに対応する
スペース102に接続された導管21が、このスペースから
コンプレッサに対して水蒸気を送る。このコンプレッサ
２は水蒸気を圧縮し、これを導管22を通してスペース10
2の中に送る。このスペース102は管400と各ディスク40
の内部に対応するスペースである。
最後に、この内側スペース102は、弁、特に電気制御
弁152によって閉鎖された導管150を通して外部と連通
し、この導管150は下記に説明するように前記スペース
を通気するために使用される。
本発明の装置は下記のように作動する。
このプロセスが開始され、またその温度条件および圧
力条件は第１について述べたものと同一であると仮定す
る。
モータ45と53が作動しているので、組立体４は垂直軸
線ZZ'回りに低速で回転する。またアームセット50が軸5
7の軸線に対応する垂直軸線回りに揺動運動を成し、こ
の揺動運動はカム機構６によってアーム50に伝達され
る。熱いスラリが、対応の容積式ポンプ51によって与え
られる一定率で各アーム50に送られる。この流体スラリ
がディスペンサーノズル53によってディスク上に配置さ
れる。回転ディスク40の回転とアーム50の掃引運動との
結合の故に、流体物質はディスクの表面全体に一定厚
さ、例えば0.5mmの厚さの薄い層を成して平滑に均一に
堆積される。
１サイクル中に、すなわち１回転中に、堆積物質の各
ロットの水分とその含有する揮発性成分が徐々に蒸発さ
れる。この蒸発は第１図について述べた現象の結果であ
る。１サイクルの途中で、物質層が一連のクラッシャー
ローラ72によって粉砕され平坦にされる。蒸発から生じ
て大部分水蒸気から成る蒸気がコンプレッサ２によっ
て、初圧より高い圧力まで、例えば１バールから1.4バ
ールまで加圧される。この水蒸気が回転ディスク40の内
部に搬送され、すでに説明したように、水蒸気を蒸発さ
せるに必要な熱量をこれらのディスクに供給する。実質
的に液状水から成る凝縮物が、パイプ400の下端に配置
された受器401の中に重力によって落下する。ディスク
の回転速度は、ディスクによって搬送される物質がスク
レーパ部材７に到達した時に、最大乾燥度に達しあるい
はほとんど乾燥しているように決定される。この時点で
物質は乾燥粒子のみから成る。これらの粒子がスクレー
パ部材によってディスクから排除される。小ブラシ54が
これらの粒子をディスクの外周に向かって押す。この点
について、ブラシは１方向にのみ作動し、すなわちディ
スクの中心から外側に向かって移動される時にのみ作動
する事を注意しよう。当業者には明かな簡単な手段によ
って、戻り行程に際してブラシをディスクの中心に向か
って後退させる事ができる。
もちろん、乾燥残留物がタンク10の底部に配置された
適当な受器の中に捕集される。通常型の装置70、例えば
オーガが粒子を破砕して比較的均一な粉末状またはパッ
ケージ、例えばバッグに収容するに適した顆粒状に処理
する。
また前述のように、スラリがディスク上に堆積された
瞬間に均一な薄い層を成すように、電気式「脱泡」装置
55がスラリをできるだけ流動化するのに役立つ。サイク
ルの最後におけるブロワ71による過熱システムを使用す
る事により、得られた製品の乾燥度が改良される。
カム面61の輪郭は実質的にハート型であって、堆積さ
れた物質密度、すなわち単位面積あたり物質量がディス
ク面の各点において均一となるように設計される事を事
を注意しなければならない。もちろん、その結果とし
て、ディスペンサー口金53の放射方向移動速度はこの口
金がディスクの外側に移動するに従って（ディスク面の
速度が口金速度を超える箇所では）徐々に低下する。
通気導管150は内部スペース192の中に残存する非凝縮
性物質を周期的に除去させる。さもなければ、この種の
物質、特に二酸化炭素（CO2）がディスクの伝熱作用を
妨害する危険がある。
例えば、それぞれ約２メートルの直径を有する15枚の
ディスクを重ね合せた組立体を装置に備える事ができ
る。この場合、ディスクの回転速度は毎時間約10−15回
転であって、アプリケータアーム50の揺動周期は約２秒
である。前記のような温度条件と圧力条件で操作する場
合、毎時約0.5m3のスラリを処理する事ができる。
前記のような装置１と、これに取付けられたコンプレ
ッサ２とを第３図の処理設備の中に組み込む事ができ
る。
第３図において、参照数字300は熱交換器３に対して
冷たいスラリを供給するポンプである。このスラリは、
完全に均質化されるように予め機械的混合作用を加えら
れている。熱交換器３の下流に、加熱されたスラリを脱
ガスおよび脱泡するための装置123が配置されている。
この装置の機能は、物質中に加熱に際して発生した多量
の泡を除去するにある。この装置123は本発明の一部を
成すものでなく、これはそれ自体公知の装置とする事が
できる。この装置は泡の実質的に全量を液体に変換しこ
の液体が流体と混合され、あるいは泡をガス状に変換す
る。得られたガス310は適当なダクト311を通して本装置
のスペース101の中に導入される。
この処理設備の中において、スペース101の中に放出
された水蒸気がコンプレッサ２の中に入る前に分離／精
製組立体８の中を通る。「水蒸気」は、水蒸気そのもの
のほか、二酸化炭素（CO2）、アンモニア（NH3）、およ
び各種の揮発性物質、特に芳香族物質を含有する。装置
８はそれ自体公知の型とする事ができ、水蒸気の生化学
的処理を行う。さらに詳しくは、この装置は水蒸気か
ら、非凝縮性物質、すなわち二酸化炭素、各種の残留ガ
ス、揮発性物質留分、およびその他の悪臭物質を除去す
る。さらにこの装置は、アンモニア全量を抽出し、これ
を窒素含有肥料として有益なアンモニア塩の形で供給す
る。またこの分離／精製装置の効果の１つは、原留出物
の化学的酸素消費量（COD）を高める有機物質の濃度を
著しく低下させる。
この装置は、望ましくないガスを除去され従ってディ
スクの中に凝縮しやすい精製水蒸気を発生する。
望ましくないガスはダクト80を通して除去され、処理
装置81を通過した後に大気中に排出される。
精製された水蒸気はコンプレッサ２によって圧縮さ
れ、本装置のスペース102、すなわち中空ディスクの内
部に噴射される。
このプロセスを始動するため、ガスバーナ90によって
加熱される水蒸気発生器９が備えられている。この発生
器は、最初にディスクを加熱し従ってプロセスを始動さ
せるために必要な水蒸気を内部スペース102の中に供給
する。もちろん、処理プロセスが自立した時、この補助
ボイラー９はもはや不要である。
装置から出る液体凝縮物は熱交換器３の中で冷却さ
れ、環境基準に従って河川放出に適した冷たい精製水の
形で熱交換器から出る。
前記の処理設備の中において、分離・精製組立体８は
原則として残留非凝縮性物質を保持するのに役立つ。し
かし、このような注意を払ってもディスクの内部に残留
物質の一部が堆積してこれらのディスクの有効性を低減
させまたは無効とする事がある。これを防止するため、
電気制御弁152'によって循環通気システムが備えられて
いる。これによってスペース102から出るガスがスペー
ス101の中に送られ、このようにしてエネルギー損失を
大幅に制限する。従って、ディスク内部の凝縮を妨害す
る残留物の危険が防止される。
ディスクから掻き落とされる乾燥残留物は一般にコン
パクトでない。これは0.3のオーダの相対密度を有して
非常にカサばっている。この残留物をコンパクトに成し
扱いやすくするため、これを粉砕して粉末状に成しまた
はその他の方法で顆粒状にする事が望ましい。これらの
粉末乃至顆粒はタンクまたはバッグの中に容易に貯蔵さ
れて使用箇所まで搬送される。
第６図は第３図の処理設備を含む全体設備のブロック
ダイヤグラムである。
ブタ飼育場からきたスラリが貯蔵タンク120の中に捕
集される。スラリの処理前にポンプ121がスラリを機械
的混合装置122に送り、この混合装置の機能はスラリ物
質を均質化し流動化するにある。次にポンプ300がスラ
リを熱交換器３と脱泡−脱ガス装置123を通して処理装
置１に送る。水蒸気は分離・精製装置８の中で前物理化
学処理を受ける。この分離・精製装置８は化学添剤を受
けアンモニア塩（肥料）を供給する。望ましくない蒸気
は脱臭装置81の中で脱臭された後に外気中に放棄される
が、水蒸気そのものはコンプレッサ（図示されず）を通
して処理装置に戻される。回収された乾燥スラリ残留物
は捕集されて装置70によって粉末状に変形される。凝縮
から生じる水は熱交換器３の中で冷却された後に排出さ
れる。
第７図に図示の処理設備は、化学処理が液体スラリに
対して加えられ、液体スラリから抽出された蒸気に対し
て加えられるのでない点が第６図の処理設備と相違す
る。化学処理装置130が混合装置122とポンプ300との間
に配置される。その機能は本質的に二酸化炭素および各
種の望ましくない蒸気をスラリから除去するにある。こ
のコンフィギュレーションにおいては、凝縮物水を河川
に捨てる前に処理する必要がある。これは処理装置131
によって実施される。処理装置130、131、熱交換器３、
脱ガス装置123、および装置１の蒸気スペース101からく
る望ましくないガスは、外気中に放出される前に適当な
処理装置125によって処理され脱臭される。
第８図に図示の処理設備において、凝縮物は生物学的
処理を受ける。装置１の上流で実施されるプロセス全体
は、放出される各種蒸気が処理されない事以外は第６図
の処理設備と同様である。処理は装置１の下流において
実施される。数字140はそれ自体公知の型の生物学的処
理装置を示す。この装置140は適当な添剤を受ける。こ
の装置140は乾燥機１からくる非凝縮性排出物を受け、
この排出物は特に二酸化炭素ガスと有機揮発性物質とを
含む。またこの処理装置140は熱交換器３からくる冷却
凝縮物を処理し、この凝縮物は特に水、アンモニアおよ
びCOD増大物質を含有する。
この処理装置140の機能は河川に放棄するに適した非
汚染凝縮物および外気中に放出するに適した非汚染ガス
を製造するにある。生理学的処理から生じた泥は導管14
1を通して循環される。すなわち処理乾燥されるスラリ
と混合される。
第９図と第10図はディスクの表面に物質を送る手段の
他の実施態様である。これらの図において、前記の第４
図および第５図の実施態様の部品と相違するが類似の部
品は同一の数字にプライム記号（’）を付けて示す。
一連の揺動アーム50'は前記の実施態様と同様に制御
される。この揺動はカム機構６の制御下にある。ディス
ク40は第５図のディスクの回転方向と逆方向に回転する
事が見られる。この第10図の回転方向は矢印F'で示す。
ディスクの直上に固定バリヤ75が配置されている。これ
は、円弧状のロッドであって、アーム50'の揺動軸57に
対して定心されている。従ってバリヤ75は近似的に放射
方向に延在する。このバリヤはディスクの上側面に軽く
接触しその機能は、このバリヤの前方にある乾燥物質
を、このバリヤの背後にある最近加えられた流体物質か
ら正確に分離するにある。流体物質の分与は口金53'を
通して行われ、この口金はバリヤの背後に、アーム50'
の末端に配置されている。
アーム50'は、スクレーパ部材7'と、オプションとし
て着脱自在の小型ブラシ54'とを備えている。これらの
部材はバリヤ75の前方にあり、従ってその区域に入った
乾燥残留物を排出する事ができる。もちろん、ディスク
中心に向かってアームの戻り行程に際してスクレーパ部
材7'と小ブラシ54'を不作動にするための自動引外し機
構が備えられる。バリヤは、アームの１行程中に掻き出
されなかった残留物を保持する役立つ。従って、バリヤ
に接して小さな残留物堆積が生じるが、この堆積は次の
行程に際して掻き落とされる。
もちろんこの実施態様において、各ディスクに脱泡手
段および材料の掻き落とし前にこれを過熱するブロアを
備える事ができる。
第９図と第10図の実施態様においては第２揺動アーム
73が備えられ、この第２アーム73は軸57によって担持さ
れ、カム機構６によって駆動される（第10図の二重矢印
Ｊ）。このアーム73は、ディスク上を移動中の材料層を
平坦にするためディスク上を走る１つまたは複数の粉砕
ローラを備える。
本発明の要旨の範囲内において、種々の型の熱交換面
を使用する事ができる。
すなわち沈澱しまたは泡を成す不均一の物質の処理の
ためには、水平ディスクが特に適当であり、このような
物質の代表的な例が液状スラリである。
均質で、沈澱および泡形成の少ない物質、例えばホッ
トケーキの練り粉のコンシステンシーを有する物質の場
合には、垂直ディスクを使用する事ができる。粗い物質
の場合（例えば肥料、土壌など）、円筒形面を使用する
事ができる。最後に低水分の粒状物質の場合（例えば湿
った砂、粒状材料、種子、穀物）、熱交換のために管状
面を使用する事ができよう。
しかし熱交換面の状態が非常に良好であって、すなわ
ち平滑で均一である事が条件である。
また、乾燥残留物内部にライデンフロスト現象または
伝熱現象の故に小さな局所的温度差が生じないようにす
るため、乾燥される物質を薄い均一層として堆積させな
ければならない事を注意しよう。低コストの完全に乾燥
した残留物を得るためにはこのような注意が必要であ
る。最後に蒸発スペースと凝縮スペースとの間の圧力差
および温度をできるだけ小さくする事が重要である。テ
ストの結果、圧縮比、すなわち凝縮圧と蒸発圧との平均
比率が1.25−1.5の範囲内にあるのが望ましい事が発見
された。このようにして70％乃至85％の乾燥物質を含む
生成物が得られる。
用途に応じて、蒸発温度は農場スラリの処理のために
選ばれた100℃の温度より低くまたより高くする事がで
きる。この明細書の冒頭に述べたように、本発明の技術
は農業および土壌関係のみならず、工業面でも多くの用
途に使用する事ができる。処理される水含有物質が塊
状、例えば屠殺場から廃棄された肉塊である場合、処理
そのものの前に、この材料を流動化処理するための前処
理を実施し、この前処理は塊の混合と、これに対する水
の添加とを含む。これにより、処理設備の導管にそって
またポンプを通して容易に流れ、熱交換壁体の上に薄層
を成して堆積される流体物質が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭53−24974（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−144501（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−80469（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−100603（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−11913（ＪＰ，Ｂ１) 特表 昭58−501193（ＪＰ，Ａ) 米国特許4523388（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 1/04 B01D 1/22 F26B 17/00

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】揮発性物質、および特に水性物質を含有す
    る流体中に懸濁または溶解している固体残留物を抽出す
    る方法において、 前記被処理物質が熱交換壁体（40）の「第１面」（41）
    の上に厚さ0.2mm乃至2mmの薄い均一層を成して連続的に
    加えられ、前記の熱交換壁体は前記被処理物質の水分ま
    たは揮発成分の急速蒸発を行うのに十分な温度まで加熱
    され、前記被処理物質の乾燥した固体残留物が前記第１
    面（41）上に形成されながらこの面（41）から掻き落と
    されることによって連続的に除去され、 前記熱交換壁体（40）は、機械的に圧縮された後に蒸発
    させられることによって得られる蒸気を前記熱交換壁体
    （40）の「第２面」（42）に接触させて凝縮させ、その
    熱い液体凝縮物を前記第２面から除去し、非凝縮性物質
    を前記蒸気が再圧縮される前に除去することによって熱
    せられる、ことを特徴とする蒸発によって固体残留物を
    抽出する方法。
  2. 【請求項２】前記被処理物質は前記熱交換壁体に接触さ
    せられる前に前記凝縮物によって加熱される事を特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記被処理物質は農場で生じるスラリであ
    る事を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
    方法。
  4. 【請求項４】前記スラリはこれを加える前に脱泡処理ま
    たは脱ガス処理を受ける事を特徴とする請求項３に記載
    の方法。
  5. 【請求項５】前記熱交換壁体（40）の第１面（41）の側
    の蒸気が約１バールの圧と約100℃の温度にあり、これ
    に対して他方の側の蒸気が約1.4バールの圧と約110℃の
    温度にある事を特徴とする請求項３または４のいずれか
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記熱交換壁体の前記固体残留物の掻き落
    とし処理を実施される区域の温度を、前記区域における
    固体残留物の乾燥を改良するために過熱エネルギーによ
    って上昇させる事を特徴とする請求項１乃至５のいずれ
    かに記載の方法。
  7. 【請求項７】第１面（41）と第２面（42）とを有し、２
    つのスペース（101、102）を相互に分離し、一方の「蒸
    発」スペース（101）が第１面（41）の側に配置され、
    他方の「凝縮」スペース（102）が第２面（42）の側に
    配置されて成る熱交換壁体（40）と、 被処理物質を前記第１面（41）の上に薄い層として加え
    るためのアプリケータ装置（５）と、 蒸発スペース（101）の中で発生された蒸気を抽出し、
    前記蒸気から非凝縮性物質を除去し、前記蒸気を精製
    し、この蒸気を圧縮し、圧縮された蒸気を凝縮スペース
    （102）の中に噴射するための手段（2;21,8）と、 前記第１面（41）上に形成された乾燥固体残留物を回収
    する手段（７、54）と、 凝縮スペース（102）中に形成された液体凝縮物を除去
    する手段（33）と、 非凝縮性ガスを前記凝縮スペース（102）から周期的に
    抽出する手段（150、152）と、を含む事を特徴とする揮
    発性物質、および特に水性物質を含有する流体中に懸濁
    または溶解している固体残留物を抽出する装置。
  8. 【請求項８】前記熱交換壁体（40）は可動壁体であっ
    て、閉鎖軌跡に沿ってサイクル運動を成し、被処理物質
    が１つのサイクルの初期において前記壁体上に配置さ
    れ、固体残留物がこのサイクルの末期において除去され
    る事を特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】一連の同型の同期駆動される可動壁体（4
    0）を含む事を特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】それぞれ対応の可動壁体（40）上に被処
    理物質を分与する一連の容積式ポンプ（51）を含む事を
    特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記の熱交換壁体は軸線回りに回転する
    中空ディスク体の一つの壁体であり、このディスク体の
    内側容積が前記凝縮スペースを成し、ディスク体の外側
    容積が前記蒸発スペースを成す事を特徴とする請求項８
    乃至10のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】回転式管状軸（400）によって担持され
    た一連の平行同軸中空ディスク（40）を含み、前記管状
    軸（400）の内部容積が前記各ディスクの内部容積と連
    通し、これらの容積が合わさって凝縮スペースを形成す
    る事を特徴とする請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記管状軸（400）は垂直に配置され、
    その下端において、液体凝縮物を受ける容器（401）の
    中に開口する事を特徴とする請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記アプリケータ装置（５）は揺動アー
    ム（50）を含む事を特徴とする請求項７または８のいず
    れかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記揺動アーム（50）は被処理物質を分
    与するための分与ダクト（52）を含み、前記ダクト（5
    2）は、熱交換壁体を成すディスク（40）の前記第１面
    （41）に隣接して開口し、また前記ダクト（52）の開放
    端部（53）は前記第１面（41）に対して平行な面の中を
    ほぼ放射方向に揺動する事を特徴とする請求項11または
    14のいずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】揺動アーム（50）はカム機構（６）によ
    って駆動され、このカム機構は、被処理物質がディスク
    （40）の全面に実質的に一定厚さで分与されるように構
    成される事を特徴とする請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項１７】各ディスク（40）が対応の１つの揺動ア
    ーム（50）に組合わされ、また前記アームのセットが共
    通カム機構（６）によって駆動される事を特徴とする請
    求項12または14のいずれかに記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記可動壁体（40）の前記第１面（41）
    に圧着される固定スクレーパ部材（７）を含む事を特徴
    とする請求項８乃至17のいずれかに記載の装置。
  19. 【請求項１９】前記揺動アーム（50′）によって担持さ
    れたスクレーパ部材（７′）を含む事を特徴とする請求
    項14乃至17のいずれかに記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記揺動アーム（50、50′）は、可動壁
    体（40）の前記第１面（41）に摩擦係合する小ブラシ
    （54、54′）を備えている事を特徴とする請求項14乃至
    17のいずれかに記載の装置。
  21. 【請求項２１】前記可動壁体（40）の第１面上に転送さ
    れる被乾燥物質を圧潰する一連のクラッシャローラ（7
    2）を含む前記物質層の破砕および拡張を促進するに適
    した手段を含む事を特徴とする請求項８乃至20のいずれ
    かに記載の装置。
  22. 【請求項２２】請求項７乃至21のいずれかによる装置
    （１）を含み、前記装置（１）から排出される熱い凝縮
    物によって前記装置（１）の中に装入される被処理物質
    を加熱するための熱交換器（３）を備える事を特徴とす
    る請求項２の方法を実施する処理設備。
  23. 【請求項２３】前記熱交換器（３）の上流に配置された
    機械的混合手段（122）とその下流に配置された脱ガス
    ／脱泡手段（123）とを含む事を特徴とする農場で生じ
    るスラリ処理のための請求項22に記載の処理設備。
  24. 【請求項２４】前記脱ガス／脱泡手段（123）の脱ガス
    スペース（310）はダクト（311）を通して前記蒸発スペ
    ース（101）に連通されている事を特徴とする請求項23
    に記載の処理設備。
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