水热处理方法以及水热处理装置制造方法
水热处理方法以及水热处理装置制造方法
【专利摘要】在水热处理装置主体（1）中设有用于进行水热处理的外管（3）和用于进行脱水处理的脱水管（11），使水热处理机构与脱水处理机构为一体。在脱水管（11）内收纳有机性污泥（31）并使用亚临界状态的水蒸汽对有机性污泥进行在亚临界气氛下的水热处理。通过在进行了水热处理的亚临界状态的高温高压气氛下将活塞（12）向脱水管盖部（11a）按压，从而压缩有机性污泥并进行将有机性污泥所含有的液体成分分离的脱水处理。脱水结束后，打开开闭阀（4a）并将内部的水蒸汽自排气管（4）向外管（3）外排放，从而将外管（3）的内部减压到大气压。
【专利说明】水热处理方法以及水热处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有脱水工序和脱液工序的水热处理方法以及具有脱水机构和脱液机构的水热处理装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知有所谓的水的超临界状态，该所谓的水的超临界状态是使水为374°C以上的温度且22.1MPa以上的压力而超过了水的临界点的状态。此外，也推进了对水的亚临界状态的研究，水的亚临界状态是水的温度以及压力未达到该临界点的高温高压的状态。
[0003]作为在高温高压状态下的水热处理，公知有专利文献I所记载的技术。在专利文献I中，公开有如下有机性污泥的处理方法:对有机性污泥进行高温高压处理而生成浆状物质，对该浆状物质进行脱水处理并将脱水固形物回收，另一方面，进行用于净化分离液的水处理。在该处理方法中，作为高温高压处理采用间歇式反应，该回分式反应是将一定量的有机性污泥填充到处理装置，通过自加压蒸汽吹入部件吹入加压蒸汽，一边进行加热、加压以及搅拌，一边使其反应规定时间。
[0004]此外，用于进行专利文献I所记载的高温高压处理的处理装置作为所谓的水热处理装置而被公知。在使用该水热处理装置来处理有机性污泥时，首先，使有机性污泥成为浆状物质，接着，将该浆状物质自水热处理装置取出并供给到冷却装置而进行了冷却后，最终供给到脱水装置并通过进行脱水，从而使其成为脱水饼。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2006-061861号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]但是，在上述专利文献I所记载的处理技术中，用于进行高温高压处理的水热处理装置和用于进行脱水处理的脱水装置是分开设置的。由此，必须要确保该水热处理装置以及脱水装置的设置空间较宽敞。
[0010]此外，在专利文献I所记载的处理技术中，在水热处理装置中在亚临界状态下使有机性污泥等处理对象物成为浆状物质后，利用冷却装置来冷却该浆状物质，并利用脱水装置进行脱水。由上述情况可知:在专利文献I中，水热处理装置中的高温高压状态只利用在浆状物质的生成中，因此未实现水热处理装置的高温高压状态的能量的有效利用。
[0011]本发明是鉴于上述内容而做成的，其目的在于提供一种谋求用于进行水热处理和脱水处理的装置的省空间化的并且也能在脱水处理中有效利用水热处理中的高温高压状态的水热处理方法以及水热处理装置。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了解决上述课题、达到上述目的，本发明的水热处理方法的特征在于，包括:亚临界处理工序，其是使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和脱水工序，其是在进行了水热处理的亚临界气氛下将被处理物中的液体成分分离来进行脱水。
[0014]本发明的水热处理方法的特征在于，在上述发明中，包括脱液工序，该脱液工序是在脱水工序后将被分离出来的液体成分排出。
[0015]本发明的水热处理方法的特征在于，在上述发明中，包括脱气工序，该脱气工序是在脱水工序后使被处理物的气氛气压降低到比亚临界气氛下的压力小的规定的压力。
[0016]此外，本发明的水热处理装置的特征在于，具有:水热处理部件，其构成为能使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和脱水处理部件，其构成为能在亚临界气氛下实行将液体成分自进行了水热处理的被处理物分离出来的脱水处理，脱水处理部件设于水热处理部件的内部。
[0017]本发明的水热处理装置的特征在于，在上述发明中，脱水处理部件构成为能收纳被处理物，并且水热处理部件构成为能储存借助基于脱水处理部件的脱水处理而自被处理物分离出来的液体成分。此外，其特征在于，在该结构中，还具有用于将被分离出来的液体成分自水热处理部件排出的排液部件。由此，在将被处理物自装置取出时，能防止脱水工序中所分离出来的液体对被处理物产生影响。
[0018]本发明的水热处理装置的特征在于，在上述发明中，水热处理部件包括排气部，该排气部构成为能对水热处理部件的内部的气体进行排气，且构成为能利用排气部将水热处理部件的内部的压力降低到规定的压力。
[0019]在本发明中，水的亚临界状态是是指温度在100°C以上374°C以下、压力在0.1MPa以上22.1MPa以下的状态，在被对象物是有机性污泥的情况下，优选的是，温度在120°C以上200°C以下、压力在0.2MPa以上1.6MPa以下。
[0020]发明的效果
[0021]采用本发明的水热处理方法以及水热处理装置，能谋求用于进行水热处理和脱水处理的装置的省空间化，并且也能在脱水处理中有效利用水热处理装置中的高温高压状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的一实施方式的水热处理装置的图。
[0023]图2是表示本发明的一实施方式的水热处理方法的流程图。
[0024]图3是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0025]图4是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0026]图5是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0027]图6是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0028]图7是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
【具体实施方式】
[0029]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的实施方式的全部附图中，相同或者相对 应的部分记为相同的附图标记。此外，本发明并不限定于以下所说明的实施方式。
[0030]首先，对本发明的一实施方式的水热处理装置进行说明。图1中表示该一实施方式的水热处理装置。
[0031]如图1所示，该一实施方式的水热处理装置由水热处理装置主体I和储存罐2构成。水热处理装置主体I构成为具有:外管3、排气管4、吸气管5、排液管6、盖部7、固定夹具8、旋转平移机构9、轴10以及脱水管11。在储存罐2设有排气管21以及供液管22，水热处理装置主体I的排液管6与储存罐2的供液管22借助阀23而连结起来。而且，在沿着储存罐2的重力方向的下部侧设有排放管24。
[0032]在具有水热处理部件的水热处理装置主体I中，外管3具有圆筒形状的部分，在该圆筒形状的靠旋转平移机构9侧的一端设有凸缘部3a。在外管3的与凸缘部3a相反一侧的一端借助固定夹具8固定有盖部7。而且，通过拆卸该固定夹具8，能够将盖部7自外管3拆卸下来。 [0033]此外，设于外管3的内部的脱水管11是沿着外管3的圆筒形状，在该圆筒部分形成有多个开口部lib。在该脱水管11的内部设有活塞12，该活塞12呈局部地沿着上述圆筒的内表面的圆柱形状。而且，轴10贯穿于脱水管11的一端以及凸缘部3a，并与该活塞12连结。从而，由活塞12以及脱水管11构成脱水处理部件。此外，外管3以及脱水管11设置为其长度方向为水平、与该长度方向平行的轴10的长度方向相对于重力而言为大致垂直的卧式，在外管3的内部，重力方向上靠下侧的圆筒部分成为外管3的底部。
[0034]此外，轴10构成为其一端支承于旋转平移机构9，能借助旋转平移机构9沿长度方向平移运动，并且该轴10还构成为能以其轴线为中心来进行旋转运动。而且，构成为:通过借助旋转平移机构9使轴10平移，能够使活塞12在脱水管11内平移。此外，还构成为:通过借助旋转平移机构9而使轴10绕轴线旋转，能够使脱水管11以在该圆筒形状的圆截面的中心与轴10的轴线相一致的轴线为中心旋转。
[0035]此外，在脱水管11的靠盖部7的一侧设有脱水管盖部11a，该脱水管盖部I Ia相对于脱水管11可装卸且连结于盖部7。这样，脱水管盖部Ila连结于盖部7，并且在将盖部7自外管3拆卸时，也能一并将脱水管盖部Ila自脱水管11拆卸下来。
[0036]此外，在排气管4的靠外部气体侧的一端设有开闭阀4a，该开闭阀4a用于将外管3的内部经由排气管4向外部气体、外部装置开放。由该排气管4以及开闭阀4a构成排气部。吸气管5构成为能够自水蒸汽供给装置(未图示)吸入水蒸汽。排液管6是借助阀23经由供液管22将外管3的内部的液体供给到储存罐2的配管。由该排液管6以及阀23构成排液部件。此外，在储存罐2的排气管21的一端设有开闭阀21a，该开闭阀21a用于将储存罐2的内部向外部气体、外部装置开放。此外，排放管24是用于将储存罐2内的液体向外部排出的配管，在排放管24的靠外部气体侧的一端设有用于将液体向外部排出的开闭阀 24a。
[0037]接着，对使用了像以上那样构成的水热处理装置的水热处理方法进行说明。图2表示该水热处理方法的流程图，图3~图7表示水热处理方法的各个工序中的水热处理装置的动作状态。
[0038]如图2所示，在该一实施方式的水热处理方法中，首先，执行亚临界处理工序(步骤STl)。如图3所示，在该亚临界处理工序中，首先，将盖部7和脱水管盖部IIa拆卸下来，并将作为被处理物的一个例子的有机性污泥31收纳于脱水管11的内部后，用盖部7和脱水管盖部Ila来进行封闭，并利用固定夹具8使外管3与盖部7紧密接合并固定，从而将外管3的内部密闭起来。
[0039]接着，将开闭阀4a和阀23维持在关闭状态，自设于外部的、例如锅炉等水蒸汽供给机构(未图示)经由吸气管5将高温高压的水蒸汽供给到外管3内。在这里，在该一实施方式中，自水蒸汽供给机构供给的水蒸汽的温度设定在133°C以上212°C以下，具体而言，例如设定为210°C。由此，外管3的内部充满了高温高压的亚临界状态的水蒸汽，并且水蒸汽经由圆筒部分的开口部Ilb也进入到脱水管11的内部，并在脱水管11的内部充满高温高压的亚临界状态的水蒸汽。
[0040]此外，在该高温高压气氛中，通过借助旋转平移机构9使轴10绕其轴线摆动，脱水管11摆动起来而对有机性污泥31进行搅拌，从而使得水蒸汽遍布到全部有机性污泥31。由此，对有机性污泥31进行亚临界处理。此外，在外管3的底部，因所供给的水蒸汽凝聚、水分等液体成分自有机性污泥31漏出，从而会有处理水32储存。[0041]接着,如图2所示,执行亚临界中脱水工序(步骤ST2)。如图4所示,在该亚临界中脱水工序中，将外管3以及脱水管11的内部维持在高温高压的亚临界状态，其压力是在
0.1MPa以上22.1MPa以下，优选的是，在0.2MPa以上1.6MPa以下，更加优选的是，在0.7MPa以上1.1MPa以下，具体而言，例如是0.9MPa ;其温度是在120°C以上200°C以下，优选的是，在160°C以上180°C以下，具体而言，例如是170°C。在这样的高温高压的亚临界状态中，借助旋转平移机构9使轴10向外管3的内部平移。由此，使得活塞12向脱水管盖部Ila移动，而将活塞12与脱水管盖部Ila之间的有机性污泥31压缩，从而进行脱水处理。有机性污泥31在脱水管11的内部被压缩时，有机性污泥31所包含的水分等液体成分(脱水过滤液)经由脱水管11的开口部Ilb被排出。由此，会在外管3内进一步储存处理水32。
[0042]此时，被亚临界处理过的有机性污泥31的内部所包含的液体状的水分的粘度降低。因此，通过使被亚临界处理过的有机性污泥31在亚临界状态的高温高压气氛下进行脱水，能提高基于压缩的脱水性，能够在脱水处理中有效利用高温高压的亚临界状态。
[0043]接着,如图2所示,执行亚临界中脱液工序(步骤ST3)。如图5所示,在该亚临界中脱液工序中，将外管3的内部维持在亚临界状态的高温高压气氛，并打开阀23而使其处于打开状态。由此，因外管3的内部的高压状态而使得气氛压力作用于处理水32 (参照图4)，而使处理水32自外管3经由排液管6和供液管22向储存罐2迅速供给。这样一来，通过将外管3的内部的处理液32排出，能够防止在后述的取出工序中有机性污泥31与水分接触。此外，因为阀23变为打开状态，故外管3的内部的处理水32向储存罐2供给时，储存罐2的内部的气氛也变为与外管3的内部相同的高温高压气氛。
[0044]接着，如图2所示，执行脱气工序(步骤ST4)。如图6所示，在该脱气工序中，首先，关闭阀23而使其处于关闭状态。之后，打开排气管4的开闭阀4a而使其处于打开状态。由此，外管3的内部的水蒸汽等蒸汽向外部排放，外管3的内部的气氛气压降低到比亚临界状态的高温高压气氛下的气氛气压小的规定的压力，具体而言，例如降低到大气压。另一方面，在储存罐2处，打开开闭阀21a而使其处于打开状态。由此，储存罐2的内部的水蒸汽等蒸汽向外部排放，储存罐2的内部的压力逐渐降低到规定的压力，例如降低到大气压。像这样借助开闭阀4a、开闭阀21a所排出的蒸汽根据需要向外部气体排放或者供给到外部装置(未图示)等。而且，储存罐2的内部的压力例如充分地下降到了大气压程度后，通过打开开闭阀24a，从而将储存罐2的内部的处理水32经由排放管24向外部排出。
[0045]此外，在上述的脱气工序前的外管3的内部的高温高压气氛下，有机性污泥31所含有的液体状的水分的大部分都达到高于100°c的温度。而且，自该状态若进行脱气工序而使外管3的内部的压力减压到大气压时，被压缩的有机性污泥31所含有的100°C以上的水分将变为水蒸汽而蒸发，从而排放到外管3的外部。由此，能够自亚临界中脱水工序中被脱水处理过的有机性污泥31进一步除去水分，使脱水效率进一步提高。
[0046]接着，如图2所示，执行取出工序(步骤ST5)。如图7所示，在该取出工序中，将固定夹具8自外管3以及盖部7拆卸下来，且在将盖部7自外管3拆卸的同时将脱水管盖部Ila自脱水管11拆卸下来。
[0047]接着，通过借助旋转平移机构9将轴10向外管3的内侧方向(图7中的按压方向)压入，能将被压缩被脱水而成的有机性污泥31的脱水饼自脱水管11取出。对该有机性污泥31的脱水饼进行焚烧处理或者掩埋处理。
[0048]接着，通过借助旋转平移机构9将轴10自外管3向外侧方向(图7中的返回方向)拉拽，从而使得活塞12随之连动而回复到最初的位置。之后，若在脱水管11的内部重新收纳待处理的有机性污泥31，则执行上述的步骤STl~步骤ST5的工序来实行对有机性污泥的水热处理。
[0049]采用以上说明的本发明的一实施方式，通过将以往分开构成的水热处理和脱水处理利用同一个水热处理装置 来执行，能实现包括该水热处理装置在内的有机性污泥的处理系统的省空间化，并且也能在脱水处理中有效利用水热处理的高温高压气氛。此外，由于无需像以往那样将有机性污泥31自水热处理装置向脱水处理装置输送，因此能够减少水热处理过程中的工序数。此外，在亚临界状态的高温气氛下对有机性污泥31进行脱水处理后，还通过从亚临界状态的高压气氛减压到作为比该气氛气压小的规定的压力的大气压使有机性污泥31所含有的水分蒸发，从而用两个阶段进行脱水处理，因此能够使成为了脱水饼的有机性污泥31的含水率进一步降低。
[0050]在上述一实施方式中，将外管3以及脱水管11设置为其长度方向为水平的卧式，但并不限于此，也可以是将外管3以及脱水管11设置为其长度方向为铅垂的立式。
[0051]产业h的可利用件
[0052]本发明能够适用于具有脱水工序和脱液工序的水热处理方法以及具有脱水机构和脱液机构的水热处理装置，尤其是，能够适用于在亚临界气氛下对被处理物进行处理的水热处理方法以及水热处理装置。
[0053]附图标记说明
[0054]I 水热处理装置主体
[0055]2 储存罐
[0056]3 外管
[0057]3a凸缘部
[0058]4，21 排气管
[0059]4a, 21a, 24a 开闭阀
[0060]5 吸气管[0061]6排液管[0062]7盖部
[0063]8固定夹具
[0064]9旋转平移机构
[0065]10轴
[0066]11脱水管
[0067]Ila脱水管盖部
[0068]Ilb开口部
[0069]12活塞
[0070]22供液管
[0071]23阀
[0072]24排放管
[0073]31有机性污泥
[0074]32处理水
【权利要求】
1.一种水热处理方法，其特征在于，包括: 亚临界处理工序，其是使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和 脱水工序，其是在进行了上述水热处理的上述亚临界气氛下将上述被处理物中的液体成分分离来进行脱水。
2.根据权利要求1所述的水热处理方法，其特征在于，包括: 脱液工序，其是在上述脱水工序后将上述被分离出来的液体成分排出。
3.根据权利要求1或2所述的水热处理方法，其特征在于，包括: 脱气工序，其是在上述脱水工序后使上述被处理物的气氛气压降低到比亚临界气氛下的压力小的规定的压力。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的水热处理方法，其特征在于， 上述被处理物是有机性污泥。
5.一种水热处理装置，其特征在于，具有: 水热处理部件，其构成为能使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和 脱水处理部件，其构成为能在上述亚临界气氛下实行将液体成分自进行了上述水热处理的被处理物分离出来的脱水处理，` 上述脱水处理部件设于上述水热处理部件的内部。
6.根据权利要求5所述的水热处理装置，其特征在于， 上述脱水处理部件构成为能收纳上述被处理物，并且上述水热处理部件构成为能储存基于上述脱水处理部件所进行的脱水处理而自上述被处理物分离出来的液体成分。
7.根据权利要求6所述的水热处理装置，其特征在于，具有: 排液部件，其用于将上述被分离出来的液体成分自上述水热处理部件排出。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的水热处理装置，其特征在于， 上述水热处理部件包括构成为能对上述水热处理部件的内部的气体进行排气的排气部，且构成为能利用上述排气部将上述水热处理部件的内部的压力降低到规定的压力。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的水热处理装置，其特征在于， 上述被处理物是有机性污泥。
【文档编号】C02F11/12GK103717540SQ201280037625
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月24日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】木本孝司, 藤村幸裕, 长谷川克久, 杤本信彦 申请人:美得华水务株式会社, 福吉姆拉首创株式会社
【专利摘要】在水热处理装置主体（1）中设有用于进行水热处理的外管（3）和用于进行脱水处理的脱水管（11），使水热处理机构与脱水处理机构为一体。在脱水管（11）内收纳有机性污泥（31）并使用亚临界状态的水蒸汽对有机性污泥进行在亚临界气氛下的水热处理。通过在进行了水热处理的亚临界状态的高温高压气氛下将活塞（12）向脱水管盖部（11a）按压，从而压缩有机性污泥并进行将有机性污泥所含有的液体成分分离的脱水处理。脱水结束后，打开开闭阀（4a）并将内部的水蒸汽自排气管（4）向外管（3）外排放，从而将外管（3）的内部减压到大气压。
【专利说明】水热处理方法以及水热处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有脱水工序和脱液工序的水热处理方法以及具有脱水机构和脱液机构的水热处理装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知有所谓的水的超临界状态，该所谓的水的超临界状态是使水为374°C以上的温度且22.1MPa以上的压力而超过了水的临界点的状态。此外，也推进了对水的亚临界状态的研究，水的亚临界状态是水的温度以及压力未达到该临界点的高温高压的状态。
[0003]作为在高温高压状态下的水热处理，公知有专利文献I所记载的技术。在专利文献I中，公开有如下有机性污泥的处理方法:对有机性污泥进行高温高压处理而生成浆状物质，对该浆状物质进行脱水处理并将脱水固形物回收，另一方面，进行用于净化分离液的水处理。在该处理方法中，作为高温高压处理采用间歇式反应，该回分式反应是将一定量的有机性污泥填充到处理装置，通过自加压蒸汽吹入部件吹入加压蒸汽，一边进行加热、加压以及搅拌，一边使其反应规定时间。
[0004]此外，用于进行专利文献I所记载的高温高压处理的处理装置作为所谓的水热处理装置而被公知。在使用该水热处理装置来处理有机性污泥时，首先，使有机性污泥成为浆状物质，接着，将该浆状物质自水热处理装置取出并供给到冷却装置而进行了冷却后，最终供给到脱水装置并通过进行脱水，从而使其成为脱水饼。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2006-061861号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]但是，在上述专利文献I所记载的处理技术中，用于进行高温高压处理的水热处理装置和用于进行脱水处理的脱水装置是分开设置的。由此，必须要确保该水热处理装置以及脱水装置的设置空间较宽敞。
[0010]此外，在专利文献I所记载的处理技术中，在水热处理装置中在亚临界状态下使有机性污泥等处理对象物成为浆状物质后，利用冷却装置来冷却该浆状物质，并利用脱水装置进行脱水。由上述情况可知:在专利文献I中，水热处理装置中的高温高压状态只利用在浆状物质的生成中，因此未实现水热处理装置的高温高压状态的能量的有效利用。
[0011]本发明是鉴于上述内容而做成的，其目的在于提供一种谋求用于进行水热处理和脱水处理的装置的省空间化的并且也能在脱水处理中有效利用水热处理中的高温高压状态的水热处理方法以及水热处理装置。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了解决上述课题、达到上述目的，本发明的水热处理方法的特征在于，包括:亚临界处理工序，其是使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和脱水工序，其是在进行了水热处理的亚临界气氛下将被处理物中的液体成分分离来进行脱水。
[0014]本发明的水热处理方法的特征在于，在上述发明中，包括脱液工序，该脱液工序是在脱水工序后将被分离出来的液体成分排出。
[0015]本发明的水热处理方法的特征在于，在上述发明中，包括脱气工序，该脱气工序是在脱水工序后使被处理物的气氛气压降低到比亚临界气氛下的压力小的规定的压力。
[0016]此外，本发明的水热处理装置的特征在于，具有:水热处理部件，其构成为能使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和脱水处理部件，其构成为能在亚临界气氛下实行将液体成分自进行了水热处理的被处理物分离出来的脱水处理，脱水处理部件设于水热处理部件的内部。
[0017]本发明的水热处理装置的特征在于，在上述发明中，脱水处理部件构成为能收纳被处理物，并且水热处理部件构成为能储存借助基于脱水处理部件的脱水处理而自被处理物分离出来的液体成分。此外，其特征在于，在该结构中，还具有用于将被分离出来的液体成分自水热处理部件排出的排液部件。由此，在将被处理物自装置取出时，能防止脱水工序中所分离出来的液体对被处理物产生影响。
[0018]本发明的水热处理装置的特征在于，在上述发明中，水热处理部件包括排气部，该排气部构成为能对水热处理部件的内部的气体进行排气，且构成为能利用排气部将水热处理部件的内部的压力降低到规定的压力。
[0019]在本发明中，水的亚临界状态是是指温度在100°C以上374°C以下、压力在0.1MPa以上22.1MPa以下的状态，在被对象物是有机性污泥的情况下，优选的是，温度在120°C以上200°C以下、压力在0.2MPa以上1.6MPa以下。
[0020]发明的效果
[0021]采用本发明的水热处理方法以及水热处理装置，能谋求用于进行水热处理和脱水处理的装置的省空间化，并且也能在脱水处理中有效利用水热处理装置中的高温高压状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的一实施方式的水热处理装置的图。
[0023]图2是表示本发明的一实施方式的水热处理方法的流程图。
[0024]图3是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0025]图4是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0026]图5是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0027]图6是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
[0028]图7是用于说明本发明的一实施方式的水热处理装置的动作的图。
【具体实施方式】
[0029]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的实施方式的全部附图中，相同或者相对 应的部分记为相同的附图标记。此外，本发明并不限定于以下所说明的实施方式。
[0030]首先，对本发明的一实施方式的水热处理装置进行说明。图1中表示该一实施方式的水热处理装置。
[0031]如图1所示，该一实施方式的水热处理装置由水热处理装置主体I和储存罐2构成。水热处理装置主体I构成为具有:外管3、排气管4、吸气管5、排液管6、盖部7、固定夹具8、旋转平移机构9、轴10以及脱水管11。在储存罐2设有排气管21以及供液管22，水热处理装置主体I的排液管6与储存罐2的供液管22借助阀23而连结起来。而且，在沿着储存罐2的重力方向的下部侧设有排放管24。
[0032]在具有水热处理部件的水热处理装置主体I中，外管3具有圆筒形状的部分，在该圆筒形状的靠旋转平移机构9侧的一端设有凸缘部3a。在外管3的与凸缘部3a相反一侧的一端借助固定夹具8固定有盖部7。而且，通过拆卸该固定夹具8，能够将盖部7自外管3拆卸下来。 [0033]此外，设于外管3的内部的脱水管11是沿着外管3的圆筒形状，在该圆筒部分形成有多个开口部lib。在该脱水管11的内部设有活塞12，该活塞12呈局部地沿着上述圆筒的内表面的圆柱形状。而且，轴10贯穿于脱水管11的一端以及凸缘部3a，并与该活塞12连结。从而，由活塞12以及脱水管11构成脱水处理部件。此外，外管3以及脱水管11设置为其长度方向为水平、与该长度方向平行的轴10的长度方向相对于重力而言为大致垂直的卧式，在外管3的内部，重力方向上靠下侧的圆筒部分成为外管3的底部。
[0034]此外，轴10构成为其一端支承于旋转平移机构9，能借助旋转平移机构9沿长度方向平移运动，并且该轴10还构成为能以其轴线为中心来进行旋转运动。而且，构成为:通过借助旋转平移机构9使轴10平移，能够使活塞12在脱水管11内平移。此外，还构成为:通过借助旋转平移机构9而使轴10绕轴线旋转，能够使脱水管11以在该圆筒形状的圆截面的中心与轴10的轴线相一致的轴线为中心旋转。
[0035]此外，在脱水管11的靠盖部7的一侧设有脱水管盖部11a，该脱水管盖部I Ia相对于脱水管11可装卸且连结于盖部7。这样，脱水管盖部Ila连结于盖部7，并且在将盖部7自外管3拆卸时，也能一并将脱水管盖部Ila自脱水管11拆卸下来。
[0036]此外，在排气管4的靠外部气体侧的一端设有开闭阀4a，该开闭阀4a用于将外管3的内部经由排气管4向外部气体、外部装置开放。由该排气管4以及开闭阀4a构成排气部。吸气管5构成为能够自水蒸汽供给装置(未图示)吸入水蒸汽。排液管6是借助阀23经由供液管22将外管3的内部的液体供给到储存罐2的配管。由该排液管6以及阀23构成排液部件。此外，在储存罐2的排气管21的一端设有开闭阀21a，该开闭阀21a用于将储存罐2的内部向外部气体、外部装置开放。此外，排放管24是用于将储存罐2内的液体向外部排出的配管，在排放管24的靠外部气体侧的一端设有用于将液体向外部排出的开闭阀 24a。
[0037]接着，对使用了像以上那样构成的水热处理装置的水热处理方法进行说明。图2表示该水热处理方法的流程图，图3~图7表示水热处理方法的各个工序中的水热处理装置的动作状态。
[0038]如图2所示，在该一实施方式的水热处理方法中，首先，执行亚临界处理工序(步骤STl)。如图3所示，在该亚临界处理工序中，首先，将盖部7和脱水管盖部IIa拆卸下来，并将作为被处理物的一个例子的有机性污泥31收纳于脱水管11的内部后，用盖部7和脱水管盖部Ila来进行封闭，并利用固定夹具8使外管3与盖部7紧密接合并固定，从而将外管3的内部密闭起来。
[0039]接着，将开闭阀4a和阀23维持在关闭状态，自设于外部的、例如锅炉等水蒸汽供给机构(未图示)经由吸气管5将高温高压的水蒸汽供给到外管3内。在这里，在该一实施方式中，自水蒸汽供给机构供给的水蒸汽的温度设定在133°C以上212°C以下，具体而言，例如设定为210°C。由此，外管3的内部充满了高温高压的亚临界状态的水蒸汽，并且水蒸汽经由圆筒部分的开口部Ilb也进入到脱水管11的内部，并在脱水管11的内部充满高温高压的亚临界状态的水蒸汽。
[0040]此外，在该高温高压气氛中，通过借助旋转平移机构9使轴10绕其轴线摆动，脱水管11摆动起来而对有机性污泥31进行搅拌，从而使得水蒸汽遍布到全部有机性污泥31。由此，对有机性污泥31进行亚临界处理。此外，在外管3的底部，因所供给的水蒸汽凝聚、水分等液体成分自有机性污泥31漏出，从而会有处理水32储存。[0041]接着,如图2所示,执行亚临界中脱水工序(步骤ST2)。如图4所示,在该亚临界中脱水工序中，将外管3以及脱水管11的内部维持在高温高压的亚临界状态，其压力是在
0.1MPa以上22.1MPa以下，优选的是，在0.2MPa以上1.6MPa以下，更加优选的是，在0.7MPa以上1.1MPa以下，具体而言，例如是0.9MPa ;其温度是在120°C以上200°C以下，优选的是，在160°C以上180°C以下，具体而言，例如是170°C。在这样的高温高压的亚临界状态中，借助旋转平移机构9使轴10向外管3的内部平移。由此，使得活塞12向脱水管盖部Ila移动，而将活塞12与脱水管盖部Ila之间的有机性污泥31压缩，从而进行脱水处理。有机性污泥31在脱水管11的内部被压缩时，有机性污泥31所包含的水分等液体成分(脱水过滤液)经由脱水管11的开口部Ilb被排出。由此，会在外管3内进一步储存处理水32。
[0042]此时，被亚临界处理过的有机性污泥31的内部所包含的液体状的水分的粘度降低。因此，通过使被亚临界处理过的有机性污泥31在亚临界状态的高温高压气氛下进行脱水，能提高基于压缩的脱水性，能够在脱水处理中有效利用高温高压的亚临界状态。
[0043]接着,如图2所示,执行亚临界中脱液工序(步骤ST3)。如图5所示,在该亚临界中脱液工序中，将外管3的内部维持在亚临界状态的高温高压气氛，并打开阀23而使其处于打开状态。由此，因外管3的内部的高压状态而使得气氛压力作用于处理水32 (参照图4)，而使处理水32自外管3经由排液管6和供液管22向储存罐2迅速供给。这样一来，通过将外管3的内部的处理液32排出，能够防止在后述的取出工序中有机性污泥31与水分接触。此外，因为阀23变为打开状态，故外管3的内部的处理水32向储存罐2供给时，储存罐2的内部的气氛也变为与外管3的内部相同的高温高压气氛。
[0044]接着，如图2所示，执行脱气工序(步骤ST4)。如图6所示，在该脱气工序中，首先，关闭阀23而使其处于关闭状态。之后，打开排气管4的开闭阀4a而使其处于打开状态。由此，外管3的内部的水蒸汽等蒸汽向外部排放，外管3的内部的气氛气压降低到比亚临界状态的高温高压气氛下的气氛气压小的规定的压力，具体而言，例如降低到大气压。另一方面，在储存罐2处，打开开闭阀21a而使其处于打开状态。由此，储存罐2的内部的水蒸汽等蒸汽向外部排放，储存罐2的内部的压力逐渐降低到规定的压力，例如降低到大气压。像这样借助开闭阀4a、开闭阀21a所排出的蒸汽根据需要向外部气体排放或者供给到外部装置(未图示)等。而且，储存罐2的内部的压力例如充分地下降到了大气压程度后，通过打开开闭阀24a，从而将储存罐2的内部的处理水32经由排放管24向外部排出。
[0045]此外，在上述的脱气工序前的外管3的内部的高温高压气氛下，有机性污泥31所含有的液体状的水分的大部分都达到高于100°c的温度。而且，自该状态若进行脱气工序而使外管3的内部的压力减压到大气压时，被压缩的有机性污泥31所含有的100°C以上的水分将变为水蒸汽而蒸发，从而排放到外管3的外部。由此，能够自亚临界中脱水工序中被脱水处理过的有机性污泥31进一步除去水分，使脱水效率进一步提高。
[0046]接着，如图2所示，执行取出工序(步骤ST5)。如图7所示，在该取出工序中，将固定夹具8自外管3以及盖部7拆卸下来，且在将盖部7自外管3拆卸的同时将脱水管盖部Ila自脱水管11拆卸下来。
[0047]接着，通过借助旋转平移机构9将轴10向外管3的内侧方向(图7中的按压方向)压入，能将被压缩被脱水而成的有机性污泥31的脱水饼自脱水管11取出。对该有机性污泥31的脱水饼进行焚烧处理或者掩埋处理。
[0048]接着，通过借助旋转平移机构9将轴10自外管3向外侧方向(图7中的返回方向)拉拽，从而使得活塞12随之连动而回复到最初的位置。之后，若在脱水管11的内部重新收纳待处理的有机性污泥31，则执行上述的步骤STl~步骤ST5的工序来实行对有机性污泥的水热处理。
[0049]采用以上说明的本发明的一实施方式，通过将以往分开构成的水热处理和脱水处理利用同一个水热处理装置 来执行，能实现包括该水热处理装置在内的有机性污泥的处理系统的省空间化，并且也能在脱水处理中有效利用水热处理的高温高压气氛。此外，由于无需像以往那样将有机性污泥31自水热处理装置向脱水处理装置输送，因此能够减少水热处理过程中的工序数。此外，在亚临界状态的高温气氛下对有机性污泥31进行脱水处理后，还通过从亚临界状态的高压气氛减压到作为比该气氛气压小的规定的压力的大气压使有机性污泥31所含有的水分蒸发，从而用两个阶段进行脱水处理，因此能够使成为了脱水饼的有机性污泥31的含水率进一步降低。
[0050]在上述一实施方式中，将外管3以及脱水管11设置为其长度方向为水平的卧式，但并不限于此，也可以是将外管3以及脱水管11设置为其长度方向为铅垂的立式。
[0051]产业h的可利用件
[0052]本发明能够适用于具有脱水工序和脱液工序的水热处理方法以及具有脱水机构和脱液机构的水热处理装置，尤其是，能够适用于在亚临界气氛下对被处理物进行处理的水热处理方法以及水热处理装置。
[0053]附图标记说明
[0054]I 水热处理装置主体
[0055]2 储存罐
[0056]3 外管
[0057]3a凸缘部
[0058]4，21 排气管
[0059]4a, 21a, 24a 开闭阀
[0060]5 吸气管[0061]6排液管[0062]7盖部
[0063]8固定夹具
[0064]9旋转平移机构
[0065]10轴
[0066]11脱水管
[0067]Ila脱水管盖部
[0068]Ilb开口部
[0069]12活塞
[0070]22供液管
[0071]23阀
[0072]24排放管
[0073]31有机性污泥
[0074]32处理水
【权利要求】
1.一种水热处理方法，其特征在于，包括: 亚临界处理工序，其是使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和 脱水工序，其是在进行了上述水热处理的上述亚临界气氛下将上述被处理物中的液体成分分离来进行脱水。
2.根据权利要求1所述的水热处理方法，其特征在于，包括: 脱液工序，其是在上述脱水工序后将上述被分离出来的液体成分排出。
3.根据权利要求1或2所述的水热处理方法，其特征在于，包括: 脱气工序，其是在上述脱水工序后使上述被处理物的气氛气压降低到比亚临界气氛下的压力小的规定的压力。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的水热处理方法，其特征在于， 上述被处理物是有机性污泥。
5.一种水热处理装置，其特征在于，具有: 水热处理部件，其构成为能使用亚临界状态的水蒸汽对被处理物进行在亚临界气氛下的水热处理；和 脱水处理部件，其构成为能在上述亚临界气氛下实行将液体成分自进行了上述水热处理的被处理物分离出来的脱水处理，` 上述脱水处理部件设于上述水热处理部件的内部。
6.根据权利要求5所述的水热处理装置，其特征在于， 上述脱水处理部件构成为能收纳上述被处理物，并且上述水热处理部件构成为能储存基于上述脱水处理部件所进行的脱水处理而自上述被处理物分离出来的液体成分。
7.根据权利要求6所述的水热处理装置，其特征在于，具有: 排液部件，其用于将上述被分离出来的液体成分自上述水热处理部件排出。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的水热处理装置，其特征在于， 上述水热处理部件包括构成为能对上述水热处理部件的内部的气体进行排气的排气部，且构成为能利用上述排气部将上述水热处理部件的内部的压力降低到规定的压力。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的水热处理装置，其特征在于， 上述被处理物是有机性污泥。
【文档编号】C02F11/12GK103717540SQ201280037625
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月24日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】木本孝司, 藤村幸裕, 长谷川克久, 杤本信彦 申请人:美得华水务株式会社, 福吉姆拉首创株式会社
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