JP2005501701A - 廃棄物質を処理する方法、およびその方法に対応した処理プラント - Google Patents

Abstract

本発明は、再生利用不可能なごみ、および他の有機物を含んだ廃棄物を処理する方法、および、そのごみのための処理プラントに関する。本発明によれば、水を含むセル構造の膜が破壊され、多量の有機物を含むセルウォータが排気蒸気によって除去され得るように有機成分を含む廃棄物は、真空下で水の沸騰温度までリアクタ内で加熱される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに従う廃棄物質を処理する方法、および、独立の請求項１３のプリアンブルに従う残留廃棄物の処理プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、家庭内の廃棄物、工業廃棄物、有機廃棄物等のような廃棄物の設備は、廃棄物の規制における法律により規定されている。廃棄物の処分について可能ならばいつでもなされることが好まれる。廃棄物の規制は、本来、廃棄物のいずれかの保有者、ならびに、例えば、都市、公共の清掃サービスのような廃棄物の処分の義務が課される公共事業体に対し適用する。廃棄物の規制、および、ドイツ連邦のイミッションプロテクションレギュレーション（Ｉｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ） （BIMSCHV）は、廃棄物が集められ、輸送され、中間地点で貯蔵され、廃棄設備の選択が妨げられない方法で処理されなければならないことが明記されている。この設備の責務を満たすために物質およびエネルギーの面で設備は共同体にとって利用できることである。
【０００３】
資材設備は、エネルギー経済面で利用されるだろう二次材料に関する廃棄物の処理の兆しとなる。換言すれば、代替燃料の生産は、廃棄物の直接燃焼とは区別されなければならない資材設備を構成するように考慮される。現在は、代替的に指定された最後のものが、最もしばしば利用される廃棄物設備の形式である。しかしながら、それは、この熱的設備において立法者により規定された制限値が、燃焼排ガスにおいて特に守られなければならないという問題がある。その結果、制定された仕様を満たすためにかなりの出費が設備技術の面で被らなければならない。さらに、共同体が廃棄物を資材設備に供給しようと努力しているので従来の廃棄物の焼却プラントに関する継続中の公開審議がある。
【０００４】
独国特許公開第１９６４８７３１号公報は、廃棄物の一部の有機成分が浸出器内で洗い流され、生物学的に安定したその残部が次の乾燥で灰化される廃棄物処理方法を記載している。この燃焼は、従来の廃棄物焼却プラントにおいて行われる。その結果、熱的設備において冒頭で説明したように排気ガスに関し同様な問題がある。
【０００５】
独国特許第１９８０７５３９号公報は、発熱量が高い値を有する一部が、機械的および生物学的処理により廃棄物から得られる残留廃棄物の熱処理方法を記載している。発熱量が高い値を有する一部は、代替燃料として、エネルギー集約的プラントと効果的に結合されながら作動されるプラントの燃焼に供給される。代替燃料として、この代替燃料は、エネルギー集約的プラントにおいて直接的に使用され得る。この知られた解決策において、生物学的安定化は、処理された廃棄物の有機物の好気性分解により行われる。
【０００６】
独国特許公開第１９９０９３２８号公報は、その後半が、好気性加水分解に供給される残留廃棄物を処理する方法を開示している。この好気性加水分解において、生物学的に安定化される一部が空気およびリアクタ内の浸出用流体（水）にさらされる。大気の酸素および同時に、調整された湿気の作用により、物質の混合物における好気性、好熱性の加熱となる。その結果、有機的細胞は、破壊され、放出された有機物質が洗浄液により移送される。この知られたリアクタにおいて、物質の混合物は、搬送/攪拌装置システムにより、そのリアクタの中を横切って空気、および浸出用流体に運ばれる。
【０００７】
優秀さを示すこの好気性加水分解は、初期の実験プラントとなる。それにより、装置技術の面で比較的低コストで、溶出されず、ブリージングプロパティ（breathing properties）を有することなく、高発熱量により特徴づけられる代替燃料を製造することが可能となる。この代替燃料は、例えば、ガス化設備に供給され、その結果のガスは、その後、発電所、セメント工場、メタノールの製造、鉄鋼所における還元剤としてエネルギーに関し、または物質的に利用され得る。
【０００８】
【特許文献１】
独国特許公開第１９６４８７３１号公報
【特許文献２】
独国特許第１９８０７５３９号公報
【特許文献３】
独国特許公開第１９９０９３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の廃棄物の設備の方法において、装置技術の面で高価であり、未だに、好気性加水分解を行うことを必要とする。その結果、一方では、同様なプラントは、大きな空間を要し、他方、比較的多大の費用を要する。従って、多量の非常に汚染された排気ガスが、生成され、第３０番目のBIMSCHVに従う面倒なかつ多大の費用を要するガス浄化および燃焼設備に供給されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一方、本発明は、廃棄物質を処理する方法、および処理プラントを提供する目的を基調としている。それにより、残留廃棄物の安定化が、方法および装置の観点から言えば低減された費用で実行され得る。
【００１１】
この目的は、その方法に関し請求項１の特徴により達成され、また、処理プラントに関し請求項１３の特徴により達成される。
【００１２】
本発明に従い、廃棄物の熱的な安定は、真空下、水の略沸騰範囲で動作されるリアクタ内で達成される。真空中の動作により、実質的に、排気ガスの発生がなく、残留物質が処理され、乾式の安定した衛生的な状態で生成物として貯蔵され得る。
【００１３】
本発明に従いそのリアクタを動作させる方法によれば、有機的な細胞の分解が、冒頭で説明した従来の浸出方法に比して生物学的消化により実質的に促進され得る。その結果、また、これまで通例の処理期間の何分の一かが必要となる。これにより、実質的にさらに小型化の設計が可能となり、最初の予備テストに基づき、そのリアクタの容量は、同一のスループットで先の浸出器の約５％となる。
【００１４】
水の沸点範囲における残留廃棄物の有機成分の熱処理は、水を含むセル構造の膜の爆発的な破壊をもたらす。放出された有機的に非常に汚染されたセルの水分がそのリアクタから抜き取られる。熱およびそのリアクタ内の真空の作用により、その成分が消毒され、人間の医学的な観点から言えばいかなる問題もなく処理され得る。
【００１５】
その沸騰温度が真空により廃棄物質の可塑性成分の溶解点以下に下げられる事実により、可塑性成分が、容器の内周壁を汚し結果として伝熱を悪化させるように沸騰抽出、または沸騰乾燥中、溶けることがない。
【００１６】
本発明の方法の優れた変形例において、そのリアクタが沸騰式抽出器として動作されるものであり、浸出用流体が、沸騰温度まで加熱される残留廃棄物に供給される。その結果、その残留廃棄物の有機的に汚染された成分が洗い流される。予備テストは、その沸騰式抽出器において、その残留廃棄物にある窒素がアンモニアの形で放出されることを示した。アンモニアの排除により、その残留廃棄物の窒素量が、続く方法の工程、例えば、バイオガスプラントにおける有機的に汚染された浸出用流体の処理において、一酸化窒素の除去の必要がないほど低減される。
【００１７】
残留廃棄物の有機物の割合は、沸騰式抽出後にある熱的に安定した残留廃棄物が本発明に従うリアクタに供給される沸騰式抽出が沸騰式乾燥に続くならばさらに低減され得る。
【００１８】
しかしながら、その場合、浸出用流体が供給されないが、すでに予備的に安定された残留廃棄物を加熱することによる熱的安定が、真空下、沸騰範囲で実行されるにすぎない。
【００１９】
その方法の有効性は、その残留廃棄物を沸騰温度まで加熱するためにリアクタに供給され必要とされる熱エネルギーを少なくするように、さらに沸騰式乾燥、および/または沸騰式抽出がその予備加熱より先行されるならば高められる。
【００２０】
残留廃棄物の適切な組成によって、好ましくは、各予備加熱段階よりも先行される沸騰式抽出または沸騰式乾燥により熱的な安定化を実行することも十分となるであろう。
【００２１】
この予備加熱は、好ましくは好気性発酵精錬処理により実行される。そのような好気性加熱の場合、生物学的に発生する加水分解が行われる。それにより、細胞の消化を生物学的に促進させ、従って、続く抽出において浸出速度を、または、続く乾燥における脱水力をそれぞれ上げることとなる。
【００２２】
ひとつの有利な実施例において、沸騰式抽出または沸騰式乾燥の下流側で生じる排気蒸気は、コンデンサ、または、同等な効果を有する手段を用いて冷却され、従って、凝縮される。その結果、その処理は、わずかな漏れ空気を除き実質的に廃棄空気がない状態で実行され得る。
【００２３】
その潜在的に生じる漏れ空気は、技術的な方法の観点からいえば、最小限の費用でバーナで燃焼され得るものであり、または、廃棄空気の浄化プラントのようなさらなる処理に供給され得る。
【００２４】
すでに述べたように、沸騰式抽出後、有機的に汚染された浸出用流体は、バイオガスプラントに供給され得る。
【００２５】
バイオガスプラントにおいてその有機物のない発酵水は、サイクルまたはプロセス水として好ましくは沸騰式抽出器に対し再利用される。その生じたバイオガスは、そのリアクタにおいてプロセス熱を発生させるため、または、電気的エネルギーを発生させるために使用され得る。その結果、そのシステムは、エネルギーに関し実質的に自律するように動作し得る。
【００２６】
好ましい実施例において、沸騰式乾燥後存在する暖められた乾燥物は、廃棄空気のない冷却乾燥器に供給され、その結果、その暖められた乾燥物は、露点の同時降下により再度、除湿される。
【００２７】
本発明に従うその廃棄物処理プラントの基本モジュールは、根本的に、真空下、加熱可能で動作可能なリアクタからなり、そのリアクタは、残留廃棄物または物質の供給、物質の排出、ならびに残留廃棄物を搬送し、切断力を導入するための攪拌装置を含むように設計されている。
【００２８】
このリアクタは、浸出用流体が供給される場合、沸騰式抽出器として作動され、また、浸出用流体がない沸騰式乾燥器として作動し得る。
【００２９】
そのリアクタの攪拌装置は、好ましくは、その攪拌部材が１回転中、そのリアクタの内周壁に付着する物質を剥ぎ取る方法で実行される。その結果、壁面上のエンクラステーションが、回避される。その攪拌装置の効果により、その物質は、加熱された内周壁に沿って移送され、その物質の供給から物質の排出まで任意に反対方向に輸送される。
【００３０】
攪拌装置は、好ましくは、ウォームギア形式であり、そのウォームギアは、中心軸の有無にかかわりなく設計され得る。
【００３１】
その攪拌装置の駆動機構は、好ましくは、効果における可逆的な方向を有するように設計され、その結果、搬送方向が、逆方向となり得る。
【００３２】
攪拌装置の効果は、その攪拌部が加熱可能となるように設計されるならば特に良好である。
【００３３】
好ましい実施例において、その残留廃棄物および浸出用流体が共通の物質供給部を通じて供給される。
【００３４】
リアクタは、もし各攪拌装置を有する二つの部分が配置されるならば大変小型に設計され得る。これらの二つの部分は、適切な物質の進行および逆進によって相互接続され得る。その結果、その物質は、循環して供給され得る。
【００３５】
その方法の好ましい変形例において、熱的に安定した廃棄物の分別物が、プレスに供給される。その結果、プレス水に含まれる有機成分がバイオガスプラントで転換される。
【００３６】
廃棄物処理において生じる物質の流れの上述の説明の循環および生物学的成分で汚染された結果、所定の例えば、第３０番目のBIMSCHVにおける立法者による最も厳しい仕様でさえ、比較的低出費で満足される。廃棄空気および被った廃液のためのいずれかの費用のかかる浄化工程を下流側に配置する必要性がないからである。
リアクタを加熱するためのエネルギー発生器として、例えば、バーナ、ガスタービンを使用することも可能であり、また、バイオガスプラントにおいて生じるバイオガス、沸騰式リアクタにおいて生じる汚染された廃棄空気、廃棄物の脱水において生じる廃棄空気のような物質の上述の流れが、残留物なしの燃焼のために供給されるガス機関を使用することも可能である。
また、本発明の優れた開発は、さらなるサブクレームの主題でもある。
次に、本発明の好ましい実施例が模式図を参照してさらに詳細に説明されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、有機的に汚染された廃棄物質を処理する沸騰抽出処理を実行するための最低限の設備の基本的な動作原理を模式的に示す。有機的に汚染された廃棄物質は、例えば、残留廃棄物、食堂の廃棄物、食品業界の廃棄物、野菜および他の補給可能な有機廃棄物質、汚水および発酵した汚泥、飲料の生産からでるマッシュ（ｍａｓｈｅｓ）のような生物学的残留物などである。
【００３８】
有機的に汚染された廃棄物質１は、リアクタ２に供給され、真水、即ち、循環液６で希釈される。攪拌装置８を使って、廃棄物質の懸濁液７４と液体とが、混合され、移送される。沸騰温度に到達させるための熱供給は、ジャケット加熱４により実行される。
加熱工程を促進させるために一緒にまた加圧蒸気３８を懸濁液７４および／または詳細な図示がない上流側の加熱用ステージ内に直接導入することも可能である。
【００３９】
この残留廃棄物の実質的な部分は、その表面の大部分を占める短連鎖の化合物からなる。この表面が高温のプロセス用水で洗浄されるならば、主に、不溶性の化合物が加水分解され、洗い流される。その有機廃棄物および加水分解物における臭いの強烈な成分は、水中で比較的良好な溶解度を有し、浸出用流体により洗い流され得る。そのような抽出により、有機物質の減量および残留廃棄物の脱臭が達成される。
【００４０】
真空下、水の沸点の範囲で沸騰式抽出装置を作動させることによって、その抽出の物理的／化学的効果が、細菌の分解を増大させることにより実質的に高められる。物質の混合における有機的なセルが、壊れ、セルウォータ（ｃｅｌｌ ｗａｔｅｒ）が放出される。溶解されない有機物は、浸出用流体により移送される。従来の濾過浸出器の代わりに沸騰式抽出器２を使用することにより、処理時間が、従来の濾過浸出器についての約２日から２時間に短縮せしめられる。従って、沸騰式抽出器２は、廃棄物における同一のスループットを処理するために従来の濾過浸出器よりも実質的に小なる容積を備える設計となり得る。
【００４１】
プロセス熱の処理は、発熱プラント２６により実行される。それにより、熱エネルギー２８が温水、加圧熱湯、熱いオイルまたは蒸気３８の形式で生じる。
【００４２】
発熱プラントに供給されるエネルギーキャリア２４としてその処理において自動的に発生する生物ガスを利用すること、および／または他の化石燃料または電気エネルギーを使用することも可能である。
【００４３】
沸騰式抽出器２において沸騰工程中、沸点は、減圧に基づいて１００℃以下に明瞭に維持される。ジャケットの温度４は、懸濁液７４に従い懸濁液７４内の伝熱が如何なる損失なしに行うことができるようにするために発熱面におけるエンクラステーションが生じない温度レベルに設定される。
【００４４】
生成物である混合物／懸濁液７４次第で、例えば、プラスチック部品、プラスチックシートのような構成要素は、すでに可塑化し始め、加熱用ジャケット４の温度、即ち、表面の温度８０℃位で伝熱面および攪拌装置８を非常に粘着性のある層で被覆する。減圧は、沸騰式抽出器２内の沸点を、好ましくは８０ｍｂａｒ以下の生じた減圧により６０℃未満まで下げる真空発生装置４（ここで、真空ポンプとして示される）により生じる。
【００４５】
排気蒸気４８を介して出る成分は、排気蒸気用コンデンサ６６における露点以下で冷却部１６により冷却され、排気ガス５４は、凝縮液６８から分離される。その真空発生装置４０は、要求次第で、排気蒸気用コンデンサ６６の上流側または下流側に配置されてもよい。
【００４６】
排気蒸気用コンデンサ内で生じる排気ガス５４は、漏れ空気、加熱された懸濁液７４からの不活性ガスの混合気、および、以下にさらに詳述されるバイオガスプラントにおける循環水６からの多量の残留ガスを含んでいる。生じる多量の廃棄ガスは、処理された懸濁液の量１０００キログラムに対して１．０ｍ^３未満である。従って、非常に少ない。その結果、実施において廃棄空気が無い処理を説くことができる。減圧下で４０℃から１００℃未満の間の懸濁液の温度とした結果、有機物から作られる成分のセル構造は、変化され、膜が破れ開いた状態となり、従って、囲われ有機物で作られた主要部が数分間、浸出処理に利用可能とされる。
【００４７】
また、何とか消化できる割に入手しやすいセルロースおよびリグニンの合成物は、温度および真空の上述の作用により、分解され、生体の潜在能力を機能とした次のバイオガスプラント２０（発酵段階）に供給される。
【００４８】
懸濁液７４の温度および熱容量次第で、沸騰式リアクタ２における加熱期間が異なり、予備加熱用の付加される物質１および沸騰式リアクタ２への外部からのプロセス水６によりさらに、期間が実質的に短縮され得る。
【００４９】
循環水／プロセス水６が溶解していない有機物で飽和するまで濃厚とされた後、懸濁液７４は、排出される。熱に関し安定した基質／水の混合物１０が脱水手段１４（ここでは、圧力による分級の形式で表される）に供給される。その脱水手段１４において、固体物質／プレスケーク２２は、有機物が濃厚とされるプロセス水１８から分離される。そのプレスケーク２２は、さらに例えば、堆肥、生物学的乾燥、または、図２に代表的に表されるような機械的熱乾燥などの処理工程に供給されてもよい。
【００５０】
適切な抽出処理は、投入される物質に依存し、１時間以上に対し平均して数分間必要とされる。一時間にわたる温度の作用のために懸濁液７４は、消毒され、脱水１４および乾燥４２（図２）の後、処理され保存され、また、人間の医学の観点から言えば、いかなる支障なしに、さらに作業工程に供給される。
【００５１】
プロセス水８は、バイオガスプラント２０（図８）において都合よく浄化される。有機物の部分は、メタン細菌を用いてバイオガス２４に変えられる。その結果、そのバイオガスが熱発生プラント２６においてエネルギーの発生のために供給され、供給された過剰なガスは、熱および電気の発生のための利用設備１０３（図８）にさらに供給される。
【００５２】
浄化された発酵水３２（図８）は、バイオガスプラント２０から出て、再び、沸騰式抽出器２にプロセス水／循環水６として供給される。
【００５３】
排気蒸気の凝縮液６８は、発酵槽２０において生物学的嫌気性の分解処理を抑制する窒素化合物の大部分を含んでいる。従って、排気蒸気の凝縮液６８は、過剰な水３４（図８）とともに廃液の浄水槽３６において直接的に処理される。続いて、凝縮液は、浄化された廃水１０５として下水道に導入され、または、作動／プロセス水６として部分的に沸騰式抽出処理２に供給される。バイオガスプラント２０の上流側における窒素のこの減少により、発酵処理は、これ以上、窒素の抽出を必要としない。
【００５４】
従って、表されているものは、有機的に汚染された物質１が、攪拌機構８により混合され、リアクタ２内の水６とともに移送される方法である。真空下、水の沸点の範囲における熱作用４により、数分間以内で、細胞膜が破壊され、リグニンおよびセルロースの化合物は、分解され、バイオガスプラント２０において嫌気性発酵処理に供されるといった方法で懸濁液７４が消化される。その結果、出発物質１０は、熱的に消毒され、次の脱水工程１４および続く乾燥４２（図２）が運用され、また処理され、そして、人間の医学の観点から言えば、問題の無い物質の混合物として貯蔵され得る。
【００５５】
本発明の方法の優位性は、バイオガスが５０％の含水量を有する残留廃棄物の有機物から生じる他の方法と沸騰式抽出器との比較から理解されるであろう。
【００５６】
上述の沸騰式抽出器において、リアクタ２における処理期間が廃棄物１ｋｇあたり１０００（ｌ／ｋｇ）の循環水量でせいぜい２時間（２ｈ）である。発酵槽２０においてバイオガスへの変化は、せいぜい５日となる。また、セルロースの化合物は、部分的に分解されるのでガス生成物は、残留廃棄物１トン（Ｍｇ）あたり約１５０Ｎｍ^３となる。メタンの含有量は、７０％である。廃棄物の空気量は、残留廃棄物１トン（Ｍｇ）あたり約１．０ｍ^３である。エネルギー消費は、１５％乾燥で産出エネルギーの約５％である。
【００５７】
冒頭で説明したように、特許出願（ＥＰ０８７６３１１Ｂ１、および、ＰＣＴ／ＩＢ ９９／０１９５０）に従う浸出器においては、１トン（Ｍｇ）の残留廃棄物あたり３０００リットル（ｌ）の循環水量でリアクタにおける処理期間は、少なくとも２日である。発酵槽におけるバイオガスへの変化は、せいぜい５日である。セルロース化合物は、分解されない。ガス生成物は、残留廃棄物１トン（Ｍｇ）あたり約７０（Ｎｍ^３）である。メタンの含有量は、７０％である。残留廃棄物の１トン（Ｍｇ）あたり廃棄物の空気量は、約１０００ｍ^３である。
【００５８】
特許出願（ＥＰ９１１０１４２９．８、および、ＥＰ０１９２９００Ｂ１）に従う残留廃棄物の発酵槽の場合、そのガスリアクタにおける処理期間は、全含有量の２０％のイノクラントスラッジ（ｉｎｏｃｕｌａｎｔ ｓｌｕｄｇｅ）の循環量で少なくとも２０日となる。２５ｍ^３の容量／容積が、供給される残留廃棄物１トン（Ｍｇ）について必要とされる。セルロースおよびリグニンの化合物は、１８日から３０日までの立ち上がり期間の後、部分的に分解される。そのガス生成物は、残留廃棄物１トン（Ｍｇ）あたり約１００（Ｎｍ^３）である。メタンの含有量は、５５〜６０％である。残留廃棄物１トン（Ｍｇ）あたりその廃棄物の空気量は、産出エネルギーの約３０％のエネルギー消費となる約８０００ｍ^３である。
【００５９】
他の知られる抽出方法は、食肉処理場の廃棄物の分野においてほとんどの組織細胞が、パススルーオートクレーブ内で２時間、３５０℃で約１８バール（ｂａｒｓ）に維持される圧力の爆発的減圧によるものである。その保持期間後、少量の圧力が、急峻に減じられる。
その減圧により細胞膜が破壊され、その食肉処理場の廃棄物が発酵槽に供給され得る。その高温および保持期間が主に、狂牛病（ＢＳＥ）の原因となるプリオンを破壊するのに役立つ。１トン（Ｍｇ）の食肉処理場の廃棄物に対し約４０ｍ^３の浄化槽が必要とされる。リグニン化合物は、部分的に分解されるにすぎない。ガス生成物は、１トン（Ｍｇ）の食肉処理場の廃棄物あたり約３００（Ｎｍ^３）である。１トン（Ｍｇ）あたりの廃棄物の空気量は、約１０．０００ｍ^３である。エネルギー消費は、産出エネルギーの約５０％である。
【００６０】
図２は、物質の乾燥、安定化、および、消毒用の真空沸騰式乾燥処理を行うための最小限度の設備を示す。そのような物質は、例えば、残留廃棄物、沸騰式抽出器、浸出器からの出発物質の混合物、浄化プラントからのスラッジ、および、発酵プラントからの消化されたスラッジ、食品業界からの生産物および廃棄物、塗料業界、化学業界、および、金属加工からでる生産物のスラッジなどである。
【００６１】
その湿潤な物質１、２２、６０は、沸騰式乾燥器４２に導入され、攪拌装置８を利用して動かされ、混合され、移送される。沸騰温度に到達させるまでの熱供給は、ジャケット加熱４を介して行われる。プロセス熱の工程は、順に、熱発生プラント２６を介して実行される。それにより、熱エネルギー２８は、温水、加圧熱湯、熱オイル、蒸気の形式で発生せしめられる。
【００６２】
エネルギーキャリア２４としては、沸騰抽出工程からの自動生成されるバイオガス、および／または他の化石燃料または電気エネルギーを利用することができる。沸騰式乾燥器４２において沸騰中、沸点は、減圧により、１００℃よりも低く明確に保持される。そのジャケット４の温度は、湿潤の物質１、２２、６０次第で、損失なしに湿潤の物質１、２２、６０に導かれる伝熱のためにエンクラステーションが加熱表面に生じないような温度基準に調整される。
【００６３】
沸騰式乾燥器４２の動作は、プロセス水６が供給されないことを除き、実質的に、図１にあらわされる沸騰式抽出器２の動作に対応している。沸騰式乾燥器４２の基本的な機能に関して明瞭にするために沸騰式抽出器２に関し対応する説明を参照する。
【００６４】
入口の温度および湿潤な物質１、２２、６０の熱容量次第で、沸騰式乾燥器４２における加熱期間は、相違し、また、沸騰式乾燥器４２の外部（不図示）による湿潤な物質１、２２、６０の加熱により実質的に短縮され得る。動作温度まで加熱した後、適切な乾燥工程は、湿潤の物質１、２２、６０の湿気次第で、１．５時間と３時間との間で継続する。１時間の保持期間にわたり９０℃以上の温度の作用により、それから、乾燥生成物５０は、消毒され、取り扱われ、貯蔵され、人間の医学の観点から言えば、問題の無くさらなる作業工程に供給される。
【００６５】
乾燥生成物５０は、約６０℃から８０℃までの出口温度で乾燥器４２から出る。記号で表される質量流れの偏向部６２により、その熱い乾燥物５０が、中間で貯蔵され、さらに処理され得る。
【００６６】
しかしながら、続くさらなる処理のために物質のより低い温度が必要とされるならば、その熱い乾燥物５０は、冷却乾燥器５２に供給される。その冷却乾燥器５２は、その内部に配され貫通する輸送用ベルト５６を備えるタイトハウジング（ｔｉｇｈｔ ｈｏｕｓｉｎｇ）からなる。それにより、乾燥物５０（ケイク）は、入口から出口に搬送される。
【００６７】
熱および乾燥物５０からの残留した湿気が飽和された廃棄物の空気７８は、冷却され、クーラ／コンデンサ６６において除湿される。その凝縮液６８は、廃水処理（図８）に供給される。循環用ファン７０を利用することにより、冷却され、除湿された乾燥空気８０は、貫通される輸送用ベルト５６およびその実体たるケイク５０の中に導入される。その冷却された乾燥物質７２は、ロックおよび送出装置（ここでは不図示）を介して冷却乾燥部５２から出る。その空気の循環路７８、８０は、閉じられ、その結果、実際的に廃棄空気が無い状態または排気ガスが生じない状態となる。
【００６８】
図３は、沸騰式抽出器２または沸騰式乾燥器４２として利用されるリアクタの基本のモジュール９０を示す。この基本のモジュール９０において、沸騰式抽出器２および沸騰式乾燥器４２のような双方の働きが、実行され得る。その中心にあるものは、同時に攪拌作用８を呈するコアレス形の搬送および循環用スパイラル８２からなる。この循環用スパイラル８２により、その内容物７４、７６は、徐々に移動され、その物質の移動１００，１０２により、加熱表面４は、エンクラステーションがない状態に維持される。それにより、加熱される湿潤物質、または、懸濁液７４への加熱媒体２８からの伝熱が、確実なものとなる。
【００６９】
要約すれば、これは、双方の処理２、４２における構成要素７４，７６が、スパイラル８２の攪拌運動１００、１０２との組み合わせで、リアクタ２、４２における熱交換面から恒久的に不純物の汚れを落とすことを意味している。また、スパイラル８２、８の形状のためにリボン状のもの、ひも状のもの、または、他の長い繊維部品または物質は、巻き重ねることができず、編んだ一房を形成することとなる。
【００７０】
循環用スパイラル８２は、特殊なシール用ブッシュ９８が漏れた空気の出入口を妨げる状態で少なくとも一の駆動機構９６により移動される。その入口のゲートバルブ、即ち、ロック８４を通じて供給材料１，６，２２，６０が供給され、処理時間の終わりで、生成物１０，５０が、その出口のゲートバルブ、即ち、ロック８８を介して排出される。
【００７１】
ポンプ４０，４４（図１、図２）を介して調整される真空度により、沸騰式抽出器２または沸騰式乾燥器２における沸点は、１００℃未満に明瞭に設定される。排気蒸気４６，４８は、蒸気ドーム／排気蒸気出口９４を介して抽出器２、４２（９０）から出る。沸騰式抽出器における動作温度まで懸濁液７４を短く加熱するために蒸気３８は、ジャケット加熱９２，４に加えて注入され得る。
【００７２】
図４は、中心の軸と、重なるブレード１０７とを備える攪拌機構１０６を含む実施例を示す。ブレード１０７は、回転中、プロペラタイプの構成により、加熱面９２を、剥離用の湿潤な物質７６、または、懸濁液７４を用いてエンクラステーションなしに維持する。
攪拌機構１０６は、また、食肉処理場の廃棄物における動物の粉の製造用において、あるいは、スラッジ（不図示）の乾燥用のディスクドライヤにおいてすでに知られたオートクレーブと類似したブレード１０７を備え、加熱用媒体２８により加熱され得る。
【００７３】
上述において、装置は、図１に従う沸騰式抽出、図２に従う沸騰式乾燥のような二つの方法を行うことについて説明されている。
【００７４】
これらの二つの方法の工程は、その工程の合間にそのリアクタ９０に残されなければならない内容物なしに、一度にその装置９０で引き続いて行われてもよい。
【００７５】
しかしながら、大規模プラントにおいては、その複数の工程が、異なる一時停止、および、処理期間を有する沸騰式抽出２および沸騰式乾燥４２の処理のために二つの別々の処理容器２，４２において実行され、中間の脱水工程１４が、エネルギーおよび時間双方の観点から蒸気エネルギー量を減少させる。
【００７６】
図５乃至図６は、沸騰式抽出２および沸騰式乾燥４２の典型的な構成の一例を示す。
【００７７】
図５は、断続的に注入８４および排出８８されるリアクタ９０を示す。処理されるプロセス物質７４，７６は、その処理が終了されるまで駆動機構９６により攪拌機構１０６の中を左右に（矢印１００）移動される。この構成および動作方法は、特に、小規模および例えば、２乃至３の移送が、一日の切り替えにおいて実行される単一のプラントによく適している。
【００７８】
図６は、いくつかのリアクタステージ、即ち、リアクタ部の一連の構成を示す。それにおいて、１バッチ分が、連続的に注入８４され、処理され、排出８８される。真空度が移送工程１０２中維持されるためには、その複数の段階が、ゲートバルブ、即ち、ロックにより互いに分離されている。単一のリアクタ部におけるいずれの所要の番号９０．１〜９０．ｍは、連続的に配列され得る。
【００７９】
図７は、処理されるプロセス物質７４，７６が閉じた循環路において循環される構成を示す。
【００８０】
この実施例に従い、略平行な構成を有する二つのリアクタ部９０．１、９０．２は、切換え部品１０４を介して相互に接続されている。その二つのリアクタ部９０．１、９０．２は、それぞれ、二つの部分９０．１、９０．２における搬送方向（矢印１０２）が対向する状態で駆動機構９６付きの攪拌機構１０６を有している。
【００８１】
二つの部分９０．１、９０．２の間には、切換え部品１０４が設けられている。それにより、各隣接する部分９０．１、９０．２の端部が互いに連結され、その結果、図示される循環となる。処理される物質は、その物質用入口８４を通じて供給され、物質用排出口８８を介してリアクタから排出される。
【００８２】
図１に従う構成と同様に、一時的に中断する動作の問題がある。しかしながら、それにおいては、一様な回転により、プロセス物質は、その装置（９０．１，９０．２，１０４）内を均質的に搬送され得る（処理に対し適切な充填段階である）。
【００８３】
図７に示される構成は、例えば、いくつかの移送において取り扱われる多量のスループットに適しており、対応した容量のバッファを有する少なくとも３つの装置が用いられるならば、実際に、連続した動作において取り扱われ得る。
【００８４】
図８は、バイオガスプラント２０、廃液浄化プラント３６、および、廃棄空気処理プラント３０との組み合わせで、図１に従う沸騰式抽出処理と、図２に従う沸騰式乾燥処理との組み合わせを示す。
【００８５】
次に、図１および図２において以前は扱われていなかったその組み合わせ、および、相互接続が説明される。
【００８６】
残留廃棄物、または他の有機的に汚染された廃棄物１は、沸騰式抽出器２に任意に供給され、または乾燥のために直接的に沸騰式乾燥器４２に供給され得る。糊、または液体のスラッジ６０は、直接的に沸騰式乾燥器４２に供給され、または、付加される物質または単一の成分としてプレスケーキ２２、および、残留廃棄物１とともに、混合物６２として供給され得る。
【００８７】
沸騰式乾燥器および沸騰式抽出器２において生じる排気蒸気４８、４６が、真空発生部４０を介して上流側または下流側の冷却器／凝縮器６６に供給される。それにおいて、排気蒸気４８、６６は、凝縮され、排気ガス５４から分離される。凝縮液６８は、廃液処理プラント３６に供給される。その生じた排気ガスは、汚染物質の組成および割合次第で、廃棄空気浄化槽３０に混合され、または、アフターファイアのための熱発生プラント２６用のバーナエアサプライ（ｂｕｒｎｅｒ ａｉｒ ｓｕｐｐｌｙ）に混合される。抽出器２からの有機的に非常に汚染されたプレス水１８は、浄化およびバイオガス発生２４のためのバイオガスプラント２０に供給される。バイオガス２４は、それから、例えば、発電用熱電対プラントのような他のエネルギー設備に供給される。
【００８８】
バイオガスプラント２０からの浄化発酵水３２は、プロセス水／循環液の形式で浸出流体６として抽出器２に再供給される。バイオガスプラント（発酵槽）２０からの過剰の液３４は、排気蒸気の凝縮液６８と共同で浄化処理３６において処理され、浄化された廃液として下水道、または排水溝に導かれる。燃料形式の加熱エネルギーを節約するために有機物で汚染された入力流れ１，６０，２２を、リアクタ（抽出器、乾燥器）９０に導入する以前に強力な発酵精錬用ボックス（供給容器）１０８において、空気１１０、生物学的に発生する好気性加熱による工業用酸素１１１を備えるガス器具によって、所要の動作温度まで短く予備調整する可能性がある。その好気性加熱とともに同時に、生物学的に生じる加水分解（酸性化）が行われ、抽出器２における浸出速度、および、乾燥４２中における脱水は、生化学的消化により実質的に向上される。また、リアクタ９０において続く処理工程における生物学的な有効度が高められる。
【００８９】
廃棄の空気流れ５４ができるだけ少なく維持されるように、特に、実用上強化された酸素１１１を用いるガス器具が適している。廃棄空気５４は、供給容器（発酵精錬用ボックスから抜き取られ、浄化、または燃焼のために所定の廃棄空気処理３０、２６に供給される。
【００９０】
有機的に汚染された残留廃棄物１、および、他の有機的に汚染された廃棄物質２２，６０の処理のための上述の方法において、水を含む膜のセルが、真空４６，４８および加熱４，２６，２８の作用により、破られ開けられる。その結果、沸騰式抽出器２における真空沸騰抽出処理（図１）などにおける細胞の水分は、数分以内で有機物の構成物質１８を洗い流すように利用され、バイオガスプラント２０におけるバイオガス２４に転換される。
【００９１】
その同じことは、真空沸騰式乾燥（図２）において行われる。水を放出した細胞は、真空下の沸騰により、乾燥される湿潤の物質７６の表面に水がなく、排気蒸気４６として乾燥器９０を出る。
【００９２】
この細胞の消化は、有機的に汚染された残留廃棄物１、および物質７４，７６の混合物の場合、以下の知られた方法により、これまで、実現されている。
【００９３】
１． 好気性堆肥処理の第１の層における酸性化（加水分解）による生物化学的消化
その方法は、最適な条件で細菌の作用を利用して湿度調整、空気供給、機械的循環などのようなパラメータを調整により、その細胞の消化が、第２の処理日から開始し、物質の組成次第で第３と第５の処理日の間で、最も高く可能な消化率に到達する。
【００９４】
２． 熱物理学的消化
収容および減圧容器においてそれ以後の爆発的な減圧を伴うオートクレーブ内において２．０から１５（ｂａｒ）までの過剰圧力下で、１２０℃から約３５０℃までの加熱による。この方法は、減圧爆発と呼称する。双方の方法においては、細胞の消化は、浸出により水分を放出した細胞を排出し、バイオガスプラントにおいてバイオガスに転換するために利用される。その浸出処理終了後に、その排出物質は、ほとんどの場合、脱水工程に供給される。その残留物は、堆肥にされ、および／または、従来の熱または生物学的な乾燥において水分を奪われる。
【００９５】
上述のすでに知られた方法１および２とを比較すれば、廃棄空気流れの価値が沸騰式抽出２および沸騰式乾燥４２において生まれない。供給される１０００ｋｇの生成物７４，７６あたりせいぜい１．０ｍ^３の廃棄空気５４が、生じる。排気蒸気４６，４８による１０００ｋｇの脱水のために熱エネルギー消費は、最大で１５０ＫＷｈであり、電気的エネルギー消費は、最大で１０ＫＷｈである。１０００ｋｇの残留廃棄物の処理におけるガス生成物は、有機物の割合次第で、約２００（Ｎｍ^３）のバイオガスであり、１３００ＫＷｈの熱量である。
【００９６】
知られた方法１および２において、非常に汚染された廃棄空気の流れは、約１０００Ｋｇの生成物７４，７６あたり３０００ｍ^３である。その熱エネルギー消費は、少なくとも２８０ｋＷｈであり、電気エネルギー消費は、さらに２４ｋＷｈである。
【００９７】
残留廃棄物、および他の有機的に汚染された廃棄物質、残留廃棄処理プラントを処理するための方法が開示され、その方法において、有機成分を含む廃棄物質は、真空下、リアクタ内で水の沸騰温度範囲まで加熱される。その結果、水を含むセル構造の膜は、破壊され、有機的に非常に汚染されたセルの水は、排気蒸気とともに、排出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】沸騰抽出により残留廃棄物を処理するための基本モジュールにおける方式図を示す。
【図２】沸騰乾燥により残留廃棄物を処理するための本発明の方法における基本モジュールを示す。
【図３】図１および図２に従う方法に用いるリアクタを示す。
【図４】図１におけるリアクタの実施例を示す。
【図５】沸騰抽出／沸騰乾燥のためのリアクタ部の組み合わされた構成を図示化したものである。
【図６】沸騰抽出／沸騰乾燥のためのリアクタ部の組み合わされた構成を図示化したものである。
【図７】沸騰抽出／沸騰乾燥のためのリアクタ部の組み合わされた構成を図示化したものである。
【図８】沸騰抽出および次の沸騰乾燥により残留廃棄物を処理するための方法における基本的な原理を示す。
【符号の説明】
【００９９】
１ 残留廃棄物または３０％を超える乾燥物質成分を有する他の有機的に汚染された排気物質
２ 沸騰式抽出器
４ 外部加熱
６ プロセス水（真水、または、バイオガスプラントからの循環水）
８ 攪拌および搬送装置
１０ 熱的に安定した残留廃棄物／水の混合物
１２ 脱水
１４ 脱水手段
１６ 冷却媒体発生器
１８ 有機的に非常に汚染されたプロセス水
２０ バイオガスプラント
２２ プレスケーク
２４ バイオガスまたは他のエネルギーキャリア
２６ 熱発生プラント
２８ 熱エネルギー
３０ 廃棄空気の浄化部
３２ 発酵水
３４ 過剰水
３６ 廃液浄化プラント
３８ 蒸気
４０ 沸騰式抽出器についての真空ポンプ
４２ 真空沸騰式乾燥器
４４ 沸騰式乾燥器についての真空ポンプ
４６ 排気蒸気（真空乾燥器）
４８ 排気蒸気（沸騰式リアクタ）
５０ 乾燥され暖められた残留廃棄物または他の廃棄物質
５２ 冷却乾燥器
５４ 排気ガス
５６ グレーティングフロアおよび移送用ベルト
６０ スラッジおよび他のペースト状生成物および４０％未満の乾燥物質成分を有する廃棄物質
６２ 物質流れの偏向／混合器
６６ 排気蒸気のコンデンサ／クーラー
６８ 廃液処理における凝縮液
７０ 循環ファン
７２ 乾燥および冷却された残留廃棄物または他の廃棄物質
７４ 懸濁液（沸騰式抽出器の物質の混合物（１および６の混合物））
７６ 真空乾燥のための物質（混合物（１，２２，６０）
７８ 水蒸気の輸送された循環空気
８０ 除湿された冷却空気
８２ 搬送および循環用スパイラル
８４ ゲートバルブ付の物質の入口
８６ ジャケットパイプ
８８ ゲートバルブ付の物質の排出口
９０ 沸騰式抽出器および／または真空乾燥器
９２ 加熱ジャケット（加熱面）
９４ 排気蒸気出口
９６ 駆動機構
９８ 真空気密の貫通軸
１００ 物質の一方向の進行
１０２ 物質の前進および後進
１０３ 過剰バイオガス用エネルギー設備
１０４ 移動、取出しおよび装填部分
１０５ 浄化した廃液
１０６ 攪拌機構
１０７ 攪拌機構ブレード
１０８ 供給容器／生物学的予備加熱
１０９ 分配装置
１１０ 空気供給
１１１ 酸素供給

Claims (32)

1. 廃棄物質の処理方法であって、該廃棄物質の有機成分がリアクタ（２，４２，９０）内で放出される処理方法において、
   前記廃棄物質（１）を前記リアクタ（２，４２，９０）に導入する工程と、
   真空下、水の沸騰温度まで前記廃棄物質を加熱する工程と、
   前記リアクタ（２，４２，９０）内に収容された廃棄物質（１）に切断力を、攪拌装置（１０６）により作用させる工程と、
   前記有機物質における水を含むセル構造の膜を破壊し、有機成分を含む発生した排気蒸気（４６，４８）を放出する工程と、を含んでなる。
2. 沸騰抽出の間、水（６）または他の適切な浸出用流体が沸騰式抽出器（２）としてのリアクタの機能部に供給され、前記有機成分の一部、および／または結合窒素が、アンモニアとして発生した排気蒸気（４８）とともに上方向に放出される請求項１記載の方法。
3. 沸騰式抽出は、続けて請求項１の特徴を有する沸騰式乾燥器でなされる請求項２記載の方法。
4. 請求項１に従う沸騰式乾燥、または、請求項２の特徴を有する沸騰式抽出は、先行して前記廃棄物質（１）の予備加熱（１０８）される請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 予備加熱（１０８）は、好気性発酵精錬処理により行われる請求項４記載の方法。
6. 排気蒸気（４６，４８）は、コンデンサ、好ましくは、クーラー（６６）に供給される請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 処理の間、発生し漏れた空気は、バーナ（２６）で燃焼され、処理に供給される請求項６記載の方法。
8. 有機的に汚染された浸出流体は、バイオガスプラント（２０）に供給される請求項２乃至７のいずれかに記載の方法。
9. バイオガスプラントにおいて浄化された発酵水（３２）は、循環水またはプロセス水として沸騰式リアクタ（２）に再利用される請求項８記載の方法。
10. 発生したバイオガス（２４）は、プロセス熱または電気エネルギーを発生させるために使用される請求項８または９記載の方法。
11. 請求項１の特徴を有する沸騰式乾燥に続いて、暖められた乾燥物の冷却乾燥が行われる請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記沸騰式乾燥、および、沸騰式乾燥は、同様なリアクタ（２，４２，９０）内で行われる請求項２および３に記載の方法。
13. 有機成分を含む廃棄物質を処理する、特に、前記請求項１乃至１２のいずれかの請求項に記載の方法を実行するための処理プラントにおいて、
    真空下、水（６）の沸点まで、または他の浸出用流体の沸点まで加熱できる加熱可能なリアクタ（２，４２，９０）を含み、
    該リアクタは、廃棄物質用の入口（８４）と、物質の排出口（８８）と、真空用ポートと、加熱部（９２）と、排気蒸気出口（９４）と、切断力を導く手段、特に、攪拌機構（１０６）と、を有する処理プラント。
14. 前記リアクタは、浸出用流体入口（８４）を有する沸騰式抽出器（２）である請求項１３記載の処理プラント。
15. 前記リアクタは、前記廃棄物質を脱水するための沸騰式乾燥器（４２）である請求項１３記載の処理プラント。
16. 予備加熱器（１０８）は、沸騰式乾燥器（４２）の上流側に配置される請求項１５記載の処理プラント。
17. 前記沸騰式乾燥器（２）および前記沸騰式乾燥器（４２）は、同様なリアクタ（２，４２，９０）により形成されている請求項１４および１５記載の処理プラント。
18. 汚染された浸出用水の処理のためのバイオガスプラント（２０）を含む請求項１４乃至１８うちのいずれかに記載の処理プラント。
19. プロセス水（６）として前記バイオガスプラントにおいて生じた発酵水（３２）を再利用するための循環手段を含む請求項１８記載の処理プラント。
20. 暖められた乾燥物を二次乾燥させるための冷却乾燥器を含む請求項１５乃至１９うちのいずれかに記載の処理プラント。
21. 前記排気蒸気（４６，４８）のためのコンデンサー（６６）を含む請求項１３乃至２０うちのいずれかに記載の処理プラント。
22. 前記攪拌機構（１０６）は、前記廃棄物質が前記入口から前記出口まで搬送され得る攪拌装置を有する請求項１３乃至２１うちのいずれかに記載の処理プラント。
23. 前記攪拌機構（１０６）は、前記物質を前記リアクタ（２，４２，９０）の内周壁から剥ぎ取り得る攪拌部材（１０７）を有する請求項２２記載の処理プラント。
24. 前記攪拌要素（１０７）は、中心軸の有無にかかわらずウォームギア形を有している請求項２３または２４記載の処理プラント。
25. 前記攪拌機構（１０６）の搬送方向は、可逆的である請求項２２乃至２４うちのいずれかに記載の処理プラント。
26. 前記攪拌要素（１０７）は、加熱される請求項２２乃至２５うちのいずれかに記載の処理プラント。
27. 前記廃棄物質の入口、および、前記浸出用流体の入口は、共通の入口（８４）の形式を有している請求項１４乃至２６うちのいずれかに記載の処理プラント。
28. 加熱蒸気（８４）を供給するための蒸気用入口を含む請求項１３乃至２７うちのいずれかに記載の処理プラント。
29. 前記リアクタ（２，４２，９０）は、各攪拌機構（１０６）が配される少なくとも二つの部分（９０．１，９０．２）を有する請求項２２記載の処理プラント。
30. 前記二つの部分（９０．１，９０．２）は、前記物質が循環して搬送されるように移動部品（１０４）により相互接続される請求項２９記載の処理プラント。
31. 選別用プレス（１４）が前記沸騰式乾燥器（４２）の下流側に配される請求項１５乃至２８うちのいずれかに記載の処理プラント。
32. 前記処理の間に生じる廃液を処理するための廃液浄化プラント（３６）を含む請求項１３乃至３１うちのいずれかに記載の処理プラント。

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