JP2010264447A - 廃棄物の生物学的熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】当該方法において、タンクから引出された排出空気をタンクに再び戻す。当該方法を改善するために、排出空気を再びタンクに入れる前に加熱する。
【選択図】図2
Description
当該タンクは、強制換気を有する閉じたタンクである。通常は、タンクの底部に本質的に水平に延在する穿孔底部が備えられ、この上に、廃棄物が、腐敗材料又は腐敗混合物として積み重ね又は塊の形で残る。通常、いくつかのファンからなる空気循環系を用いて、主に空気又は再循環空気からなるガス混合物は、当該穿孔底部の下部領域に供給される。当該ガス混合物は、穿孔底部の又は他の開口部を通ってかつそこから腐敗混合物を通って上方へ流れる。ガス混合物は、底部から上向きに腐敗混合物中を流れ、そして排出空気としてタンクの上方部から引出される。排出空気は、その全て又は一部が腐敗材料にフィードバックされる前に処理され得る。例えば、循環空気から水を、凝縮物として生ずる水を分離することにより、例えば循環空気を冷やし、分離することが可能である。
コンポスト又は安定化物質を作るために生物廃棄物、すなわち有機成分を含む廃棄物をコンポスト化する場合、腐敗混合物は、その中に含まれる生物学的に容易に分解できる有機物質が分解されるまでの多少長い間換気される。腐敗混合物は、主に好気条件下で最大限の代謝効果を生むバクテリアによって分解される。
分解が困難な有機物質は、最初の例として、多くのバクテリア(それらが育つ基質の水から代謝のために必要な酸素を得ている)と同じ真菌によって主に分解される(Schlegel、General Microbiology、5th edition 、169頁参照)。この潜在物の分解中において、新たなバイオマスは、容易に分解できる炭化水素化合物から成る微生物細胞性物質の形で生ずる。この新しく作られた細胞性物質は、嫌気性条件下よりも好気性条件下でおよそ20倍大きい。この細胞性物質は、容易に分解する基本基質の有機物質として同じであり、およそ85%の生物学的に容易に分解できる有機化合物から成り、及び基質に存在する容易に分解できる有機物質の最後の分解において、分解できる潜在物を代表する。この潜在物の量は過少評価するべきでない。基質量及び新しく作られたバイオマス(すなわち、生物学的分解物)の減少は、指数関数的に減少して起こる、すなわち、この減少は、全てのバイオマス(基本基質からなり及び細胞質物質からなる)の完全な溶解ヘと導くのではなく、適当な時期の後に、基本基質(すなわち、生物廃棄物)の有機質部分を完全に分解することができる。現在のほとんどのコンポスト化作業者は、技術的処理の完了においてほとんどのコンポスト化は、なるほど、腐敗度が4又は5になるのに従がって自己加熱を示すが、乾燥段階の後では、腐敗度が1になるのに従がって自己加熱がもう一度観測できることを示すと訴えている。
コンポスト化法を実行する方法は、ここで言及するDE-PS 36 37 393、DE-PS40 21 865、DE-PS43 34 435、EP-PS 322 424、DE-PS 38 29 018、DE-PS 4124 880、DE-PS 43 22 688、DE-PS 41 07 340、DE-GM 93 00 127 及びDE-PS42 15 267の先行刊行物で知られている。これら全ての先行刊行物は、共通して腐敗混合物を通って流れる空気からの雰囲気酸素を使用している。
従って、ドイツ特許出願第195 13 262.9-41 号明細書によって起こる欠点を除去し及び始めに記述した形の有機成分含有廃棄物の生物学的処理のための改善方法を提案することが本発明の目的である。
さらに有利な展開は、従属請求項に記述されている。
別のさらなる有利な展開は、気体の代謝生成物は、循環空気から分離されることを特徴とする。この分離は、好ましくは、モレキュラシーブによって容易になされる。循環するスカベンジャーガスの分圧を調節するために、気体代謝生成物は、従って、ガス混合物から分離し、この混合物は、好ましくは適当なモレキュラシーブによって起こる。
ガスは、腐敗混合物から出てきた後、湿気を吸着しており、冷却されて、例えば、水、アンモニア等のようにその中に一緒に運ばれた、凝縮性及び/又は昇華性の物が、循環系から液体中に分離でき及び除去できる。”代謝ガス”(二酸化炭素及び水蒸気)に対する微生物の環境における”キャリヤーガス(窒素及び酸素)”の分圧比が、好ましくは、全圧が大気圧(1013mbar=ヘクトパスカル)以上に増加したとき、CO2、アンモニア及び水蒸気の過剰量を除去するように調節する。これは、洗浄操作によって行うことができる。
別のさらなる有利な展開は、好気性の及び嫌気性のガス混合物は、窒素含有量に依存して、交互に腐敗混合物を通って流れることを特徴とする。
さらに、水が飽和した、水吸収性ガス混合物が、微生物の優勢なタイプに依存して腐敗混合物を通って交互に流れるときに利点がある。
ある場合には、循環空気を純酸素で富化することが利点になるかもしれない。
好ましくは、当該方法の調節は、伝導率、化学的酸素要求量及び/又は凝縮物のpH値に依存して起こる。
当該循環ガスは、好ましくはいくつかの導入空気ファンによってしかも排出空気ファンなしで移動される。新たに形成するバイオマスを更に減少するために、腐敗混合物は、発酵サイクルの後でタンクから取り除かれ、好ましくは再粉砕され、好ましくは再び湿らせ、そしてタンク(発酵器)にフィードバックさせ、もう一度腐敗サイクルに付することができる。そのようにすると、速やかに起きる熱発生の結果として、温度の増加が観察でき、その増大が大きくなるにつれて、先行する生物学的分解の結果として、厳密な好気性微生物の新たに形成されたバイオマスがさらに大きくなる。
生物学的分解を行うような細菌、真菌及び酵母は、異なった生活状態の下でそれらの代謝の最大限を展開する。細菌は、むしろ高いaw値0.98を好む(aw値は、酸素及び養分が溶解している水に対する相対空気湿度を表す)。一方で、好ましくはaw値0.8のカビ菌及び好ましくはaw値0.6の酵母は、かなり相対湿度の低い、すなわち水が少なく及び結果的に周囲の酸素も少ない所で生存することができる。
低い酸素含有量の雰囲気では、新しい細胞物質の形成は少なく、それえゆえに、発達し又は貯蔵できる安定なコンポストを生産するために分解される必要もない。
生物ガス(bio-gas )CH4の形成は、基質の酸性化を、循環ガス組成の湿気(aw値<85%)、CO2含有量(>10%)、酸素含有量(<10%)及びアンモニア含有量(<1%)を、真菌及び真菌様微生物(放線菌)に対しては、有利な中間体分解生成物及び環境条件が生ずるように制御することによって回避するときに妨げることができる。
別のさらなる有利な展開は、水は、排気空気をタンクに再び入れる前に排出空気に供給されることを特徴とする。好ましくは、新鮮な水が供給される。水の供給は、好ましくはタンクに再び入る排出空気を暖めた後に行われる。当該水は、好ましくは空気の流れの中に噴霧される。
排出空気マニホールドの当該空気が、熱交換器、好ましくは空気/空気熱交換器に最初に供給されたときに、それによって、排出空気マニホールドによって与えられた当該熱は、導入空気マニホールドに又はそこに流れる当該空気又は循環空気に移送されるという利点がある。排出空気マニホールドからの熱は、この代わりに又はこれに加えて、更なる任意の熱交換器、好ましくは空気/水熱交換器によって、冷却器、好ましくは水循環冷却器に放出されるときに有利である。
さらに、本発明は、本発明に従って実行する当該方法のための装置に関するものであって、いくつかのタンク、当該タンクに及びタンクから連結された導入空気管及び排出空気管、及び排出空気マニホールド並びに導入空気マニホールドを備えたものである。
当該装置のさらに有利な展開は、従属請求項に記述されている。
図1は、本発明の方法を実行するための他の構成要素を含む2つのタンクの概略図である。
図2は、本発明の方法を実行するための他の構成要素を含むタンクの概略図である。
図3は、数個のタンクからなる本発明の方法を実行するための装置を示す。
発酵させるべきバイオマスは、図1に示すタンクRB1及びRB2(腐敗容器)へ毎日満たされ、廃棄物処理サイクルも、1日周期に展開していることがわかる。追加のタンクを、プラントに存在させてもよい。各タンクには、その底部に、本質的に水平に延びた穿孔底部1が備えられ、その底部には、穴又は他の開口が備えられている。穿孔底部1の下には、複数の小さな空気室2が備えられ、その空気室2には、空気が入れるように、すなわち制御できるようになっている。
穿孔底部1の上に、ガス透過性形態の腐敗混合物3が存在する。ファン4は、導入空気熱交換器5を経由して腐敗混合物及び排出空気室6を通して、系の中に閉じ込められたガス容量を循環する。
特別な場合としてCO2を排出して酸素を導入しなければならないときは、弁7と8を開く。
冷却して熱交換器6から引出した凝縮物は、管9を通して酸素と富化した凝縮物処理プラントへ供給する。その後は、それを使用して、さらなる腐敗サイクルのために腐敗物質を再び湿らせることができる。
図1の注目すべき点は、新鮮な水15を供給できることである。この新鮮な水は、熱交換器5及び6で加熱された後、空気流の中に噴霧される。この方法で湿らせた空気は、その後タンク中に流れ込む。
タンクは毎日満たされ、廃棄物処理産業の廃棄物処理サイクルに合うようになっていて、これは、個々のタンクが、毎日分解過程において代謝生成物たる”熱”の放出で最大限に到達することを意味する。これを、時間−熱図14(ダイヤグラム)に示す。毎日タンクRBnを満たす。タンクRB1は、約1日後に最大熱量に達する。タンクRB2は2日後に、タンクRB3は3日後にという具合である。約7日後を見ると、熱放出は最小に到達しており、当該過程がここで終わらせることができる。線図14は、毎日除去される総熱量に対してそれぞれ毎日の最大量を基準とするのではなく、減少していく図形を基準とするということも表している。このことから、7つの腐敗物タンクは、ヒートポンプにより熱交換器につながれていて、コストと有用性の優位な比を達成できる。
排出空気マニホールド30は、空気/空気熱交換器32を通り、これによって、排出空気マニホールド30を通って流れる空気の熱は、導入空気マニホールド31を通って流れる空気に付与される。その後、排出空気マニホールド30の空気は、3つの空気/水熱交換器33,34,35を通過し、これによって、その熱は、冷水循環系36に付与される。
排出空気マニホールド30から分岐管38にあるすべり弁37を通って、空気をバイオフルターに与えることができる。
排出空気マニホールド30は、連結管39経由に切り替えて、連結管39には、すべり弁40を備え、導入空気マニホールド31に導かれている。枝管41は、すべり弁42を備えていて、これは導入空気への供給又は混合のために調節でき、枝管41は、導入空気マニホールド31中に開口している。この後に流れの方向に、CO2測定装置43が導入空気マニホールド31に備えられている。
全ての排出空気管27,28,29から、すべり弁を有する個々の循環空気管は、対応する導入空気管24,25,26に連結している。その結果、循環空気の一部をそれぞれのタンクに個々に循環でき及び循環空気の一部のみを当該マニホールドに通って流すことができる。
導入空気マニホールド31において、流れの方向で空気/空気熱交換器32の後に、予熱装置48が設けられ、この予熱装置48は、外部の熱を供給できるような空気/水熱交換器から構成されている。
Claims (8)
- タンク中の有機成分を含む廃棄物の生物学的熱処理方法であって、
タンクから排出空気を引き出す工程、
前記引き出された排出空気から、CO2、アンモニア及び水蒸気の一部を分離する工程、及び
分離後に得られる引き出された排出空気をタンクに戻す工程を含み、
前記引き出された排出空気を冷却して凝縮物を分離した後に、前記排出空気を当該タンクに再び戻す前に加熱することを特徴とする当該方法。 - 二酸化炭素及び水蒸気を、前記タンクに再び戻される前記排出空気から、モレキュラーシーブで分離する、請求項1に記載の方法。
- 前記タンクに再び戻される前記排気空気が、純酸素で富化した、請求項1又は2に記載の方法。
- 排出空気を当該タンクに再び入れる前に、水を、当該排出空気に供給する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- いくつかのタンク(21,22,23)が設けられ、その排出空気管(27,28,29)は、排出空気マニホールド(30)中に開口し、かつその導入空気管(24,25,26)は、導入空気マニホールド(31)から分岐する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
- 排出空気マニホールド(30)から導入空気マニホールド(31)へ熱を与えるための空気/空気熱交換機(32)を備える、請求項5に記載の方法。
- 排出空気マニホールド(30)から水冷循環系(36)に熱を与えるための空気/水熱交換機(33,34,35)を備える、請求項5又は6に記載の方法。
- 導入空気マニホールド(31)を通って流れる空気を予熱するための予熱装置(48)を備える、請求項5乃至7のいずれか1項に記載の方法。
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