JP2013532051A5

JP2013532051A5 -

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Publication number: JP2013532051A5
Application number: JP2013510228A
Authority: JP
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2014-06-26

Description

本明細書では、本発明を、具体的な実施形態に言及しながら説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および適用について例示するだけのものであることを理解されたい。したがって、例示的な実施形態には多数の改変を施すことが可能であり、付属の特許請求の範囲により規定される本発明の精神および範囲から逸脱しない限りにおいて、他の配置を考案することも可能であることを理解されたい。
本願の出願当初の特許請求の範囲は、以下の通りである。
［請求項１］有機廃棄物流を生物学的に消化して転換されたバイオマスを生成させるための生物反応槽と、
前記有機廃棄物流を前記生物反応槽へフィードするための流入導管と、
前記転換されたバイオマスを前記生物反応槽から取り出すための流出導管と、
前記生物反応槽への流入前に前記有機廃棄物流の平均粒子径を機械的に縮減するための、前記流入導管に付随する粒子径縮減部材であって、前記有機廃棄物を混合すると同時に、機械的手段により前記有機廃棄物流の平均粒子径を縮減することができるため、前記生物反応槽の効率を高められる粒子径縮減部材と
を備える、有機廃棄物流を処理するための装置。
［請求項２］前記粒子径縮減手段が、前記有機廃棄物流の平均粒子径を少なくとも約５０％縮減することができる請求項１に記載の装置。
［請求項３］前記生物反応槽の効率を少なくとも約５０％高める請求項１に記載の装置。
［請求項４］前記粒子径縮減部材が、ハウジングと、前記ハウジング内で前記有機廃棄物流を連続的に循環させるための循環手段と、前記平均粒子径のアトリションおよび縮減をもたらすための前記循環中に前記有機廃棄物流に接触するためのアトリション手段とを含む請求項１に記載の装置。
［請求項５］前記アトリション手段が、パドル部材を含む請求項４に記載の装置。
［請求項６］前記アトリション手段が、ビーズ部材を含む請求項５に記載の装置。
［請求項７］前記転換されたバイオマスの少なくとも一部を、前記流出導管から別の粒子径縮減部材へ再循環させるための再循環導管を備える請求項１に記載の装置。
［請求項８］前記別の粒子径縮減部材が、前記流入導管に付随する同じ粒子径縮減部材を含む請求項７に記載の装置。
［請求項９］前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項１に記載の装置。
［請求項１０］クリアなデカントを前記転換されたバイオマスから分離するために、前記流出導管に付随するデカンターを備える請求項１に記載の装置。
［請求項１１］有機廃棄物流を、所定の平均粒子径およびこれと関連する最適の生物分解性で供給するステップと、
増大したフィードストックの生物分解性を有する、縮減された粒子径の有機廃棄物流を供給するために、機械的アトリションにより前記所定の平均粒子径を縮減するステップと、
前記縮減された粒子径の有機廃棄物流の少なくとも一部を、転換されたバイオマスに転換して前記生物反応槽の効率を高めるために、前記粒子径が縮減された有機廃棄物流を、生物反応槽における生物学的消化にかけるステップと
を含む、有機廃棄物流を処理する方法。
［請求項１２］前記所定の平均粒子径を少なくとも約５０％縮減するステップを含む請求項１１に記載の方法。
［請求項１３］前記生物反応槽の効率を少なくとも約５０％高める請求項１１に記載の方法。
［請求項１４］クリアなデカントを、前記転換されたバイオマスから分離するステップを含む請求項１１に記載の方法。
［請求項１５］前記転換されたバイオマスの少なくとも一部の前記平均粒子径をさらに縮減するステップであって、粒子径がさらに縮減されたバイオマスを生成する縮減ステップを含む請求項１１に記載の方法。
［請求項１６］前記生物反応槽に対して所望の平均粒子径を最適化するステップと、前記最適化に基づき前記平均粒子径を縮減するステップとを含む請求項１１に記載の方法。
［請求項１７］前記平均粒子径の前記縮減が、２と１３の間のｐＨで実施される請求項１１に記載の方法。
［請求項１８］前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項１１に記載の方法。
［請求項１９］前記生物反応槽を、約１０℃と１００℃の間の温度に維持するステップを含む請求項１１に記載の方法。
［請求項２０］前記生物反応槽を、約２と１２の間のｐＨに維持するステップを包含する、請求項１１に記載の方法。
［請求項２１］転換されたバイオマスを生成させる、有機廃棄物流の生物学的消化のための生物反応槽と、
前記有機廃棄物流を前記生物反応槽へフィードするための流入導管と、
前記転換されたバイオマスを前記生物反応槽から取り出すための流出導管と、
前記生物反応槽への流入前に前記有機廃棄物流の平均粒子径を機械的に縮減するための、前記流入導管に付随する粒子径縮減部材であって、前記有機廃棄物を混合するのと同時に、機械的手段により、前記有機廃棄物流の粘度を約５００センチポイズと２，５００センチポイズの間の粘度まで低減でき、前記生物反応槽の効率を高める粒子径縮減部材と
を備える、有機廃棄物流を処理するための装置。
［請求項２２］前記粒子径縮減手段が、前記有機廃棄物流の粘度を３，０００センチポイズ未満まで低減することができる請求項２１に記載の装置。
［請求項２３］前記生物反応槽の効率を少なくとも約５０％高める請求項２１に記載の装置。
［請求項２４］前記粒子径縮減部材が、ハウジングと、前記ハウジング内で前記有機廃棄物流を連続的に循環させるための循環手段と、前記平均粒子径にアトリションおよび縮減をもたらすための前記循環中に前記有機廃棄物流に接触するためのアトリション手段とを包む請求項２１に記載の装置。
［請求項２５］前記アトリション手段が、パドル部材を含む請求項２４に記載の装置。
［請求項２６］前記アトリション手段が、ビーズ部材を包む請求項２５に記載の装置。
［請求項２７］前記転換されたバイオマスの少なくとも一部を、前記流出導管から別の粒子径縮減部材へと再循環させるための再循環導管を備える請求項２１に記載の装置。
［請求項２８］前記別の粒子径縮減部材が、前記流入導管に付随する同じ粒子径縮減部材を含む請求項２７に記載の装置。
［請求項２９］前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項２１に記載の装置。
［請求項３０］クリアなデカントを前記転換されたバイオマスから分離するための、前記流出導管に付随するデカンターを備える請求項１に記載の装置。
［請求項３１］有機廃棄物流を、所定の平均粒子径および関連する最適の生物分解性で供給するステップと、
増大したフィードストックの生物分解性を有する、粒子径が縮減された有機廃棄物流を供給するために、機械的アトリションにより前記所定の平均粒子径を所定量縮減するステップと、
前記粒子径が縮減された有機廃棄物流の少なくとも一部を、転換されたバイオマスへ転換するために、前記粒子径が縮減された有機廃棄物流を、生物反応槽における生物学的消化にかけるステップと、
前記生物反応槽における生物分解速度を測定するステップと、
前記生物反応槽における前記生物分解速度を最適化するために、前記粒子径縮減の前記所定量を調整するステップであって、これにより前記生物反応槽の効率を最適化する調整ステップと
を含む、有機廃棄物流を処理する方法。
［請求項３２］前記平均粒子径縮減の前記所定量が、少なくとも約５０％である請求項３１に記載の方法。
［請求項３３］前記生物反応槽の効率を少なくとも約５０％高める請求項３１に記載の方法。
［請求項３４］クリアなデカントを、前記転換されたバイオマスから分離するステップを含む請求項３１に記載の方法。
［請求項３５］前記平均粒子径の前記縮減が、２と１３の間のｐＨで実施される請求項３１に記載の方法。
［請求項３６］前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項３１に記載の方法。
［請求項３７］前記生物反応槽を、約１０℃と１００℃の間の温度で維持するステップを含む請求項３１に記載の方法。
［請求項３８］前記生物反応槽を、約２と１２の間のｐＨで維持するステップを含む請求項３１に記載の方法。
［請求項３９］粒子径縮減部材と、
脂質を含有するバイオマスを前記粒子径縮減部材へフィードして、該粒子径縮減部材からの流出物が生成される流入導管であって、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されている流入導管と、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するための分離器と、
前記粒子径縮減部材からの前記流出物を前記分離器へ移送するための導管部材と、
前記分離された脂質のための、前記分離器からの脂質流出口と
を備える、脂質をバイオマスから分離するための装置。
［請求項４０］前記脂質のための溶媒を前記粒子径縮減部材へフィードするための溶媒導管であって、前記溶媒と前記脂質とを緊密に接触させて、前記バイオマスからの前記脂質の分離を促進する溶媒導管を備える請求項３９に記載の装置。
［請求項４１］前記破砕されたバイオマスのための前記分離器からのバイオマス流出口を備える請求項３９に記載の装置。
［請求項４２］前記破砕されたバイオマスのための嫌気性消化槽であって、前記破砕されたバイオマスが、肥料およびメタンへ転換される嫌気性消化槽を備える請求項４１に記載の装置。
［請求項４３］前記バイオマスが、藻類を含む請求項３９に記載の装置。
［請求項４４］前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項３９に記載の装置。
［請求項４５］脂質を含有するバイオマスを粒子径縮減部材へフィードするステップであって、これにより流出物が生成され、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されるステップと、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するステップと
を含む、脂質をバイオマスから分離する方法。
［請求項４６］前記脂質のための溶媒を、前記粒子径縮減部材に添加するステップを含む請求項４５に記載の方法。
［請求項４７］前記分離するステップで生じた前記分離された脂質を取り出すステップを含む請求項４５に記載の方法。
［請求項４８］前記破砕されたバイオマスを、前記分離器から前記破砕されたバイオマスのための好気性消化槽へ移送するステップであって、これにより、前記破砕されたバイオマスが、肥料およびメタンへ転換される移送ステップを包む請求項４５に記載の方法。
［請求項４９］前記バイオマスが、藻類を含む請求項４５に記載の方法。
［請求項５０］前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項４５に記載の方法。
［請求項５１］揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽と、
粒子径縮減部材と、
前記脂質含有バイオマスを、前記粒子径縮減部材へフィードして前記粒子径縮減部材からの流出物が生成される流入導管であって、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されている流入導管と、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するための分離器と、
前記粒子径縮減部材からの前記流出物を前記分離器へ移送するための導管部材と、
前記分離された脂質のための、前記分離器からの脂質出口と
を備える、揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有流へ転換するための装置。
［請求項５２］前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項５１に記載の装置。
［請求項５３］前記脂質含有流を前記バイオマスから分離するための分離器を備える請求項５１に記載の装置。
［請求項５４］前記分離器が、膜分離器を含む請求項５３に記載の装置。
［請求項５５］前記バイオマスを前記分離器から受け取り、前記バイオマスを再生して前記生物反応槽へと戻すためのバイオマス再生器を備える請求項５３に記載の装置。
［請求項５６］揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽へ前記フィード流をフィードするステップと、
前記脂質含有バイオマスを粒子径縮減部材へフィードするステップであって、これにより流出物が生成され、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されているステップと、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するステップと
を含む、揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有流へ転換する方法。
［請求項５７］前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項５６に記載の方法。
［請求項５８］前記脂質含有バイオマスを前記バイオマスから分離するステップを含む請求項５６に記載の方法。
［請求項５９］膜分離器内で、前記脂質含有バイオマスを前記バイオマスから分離するステップを含む請求項５８に記載の方法。
［請求項６０］前記分離器から取り出された前記バイオマスを再生するステップと、前記バイオマスを前記生物反応槽へと戻すステップとを含む請求項５８に記載の方法。
［請求項６１］有機廃棄物流を、メタンを生成させることなく揮発性脂肪酸含有流へ転換する酸性相の嫌気性消化槽と、
前記フィード流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽と、
粒子径縮減部材と、
前記脂質含有バイオマスを、前記粒子径縮減部材へフィードして前記粒子径縮減部材からの流出物が生成される流入導管であって、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されている流入導管と、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するための分離器と、
前記粒子径縮減部材からの前記流出物を前記分離器へ移送するための導管部材と、
前記分離された脂質のための、前記分離器からの脂質出口と
を備える、有機廃棄物流を処理するための装置。
［請求項６２］前記揮発性脂肪酸含有流を前記バイオマスから分離するための分離器を備える請求項６１に記載の装置。
［請求項６３］前記粒子径縮減部材が、第１の粒子径縮減部材を含み、前記酸性相の嫌気性消化槽の前に前記フィード流をコンディショニングするための第２の粒子径縮減部材を含む請求項６１に記載の装置。
［請求項６４］アンモニアおよびリンを前記揮発性脂肪酸含有流から分離し、前記揮発性脂肪酸を含有する前記フィード流を生成するための栄養物質パージ部材を備える請求項６２に記載の装置。
［請求項６５］有機廃棄物流を、メタンを生成させることなく揮発性脂肪酸含有流へ転換するための酸性相の嫌気性消化槽へフィードするステップと、
前記揮発性脂肪酸含有流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽へ前記揮発性脂肪酸含有流をフィードするステップと、
前記脂質含有バイオマスを、粒子径縮減部材へフィードするステップであって、これにより、流出物が生成され、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されているステップと、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するステップと
を含む、有機廃棄物流を処理する方法。
［請求項６６］前記揮発性脂肪酸含有流を前記バイオマスから分離するステップを含む請求項６５に記載の方法。
［請求項６７］前記酸性相の嫌気性消化槽の前に、粒子径縮減部材で前記フィード流をコンディショニングするステップを含む請求項６５に記載の方法。
［請求項６８］栄養物質パージ部材でアンモニアおよびリンを前記揮発性脂肪酸含有流から分離するステップと、前記揮発性脂肪酸を含有する前記フィード流を生成するステップとを含む請求項６６に記載の方法。

Claims

有機廃棄物流を生物学的に消化して転換されたバイオマスを所定のバイオマス生長速度で生成させるための生物反応槽と、
前記有機廃棄物流を前記生物反応槽へフィードするための流入導管と、
前記転換されたバイオマスを前記生物反応槽から取り出すための流出導管と、
前記生物反応槽への流入前に前記有機廃棄物流の平均粒子径を所定の粒子径に機械的に縮減するための、前記流入導管に付随する粒子径縮減部材であって、前記有機廃棄物を混合すると同時に、機械的手段により前記有機廃棄物流の平均粒子径を縮減することができる粒子径縮減部材と、
前記生物反応槽の前記バイオマス生長速度を測定するための手段と、
前記生物反応槽の前記所定のバイオマス生長速度を増加するために、前記粒子径縮減部材によって生成される前記所定の粒径を変更するための手段と
を備える、有機廃棄物流を処理するための装置。
前記粒子径縮減手段が、前記有機廃棄物流の平均粒子径を少なくとも約５０％縮減することができる請求項１に記載の装置。
前記粒子径縮減部材が、ハウジングと、前記ハウジング内で前記有機廃棄物流を連続的に循環させるための循環手段と、前記平均粒子径のアトリションおよび縮減をもたらすための前記循環中に前記有機廃棄物流に接触するためのアトリション手段とを含む請求項１に記載の装置。
前記アトリション手段が、パドル部材を含む請求項３に記載の装置。
前記アトリション手段が、ビーズ部材を含む請求項４に記載の装置。
前記転換されたバイオマスの少なくとも一部を、前記流出導管から別の粒子径縮減部材へ再循環させるための再循環導管を備える請求項１に記載の装置。
前記別の粒子径縮減部材が、前記流入導管に付随する同じ粒子径縮減部材を含む請求項６に記載の装置。
前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項１に記載の装置。
クリアなデカントを前記転換されたバイオマスから分離するために、前記流出導管に付随するデカンターを備える請求項１に記載の装置。
前記粒子径縮減部材が、前記有機廃棄物流の粘度を３，０００センチポイズ未満まで低減することができる請求項１に記載の装置。
粒子径縮減部材と、
脂質を含有するバイオマスを前記粒子径縮減部材へフィードして、該粒子径縮減部材からの流出物が生成される流入導管であって、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されている流入導管と、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するための分離器と、
前記粒子径縮減部材からの前記流出物を前記分離器へ移送するための導管部材と、
前記分離された脂質のための、前記分離器からの脂質流出口と
を備える、脂質をバイオマスから分離するための装置。
前記脂質のための溶媒を前記粒子径縮減部材へフィードするための溶媒導管であって、前記溶媒と前記脂質とを緊密に接触させて、前記バイオマスからの前記脂質の分離を促進する溶媒導管を備える請求項１１に記載の装置。
前記破砕されたバイオマスのための、前記分離器からのバイオマス流出口を備える請求項１１に記載の装置。
前記破砕されたバイオマスのための嫌気性消化槽であって、前記破砕されたバイオマスが、肥料およびメタンへ転換される嫌気性消化槽を備える請求項１３に記載の装置。
前記バイオマスが、藻類を含む請求項１１に記載の装置。
前記流入導管にフィードするために揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽をさらに含む請求項１１に記載の装置。
前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項１６に記載の装置。
前記脂質含有流を前記バイオマスから分離するための分離器を備える請求項１６に記載の装置。
前記分離器が、膜分離器を含む請求項１８に記載の装置。
前記バイオマスを前記分離器から受け取り、前記バイオマスを再生して前記生物反応槽へと戻すためのバイオマス再生器を備える請求項１８に記載の装置。
有機廃棄物流を、メタンを生成させることなく揮発性脂肪酸含有流へ転換する酸性相の嫌気性消化槽と、
前記流入管にフィードするために前記揮発性脂肪酸含有流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽と
をさらに備える請求項１１に記載の装置。
前記揮発性脂肪酸含有流を前記バイオマスから分離するための分離器を備える請求項２１に記載の装置。
前記粒子径縮減部材が、第１の粒子径縮減部材を含み、前記酸性相の嫌気性消化槽の前に前記フィード流をコンディショニングするための第２の粒子径縮減部材を含む請求項２１に記載の装置。
アンモニアおよびリンを前記揮発性脂肪酸含有流から分離し、前記揮発性脂肪酸を含有する前記フィード流を生成するための栄養物質パージ部材を備える請求項２３に記載の装置。
有機廃棄物流を、所定の平均粒子径および関連する最適の生物分解性で供給するステップと、
増大したフィードストックの生物分解性を有する、縮減された粒子径の有機廃棄物流を供給するために、機械的アトリションにより前記所定の平均粒子径を縮減するステップと、
前記縮減された粒子径の有機廃棄物流の少なくとも一部を、転換されたバイオマスに転換するために、前記粒子径が縮減された有機廃棄物流を、生物反応槽における生物学的消化にかけるステップと、
前記生物反応槽の生物分解速度を測定するステップと、
前記生物反応槽の前記生物分解速度を最適化するために、前記粒子径縮減の前記所定量を調節するステップと
を含む、有機廃棄物流を処理する方法。
前記所定の平均粒子径を少なくとも約５０％縮減するステップを含む請求項２５に記載の方法。
クリアなデカントを、前記転換されたバイオマスから分離するステップを含む請求項２５に記載の方法。
前記生物反応槽が、好気性生物反応槽または嫌気性生物反応槽を含む請求項２５に記載の方法。
前記生物反応槽を、約１０℃と１００℃の間の温度に維持するステップを含む請求項２５に記載の方法。
前記生物反応槽を、約２と１２の間のｐＨに維持するステップを包含する、請求項２５に記載の方法。
脂質を含有するバイオマスを粒子径縮減部材へフィードするステップであって、これにより流出物が生成され、該流出物中において、前記バイオマスが破砕され、前記脂質が前記バイオマスから放出されるステップと、
前記流出物中の前記脂質から前記破砕されたバイオマスを分離するステップと
を含む、脂質をバイオマスから分離する方法。
前記脂質のための溶媒を、前記粒子径縮減部材に添加するステップを含む請求項３１に記載の方法。
前記分離するステップで生じた前記分離された脂質を取り出すステップを含む請求項３１に記載の方法。
前記破砕されたバイオマスを、前記分離器から前記破砕されたバイオマスのための好気性消化槽へ移送するステップであって、これにより、前記破砕されたバイオマスが、肥料およびメタンへ転換される移送ステップを含む請求項３１に記載の方法。
前記バイオマスが、藻類を含む請求項３１に記載の方法。
前記粒子縮減部材へフィードするために、揮発性脂肪酸を含有するフィード流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽へ前記フィード流をフィードするステップを含む請求項３１に記載の方法。
前記バイオマスが、好気性中温性微生物を含む請求項３６に記載の方法。
前記脂質含有バイオマスを前記バイオマスから分離するステップを含む請求項３６に記載の方法。
膜分離器内で、前記脂質含有バイオマスを前記バイオマスから分離するステップを含む請求項３８に記載の方法。
前記分離器から取り出された前記バイオマスを再生するステップと、前記バイオマスを前記生物反応槽へと戻すステップとを含む請求項３９に記載の方法。
前記粒子径縮減部材へフィードするためと、揮発性脂肪酸含有流を脂質含有バイオマスへ転換するための、バイオマスを含有する生物反応槽へフィードするために、有機廃棄物流を、メタンを生成させることなく前記揮発性脂肪酸含有流へ転換するための酸性相の嫌気性消化槽へフィードするステップを含む請求項３１に記載の方法。
前記揮発性脂肪酸含有流を前記バイオマスから分離するステップを含む請求項４１に記載の方法。
前記酸性相の嫌気性消化槽の前に、粒子径縮減部材で前記フィード流をコンディショニングするステップを含む請求項４１に記載の方法。
栄養物質パージ部材でアンモニアおよびリンを前記揮発性脂肪酸含有流から分離するステップと、前記揮発性脂肪酸を含有する前記フィード流を生成するステップとを含む請求項４２に記載の方法。