JP2014505581A - 都市部および農村部における廃棄物を資源として利用する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、都市部および農村部における廃棄物の資源を利用に関する。この方法は、酸性化および嫌気性処理槽、深い嫌気性処理槽、バイオガス収集槽、ガス発電セットを備え、このガス発電セットのガス入口は、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。本発明の方法は、廃棄物受容ステップと、均一分布ステップと、１次磁気分離ステップと、１次破砕ステップと、１次水簸および浮遊ステップと、均一切断ステップと、酸性化および嫌気性処理ステップと、選別および分離ステップと、緩衝および調整ステップと、十分な嫌気性処理ステップと、スラッジ沈殿および濃縮ステップとを備えている。本発明においては、廃棄物の分類と選別とは、処置の工程全体を通して行われるので、廃棄物を事前に分類する必要はない。従って、廃棄物の処分を行う上での最大のボトルネックによる制約は、克服することができる。本発明は、嫌気性処理方法によって廃棄物処理を連続的に行うことができ、これにより、廃プラスチック、廃繊維等の非嫌気性廃棄物は再生利用不可能であるというという課題を解決することができ、これにより、廃棄物中の資源を完全に再生利用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、都市部および農村部における消費者等における廃棄物を除去し、廃棄物を資源として利用する方法に関する。

社会の進歩に従って、持続可能な発展は、人類が追求するべき目標となってきている。人間活動の結果としての廃棄物は、地球の負担となるばかりではなく、社会の発展に対する深刻な障害となっている。世界における廃棄物の年間平均増加率は、８.４２％であり、中国における増加率は、１０％を超えている。毎年、世界で発生する廃棄物は、４億９千万トンである。中国だけでも、地方自治体における毎年の消費者廃物の量は、約１億５千万トンに上っている。中国における地方自治体の消費者廃物の累積量は、７０億トンを超えている。

資源を利用する観点からは、都市部および農村部における消費者廃棄物は、２つのカテゴリーに分類することができる。第１のカテゴリーは、嫌気性分解廃棄物と呼ぶことができるものであり、これは、高い含水率を有する、腐りやすい、生分解性有機物質からなり、これには、台所生ごみ、廃木材、廃綿、廃綿織布等が含まれる。廃物による汚染は、主として、これらの廃棄物に由来するが、資源として、可燃性ガスおよび植物用肥料を得ることができる。第２のカテゴリーは、非嫌気性分解廃棄物と呼ぶことができるものであり、これは、廃プラスチック、鉄屑等の再生利用可能な物質を含み、また、少量の土、灰、ガラス、セラミックス、建設廃材などが含まれている。これらの中で、資源として利用可能な廃棄物は、鉄屑、プラスチック、化学繊維等である。

有機物質の中の嫌気性分解廃棄物は、タンパク質、脂肪、および炭水化物化合物を多く含むので、通常温度における有機物質の微生物分解の過程で、ＮＨ_３、Ｈ_２Ｓ、および有害な炭化水素ガスが発生する可能性がある。これらのガスは、強い臭気と毒性とを有し、直接、人間に危険を及ぼす。廃棄物投棄は、蚊、ハエ、ネズミ、および虫が繁殖する場所となり、また、マラリア、住血吸虫症、脳炎Ｂ型、コレラ、ウイルス性肝炎Ａ型、赤痢、腸チフス、肝炎、ペスト、レプトスピラ症、吸血虫による疾病等の感染源になる。廃棄物が不用意に堆積している場合には、生物学的作用によって、ＣＯ_２、ＣＨ_４、および有害ガスＨ_２Ｓが発生する可能性があり、更に、爆発を起こす可能性もある。廃棄物中の有害物質は、大気、土壌、および水を汚染し続け、更には、媒体または担体として、大気、土壌、水、食品を介して人体に侵入し、人間の健康を害する。

従来技術における廃物処理法を、次に述べる。

現在のところ、埋立、および焼却が、世界における自治体の消費者廃物処理法の中で、最も一般的に実施されている方法である。

１．埋立

埋立は、最も広く実施されている廃物処理法である。その原理は、特定の場所に、特定の高さに廃物を積み上げて、覆い資材で覆うことにより、長期に亘る、物理的、化学的、生物学的作用の後に、定常状態に到達させるものである。具体的な方法としては、自然堆積法および衛生埋立法が挙げられる。自然堆積法は簡単で、実施し易い方法であるが、深刻な環境汚染を引き起こす。自然堆積法は、土壌および地下水に対する深刻かつ長期的な汚染の原因となるので、負の対策である。衛生埋立法は、現時点では、都市部および農村部の消費者廃物を大量に処理するために実施される一般的な方法である。世界各国では、一般的に衛生埋立法を採用している。この方法の欠点は、広い占有面積、複雑な技術態勢、有害度の低い処理、および体積の低減である。また二次汚染の潜在的な脅威がある。特に、生成されたバイオガスは、拡散しにくく、爆発しやすく、そのため、廃棄物中の資源を無駄にすることになる。実施の過程で、臭気が発生する。埋立地は、市街地から遠く離れていることが多く、そのため、輸送経費が大幅に嵩むことになる。埋立地の選定も大幅に制限される。この方法は、表面土壌と地下水とを汚染させる可能性がある。

２．焼却

焼却は、廃物処理方法の１つであり、廃物が固体燃料として焼却炉の中に投入され、次いで、廃物の中の可燃性成分を、高温で空気中の酸素と激しく反応させる方法である。この処理の間に、熱が発生し、廃物は、高温の燃焼性ガスとなり、安定した性質を有する少量の固体残留物になる。焼却による方法の利点は、良好な体積減少が行われるということである。体積は、９０％以上低減させることができ、その重量は、比較的徹底的な処理によって得られる残留物として、８０％以上低減させることができる。焼却による方法の欠点は、資源を破壊することである。廃物には、約７０％の水分が含まれている。水成の有機物質は、エネルギーを消費し、可燃廃物は、エネルギーを放出する。焼却時には、消費されるエネルギーは、放出されるエネルギーを相殺し、従って、残留エネルギーは、ごく僅かであるか、または負になる。そのため、廃物の発熱量が高いことが要求される。更に、石炭や石油等の燃料を消費するため、再生利用可能な多くの資源は浪費され、しかも、焼却時には、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ）、およびポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）が生成され、これらは、大気汚染の原因となる。

上記した見地から、廃棄物は、依然として、捨て去るものとして取り扱われている。廃棄物に対するこのような考え方によって、人々は、上記で述べた廃棄物処理方法を採用することになり、そのため、廃棄物は積み上げられ、人間の生活空間に対して、重大な影響を及ぼす結果となっている。

本発明者は、廃棄物を、発展的かつ無尽蔵の資源として、最も可能性が高いと考えている。廃棄物は、資源循環の新たな出発点となり、また再生利用経済の重要な部分となることができる。有機廃棄物は、地方自治体における消費者廃物の６０％〜７０％を超える部分を占めており、貴重な資源である。最近、人々の生活水準が向上するにつれて、廃棄物の中の有機廃物の割合は、上昇している。廃棄物に関する深い理解と検討は、正しい様式で廃棄物を扱う方法を見出すための重要な案内原理となる。

地方自治体から発生する有機性廃物に対する嫌気性発酵法による処理は、消費者廃物を再生利用するための有効な方法である。最近では、世界の多くの国が、廃物処理に関連するバイオガス生成技術に関し、多くの研究を行っている。例えば、米国やヨーロッパの国々では、一般的に、二段階発酵および抽出法を使用して、地方自治体における廃物の嫌気性発酵によるバイオガス生成に関する研究を行っている。中国もまた、地方自治体の廃物に対処するために、嫌気性乾式発酵法を採用しおり、生成されたバイオガスを燃料として使用し、また発酵させた有機性廃物を有機肥料に変換している。

従来技術における、嫌気性発酵による方法は、次のような欠点を有する。

１．二段階発酵および抽出法、または嫌気性乾式発酵法のどちらも、処理の前に、最初に廃棄物の分類を行う必要がある。これは、廃物処理を制限する最大のボトルネックである。そのため、この方法は、有用性に乏しく、また膨大な処理費用を必要とすることとなる。更に、処理を完全に実行することは困難であり、大規模な適用に対して向いていない。

２．嫌気性処理を断続的に行うことによって、廃物処理プラントの廃物処理能力が制限されることになり、従って、広い面積が必要となり、現代の都市における廃物処理能力に対しては、全く適合することができない。

３．廃棄物の中の、廃プラスチック、廃繊維、およびその他の非嫌気性廃物を、再生利用することができず、またこれらを分類することは難しく、膨大な浪費の原因となる。

本発明が解決しようとする課題は、廃棄物の資源としての利用方法を提供することである。この方法では、廃棄物の事前分類を必要としない。廃棄物の分離と資源利用とは、同時に実行され、廃棄物は、連続して処理される。

これらの課題を解決するために、本発明は、都市部および農村部における廃棄物の資源としての利用方法を提供するものである。本発明の方法では、酸性化および嫌気性処理槽、付加的な嫌気性処理槽、バイオガス収集槽、およびガス発生器セットが使用され、前記ガス発生器セットのガス入力口は、配管を介して、バイオガス収集槽に接続されている。本発明の方法は、次に示すステップを備えている。
収集された廃棄物を、廃棄物ホッパまたは廃棄物サイロの中に集めるステップ。
廃棄物を、廃棄物ホッパまたは廃棄物サイロに均一に転送し、均一に分散させるステップ。これにより、続く手順は、連続的に実施され、続く手順が閉塞または中断するのを防ぐことができる。廃棄物ホッパまたは廃棄物サイロの中のゴミ袋は、引き裂かれ、大型の廃プラスチック、廃木材、廃織布は、引き裂かれて切断され、引き裂くことができない無機廃物は、有機棄物とともに、廃棄物から分離される。その後、引き裂かれて切断された廃棄物は、次のステップに均一に転送される。このステップにおいて処理された固形廃物の体積は、１次破砕ステップにおける破砕機の要求条件を満足させるものとなる。
上記のステップから転送された廃棄物を磁気的に分離する１次磁気分離ステップ。このステップでは、鉄屑は、廃棄物から分離され、次に続く破砕処理を容易にし、１次破砕ステップにおいて鉄屑が破砕機を損傷させるのを防止する。このステップにおいて、鉄屑は、再生利用される。
上記のステップから転送された廃棄物を破砕する１次破砕ステップ。このステップでは、廃プラスチック、および廃織布は、小片に切断され、固形廃物を覆っている鉄屑は分離され、いくつかの有機廃物は、粉砕されてスラリーになる。また、このステップにおいて、固形廃物は、１次浮遊ステップにおいて、堆積物搬送手段によって搬送することが可能となるように、小さく破砕される。廃プラスチック、および廃織布は、次に続く手順で、スクリーニング、および分離することが可能になる。
上記のステップから転送された廃棄物を、水簸および浮遊プールの中に入れ、通気および水簸を実行する１次水簸および浮遊ステップ。このステップでは、水簸および浮遊プールの底部に存在する比重の大きな固形廃物は、堆積物搬送手段によって、堆積物洗浄装置に転送され、洗浄後に再生利用される。水簸および浮遊プールの中の小さい比重の廃物は、浮遊物搬送手段によって、次のステップに転送される。有機性廃物スラリーを含む第１次水簸および浮遊流体は、配管を通して酸性化および嫌気性処理槽に搬送される。
上記のステップからの、小さい比重の廃物を更に切断して、長いストリップの廃物が完全に小片に切断するようにする、均一切断ステップ。または、上記のステップから転送された、小さい比重の廃物の中にある長いストリップの廃物を選択して、小片に切断するステップ。このステップによって、次に続くステップで、物質輸送中に配管が閉塞されるのを防止し、酸性化および嫌気性処理の後に、プラスチックおよび化学繊維の効率的な分離が行われる。
上記ステップからの廃棄物を、酸性化および嫌気性処理槽の中に転送する、酸性化および嫌気性処理ステップ。槽の上部空間は、酸性化ゾーンであり、槽の下部空間は、嫌気性分解ゾーンである。酸性化および嫌気性処理槽の中で、酸性化ゾーンは、液面の上に位置する乾性酸性化層と、液面の下に位置する湿性酸性化層とを備えている。嫌気性分解ゾーンは、嫌気性分解ゾーンの上位部に、浮遊層と、嫌気性分解ゾーンの中位部分に混濁液体層と、嫌気性分解ゾーンの下位部に重いセディメント層とを備えている。また、槽の中には、酸性化ゾーンの上位部に対応して、１方向の供給入口が設けられ、廃物は、その供給入口から酸性化ゾーンの上面に均一に噴霧される。重い物質の排出口は、嫌気性分解ゾーンの底部に設けられており、そこを通して、重い物質は、セディメント洗浄装置に搬送される。第１の固液出口は、嫌気性分解ゾーンの下部に設けられ、第２の固液出口は、嫌気性分解ゾーンの中央から上部にかけての部分に設けられている。バイオガス出口は、槽の頂部に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。また、液体入口も、槽の中に設けられている。
酸性化および嫌気性処理槽の第１および第２の固液出口から排出された物質を選別装置に搬送する選別および分離ステップは、気密空間の中で実行される。選別装置の中で、固形廃物は粉砕され、嫌気性有機廃物は更に破砕され、プラスチックおよび化学繊維は、洗浄後、スクリーニングされ、再生利用される。完全に嫌気性分解されてはいない廃物と混合されたバイオガススラリーは、次のステップに転送される。
嫌気性廃物と混合したバイオガススラリーを、一時的に緩衝および調整プールに格納する緩衝および調整ステップ。緩衝および調整プールには、上記ステップからのバイオガススラリーを受容するための液体入口と、他のステップからの液体を受容するための補助液体入口と、外部から補助水を受容するための水入口と、次のステップに対して液体を供給するための液体出口とが設けられている。このステップは、気密空間の中で実行され、この気密空間は、バイオガス出口を備え、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。
上記のステップから転送されたバイオガススラリーを、追加の嫌気性処理槽の中で嫌気性処理する追加の嫌気性処理ステップ。追加の嫌気性処理槽の中には、追加の嫌気性処理槽の頂部に、バイオガス出口が設けられており、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。スラッジ出口は、追加の嫌気性処理槽の底部に設けられ、スラッジ沈殿槽に接続されている。上澄み液出口は、追加の嫌気性処理槽の上部に設けられ、配管を介して、バイオガス排出槽または酸性化および嫌気性処理槽に接続されている。上澄み液は、液体の補充を必要とする先行ステップに対して、バイオガス排出槽を通して帰還される。ガス排出槽のガス出口は、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。
上記のステップからのスラッジを、スラッジ沈殿槽の中で沈殿させるスラッジ沈殿および濃縮ステップ。このステップでは、スラッジ沈殿槽の中の上澄み液は、緩衝および調整プールへ帰還される。沈殿したスラッジは、取り出されて再利用される。スラッジは、乾燥されて、肥料、または燃料とされる。このステップは、気密空間の中で実行され、バイオガス出口は、密閉空間の中に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続される。

好適な技術的解決策として、補助破砕ステップと補助水簸および浮遊ステップとを、１次破砕ステップと１次水簸および浮遊ステップとの後に、少なくとも１回追加する。これらのステップを次に示す。
転送された小さい比重の廃物を更に破砕する補助破砕ステップ。このステップでは、残留有機廃物は、粉砕されてスラリーになり、固形廃物は小さくされ、廃棄物中の無機廃物は、廃棄物中の有機廃物とは別にされ、次のステップにおける、無機廃物からの有機廃物の分離を容易にしている。固形廃物は、２次水簸および浮遊ステップにおいて、セディメント搬送手段によって搬送できる寸法とされ、廃プラスチックおよび廃織布は、次に続くステップで、スクリーニングおよび分離ができる寸法とされる。
上記のステップから転送された廃物を、２次水簸および浮遊プールの中で、通気および水簸を行う補助水簸および浮遊ステップ。このステップでは、水簸および浮遊プールの底部に存在する大きな比重を有する固形廃物は、セディメント搬送手段によって、セディメント洗浄装置に転送され、洗浄後に再生利用される。水簸および浮遊プールの中に存在する小さな比重を有する廃物は、浮遊物搬送手段によって次のステップに転送され、そこで、有機廃物スラリーを含む２次水簸および浮遊流体は、配管を通して、酸性化および嫌気性処理槽に搬送される。

上記の技術的解決策の改善策として、セディメント搬送手段を、スクリューコンベアとし、また、浮遊物搬送手段を、スクリューコンベアとしてもよい。

上記の技術的解決策の改善策として、セディメント洗浄装置を、砂洗浄機とし、砂洗浄機からの洗浄液を、配管を通して酸性化および嫌気性処理槽に転送する。

上記の技術的解決策の改善策として、洗浄後のセディメントを、建材工場に搬送し、そこで建材に加工する。

好適な技術的解決策として、１次破砕ステップの後に、補助磁気分離ステップを設け、１次破砕ステップで処理された廃棄物を、更に磁気的に分離し、残留する鉄屑を、廃棄物から分離して再生利用する。

好適な技術的解決策として、酸性化および嫌気性処理ステップの前に、補助磁気分離ステップを更に設け、廃棄物を、酸性化および嫌気性処理槽に入る前に、磁気的に更に分離し、残っていた鉄屑を、廃棄物から分離して再生利用する。

好適な技術的解決策として、全ての処理ステップを、関連機器によって、１つの閉じた作業場内で実行する。バイオガス収集槽およびガス発生器セットは、この閉じた作業場の外部に配置され、この閉じた作業場には、複数の負圧混合空気回収口が設けられ、配管を介して、ガス発生器セットのガス入口に接続される。

上記の技術的解決策の改善策として、負圧混合空気回収口を、作業場内で臭気が発生する場所、および／または臭気が作業場外部に放出される場所に設ける。

上記の技術的解決策の改善策として、バイオガスと空気との混合ガスジャーを、選別および分離ステップにおける選別装置の中に設けられる。混合ガスジャーの混合ガス出口は、配管を介してガス発生器セットのガス入口に接続される。

好適な技術的解決策として、バイオガスラリー加熱装置を、緩衝および調整ステップにおける緩衝および調整プールの中に設け、次に続くステップにおける嫌気性処理の速度を速める。

上記の技術的解決法の改善策として、バイオガススラリー加熱装置の加熱手段を、ガス発生器セットからの冷却水、および／またはガス発生器セットからの排気とする。

望ましい技術的解決策としては、均一切断ステップにおいて、型抜き技術を使用して、廃棄物を切断することである。

望ましい技術的解決策は、酸性化および嫌気性処理ステップにおいて、第１および第２の固液出口を、交互に開放することである。

好適な技術的解決策として、追加的な嫌気性処理ステップにおいて、上澄み液の中のバイオガスを、バイオガス排出槽の中に噴霧して排出させる。

望ましい技術的解決策として、選別および分離ステップにおいて選別されたプラスチックおよび化学繊維を、熱分解し、燃料油の材料として使用する。

望ましい技術的解決策として、都市部および農村部における廃棄物の資源を利用するのに必要な水は、高いＣＯＤを有する下水および廃水とする。

望ましい技術的解決策として、前記スラッジ沈殿および濃縮ステップで取り出されたスラッジを、乾燥させて、肥料および石炭燃料の材料として使用する。

これらの技術的解決策によると、廃物処理の最初の段階から、作業者が直接的に関与する必要はない。作業者の直接的な関与なしに、鉄屑は磁気的に分離され、再生利用される。無機廃物は、浮遊、通気、および水簸によって分離され、再生利用される。破砕、水簸、および浮選された後の殆どの嫌気性廃物は、水簸浮遊液と共に、酸性化および嫌気性処理槽に入る。残留する嫌気性廃物、および、嫌気性廃物に付着しているプラスチックおよび繊維は、切断されて、酸性化および嫌気性処理槽の中に投入される。酸性化および嫌気性処理槽の中では、嫌気性廃物は、酸性化され、初期の嫌気性反応を受ける。嫌気性廃物のエネルギーの一部は、抽出される。プラスチックおよび化学繊維に付着している嫌気性廃物もまた、酸性化され、剥離され、従って、次に続く選別および分離ステップにおいて、容易に選別することができる。追加的な嫌気性処理槽において、残留廃物は、嫌気性反応が完結され、嫌気性廃物の中に含まれるエネルギーは、更に放出され、バイオガスに変換される。廃物処理の終了後には、スラッジは、肥料または石炭燃料とすることができる。本発明の全工程に亘って、廃棄物に含まれる資源は、徐々に分離または解放され、収集される。処理工程が完了するまで、汚染物質は放出されない。更に、本発明による廃棄物利用方法では、廃棄物の分類と選別とが処置工程全体を通して行われるので、廃棄物を事前に分類する必要はない。従って、廃棄物の処分を行う上での制約の最大のボトルネックは、本発明の優れた実用性によって取り除くことができる。付加的な処理費用が発生せずに、重要な経済的利益を得ることができる。本発明によると、廃棄物に対して連続的に嫌気性処理方法を適用することができるので、大量の廃棄物を処理することができる。本発明はまた、例えば、廃プラスチック、廃繊維等の非嫌気性廃棄物は再生利用不可能であるという課題を、完全に解決することができ、これにより、廃棄物中の資源を完全に再生利用することができる。

本発明の一実施形態のフローチャートである。

以下本発明を、添付図面に示す実施形態をもって、詳しく説明する。以下の説明における本発明のいくつかの実施形態例は、単に説明のためのものである。しかし、本発明の変形として、様々な実施形態が可能であり、これらは、本発明の精神および範囲から逸脱するものではないということは、当業者には明らかであると思う。従って、添付の図面および説明は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。

図に示すように、都市部および農村部における廃棄物の資源としての利用方法においては、酸性化および嫌気性処理槽、追加の嫌気性処理槽、バイオガス収集槽、およびガス発生器セットが使用される。前記ガス発生器セットのガス入口は、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。この実施例では、すべての処理ステップは、閉じた作業場の中で関連機器を使用して実行される。バイオガス収集槽とガス発生器セットとは、閉じた作業場の外部に配置されている。複数の負圧混合空気回収口は、閉じた作業場の中に設けられ、配管を介してガス発生器セットのガス入口に接続されている。負圧混合空気回収口は、臭気が発生する場所、また臭気が作業場の壁を通して外部に放出される場所（例えば、窓）にも配置されている。これにより、閉じた作業場の中の汚染された空気は、回収されて、ガス発生器セット内で燃焼される。閉じた作業場は、相対的に閉じられており、外部の空気は、閉じた作業場に、隙間やスリットを通して連続して補充される。これにより、処理プラント全体からは、臭気を放出することなく、臭気不快性の問題を完全に解決している。従って、廃棄物処理プラントの設置位置に関する制約は、克服される。

次に本発明の実施形態の基本的なステップについて詳細に説明する。

ステップ１、すなわち、廃棄物を受容するステップ。ごみ収集車によって収集された、都市部および農村部の廃棄物は、廃棄物ホッパ、または廃棄物サイロに排出される。閉じた作業場の中に出入りするごみ収集車に対しては、２つのゲートが存在する。まず、外側ゲートが開かれ、内側ゲートは、閉じた状態に保持される。この時に、ごみ収集車は、外側ゲートを入る。そして、外側ゲートが閉じられ、内側ゲートが開かれた時に、ごみ収集車は、廃棄物を排出する。廃棄物が排出された後に、内側ゲートが閉じられ、外側ゲートが開放されて、ごみ収集車は、そこを出る。従って、排出処理中に臭気が外部に漏れることはない。

ステップ２、すなわち、廃棄物を均一に分布させるステップ。廃棄物ホッパ、または廃棄物サイロの中の廃棄物は、次に続くステップに均一に転送され、次に続くステップは、連続的に実行され、次に続くステップの閉塞および中断を防ぐことができる。このステップで、廃棄物ホッパまたは廃棄物サイロの中のゴミ袋は引き裂かれ、大きな廃プラスチック、廃木材、および廃織布は、引き裂かれ、切断され、また、引き裂くことができない無機廃物と有機廃物とは、他の廃棄物から分離される。その後、引き裂かれ、切断された廃棄物は、次のステップに均一に転送される。このステップで処理された固形廃物の体積は、１次破砕ステップにおける破砕機の要求条件を満足することができる。廃物処理の最大の問題は、廃プラスチックおよび廃繊維の存在である。その理由は、従来の破砕機は、廃プラスチックおよび廃繊維を処理できず、それらは、破砕機を包み込んでしまい、破損させる原因となる可能性があるからである。もし、破砕が直接実行される場合には、ゴミ袋は開くことができず、従って、大きな廃棄物は、投入することはできず、大きな廃棄物は、処理の閉塞および中断を引き起こすことになる。

ステップ３、すなわち、１次磁気分離ステップ。上記のステップから転送された廃棄物を、磁気的に分離する。鉄屑は、廃棄物から分離され、これにより、次に続く破砕ステップが容易になるとともに、１次破砕ステップにおいて、鉄屑が破砕機に損傷を与えるのを防止することができる。更に、鉄屑は、再生利用することができる。鉄は非常に堅く、ある程度の可塑性を有するので、容易に破砕機に損傷を与える。

ステップ４、すなわち、１次破砕ステップ。上記のステップから転送された廃棄物は、更に破砕される。廃プラスチック、廃織布は、小片に切断され、固形廃物を覆っている鉄屑は分離され、いくつかの有機廃物は、粉砕されてスラリーになる。従って、固形廃物は、形状が小さくなり、それらは、１次浮遊ステップでセディメント搬送手段によって搬送することができるようになる。更に、廃プラスチックおよび廃織布は、次に続く手順でスクリーニングされ、分離することができるようになる。従来技術においては、いくつかの嫌気性廃物処理法は、粉砕法を使用している。廃プラスチックおよび廃織布は、微粉末に粉砕され、それ故に、嫌気性処理を行うこと、または分離することのどちらも不可能で、資源を無駄にすることになる。処理後の残渣は、土壌の新たな汚染を引き起こす。

ステップ５、すなわち、二次磁気分離ステップ（補助磁気分離ステップ）。上記のステップから転送された廃棄物は、更に、磁気的に分離される。廃物の中に残留している鉄屑は、廃物から分離され、再生利用される。

ステップ６、すなわち、１次水簸および浮遊ステップ。上記のステップから転送された廃棄物は、１次水簸および浮遊プールに送られ、通気と水簸が行われる。水簸および浮遊プールの底部に溜まる大きな比重の固形廃物は、スクリューコンベアによって砂洗浄機に転送され、洗浄後に再生利用される。例えば、建材作業場に転送されて、建材が製造される。水簸および浮遊プールの中の小さな比重の廃物は、スクリューコンベアによって、次のステップで転送される。有機廃物スラリーを含む１次水簸および浮遊流体は、配管を通して酸性化および嫌気性処理槽に搬送される。

ステップ７、すなわち、二次破砕ステップ（補助破砕ステップ）。転送された廃物で比重が小さい廃物は、更に破砕される。残留有機廃物は、部分的に粉砕されてスラリーになる。固形廃物は、小さくされる。次のステップにおいて無機廃物から有機廃物の分離を容易にするために、有機廃物を包んでいる無機廃物は、有機廃物から剥がされる。これにより、固形廃物は、二次水簸および浮遊ステップにおいて、スクリューコンベアによって搬送することができ、廃プラスチックおよび廃織布は、後に続く手順で、スクリーニングおよび分離を行うことができる。

ステップ８、すなわち、二次水簸および浮遊ステップ（補助水簸および浮遊ステップ）。上記のステップから転送された廃棄物は、二次水簸および浮遊プールに送られ、通気および水簸される。水簸および浮遊プールの底部に溜まる大きな比重の固形廃物は、セディメント搬送手段によってセディメント洗浄装置に転送され、洗浄後に再生利用される。水簸および浮遊プールの中の小さい比重の廃物は、浮遊物搬送手段によって、次のステップに転送される。有機廃物スラリーを含む二次水簸および浮遊流体は、配管を介して酸性化および嫌気性処理槽に搬送される。

ステップ９、すなわち、均一に切断するステップ。上記のステップからの小さい比重の廃物は、更に切断されて、廃物の中の長いストリップは、完全に小片に切断される。すなわち、上記のステップから転送された比重の小さい廃物から、長いストリップの廃物が選別され、更に小片に切断される。従って、廃物の中の長いストリップは、完全に小片に切断され、次に続くステップの中で物質の輸送中に配管が閉塞されるのを防ぎ、酸性化および嫌気性処理後の後に、プラスチックおよび化学繊維の効果的な分離を確実にしている。上記の連続処理ステップの後に、このステップでの廃棄物は、全てのプラスチックおよび織布、およびいくつかの嫌気性廃物（嫌気性廃物の大部分は、破砕され、浮遊工程を経て酸性化および嫌気性処理槽に搬送される）を含んでいる。次に続くステップでの配管の閉塞を防止し、次に続くステップにおけるプラスチックおよび化学繊維のスクリーニングおよび分離を容易にするために、型抜きの方法を使用して、廃物の三次元寸法を、所定の範囲内に収めることができる。このようにして、プラスチックおよび織布の長いストリップを、実質的に除去される。

ステップ１０、すなわち、３次磁気分離ステップ（補助磁気分離ステップ）。上記のステップから転送された廃棄物は、再度、磁気的に分離される。廃棄物の中に残留している鉄屑は、分離されて、再生利用される。

ステップ１１、すなわち、酸性化および嫌気性処理ステップ。上記のステップから転送された廃棄物は、酸性化および嫌気性処理槽に転送される。槽の上部空間は、酸性化ゾーンである。槽の下部空間は、嫌気性分解ゾーンである。酸性化および嫌気性処理槽において、酸性化ゾーンは、液面の上に位置する乾性酸性化層と、液面の下に位置する湿性酸性化層とを備えている。嫌気性分解ゾーンは、嫌気性分解ゾーンの上部に浮遊層を、嫌気性分解ゾーンの中央部に混濁液体層を、また嫌気性分解ゾーンの下部に重いセディメント層を備えている。槽に中には、酸性化ゾーンの上部に対応して、１方向の供給入口が設けられている。１方向の供給入口からの入る廃棄物は、酸性化ゾーンの頂部表面の上に均一に撒かれる。重い物質の排出口は、嫌気性分解ゾーンの底部に設けられている。重い物質の排出口を通して排出された重い物質は、セディメント洗浄装置に搬送される。第１の固液出口は、嫌気性分解ゾーンの下部に設けられ、第２の固液出口は、嫌気性分解ゾーンの中央から上部にかけての場所に設けられている。バイオガス出口は、槽の頂部に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。液体入口もまた、槽の中に設けられている。本発明の酸性化および嫌気性処理槽の主機能は、廃物を酸性にすることである。更に、本発明は、嫌気性乾式発酵法と嫌気性湿式発酵法との両方の利点を有している。嫌気性乾式発酵法は、酸性化には連続しているが、換気を行うために、嫌気性反応には連続していない。嫌気性湿式発酵法は、酸性化には連続していないが、空気と直接接触することがないので、嫌気性反応には連続している。どちらの方法も、酸性化と、嫌気性反応とに対して最良に動作することはできない。本発明においては、酸性化ゾーンは、液面の上に乾性酸性化層と、液面の下に湿性酸性化層とを備えている。廃棄物は、乾性酸性化層において、完全かつ効率よく酸性化し、そして熱を発生させる。廃棄物は、湿性酸性化層の中で、更に酸性化し、嫌気性分解ゾーンの中に落ちてくる。嫌気性分解ゾーンの中では、廃棄物には、予備嫌気性反応が加えられ、バイオガススラリーへと変化する。小さな比重を有する廃棄物（木材、ポリフォーム等）は、湿性酸性化層の底面の下に浮遊しており、一定時間後に、第２の固液出口を通して排出することができる。このステップでは、第１および第２の固液出口は、交互に開放され、これにより、酸性化および嫌気性処理槽の中で、乱流が発生しないように、従って、槽の中における物質の層状分布構造を破壊しないようにすることができる。

ステップ１２、すなわち、選別および分離ステップ。酸性化および嫌気性処理槽の第１および第２の固液出口から排出された物質は、選別装置に搬送され、そこで、固形廃物は、粉砕され、嫌気性有機廃物は更に破砕され、プラスチックおよび化学繊維は、洗浄後にスクリーニングされて再生利用される。完全に嫌気性分解されていない廃物と混合されたバイオガススラリーは、次のステップに転送される。このステップは、密閉空間の中で実行される。バイオガスと空気との混合ガスジャーは、選別装置の中に設けられている。混合ガスジャーの混合ガス出口は、配管を介して、ガス発生器セットのガス入口に接続されている。このステップで選別されたプラスチックおよび化学繊維は、熱分解されて、燃料油の材料に使用される。

ステップ１３、すなわち、緩衝および調整ステップ。嫌気性廃物と混合されたバイオガススラリーは、緩衝および調整プールの中に一時的に格納される。上記のステップからバイオガススラリーを受容するための液体入口、他のステップから液体を受容するための補助の液体ポート、外部から補充の水を受容するための水入口、および次のステップに対して液体を供給するための液体出口は、緩衝および調整プールの中に設けられる。このステップは、密閉空間の中で実行される。バイオガス出口は、密閉空間の中に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続される。このステップにおけるバイオガススラリーの加熱装置の加熱手段は、ガス発生器セットからの冷却水、およびガス発生器セットからの排気である。バイオガススラリーの加熱装置は、公知の任意の熱交換器であってよい。

ステップ１４、すなわち、付加的な嫌気性処理ステップ。上記のステップから転送されたバイオガススラリーは、追加の嫌気性処理槽に充填され、嫌気性処理が行われる。バイオガス出口は、追加の嫌気性処理槽の頂部に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。スラッジ出口は、追加の嫌気性処理槽の底部に設けられ、スラッジ沈殿槽に接続されている。上澄み液出口は、追加の嫌気性処理槽の上部に設けられ、配管を介して、バイオガス排出槽、または酸性化および嫌気性処理槽に接続されている。上澄み液は、バイオガス排出槽を通して、液体の補充を必要とする先行のステップに帰還される。バイオガス排出槽のガス出口は、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。このステップでは、廃棄物の中の有機廃物に含まれるエネルギーは、完全に放出される。

ステップ１５、すなわち、スラッジ沈殿および濃縮ステップ。上記のステップからのスラッジは、スラッジ沈殿槽に充填され、沈殿される。スラッジ沈殿槽の中の上澄み液は、緩衝および調整プールに帰還される。沈殿したスラッジは、取り出されて再生利用される。例えば、スラッジは乾燥されて、肥料または石炭燃料の材料に使用される。このステップは、密閉空間の中で実行される。バイオガス出口は、密閉空間の中に設けられ、配管を介してバイオガス収集槽に接続されている。

この実施形態においては、上記のステップ、および関連する装置において必要とされる水は、高いＣＯＤを有する下水および廃水から得ることができる。従って、水の浪費を回避することができ、またある程度の量の廃水を処理することができる。従って、本発明により、重要な技術的進歩が得られる。

本発明においては、廃棄物の分類と選別とは、処置工程全体を通して行われるので、廃棄物を事前に分類する必要はない。従って、廃棄物の処分を行う上での制約の最大のボトルネックは、本発明の優れた実用性によって取り除くことができる。付加的な処理費用が発生せずに、重要な経済的利益を得ることができる。本発明によると、廃棄物に対して連続的に嫌気性処理方法を適用することができるので、大量の廃棄物を処理することができる。本発明はまた、例えば、廃プラスチック、廃繊維等の非嫌気性廃棄物は再生利用不可能であるという課題を、完全に解決することができ、これにより、廃棄物中の資源を完全に再生利用することができる。

本発明の原理、特徴、および利点について、上記において、説明した。当業者には、本発明は、上記に示す実施形態によって限定されるものではなく、これらの実施形態は、単に、本発明の原理を示すものであることは、理解しうると思う。様々な変更および修正は可能であり、これらは、本発明の精神および範囲から逸脱するものではなく、本発明の範囲の中に包含される。本発明の技術的な範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ定められるものである。

Claims (18)

1. 都市部および農村部における廃棄物の資源利用方法であって、
   前記資源利用方法は、酸性化および嫌気性処理槽と、付加的な嫌気性処理槽と、バイオガス収集槽と、ガス発生器セットとを備え、前記ガス発生器セットのガス入口は、配管を介して、前記バイオガス収集槽に接続され、
   前記資源利用方法は、
   収集された廃棄物を、廃棄物ホッパまたは廃棄物サイロの中に受容するステップと、
   前記廃棄物を、前記廃棄物ホッパまたは前記廃棄物サイロに均一に転送し、均一に分散させるステップであって、次に続く手順が連続的に実施され、前記次に続く手順の閉塞または中断を防ぐことができ、前記廃棄物ホッパまたは前記廃棄物サイロの中のゴミ袋は、引き裂かれ、大型の廃プラスチック、廃木材、廃織布は、引き裂かれて切断され、引き裂くことができない無機廃物は、有機棄物とともに、前記廃棄物から分離され、その後、前記引き裂かれて切断された廃棄物は、次のステップに均一に転送され、このステップにおいて処理された固形廃物の体積が、１次破砕ステップにおける破砕機の要求条件を満足するようになっている、均一に分散させるステップと、
   上記のステップから転送された前記廃棄物を磁気的に分離する、１次磁気分離ステップであって、鉄屑は、前記廃棄物から分離され、次に続く破砕処理を容易にし、前記１次破砕ステップにおいて前記鉄屑が破砕機を損傷させるのを防止し、前記鉄屑を、再生利用する、１次磁気分離ステップと、
   上記のステップから転送された前記廃棄物を破砕する前記１次破砕ステップであって、廃プラスチックおよび廃織布は、小片に切断され、固形廃物を覆っている鉄屑は分離され、いくつかの有機廃物は、粉砕されてスラリーになり、また、前記固形廃物は、１次浮遊ステップにおいてセディメント搬送手段によって搬送することが可能となるように、小さく破砕され、前記廃プラスチックおよび廃織布は、次に続く手順でスクリーニングおよび、分離することが可能になる、１次破砕ステップと、
   上記のステップから転送された前記廃棄物を、水簸および浮遊プールの中に入れ、通気および水簸を実行する、１次水簸および浮遊ステップであって、前記水簸および浮遊プールの底部に存在する比重の大きな固形廃物は、前記セディメント搬送手段によって、セディメント洗浄装置に転送され、洗浄後に再生利用され、前記水簸および浮遊プールの中の小さい比重の廃物は、浮遊物搬送手段によって、次のステップに転送され、有機性廃物スラリーを含む第１次水簸および浮遊流体は、配管を通して前記酸性化および嫌気性処理槽に搬送される、１次水簸および浮遊ステップと、
   上記のステップからの、小さい比重の廃物を更に切断して、前記廃物の中の長いストリップが完全に小片に切断されるようにする、均一に切断するステップ、または、前記上記のステップから転送された、小さい比重の前記廃物の中にある長いストリップの廃物を選択して、小片に切断するステップであって、次に続くステップで、物質輸送中に配管が閉塞されるのを防止し、酸性化および嫌気性処理の後に、プラスチックおよび化学繊維の効率的な分離を行うことを保証する、切断するステップと、
   上記ステップからの前記廃棄物を、前記酸性化および嫌気性処理槽の中に転送する、酸性化および嫌気性処理ステップであって、前記酸性化および嫌気性処理槽の上部空間は、酸性化ゾーンであり、前記酸性化および嫌気性処理槽の下部空間は、嫌気性分解ゾーンであり、前記酸性化および嫌気性処理槽の中で、前記酸性化ゾーンは、液面の上に位置する乾性酸性化層と、液面の下に位置する湿性酸性化層とを備え、前記嫌気性分解ゾーンは、前記嫌気性分解ゾーンの上部部分に、浮遊層と、前記嫌気性分解ゾーンの中位部分に混濁液体層と、前記嫌気性分解ゾーンの下部部分に重いセディメント層とを備え、また前記酸性化および嫌気性処理槽の中には、前記酸性化ゾーンの上部部分に対応して、１方向の供給入口が設けられ、前記廃物は、その供給入口から前記酸性化ゾーンの上面に均一に噴霧され、重い物質の排出口は、前記嫌気性分解ゾーンの底部に設けられており、そこを通して、前記重い物質は、前記セディメント洗浄装置に搬送され、第１の固液出力は、前記嫌気性分解ゾーンの下部部分に設けられ、第２の固液出口は、前記嫌気性分解ゾーンの中央から上部にかけての部分に設けられており、バイオガス出口は、槽の頂部に設けられ、配管を介して前記バイオガス収集槽に接続されており、また、液体入口も、前記槽の中に設けられている、酸性化および嫌気性処理ステップと、
   前記酸性化および嫌気性処理槽の前記第１および第２の固液出口から排出された物質を選別装置に搬送する選別および分離ステップであって、前記選別および分離ステップは、気密空間の中で実行され、固形物は、前記選別装置の中で、粉砕され、嫌気性有機廃物は、更に破砕され、プラスチックおよび化学繊維は、洗浄後、スクリーニングされ、再生利用され、完全に嫌気性分解されてはいない廃物と混合されたバイオガススラリーは、次のステップに転送される、選別および分離ステップと、
   嫌気性廃物と混合したバイオガススラリーを、一時的に緩衝および調整プールに格納する、緩衝および調整ステップであって、前記緩衝および調整プールには、上記ステップからのバイオガススラリーを受容するための液体入口と、他のステップからの液体を受容するための補助液体入口と、外部から補助水を受容するための水入口と、次のステップに対して液体を供給するための液体出口とが設けられ、前記緩衝および調整ステップは、気密空間の中で実行され、前記気密空間は、バイオガス出口を備え、配管を介して前記バイオガス収集槽に接続されている、緩衝および調整ステップと、
   上記のステップから転送された前記バイオガススラリーを、追加の嫌気性処理槽の中で嫌気性処理する、追加の嫌気性処理ステップであって、前記追加の嫌気性処理槽の中には、前記追加の嫌気性処理槽の頂部に、バイオガス出口が設けられており、配管を介して前記バイオガス収集槽に接続され、スラッジ出口は、前記追加の嫌気性処理槽の底部に設けられ、スラッジ沈殿槽に接続されており、上澄み液出口は、前記追加の嫌気性処理槽の上部に設けられ、配管を介して、バイオガス排出槽または前記酸性化および嫌気性処理槽に接続されており、上澄み液は、液体の補充を必要とする先行ステップに対して、前記バイオガス排出槽を通して帰還され、前記バイオガス排出槽のガス出口は、配管を介して前記バイオガス収集槽に接続されている、追加の嫌気性処理ステップと、
   上記のステップからのスラッジを、前記スラッジ沈殿槽の中で沈殿させる、スラッジ沈殿および濃縮ステップであって、前記スラッジ沈殿槽の中の前記上澄み液は、前記緩衝および調整プールへ帰還され、沈殿した前記スラッジは、取り出されて再利用され、前記スラッジは、乾燥されて、肥料、または石炭燃料の材料とされ、前記スラッジ沈殿および濃縮ステップは、気密空間の中で実行され、前記バイオガス出口は、密閉空間の中に設けられ、配管を介して前記バイオガス収集槽に接続されている、スラッジ沈殿および濃縮ステップとを備えていることを特徴とする資源利用方法。
2. 補助破砕ステップと補助水簸および浮遊ステップとは、前記１次破砕ステップと前記１次水簸および浮遊ステップとの後に、少なくとも１回追加され、
   前記補助破砕ステップにおいては、転送された小さい比重の廃物を更に破砕し、残留有機廃物は、粉砕されてスラリーになり、固形廃物は小さくされ、前記廃棄物中の無機廃物は、前記廃棄物中の有機廃物とは別にされ、次のステップにおける、無機廃物からの有機廃物の分離を容易とし、前記固形廃物は、２次水簸および浮遊ステップにおけるセディメント搬送手段によって搬送できる寸法とされ、廃プラスチックおよび廃織布は、次に続くステップでスクリーニングおよび分離ができる寸法とされ、
   前記補助水簸および浮遊ステップにおいては、上記のステップから転送された前記廃物を、２次水簸および浮遊プールの中で、通気および水簸を行い、前記水簸および浮遊プールの底部に存在する大きな比重を有する固形廃物は、前記セディメント搬送手段によって、前記セディメント洗浄装置に転送され、洗浄後に再生利用され、前記水簸および浮遊プールの中に存在する小さな比重を有する廃物は、浮遊物搬送手段によって次のステップに転送され、有機廃物スラリーを含む２次水簸および浮遊流体は、配管を通して、前記酸性化および嫌気性処理槽に搬送されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
3. 前記セディメント搬送手段は、スクリューコンベアであり、前記浮遊物搬送手段は、スクリューコンベアであることを特徴とする、請求項１または２に記載の資源利用方法。
4. 前記セディメント洗浄装置は、砂洗浄機であり、前記砂洗浄機からの洗浄液は、配管を通して前記酸性化および嫌気性処理槽に転送されることを特徴とする、請求項１または２に記載の資源利用方法。
5. 洗浄後の前記セディメントは、建材工場に搬送され、そこで建材に加工されることを特徴とする、請求項１または２に記載の資源利用方法。
6. 前記１次破砕ステップの後に、補助磁気分離ステップを更に備え、前記１次破砕ステップで処理された前記廃棄物は、更に磁気的に分離され、残留鉄屑は、前記廃棄物から分離されて再生利用されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
7. 前記酸性化および嫌気性処理ステップの前に、補助磁気分離ステップを更に備え、前記廃棄物は、前記酸性化および嫌気性処理槽に入る前に、磁気的に更に分離され、前記残留鉄屑は、前記廃棄物から分離されて再生利用されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
8. 全ての処理ステップは、関連機器によって、１つの閉じた作業場内で実行され、前記バイオガス収集槽および前記ガス発生器セットは、前記閉じた作業場の外部に配置され、前記閉じた作業場には、複数の負圧混合空気回収口が設けられ、配管を介して、前記ガス発生器セットの前記ガス入口に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
9. 前記負圧混合空気回収口は、前記作業場内で臭気が発生する場所、および／または臭気が前記作業場外部に放出される場所に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の資源利用方法。
10. バイオガスと空気との混合ガスジャーは、前記選別および分離ステップにおける前記選別装置の中に設けられ、前記混合ガスジャーの混合ガス出口は、配管を介して前記ガス発生器セットの前記ガス入口に接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の資源利用方法。
11. バイオガスラリー加熱装置は、前記緩衝および調整ステップにおいて、前記緩衝および調整プールの中に設けられ、次に続くステップにおける前記嫌気性処理の速度を速めることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
12. 前記バイオガススラリー加熱装置の加熱手段は、前記ガス発生器セットからの冷却水、および／または前記ガス発生器セットからの排気であることを特徴とする、請求項１１に記載の資源利用方法。
13. 前記均一切断ステップにおいては、型抜きの手段により、廃棄物を切断することを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
14. 前記酸性化および嫌気性処理ステップにおいて、前記第１および第２の固液出口は、交互に開放されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
15. 前記追加的な嫌気性処理ステップにおいて、前記上澄み液の中の前記バイオガスは、前記バイオガス排出槽の中に噴霧されることにより出て行くことを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
16. 前記選別および分離ステップにおいて選別されたプラスチックおよび化学繊維は、熱分解され、燃料油の材料として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
17. 都市部および農村部における廃棄物の資源を利用する方法に必要な水は、高いＣＯＤを有する下水および廃水から得ることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。
18. 前記スラッジ沈殿および濃縮ステップで取り出される前記スラッジは、乾燥されて肥料または石炭燃料の材料として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の資源利用方法。

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