JPH05194068A - 有機性廃物の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、特に有機性廃物の嫌気性消化のた
め、廃物を処理する方法、および装置を提供することを
目的とする。 【構成】 生の有機物質からなる廃物を、粥状物製造用
容器１３に入れ、水を加えてインペラ１４で攪拌し、粥
状物を作る。金属等の重い異物は閉じ込め室１８に集
め、プラスチック等の軽い異物はレーキ装置２２で取っ
て貯蔵箱２８に入れる。粥状物はふるい１７を通してポ
ンプ２９で汲み出され、攪拌反応装置３０に送られ、最
終的にはメタン反応装置４３に入れられてバイオガス４
９を発生し、個体は堆肥性残留物４６へと変換される。
インペラ１４の速度を処理段階に応じて変化させること
により、エネルギーの節約、および高効率が達成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、廃物中の生物性有機
物(biogenic organic constituents) 、特に有機性廃物
の分離されたもの、湿った廃物、残存廃物及び商業上の
廃物等を嫌気性消化（anaerobic digestion)するための
処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃物、特に家庭並び商業上の廃物の前処
理及び分別は、以前は殆ど分別手段でのみ行われてき
た。種々の断片が、その水分の含有量を実質上変化する
こと無しに分離されるようされてきた。通常の分別は、
分解手段、ふるい、空気分類及び手等の選別手段の種々
の組み合わせからなっている。このような手段の一例
が、ドイツ特許明細書(German Patent Specification)
３，０３７，７１４に開示されている。

【０００３】また、廃物材料を水により分離（hydrauli
c separation) することも提案されてきた。この水によ
る分離は、一つの独立した方法として、又は上に述べた
種類の分別プラントにおける一つの処理ステップとして
行われる。

【０００４】例えば、ドイツ公開公報(pulished German
Application) ３，３２５，５０４は、家庭の廃物、か
さばった屑、主として塵芥包装材料からなる商業上の廃
物や下水の軟い汚泥を処理し、かつ一部をリサイクルす
る方法を、その実行手段とともに記載している。そこで
は、先ず廃物材料が分解され、そしてふるいによって三
種の断片に分けられる。中位の大きさの断片を、水の満
たされた桶へ入れると、重い無機物質は底へ沈下し、一
方、軽量の物質は表面に上がろうとするので、それ等を
すくい取って堆肥にしたり、又は嫌気性消化をすること
ができる。

【０００５】同様の装置がドイツ公開公報３，８３６，
３７９に記述されている。これは湿った廃物に含まれる
有機性含有物を消化（digestion)するために、下水の軟
汚泥とともに処理する方法、及び廃物のなかの無機性及
び有機性成分を機械的に分離する装置に関する。その場
合、ふるい分けされた中位の大きさの断片は、スパイク
の付いたローラを備えた装置によって処理され、有機性
及び無機性の成分に分離される。

【０００６】ドイツ公開公報３，５００，１３２は、分
解されなかった軽量物質を、空気を吹きつけて空気作用
により混合した塵芥から分離し、貯水槽へ導くという方
法で、有機性成分の塵芥からの回収と分離を記述してい
る。そして、貯水槽では重い物質は沈下させられ、表面
で浮いている物質はゆるい流れによって排出手段へと運
ばれる。

【０００７】しかし、淀んだり、又はほんのわずかに流
れる水での廃物材料の分離は不満足な結果を生じるだけ
である。無機物質、殊に細かい物の沈殿速度は低いだけ
であり、また、有機物とほぼ同じ密度をもったプラスチ
ック材料を分離するのは不可能である。そのため、表面
に浮いた廃物材料を煮沸してその中の有機成分が細かい
ふるいを通るように粉砕可能にし、プラスチックのよう
な耐熱成分から分離すべきであると前記ドイツ公開公報
３，５００，１３２は示唆している。だが、その方法は
高価な装置を必要とするとともに、エネルギー消費が大
きい。

【０００８】その他の不利な点として、以下の点が挙げ
られる。この方法は、固体の量に比して非常に大量の水
が分離のために必要であり、この水は淀んでいるか、又
はわずかに流れるものである。そして、上記に提案され
た方法について、粒子性の有機又は無機物質が溶解され
あるいは懸濁され分散された水をどのように使用するの
か、又は純化するのかについては何の記載もされていな
い。

【０００９】生物工学的処理に先立って廃物を前処理す
るため、有機物質の大きさを、分離の前、中、後のいず
れかで減らして反応速度を増加させることは、特にバイ
オガスの生産が意図されているとき等に有用である。ド
イツ公開公報３，８３６，３７９によれば、ボールミル
が有機性の断片を分離された後で分解するのに使用され
る。ドイツ公開公報３，８３６，３７９には、ボールミ
ルでの分解により有機物質は粥状物を形成し、このよう
にして分解された有機物質は次には、下水の軟汚泥の消
化、又は農業上のバイオガス生産で知られる単相（sing
le phase) 消化を備えた通常のバイオガスプラントにお
いてのみ利用されるということが記載されている。

【００１０】一段階のバイオガス発生装置の操作に伴う
問題及び操作上の制限は文献において詳細に説明されて
きた。有機性固体の溶解（加水分解）が、メタンガスの
生成に先立って別個の装置で行われ、溶解した有機物質
のみがメタン発生装置に送られるようにすれば、遙かに
効率的なバイオガス反応装置系が得られることは知られ
ている。溶解された有機物質からメタンを生産するため
の効率的な反応装置系は既に商業的に入手可能である。

【００１１】だが、二段階の消化は無機廃物から有機廃
物を高い効率で分離する必要がある。そして、これ等の
有機物質は、その繊維状構造が保存される方法で分解さ
れる必要がある。そのためには、廃物の大きさを減少さ
せるのに今までに使用されてきた分解手段、特に上記し
たボールミルでは達成できない。だが、このような有機
廃物の分離は必然的に粥状物を生成し、溶解されない有
機固体を除去するのが困難になるとともに、その分離は
不運にも常に無機固体の大きさを過剰に減らすこととな
って、その結果望まないにも係わらず重金属が付随す
る。

【００１２】上記した分別手段は、消化できない物質
（ガラス、プラスチックのシート及びプラスチックの容
器、金属、石、砂）の分離のための使用のみに限られ
る。何故ならば、このような物質は湿気を持った有機物
質にしつかりとくっつき、密に混合しているからであ
る。そのため、前記の分別及び分解手段、並びにこれら
の手段を利用した処理方法は、生物工学的な利用を図っ
た廃物の処理には使用することはできない。

【００１３】廃物を前もって分別又は分解することな
く、粥状物製造機を廃物の湿式処理用に使用することが
できる。これは、例えばドイツ特許明細書２，０４７，
００６において述べられている。混合された廃物が連続
して粥状物製造機へ送られ、そこで、その材料は分解さ
れ、同時に繊維状に分離される。穿孔されたふるいによ
ってスラリーが懸濁液として連続して回収される。繊維
状の分離は生物活動による有機廃棄物、殊に紙や厚紙、
台所や庭の廃物に大きく作用する。インペラは、他の総
ての材料が破壊されるか又は切断されるように作られて
いる。ガラスは粉砕され、そしてアルミニウムはボール
状に固められ、それ等はふるいの比較的大きく穿孔され
た孔を通して、繊維を含んだスラリーと一緒に吸いださ
れて続く処理段階で分離される。無機及び金属断片は有
機物質からハイドロサイクロンによって分離されるの
で、粥状物製造機は固体濃度を低くして操作されねばな
らない。繊維状の分離又は分解することのできないこれ
等の消化不能材料は、底部にある開口部を経て特別な分
離及び洗浄装置に進み、そこで繊維は粥状物製造機へ再
循環するために分離される。

【００１４】無機質で消化不能物質の分解は、繊維状の
有機物質に意に反する全く反対の効果を与える。すなわ
ち、分解によって重金属が細かく砕かれ、最終生成物に
混入することから、農業用の土壌改良のために、その生
成物の使用をすることを制限するか又は除外しなければ
ならない。特に不利な点は、ガラスを粉砕することであ
る。なぜなら、破壊されたガラスの粒子は鋭利な端部を
有し、タンクやパイプに強い擦り傷をつけ、それ等を詰
まらせてしまうからである。

【００１５】粥状物製造機における廃物材料の処置にお
いて発生する特殊な問題には、大きいシートや容器の形
状をしたプラスチック材料によるものがある。廃紙の処
理においては、それに含まれている非生物学的物質は、
コードやワイヤーがロープを形成するような顕著な特性
を有し、ウィンチによってゆっくりと引き出される。だ
が、廃物紙の処理においてさえ、非生物学的物質の含有
量は非常に高くて、その方法は満足すべきものではな
い。ドイツ特許明細書３，５２５，０２６は、その目的
のためのレーキ装置について述べている。その記載によ
れば、このレーキ装置は、わずかの労力によって粗大で
重い廃物材料を確実にかつ連続的に除去できるとしてい
る。

【００１６】廃物の処理、特に残存の及び商業上の廃物
の処理においては、シート状の成分（プラスチックシー
ト）及びかさばったもの（容器、瓶）はロープを作らな
いということが仮定されねばならない。この理由から、
廃物材料内のリサイクル可能成分を回収する方法に関す
るドイツ公開公報２，４０６，４０４は、懸濁液の部分
的な流れによってプラスチックを粥状物製造機の外部に
運び出し、別の付加的な装置で繊維含有懸濁液と、土に
帰らない物質とを分離することを提案している。その場
合には、また、粥状物製造機における懸濁液が低い固体
濃度で操作されることが要求される。

【００１７】欧州特許０，２８６，１００は生物性有機
物からなる廃物の前処理と嫌気性消化についての方法、
及びその方法を実施するための装置を開示している。そ
の方法においては、土に帰らない断片が、先ず生の廃物
材料から除去される。それから前処理の段階において、
廃物内の有機性断片が、水又は液状の廃物の追加によっ
て軟化され、同時に廃物を分解するために水力学的及び
機械的な切断を受けるが、その繊維構造はほぼ保持され
る。これにより、重量で３乃至１５％の有機性固体を含
有する生の懸濁液を生じることになる。ひき続くアルカ
リ前処理においては、生の懸濁液は化学薬品を添加して
アルカリ状態に調節され、４０から６０℃に加熱され
て、２ないし１２時間その温度で保持される。アルカリ
前処理から回収された懸濁液は、ひき続き固体−液体分
離段階で、水に可溶性の生物学的物質を含んだ液体流
と、２０乃至５０重量％の有機固体を含んだ固体負荷流
とに分けられる。液体流は続いてメタン醗酵工程に行
き、固体負荷流は酸性条件下で、かつ中温性(mesophili
c)又は好熱性(thermophilic)の温度範囲で嫌気性加水分
解がされ、これによって得られた加水分解物はメタン醗
酵させられる。前処理として利用される粥状物製造機
は、同じ出願のドイツ公開公報３，７１１，８１３に開
示されている。

【００１８】そこに記載された装置及び有機性の繊維状
断片を分離する方法は、これらの繊維状断片にひき続い
て嫌気性処理を施したり、各消化不能物質をリサイクル
できるように回収する目的には使用できない。廃物材料
に含まれる消火不能物質が多くなるほどこの欠点が重大
になるということは解決されるべきである。何故なら
ば、懸濁液に浮いている消化不能物質のほんの僅かな部
分が粥状化操作の間に掬い取られるだけだからである。
重い物質の分離も又、特に、若し万一懸濁液中の固体の
濃度が可能な限り高ければ、不十分である。その上に、
消化不能物質には繊維状の物質が付着しており、この物
質を処分するか又はリサイクルする前に後処理によって
取り除かなければならない。

【００１９】結果として、有機性物質の粥状化及び繊維
状化にだけ必要とする時間よりも長い時間粥状物製造機
を動作させなければ、消化が不可能な物質を除去できな
い。だが、高速度で行われる長い時間の継続した操作は
電力消費並び擦り傷を増加させる。

【００２０】分離効果は懸濁液の固体濃度を減少させる
ことで改善されるのだが、これは、意に反してさらに高
価な器械を要求し、更に続く段階、特に固体−液体分離
段階や、固体の加水分解段階のために必要なエネルギー
を増大させてしまう。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上で
最初に説明した種類の方法及び装置で、溶解されている
有機性の構成要素及び有機性の繊維状の材料を、生命工
学的方法には利用できない物質から分離すること、及び
このような分離を徐々に、かつ高い効率で行える方法及
び装置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
は、有機構成物、特に有機性廃物の分離された試料、湿
った廃物、残存廃物及び商業上の廃物等の嫌気性消化の
ために廃物を処理する方法を、請求項１及び１５に記載
の構成により達成するととしている。本発明の他の特徴
は、各従属クレームから明確である。

【００２３】本発明による方法及び装置においては、消
化不能な物質、すなわち生物性有機物でない物は、軽度
な機械的な粉砕乃至破壊を受け、その分離を容易にす
る。その上に、ガラスのようなもろい材料の粉砕で必然
的に形成される研磨性の粒子による摩耗が減少する。

【００２４】また、有機性物質が前処理段階において粥
状化及び繊維状化され、繊維状物を含んだ懸濁液が回収
され、消化不能物質が分離され、そしてこれ等の操作
が、この目的のために特別に用意され、かつこのように
して得られた懸濁液からバイオガスを製造するためのプ
ラントに組み込まれた粥状物製造用の容器で連続して行
われるので、好ましいことに、前処理はわずかな摩耗と
比較的に低いエネルギー消費で済むことになる。

【００２５】消化が不可能な物質は完全に除去されるか
ら、懸濁液は続く処理段階において一層高度に消化され
得、そしてその方法によって形成される堆肥性残留物中
に重金属が含有するのを避けることができる。また、生
物性の有機成分は生の材料から効果的に分離されるの
で、分離された消化不能物質は処分されるか、又は高度
にリサイクルされることができる。

【００２６】

【実施例】本発明を、添付した図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明による方法を示す一覧図である。
生物性有機物質及び消化が不可能な他の物質からなる生
の塵芥は、通常は袋で供給される。この袋には生の塵芥
が、前以てわずかに分解され、かつほぐされた状態で入
っているが、バッグリッパー（a bag ripper）によって
口をあけられる。その後、鉄を含んだ金属は磁気分離器
によって分離され、リサイクルに供される。鉄を含んだ
金属がほぼ取り除かれた生の塵芥は次に、粥状物製造用
容器へ送られ、そこでは水、特に処理用の水が加えら
れ、塵芥は消化が不可能な材料をほぼ除外した生の懸濁
液を生成するために水力と機械力による切断がされる。
この懸濁液はポンプで汲み出され、粥状物製造用容器が
処理水で再度満たされるとき、重い固体が回収される。
水の密度より若干軽くて浮かんでいるか又は水面から突
出している消化不能な物質である軽量の物質が、取り除
かれ、そして固着している繊維などの生物性有機物質を
除去するために適宜に後処理が行われる。

【００２７】ポンプで汲み出された懸濁液は、高温でア
ルカリ性の下、ある種の廃物の熟成度を高めるために物
理的及び／又は化学的処理がなされる。

【００２８】もしこの任意の処理がされない場合は、懸
濁液は粥状物製造用容器から直接に固体−液体分離段階
へ転送される。そこで、懸濁液は液体流と固体含有流と
に分けられる。その固体−液体分離（１）は、懸濁液が
物理的及び／又は化学的処理された後にも行われる。枝
分かれした液体流は水可溶性物質を含み、そして固体負
荷流は２０乃至５０重量％の固体を含有する。

【００２９】液体流はバイオガスを生産するメタン発生
装置へ送られる。メタン発生装置からの排水は前処理段
階において粥状物製造用容器の処理水として、そして加
水分解反応装置における希釈用の水として使用される。
排水はこのように利用されるので、それが周辺の環境へ
排出されることはない。

【００３０】第１の固体−液体分離段階から回収された
固体流は次に、加水分解反応装置に直接か、又は物理的
及び／又は化学的処理、たとえばオゾンによる処理がな
された後に送られ、そして加水分解反応装置においてメ
タン発生装置からの希釈用の流出水と混合される。加水
分解の方法で形成された懸濁液は、加水分解された物を
加水分解されない固体から分離する固体−液体分離機
（１）に戻される。ついで、加水分解された物はメタン
発生装置へ送られ、そして固体は加水分解反応装置へ戻
される。固体−液体分離段階（１）によるその循環は、
処置された加水分解物がもはや溶解された有機物質の利
用可能な量がなくなるまで続けられる。

【００３１】その状態に達した時は、もはやその方法で
は利用され得ないこれ等の固体は、第２の固体−液体分
離機へ供給され、その分離機から固体は残りの有機物質
を好気性堆肥化処理からなる最終処理をする手段に供給
する。第２の固体−液体分離によって形成された液体流
は又メタン発生装置へ送られる。

【００３２】図２においては、装置の構成要素と、その
方法におけるそれ等の機能的な結合が概略的に示されて
いる。これによって、数個の装置の構成要素を処理の順
序にしたがって説明する。

【００３３】通常、廃物バッグで搬送される生の廃物
は、バッグリッパー１１に先ず通されて開けられ、生の
塵芥を取りやすくする。バッグリッパー１１から、生の
塵芥はコンベヤーベルト１２のようなコンベヤーへ移さ
れ、そして後者によって一括して粥状物製造用容器１３
へ収容される。ある種の生の塵埃又は廃物は、粥状物製
造用容器１３で処理される前に、消化が不可能な無機性
の物質を除去するためのふるい、粗大な又はかさばった
物体を除去するための分別、更には鉄を含んだ材料の磁
石による分離を受けることが望ましい。

【００３４】粥状物製造用容器１３は、廃紙を処理する
ために使用される粥状物製造機とほぼ同じように作られ
ている。この容器１３は、中央にインペラ１４を有して
いる。このインペラ１４は垂直軸の周りを回転し、図４
に示すように、モータ１５とベルトプーリとの間に掛け
られたＶベルトによって駆動される。モータの速度と、
それに依存したインペラの速度は、粥状物製造用容器１
３の各操作期間中、図示されていない電子的な制御器に
よって予め定められた値に調節される。

【００３５】粥状物製造用容器１３はインペラ１４の下
部の中央に、ふるい板からなる孔の開いたふるい１７を
備えている。ふるい１７の孔は、直径が約８乃至１２mm
である。重い物質の閉じこめ用の室１８が粥状物製造用
容器１３の底部に設けられ、上部ゲートバルブ１９と底
部ゲートバルブ２０によって画定される。重い物質を収
集して運び出すための貯蔵箱２１が、重い物質の閉じこ
め用室１８の下に配置されている。

【００３６】インペラ１４は円錐形である。インペラの
外側から約４５°で突き出ている案内板は、円錐の周辺
上を底部端から頭部端へ旋回しながら延びている。イン
ペラ１４の回転は粥状物製造用容器１３の内部にトロイ
ダル又はループ形状をした懸濁液の流れを作る。その流
れは底部では半径方向で外方に向かい、そして横方向の
小さい流れの成分をもっている。インペラ１４によって
得られる流れは懸濁液に作用する水力学的な切断力をも
たらし、そしてこの切断力によって生物性有機物質を繊
維状に分離する。

【００３７】レーキ装置２２は粥状物製造用容器１３に
接続しているとともに、歯列運搬設備２３を備えてい
る。該運搬設備は垂直に移動可能で、軽量物質をつかみ
取ることができるように、粥状物製造用容器１３の液面
２４の下へ沈められるようになっている歯列２３′を有
する。歯列運搬設備２３は図４の実線で示された浸入位
置から粥状物製造用容器の外部の点線で示された位置へ
と旋回運動可能なので、つかみ取られた軽量物質は、次
の処理のために歯列からシュレッダ２５の上へ投下され
る。それ等の物質は、図４に示すように、シュレッダ２
５の下部に配置されている振動分類機２６上で水が切ら
れ十分に分離される。振動分別装置２６から落ちてくる
水はポンプ２７によって粥状物製造用容器１３へ戻され
る。分離された軽量物質は、ついで、貯蔵用箱２８へ投
下され、運び去られる。

【００３８】軽量物質が粥状物製造用容器１３から除去
されると、生の懸濁液がポンプ２９によってふるい板１
７を通って吸い取られ、熱的及び化学的な前処理のため
攪拌反応装置３０へ送られると、該容器は生の塵芥又は
廃物の新たなバッチを受け入れ可能な状態となる。熱的
及び化学的な前処理によって液相内の溶解された有機物
質の含有量は増加し、そして懸濁液は低温殺菌を施さ
れ、かつより効果的に水切りがされる。熱的及び化学的
な前処理は５０乃至９０℃の温度で行われる。アルカリ
条件下で６０乃至７０℃で行うことが望ましい。アルカ
リ溶液３１、好ましくは水酸化ナトリウム溶液が、脂肪
が水可溶性の形に鹸化されるようにするため加えられ
る。

【００３９】熱的及び化学的前処理の後で、懸濁液はポ
ンプ３２によって懸濁液貯蔵タンク３３へ移される。そ
のタンクから懸濁液は休みなく、計量ポンプ３４によっ
て固体−液体分離機３５へ送られ、該分離機からは水に
溶解していた有機物質及び前処理によって溶解された有
機物質がポンプ３６によって貯蔵タンク３７へ送られ
る。懸濁液が水切りされるとき、すでに溶解されていた
有機物質は分離され、そして直ちにメタン発生装置へ供
給される。結果として得る液体流はリットル当たり２０
乃至４０ｇＣＯＤ（化学的酸素要求量）の濃度をもち、
そして懸濁固体が１％以下の残留物を含んでいる。

【００４０】固体−液体分離機３５で水切りされた固体
は、主として非可溶性の炭水化物、脂肪、タンパク質、
セルロース、及びリグノセルロースからなり、粥状物ポ
ンプ３８によって中温性又は好熱性の温度範囲で操作さ
れる固体−加水分解反応装置３９へ送られる。固体の加
水分解によって生物高分子物質は特別な加水分解微生物
により可溶性の化合物に分解される。固体は、攪拌可能
な懸濁液を与えるために、処理水４１の貯蔵タンクから
ポンプ４０で得られる処理水と混合される。

【００４１】加水分解の間、懸濁液は休みなくポンプ４
２によって固体−液体分離機３５へ送られ、そこで加水
分解により生産された物が分離され、これがメタン発生
装置４３へ送られてバイオガスを発生する。

【００４２】わずかな加水分解物質だけを含む懸濁液は
ポンプ４４によって第２の固体−液体分離機４５へ送ら
れて脱水される。脱水された固体４６は好気性堆肥化処
理がなされ、土壌の改良等に使用される。固体−液体分
離機４５において分離された液体はポンプ４７によって
貯蔵タンク３７へ送られ、そしてそこで固体加水分解装
置からの液体流と混合される。

【００４３】水に溶解している有機物質は、休みなく計
量ポンプ４８によって貯蔵タンク３７からメタン発生装
置４３へ送られ、そしてメタンバクテリアによってメタ
ンと二酸化炭素からなるバイオガス４９に変換され、メ
タン発生装置４３の上部から回収されてガスの利用され
る地域に供給される。メタン発生装置４３から出てくる
廃液は処理水の貯蔵タンク４１に集められて、粥状物製
造用容器１３へポンプ５０によって送られ、そこで廃物
材料又は生の塵芥を粥状化するのに使用される。また、
前述したように、この処理水はポンプ４０によって固体
加水分解反応装置３９へ送られる。

【００４４】本発明の方法に含まれている前処理段階つ
いては、さらに詳述する。生の廃物の１バッチが粥状物
製造用容器１３に供給される。図３はインペラ１４の一
連の運転期間を時間の関数としての速度、電力消費及び
液体レベルの記録で図示している。図３は１つのバッチ
を処置するために行われる１サイクルの運転を図示して
おり、このサイクルは各チャージについて繰りかえされ
る。

【００４５】粥状物製造用容器１３内の水と廃物材料と
を良く混合するために、インペラ１４を低速度で回転さ
せて粥状物製造用容器１３の中身を攪拌する。バッチの
量は粥状物製造用容器１３内の固体含有量が約１０％に
なるようにする。図３に示されたタイミングでは、最初
の運転期間は約５分である。インペラの速度が低いか
ら、この最初の運転期間の間は、非常に低い電力消費で
よい。

【００４６】粥状物製造用容器１３に１バッチ分が完全
に供給されると、インペラ１４は高速度で回転し、有機
物質は溶解され、繊維状に分離される。この結果、固体
有機物質は懸濁化され、セルに含まれている糖のような
可溶性物質は溶解される。特に、廃物が数日間貯蔵され
ているとき、微生物によって自然発生的に形成された脂
肪酸は溶解される。得られる懸濁液は１０乃至３５ｇ／
ｌのＣＯＤ（溶解されている）量を有する。８０乃至１
００ｇ／ｌに達する追加の有機物質は溶解されずに残
り、懸濁液の中に含まれる。インペラ１４は、軸方向成
分としては小さい流れを有するに過ぎず、底部で半径方
向外方に向いたトロイダルな流れをつくるので、懸濁液
内に水力学的な切断力が発生し、軟化された有機物質を
繊維状に分離する。インペラ１４が高速回転するので、
この第２の操作期間中に使用される電力消費は大きい。

【００４７】数分後、図３によれば５分後になるが、懸
濁液中の可溶な有機物質の濃度は飽和値まで上昇した。
高い電力消費の時間を延長して粥状化を続けても、溶解
する物質の増加はできないし、却って消化不能固体の好
ましからざる分解を生じる。実際に粥状化に必要とされ
るのは、５乃至１５分程度である。

【００４８】溶解操作の後で、懸濁液はポンプ２９によ
ってふるい板１７を通して攪拌反応装置３１へ吸いださ
れる。主としてプラスチック、レザー及び木材等の溶解
されなかった成分は、ふるい板１７によって分離され
る。汲みだしている間、図３から明らかなように、イン
ペラ１４の速度はエネルギーを節約するために低くさ
れ、望まれない分解を避けている。

【００４９】粥状物製造用容器１３には、続いて処理水
が満たされ、この間インペラ１４は低速度で回転され
る。処理水は処理水用タンク４１からポンプ５０により
運ばれ、通常の運転状態ではメタン発生装置４３の排水
が充当される。メタン発生装置では、粥状物製造用容器
１３において溶解されたか、又は固体加水分解反応装置
で加水分解された有機物質が反応し、メタンガスや二酸
化炭素を発生する。

【００５０】処理水を追加する間、粥状物製造用容器１
３内の重い物質は集められ、液体の流れによって開かれ
た重い固体を閉じ込める室１８へ移送される。この操作
期間中だけ操作される図示されてはいない排出制御器に
よって、重い固体のための閉じこめ室１８が、予め定め
られた時間間隔でシャッタ１９によって閉じられる。重
い固体のための閉じこめ室１８の中身は、ついで水で洗
浄され、シャッタ２０を開放して排出される。底部シャ
ッタ２０が閉鎖し、上部シャッタ１９が開かれたとき
は、閉じこめ室１８は再び重い固体を受け取る状態にな
る。貯蔵箱２１へ排出された重い固体はそこに集めら
れ、貯蔵箱２１が満杯になると処分される。

【００５１】次の表１には、上述の方法で分離された重
い固体の構成物が表されている。構成物を決定するため
に、重い固体のための閉じこめ室の中身は１バッチ分の
粥状化の後で取り除かれ、そして手で分別され、乾燥さ
れた。

【００５２】

【表１】

【００５３】軽量物質は、本発明に適したレーキ装置２
２によって取り除かれる。何故ならば、軽量物質を構成
している材料の密度は、水の密度とわずかに異なるに過
ぎないので、軽量物質は水面に突出するか液体中に浮
く、そこで歯列運搬設備２３は電気的又は水力学的な駆
動によって粥状物製造用容器１３の中へ完全に水面下に
没するまで下げられて軽量物質を取り除くからである。
インペラ１４と粥状物製造用容器１３の壁面との間の空
間は、歯列運搬設備２３で可能な限り完全に占有され、
この歯列運搬設備は歯列２３′が設けられた横支柱を有
するフレームを有し、各歯列は１０乃至１５cmの長さで
５乃至７cmの間隔をもち、前記横支柱から直角に延びて
いる。

【００５４】レーキ装置２２の幾何学的な運動は、レー
キが粥状物製造用容器１３から離反することができ、更
にその運動によってレーキが把持している軽量物質が落
下しないように作られている。レーキが粥状物製造用容
器１３の外部におかれ、そして歯列運搬設備２３が水平
位置に向けられたときだけ、軽量物質がふり捨てられ
る。この運動は、完全に自動的なシークエンス制御器に
よってレーキ装置２２に与えられ、ごくわずかな量であ
っても軽量物質が歯列２３′に保持されている限り続け
られる。

【００５５】上述した方法で分離された軽量物質の代表
的な構成物を、表２に示す。

【表２】

【００５６】軽量物質が粥状物製造用容器１３から取り
除かれて、該容器に廃物の新しいバッチを受入れる用意
ができる。軽量物質は直接、又は、シュレッダー２５か
振動分類機２６で処理された後、貯蔵箱２８へ投入され
る。

【００５７】懸濁液が回収されると、インペラ１４の速
度は、最初の期間における最小速度と同程度の、第１の
中間速度に落され、この間に、容器は処理水を充填され
る。その結果、必要とする電力消費も顕著に減少する。
粥状物製造用容器１３が処理水で満たされる第２の期間
として再び約５分を必要とする。この第２の期間及び続
くレーキ装置２２による軽量物質の除去の期間中は、イ
ンペラ１４は第２の中間速度で操作される。この第２の
中間速度は、懸濁液を回収する時の第１の中間速度と廃
物を供給する時の初期の速度との中間にある。

【００５８】このような操作と、速度制御のない操作と
を比較したエネルギーの節約量は、図３のハッチングさ
れた面積によって示すことができる。その節約量は本質
的に軽量物質の割合に依存しており、軽量物質の完全な
除去に必要とされる時間が長くなるほど、大きくなる。
例えば、４m³の容量をもった粥状物製造用容器１３にお
けるインペラ１４を駆動するのに必要とされる電力は、
溶解期間については約１０乃至１５kW/m³ であるが、軽
量物質が取り除かれる混合期間中では単に２．５乃至３
kW/m³ が要求されるだけである。次頁に示す表３は上述
した方法の有効性を示している。取り除かれた消化不能
物質（重い物質及び軽量の物質）の量が、同じ廃物が手
で分別されたとき取り除かれる量と比較されている。各
断片の除去は殆ど１００％である。このことは、上述の
方法で、高い比率の消化不能材料が取り除かれることを
意味している。

【００５９】

【表３】

【００６０】除去率（yield)は各断片の重量比を示して
いる。すなわち、装置で機械的に分離された各断片の重
量の、手で分別して回収した断片の重量に対する比であ
る。比較のために使用された２つのバッチは、同一の廃
物から代表的な試料をとることによって得た。１００％
からの偏差は、２０％という許容範囲内にあり、この偏
差は廃物材料の避けることのできない非一様性に起因す
る。

【００６１】次頁の表４では、湿った廃物（紙、ガラ
ス、金属及びプラスチックのような乾いたリサイクル可
能な物は別に集められた時に得られる家庭廃物の断片）
及び攪拌反応装置３０において有機廃物の分離された資
料の、熱的及び化学的処理に特徴的である結果が集めら
れている。熱的及び化学的処理によって、より一層の有
機性固体（ＯＳ）が溶解されることとなり、そして最初
の廃物材料と比較して生化学的処置で容易に変換される
物質量のメジャーである中性洗剤繊維（neutraldeterge
nt fibre)（ＮＤＦ）の含有量が増加する。

【００６２】

【表４】

【００６３】熱的及び化学的処理で溶解される量は、処
理のために設定した温度によって制御できる。次の表５
では、溶液中の有機物質の含有量の増加の代表的な値
が、種々の操作温度でのＣＯＤ及び固体含有量として示
されている。

【００６４】

【表５】

【００６５】固体−液体分離装置３５における懸濁液の
脱水によって、これに溶解されていた有機物質は取り出
されて直ちにメタン発生装置４３へ供給される。１０乃
至４０g ＣＯＤ／ｌの濃度で、溶解しない固体分を１％
以下の濃度で含んでいる液体の流れが形成される。

【００６６】固体加水分解反応装置３９における加水分
解によって生産される溶解された有機固体残留物（ＯＳ
Ｒ）の量、及び有機物質（ＯＳ）の含有量の減少の代表
的な値が、パーセントで次の表６に示されている。

【００６７】

【表６】

【００６８】上述したレーキ装置の代わりに、洗濯室５
１が軽量物質を取り除くために使用でき、それは粥状物
製造用容器１３に直接接続するか又はラインによって該
容器に連結することができる。洗濯室５１は、粥状物製
造用容器１３とゲートバルブ５２でときどき連通するこ
とのできる密閉した容器からなっている。

【００６９】生の懸濁液が粥状物製造用容器１３から取
り除かれるとき、ゲートバルブ５２が開かれて、軽量物
質は処理水によって粥状物製造用容器１３から洗濯室５
１へ移される。洗濯室５１は、水平シャフトに設けられ
たほぼ垂直なインペラ５３を備えている。インペラ５３
の背後には、細長いみぞで形成された孔の開いたふるい
５４が備えられ、細い繊維を含んでいる懸濁液がポンプ
５５によって該ふるい５４を経て取り除かれる。必要な
場合には、ポンプ５６がすすぎ用水としての追加の処理
水を供給するために操作され、追加された繊維含有懸濁
液が吸いだされる。洗濯室５１から吸いだされた希薄懸
濁液は粥状物製造用容器１３で次のバッチを溶解するの
に使用される水の一部となる。軽量物質は洗濯室５１か
らゲートバルブ５７を経て除去され、そして容器５８に
集められ、運び去られる。

【００７０】丁度、図４に示されたレーキ装置２２の使
用のときのように、洗濯室の使用によって消費電力の低
下が得られる。インペラ５３を駆動するのに必要とされ
る電力は粥状物製造用容器１３のインペラ１４を駆動す
るのに必要な電力に等しい。インペラ１４の運転はレー
キ装置２２の運転中続けられているが、然しながら洗濯
室５１からなる別の実施例においては、粥状物製造用容
器１３のインペラ１４は軽量物質を排除するために操作
される必要はない。

【００７１】洗濯室５１の使用は、繊維状有機物質が軽
量物質と深く混合していて、レーキ装置２２を採用して
も望ましい分離が得られないという廃物材料の処理にお
いて特に望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法の連続したステップを図示す
る一覧図である。

【図２】本発明の方法を実施するための装置の構成を示
す概略図である。

【図３】粥状物製造用容器の操作を図示するとともに、
時刻の関数としての種々の操作期間中における液体レベ
ル、消費電力及び速度を指示するチャートである。

【図４】粥状物製造用容器及び関連したレーキ装置を示
す概略図である。

【図５】図４に図示されたレーキ装置の代わりに洗浄室
を有する粥状物製造用容器を示す概略の構成図である。

【符号の説明】

１１ バッグクリッパ １２ コンベヤーベルト １３ 粥状物製造用容器 １４ インペラ １７ ふるい １８ 重い物質のための閉じ込め室 １９ 上部ゲートバルブ ２０ 底部ゲートバルブ ２１、２８ 貯蔵箱 ２２ レーキ装置 ２９ ポンプ ３０ 攪拌反応装置 ３３ 懸濁液貯蔵タンク ３５ 固体−液体分離機 ３７ 貯蔵タンク ３９ 固体−加水分解反応装置 ４１ 処理水の貯蔵タンク ４３ メタン発生装置 ４５ 固体−液体分離機 ４６ 脱水された固体 ４９ バイオガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オットカール ムック ドイツ連邦共和国 1000 ベルリン61、オ ラニエンシュトラッセ 45 (72)発明者 ハンス キュブラー ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン２、 ガーベルスバーガー シュトラッセ 85 (72)発明者 ローラント シュネル ドイツ連邦共和国 1000 ベルリン61、メ ッケルンシュトラッセ 71 (72)発明者 ローラント カルラ ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン45、 ライシュルヴェーク16 (72)発明者 マチアス ヴィルト ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン40、 カイザーシュトラッセ 46／３

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃物中の生物性有機物(biogenic organi
   c constituents) 、特に有機性廃物の分離された試料、
   湿った廃物、残存廃物及び商業上の廃物の嫌気性消化の
   ために廃物を処理する方法で、 （ａ） 生物性有機物を前処理で機械的に処理し、該有
   機物を選択的に溶解させたり繊維状に分離して該有機物
   を含む脱水が容易な懸濁液を形成し、個体濃度の調節に
   よって流体の力学的な作用を制御して前記前処理終了後
   に除去される前記有機物をあまり分解しないようにする
   と共に、有機物以外を除去する工程と、 （ｂ） 前記懸濁液を嫌気性消化処理によってバイオガ
   スと、堆肥性残留物質とに変換する工程と、 からなることを特徴とする有機性廃物の処理方法。
2. 【請求項２】 前記前処理段階において、溶解され又は
   繊維状に分離された有機物質を含有する懸濁液が断続的
   に回収され、残った消化不能物質が水で、できれば処理
   水で、ざっとかたづけられ、それによって重い固体が遠
   心力を利用して分離され、懸濁液の表面へ突出したか又
   は該懸濁液中に浮いた消化が不可能な軽量物質をすくい
   取るか又は漉すことを特徴とする請求項１記載の有機性
   廃物の処理方法。
3. 【請求項３】 前記機械的処理が回転インペラを有する
   粥状物製造用容器で行われ、かつ該インペラの速度は、
   粥状化処理及び分離処理の各期間において、生物性有機
   物質でない消化不能物質の穏やかな処理をすることを特
   徴とする請求項１記載の有機性廃物の処理方法。
4. 【請求項４】 各バッチについての前記前処理におい
   て、インペラが粥状物製造用容器を処理水で満たしてい
   る間は低速度で運転され、続く溶解操作の間では高速
   で、そして懸濁液が回収され、構成水、できれば処理水
   を供給する続く期間においては第１の中間速度で運転さ
   れて、軽量物質の除去の間は第１の中間速度より小さい
   第２の中間速度で運転されることを特徴とする請求項３
   記載の有機性廃物の処理方法。
5. 【請求項５】 前記前処理中少なくとも溶解操作の始
   が、粥状物製造用容器内の懸濁液のトロイダル又はルー
   プ形状の流れと協同して行われることを特徴とする請求
   項１記載の有機性廃物の処理方法。
6. 【請求項６】 前記軽量物質になお固着している繊維性
   材料が取り除かれ、粥状物製造用容器へ戻されるため
   に、すくい取られたか又は漉された軽量物質が追加的な
   水、できれば処理水での洗浄処理をされることを特徴と
   する請求項２記載の有機性廃物の処理方法。
7. 【請求項７】 前記懸濁液が前処理段階で形成され、該
   懸濁液の生物性有機物の含有量とその固体含有量との比
   が、処理されるべき廃物材料における前記した比を越え
   ていることを特徴とする請求項１記載の有機性廃物の処
   理方法。
8. 【請求項８】 前処理段階で形成された懸濁液が、化学
   薬品の添加によってアルカリ範囲のｐＨ値に調節され、
   ４０乃至９０℃、できれば６０乃至７０℃に加熱され
   て、その温度で１２時間に至るまでの間保持されること
   を特徴とする請求項１記載の有機性廃物の処理方法。
9. 【請求項９】 前記(b) の工程において、懸濁液が固体
   −液体分離段階で水可溶性の有機物質を含有する液体流
   と、５０重量％以下、できれば２０乃至５０重量％の固
   体を含有する固体負荷流とに分けられ、 液体流はその後メタン醗酵させられ、 固体負荷流は中温性(mesophilic)又は好熱性(thermophi
   lic)の温度範囲で個体の嫌気性加水分解がされる、 ことを特徴とする請求項１記載の有機性廃物の処理方
   法。
10. 【請求項１０】 分離段階が、固体負荷流がその後好気
    性堆肥化処理できる程度に固体を含有するよう操作され
    ることを特徴とする請求項９記載の有機性廃物の処理方
    法。
11. 【請求項１１】 繊維含有固体が少なくとも１段の固体
    加水分解反応装置で可溶性の有機物質に変換され、加水
    分解は並列に連結された反応装置においてでも、又は固
    体への特別な微生物の接種の結果としてでも生産される
    外部の酵素の添加で遂行され、溶解された物質は連続し
    て又は間欠的に取り除かれて、メタン醗酵工程へ供給さ
    れることを特徴とする請求項１記載の有機性廃物の処理
    方法。
12. 【請求項１２】 追加の機械的、化学的又は熱的処理、
    またはこれらの処理の組合わせが、有機繊維状物質の加
    水分解能を高めるため、及び溶解された有機物質からの
    加水分解不可能な固体の分離を容易とするために行われ
    ることを特徴とする請求項１１記載の有機性廃物の処理
    方法。
13. 【請求項１３】 すくい取られたか、又は漉された軽量
    物質が大きさを小さくされ、そしてなお固着している残
    りの繊維物質の何れをも取り除くために洗浄されること
    を特徴とする請求項２記載の有機性廃物の処理方法。
14. 【請求項１４】 軽量物質が締め固められ、かつ締め固
    め用手段で脱水されるとともに、絞り出された水は粥状
    物製造用容器に戻されることを特徴とする請求項１３記
    載の有機性廃物の処理方法。
15. 【請求項１５】 請求項１による方法を実行する装置
    で、回転速度が固体の濃度に応じて制御されるインペラ
    （１４）を備える粥状物製造用容器（１３）を有するこ
    とを特徴とする有機性廃物の処理装置。
16. 【請求項１６】 前記インペラ（１４）が粥状物製造用
    容器（１３）内の懸濁液にトロイダル及び／又はループ
    形状の流れを生ずるように作られていることを特徴とす
    る請求項１５記載の有機性廃物の処理装置。
17. 【請求項１７】 溶解され、かつ繊維状に分離された生
    物性有機物質の懸濁液を取り除くためのふるい板（１
    ７）が、垂直に向いたインペラ（１４）の下部に設けら
    れていることを特徴とする請求項１５記載の有機性廃物
    の処理装置。
18. 【請求項１８】 軽量物質をすくい取るか又は分離する
    レーキ装置（２２）が粥状物製造用容器（１３）に付随
    していて、歯列（２３′）を有し、かつ、該歯列が軽量
    物質を捉えるように垂直方向に調節可能であるととも
    に、粥状物製造用容器（１３）の液面（２４）の下へ沈
    められるように適応させられる歯列運搬設備（２３）か
    ら構成され、さらにレーキ装置（２２）は、軽量物質が
    取り除かれ得るように旋回軸について粥状物製造用容器
    （１３）の外側へ移動することができ、そして歯列運搬
    設備（２３）はその軽量物質をふり捨てるまで傾けられ
    ることを特徴とする請求項１５記載の有機性廃物の処理
    装置。
19. 【請求項１９】 シュレッダ（２５）がレーキ装置（２
    ２）で取り除かれた軽量物質の大きさを小さくするため
    に設けられ、そしてその後になお固着している残存繊維
    材料の何れをも洗い流すための振動分別器を備えている
    ことを特徴とする請求項１８記載の有機性廃物の処理装
    置。
20. 【請求項２０】 軽量物質が水と一所に垂直に向けられ
    たインペラを備えた洗濯室へ移動可能であるとともに、
    水及び軽量物質になお固着している繊維材料の何れもが
    該洗濯室からふるいを通って回収され、粥状物製造用容
    器（１３）へポンプによって戻されるよう適応させられ
    ることを特徴とする請求項１８記載の有機性廃物の処理
    装置。
21. 【請求項２１】 粥状物製造用容器（１３）での溶解操
    作が、４０と９０℃、できれば６０と７０℃との間の温
    度で行われるように形成され、予め熱せられた水が懸濁
    液を加熱するのに使用されることを特徴とする請求項１
    ５記載の有機性廃物の処理装置。