JPH05500908A - 液体により比較的固い物質から少なくとも１つの成分を取り出す方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液体により比較的固い物質から少なくとも１つの成分を取り出す方法及び装置発 明の分野及び従来技術 本発明は、液体により比較的固い物質から少なくとも１つの成分を取り出す方法 及び装置に関するものである。

本発明は、液体により比較的固い物質から１一つまたはそれ以上の任意の成分を 取り出すことが望まれ、かつ可能にすることに関連する全てに適用されることを 意図している。比較的固い物質は、例えば、環境のために危険な物質により形成 されており、特に環境に有害な成分は、その結果として生起する破壊、不動聾化 （ｐａｓｓｉｖａｔｌｏｎ　）　、最終的貯蔵等のために、物質から分離されな ければならない。

本発明の特別な適用はメタンガスの発生に関するものである。この場合、液体は 水が好ましく、除去されるべき成分はメタンガスであり、比較的固い物質は、熟 成（ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　）過程、例えば、嫌気的過程に適用される生物学的物 質である。

水の如き液体により成分が比較的固い物質から溶解されることは周知である。

環境に有害な成分が雨や地下水による水の流路て地面周囲に拡がることを防ぐの は非常に困難なので、例えば、ごみ処理プラントでは難問題である。腐敗や熟成 過程でメタンガスが生成されること自体は周知であり、そのため、多くの提案が 成されている。このような提案の１つは、回転ドラムを高温にして、メタンガス の関連した回収と共に、生物学的廃棄物の急速な分解を達成することを含んでい る。他の提案によれば、水はピートムーアに掘られた管を通して循環することを 生しさせ、この水は、次にメタンガスをピックアップするよう意図され、メタン ガスは水から分離される。他の試みては流動体床の使用を必要としている。

ここまで紹介した提案の共通課題は、経済的見地から殆ど成功していなかった。

装置それ自身が極端に高コストで、メタンガスの回収の高い効果が得られず、比 較的単純な設備は効率が低く、相対的に適度な投資と運転コストに一致する回収 ができなかった。

発明の概要 本発明の目的は、例えばメタンガスの如き成分が、液体により比較的固い物質か ら分離されるべき手段による方法及び装置を提案することである。方法と設備の 実現は、高い分離効率を提供し、相対的に低い投資と運転コストを伴うことを予 め想定している。

この目的は、添付した請求の範囲、予め請求項】−及び３て明らかにした特徴に より本発明に関し達成される。

したかって、比較的固い物質は、チャンバ内に置かれ、液体は井戸内に最終的に 集まるように下方向に物質を通して継続的に通過させ、そこから分離装置に移送 される。

請求項４て明らかな如く、設備は、チャンバを少なくとも部分的に地面より下方 に設置することによるのが特に好ましい状態で実現できる。この関連で、チャン バは、例えば岩空洞（ｒｏｃｋ　ｃａｖｉｔｙ　）て形成される（請求項５）。

この可能性は、消費の削減及び油の減少された貯蔵により現時点て使用されてい ない多数の岩空洞が生している事実からも特に興味深いものである。岩空洞ある いは少なくとも部分的に地面より下方にある他のチャンバが使用されている場合 、本発明の特徴は、課題のあるチャンバ内にこのような方法で井戸が設けられて おり、これはチャンバ内に漏水した地下水が、多分物質を通過した後、井戸に達 し、そこで井戸とそこから液体が搬送されることは、地下水がチャンバの周囲に 下がることになる。換言すれば、地下水はチャンバ内に流入させ、井戸はむしろ チャンバから流出させるようにする。チャンバ内の比較的固い物質が、環境に有 害な成分を含んでいるならば、チャンバからの流出は、環境破壊の結果をもたら す。生物学的物質からのエネルギイの使用は、燃焼による高い度合い（ａ　ｇｒ ｅａｔ　ｄｅｇｒｅｅ）を生しさせる。しかしながら、このような燃焼は、多く の場合、燃焼ガスが起因となる公害が拡がるので、環境的見地から疑わしいもの である。さらに、例えば樹皮、泥炭等の生物学的物質は、今日高い湿気を含んだ 成分で大量に燃焼されるので、エネルギイのかなりの量は水蒸気として失われる 。本出願が熟成ガスの製造に使用されるときは、エネルギイの回収は乾燥物質の 約５０〜７０％である。これは、約７０％の湿気のある成分て、ブレークポイン トがあることを意味し、それ以上では、エネルギイの回収は固形燃料の燃焼にお けるよりも、メタンガスの生成における方がより高い。燃焼を控えることにより 得られた環境上の利点は、それらに付は加えられるべきである。例として、本発 明は以下の物質からメタンガスを回収するために使用できることを述べることが できる。

−６０％以上の湿気成分を有する樹皮。

−約６０％の湿気成分を有する未乾燥の木端。

−約６０％の湿気成分を有する砕かれた泥炭あるいは砕片の泥炭を粉砕したもの 一変藁等の農業廃棄物 一農場、乗馬学校、競馬場の糞 一廃水処理プラントからの汚物 −ごみ処理プラントからの堆肥細片 −湿った鋸屑 一製紙工場からの繊維残留物 一低品質石炭の運搬で湿って汚染された細片−庭のごみ −化学的あるいはバイオ化学的工業から造られた生物化学的残留物本発明の使用 に際しては、熟成過程は、熟成下で比較的固い物質の透水のために、嫌気性条件 下で進行するよう意図されている。熟成物質におけるメタンガスの生成が停止し たり、経済的に興味あるレベル以下に減少する時は、残留物質はチャンバから除 去され、例えば、土壌改良物質（プラント肥料）として使用される。しカルなが ら、熟成された生物学的物質が、環境に有害な成分を含んでいるものであるなら ば、長期間または最終貯蔵用にチャンバ内に残留物質を残すことも可能である。

熟成の微生物学的過程からの残留物は、栄養成分に富んだ乾燥物質で、開始時の 物質と比較して、重量においても同様に、容量においてもかなり減少している。

その上、消化（ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　）ガスは排気され、メタンガスと二酸化炭 素の混合物である。熟成から回収されるガスにおけるエネルギイ成分は、開始時 の物質の乾燥物質中のエネルギイ成分の５０〜７０％に相当する。残留物質が土 壌改良剤として使用される場合の利点は、アルカリ性（ｂａｓｉｃ　）になるこ とである。土壌改良剤に適した残留物質の成分を得るために、適当な化学薬剤か 熟成後に残留物質に添加されるか、さもなくば、この化学薬剤は熟成前に開始物 質に添加される。

図面の簡単な説明 添付された図面を参照して、本発明の具体的実施態様のより詳細な説明を以下図 １は本発明に係わる装置を垂直かつ模式的に示す断面側面図、図２は液体の循環 を示すブロックダイアグラムである。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明に関する装置は、水により、嫌気性の熟成しやすい（ｄｌｇｅｓｔｌｂｌ ｅ）生物学的物質から熟成（ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　）ガスを回収するのに適応す るものとして説明する。

本装置は、垂直にかなりの厚さを有する層に、生物学的物質２を受け入れるチャ ンバ１を備えている。３で一般的に示す井戸は、チャンバ１内に配設され、この 井戸は、生物学的物質の下部の領域あるいはそれより下方において、水の浸透性 のある構造を有している。実際に、井戸３の内部スペースは、管構造４によって 画成され、管構造は垂直軸を有し、その下部は、井戸に水を入れる開口５を備え ている。

生物学的物質に水を供給する装置６があり、水は重力により物質層２を通って下 方に移動し、熟成作用下で物質から熟成ガスを取り出す。供給装置６は、散布装 置の特徴を有し、水を噴霧して物質層２の上部表面に比較的均一に散布する。

装置７は、井戸３の下部に入っている熟成ガスを含む水を、分離装置８に運搬す るために設けられている。供給装置７は、作動位置が水面下で井戸３の底部に近 接して下げられ、管９を介して地面１０上に適切に設置された分離装置８に水を 汲み上げる、例えば、水没可能なポンプの如き、適当なタイプのポンプを備えて いる。装置８はそれ自体周知のものであり、その特定の構造は本発明の一部分を も形成するものではない。しかしながら、装置８は、水から熟成ガス、少なくと もメタンガスを分離することができるように設置され、水は装置８から管１１を 介して散布装置６に戻り、この水は再度生物学的物質層２に散布される。分離さ れた熟成ガスあるいはメタンガスは、燃焼目的あるいはその他に使用されるよう 装置８から適当な受容器に移送される。

チャンバ１は、実施例全体において、少なくとも部分的に地面１０の下方に設置 される。より明確には、チャンバは、実施例において、かなりの容積を有する岩 空洞（ｒｏｃｋ　ｃａｖｉｔｙ　）で形成されるように意図されている。このよ うな岩空洞は長さく水平方向の拡がり）１６０ｍ、幅２０ｍ及び高さ３０ｍであ ることが実施例として挙げられている。この岩空洞がこのような容積を有し、使 用される井戸３が円形もしくは円形に近似した形状であるならば、幾つかの井戸 ３が連続的に配列されるのは明らかである。代わりに、１つまたはそれ以上の井 戸は、水平方向における岩空洞の長手方向に、平行で一定方向に長めの寸法を持 つ横長断面で配列することができる。

分離装置８と散布機６／ポンプ７間の管９．１１は、チャンバ１の上部と地面間 の垂直チャンネル１２内に適切に通っている。

井戸外套４は、開口５を設けた水浸透部の上方に、１３で指示される水下浸透部 を有し、生物学的物質に対向して配置されるよう意図されている。したがって、 水は、上部井戸部１３に沿って井戸スペース３に入ることはできないが、この水 は、上部１３に沿って、生物学的物質２を通って入らなければならず、井戸３に 入ることができないが、その底部域の開口５を通って入ることができる。井戸外 套４の水浸透部は、固形成分、少なくとも大きめの固形成分が、生物学的物質か ら開口５を通って井戸に到達して入り込むのを防ぐ能力を有するフィルタ層１４ で覆われている。フィルタ層１４は、濾過分野ではそれ自体周知の技術に関し、 例えば種々の破砕石からなるものである。図１で示す如く、フィルタ層１４は、 生物学的物質層２に対する上部円錐状境界面を有し、該境界面は、上方向かつ井 戸シャフト３の垂直軸に向かう方向に収束している。

地下水レベルは、図１において破線１６で示されている。井戸３及び岩空洞１が 配設されているので、例えば、壁の亀裂から漏洩して岩空洞１内に入った地下水 は、生物学的物質２を通過した後、井戸３内に到達する。換言すれば、井戸３及 びポンプ７によりそれから移送される液体は、図１に示す状態において、岩空洞 １の周囲で地下水が低くなっていく。したがって、岩空洞１の周囲の地下水に関 することと同様に、井戸３は、散布袋［６を介して生物学的物質層２に下方向に 通過することによる水に関する沈下した（ｓｕｎｋ）井戸の原理にしたがって作 動するであろう。周囲に漏水している青空洞内の生物学的物質２からの汚染され た水あるいは液体よりも、地下水は岩空洞１内に配設された井戸シャフト３に流 れ込む傾向があるので、岩空洞１内の環境に有害な物質があると、地下水レベル に対する沈下した井戸の機能は特に重要である。

さらに、図１から、岩空洞１が海あるいは湖１７、その表面は１８で示す、の近 くに配置することが考慮されているのが明らかである。このように設置すること は、地下水流が海や湖の近くでは少ないので好ましい。

給水装置６が設けられているので、井戸シャフト３の上端側の物質層２の上面に 水を散布する。

通路またはシャフト１２が井戸３上に直線的に設けられていることは適切である 。これにより、井戸外套４は、岩空洞１内に先ず導入され、層１４のフィルタ物 質が地面１０から通路１２を通った先端についている。類似した方法としては、 生物学的物質２が開口またはシャフト１２を通して、井戸シャフト３の障害を避 けるように考慮された手段が先端についており；井戸外套４の上端にカバーが設 けられている。それまではなく、ポンプ７は、井戸内に低く置かれ、ポンプの上 下運動は、通路１２と井戸シャフト３を通って下方に延びる適当なガイドで調整 されている。給水装置６もその後搭載された。工程中の物質２の容量の減少のた めに、生物学的物質の１回毎あるいは連続的補充が必要になる。この装置が設計 されたので、工程を中断することなく、即ち、構成要素６，７と管９，１１を取 り外すことなく、先端につけることにより開口シャフト１２を通してそのような 補充ができる。

熟成後の生物学的物質の残留物が土壌改良剤あるいはその他に使用されるならば 、模式的に示された通路１９を通して岩空洞１の内部に運搬機械及び／または車 両が出入りできることは妥当である。他の一塊の物質は、青空洞内でその後熟成 される。

生物学的物質は、当然、バンドコンベヤ、スフラッパコンベヤ、エレベータまた はその他周知の運搬装置で、青空洞内に供給されて散布される。

岩空洞から排気される意図しないガスを避けるために、図１に示される開口１２ 内及び／または地面上の雰囲気に対して他に生じた開口や少なくともしばしば開 口しなければならないこのような開口に、空気をカットするゲートフィーダ、ギ ロチン式ダンパ等の閉塞機を設けるのが適切である。

図２のダイアグラムには、装置内の水の循環が示されている。給水装置６は、生 物学的物質２上に水を供給し、それを通る水は熟成ガスを取り込みながら通過す る。そして、水が混入したガスは、フィルタ層１４を通って通過し、開口を通っ て井戸３に到達する。そこで、水はポンプ７により汲み上げられ、分離装置８へ 運ばれ、そこから分離された熟成ガス／メタンガスを２０で排気する。ガスから 遊離された水は、給水装置６に供給され、同様の方法で、循環が続行する。

本発明は、勿論説明した実施例のみに限定されるものではない。既に指摘したよ うに、本発明は、何等かの比較的固い物質から任意の液体により集めることがで きる任意の成分を、任意の液体により分離するために使用することができる。

本発明に関連して問題となる固形物質は、重力の影響下で水による浸透があるも のである。したがって、固形成分を有する一般的な微粒子からなる物質は、通常 は問題があるけれども、比較的固い物質は、少なくとも部分的に液体であること もできる。フィルタ層１４の目詰りを避けるために、「バック方向」に水あるい は空気を勢い良く流すことを行うこと、即ち、勢い良く流すことは、井戸３を介 して、フィルタ層１４を通って、物質層２に入ることにより行うことが可能とな る。ここで用いられる「井戸」の語は、液体を集めるチャンバや空洞のいかなる タイプをも示している。−例として、井戸は、垂直に延びたシャフトの特徴を有 する必要は全くない。代わりに、井戸は、水平に最も長く延びるようアレンジさ れたことである。最後に、本発明は、岩空洞の形態でチャンバ１に適用されるも のでは全くない。したが７て、チャンバ１は、地面の上部あるいは下部に設置さ れる任意の水槽あるいはコンテイナにより限界を定めることができる。その上、 チャンバ１は、例えば、海や湖の岸で補充するのに関連して、水に範囲を定める こ止ができる。さらに、チャンバ１は、相対的に水の密度が高い地面に穴を掘る ことにより得られ、この場合、地下層自体がチャンバ１の境界面を形成する。ま た、本発明の他の修正も本発明の範囲内で可能となる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．物質はチャンバ（１）内でかなり垂直に延びる層（２）内に配設され、物質 層（２）の下部の領域あるいはそれより下方に液体浸透構造を有する少なくとも １つの井戸（３）を設け、液体が物質を通って移動し、それにより物質の成分を 運ぶために、層（２）の少なくとも一部より上部レベルで物質に液体が供給され 、物質（２）を通って下方に移動後、井戸（３）内に到達する液体は、液体から 成分を分離するために分離装置（８）に運搬されることを特徴とする液体により 比較的固い物質から少なくとも１つの成分を取り出す方法。
2. ２．前記液体は水であり、前記成分はメタンガスであり、前記物質は熟成過程に 適用される生物学的物質であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．かなり垂直な厚さのある層内に物質（２）を受け入れるチャンバ（１）と、 チャンバ内に設けられ、物質層の下部の領域あるいはそれより下方に液体浸透構 造を有する少なくとも１つの井戸（３）と、物質に液体を供給し、該液体が物質 層（２）を通って下方向に移動し、成分を運び出す装置（６，１１）と、液体か ら成分を分離する装置（８）と、分離装置に井戸（３）内に到達する液体２を運 ぶ装置（７，９）とを備えていることを特徴とする液体により比較的固い物質か ら少なくとも１つの成分を取り出す装置。
4. ４．前記チャンバ（１）は少なくとも部分的に地面（１０）より下に設けられて いることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. ５．前記チャンバ（１）は岩空洞であることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. ６．前記チャンバ（１）は少なくとも下部が地下水レベルよりも下に設けられて いることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
7. ７．前記井戸（３）及び前記チャンバ（１）が設けられているため、チャンバに 入る地下水は、物質（２）を通過した後、井戸（３）に到達し、井戸及び液体運 搬は地下水がチャンバ位いに下がることを特徴とする請求項３−６のいずれか１ つに記載の装置。
8. ８．前記井戸（３）は、垂直シャフトの性格を有し、液体浸透下部の上方に、物 質（２）に対向して配置される上部液体不浸透部を有していることを特徴とする 請求項３−７のいずれか１つに記載の装置。
9. ９．前記井戸（３）の水浸透部は、固形成分、あるいは少なくとも大きめの固形 成分が井戸に到達して入り込むのを防ぐ能力を有するフィルタ層（１４）で覆わ れていることを特徴とする請求項３−８のいずれか１つに記載の装置。
10. １０．前記液体は水であり、前記成分はメタンガスであり、前記物質（２）は熟 成過程に適用される生物学的物質であることを特徴とする請求項３−９のいずれ か１つに記載の装置。