JPH10510154A - 都市固形廃棄物処理設備及び乳酸製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 廃棄物を処理する方法に関し、都市固形廃棄物は分離されて処理され、再利用可能なゴム、金属、プラスチック、ガラスが取り出され、廃棄物における残りの有機部分が乳酸及びその他の化学製品を作るために利用される。ある一つのプロセスでは前処理工程において希硫酸を用いて、製造された乳酸を汚染したり廃棄物から得られる糖の発酵を阻害する重金属を廃棄物のセルロース成分から減少する。別のプロセスでは、都市固形廃棄物のセルロース成分中にある重金属は、硫酸を用いた加水分解後に、イオン交換プロセスにより除去される。経済的で、エネルギー効率よく都市固形廃棄物から乳酸を製造するプロセスもまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 都市固形廃棄物処理設備及び乳酸製造方法 発明の背景 発明の分野 本発明は、利用可能な材料を取り出して再利用するための、都市固形廃棄物( ＭＳＷ)（埋め立てられた、又は自治体から得られた廃棄物）、下水スラッジ、 スクラップタイヤ用の自動処理プロセスと設備、及び乳酸を商業的に製造する方 法と設備に関する。 関連技術 一般に、固形廃棄物や廃棄物スラッジは埋立処分及び／又は焼却処分される。 埋立や焼却に対する環境規制から、固形廃棄物の代替処分が必要とされている。 焼却により発生する汚染に関する公衆の抗議活動により、多くの焼却設備の建設 プロジェクトが中止に追い込まれている。埋立に対する問題への対応として、政 府は自然環境を保護するために廃棄物の再利用を要請し、固形廃棄物を埋立地に 持ち込むことを禁止している。 固形廃棄物から再利用可能材料を回収するために、また燃料を製造するために 、さらに商業的に利用可能な基板を製造するために、数多くの技術が開発されて いる。 例えば、米国特許５，１９８，０７４号には、竹からエタノールを製造する方 法が開示されている。この方法は、竹を薄切りし、粉砕し、洗浄し、そして加圧 して水分を除去するものである。続いて、セルロースは蒸気を用いて事前に加水 分解して分解糖とし、さらに発酵してエタノールとされる。 米国特許５，１８４，７８０号には、固形廃棄物を処理して段ボール紙、鉄金 属、プラスチック製品、紙、ガラスのような再利用可能な材料を再生するために 、一以上の処理ラインを備えた固形物処理装置が開示されている。 米国特許５，１３５，８６１号には、発酵反応又は柑橘類から自然に発生する 有機酸を触媒として用いて加水分解される生物資源からエタノールを生成するこ とが開示されている。 米国特許５，１０４，４１９号には、固形廃棄物（例えば都市の固形廃棄物） からメタノールを製造する方法が開示されている。この方法では、固形廃棄物を 部分的に酸化し燃焼し、上記固形廃棄物を介して燃焼ガス、酸素、二酸化炭素を 導き、揮発性成分から上記ガスの低揮発性成分を分離し、そして上記揮発性成分 を二酸化炭素と反応してメタノールを生成する。 米国特許５，０６０，８７１号には、粒子の大きさ、密度、及び／又は導電率 の違いを利用して合金粒子を分離する方法が開示されている。 米国特許５，０３６，００５号には、糖分から燃料程度のエタノールを連続的 に発酵生成する方法が開示されており、そこでは発酵微生物に対して毒性の無い 溶剤を入れた溶媒抽出塔の中でエタノールが取り出される。 米国特許５，００９，６７２号には、高圧の圧縮工程、スクリーニング工程、 及び磁気的分離工程により都市の固形廃棄物成分を再生して取り出す方法が開示 されている。取り出された腐敗しやすい有機成分は次に嫌気性の発酵処理が施さ れて電力の生成に直接利用できる生物学的ガスが得られる。 米国特許４，９７４，７８１号には、紙を再パルプ化するために蒸気と熱を材 料に作用させる紙とプラスチックの分離プロセスが開示されている。再パルプ化 された材料は次にパルプ化できない材料から分離された後、再利用されるか、焼 却されるか、又は化学処理の供給用在庫として再利用される。 米国特許４，９５２，５０３号には、イーストを除去するために遠心分離工程 を用いたエタノールの連続製造プロセスが開示されている。 米国特許４，８７４，１３４号には、段ボール紙、鉄金属、非鉄金属、プラス チック製品、紙や金属の容器、及び堆肥に処理される生物学的に品質改良可能な 廃棄物のような再生可能な材料を取り出すために固形廃棄物を処理する方法が開 示されている。大型の高価なもの、処理不能な材料、及び回収できる材料は最初 に取り出され、第一鉄金属の破片は次に磁気的に分離され、その後廃棄物は粉砕 され、第二鉄金属の破片は次に磁気的に分離され、その後紙の破片が空気作用に より分離されて堆肥にできる生物学的に品質改良可能な破片が得られる。 米国特許４，６９２，１６７号には、粉砕、磁気的な鉄金属の分離、スクリー ニング、乾燥、重力分離、回転分離、スクリーニング、及び圧縮粒子化により粒 状固形物を製造する廃棄物処理装置が開示されている。 米国特許４，６５０，６８９号には、セルロース材料を圧力下でＨＣｌのよう な高濃縮無機酸化ガスにさらしてセルロース材料からエタノールを分離するプロ セス、及び高温水を用いて発酵可能な糖分を含む麦芽汁とする処理プロセスが開 示されている。 米国特許４，６１２，２８６号には、反流動拡散処理構造の中で発酵可能な材 料を有する生物資源の酸加水分解の方法が開示されている。好ましくは、酸は体 積で２から１０％の硫酸を含む。 米国特許４，５５３，９７７号には、アルミニウムの缶を分離して再生可能な 繊維製品を分離する有機物の豊富な破片を得る回転ふるいスクリーンで固形廃棄 物を分離する方法が開示されている。有機物は、紙パルプを取り出すためにパル ピングを行って、又はそのようなパルピングを行うことなく分離され、燃料とし て利用される。 米国特許４，５４１，５３０号には、廃棄物を均質化し磁気的に処理すること により処理済の固形廃棄物の非金属粒子から金属粒子を分離し、金属濃縮物（例 えばアルミニウム濃縮物）を得る方法が開示されている。 米国特許４，３８４，８９７号には、２段階の加水分解処理により生物資源材 料を処理する方法が開示されている。この方法の第１段階では、容易に加水分解 される多糖類が解重合される。次に、第２段階では、解重合の容易でない多糖類 が加水分解される。上記生物資源は第１と第２の加水分解過程の間に分子酸素と の接触により感作される。上記酸はカルシウムカーボネート又は水酸化物のよう な基材により中和されて、エタノールを得る発酵に適した溶剤が得られる。 米国特許４，３４１，３５３号には、ディスクスクリーンと空気分級器を用い て廃材から燃料や再生利用可能なものを取り出す方法が開示されている。 米国特許４，２８８，５５０号には、加水分解処理することなく澱粉をエタノ ールに直接変換するために、イーストを作るエタノールの存在下で嫌気性生物発 酵物により台所くずを消化し、その後当該生成物を嫌気性発酵物を作るメタンに さらしてメタンを得る方法が開示されている。 米国特許４，０６９，１４５号には、電磁渦電流式分離装置の中で高導電性の 粒子を低導電性の粒子を分離する方法が開示されている。 米国特許４，０６３，９０３号には、無機成分を取り除いて有機成分を燃料又 は燃料補充物に変換する固形廃棄物処理装置が開示されている。粉砕された材料 は酸で処理され、加熱されて乾燥され、粉砕されて細かく分類された燃料物とな る。 乳酸は多くの食料中で自然に生じ、処理肉、海産食物、マヨネーズ及びサラダ ドレッシングの中で微生物による腐敗を防止する防腐剤、パン製品や充填材やト ッピングに使用される脂肪酸ラクチレートや１−及び２−グリセリドのエステル のような乳化剤を製造する生材料、ソフトドリンク、マーガリン、ジャム、ゼリ ー、キャンデー、ワイン及びビールの芳香剤として使用される。医薬用途として は静脈注射や透析の液を含む。米国では毎年４０００万ポンドの乳酸（その殆ど が輸入されている）が消費されている。 最近、１００％腐敗可能でかつ食品及び薬品管理局により使用承認されたポリ 硫酸（ＰＬＡ）プラスチックの開発により、乳酸製品が注目を集めている（U.S. Department of Energy，Innovations for Tomorrow，National Reusable Energy Laboratory，Golden，CO(1992),pp.1-2）。ＰＬＡは、現在包装消費物に使用さ れている多くの熱可塑性プラスチックの特徴を備え、環境的に良性のポリマーの 仲間の基礎となるかもしれない(Lipinsky,E.S.et al.,Chem.Engin.Progresses 8 :26(1986))。 乳酸製造バクテリアの主なものは以下の属、ストレプトコッカス、ペジオコッ カス、ルーコノストック及びラクトバシラス（乳酸桿菌）（Murray，R.G.E.，Be rgey's Mannual of Determinative Bacteriology，Vol.2,Sneath,P.H.A.,ed.,Wi lliams and Wilkins，Baltimore，MD(1986),p.1209）である。また、主な乳酸 製造用ラクトバシラス種は、ラクトバシラス・アラビノサス、ラクトバシラス・ ペントサス、ラクトバシラス・プランタルム、ラクトバシラス・キシロサス、ラ クトバシラス・デルブリュッキイ、ラクトバシラス・ブルガリカス、ラクトバシ ラス・カセイ及びラクトバシラス・レイチマニイ（McCaskey,T,A.et al.,Apppl. Biochem．Biotech．45-46: 555(1994)）。 発明の概要 本発明は、都市固形廃棄物と下水スラッジ（好ましくは、下水スラッジケーキ の形をしたもの）を処理して再利用可能材料を回収すると共に利用可能な商用乳 酸を製造する、自動化された効率のよい方法を提供することである。 本発明の他の目的は、既存の埋立を再利用して古い埋立の将来的な環境への影 響を排除する方法を提供することである。 本発明の別の目的は、実質的に環境に悪影響を与えることのない処理設備を提 供することである。 都市固形廃棄物と下水スラッジを連続自動処理して利用可能な材料を回収して 再利用し、また商業的な乳酸を製造する方法は、 （ａ）都市固形廃棄物を大型処理設備に配送し、 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック及びガラスを上記廃棄物 から除去してセルロース成分を得て、 （ｃ）上記工程（ｂ）で得たセルロース成分を切断し、 （ｄ）希硫酸（約１−１０％）で、約０．２５−４時間、温度約４０−１００℃ で、上記切断したセルロース成分と適宜下水スラッジとを処理して実質的に残留 重金属を可溶性にして、可溶成分と非可溶成分とを得て、 （ｅ）上記工程（ｄ）で得た可溶成分を上記非可溶成分から取り除き、 （ｆ）上記工程（ｅ）で得た非可溶成分を乾燥し、 （ｇ）上記工程（ｆ）で得た乾燥した非可溶成分を非可溶成分に対して１：１の 重量を有する濃硫酸（約７０％）で処理して部分的に加水分解された混合物を得 て、 （ｈ）工程（ｇ）で得た部分的に加水分解された混合物を、温度約８０℃から約 １００℃の温度で水で希釈して、約１重量部の加水分解された材料に対して例え ば約４から６重量部の水を含む溶液を得て、 （ｉ）上記工程（ｈ）で得た希釈混合物を約１から４時間、約８０℃から約１０ ０℃で攪拌して消化材料を得て、 （ｊ）上記工程（ｉ）で得た消化混合物から固体を除いて濾液を得て、 （ｋ）上記濾液を酸を含む溶液と糖を含む溶液に分離し、 （ｌ）上記糖を含む溶液を約１％から２０％の糖に濃縮し、 （ｍ）上記工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約４．５から７． ５に調節し、 （ｎ）乳酸バクテリアを用いて、約２５℃から約５０℃で、上記工程（ｍ）で得 た溶液を発酵して乳酸を含む溶液を得て、そして （ｏ）上記工程（ｎ）で得た溶液から乳酸を処理して商業的に満足できる形の乳 酸を得る、工程を含む。 本発明はまた、乳酸を製造すると共に、都市固形廃棄物（ＭＳＷ）及び／又は 下水スラッジのセルロース成分から実質的にすべての重金属と塩化物を除去する 方法で、 （ａ）都市固形廃棄物のセルロース成分を切断し、 （ｂ）上記工程（ａ）で切断された成分及び／又は下水スラッジを、上記固形成 分に対して１：１の濃硫酸（約７０％）を用いて、約３０℃から８０℃で処理し て、部分的に加水分解された混合物を得て、 （ｃ）上記工程（ｂ）で得た部分的に加水分解された混合物を、約８０℃から１ ００℃の水で希釈して、液体と固体の比率が例えば約５：１で硫酸濃度が約１２ ％の懸濁液を得て、 （ｄ）上記工程（ｃ）で得た希釈された混合物を例えば約１から４時間、約８０ ℃から１００℃で攪拌して消化材料を得て、 （ｅ）実質的にすべての重金属を含む非可溶成分を上記工程（ｄ）で得た可溶成 分から除去し、そして （ｆ）上記可溶成分を処理して商業的に満足できる形の乳酸を得る、工程を含む 。 意外に、上述の統合されたプロセスにより、下水スラッジ及び／又は都市固形 廃棄物から乳酸が効率よくかつ経済的に製造できる。 図面の簡単な説明 本発明の特徴を含む廃棄物回収方法は添付の略図に示してあり、それは本説明 の一部を形成し、ここで図１は都市固形廃棄物及び／又は下水スラッジを処理す る全体プロセスを詳述するフローチャートである。 符号 装置説明 １Ａ／１Ｂ 原材料貯蔵サイロ ２ 計量容器 ３ 前処理室 ４ 希硫酸貯蔵容器 ５Ａ 一次スクリュウプレス ５Ｂ 二次スクリュウプレス ６ 乾燥機 ７ 処理済み原料貯蔵容器 ８ 希硫酸中和容器 ９ 石灰保持容器 １０ 石膏ベルトプレス １１ 中和された水の貯蔵容器 １２ 加水分解装置 １３ クッキング容器 １４ 保持容器＃１ １５ フィルタプレス １６ 酸回収貯蔵容器 １７ 酸回収装置 １８ 蒸発器 １９ 保持容器＃２ ２０ 反浸透フィルタ ２１ アンモニヤとｐＨのバランス装置 ２２ 乳酸バクテリア注入装置 ２３ 保持容器＃３ ２４ 発酵容器 ２５ 乳酸バクテリア及び保持容器 ２６ 乳酸処理装置 ２７ 冷却コイル ２８ 乳酸貯蔵容器 ２９Ａ／２９Ｂ 貯水容器 ３０ 濃硫酸貯蔵容器 ３１ 廃水貯蔵容器（オプション） ３２ 水ヒータ Ａ リグニン保持容器 Ｂ ボイラー原料貯蔵容器 Ｃ ボイラー 好適な実施形態の説明 本発明の実施形態において、原料は、都市から直接得られた廃棄物を含む都市 固形廃棄物材料、又は以前に埋立られてその後に回収された都市固形廃棄物であ る。都市固形廃棄物に加えて、原料は、相当量（約３５重量％）のセルロース材 料を含む下水スラッジケーキの形をしている下水スラッジでもあり得る。固形廃 棄材料は完全に自動化された受け取りステーションから設備内に入れられる。次 に、廃棄材料は大型コンベヤ上に捨てられる。貴重な大型物品、鉄金属、アルミ ニウムなどの非鉄金属、ガラス、プラスチック、ゴムのような再生可能な材料が 存在し、それらはその後に回収される。そのような品物を回収する方法は公知で 、 例えば米国特許第５，１８４，７８０号、５，１０４，４１９号、５，０６０， ８７１号、５，００９，６７２号、４，９７４，７８１号、４，８７４，１３４ 号、４，６９２，１６７号、４，５５３，９７７号、４，５４１，５３０号、４ ，３４１，３５３号、４，０６９，１４５号、及び４，０６３，９０３号に開示 されている。 スクラップタイヤ材料は別の分離コンベヤ上に分離される。上記コンベヤはス クラップタイヤ処理及びゴム回収装置に伸び、そこでスクラップタイヤが切断さ れて、ゴム、スチール、及び繊維が除去される。 遠隔制御された磁石クレーンが大きな鉄材料を固形廃棄コンベヤから除去する ために使用される。これらの大型材料は次に切断機で処理されて、材料は加工可 能な大きさに小さくなる。その材料は次に再生ビンに送られて梱包を待つ。 大型材料が除去された後に残る廃棄材料は次にトロンメル又はその他のスクリ ーン機構を用いて分類される。スクリーン装置は袋を粉砕して２つの異なる処理 の流れを形成する。適当な分類により、一方の流れは主としてセルロース材料か らなる有機廃棄物を含み、他方の流れは特定の大きさのプラスチック、ガラス及 びゴムからなる金属物を含む。 廃棄物材料は複数の磁気分離装置により処理されて鉄金属が除去される。次に 、廃棄物は渦電流セパレータを通り、非鉄金属が除去される。鉄金属と非鉄金属 は共にビンに搬送されて梱包を待つ。次に、有機廃棄物は切断されて乳酸製造装 置で処理される。この装置は廃棄材料を受け、それを処理して商業的に販売され る乳酸を得る。下水スラッジが使用される場合、これはまず乾燥されて下水スラ ッジケーキが得られる。下水スラッジを脱水して下水スラッジケーキを得るため の方法は従来知られている。例えば、下水スラッジの水分含有量は真空フィルタ により７０−７５％減少でき、下水スラッジケーキが得られる。一般に下水スラ ッジケーキは大量の再利用材料（アルミニウム、ガラス、プラスチック等）を含 んでおらず、濃硫酸を用いて直接処理してもよいし、乳酸製造装置内で処理して もよい。しかし、必要であれば、下水スラッジケーキを発火乾燥機又はスプレー 乾燥機で乾燥してもよい。乾燥機では、下水スラッジケーキの粒子は高温ガスの 流 れの中で浮遊状態で乾燥されて、瞬時に余分な水分が除去される。ロータリ乾燥 機や関節加熱装置も利用できる。これらの乾燥技術は一般に混和機、ロータリキ ルン乾燥機、乾燥サイクロン及びウエブスクラバーを有する。上述の乾燥技術は 、スラッジ消化及び処理、Public Works 125: D47-D58(1994)に開示されている 。 乳酸プロセスからの副産物の一部は商業的に販売され、及び／又は電気を生成 するために利用され、設備の操業を扶助する。例えば、ＭＳＷのセルロース成分 の加水分解後に得られる非可溶材料及び／又は下水スラッジは主としてリグニン 、すなわち維管束植物に見られる自然の芳香族有機ポリマーからなる。リグニン をボイラー燃料として使用することにより、ここで開示されているように処理設 備を操業する全エネルギーコストが著しく減少できることが認められている。ま た、得られたリグニンの驚くべき高い単位ポンド当たりのＢＴＵ率（４，０００ −１３，３５０）が、きれいな燃焼、塩素処理されていないＭＳＷのプラスチッ ク成分との組み合わせによって増加する。ビニールサイクル（商標）として知ら れている塩素処理されたプラスチック（例えば、ＰＶＣ）から塩素処理されてい ないプラスチックを分離できる技術は、テネシー州ナッシュビルのナショナル・ リカバリー・テクノロジーズから商業的に利用可能である。ビニールサイクル（ 商標）技術は米国特許第５，２６０，５７６号に開示されている。複合リグニン ／プラスチック材料はボイラー燃料として燃焼でき、これにより開示された乳酸 製造プロセスのエネルギーコストが減少する。 上述のスクリーニング処理後に残る非有機材料は粒状化されて建設材料の添加 物として商業的に利用してもよい。 本発明は完全に自動化されており、操作の各シフト終了時に僅かに日常的なメ ンテナンスを必要とするだけである。完全に自動化されたスクリーニング技術に より不衛生な手による仕分けの必要が無くなる。 本発明により、完全に廃棄物がゼロの設備が得られる。すべての建物は完全に 覆われている。すべての空気汚染物と水汚染物は捕獲されて即座に処理される。 設備に入るすべての材料は処理されて商業的に加工可能な材料に変換される。 これら及びその他の適用と利点は以下の説明及び設計仕様から明らかになる。 表１は、環境保護団体による求められた、乾燥都市固形廃棄物（ＭＳＷ）の組 成を示す。 本発明は、表１に示す固形廃棄物、埋立から回収された都市固形廃棄物、及び 好ましくは下水スラッジケーキの形をした下水スラッジを受け入れるように設計 されている。最後の２つの供給原料は表１に示したものと異なる組成を有するが 、開示した発明でそれらを使用することに影響はない。装置によって固形廃棄物 が処理される量は、本発明が用いられるコミュニティの大きさによる。装置は２ ５トン／時間から１２５トン／時間まで処理できる。装置は処理量に応じた大き さとされる。 処理できない材料は有害廃棄物、爆発物、及び感染廃棄物である。上記装置は 、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、レンジ、自動車スクラップ金属、大きな材料、小さ な産業廃棄物、及び標準的な都市固形廃棄物を処理できる。本発明の装置は、プ ラスチック、ガラス、ゴム、鉄金属及び非鉄金属を廃棄物から回収するように設 計されている。 トラックは廃棄物を、Ｅ＆Ｈシステムズから得られるような大型コンベヤ上に 廃棄する。このコンベヤは、初期切断機（シュレッダー）建物の長さ方向と直交 する。遠隔制御型磁石クレーンが用いられ、大きな金属物が除去される。これら の除去された物は大きさを小さくするために自動予備シュレッダーに置かれる。 サイズが小さくされると、廃棄物は再び装置内に導入され、標準梱包機で梱包用 に保持ビンに入れられる。 マックラナハン・コーポレーションのような出所から一般に利用可能なトロン メルスクリーンが使用されて自動的に袋を開け、小さな不純物を除去してガラス 材料を粉砕する。 乳酸製造の流れでは、材料は連続した５つの磁気分離装置により搬送され、こ れによりすべての鉄金属が実質的に取り除かれる。すなわち、主として金属成分 とセルロース成分からなる廃棄物の流れはトロンメルから一連の傾斜したコンベ ヤに送られる。各コンベヤは当業者の間で周知のドラム又はベルトのような磁気 式分離装置を有する。各コンベヤの出口は次のコンベヤの入口上の所定の高さに 支持されており、磁気スクリーンを通過した材料は一つのコンベヤから次のコン ベヤの間で重力攪拌され、次の磁気式分離装置により残留鉄金属の磁気回収が効 率よく行われる。コンベヤは、鉄金属の完全な自動抽出を所定の集約領域で行う ことができるように設計されている。このコンベヤの設計により、材料混合物の 中からすべての鉄金属の９０％が回収できる。抽出された鉄金属は垂直シュート を落下し、設備から再生用の保持ビンに運ばれる。 残留材料は次に、エリーズ式鉄金属分離装置のような渦電流分離装置に運ばれ る。この渦電流分離装置はバクテリアを含む非鉄金属材料の自動除去に利用され る。 渦電流分離装置は磁気分離装置の後に配置され、鉄金属が渦電流分離装置を損 傷することがないことを保証する。鉄金属が渦電流分離装置の中又はその上に存 在すると、この渦電流分離装置に重大かつ費用のかかる損害をもたらす。残りの 廃棄物材料はコンベヤにより衝撃粉砕型シュレッダーに供給され、当該材料は約 マイナス３”からマイナス４”の大きさに小さくされる。材料サイズが小さくな ることにより、乳酸の製造プロセスが促進される。 衝撃粉砕型シュレッダーは爆発耐久囲い板を有し、爆発に関連した埃を減少す る。 材料の流れは２つの別個の通路に分けられる。すなわち、乳酸製造プロセスと 、腐植土製造通路である。これら２つの装置の間での廃棄物の分配は、設備に入 る廃棄物の量に依存する。 上述のように、一般に下水スラッジ又は下水スラッジケーキからなる原料は上 述の仕分けプロセスを迂回することができ、乳酸製造装置で処理するために濃硫 酸で直接処理される。 本発明で採用したプロセスは図１を参照して総合的に説明する。 プロセス図概要 下水スラッジ（及び該下水スラッジからなるケーキ）又はＭＳＷのセルロース 成分中の重金属のレベルは廃棄物の供給源によって大きく変化する。例えば、都 市又は高度に産業化された地域から得られてＭＳＷの数サンプルのセルロース成 分から生じる水解物は、乳酸発酵プロセスが抑制されるか又はその後に製造した 乳酸が汚染されている程度まで相当重金属で汚染されていることを示した。した がって、これらのＭＳＷサンプルは、発酵酒の汚染を防止するために加水分解前 に重金属量を減少するために処理してもよい。他方、汚染の少ないサンプルから の重金属除去はセルロース原料の加水分解後にイオン交換プロセスにより行うこ とができる。 以下の説明では、原料のセルロース成分の重金属量を減少するのに利用可能な ２つの方法を示す。一つは加水分解前に重金属を減少するもので、他方は加水分 解後に重金属を減少するものである。いずれのプロセスを使用するかは原料中の 重金属汚染レベルに基づく。 Ａ．ＭＳＷの自動処理方法 第１段階：前処理 符号 １Ａ／ＩＢから１１ 目的 前処理プロセスの目的は、入ってくる粉砕されたセルロース成分を希硫酸と混 合し、製造された乳酸を汚染し得る重金属を分離すること、又は加水分解された ＭＳＷ及び／又は下水スラッジのセルロース成分の発酵を防止することである。 固形分は次にプレスされて液体が石灰で処理され、副産物である石膏が得られる 。 石膏は次に除去されて残留固形分が分離されて加水分解装置で糖に分解されるべ く準備される。 本方法により処理されたサンプルは微量金属を備えておらず、上記金属が少な くとも約７０％減少している。 説明： 生原料サイロ（符号１Ａと１Ｂ）は、２インチ（５／８インチ×２インチ）に 予め細かく分解された状態の純粋有機材料を約８５％−９０％含む原料を受け入 れる。それぞれのサイロは、概ね２日半の原料に相当する約２５トンの材料を保 持する。重金属が検出されなかった材料は予備処理が不要であるから、サイロ１ Ｂに別途貯蔵される。 材料は大型コンベアでサイロ１Ａから計量サイロ（符号２）に搬送される。計 量サイロは未処理原料を予備処理室（符号３）に分配されると共に、希硫酸（約 １から１０重量％）が温度約４０から１００℃で原料に混合される。これにより 、原料から重金属と塩化物（金属塩化物と有機塩化物）が分解される。この原料 は次にスクリュウコンベアでスクリュウプレス（符号５Ａと５Ｂ）に搬送される 。このスクリュウプレスは水分の約６０から８０％を除去できる。その結果、可 溶成分が非可溶成分から除去される。トレース酸を除去するために二次洗浄が必 要である（符号５Ｂ）。次に、スクリュウプレスからの固形分は、一時間当たり ３．２５トンの供給率をもってコンベア乾燥機（符号６）に搬送される。コンベ ア乾燥機は原料の水分を約５から１０％に減少する。乾燥した非可溶成分は軽く 柔らかなコンシステンシーを有し、空気作用で供給プロセス貯蔵サイロ（符号７ ）に送られる。 スクリュウプレスからの液体は、再利用のために希硫酸貯蔵容器（符号４）に パイプ輸送される。また、酸回収システム（符号１７）からの希釈された希釈酸 貯蔵容器にパイプ輸送される。上記貯蔵容器からの重金属と沈殿物は中和タンク （符号８）に排泄される。中和タンクの液体は石灰と混合されてベルトプレス（ 符号１０）にポンプ輸送され、そこで石膏が除去される。残りの中和された液体 はＨ２０と微粒子からなり、微粒子フィルタを介して送られ、システム内で再利 用 するために水収容器（符号１１）に返送される。 以下に説明するように、重金属を主に除去する別のイオン交換機が以下に説明 する加水分解工程を実行し、水−非可溶リグニンを再生するために設けてある。 本質的にすべての重金属はリグニンに拘束されることが明らかになっている。 第２段階：加水分解 符号１２−１６、３１、Ａ、Ｂ、Ｃ 目的： 加水分解プロセスの目的は、材料と濃硫酸（約６５から９３％、好ましくは約 ７０％）とを混合することにより、原料の分子構造を糖に分解することである。 糖／酸／水からなる溶液は、固形分が除去された後に所定時間加熱される。溶液 は分離用の酸回復システムに送られる。 説明： 予備処理された原料は貯蔵サイロ（符号７又は符号１Ｂ）から加水分解装置（ 符号１２）に送られ、そこに約７０％の濃硫酸が自動的に約１：１の比率で導入 される。指示された場合を除いて、ここで用いているすべての比率及び％の内容 は重量：重量の比率である。約１：１の比率には、重量混合で６０：４０から４ ０：６０までを含む。予備処理された原料に対する濃硫酸の比率は重量で約４５ ：５５から５５：４５が好ましい。 材料は約２から１５分間（好ましくは約１０分）混合され、加熱容器（１３） に水と共に供給され、約８８℃まで昇温される。この溶液は約２：１の比率（水 約２重量部に対して加水分解された材料が約１重量部）を有する。この材料は、 約９６℃の一定温度に保ちながら、約１から４時間ゆっくりと混ぜられる。この 条件では、セルロースとセミセルロースはグルコースとキシロースにそれぞれ変 換される。この時間の終了時点で、加熱容器は空にされて保持容器（符号１４） に送られ、これにより再び加熱容器に材料が装填できる。保持容器は材料温度を 安定させ、フィルタプレス（符号１５）への流れを規制する。 保持容器からの材料は次に、例えばフィルタプレス（符号１５）にポンプ輸送 することで濾過され、これにより停止した固形分が取り出されて濾過される。固 形分は粉砕され、洗浄され、ボイラの燃料として利用するために乾燥機（符号６ ）に返送される。濾過物は次にフィルタプレスから酸再生貯蔵容器（符号１６） にポンプ輸送される。 注：廃液貯蔵容器（符号３１）からの都市廃水は加水分解システム（符号１２） における新鮮な水の代わりとして利用してもよい。廃水中のすべての病原は加水 分解システムで除去される。廃水の窒素含有量が高度に保たれ、アンモニア（発 酵プロセスで有効なイースト栄養物）など窒素含有化合物をさらに追加する必要 はない。 第３段階：酸再生 符号１６−１９ 目的： 酸再生プロセスの目的は、糖／酸／水の溶液から硫酸を再生して酸含有溶液と 糖含有溶液を得ることである。濃硫酸と水はその後システムで再利用される。糖 と水が溶液から除去されると、発酵タンクにパイプ輸送され、発酵されて乳酸に なる。 水の流れから硫酸を再生するために多数の公知方法があるが、発明を実施する ためにいずれを使用してもよい。例えば、水流は糖を保持するために活性炭フィ ルタを搬送され、残留酸をリンスするために水で洗浄される。吸収された糖は加 熱されたアルコールで洗浄して除かれる。エム・アール・モーレとジェイ・ダブ リュー・バリエーの「セルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、 ＤＯＥ／ＳＥＲＩ、コントラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バ レー・オーソリティ、マッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、 ｐｐ２７−４９。その内容はここで言及することによって組み込まれている。し かし、硫酸を糖から分離する当該方法は好適ではないけれども、アルコールは発 酵前に糖溶液から蒸発するから、エネルギー入力を必要とする別の工程を付加し ている。また、吸着と脱着との間の酸の繰り越しの問題があり、これはサイクル とサイクルとの間で窒素サージを用いることで改善することができる。また、７ ０℃で飽和しない流出アルコール（エタノール）の問題があり、これは糖容量の 低下を招来する。エタノールの流出率を減少し、脱着サイクルタイムを大きくす れば、糖の脱着が高まり、糖で９５から１００％が飽和した排水流が得られる。 酸と糖を酸を含む流れと糖を含む流れに分離するためにイオン交換樹脂を使用 するのが好ましい。このような樹脂には、アルドリッチ・ケミカル・カンパニー から商業的に入手可能な、「ゲル」タイプのアンベーライト（商品名）強酸性陽 イオン交換樹脂、例えばＩＲ１２０ＰＬＵＳで硫酸に機能性を有するものが含ま れる。糖は再生可能な強酸性樹脂に吸着する。吸着した糖は、純水で樹脂を除去 して再生される。エム・アール・モーレとジェイ・ダブリュー・バリエーの「セ ルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、ＤＯＥ／ＳＥＲＩ、コン トラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バレー・オーソリティ、マ ッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、ｐｐ３０−３９参照。酸 を含む流れと糖を含む流れの連続分離を可能にする装置は、アドバンスト・セパ レーション・テクノロジーズ・インコーポレイティド、レイクランド、フロリダ 州（型 ＩＳＥＰ ＬＣ２０００）から商業的に入手可能であり、それは強酸性 イオン交換樹脂（ＦｉｎｅｘＣＳ１６Ｇ，３１０ミクロン平均サイズ）を採用し ている。このような装置は、例えば米国特許４，５２２，７２６号と４，７６４ ，２７６号で開示されており、その内容はここで引用することにより完全に組み 込まれれている。 溶剤を用いて酸と糖を分離することも可能で、そこでは糖の水溶液から選択的 に酸を抽出して除去する。エム・アール・モーレとジェイ・ダブリュー・バリエ ーの「セルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、ＤＯＥ／ＳＥＲ Ｉ、コントラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バレー・オーソリ ティ、マッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、ｐｐ３９−４９ 参照。その内容はここで引用することにより組み込まれている。分離はカール( Ｋａｒｒ)往復板抽出コラム上で実行できる。コラムは端部に溶剤と加水分解分 離 用に受け取り容器を備えている。混合は、モータに連結されたテフロン板により 行われる。酸−糖の溶液はコラムの頂上部から追加され、それはコラムを降下し 、そこで水溶液が溶剤と十分混合される。溶剤はコラムの底部に追加される。糖 を含む水溶液はコラムの底部から取り出され、酸を含む溶剤は頂上部から取り出 される。次に、酸は、例えば、溶剤の蒸留又は蒸留水で溶剤を洗浄することで、 溶剤から再生される。水性の糖溶液から酸の連続分離用の装置と溶剤は、例えば グリッチ・インコーポレイティド、パーシパイィ、ＮＪから入手可能である。 これらの分離プロセスから得られた糖の流れは残留酸を含むことが期待される 。残留酸は石灰又はアンモニアでｐＨ約４．５から７．５に中和するのが好まし い。 説明： 約１０％の糖と、約１０％の酸と、約８０％の水を含む液体が、酸再生貯蔵容 器（符号１６）から酸再生装置（符号１７）にポンプ輸送され、この酸再生装置 は液体を酸／水の溶液と糖／水の溶液に分離する。糖／水の溶液は保持容器（符 号１９）にポンプ輸送され、再生された酸／水の溶液は蒸発器（符号１８）にポ ンプ輸送され、そこで水はこれを蒸発し水貯蔵容器（符号２９Ａ）に返送するこ とで酸から除去される。水を除去することで酸の濃度がそのもともとの約７０％ 程度になる。これにより、システムで再利用するために、酸を蒸発器から濃縮酸 貯蔵容器（符号３０）に返送できる。 第４段階：発酵 符号１９−２４ 目的： 必要ならば、発酵前に、糖／水／微量の酸の溶液をカルシウム水酸化物と共に 処理して乳酸発酵抑制剤（例えば、McCaskey，T.A．et al.， Appl．Biochem，B iotec.45-46:555(1994)に記載されているような硫酸イオン、フェノール化合物 、及びフルフラール）を除去することができる。また、使用する乳酸バクテリア のための最適な発酵条件（培養温度、接種量、発酵時間及びｐＨを含む）は日常 的な試験により決定できる。 発酵プロセスの目的は糖の溶液を濃縮して乳酸バクテリアと混ぜて乳酸を製造 することである。ここで使用する乳酸バクテリアは、乳酸を製造するために炭素 源を発酵できる任意の微生物を意味する。さらに、ここで使用する「商業的に満 足できる形の乳酸」とは、固形又は液体の任意の乳酸塩類又は任意の形の乳酸を 意味し、それは商業的に販売又は利用できるものである。糖の溶液は蒸発（例え ば、熱及び／又は真空を加えて）によって、又は逆浸透フイルタを用いて、約１ ％から２０％に濃縮される。 発酵が終了すると、乳酸バクテリアは乳酸溶液の処理前に除去してもよい。 説明： 保持容器（符号１９）から、糖、水、及び微量の酸（約０．１％）が逆浸透フ ィルタ（符号２０）を介してポンプ輸送され、溶液中のある程度の水が除去され 、糖の濃度が約１％から２０％とされる。アンモニアを添加して、最適な発酵の ために必要なｐＨバランスを約４．５から７．５に保つためにｐＨが注意深く監 視することもできる。この時点で、乳酸（乳酸発酵に欠くことのできない養分が あれば該養分）が追加され(Prescott and Dunn,Industrial Microbiology,3^rd.E d.,McGraw-Hill Book Company，Inc.(1959)pp.304-330)、混合され、保持容器（ 符号２７）さらに発酵タンク（符号２４）にポンプ輸送される。冷却コイル（符 号２７）により発酵に必要な温度約２５−５０℃に保たれる。発酵が完了すると 、発酵液が計量されてフィルタ、保持容器（符号２５）に送られ、そこで乳酸バ クテリアが除去されてバクテリア貯蔵容器にパイプ輸送される。残りの液は計量 されて保持容器（符号２５）に送られて処理を待つ。 第５段階：乳酸プロセス 符号２５−２６ 目的： 乳酸プロセスの目的は、発酵プロセスで得られた乳酸を精製し濃縮することで ある 説明： 発酵プロセスで得られた乳酸液は石灰で処理し、蒸発器（符号１８）で濃縮さ れた後、結晶化パンにポンプ輸送され、そこでカルシウム乳酸が得られる。イオ ン交換樹脂を使用して発酵プロセスで製造された硫酸を濃縮し精製するのが好ま しい。例えば、イオン交換アンバーライト樹脂（ミズーリ州セントルイスのシグ マ・ケミカルから入手可）を使用してもよい。また、例えば米国特許第４，５２ ２，７２６号と第４，７６４，２７６号に記載されている装置（発酵液からの乳 酸を連続して濃縮と精製が可能なもの）を採用してもよい。 Ｂ．ＭＳＷから重金属を除去するイオン交換プロセス ＭＳＷ又は下水スラッジに通常見られる重金属汚染の程度は十分に低く、セル ロース成分の酸加水分解後に得られる非可溶性の破片に対応して残留することが 知られている。したがって、加水分解物に残留している可溶重金属の濃度は、得 られた乳酸を著しく汚染したり発酵を妨げるレベルよりも十分に低いものである 。このような発見に基づき、本発明はさらに、ＭＳＷ及び／又は下水スラッジの セルロース成分から重金属を加水分解後に除去する効果的なプロセスに関する。 原料を処理する工程は、予め細かく砕かれた原料からの重金属を除去が加水分 解工程後まで遅延される点を除いて、上述したものと同一である。そのようにす ることで、希硫酸を用いてセルロース材料の前処理を含む工程が不要となり、そ のために二次的な洗浄が不要になるし、時間がかかり、大きなエネルギーを必要 とする予備加熱された原料の乾燥が不要になる。したがって、希硫酸で予め粉砕 された原料を予備加熱することなく、原料は直接加水分解装置に送ることができ 、そこでは約７０％濃硫酸が自動的に約１：１（酸／サンプル）の割合で導入さ れる。この懸濁質は次に約３０−８０℃で好ましくは約２−２０分間（又はさら に好ましくは約２−１５分間）混合された後、加熱容器に送られる。この加熱容 器では、懸濁質は約８０から１００℃の温度の水で液体−固体比率が５：１、硫 酸濃度が約１２％になるまで希釈される。この材料は、約８０から１００℃の一 定温度に保ちながら約１から４時間かきまぜられる。このような条件では、セル ロースとセミセルロースは、８７から１００％グルコースとキシロースに変換さ れ る。 加水分解が完了すると、加熱容器は空にされて原料は保持容器に入れられる。 これにより、加熱容器に原料を再充填できる。保持容器は加水分解物の温度を安 定させると共にその流れをフィルタプレスに向ける。このフィルタプレスでは、 固形分が除去されて濾過物が得られる。この濾過物は酸を含む溶液と糖を含む溶 液に分離され、糖を含む溶液が処理されて乳酸が製造される。 非可溶成分はフィルタプレスから回収されて乾燥され、随時ＭＳＷの非塩化プ ラスチック成分と混合され、例えば複合発電用のエネルギを作るためのボイラ燃 料として利用され、発電された電気は販売されるか処理設備の操業に利用される 。必要ならば、非可溶成分に係る重金属のレベルは、燃焼前に、水によるリンス に続く１−１０％塩水を用いた処理により減少することができる。本発明を概略 説明したが、本発明は以下の例を参照することにより理解することができる。こ れらの例は説明のためのものであって、発明はそれに限定されるものではない。 上述した出願、特許、及び刊行物の完全なテキストはそれらの全部を引用するこ とで組み込まれている。 例 例１ 希硫酸を用いた前処理によるＭＳＷから重金属の除去 都市固形廃棄物（あらゆる固形分を含む）のサンプルの重金属含有量を分析し た。結果は以下の通りである（表２）。 ２００ｇの２％硫酸水に入れたＭＳＷのサンプル２０ｇを２時間加熱して還流 した。固形分を濾過し、洗浄し、分析した（表３）。 これらのデータは、単に希釈し熱い酸で洗浄することにより、ＭＳＷ中の重金 属のレベルが減少することを示す。 例２ イオン交換プロセスによるＭＳＷからの重金属の除去 複数のＭＳＷのサンプルを混ぜて複合サンプルを作った。４つのサンプルを複 合サンプルから取り出し、以下の方法により、セルロース、リグニン、及び灰の 量を分析した。 複合ＭＳＷのサンプルはマイクロウェーブ・オーブン中で水分１％以下まで乾 燥され、２０メッシュスクリーンを通過するまで粉砕した。そのサンプルは次に 同等量（重量）の１０％硫酸と共に混合され、約１００℃の温度で２時間加熱し た。加熱後、液体を濾過で取り除き、固形分を回収し、洗浄し、乾燥し、計量し た。１０％硫酸を用いた処理による重量ロスはＭＳＷサンプル中のセミセルロー ス成分の含有量を示している。回収された固形分は次に７０％硫酸と混合し、固 形分１部に対して水５部有する反応装置に入れ、マイクロウェーブ・オーブン中 で約３時間、温度１００℃で加熱した。固形分は続いてスラリーから濾過され、 グルコースの量を求めた。濾過された固形分を次に乾燥し、約６００℃の温度で 加熱し、そして灰の量を求めた。各サンプルにおけるリグニンの量は、サンプル に含まれる灰の重量とサンプルの全体重量との差から求めた。 結果は表４に示してあり、複合サンプルは、セルロース、リグニン、灰、及び 半セルロースに関して均質であった。 ＭＳＷの１００ｇサンプルと７０％硫酸の１００ｇ(酸：サンプルの比率が１ ：１)を、黒色ペーストが形成されるまで完全に混合した。２０分の混合時間中 、温度は約３０℃に維持した。反応混合物は次に約８８℃に予熱した水に加え、 水対固形分が５：１で硫酸濃度約１２％とする。このスラリーは次に約１００℃ で約２〜３時間加熱され、加水分解プロセスを終了する。これが終了すると、加 水分解物の液体と残留固形分を分離し、炭水化物と重金属を分析した。 加水分解物残留固形分の分析 加水分解プロセスから得た残留固形分を、上述した手順を用いて、セルロース 、リグニン、及び灰について分析した。結果を表５に示す。 これらの結果から、本発明の加水分解条件はＭＳＷ及び／又は下水スラッジの セルロース含有量を著しく減少するために十分なものであることがはっきりと示 された。 加水分解液の分析 加水分解液は公知量の水酸化ナトリウムで中和される。中和されたサンプルは 次に、ＹＳＩモデル２０グルコース分析器を用いてグルコース含有量を分析した 。この処理の結果から、加水分解物には約１０％の糖を含むことが明らかになっ た。糖の理論製造量は１０．４％である。その差は、分析誤差とグルコースの一 部が分解することによるものである。 重金属に対する加水分解物と非可溶成分の分析 オリジナルの複合ＭＳＷサンプル、水解物の残留固形分、水解物液（水解物の 重金属は乾燥重量に依存する）を分析して、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、及び 鉄の量を求めた。この分析の結果を表６に示す。 オリジナルの予備加水分解ＭＳＷ原料はほぼ予想通りの重金属を含んでいた。 しかし、驚くことに、加水分解工程後の非可溶性残留物は予備処理実験から予想 していた以上に高濃度の重金属を含んでいた。発明者は特定の理論に拘束される ことを望まないが、重金属を拘束する低級イオン交換樹脂に変換する加水分解反 応の際に、残留固形分が部分的に酸化したのかもしれない。残留物は９０％以上 の銅、５５％のクロム、及び２０−３０％の亜鉛、ニッケル、及び鉄を含んでい た。また、水解物中の重金属の多くは、酸／糖の分離中に酸の流れと共に進み、 それによりさらに重金属の含有量が減少することが期待される。水解物から本来 は重金属の全部を除去する本イオン交換プロセスにより処理されたサンプルは、 約９０％の銅、約５５％のクロム、及び２０−３０％の亜鉛、ニッケル、及び鉄 を非可溶成分中に有するものである。 例３ 重金属が加水分解及び発酵に及ぼす影響 再生された酸に含まれるＣｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、及びＦｅの増加がセルロー スＭＳＷの加水分解に影響を及ぼすか否か判断するために以下の手法を用いた。 重金属を全く含まないセルロース材料であるコットンリントを、表６に示すデー タに基づいて期待した２０倍濃度で、７０％酸にＣｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、及び Ｆｅの硫酸塩を加えるという点を除いて、上述した手法を用いて加水分解した。 セルロースからグルコースへの変換を測定し、重金属（コントロール）を加えず に得た変換と比較した。二つの反応が行われ、重金属を含むサンプルについてセ ルロースとグルコースの変換率は、コントロールに対する８６％と８７％に比べ て８５％と８７％であった。これらの実験結果から、ＭＳＷ水解物水溶液成分に 予想されるレベルの２０倍までの重金属濃度は著しく加水分解に影響を及ぼすも のでないことが明らかになった。 これらの結果から、ＭＳＷ又は下水スラッジから重金属を除去する予備処理工 程は、重金属汚染による問題を防止するために必ずしも必要ではないことが明ら かである。その理由は、一般に原料に見られる重金属の多くは加水分解段階で製 造される固形残留物と共に除去されるからである。しかし、重金属により高度に 汚染されたＭＳＷ及び／又は下水スラッジでは、セルロース原料を前処理するか ここで説明する発酵前に加水分解する必要があるかもしれない。 例４ 発酵前の水解物からの重金属除去 水解物中に重金属が大量に存在すると、発酵プロセスに支障を生じるか、製造 された乳酸が汚染される。したがって、水解物中に大量の重金属が検出された場 合には、以下の手法がその除去に用いられる。 ｐＨが約１０．５−１１になるまで、水解物に石灰を加えた。石膏と過剰な石 灰をスラリーから除去し、水解物の重金属濃度を測定した。水解物における重金 属は表７の結果に示すように減少した。 表７の結果は、石灰を加えると水解物中の重金属濃度が著しく減少することを 示す。なお、銅とクロムは石灰を加えることで８０％−９０％除去される。した がって、表７に示すように、著しく発酵プロセスを妨害するか製造された乳酸を 汚染する重金属濃度の水解物が得られた場合、石灰を加えることによりこのよう な問題を解消できる。 例５ 加水分解後に得られる残留物からの重金属除去 必要ならば、燃焼前の加水分解後に得られた可溶成分に関係する重金属量を減 少するために以下の処理が行い得る。非可溶成分は回収されて室温で１％ＮａＣ ｌで洗浄した。一旦洗浄すると、非可溶成分をＮａＣｌ水溶液から分離し、重金 属の量を測定した。非可溶成分の重金属は表８に示す結果にしたがって減少した 。 これらの結果は、加水分解後に得られた非可溶成分の重金属量は、燃料として 燃焼する前に、塩洗浄により減少できることを示している。 例６ 硫酸から糖の分離 以下の例において、４．５％の糖と４．２％の酸（重量比）を含む硫酸から糖 を分離するために、アドバンスト・セパレーション・テクノロジー・インコーポ レイティド、レイクランド エフエルの、Ｆｉｎｅｘ ＣＳ１６Ｇ樹脂（３１０ ミクロンの平均サイズ）を用いたＩＳＥＰ ＬＣ２００を利用した。 樹脂の量は１．２２ｆｔ³であった。糖／酸の溶液の供給は０．０８２ＢＶ(ベ ッド・ボリューム)／時間であった。樹脂は供給量１ガロンに対して１。６５ガ ロンの水で洗浄した。結果は以下の通りであった。 このように、ＩＳＥＰ装置は効果的に糖を硫酸から分離でき、これにより硫酸 をプロセス中で再利用することができる。 例７ 加水分解により製造されたリグニンと石膏の分析 開示された加水分解プロセスにより製造されたリグニンと石膏材料の物理的及 び化学的な特徴を決定するために、本発明にしたがって、典型的なＭＳＷサンプ ルを仕分け、粉砕し、加水分解した。得られたリグニンはＥＰＡとＡＳＴＭ試験 基準にしたがって分析し、前後の物理的及び化学的特徴を調べた。必要な場合に は、リグニンは毒性容脱法（ＴＣＬＰ）により分析した。この方法は、酢酸又は ナトリウムアセテート溶液のいずれかを用いた１８時間抽出と、金属、農薬、及 び半揮発性有機成分を含む汚染物の浸出液の分析を含む。ＴＣＬＰの詳細はTest Methods for Evaluating Solid Waste，Physical/Chemical Methods，EP A Publication SW-846,に記載されている。本分析の結果は図１０に示す。 表１０に表された結果は、上述した加水分解処理で得られてリグニンは満足で きる程度の不純物と驚くべき高いＢＴＵ／ｌｂ量を得た。したがって、本発明に かかるＭＳＷ及び／又は下水スラッジのセルロース成分処理から得られたリグニ ンは高価な燃料源となる。 製造された石膏はまたＥＰＡとＡＳＴＭ基準にしたがって分析した。本分析の 結果を図１１に示し、開示プロセスで生じた石膏は建設用添加剤又はその他の適 当な目的に使用するのに適している。 例８ ＭＳＷからの乳酸の製造 本発明の全体プロセスは以下の例の中でさらに詳細に説明する。 生原料貯蔵サイロ（符号１Ａ／１Ｂ） 説明： これらの場所は、８５％−９０％の純有機材料からなる原料を受け入れる。原 料として利用される材料には、処理された綿廃棄物、小枝の草、紙パルプ、テキ スタイル・バッグ・ハウス残留物、農業廃棄物、テンサイ糖廃棄物、カンショ糖 廃棄物、都市固形廃棄物（ＭＳＷ）のセルロース成分、及び所望の有機物含有量 を有するその他のあらゆる類似原料が利用できる。ＭＳＷのセルロース成分又は 大きな粒子からなるその他の原料は２インチ又は粒子サイズ（５／８インチ×２ インチ）まで粉砕される。原料によっても異なるが、各サイロには約２５トンの 材料が貯蔵され、これは２日と半日（２−１／２）の供給量に等しい。希硫酸プ ロセスの前処理で処理されなければならない材料は符号１Ａのサイロに貯蔵され 、前処理の必要でない材料は符号ＩＢのサイロに貯蔵される。 投入： 必要に応じて補給される。乳酸製造システムは、一日に原料１０トンを処理す るように設計されている。サイロはバッチシステムで材料を受け入れ、平均的に 、搬送量は４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）である。 排出： 計量容器へ送るの材料は４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）である 。 仕様： 生原料貯蔵サイロは１０フィートを基本高さとして建設されている。この基本 単位は、鋼材を溶接した１２ゲージのシートで建設されており、種々の容積条件 に応じてボルト止めされる。 各サイロは約２日と半日分の貯蔵領域（１５ｌｂｓ／ｆｔ³）を有する。貯蔵 能力はサイロに存在する原料に応じて変化する。 計量容器（符号２） 説明： 生原料貯蔵サイロ（符号１Ａ）からの材料は、１分当たり４１．７ポンドの割 合で計量されて、可変速度予想装置による前処理室（符号３）に運ばれる（貯蔵 サイロ１Ｂからの材料は前処理されず）。この計量容器により、前処理室（符号 ３）に搬送される原料の量が正確に制御できる。 投入： 生原料貯蔵サイロ１Ａからの材料：４１．７１ｂｓ／分（８時間／日、５日／ 週）。 排出： 前処理室への材料：４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）。 仕様： 計量容器は鋼材を溶接した１２ゲージのシートからなり、スクリュウ搬送装置 を有する供給ホッパを有し、これにより前処理室（符号３）に一定量送ることが できる。 計量容器は適当な能力：６７０ｆｔ³（標準密度１５ｌｂｓ／ｆｔ³として半日 分）を有する。 貯蔵能力はサイロに存在する原料に応じて変化する。 前処理室（符号３） 説明： 生原料は計量されて１分間に４１．７ポンドの割合で前処理室に送られる。希 硫酸（１％−２％濃度）が４０から１００℃の温度で希硫酸貯蔵容器（符号４） から毎分２５０ポンドの割合で前処理室に注入され、原料と混合される。混合率 は約４：１から６：１（原料１ポンドに対して１％−２％濃度の硫酸が４から６ ポンドの割合）である。連続供給処理の間、混合室では１０分の滞留時間が維持 され、これにより重金属を生原料から分離できる。処理された原料は連続的に計 量されて第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）に毎分２９１．７ポンドの割合で 送られる。 投入： 原料：４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週） 希釈酸（１％−２％）：２５０ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週） 排出： 第１スクリュウプレス（符号５Ａ）への材料：２９１．７（８時間／日、５日 ／週） 仕様： 前処理室は、耐漏洩用のトラフを有するスクリュウコンベアからなる。その室 は耐酸性材料と耐腐食性シールで作られている。搬送される材料は前処理室に１ ０分の滞留し、約２０フィートの長さとされる。 前処理室は適当な容積すなわち６６．７ｆｔ³（５００ガロン）を有し、その 容積はサイロ内の原料に応じて変化する。 希硫酸貯蔵容器（符号４） 説明： 希硫酸（１％−２％濃度）の貯蔵。希硫酸は前処理室（符号３）に毎分２５０ ポンドの割合でパイプ輸送される。第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）（水分 の７５％が除去される）から再生利用された再生希硫酸は毎分１８７．５ポンド の割合で返送される。希硫酸貯蔵容器は、溶液の一部を除去すると共に希硫酸中 和容器（符号８）に１分当たり２７．４ポンド／分の割合でパイプ輸送するため に、空気抜き弁を備えている。希硫酸貯蔵容器は約８０００ガロン収容できるよ うに設計されている。 投入： 再生された希酸：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／週） メイクアップ用希酸：３６．０ポンド／分（８時間／日、５日／週） メイクアップ用水：５４．０ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 前処理室（符号３）への液体：２５０ポンド／分（８時間／日、５日／週） 希硫酸／石灰中和容器（符号８）：２７．４ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 希硫酸貯蔵容器は耐酸性の高級樹脂で作られており、頂上部と側部、及びエポ キシで被覆したかごの無いはしごを備えている。 希硫酸容器は１，０７０ｆｔ³（８，０００ガロン）の容積を有する。 第１のスクリュウプレス（符号５Ａ） 説明： 中和された原料は、前処理室（符号３）から毎分２９１．７ポンドの割合で第 １のスクリュウプレスに排出される。圧縮率が制御されているので、毎分約１８ ７．５ポンドの割合で希硫酸の６０％−８０％が除去される（７５％の水分除去 率）。希硫酸は次に再生のために希硫酸貯蔵容器（符号４）に返送される。スク リュウプレスの作用により固形分が圧縮され、それは粉砕されて、水の引き入れ 口を有する混合式スクリュウコンベアにより第２のスクリュウプレスに搬送され 、これにより第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ）に搬送されながら材料が洗浄 される。 投入： ２９１．７ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 希硫酸貯蔵容器への液体：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／週） 第２のスクリュウプレスへの固形分：１０４ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 第１のスクリュウプレスは耐腐食性材料で構成され、約１０分の滞留時間を有 するものでなければならない。最低でも６０％の液体を抽出するものが要求され る。 第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ） 説明： 中和された原料は第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）から第２のスクリュウ プレスに毎分１０４ポンドの割合で搬送される。水は水収容器（２９Ｂ）からス クリュウコンベアに毎分１８７．５ポンドの割合でパイプ輸送され、第１のスク リュウプレス（５Ａ）からの固形分と混合される。固形分と水が混合されること により、硫酸の痕跡が固形材料から除去される。第２のスクリュウプレスは混合 物を圧縮し、これにより毎分約１８７．５ポンドの割合で６０％−８０％の水が 取り除かれる。水は次に水収容器（符号２９Ｂ）に返送される。第２のスクリュ ウプレスの作用により固形分が圧縮され、これは続いて粉砕され、乾燥機（符号 ６）に搬送される。 投入： 第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）からの固形分：１０４ポンド／分（８時 間／日、５日／週） 水収容器（符号２９Ｂ）からの水：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日 ／週） 排出： 乾燥機（符号６）への固形分：１０４ポンド／分（８時間／日、５日／週） 水収容器（符号２９Ｂ）への水：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 第２のスクリュウプレスは耐腐食材料で構成され、約１０分の滞留時間を有す るものでなければならない。最低でも６０％の液体を抽出するものが要求される 。 乾燥機（符号６） 説明： 材料は、約３０％−５０％の水分含有量をもって第２のスクリュウプレス（符 号５Ｂ）から毎分約１０４ポンドの割合で受け入れられる。乾燥機は毎時間４． ００トンの処理能力を有し、水分含有量が約５％−１０％の製品を製造する。乾 燥した材料は軽く毛羽程度のコンシステンシーを有する。乾燥された材料は次に 空気で処理済み原料貯蔵容器（符号７）に搬送される。 投入： 第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ）からの固形分：１０４ポンド／分（８時 間／日、５日／週） 排出： 処理済み原料貯蔵サイロ（符号７）への固形分：４５．０ポンド／分（８時間 ／日、５日／週） 乾燥プロセスの液体損失：５９．１ポンド／分（８時間／日、５日／週） 仕様： 原料処理量 ４．００ ＴＰＨ 適正な乾燥と冷却制限のために、空気、温度、及び滞留時間の設計条件と可変 とする。 複数のファン、空気ロック、及び内部のダクト作用により入ってくる空気を制 御する。 製造混合物に適した編成されるか溝付きの板状エプロン 標準構造（食料品程度の構造は必要でない） 製品を均等に乾燥し混合すると共に熱損を制御するために完全に制御された領 域を揺する２つの通路設計 処理済み原料貯蔵容器（符号７） 説明： 処理済み原料は乾燥機（符号６）から貯蔵容器に毎分４５ポンドの割合で空気 輸送される。容器は２５トン（約２日半の供給量）の原料を収容するように設計 されている。材料は計量されて加水分解装置（符号１２）に毎分２７．８ポンド の割合で正確に送られる。 投入： 乾燥機（符号６）からの固形分：４５ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 加水分解装置（符号１２）への固形分：２７．８ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間操業し１時間休憩する） 仕様： 処理済み原料貯蔵容器は鋼材を溶接した耐腐食性を有する１２ゲージのシート で構成され、約２日半の収容能力（標準的に１５ポンド／ｆｔ³を使用）を有す る。 貯蔵能力はサイロにある原料の密度に依存する。サイロは原料に必要な５％− １０％の水分を維持する。 希硫酸中和容器（符号８） 説明： 重金属や微粒子が希硫酸貯蔵容器（符号４）の底部に沈殿する。汚染物質を含 む希硫酸（１％ないし２％濃度）は、希硫酸貯蔵容器（符号４）の底部から希硫 酸中和容器へ毎分２７．５ポンドの割合でパイプにより送られる。週に１度、汚 染された酸性溶液は１０２０ポンドの石灰で処理される。石灰は酸性物と反応し 、重金属を捕えて石膏を形成する。その液体は、石膏ベルトプレス（符号１０） へ毎分１４２．８ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 希硫酸貯蔵容器（符号６）からの溶液：２７．５ポンド／分（８時間／日、５ 日／週）。 石灰保持容器（符号９）からの石灰：１，０２０ポンドの石灰が週に１度その 容器に人手により加えられる。１，０２０ポンド全部が同時に加えられるとき、 石灰は平均で毎分２．１ポンド加えられる（８時間／日、週末の１日）。 排出： 石膏ベルトプレス（符号１０）への溶液：１４２．８ポンド／分（８時間／日 、週末の１日）。 仕様： プレミアム／イソ樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたは しご（ケージなし）、容量８００ガロン、公称で内径１０フィート４インチ×高 さ１６フィート７インチ、４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた 平坦な底部。 石灰保持容器（符号９） 説明： この容器は、希硫酸の定期的な中和および重金属の回収のための石灰を保持す る。液体または乾燥状態のいずれかの石灰が、希硫酸中和容器（符号８）へ毎分 ２．１ポンド（１，０２０ポンド／週）のおおよその割合で人手で加えられる。 投入： 石灰：必要に応じて入れ替える。 排出： 希硫酸中和容器（符号８）への石灰：乾燥石灰１，０２０ポンドが希硫酸中和 容器（符号８）へ週に１度人手で加えられる。１，０２０ポンド全部が同時に加 えられるとき、石灰は平均で毎分２．１３ポンド加えられる（８時間／日、週末 の１日）。 仕様： 石灰がばら荷で購入されれば、容器は荷おろしシュートを用いて乾燥状態の石 灰１，５００ポンドを収容する。袋入りで購入されれば、その容器は必要なく、 乾燥石灰の袋はパッレト上に積まれる。 石膏ベルトプレス（符号１０） 説明： 液体は希硫酸中和容器（符号８）から石膏ベルトプレスへ毎分１４２．８ポン ドの割合でポンプにより送られる。石膏は中和された液体から分離され、保持容 器へ毎分３．９１ポンドの割合で搬送される。中和された液体は中和水保持容器 （符号１１）へ毎分１３６．６ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 希硫酸中和容器（符号８）からの溶液：１４２．８ポンド／分（８時間／日、 週末の１日）。 排出： 石膏：３．９ポンド／分（８時間／日、週末の１日）。 中和水貯蔵容器（符号１１）への水：１３８．９ポンド／分（８時間／日、週 末の１日）。 仕様： 中和された混合物を脱水して石膏から水を分離するためのニップローラを備え た高圧ベルトプレス。水分含有量が約５０％の生産物が得られる。 中和水保持容器（符号１１） 説明： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）および石膏ベルトプレス（符号１０）からの濾過さ れた液体は、前処理工程で要求される希硫酸の平衡を保つために必要なときに中 和水保持容器へ分配される。中和水保持容器は３０００ガロンの容量を有する。 投入： 石膏ベルトプレス（符号１０）からの水：１３６．６ポンド／分（８時間／日 、週末の１日）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：２６．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 排出： 希硫酸貯蔵容器（符号４）への水：５４．０ポンド／分（８時間／日、５日／ 週）。 仕様： イソフタル樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしご( ケージなし)、８０００ガロンを収容する大きさに形成され、内径７フィート６ インチ×高さ１０フィートの公称サイズ。４つの固定用取っ手および引き上げ脚 を最小限備えた平坦な底部。 加水分解装置（加水分解器）（符号１２） 説明： 加水分解装置の目的は、固形物をセルロースおよびヘミセルロースへ分解する ことにある。原料はいずれかの貯蔵容器（符号７または１Ｂ）から毎分２７．８ ポンドの割合で供給される。濃硫酸（７０％濃度）は濃硫酸貯蔵容器（符号３０ ）から毎分２７．８ポンドの割合で加水分解器へ自動注入される。連続供給装置 では、原料と酸性物が約１０分間連続的に混合される。２つの材料は、加水分解 器から蒸解容器（符号１３）へ毎分５５．６ポンドの割合で排出されるゲルを形 成する。加水分解器は、装置を清掃して残留物を蒸解容器へ運ぶために８８℃の 温水が自動的にかけられる。加水分解装置によって原料が供給され、装置を清掃 し、かつ蒸解容器（符号１３）を満たすのに約１時間要する。加水分解装置は１ 時間稼働して１つの蒸解容器を満たす。それから装置は、２つめの蒸解容器を満 たすためにその工程を再開するまで１時間休止する。 投入： 貯蔵容器（符号７または１Ｂ）からの原料：２７．８ポンド／分（２４時間／ 日、５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）からの濃縮された硫酸：２７．８ポンド／分（２ ４時間／日、５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： 蒸解容器（符号１３）へのゲル：５５．６ポンド／分（２４時間／日、５日／ 週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 加水分解装置は、漏れ防止トラフを備えたスクリューコンベヤからなる。その チャンバは、耐酸性材料と腐食防止シールで構成される。搬送される材料には加 水分解装置において１０分の滞留時間があり、それに応じた大きさ（約１５フィ ートの長さ）に形成される。 加水分解装置は、約５５．６ポンド／分の処理能力を有する。 蒸解容器（２個）（符号１３） 説明： 各蒸解容器は独立して稼働され、ポリエチレン樹脂で構成され、それぞれ１２ ５０ガロンの大きさ（直径約６フィートで高さ６フィート８インチ）に形成され ている。各タンクは、反応に要求される約９５℃−９９℃の温度に維持するため に、アジテータと温度検出器を備える。各タンクは、熱損失をできるだけ小さく するために、厚さ２インチのポリウレタン断熱材で覆われている。加水分解され た材料は、８８℃の水、７９０ガロンに入れられる。その水は、毎分１１１ポン ド（毎分１３．３ガロン）の割合で、水加熱器（符号３２）から蒸解容器に流れ 込む。蒸解容器内における生成物の割合は、２から４部の水、一部の７０％濃度 硫酸、および一部の原料である。蒸解容器での滞留時間は２時間で、加えて、１ 時間の注入時間と１時間の排出時間がある。２時間の滞留時間の目的は、原材料 をさらに分解して、セルロースを糖に変えるためである。２時間の滞留時間帯の 最後には、毎分１６６．７ポンドの割合でその容器から保持容器＃１（符号１４ ）へ移される。移されて空になった後、その容器は加水分解装置（符号１２）か ら生成物を受け取るために備える。 投入： 加水分解装置（符号１２）からのゲル：５５．６ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 水加熱器（符号３２）からの水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日／週 、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： 保持容器＃１（符号１４）への液体生成物：１６６．７ポンド／分（２４時間 ／日、５日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径６インチ×高さ８０インチ、イソフタル樹脂製、凹状底部、２フィートの 間隔のための鋼製脚、ボルト締めカバーが付いたフランジ付き最上部、１８イン チＱＡマンウェイ、鋼製アジテータ支持アセンブリ、８８℃に維持するための温 度検出部、および厚さ２インチのポリウレタン断熱材。 保持容器＃１（符号１４） 説明： 各蒸解容器（符号１３）からこのタンクに１時間の間に毎分１６６．７ポンド の割合で排出する。蒸解容器（符号１３）内での２時間の滞留時間のために、保 持容器＃１への充填と充填の間には１時間の時間差がある。保持容器は原料を冷 却するとともに、蒸解容器に新たな原料を充填するのを可能にする。そのタンク は、６００ガロンの容量があり、ポリエチレンで構成され、断熱材は有していな い。そのタンクは、フィルタープレス（符号１５）へ毎分８３．３ポンドの安定 した流動量で排出するようにその大きさが形成されている。 投入： 蒸解容器（符号１３）からの液体：１６６．７ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： フィルタープレス（符号１５）への液体：８３ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週）。 仕様： 内径４２インチ×高さ８２インチ、イソフタル樹脂製、３０°コーン状底部、 ２フィートの間隔のための鋼製脚、１８インチＱＡマンウェイ付きドーム状（閉 じた）最上部、４つの固定用取っ手と引き上げ脚を最小限有する平坦な底部。 フィルタープレス（符号１５） 説明： 保持容器＃１（符号１４）からの原料は、毎分８３ポンドの割合でフィルター プレスにパイプで送られる。薄膜のフィルタープレスは、液体混合物から浮遊固 形物を除去するために使用する。除去された固形物は、約３０ないし５０％の水 分含有量を有し、洗浄を待つためにリグニン保持容器（符号Ａ）に毎分５．２ポ ンドの割合で入れられる。そのプレスからの液体原料は、酸回収貯蔵容器（符号 １６）へ毎分７８ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 保持容器＃１(符号１４)からの液体：８３ポンド／分（２４時間／日、５日／ 週）。 排出： リグニン保持容器（符号Ａ）への固形物：５．２ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週）。 酸回収貯蔵容器（符号１６）への液体：７８ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週）。 仕様： 毎分８３ポンドの液体を受け取る薄膜フィルタープレス。プレスフレーム一式 、ＰＬＣコントロールシステム、ドリップトレイ、マニホールドを有するメンブ エン・プレート・パック−パネル、配線等を含む自動制御装置。 酸回収貯蔵容器（符号１６） 説明： フィルタープレス（符号１５）からの液体は、毎分７８ポンドの割合で酸回収 貯蔵容器にポンプで送られる。酸回収貯蔵容器は、酸回収装置（符号１７）が１ 日２４時間、週７日稼働することを可能にする。酸回収貯蔵容器は、酸回収装置 （符号１７）用に液体生成物１９，０００ガロン（２日分）を収容するように設 計されている。この大きさの貯蔵容器は、酸回収装置（符号１７）の週末の稼働 を容易に可能にする。液体生成物は、毎分５５.８ポンドの割合で酸回収装置(符 号１７)にパイプで送られる。 投入： フィルタープレス（符号１５）からの液体：７８ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週）。 排出： 酸回収装置（符号１７）への液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週）。 仕様： 内径１１フィート９インチ×高さ２４フィート２インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしご（ケージなし）。４つの 固定用取っ手と引き上げ脚を最小限有する平坦な底部 酸回収装置（符号１７） 説明： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体は、毎分５５．８ポンドの流動量で酸 回収装置にポンプで送られる。水もまた、毎分１１８ポンドの割合で水貯蔵容器 （符号２９Ａ）からパイプで送られる。酸回収装置内では、硫酸の約９６ないし ９９％および糖の約９２ないし９９％が回収され、２つの異なった生成物の流れ に分けられる。硫酸溶液（この段階で５％硫酸に濃縮されている。）は、蒸発器 （符号１８）に毎分１１６．２ポンドの割合でポンプで送られる。前処理工程が 稼働していれば、その酸性溶液は、毎分３６ポンドの割合で希硫酸貯蔵容器（符 号４）に、および、毎分８０ポンドの割合で蒸発器にパイプで送られる。糖溶液 （９ないし１２％の糖に濃縮されている。）は、逆浸透性フィルタ（符号２０） への後の投入のために、保持容器＃２（符号１９）に毎分５８．１ポンドの割合 でポンプで送られる。 投入： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日 、 ７日／週）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：１１８．５／分（２４時間／日、７日／ 週）。 排出： 保持容器＃２（符号１９）への糖溶液：５８．１０ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 蒸発器（符号１８）への酸性溶液：１１６．２ポンド／分（８時間から２４時 間、かつ５日／週で、週末は１日２４時間）。 前処理工程稼働中の８時間の間： 投入： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：１１８．５ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 排出： 保持容器＃２（符号１９）への糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 蒸発器（符号１８）への酸性溶液：８０ポンド／分（０時間から８時間で、５ 日／週）。 希釈酸貯蔵溶液（符号４）への酸性溶液：３６ポンド／分（０時間から８時間 で、５日／週）。 仕様： １日２４時間、週７日間、糖／酸／水の溶液を処理するように設計されたイオ ン交換装置は、フロリダのレイクランドにあるアドバンス・セパレーション・テ クノロジ社のもの(型番号ＩＳＥＰ ＬＣ２０００)を利用できる。アドバンス・ セパレーション・テクノロジ社の強酸性のイオン交換樹脂(Ｆｉｎｅｘ ＳＣ１６ Ｇ、３１０ミクロンサイズ)が使用される。 蒸発器（符号１８） 説明： 酸性溶液は、酸回収装置（符号１７）から毎分１１６．２ポンドの割合でポン プにより送られる。水が硫酸から蒸発して酸性濃縮度が７０％（最初の状態）に 戻ることができる。濃縮された酸は、再利用のために濃硫酸貯蔵容器(符号３０) に毎分８．３ポンドの割合でポンプにより送られる。蒸発した水は、蒸発器によ って回収されて液化され、再利用のために水貯蔵容器（符号２９）に毎分１０７ ．９ポンドの割合でパイプで送られる。前処理工程が稼働している８時間の間、 この領域での量は次のようになる：１）酸性溶液投入：８０ポンド／分、２）濃 縮酸性物排出：５．７ポンド／分、３）水排出：７４．５ポンド／分。 投入： 酸回収装置（符号１７）からの酸性溶液：１１６．２ポンド／分（８時間から ２４時間、５日／週で、週末は１日２４時間）。 排出： 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）への濃縮酸性溶液：：８．３０ポンド／分（８時 間から２４時間、５日／週で、週末は１日２４時間）。 水貯蔵容器（符号３０）への水：１０７．９ポンド／分（８時間から２４時間 、５日／週で、週末は１日２４時間）。 前処理工程稼働中の８時間の間： 投入： 酸回収装置（符号１７）からの酸性溶液：８０ポンド／分（０時間から８時間 、５日／週）。 排出： 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）への濃縮酸性溶液：５．７ポンド／分（０時間か ら８時間、５日／週）。 水貯蔵容器（符号３０）への水：７４．５ポンド／分（０時間から８時間、５ 日／週）。 仕様： Ｈ２ＳＯ４を最小限７０％の濃度に戻している液体流において酸性物から水を 除去するためのプレート蒸発器または同等のもの。 保持容器＃２（符号１９） 説明： 糖溶液が、酸回収装置（符号１７）から保持容器＃２へ毎分５８．１ポンド／ 分の割合でパイプにより送られる。その容器は酸回収装置（符号１７）から糖／ 水の溶液を受け取るように設計され、逆浸透性フィルタ（符号２０）への溶液の 連続的な流れのための供給源となる。糖溶液は、保持容器（容量６００ガロン） から逆浸透性フィルタへ毎分５８．１ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 酸回収装置（符号１７）からの糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 排出： 逆浸透性フィルタ（符号２０）への糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／ 日、７日／週）。 仕様： 内径４８インチ×高さ８０インチ、イソフタル樹脂製、平坦な底部、１８イン チのＱＡマンウェイ付きの閉じた最上部。４つの固定用取っ手および引き上げ脚 を最小限備えた平坦な底部。 逆浸透性フィルタ（符号２０） 説明： 糖溶液が保持容器＃２（符号１９）から逆浸透性フイルタへ毎分５８．１ポン ドの割合でパイプにより送られる。逆浸透性フィルタの目的は、溶液中の糖濃縮 度を高めることにある。フィルタは糖濃縮度を１％から約２０％（発酵のための 最適糖濃縮度）に増加させる。それから糖溶液は、アンモニアおよびｐＨ均衡装 置へ毎分３４．１ポンドの割合でパイプにより送られる。抽出された水は、水貯 蔵容器（符号２９Ａ）へ毎分２４．０ポンドの割合でポンプにより送られる。 投入： 保持容器＃２（符号１９）からの糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 排出： アンモニアおよびｐＨ均衡装置（符号２１）への糖溶液：３４ポンド／分（２ ４時間／日、７日／週）。 水貯蔵容器(符号２９Ａ)への水：２４ポンド／分（２４時間／日、７日／週） 。 仕様： 糖／水の溶液を濃縮するために特別に設計された極小（nano）濾過装置。 アンモニアおよびｐ均衡装置（符号２１） 説明： アンモニアおよびｐＨ均衡装置は、アンモニア貯蔵容器と、糖溶液へのアンモ ニア注入のためのインラインインジェクタとからなる。糖溶液は、逆浸透性フィ ルタ（符号２０）からアンモニアおよびｐＨ均衡装置へ毎分３４ポンドの割合で パイプにより送られる。ｐＨバランスが厳重に監視されている間は、正確な量の アンモニアが毎分約０．００４７ポンドの割合で溶液に自動的に注入される。ア ンモニアは、ｐＨバランスをおおよそ６に安定させ、乳酸バクテリアが糖と反応 するのに理想的な環境をつくる。この全体の工程が、乳酸バクテリア注入装置( 符号２２)への毎分３４ポンドの流量の溶液の流れとして行われる。 投入： 逆浸透性フィルタ（符号２０）からの糖溶液：３４ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 アンモニア貯蔵容器からのアンモニア：０．１ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 必要とされる補給アンモニア：４８４ポンド／週。 排出： 乳酸バクテリア注入装置（符号２２）への糖／アンモニアの溶液：３４ポンド ／分（２４時間／日、７日／週）。 仕様： 糖、水、および微量酸性物の流れに正確な量のアンモニアを注入する値制御ユ ニット。ユニットは、ｐＨバランスを監視してその流れに適量のアンモニアを加 えるようにコントロールインジェクタに指示するｐＨバランスセンサを含む。 乳酸バクテリア注入装置（符号２２） 説明： 乳酸バクテリア注入装置は、アンモニアおよびｐＨ均衡装置と同様にオンライ ン装置である。乳酸バクテリア注入装置は、乳酸バクテリア貯蔵容器と、糖／ア ンモニアの溶液に乳酸バクテリア注入のためのインラインインジェクタとからな る。糖溶液は、アンモニアおよびｐＨ均衡装置（符号２１）から乳酸バクテリア 注入装置へ毎分３４ポンドの割合でパイプにより送られる。正確な量の乳酸バク テリアが、毎分０．８５ポンドのおおよその割合でその溶液に自動的に注入され る。この全体の乳酸バクテリア注入工程が、保持容器＃３（符号２３）への毎分 ３５ポンドの流量の溶液の流れとして行われる。 投入： アンモニアおよびｐＨ均衡装置（符号２１）からの糖／アンモニアの溶液：３ ４ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 乳酸バクテリア貯蔵容器からのイースト：０．８５ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 必要とされる補給乳酸バクテリア：今のところ未定である。すべてのバクテリ アをフィルタ装置（符号２５）で回収できれば、ごく少量の補給バクテリアで足 りることになる。 排出： 保持容器＃３（符号２３）への糖／アンモニア／バクテリアの溶液：３５ポン ド／分（２４時間／日、７日／週）。 仕様： 発酵のために糖および水の流れに正確な量のバクテリアを注入する値制御ユニ ット。容量１０００ガロン、内径６フィート×高さ５フィート６インチ、イソフ タル樹脂製、平坦な底部、閉じられた最上部、エポキシコートされたはしご（ケ ージなし）。 保持容器＃３（符号２３） 説明： 糖／アンモニア／バクテリアの溶液は、乳酸バクテリア注入装置（符号２２） から保持容器＃３へ毎分３５ポンドの割合でパイプにより送られる。保持容器の 大きさは、１２時間のうちにまる１日分の溶液で発酵容器（符号２４）を満たせ るようにしてある。溶液は、保持容器＃３から発酵容器（符号２４）へ、１２時 間の間に毎分７０ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： イースト注入装置（符号２２）からの糖／アンモニア／バクテリアの溶液：３ ５ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 排出： 発酵容器（符号２４）への糖／アンモニア／バクテリアの溶液：７０ポンド／ 分（１２時間／日、７日／週）。 仕様： 容量３，０００ガロン、内径７フィート６インチ×高さ１０フィート１インチ 、ネキサスベール（Nexus veil）をもったプレミアム／イソ樹脂製、側部と最上 部の２４インチマンウェイを含む、およびエポキシコートしたはしご(ケージな し)。 発酵容器（３個）（符号２４） 説明： 糖／アンモニア／バクテリアの溶液は、保持容器＃３（符号２３）から発酵容 器へ毎分７０ポンドの割合でパイプにより送られる。発酵容器は６５００ガロン の容量を有する。発酵容器が満たされたとき、混合物は発酵反応を開始するため に２５℃から５０℃に加熱される。発酵工程の間に、乳酸バクテリアによって糖 が乳酸に換えられる。一旦反応が始まると、その反応によって熱が発生する。混 合物の温度を約２５ないし５０℃に保つために冷却コイル（符号２７）が使用さ れ、それにより温度上昇を防止する。発酵が完了すると、発酵溶液は、約２時間 の間に毎分４１９．８ポンドの割合でバクテリアフィルタおよび蒸留液保持容器 （符号２５）へパイプで送られる。それから、発酵容器はスチーム洗浄され、次 回分に備える。 投入： 保持容器＃３（符号２３）からの糖／アンモニア／バクテリアの溶液：７０ポ ンド／分（１２時間／日、７日／週）。 排出： バクテリアフィルタおよび蒸留液保持容器（符号２５）への発酵溶液：４１９ ．８ポンド／分（２時間／日、７日／週）。 仕様： 容量６，５００ガロン、内径１０フィート４インチ×高さ１１フィート、イソ フタル樹脂製、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部の２４インチマンウェ イ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。 乳酸バクテリアフィルタおよび蒸留液保持容器（符号２５） 説明： 乳酸バクテリアフィルタおよび蒸留液保持容器は、バクテリアを捕らえてバク テリア注入装置（符号２２）と保持容器に戻すためのトラップフィルタと、流れ を乳酸処理装置（符号２６）に向けて調節するとともに発酵容器（符号２４）に 短い排出時間（約２時間）を与えるための蒸留液保持容器とからなる。乳酸バク テリア溶液は、発酵容器（符号２４）からバクテリアフィルタへ毎分４１９．８ ポンドの割合でパイプにより送られる。トラップフィルタは溶液からバクテリア を回収し、該バクテリアを注入装置へ毎分１０．２ポンドの割合でポンプにより 送る。残りの乳酸溶液は保持容器へ毎分４０９．６ポンドの割合でパイプにより 送られる。バクテリアフィルタおよび保持容器は、毎分３４ポンドの割合で乳酸 バクテリア溶液の流れを乳酸処理装置（符号２６）に向けて調節する。 投入： 発酵容器（符号２３）：４１９．８ポンド／分（２時間／日、７日／週）。 排出： バクテリア注入装置（符号２２）へのバクテリア：１０．２ポンド／分（時間 ／日、７日／週）。 仕様： 容量６，５００ガロン、内径１０フィート４インチ×高さ１１フィート、イソ フタル樹脂製、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部の２４インチマンウェ イ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。 乳酸処理装置（符号２６） 説明： 乳酸処理装置は、発酵処理で製造された乳酸を濃縮及び精製するのに適当なプ ロセス及び／又は装置であればよい。例えば、発酵プロセスから得られた乳酸溶 液は石灰と共に処理され、蒸発器（符号１８）で濃縮され、結晶パンにポンプ輸 送され、そこで再生乳酸が得られる。発酵プロセスで製造された乳酸を濃縮し精 製するのにイオン交換樹脂を使用してもよい。例えば、ミズーリ州セントルイス のシグマ・ケミカル社から入手可能なイオン交換アンバーライトを使用してもよ い。また、例えば、発酵溶液から乳酸を連続して濃縮し精製できる、米国特許第 ４，５２２，７２６号と第４，７６４，２７６号に開示の装置を採用してもよい 。 冷却コイル（符号２７） 説明： 冷却コイルは、発酵容器（符号２４）の加熱および冷却のための基本的な熱交 換器である。コイルは、発酵反応を始めさせるために、ボイラからのスチームの 熱を利用する。反応が始まったのち、発酵容器から熱を奪うためにため池からの 冷却水を利用する。冷却コイルは、発酵容器（符号２１）の温度を約２５から５ ０℃に維持する。 投入： ため池からの水：必要に応じて（２４時間／日、７日／週）。 ボイラからのスチーム：必要に応じて５０ポンドpsig（ポンド−力／平方イン チゲージ）。 排出： ため池への水：必要に応じて（２４時間／日、７日／週）。 ボイラへのスチーム：必要に応じて５０ポンドpsig。 仕様： 冷却コイルのための水は必要に応じて投入される。 冷却コイルのためのボイラスチームは必要に応じて供給される。 乳酸貯蔵容器（符号２８） 説明： 回収された乳酸は乳酸貯蔵容器に毎分４．６ポンド（乾燥原料１トン当たり１ ００ガロンを標準とした場合）の割合でパイプにより送られる。乳酸貯蔵容器は 、毎週タンカートラックによって毎分３４０ポンドの割合で空にされる。すべて の貯蔵タンクは、米国機械学会（ＡＳＭＥ）公認のものであるとともに、環境保 護庁（ＥＰＡ）や他のすべての環境関連官庁だけでなく、州または地方の法令お よび産業規制のどれにも適合する。収容される原料のために、原料のいかなるこ ぼれやもれを無くすための法令や規制に明記されている１１０％容量の防護壁が 設けてある。 投入： 蒸留塔（符号２６）からの乳酸：４．６ポンド／分（２４時間／日、７日／週 ）。 排出： タンカートラックへの乳酸：３４０ポンド／分（２時間／日、週１回）。仕様 ： 内径１０フィート４インチ×高さ１３フィート５インチ、プレミアム４７０樹 脂／イソフタル、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部のマンウェイ、エポ キシコートしたはしご。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平 坦な底部。 水貯蔵容器（符号２９Ａ） 説明： 乳酸生産工程、前処理工程、および設備内で使用されるきれいな水は、水貯蔵 容器に貯蔵されている。水は必要に応じていろいろな場所にパイプで送られるこ とになる。おおよその水の流れは以下に記載の通りである： 投入： 逆浸透性フィルタ（符号２０）からの水：２４ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 蒸発器（符号１８）からの水：７４．５ポンド／分（０時間ないし８時間の間 、週５日）。 蒸発器（符号１８）からの水：１０７．９ポンド／分（８時間ないし２４時間 の間で、週末）。 補給水：４０８，０００ポンド／週。 排出： 中和水貯蔵容器（符号１１）への水：２６．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 ウォータヒータ（符号３２）への水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 酸回収装置（符号１７）への水：１１８ポンド／分(２４時間／日、７日／週) 。 仕様： 内径１１フィート９インチ×高さ３１フィート７インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部の２４インチマンウェイ、エポキシコートしたはしごおよびケージ 。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。容器のおお よ その容量は２５，６００ガロンである。 水貯蔵容器（符号２９Ｂ） 説明： 前処理工程において循環する水は、水貯蔵容器（符号２９Ｂ）に貯蔵されてい る。水は前処理工程で回収された微量の重金属や酸性物を除去するために使用さ れる。水は第２スクリュープレス（符号５Ｂ）へ毎分１８７．５ポンドの割合で パイプにより送られる。それから水は、第２スクリュープレスから毎分１８７． ５ポンドの割合で戻される。定期的に、約２０ポンドの石灰を用いて水を中和し てもよい。検査が中和から中和までの間の正確な日数を決めることになる。 投入： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）からの水：１８７．５ポンド／分（８時間 ／日、５日／週）。 排出： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）への水：１８７．５ポンド／分（８時間／ 日、５日／週）。 仕様： 容量３０００ガロン、内径７フィート６インチ×高さ１０フィート１インチ、 ネキサスベールをもつプレミアム／イソフタル樹脂製、側部と最上部の２４イン チマンウェイ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。４つの固定用 取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。 濃硫酸貯蔵容器（符号３０） 説明： 濃硫酸容器は、工程において用いられる７０％濃硫酸の貯蔵容器として使用で きる。容器は蒸発器（符号１８）から濃縮酸性物を、前処理工程の稼働中の８時 間の間は毎分５．７ポンドの割合で、また、残り１６時間の稼働中および週末に は毎分８．３０ポンドの割合で受け取る。濃硫酸は、濃硫酸貯蔵容器から加水分 解装置へ、１時間はポンプで送り１時間は休止するという動作を交互に行いなが ら、毎分２７．８ポンドの割合で送られる。濃縮酸性物貯蔵容器は、米国機械学 会公認のものであるとともに、環境保護庁や他のすべての環境関連官庁だけでな く、州または地方の法令および産業規制のどれにも適合する。収容される原料の ために、原料のいかなるこぼれやもれを無くすための法令や規制に明記されてい る１１０％容量の防護壁が設けてある。 投入： 蒸発器（符号１８）からの濃硫酸：５．７ポンド／分（０時間ないし８時間で ５日／週） 蒸発器（符号１８）からの濃硫酸：８．３０ポンド／分（８時間ないし２４時 間で、５日／週および週末）。 必要となる補給硫酸：２２，５００ポンド／週。 排出： 加水分解装置（符号３０）への濃硫酸：２７．８ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径１０フィート４インチ×高さ１６フィート７インチ、プレミアム／イソフ タル樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしごおよびケー ジ。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備える平坦な底部。容器のお およその容量は１０，４００ガロンである。 廃水貯蔵容器（オプション）（符号３１） 説明： 都市の廃水または下水を蒸解容器（符号１３）に加える水の代用として使用す ることができる。すべてのバクテリアや病原菌は、硫酸や９３℃以上の温度によ って殺される。廃水中にある固形物はわずかであり、リグニンのＢＴＵ（基本伝 送単位または英国熱量単位）能力を減少させることはない。廃水の高い窒素含有 量が乳酸バクテリアの養分として作用するだけでなく、適度な発酵に必要とされ るアンモニア（適正な発酵に必要な窒素養分の供給源）の量を減少させる。（仮 に用いた場合）廃水は、ウォータヒータ（符号３２）に毎分１１１ポンドの割合 でパイプにより送られる。 投入： 水源からの廃水：必要に応じて大量に配水される。廃水が専らきれいでない水 とともに補給水として使用される場合、必要量は４００，０００ポンド／週にな る。平均で、配水の割合は５５．６ポンド／分（２４時間／日、５日／週）。 排出： ウォータヒータ（符号３２）への廃水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間ポンプで送り１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径１０フィート４インチ×高さ１６フィート７インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部の２４インチマンウェイ、エポキシコートしたはしご(ケージなし) 。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。容器のおお よその容量は１０，４００ガロンである。 ウォータヒータ（符号３２） 説明： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からのきれいな水は、ウォータヒータへ毎分１１１ ポンドの割合でパイプにより送られる（廃水を使用した場合、その液体は廃水貯 蔵容器（符号３１）から同じ割合で送られることになる）。水は約８８℃に加熱 され、１時間ポンプで送られ１時間休止しながら蒸解容器（符号１３）へ毎分１ １１ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）または廃水貯蔵容器（符号３１）からの水：１１１ ポンド／分（２４時間／日、５日／週、１時間ポンプで送り１時間休止する動作 を交互に行う）。 排出： 蒸解容器（符号１２）への水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日／週、 １時間ポンプで送り１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 間接加熱式温水貯蔵ヒータ、直径３６インチ×長さ５２インチ、銅コート内側 ライニングとジャケット付き断熱材を有する１２５ＰＳＩＧ用に設計された縦型 ＡＳＭＥタンク。タンク容量は２００ガロンである。 この装置には、Ｐ＆Ｔリリーフ弁、圧力と温度のゲージ、非鉄チューブシート 付き単一壁タンクヒータ、自動スチームコントロールバルブ、インレットスチー ム濾過器、ドリップトラップ、およびＦ＆Ｔトラップが設けてある。容量は、１ ００ＰＳＩＧスチームで、１０００ＧＰＨ（ガロン／時間）１６℃ないし８８℃ である。この装置は、使用状態にないときには、１０００ＧＰＨの連続負荷と２ ００ガロンの貯蔵容量を与える。 リグニン保持容器（符号Ａ） 説明： 材料が洗浄および中和領域へ手動で移送されるまで微粉砕されたリグニンが貯 蔵されている簡単な保持容器。リグニンは、フィルタープレス（符号１５）から 毎分５．２ポンドの割合で除去される。リグニンは第２スクリュープレス（符号 ５Ｂ）へ人手で充填され、そこで毎分１５．６ポンドのおおよその割合で洗浄さ れてからドライヤ（符号６）によって乾燥される。乾燥後、リグニンは１ポンド あたり１０，０００ないし１３，３５０ＢＴＵを運び、ボイラー原料貯蔵容器( 符号Ｂ)に送られる。 投入： フィルタープレス（符号１５）からのリグニン：５．２ポンド／分（２４時間 ／日、５日／週、人手作業）。 排出： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）へのリグニン：１５．６ポンド／分（８な いし１６時間、５日／週）。 仕様： 移動可能な貯蔵ホッパ、大きさ約６フィート×６フィート×５フィートで貯蔵 容量が約１８０立法フィート。 ボイラー原料貯蔵容器（符号Ｂ） 説明： 微粉砕されたリグニンならびに木片、および／または非塩素系プラスティック の簡単な貯蔵容器。リグニン／木片又はリグニン／非塩素系プラスチック混合物 がボイラー燃料として役立つ。リグニンはボイラー原料貯蔵容器へ毎分１５．６ ポンドの割合で搬送される。ボイラー燃料が燃やされる割合は、時間当たり３８ ００ポンドのスチーム産出状態で毎分約１５．８ポンドになる。 投入： ドライヤ（符号６）からのリグニン：１５．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 木片：必要に応じて（リグニン産出量による）。排出： 排出： ボイラー原料貯蔵ホッパ、大きさ１０フィート×１０フィート×１６フィート で貯蔵容量が約１６００立法フィート。 ボイラ（符号Ｃ） 説明： パッケージボイラは装置用のスチームおよび温水を発生させるために使用され る。スチームおよび温水を必要とする装置の構成要素は、蒸解容器（符号１３） 、酸回収装置（符号１７）；発酵容器（符号２４）である。スチーム発生装置は 、１２５ＰＳＩＧで送られる約３８００ポンド／時間のスチームを産出するため に、最大９５０ポンド／時間のリグニン／木片の燃料を燃焼するように設計され ている。 投入： ボイラー原料貯蔵容器（符号Ｂ）からのボイラー燃料：１５．８ポンド／分（ ２４時間／日、７日／週）。 排出： スチーム：３８００ポンド／時間（２４時間／日、７日／週）。 仕様： ボイラー装置は、燃料供給装置、接線方向燃焼装置、ＨＲＴボイラー圧力容器 、機械式集塵機、誘引ファンと煙突、復水回収およびボイラー供給装置、ボイラ ー供給ポンプと制御装置、制御パネルと薬液注入装置および軟水器を含む。 固形廃棄物処理装置の要約 固形廃棄物、廃棄汚泥、スクラップタイヤおよび生産される使用に適した商品 の処理工程は、排出物のない装置である。この装置は十分に密閉され、臭気制御 がなされている。すべての水は使用後に濾過されて浄化されており、すべてのに おいとほこりが集められて除去されている。本実施例では１０トン／日の工程を 説明したが、本実施例は１日当たり５０ないし１，０００トンの工程に容易にス ケールアップできる。変わる点は、工程が稼働する際の１日当たりの流量および ／または時間数である。 本発明は十分に説明されているので、本発明またはそのすべての実施例の範囲 に影響しない別のパラメータだけでなく、実施の形態に均等な広い範囲内におい て実施できることが通常の当業者によって理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．都市固形廃棄物から乳酸を製造する方法であって以下の工程を含むものであ る。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ガラス及びゴムを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）粉砕したセルロース成分を、希硫酸を用い、４０から１００℃の温度で処 理して残っている重金属をほぼ溶解して可溶性成分と非可溶性成分を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶性成分を非可溶性成分から取り除く工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た非可溶性成分を乾燥する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た乾燥非可溶成分を、非可溶成分に対して重量で約１：１ の濃硫酸を用いて処理し、部分的に水解した混合物を得る工程 （ｈ）約８０℃から１００℃の温度の水で工程（ｇ）で得た部分的に水解した混 合物を希釈する工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た希釈混合物を約１００℃の温度でかきまぜて消化材料と する工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た消化材料から固形分を除いて濾液を得る工程 （ｋ）濾液を酸を含む溶液と糖を含む溶液に分離する工程 （ｌ）糖を含む溶液を糖分約１−２０％に濃縮する工程 （ｍ）工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約４．５から７．５に 調節する工程 （ｎ）工程（ｍ）で得た溶液を乳酸バクテリアを用いて発酵して乳酸を含む溶液 を得る工程、 （ｏ）工程（ｎ）で得た溶液を処理して商業的に満足できる形の乳酸を得る工程 ２．工程（ｅ）において、可溶成分が非可溶成分からスクリュウプレス内で分離 される請求項１の方法。 ３．工程（ｈ）において、水は廃水又は有機窒素を含む汚水である請求項１の方 法。 ４．工程（ｊ）において、消化された混合物はフィルタプレスで濾過される請求 項１の方法。 ５．工程（ｋ）において、濾液は連続イオン排除クロマトグラフィにより酸を含 む溶液と糖を含む溶液に分離される請求項１の方法。 ６．工程（ｋ）において、濾液は連続反流排除クロマトグラフィにより酸を含む 溶液と糖を含む溶液に分離される請求項１の方法。 ７．工程（ｌ）において、糖を含む溶液は逆浸透フィルタを用いて約１−２０％ の糖に濃縮される請求項１の方法。 ８．工程（ｍ）において、工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨがア ンモニアを加えることにより約４．５から７．５に調節される請求項１の方法。 ９．工程（ｏ）において、乳酸バクテリアが乳酸処理の前にフィルタにより溶液 から除去される請求項１の方法。 １０．工程（ｇ）で得た部分的に水解した材料を約８０から１００℃の水で希釈 して、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４から６部の水を含む溶 液を得る請求項１の方法。 １１．工程（ｇ）の乾燥非可溶成分が上記濃硫酸による処理の前に下水スラッジ 又は下水スラッジケーキと混合される請求項１の方法。 １２．都市固形廃棄物から乳酸を製造する方法であって以下の工程を含むもので ある。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ゴム及びガラスを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）粉砕したセルロース成分を約０．２５から４時間、約４０から１００℃の 温度で、１から１０％の希硫酸を用いて処理し、残っている重金属をほぼ溶解し て可溶性成分と非可溶性成分を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶性成分を非可溶性成分からスクリュウプレスで取り 除く工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た非可溶性成分を乾燥する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た乾燥非可溶成分を、非可溶成分に対して約１：１の濃硫 酸で、約１０分間、約３０から８０℃の温度で処理し、部分的に水解した混合物 を得る工程 （ｈ）工程（ｇ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０℃から１００℃の温 度の水を用いて希釈し、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４から ６部の水を含む溶液を得る工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た希釈混合物を、約１から４時間、約１００℃の温度でか きまぜて消化材料を得る工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た消化材料をフィルタプレスで濾過して濾液を得る工程 （ｋ）連続イオン排除クロマトグラフィにより、濾液を酸を含む溶液と糖分を含 む溶液に分離する工程 （ｌ）逆浸透フィルタを用いて、糖を含む溶液を糖分約１−２０％に濃縮する工 程 （ｍ）工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約４．５から７．５に 調節する、 （ｎ）工程（ｍ）で得た溶液を乳酸バクテリアを用いて、約２５から約４０℃の 温度で発酵して乳酸を含む溶液を得る工程 （ｏ）工程（ｎ）で得た溶液から乳酸バクテリアを濾過する工程 （ｐ）工程（ｏ）で得た濾過された溶液を処理して商業的に満足できる形の乳酸 を得る工程 １３．工程（ｇ）の乾燥した非可溶成分が上記濃硫酸による処理の前に下水スラ ッジ又は下水スラッジケーキと混合される請求項１２の方法。 １４．都市固形廃棄物から乳酸を製造する方法であって以下の工程を含むもので ある。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ガラス及びゴムを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）工程（ｃ）で得た粉砕したセルロース成分を、固形分に対して重量で約１ ：１の濃硫酸を用いて、部分的に水解した混合物を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０から１００℃の温度 の水で希釈する工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た希釈混合物を約１００℃の温度でかき混ぜて消化材料を 得る工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た消化混合物から固形分とほぼすべての重金属を取り除く 工程 （ｈ）濾液を酸を含む溶液と糖を含む溶液とに分離する工程 （ｉ）糖を含む溶液を糖分約１−２０％に濃縮する工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約４．５から７．５に 調節する工程 （ｋ）乳酸バクテリアを用いて工程（ｊ）で得た溶液を発酵して乳酸を含む溶液 を得る工程 （ｌ）工程（ｋ）で得た溶液を処理して商業的に満足できる形の乳酸を得る工程 １５．工程（ｅ）において、工程（ｄ）で得た部分的に水解した材料を約８０か ら１００℃の水で希釈して、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４ から６部の水を含む溶液を得る請求項１４の方法。 １６．工程（ｄ）の粉砕されたセルロース成分を上記濃硫酸による処理の前に下 水スラッジ又は下水スラッジケーキと混合する請求項１４の方法。 １７．都市固形廃棄物のセルロース成分から乳酸を製造する方法であって、以下 の工程を有するものである。 （ａ）都市固形廃棄物のセルロース成分を粉砕する工程 （ｂ）工程（ａ）で得たセルロース成分を酸で加水分解し、可溶成分と非可溶成 分とを得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得た可溶成分と非可溶成分とを分離する工程 （ｄ）工程（ｃ）で得た可溶成分を、連続イオン排除クロマトグラフィにより、 酸を含む溶液と糖を含む溶液に分離する工程 （ｅ）逆浸透フィルターを用いて、糖を含む溶液を糖分約１−２０％に濃縮する 工程 （ｆ）アンモニアを用いて、工程（ｅ）で得た濃縮した糖を含む溶液のｐＨを約 ４．５から７．５に調整する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た溶液を、乳酸バクテリアを用いて、約２５から４０℃の 温度で発酵し、乳酸を含む溶液を得る工程 （ｈ）工程（ｇ）で得た溶液から乳酸バクテリアを除去する工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た溶液を処理して商業的に満足できる形の乳酸を得る工程 （ｊ）工程（ｃ）で得た非可溶成分を乾燥する工程 （ｋ）工程（ｊ）で得た乾燥非可溶成分をボイラー燃料として燃焼してエネルギ ーを得る工程 １８．工程（ｊ）で得られた非可溶成分が工程（ｋ）の燃焼前に非塩化プラスチ ックと混合される請求項１７の方法。 １９．工程（ｂ）のセルロース成分が上記酸を用いた加水分解の前に下水スラッ ジ又は下水スラッジケーキと混合される請求項１７の方法。 ２０．都市固形廃棄物のセルロース成分を加水分解した後に得られた非可溶成分 が乾燥されてボイラー燃料として燃焼されてエネルギーが作られる、請求項１， １２又は１４の方法。 ２１．乳酸バクテリアが、ストレプトコッカス、ペジオコッカス、ルーコノスト ック及びラクトバチラスからなる属の群から選択されたものである請求項１，１ ２，１４又は１７の方法。 ２２．乳酸バクテリアが、ラクトバシラス・アラビノサス、ラクトバシラス・ペ ントサス、ラクトバシラス・プランタルム、ラクトバシラス・キシロサス、ラク トバシラス・デルブリュッキイ、ラクトバシラス・ブルガリカス、ラクトバシラ ス・カセイ及びラクトバシラス・レイチマニイ及びストレプトコッカス・ラクシ スの種の群から選択されたものである請求項１，１２，１４又は１７の方法。