JPH11503400A - 有機廃棄物及び／又は下水スラッジを堆肥化する方法及びその方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、有機廃棄物及び／又は下水スラッジを堆肥化する方法及び装置に関しており、有機廃棄物及び／又は下水スラッジは堆積物として閉じた系中で、有利に曝気反応器中で、腐敗工程のために必要な空気を導通され、この空気の量は、系から得られる測定値に依存して調節可能である。できる限り少ない費用で均質な発酵を保証するために、閉じた系に少なくとも一時的に異なり、外圧を上回る圧縮圧で空気を供給し、引き続き外圧を下回る吸引圧で空気を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】 有機廃棄物及び／又は下水スラッジを堆肥化 する方法及びその方法を実施するための装置 本発明は、堆積物として閉じた系中に、有利に曝気反応器中に、腐敗工程のた めに必要な空気を貫流させ、その空気量は系から得られる測定値に応じて調節可 能である、有機廃棄物及び／又は下水スラッジを堆肥化する方法に関する。 本発明は、さらに、閉じた曝気反応器を備えた、この方法を実施するための装 置に関しており、その装置の底部には空気を吹き込むための分配機構を備えた通 気装置が、曝気反応器が取り囲む堆積物のほぼ全横断面にわたり設置されており 、かつ堆積物中へ突き出た少なくとも１個の温度センサが設置されており、これ らは制御装置を介して相互に接続されており、かつ曝気反応器は廃ガス導管を備 えている。 このような方法及びこのような装置はドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ）第２ ５４１０７０号明細書に記載されている。 前記明細書に記載された方法によると、有機廃棄物及び／又は下水スラッジは いわゆる堆積物として閉じた曝気反応器を上方から下方へ通過し、その際、腐敗 材料を腐敗工程に必要な空気が貫流する。従って曝気 反応器は回分的に作業され、つまり連続的ではなく、その際、空気供給はスイッ チ制御装置を介して制御され、このスイッチ制御装置は容器底部に導かれる空気 供給導管中の弁を完全に開放するか又は完全に遮断することで、腐敗物の不連続 的曝気を行っている。絞り弁を使用する限り、バクテリアに酸素を呼吸する時間 を与えるためにこのバルブは空気供給の完全な中断を考慮しており、前記した方 法によると腐敗物の不連続的通気が念頭に置かれておる。相互に別々に制御可能 な吸引通気装置及び圧縮通気装置により、期待値−測定値−比較によって、廃ガ スのＣＯ₂−含有量又はＯ₂−含有量によって、導入される空気の量及び流動速度 が制御され、その際、少なくとも２つの、有利に堆積物の上から１／３及び下か ら１／３の位置で得られた湿度測定値（この測定値は所定の期待値と比較される ）に応じて、堆積物の底部に供給される空気場合により微細に分散された水を添 加し、堆積物の底部に供給される空気は少なくとも３０℃〜５０℃、有利には４ ０℃に加熱される。曝気反応器により取り囲まれた堆積物の上方の空間と接続さ れている吸引通気装置が、曝気反応器の底部の圧縮空気−通気装置よりも高い効 率を有する場合であっても、単にそれぞれ不連続的に導入される圧縮空気過剰量 を吸引通気装置によって低減することを考慮しているにすぎない。 同様の方法がドイツ国特許出願公告（ＤＥ−Ｂ）第 ２２５２１８８号明細書及びドイツ国特許出願公告（ＤＥ−Ｂ）第２２５３００ ９号明細書に記載されている。 オーストリア特許（ＡＴ−Ｃ）第３７２６７２号明細書においても、１つ又は 場合により複数の、通気もしくは廃棄可能で加熱可能な、相互に段階状に配置さ れた腐敗室から構成されている腐敗バンカ中での有機廃棄物の好気性の腐敗及び ／又は乾燥のための方法が記載されている。この場合、発生した反応ガスは材料 の通過方向に対して横方向で段階的に吸引され、吸引された反応ガス量は場合に より分析し、この段階分析の結果を通気及び温度の制御のために引用する。 欧州特許出願公開（ＥＰ−Ａ１）第００６５４９５号明細書には、開放空気− 堆肥化方法が記載されており、その際、空気供給並びに空気吸引のために腐敗物 の底部に切り替え可能な通気装置及び吸引装置が設置されている。この通気装置 及び吸引装置はＯ₂、ＣＯ₂の含有量、ｐＨ値及び腐敗物湿分に応じて制御される 。この方法によっても、単に腐敗物中の僅かな圧縮空気構築及び引き続く解除を 可能にしているだけである。 腐泥の堆肥化のための均質な乾燥を保証するために、ドイツ国特許出願公開第 ２９３３５６５号明細書は、腐泥堆積物を長く延びた穿孔された導管上に構築し 、この導管は空気−導管を介して二方向で運転される 通気装置と接続されていることを提案している。この通気装置は導管中への空気 の吹込及び導管からの空気の吸引を交互に行うために制御開路又は時間制御によ り制御され、その結果、空気は時間間隔を置いて堆積物中へ吹き込まれ、もう一 方の時間間隔で空気は堆積物から導管中へ吸引して戻される。 欧州特許出願公開（ＥＰ−Ａ２）第０２５５４６７号明細書に記載された方法 によっても、圧縮−吸引導管を備えた閉じた容器を使用しており、この導管を介 して空気流の流動方向は発酵の間に生じた温度及び／又は残留物の湿分に応じて 一時的に逆転される。 本発明の課題は、冒頭に記載した方法及び同様に冒頭に記載した装置を、最少 のプロセス技術的で及び／又は装置的コストでで腐敗物の均質な発酵を保証する ことができるように改良することであった。 この課題は、閉じた系に少なくとも一次的に交互に、空気を外圧を超える圧縮 圧下で供給し、かつ引き続き外圧を下回る吸引圧下で引き出し、その際、圧縮圧 と吸引圧との圧力差は１０〜３００ｍｂａｒにあることを特徴とする請求項１に 記載された方法により解決される。 この方法を用いて、腐敗物の堆積物中に必然的に形成される孔内空間の周辺区 域にも十分に酸素が供給され、その結果、不十分な腐敗を伴う箇所の形成が少な くとも十分に回避される。この方法は、外圧を下回る 圧力調節だけで必要な吸引力を生じさせて、堆積物の孔内空間中で十分なガス排 出を引き起こし、それにより新鮮な空気を該当する孔内空間に意図的に時間を遅 らせて空気−過圧をかけることにより供給するという基本思想から出発している 。このため、空気−交換、特に酸素供給は、全体の堆積物の範囲内で決定的に改 善される。 この堆肥化方法は、その実施のために十分な、外圧を上回る又は外圧を下回る 圧力の適用を保証することができる閉じた系を前提条件としている。この閉じた 系は１つ以上の大容器、例えばコンテナからか、又は小さな密封された容器から なり、この容器は並列接続で同時に又は漸次の時間的順序で通気及び排気される 。 本発明による方法の実施態様は、従属形式請求項に記載されている。 圧縮圧と吸引圧との間の圧力差Δｐは、有利に１０〜１５０ｍｂａｒにあるべ きである。吸引圧と外圧との間の圧力差は、圧縮圧と外圧との間の圧力差と同じ 大きさであることができるが、しかしこの圧力差は圧縮圧と外圧との間の圧力差 の３分の１までの絶対とみなされる僅かな値になることもできる。 先行技術により公知で、実際に実施されているたいていの方法によれば、排気 中のＯ₂測定及び／又はＣＯ₂測定及び／又は温度測定に基づき、腐敗度が調査 される。しかしながら排気から得られたこれらの値は、腐敗が均質に進行してい るかどうかの情報は得られない。 従って、本発明のもう一つの実施態様により、腐敗物中の温度、酸素含有量、 二酸化炭素含有量、メタン含有量及び／又はガス容量流を測定し、圧縮圧及び／ 又は吸引圧の適用のための調節尺度として使用することが提案される。このため に、できる限り均等に腐敗−堆積物中に分布して配置された１個以上のセンサを 使用することができる。酸素含有量、二酸化炭素含有量及び／又はメタン含有量 の測定のために、唯一の吸引管を使用することができ、圧縮圧又は吸引圧の適用 の間にガス試料が取り出され、そのガス試料の組成は、制御装置と接続している 分析装置中で確認される。この制御装置中には、期待値−基準が、特に範囲デー タとして入力されており、この範囲データが期待値−測定値−比較により圧力振 幅並びに時間的な圧力適用に関して相応する圧縮圧及び／又は吸引圧の変化を制 御する。有利に、腐敗物中で一定の酸素値、二酸化炭素値及び／又はメタン値が 生じた直後に、圧縮圧−空気供給は吸引圧に切り替えられる。一定のもしくはほ ぼ一定のガス割合は、あらかじめ供給され、空気中に含まれる酸素が堆積物中で 消費されたかどうかを証明する。容量流測定は、例えばベンチュリ−ノズルによ り又は類似の方法により行われる。ガス濃度及び流量 から、質量バランスを介してさらに反応を推測するこ るため、経験的に測定される質量バランスを設定することができ、その結果は後 に制御の目的で使用される。 圧縮圧の適用時間及び吸引圧の適用時間はほぼ同じであるのが有利であり、そ の際、それぞれの時間は２〜３分である。 経験によると、腐敗物は不連続的な新鮮な空気の供給の他に、静止時間を必要 とし、その間に酸素吸収によりバクテリアによる腐敗作業が行われる。 従って、本発明のもう一つの実施態様によると、圧縮圧の適用の直後に吸引圧 の適用を行い、次の圧縮圧の適用の前で排気の後に圧力の適用なしの中断期間を 設定し、この期間は有利に１０〜１５分である。それぞれの圧縮圧期間、吸引圧 時間及び中断期間の長さは、堆積物組成の個々の場合において、特に堆積物の湿 分含有量、温度、及び腐敗度に合わせることができる。中断期間の長さは、腐敗 物中で測定される酸素含有量により制御されるため、腐敗物中の早すぎる酸素低 下の際に中断期間は漸次短縮される。それにより、中断の長さは曝気及び排気の 間に測定される酸素含有量に依存して自動的に制御することができる。 堆肥化のために使用される廃棄物は通常湿分が高いため、腐敗材料をより良好 に乾燥するために圧縮圧を 用いて腐敗物中へ通す空気を遊離に３０〜５０℃に予熱する。この予熱は場合に より閉じた系中で生じるプロセス熱を利用して行うことができる。 例外的場合において、つまり腐敗物中の温度及び／又は酸素、二酸化炭素及び ／又はメタンの含有量について所定の範囲値が維持されない場合には、腐敗工程 を早期に中断し、堆積物を新たに装填するかもしくは新たに混合する。 前記した方法を実施するために、本発明の場合、曝気反応器中に（温度センサ の他に）さらに、酸素測定、二酸化炭素測定及び／又はメタン測定のための少な くとも１つのセンサが突き出ており、このセンサは制御装置と接続されており、 通気装置は切り替え可能な圧縮／吸引通気装置として構成されており、曝気反応 器の上方領域に設置された廃ガス導管は調節装置と接続されている絞り弁を有し ていることを特徴とする請求項１０に記載された閉じた曝気反応器を使用する。 絞り弁の使用は、第２の通気装置を省略できる。曝気反応器の底部中へ過圧下で 空気を供給するために存在する通気装置は、（上方の廃ガス導管中の）絞り弁を 閉じた場合に、逆動により吸引通気装置として利用することができる。これはこ の絞り弁に対して、外圧との関係で過圧並びに減圧を構築されることを意味する 。排気のために、つまり吸引圧の適用の完了のために、通気装置は遮断され及び ／又は絞り弁は開放され、 その結果、底側及び屋根側に空気が流入することができる。 前記の理由から、圧力通気装置を介して供給される空気は予熱され、そのため に空気導管中には加熱装置が設置されており、この加熱装置は有利に廃ガス導管 からエネルギーを取り出すことができる熱交換器である。この熱交換器自体は加 熱装置であることもできる。 本発明の実施例は、曝気反応器の断面図で示されるている。 曝気反応器１０は多孔底１１を備えており、この多孔底の上方に堆積された堆 積物１２は、多孔底を通して下から上へ通気され、反対方向に排気することがで きる。曝気反応器１０は下方に空気供給導管及び空気排出導管１３を備えており 、この導管中に切り替え可能な通気装置１４が設置されている。曝気反応器の屋 根領域には、絞り弁１６を備えたガス排出導管１５が設置されている。堆積物中 へは温度センサ１７の他に、例示されているにすぎない他のセンサ１８，１９及 び２０が突き出ている。堆積物１２中への異なる進入深さの複数の温度センサ１ ７も使用することができる。同様に、センサ１８〜２０はガス取り出し管の形で 構成されているのが好ましく、この管を通してガス試料が採取され、図示されて いない分析装置を用いてガスの組成に関して調査される。分析装置は図示されて いない制御装置と接続されており、この制御装置は同時に絞り１６及び吸引圧通 気装置１４を制御する。 この反応器は次のように使用される。堆積物１２を充填された後、センサ１７ 〜２０が固定配置されていない場合に堆積物中に挿入され、その際、複数のセン サの場合できる限り均一な分布及び堆積を達成するように努められる。曝気反応 器１０の封鎖の後、周期的順序で前後して、まず弁１６を封鎖した状態で、通気 装置１４を介して予熱した空気を、外圧を上回る圧縮圧で、例えば外圧を上回る ５０ｍｂａｒの圧力で、２〜３分の時間の間で導入するか、もしくは腐食物１２ 中で測定された酸素含有量が所定の、場合により一定の値に上昇するまで導入し 、この導入はＣＯ₂含有量の相応する減少を伴う。腐敗の間に場合により生じる が、望ましくないＣＨ₄過剰量は、空気供給をなお維持すべきであることを示す 。引き続き、依然として絞り１６が閉じた状態で、通気装置は吸引運転に切り替 えられ、ガスは曝気反応器から排出され、この排出は２〜３分の時間の間で行わ れるべきである。前記した時間から合計して４〜６分後に、絞り弁１６は開放さ れ、同時に通気装置１４は遮断され、この通気装置は空転状態で１０〜１２分の 中断期間にわたり遮断されたままにされる。この時に短時間の排気後に曝気反応 器１０中では外圧と同じ圧力になる。中断期間の経過の後に、再度まず圧縮圧及 び引き続き吸引圧が適用さ れ、その後、再度通気装置は上記したように遮断される。 この方法は自動調節で実施される、つまり圧縮圧適用及び吸引圧適用の間に測 定されたガスの値及び温度値に応じて実施されるのが有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０５Ｆ 9/02 Ｃ０５Ｆ 17/02 17/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＡ (72)発明者 ユルゲン カーニッツ ドイツ連邦共和国 Ｄ−44805 ボッフム シュヴェリーンシュトラーセ 40

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 有機廃棄物及び／又は下水スラッジに堆積物として閉じた系中で、有利に 曝気反応器（１０）中で、腐敗工程のために必要な空気を導通させ、この空気の 量はこの系から得られた測定値に応じて調節可能である有機廃棄物及び／又は下 水スラッジを堆肥化する方法において、閉じた系に少なくとも一時的に交互に、 空気を外圧を上回る圧縮圧で供給し、引き続き外圧を下回る吸引圧で排出し、そ の際、圧縮圧と吸引圧との間の圧力差は１０〜３００ｍｂａｒであることを特徴 とする有機廃棄物及び／又は下水スラッジの堆肥化方法。 ２． 圧縮圧と吸引圧との間の圧力差が１０〜１５０ｍｂａｒである、請求項１ 記載の方法。 ３． 腐敗物中の温度、酸素含有量、二酸化炭素含有量、メタン含有量及び／又 はガス−容量流を測定し、圧縮圧及び／又は吸引圧の適用のための調節尺度とし て使用する、請求項１又は２記載の方法。 ４． 腐敗物中で一定の酸素値、二酸化炭素値及び／又はメタン値が生じた直後 に、圧縮圧−空気供給を吸引圧（空気搬出）に切り替える、請求項１から３まで のいずれか１項記載の方法。 ５． 圧縮圧の適用の時間と、吸引圧の適用の時間とがほぼ同じ長さであり、有 利にそれぞれ２〜３分間 である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 ６． 圧縮圧の適用の直後に吸引圧の適用を継続し、次の圧縮圧の適用の前に排 気により、圧力の適用なしで、有利に１０〜１５分間の中断期間を設定する、請 求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 ７． 中断期間の長さが、腐敗物中で測定された酸素含有量により制御されるた め、腐敗物中の早すぎる酸素低下の際にこの中断期間は漸次短縮される、請求項 ６記載の方法。 ８． 圧縮圧の下で腐敗物中へ導入される空気が、有利に３０℃〜５０℃に予熱 されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 ９． 腐敗物中での温度及び／又は酸素、二酸化炭素及びメタンの含有量につい ての所定の範囲値を維持できない場合には腐敗工程を中断する、請求項１から８ までのいずれか１項記載の方法。 １０． 閉じた曝気反応器（１０）を有し、その曝気反応器の底部に分配機構（ １１）を備えた通気装置（１４）が、曝気反応器（１０）に取り囲まれた堆積物 （１２）のほぼ全断面にわたり空気を吹き込むために設置されており、調節装置 を介して相互に接続されている堆積物（１２）中へ突出した少なくとも１つの温 度センサ（１７）が設置されており、かつ廃ガス導管（１５）を有する装置にお いて、曝気 反応器（１０）中にさらに酸素測定、二酸化炭素測定及び／又はメタン測定のた めの少なくとも１つのセンサ（１８〜２０）が突出しており、これらのセンサは 調節装置と接続されており、通気装置（１４）は切り替え可能な圧縮／吸引通気 装置として構成されており、曝気反応器の上方領域に設置された廃ガス導管（１ ５）が、調節装置と接続している絞り弁（１６）を有していることを特徴とする 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置。 １１． 空気供給導管（１３）中に加熱装置が設置されており、この加熱装置は 、廃ガス導管からエネルギーを取り出すことができる熱交換器である、請求項１ ０記載の装置。