JPH11504561A - 廃水スラッジの濃縮および輸送のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に遠心分離装置を用いる、廃水スラッジの濃縮および輸送のための装置および方法に関する。ここにおいて、遠心分離装置は、廃水スラッジに含まれている生物の細胞を解体するための、少なくとも１つの溶解装置を有している。本発明の装置の溶解装置は、例えば粉砕ディスク（１６１、１６２）を有する摩擦粉砕装置（１００；２００）、あるいは磨砕コーン、造形石目やすり、ローラークラッシャー、通過ドラム、回転カッター列を有する切断装置、あるいは回転ピン列を備えたピン粉砕機の形状であってもよい。本発明の装置は、細胞、特にバクテリアおよび原生動物の細胞を溶解することができ、従ってこれらの細胞内容物は、周囲媒質に放出される。この内容物はついで、スラッジ中に残っているバクテリアに対して刺激剤として作用する。これにより、１つにはスラッジ総量が大幅に減少でき、もう１つにはバイオガス生産がかなり増加する。

Description

【発明の詳細な説明】 廃水スラッジの濃縮および輸送のための装置および方法 本発明は、請求項１による廃水スラッジの濃縮装置、請求項９によるスラッジ 含有廃水の輸送装置、請求項４９による汚水処理または廃水浄化工場（以後廃水 処理工場と言う）、請求項５７による分解されたスラッジの量、あるいは場合に よっては浄化工場における残留スラッジの最小化方法、並びに請求項６９による 廃水処理装置に関する。 本発明の装置および本発明の方法は、浄化工場において生じたスラッジの量の 最小化または減少、脱水の改善、スラッジおよび廃棄物バイオマスの嫌気性メタ ン発酵中並びに廃水の嫌気性浄化中のバイオガス生成の促進に役立つ。 廃棄物のバイオ浄化方法においては、比較的多量のスラッジが生じる。この場 合、これらのスラッジの取扱いおよび経済的利用には問題を伴なうことが多い。 廃水の嫌気性バイオ浄化においては、少なくとも２つの型のスラッジが発生する 。第一のスラッジは、導入された廃水の第一沈降または沈殿によって生じるスラ ッジであって、急激な分解が行なわれるスラッジであり、第二の型のスラッジは 廃水のバイオ浄化工程後に生じる活性化余剰スラッジである。ここでは微生物混 合物が主な役割を果たすが、これらの微生物は廃水浄化中に生じるものである。 どちらの型の微生物の数も、除去された不純物の数に依るものであり、また浄化 中のプロセスのパラメーターにも依る。どちらの型のスラッジも大部分の廃水処 理工場、特に大規模処理工場において、嫌気性メタン発酵によって加工処理され る。 有機物質の嫌気性メタン発酵は、嫌気性条件下において、微生物の混合培養物 がバイオ分解可能な有機物質を段階的に分解するプロセスである。この分解の最 終生成物は、メタン、二酸化炭素、二酸化硫黄（sulfan）、窒素、水素、その結 果生じたバイオマス、および安定有機物質（それ以上分解できない残留物）であ る。 嫌気性分解プロセスに影響を与える最も重要な要因としては、基質の組成（特 定の生産およびバイオガスの分解を決定するもの）、栄養素の存在、ｐＨ値、緩 衝容量、および温度である。このプロセスの経済的採算性は、加工処理される物 質の乾燥物質濃度（固体物質濃度）に依る。この理由から、出発物質は濃縮プロ セスに付されることが多く、これは機械的に（特に遠心分離、圧搾など）、ある いは重力によって行なわれる。 嫌気性分解が良好に進行するためには、一連の有機栄養素の存在が重要である 。一連の成長要因（再生産要因）の存在も、ビタミンおよび酵素と同様に重要で ある。嫌気性分解には、特に加水分解酵素が重要である。これらの酵素は、多数 の物質、例えば固体高分子有機物質でさえも分解または還元することができる。 これらの物質には、微生物自体によって合成されるものもあり、系以外から添加 されなければならないものもある。 スラッジ、廃水、およびその他の様々な有機物質の嫌気性メタン発酵中のバイ オガス生成のシミュレーションに関する研究所またはベンチ試験の可能性につい ては、ＣＺ−ＰＳ２４２９７９号に記載されている。この特許に開示された方法 は下記から成っている。すなわち発酵させられる物質がこのプロセスに入れられ る。あるいはある場合には嫌気性反応器によって、研究所の廃水浄化装置とは別 に調製された刺激物質であって、加工処理される物質の有機乾燥物質に依って、 ０．１〜１０重量％、好ましくは５重量％の機械的または物理的に処理された微 生物含有バイオマス懸濁液が直接このプロセスに入れられる。 当技術の状態によるバイオマス懸濁液の溶解処理（細胞の機械的物理的破壊） において、これらの微生物の細胞の内容物は一部解放される。 微生物細胞またはその他の生物細胞の内容物は、細胞壁および／または細胞膜 の破壊の間に溶液中に放出される（細胞溶解物とも呼ばれる）が、有機物質のバ イオ分解プロセスに、促進または刺激作用をもたらす。細胞溶解物は一方では細 胞の死滅によって自然に生じる（自己分解）。他方では加水分解酵素の助けを借 りる。これらは、発酵バクテリアによって、さらには物理化学的方法あるいは機 械的方法によって、微生物またはその他の生物の人工的分解または解離によって 溶液中に放出される。 細胞溶解物は、一方では微生物の機能および成長に刺激を与え、他方ではこれ は有機物質の分解に直接必要な一連の酵素を含んでいる。この溶解物は、ある種 のバクテリアの機能性あるいは操作性に刺激を与え、これによって水素と二酸化 炭素、酢酸、プロピオン酸等を転換および／または放出する。このほかに、細胞 溶解物は、有機物質の分解を強め、嫌気性メタン生成プロセスにおいてバイオガ ス生成を増加させる。この結果、生じるスラッジ総量の減少と、バイオガス生成 の増加をもたらす。同様に、細胞溶解物は活性化タンクを用いた場合に、余剰活 性化スラッジの生成にも有意な影響を与えうる。 当技術の状態に従って研究所規模の量で細胞溶解物を調製することは、これに 必要な設備およびエネルギーの量の点で費用がかかる。このことは、細胞分解ま たは破壊に関するこれまで知られている方法にも当てはまる。例えば特に機械的 方法（粉砕、磨砕、圧搾）、音波処理（超音波処理）、キャビテーション、反復 凍結融解、加熱による破壊などである。 ＣＺ−ＰＳ２４２９７９号に記載されている、当技術の状態による前記方法に は、特に次のような欠点がある。細胞溶解物を別に調製すること、すなわち実際 の浄化または処理装置以外での調製が必要であるということである。既に前記さ れているように、この方法は研究所規模にのみ適している。工業的規模の方法に 変えるには大きな空間が必要であり、高いエネルギー費用、投資費用および追加 の人件費が必要なので実際的ではない。従ってこの方法は、例えば何トンもの量 の循環的な凍結融解スラッジには経済的にも技術的にも有用ではない。 出発点としてＣＺ−ＰＳ２４２９７９号に記載されている、当技術の状態の場 合、工業的規模の条件下に生じるスラッジの量を、より費用がかからず、より経 済的な方法で有意に減少させることが本発明の目的である。 この目的の達成は、請求項１および９の特徴を有する技術的装置、請求項５７ の特徴によって技術的に実施される工業的方法、並びに請求項４９による処理工 場、および請求項６９による処理装置によって為される。 本発明は廃水スラッジ、特に余剰スラッジの濃縮および／または輸送装置を提 供する。この装置は、その構成において、浄化済みスラッジに含まれる生物特に 微生物の細胞を少なくとも一部、濃縮中に溶解させるように設計されている。 本発明の装置によって、浄化工場で生じるスラッジは有意に減少する。さらに は、微生物の細胞が濃縮装置において溶解されるという事実から、この装置を大 規模に利用できるようにもなる。 工業的プロセスエンジニアリングに関しては、１９９５年１月３０日出願の、 発明の名称が「浄化工場におけるスラッジ生成物の減少装置および方法」という 、本出願人のドイツ特許出願第１９５０２８５６．２号に既に記載されているよ うに実施される。この特許全体が、本明細書に参照として組込まれている。１９ ９５年７月２８日出願の、発明の名称が「廃水スラッジの濃縮および促進装置」 という同じ出願人のドイツ特許出願第１９５２７７８４．８号をも同様に参照し ており、これもこの明細書に参照として全体的に組込まれている。 従って濃縮装置を用いて、スラッジの濃縮および／または輸送、並びに細胞の 溶解にも同時に利用することが可能になり、これにより装置または方法が経済的 になるという特別な利点が生じた。さらには本発明の装置によって、比較的少量 のスラッジの処理で、細胞の連続溶解が可能になる。これにより、多量のスラッ ジを一度に加工処理する必要がなくなった。 請求項１による本発明の濃縮装置、特に溶解装置を含む遠心分離装置を用いる 装置の代わりに、請求項９による輸送装置、特に溶解装置を含むポンプを用いて も、本発明の様々なその他の利点を得ることができる。この溶解装置は、請求項 ３による本発明の集成装置の溶解装置に構造が本質的に似ている。 本発明による廃水処理工場は、少なくとも１つの廃水流入口を備えた少なくと も１つの沈殿タンク；少なくとも１つの輸送装置；少なくとも１つの好気性活性 化装置；余剰スラッジを生じる少なくとも１つの濃縮装置；および少なくとも１ つの嫌気性反応器から成っており、かつこの濃縮装置および／または輸送装置が 、余剰スラッジに含まれている微生物細胞が少なくとも一部、濃縮および／また は輸送中に溶解するように構成されていることを特徴とする。 最後に、本発明によれば、スラッジ量あるいは場合によっては浄化工場におけ る残留スラッジの減少方法であって、下記工程： 廃水を少なくとも１つの沈殿タンクにおいて沈殿させ、この沈殿または沈降余 剰スラッジを、少なくとも１つの輸送装置によって少なくとも１つの嫌気性反応 器に輸送し、さらには廃水を好気性活性化装置または器具に送る工程； 沈殿後、少なくとも１つの好気性活性化装置における廃水の好気性転換工程； 少なくとも１つの濃縮装置または器具における余剰スラッジの濃縮工程； 少なくとも１つの嫌気性反応器における余剰スラッジの転換工程、 から成る方法であって、 濃縮装置から来る余剰スラッジおよび／または廃水に含まれている微生物が濃 縮装置および／または輸送装置において、分解塔より前に、少なくとも一部溶解 される方法が提供される。 本発明の装置または本発明による方法を用いることにより、処理工場でのスラ ッジ生成は有意に削減できる。微生物細胞は処理装置において、あるいは場合に よっては濃縮装置および／または輸送装置においてそれ自体溶解されるという事 実によって、さらにはこれらの装置または方法を大規模な環境でも使用できるよ うになる。これにより次の利点が生じる。すなわち濃縮装置および／または輸送 装置がスラッジの濃縮および／または輸送のため、並びに細胞の溶解のために同 時に使用されるが、このことによって装置または方法がより経済的になるのであ る。このほかに、この装置あるいは場合によってはこの方法において、比較的少 量のスラッジ処理で細胞を連続的に溶解することができ、このことから、多量の スラッジを同時に加工処理する必要がなくなる。 本発明の装置または場合によっては本発明の方法において、浄化工場外で費用 のかかる細胞溶解物の調製を行なう必要がないので、費用の増加もエネルギーの 増加もなく、人件費も掛からないという利点が同時に得られる。このほかに嫌気 性反応器の効率または生産性が増加し、有機物質の分解が促進され、問題のある 物質あるいは化合物、例えば生体異物（ｘｅｎｏｂｉｏｔｉｃａ）または毒性物 質がより強力に分解され、可燃性ガスの生産が増加し、エネルギーバランスシー トが当技術の状態に比較して改善されている。 当技術の状態の前記欠点は、本発明による装置あるいは場合によっては本発明 による浄化工場によって克服できる。スラッジおよび廃棄物バイオマスの処理は 、嫌気性メタン発酵によって、および嫌気性廃水浄化において実施される。 本発明は、遠心分離装置での廃水スラッジの濃縮装置をも包含する。ここでは 遠心分離装置は、廃水スラッジに含まれている生物細胞をこじ開けるための少な くとも１つの溶解装置、並びに少なくとも１つのこのような溶解装置でのスラッ ジ含有廃水の輸送装置に備えられている。 本発明の好ましい実施態様において、溶解装置は、遠心分離装置あるいは場合 によっては輸送装置特にポンプの一部を成す不可欠な要素であり、好ましくは遠 心分離装置の出口側あるいは場合によってはポンプの出口側に備えられている。 しかしながら別の溶解装置が遠心分離装置の入口側あるいは場合によっては輸 送装置の入口側、並びに遠心分離装置の出口側あるいは場合によっては輸送装置 の出口側、あるいは遠心分離装置および／または輸送装置との直接的な構造的組 合わせとは別の独立した導管装置に備えられていてもよいことは言うまでもない 。 本発明の特別な利点は下記の点にある。すなわち、本発明は既存の通常の廃水 技術に従った濃縮装置、特に遠心分離装置あるいは場合によっては輸送装置、特 にポンプに組込むことができ、これによって、本発明の条件に合わせた構成にす るためには、比較的小さい変更を加えるだけてよいという点である。 請求項４による装置は本質的に、この装置が回転コンベヤスクリューおよび回 転ジャケットを含んでいる場合、比較的高いレベルの輸送および濃縮効率を有し 、この回転ジャケットが本質的にスラッジの良好な輸送を行ない、このジャケッ トが実質的に遠心分離装置のジャケットへのコンベヤスクリューのコーティング あるいはケーキングを妨げることを特徴とする。 従ってこの効果は、スクリューコンベヤ装置および遠心分離装置のジャケット が、請求項５による様々な回転速度で回転することによって強められる。 請求項６によれば、スクリューコンベヤの回転速度は、遠心分離ジャケットの 回転速度より約１０回転／分速い。 請求項７によれば、溶解装置は既に上に記載されているように、遠心分離装置 の入口および／または遠心分離装置の出口に備えられていてもよく、および／ま たは遠心分離装置の中に統合されていてもよい。これの長所は、本発明を様々な 処理工場における廃水スラッジの様々な条件、構成要素、および組成へ適合また はフィットさせるために、様々な手段が利用できるということである。 本来、比較的狭い入口および通路スペースから来る、比較的大きな異物を溶解 装置に導くためには、請求項８による篩装置を溶解装置のスラッジ導入側に備え るのが有利であることが多い。この手段によって、例えば石や分解できない廃棄 物などの比較的大きな物質による溶解装置の損傷を、かなりの程度防ぐことがで きる。 この型の濾過装置は、処理工場および遠心分離装置の運転中に容易に取り替え うるように備えられるのが好ましい。従って、例えばバイパス形態の二叉に分か れたスラッジの入口を考えることができる。この場合、スラッジは無傷の濾過装 置の付いたバイパスを通るようになされることが可能である。この時、もう１つ の通路の濾過装置は洗浄されなければならない。溶解装置自体は、多くの方法で 構成しうる。特定のどの溶解装置を選ぶべきかは、各々のスラッジの条件次第で ある。従ってどの遠心分離装置をどの溶解装置にどんな目的で組合わせたらよい かについては、広範囲の選択が可能である。 請求項１０によれば、通常のポンプを本発明による溶解装置と組合わせた輸送 装置を用いることができる。 ここでは７つの異なる溶解装置で実験が行なわれた。 従って請求項１１によれば、例えば摩擦粉砕装置として構成された溶解装置が ある。これは、基本的にはミルストーンを用いた粉砕機のように、せん断および すり砕き力が、溶解作用のもとになっているという意味である。 溶解装置のような摩擦粉砕装置が、例えば請求項１２において、本発明の装置 に備えられている。ここではこの摩擦粉砕装置は、少なくとも１つの粉砕ディス クから成る。このディスクは、スラッジおよびそれに含まれている細胞の粉砕に 用いられる。 このような装置において、遠心分離により脱水されたスラッジは、好ましくは ２つのざらざらした表面の間で機械的にすり砕かれる。この場合、すり砕き表面 の間にあるスラッジおよび細胞内に生じる高いせん断力によって、微生物および 高等生物の細胞が破壊され、それと共に溶解される。 好ましくはこのような摩擦粉砕装置は、請求項１３による溶解装置のように構 成される。すなわち粉砕ディスクが遠心分離装置の回転ジャケットに連結され、 これと共に回転し、もう１つの固定粉砕ディスクに接して動く。粉砕ディスク間 の間隔は、０．５〜５ｍｍである。 この型の溶解装置の構成には利点がある。ほとんどシーリングの必要がないこ と、２つの粉砕ディスク間のスペースが調節可能であり、従って溶解度が調節で きること、そしてこの型の溶解装置は複数の段階を備えるように構成することが 可能であり、この場合粉砕ディスクの表面を変えること、あるいは場合によって は個々の段階の粉砕ディスク間のスペースの間隔を変えることが可能であるとい う点である。 ２つの粉砕ディスク間の隙間が比較的小さい場合には、溶解装置への損傷を防 ぐために、入口あるいは供給側にあるフィルターによって、スラッジ内の比較的 大きな異物を保持しておくような手段を考える方がよい。 廃水に含まれている細胞に衝撃を与えるせん断力の増加は、特に、粉砕ディス クがその粉砕表面にくぼみ、特に切欠き部を有することによって引起こされる。 これらの切欠き部は半径方向に対して入射角または迎え角を示す。この場合、こ れらのくぼみが回転粉砕ディスクに備えられていることが特に好ましい。これに よって、一種のポンプ効果および比較的大きな圧力勾配の形成、およびそれと共 にせん断力の増加、従って必然的に溶解力の増加がもたらされるからである。 くぼみまたは場合によっては切欠き部の迎え角が、粉砕ディスク好ましくは回 転粉砕ディスクの外部表面の半径方向に対して向けられている時、ポンプ効果は 角度に従って増加したり弱まったりすることがある。 請求項１６に従って、ずらして配置された隣接する切欠き部列を備えることに は利点があるが、これは、せん断効果およびそれに伴なって生じる溶解効果が、 乱流が起こることによってさらに強化される点である。 この型の溶解装置におけるスラッジの滞留時間も、請求項１７に従って、ダム またはゲートをスラッジ出口に備えうるという事実により調節しうる。ダムまた はゲートの高さによって溶解装置のスラッジ容積を調節し、これと共に滞留時間 も調節する。 従って溶解効率は、要求条件によって調節および変更可能であり、場合によっ ては操作あるいは調整を行なってもよい。 本発明の装置のもう１つの型は、摩擦粉砕装置のように設計されている溶解装 置を有しているが、粉砕ディスクの代わりに、スラッジおよびその中に含まれて いる細胞を粉砕するために請求項１８による磨砕コーンを備えている。 ここで生じた溶解作用は、本発明の装置の前記実施態様に似ている。すなわち 、遠心分離装置および／または輸送装置の出口において、スラッジは同様に磨砕 コーンに入り、回転外部コーンの間ですり砕かれる。この回転コーンは少なくと も１つの粉砕表面と、好ましくは固定内部コーンを備えている。運動学的に逆の 方法も可能である。請求項２０、２１および２２によれば、回転外部コーンにも 固定内部コーンにも、必要な場合には表面のくぼみ、特に切欠き部が備えられて いてもよく、これらはここでは好ましくは粉砕コーンのジャケットラインの方向 に，あるいはそれに対する迎え角の角度で備えられている。この場合、これらの くぼみは前記実施態様における粉砕ディスクのくぼみと同じ溶解強化作用を有す る。 溶解装置として粉砕コーンを用いる、本発明を示す実施態様においては、特に 好ましくは、請求項２３による回転外部コーンと固定内部コーンとの間の裂け目 を、ある条件下において、止め金具か移動止めあるいはスプリングによって、操 作中に様々に変えるか、あるいは調節することができる。 溶解装置として粉砕コーンを用いる、本発明による装置の実施態様には、調節 が容易であること、および内部コーンにスプリングを取付けた結果、大きな異物 にも適用できるという利点がある。 請求項２４によれば、廃水スラッジの本発明による濃縮装置には、溶解装置と して、いわゆる造形あるいは輪郭石目やすりが備えられている。この輪郭石目や すりには、請求項２５に従って、固定外部ハルと、遠心分離装置の回転ジャケッ トと連結された回転石目やすり表面とが備えられている。これによって、固定外 部ハルと石目やすり表面との間に狭い裂け目が存在することになる。 スラッジは、回転石目やすり表面の間の開口部を通って外部ハルと石目やすり 表面との間の裂け目に入り、この狭いスペースの間隙に流入するように仕向けら れる。これによって非常に大きな圧力が高いせん断力を生じさせるので、バクテ リアおよび例えば原生動物のようなその他の微生物の細胞壁が破れ、これによっ て溶解される。 請求項２６によれば、回転石目やすり表面は、その上部表面にくぼみ、特に波 形くぼみを有していてもよい。これらのくぼみはせん断力をさらに増すのに役立 つ。 請求項２７によれば、石目やすり表面は、外部ケーシングあるいはシェルの方 向において、様々なピッチまたは傾斜で、これらの出口開口部の両側に備えられ ていてもよい。装置の閉鎖端部の方へ向けられた石目やすり表面の各部分は、ス ラッジ出口開口部の方へ向けられた石目やすり表面の各部分より狭い。その結果 、スラッジ出口方向への圧力勾配が生じる。 圧力勾配が生じた結果、１つには、スラッジ出口の方向に輸送作用が生じ、も う１つには、微生物に作用するせん断力が再び増加する。これによって溶解作用 は全体的に強められる。 請求項２８によれば、輪郭石目やすりについてのスラッジ供給側は、好ましく は中央部に備えられており、請求項２９によれば、すり砕き表面と外部シェルと の間のスペースは、少なくとも１ｍｍから最大で１０ｍｍである。 輪郭石目やすりとしての溶解装置の構成には、全体的として次のような利点が ある。すなわち、実際にシーリングの問題がまったく無いこと、構成が単純であ ること、金属摩擦が発生しないこと、および比較的大きな粒子をわきに退けるこ とができ、従ってある場合にはフィルターまたは濾過装置が不要であるという点 である。 その外に、工業用の建造物においては、建造物の高さは低くてもよく、従って 比較的省スペースの建造が可能になる。 溶解メカニズムは主として押し潰しおよびすり砕きによって為され、その結果 せん断力が生じる。 請求項３０によれば、廃水スラッジの濃縮装置あるいは場合によっては輸送装 置のもう１つの実施態様が開示されている。すなわち溶解装置がローラーまたは シリンダープレスとして備えられているものである。 本発明の装置のこの実施態様において、請求項３１によれば、ローラーは、回 転部によって内部回転方向に、固定外部シェルの内部壁に付いているローラーベ アリング要素のように転がる。実際にはここに固定外部シリンダーが備えられて おり、これはくぼみを有し、このくぼみの中でローラーは動くことができる。こ のほかに、遠心分離装置のジャケットに連結された回転部分にも同様にくぼみが 備えられ、これらのくぼみの中には、種々のローラーセットが取付けられており 、 これらによって内部円周回転方向に、外部シェルの内部外周上を転がされる。 スラッジが遠心分離装置の出口からこのような溶解装置に入る時、スラッジは ローラーの内部空間に入り、ローラーに引かれて転がされ、押し潰される。この 時高いせん断力が生じ、この力は廃水に含まれている生物、特に微生物の細胞を 溶解するのに十分であり、特にこれらの細胞を細かく溶解するのに十分である。 請求項３２によれば、１つのローラーセットは少なくとも１０個のローラーか ら成っているが、全部で少なくとも２つのローラーセットが好ましい。 溶解装置としてローラークラッシャーを備えた本発明による装置は、押し潰し が十分でかつ溶解作用もよい。この場合、建造物の高さは比較的低くとどめるこ とができる。 しかしながらこの型の溶解装置の場合、個々の部分の建造には比較的高い精度 が要求される。同様に運転騒音も比較的静かでなければならない。これは小さい 無機粒子でさえ装置を侵食することがあるからである。従って、好ましくはフィ ルターが遠心分離装置よりも前に、この溶解装置に備えられているのがよい。 請求項３３には、廃水スラッジの濃縮装置、あるいは場合によってはスラッジ 含有廃水の輸送装置について記載されている。この装置においては、溶解装置は いわゆる通過ドラムまたはパドルブレードドラムとして構成されている。 請求項３４によれば、この型の通過ドラムは、多数の通過要素から成る。これ らの要素は固定外部シェル内で、外部シェルの内壁に対して好ましくは調節可能 なスペースをあけて回転する。遠心分離装置の入口から来るスラッジが個々の通 過要素の間に供給されるならば、スラッジは、外部シェルと、例えば通過ディス クまたはブレードとして構成されうる個々の通過要素との間の狭いスペースによ って押し潰される。微生物細胞はこのことから生じた高いせん断力によって粉砕 される。 この型の溶解装置の利点は、非常に小さい建造スペースでもよいこと、および 溶解効果を好ましくは段階的に増加させるために、多数のこの型の溶解装置を互 いに組み合わせることができることである。 しかしながらこの型の溶解装置の構成において、大きな異物によって通過要素 への損傷が生じることもあるので、遠心分離装置の前に比較的大きな異物を除去 するためにフィルターを用いるのもよい。 請求項３５は、廃水スラッジの濃縮装置、あるいは場合によっては輸送装置に 関しているが、この装置は溶解装置として切断装置を備えている。 この型の切断装置は、請求項３６によれば、回転切断要素列、特にナイフ列、 固定切断要素、特にナイフ列、並びに溶解装置のスラッジ出口におけるダムから 成る。切断要素は、互いにかみ合うが互いに接触しないように備えられている。 一般に遠心分離装置出口から来たスラッジは、切断装置の内部機構に入り、こ こでスラッジは遠心分離装置を約５０ｍ／ｓで離れ、ついで最初に傾斜表面、す なわち斜めの表面に衝突する。これにより細胞の一部は、これらの衝撃の結果既 に粉砕されている。スラッジはさらに通路または流路によって切断装置に運ばれ る。ここでスラッジは圧搾され、一方では多数の回転ナイフに、他方では回転平 面に対して垂直な固定ナイフに委ねられる。スラッジは、好ましくはナイフとし て構成されている切断要素による巨大な細断およびせん断力に付される。これに より、廃水スラッジに含まれている細胞が溶解される。従って、主な物理的操作 方法は、細胞の切断および衝突である。 請求項３７によれば、回転ナイフ列と固定ナイフ列との距離は調節可能であり 、これによって切断装置の溶解作用とスラッジの特徴とを適合させることができ る。 請求項３８によれば、実際にはナイフは約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは８ ０ｍ／ｓの速度で回転するように決められている。 この速度によって、一方では十分な溶解作用が保証され、他方では切断要素の 比較的長い表面寿命または縁部寿命が得られる。 請求項３９によれば、ナイフ列は好ましくはずらして配置されているので、隣 接するナイフ列は、ナイフ列が断続しているような区域では、隣接するナイフ列 には途切れがないように配置されている。従って溶解効果は有意に強められる。 溶解効果を増すもう１つの可能性は、次のようなものである。すなわち、請求 項４０によれば、切断要素の端部、特にナイフの端部は、切断装置の回転方向に 対して羽根角または迎え角を有しており、従ってスラッジの一部が再び前の切断 要素列、特にナイフ列の方へ向けられ、従って本質的に遠心分離装置の方向にポ ンプ効果が生じ、これによって所望であれば、切断装置内のスラッジの滞留時間 を大幅に増すことができる。 同様に滞留時間は、請求項４１によればスラッジ出口におけるゲートまたはダ ムの高さによって調節可能である。 本発明の装置の溶解装置を切断装置として構成する利点は、この型の溶解装置 が例えばナイフの数を増加させることによって、あるいはナイフの迎え角を変え ることによって、微生物の細胞の溶解効率のレベルを高めるように構成しうるこ とである。従って切刻み作用が優れたものになり、滞留時間は多くの建造パラメ ーター、例えばダムまたはゲートの高さ、ナイフの迎え角、および回転切断要素 と取付けられた切断要素すなわち固定切断要素との間隔、回転方向における切断 要素の長さおよびナイフの高さなどによって調節可能である。 切断要素としてのナイフは比較的脆いので、比較的大きな異物の濾過のために 、好ましくは遠心分離装置の入口において、あるいは場合によっては輸送装置の 入口において、濾過を行なってしまうのが好ましい。 切断要素の寿命を延ばすために、切断要素には硬質材料を用いるのが好ましい 。例えばクロム・バナジウム・モリブデン合金あるいはチタン、およびタングス テンカーバイドあるいはカッターを含むダイアモンド粉末等である。 請求項４２によれば、本発明による装置は、溶解装置としてピンディスクミル または粉砕機をも包含している。 基本的には、この型のピンディスク粉砕機は、切断要素と同様な構成である。 しかしながら異なる点は、切断要素を備える代わりに、回転部分または固定部分 にピンが備えられていることである。請求項４３によれば、これらのピンはピン 列の形態で配列され、互いにかみ合っているが回転ピン列は固定ピン列とは接触 しない。 この型の溶解装置において、遠心分離出口あるいは場合によっては輸送装置の 出口から出たスラッジは、ピンミル装置の内部に入る。ここでスラッジは、互い にかみ合いかつ一部回転しているピンの狭い隙間を通るように強制され、スラッ ジに含まれている細胞は衝突および破砕によって溶解される。このほかに、各ピ ンの間に高いせん断力が生じ、これによっても同様に細胞の溶解が起こる。 請求項４４によれば、固定ピン列と回転ピン列との間の間隔は調節可能であり 、 これによって溶解度を調節することができる。 請求項４５によれば、ピンは約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは約８０ｍ／ｓ の速度で回転する。 請求項４６によれば、隣接するピン列は、ピン列にピンが備えられていない区 域では、隣接するピン列にはピンが備えられるように、ずらして配置されるよう な方向に向けられている。ピンは、請求項４７によれば、回転軸に対してある角 度を付けて備えられていてもよい。これによっても同様に、溶解効果を得ること ができる。 請求項４８によれば、この型の溶解装置において、スラッジ出口におけるダム の高さを調節あるいは様々に変更することができる。従って溶解装置内のスラッ ジの滞留時間も、要求条件に合うように調節することができる。 本発明による廃水スラッジの濃縮装置、あるいは場合によってはスラッジ含有 廃水の輸送装置は、ピンミルまたは粉砕装置として構成されている溶解装置を有 するが、これには次の利点がある。すなわち滞留時間が調節できること、この装 置は多様な任意の方法で構成可能であること、例えば衝突するピンの数を変える ことによって作用を様々に変えるのが容易であること、および衝突ピンは必要で あれば取り替えが容易であることなどである。 この実施態様においては、好ましくは遠心分離装置において、あるいは場合に よってはポンプ入口において、フィルターまたは濾過装置により異物を保持して おくのも好ましい。 請求項４９によれば、少なくとも１つの下水（入口）を備えた少なくとも１つ の沈殿タンク、並びに少なくとも１つの輸送装置、少なくとも１つの好気性活性 化装置、および少なくとも１つの嫌気性反応器を含む浄化工場に関している。こ の浄化工場は、溶解装置が備えられた、少なくとも１つの廃水スラッジ濃縮装置 を含んでいる。 請求項５０〜５６は、本発明の浄化工場の好ましい実施態様を表わしている。 溶解装置として、既に記載されたものののほかに、真空装置および／または加 圧装置、特に圧搾装置および／または粉砕装置および／または音響照射装置、好 ましくは超音波装置および／または振動装置を用いてもよい。これらの様々な装 置を用いて、工場は、各廃水および／またはスラッジの要求条件に合うように調 節でき、最適化しうる。さらには、溶解効果は要求条件に従って強めたり弱めた りすることができる。従って本発明の装置、あるいは場合によってはこの装置を 用いて実施される方法は、非常に適応性が高い。 この浄化には、浄化または清澄化を改善するために、好気性活性化装置と、濃 縮装置との間に補助沈殿または浄化タンクが含まれていてもよい。さらには補助 浄化タンクはまた、貯蔵装置として機能することもでき、あるいは緩衝器として の働きをすることも可能である。 好気性活性化装置は、好ましくは直接沈殿タンクに連結されているが、こうす ることによって、単体構造の輸送装置となり、悪臭が減らされるという利点があ る。 輸送装置あるいは場合によっては輸送器具は、例えば戻りスラッジポンプであ ってもよい。これは好ましくは補助浄化タンクの下流に位置しており、好気性活 性化装置の入口と連結されている。これによって廃水の好気処理がさらに改良さ れる。さらには輸送装置は例えば外輪装置であってもよい。同様に濃縮スラッジ を嫌気処理装置へ運ぶ輸送装置には、溶解装置が備えられていてもよい。 好ましくは処理工場の濃縮装置は、適切な溶解装置が付いた遠心分離装置であ る。これは、細胞の溶解のほかに、スラッジのかなりの脱水が達成できるという 利点がある。同時にスラッジの潜在的輸送費用も低減しうる。もう１つの利点は 、スラッジの水含量を調節しうることである。 さらには、最終的な貯蔵および／または焼却の前にスラッジをできるだけ乾燥 させるために、濃縮および／または脱水装置、好ましくは遠心分離装置が、嫌気 性反応器の後ろに備えられてもよい。その結果同様に、輸送費の低減化および水 含量が調節しやすいという利点が生じる。 本発明によれば、溶解装置を伴なった廃水スラッジの少なくとも１つの濃縮装 置が、請求項３〜４５においてクレームされているように、処理工場において用 いられる。 従って溶解装置は、例えば摩擦粉砕装置、特に粉砕用の粉砕ディスクまたは磨 砕コーン粉砕装置、輪郭石目やすり、ローラークラッシャー、通過ドラム、切断 装置またはピン磨砕装置であってもよい。 これらの型の溶解装置の組合わせを、１つの同じ遠心分離装置および／または 濃縮装置および／または輸送器具または輸送装置において用いることが考えられ るのは言うまでもない。 このほかに、本発明による浄化工場は、各々様々な溶解装置の付いた多数の遠 心分離装置および／または輸送装置と共に用いうる。これの利点は、溶解装置の 調節または調整は、このような手段によって、スラッジのコンシステンシーおよ び組成に合わせて調整されうることである。 好気転換された廃水は、少なくとも１つの補助浄化タンクまたは貯蔵槽におい て補足的に浄化しうる。浄化廃水は運び去られ、沈殿浄化スラッジの少なくとも 一部は、さらに濃縮装置に送られてもよい。これには、より少ない体積だけをさ らに加工処理しさえすればよく、設備がより経済的に作られるという利点がある 。 嫌気転換されたスラッジはまた、さらに濃縮装置（遠心分離装置）で濃縮され てもよい。累積濃縮物は、遠心分離後、好気性活性化装置に送られる。遠心分離 濃縮物は、刺激を与えるために嫌気性［ｓｉｃ］反応器に送られてもよい。 好ましくはもとから存在した生物細胞の量の約０．５〜５０％の量が溶解され る。同時に刺激および／またはその結果生じたスラッジの量を調節しうる。 同様に嫌気転換および／または濃縮されたスラッジの一部を、さらに分解する ために嫌気性反応器に戻してもよい。 細胞の一部の分解（破壊）あるいは場合によっては溶解のために、例えば、加 工処理される材料（活性化または嫌気安定化スラッジ、あるいは場合によっては 別のバイオマス）のポンピングおよび／または遠心分離中に細胞に作用する遠心 分離力を利用してもよい。 本発明による浄化または処理工場を用いて実施される方法のもう１つの利点は 、嫌気性反応器が可燃性ガス、特にメタンを生成することである。このプロセス において生じた可燃性ガスは、電気生産に用いることができる。生産された電気 は、 好ましくは浄化工場に直接動力を供給するため、および／または電力網へ直接供 給を行なうために用いられる。 本発明のその他の利点および特徴は、実施態様を表わす明細書および図面に基 づいて明らかになる。 図面は以下のとおりである。 図１は、本発明の装置の全体像を縦断面図で示したものである。 図２は、第一実施態様による摩擦粉砕装置による溶解装置を用いる、本発明の 装置の一部の断面図である。 図３ａは、第一実施態様に従って本発明の装置において用いられる、粉砕また は磨砕ディスクの外部表面を図式的に表わしたものである。 図３ｂは、図３ａによる外部表面のくぼみをもう１つの設計において図式的に 表わしたものである。 図４は、第二実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図５は、第三実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図６は、図５の断面６−６による断面図である。 図７は、第四実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図７ａは、図７の線７−７に沿う側面断面図である。 図８は、第五実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図９は、図８の線９−９に沿う断面図である。 図１０は、第六実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図１１は、図１０の線１１−１１に沿う断面図である。 図１２は、図１０の線１２−１２に沿う断面図である。 図１３は、第七実施態様による本発明の装置の一部の断面図である。 図１４は、図１３の線１４−１４に沿う断面図である。 図１５は、本発明の処理工場の実施態様を図式的に示したものである。 下記において、本発明の装置は、溶解装置を用いる遠心分離装置を参照して記 載される。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、スラッジ含有 廃水用のあらゆる適切な輸送装置を前記溶解装置と組合わせてもよく、これらの 輸送装置は、本発明の意味においては、処理工場内の様々な位置で用いることが できる。 図１において、廃水スラッジの濃縮装置は１として示されている。装置１は、 ハウジング２から成り、ハウジングの内側３には遠心分離装置４が備えられてい る。遠心分離装置４はその内側５に、回転輸送装置としてのスネークまたはスク リューコンベヤ６と回転ジャケット７とを有する。 廃水スラッジの濃縮において、処理済みスラッジは図示されていない管または 導管を経て、遠心分離装置４の遠心分離装置通路８へ導かれる。廃水スラッジは ついで、遠心分離装置４の内側５の回転スクリューコンベヤ６を通って、図１に 示された矢印の方向に、後端部９へ運ばれ、最後には遠心分離装置の出口へと運 ばれる。ある場合には、スクリューコンベヤ６は約３０１０回転／分の周速度で 回転し、ジャケット７は約３０００回転／分の周速度で回転する。この場合、ス クリューコンベヤ６とジャケット７の回転方向は同じである。 遠心分離装置４の後端部９には、例えばハウジング１１内に溶解装置１０が備 えられている。 溶解装置１０は、回転部分１２と固定部分１３とを含んでいる。溶解装置１０ の回転部分１２、および遠心分離装置４のジャケット７は、駆動装置１４によっ て駆動される。 スクリューコンベヤ６と遠心分離装置４は、図１に示されていない第二駆動装 置、例えば油圧駆動装置あるいは駆動歯車によって駆動される。 スラッジを含む溶解物を得るために、処理工場で通常入手しうる加工処理され たスラッジは、遠心分離装置４のスクリューコンベヤ６を経て、遠心分離装置出 口９へ運ばれ、溶解装置１０の内部１５へ入る。生物特に微生物、例えば原生動 物およびバクテリアの細胞、および藻類・線虫類、および高等植物の成分が溶解 装置１０において破壊あるいは粉砕されるか、あるいは場合によっては溶解され 、従ってこれらの膜および／または細胞壁が壊され、細胞内容物が環境中に放出 される。 当然、スラッジに存在する細胞のすべてが溶解されるわけではないので、溶解 された細胞の細胞内容物は、スラッジをさらに技術的に処理加工している間、他 の生物の栄養分として役立つ。これによって一方では分解塔において、バイオガ スの生成、特にメタン生成がかなり増加し、他方では総スラッジ重量の転換が大 幅に減少する。 下記において、様々な溶解装置１０を用いた、本発明による装置の実施態様が 記載される。 図２は溶解装置１００を示している。この装置は、廃水スラッジ濃縮装置１の 遠心分離装置４の遠心分離装置出口９に備えられている。 図２による溶解装置１００の回転部分１２０は、遠心分離装置４のジャケット ７に連結されており、従ってこれはジャケット７と共に回転する。溶解装置１０ ０の固定部分１３０は固定カップとして構成されている。図２の実施態様におい て、溶解装置１００は、回転部分１２０の外側表面の一部に付けられた摩擦粉砕 装置として、粉砕または磨砕ディスク１６１を備えている。溶解装置１００の固 定部分１３０は、同様に磨砕ディスク１６２を備えている。 この例では、磨砕ディスク１６１はくぼみ１６３を有しており、これらは好ま しくは図３ａによれば半径方向に向けられている。スクリューコンベヤ６および 遠心分離装置４のジャケット７の回転の結果、廃水スラッジは、矢印で示された 方向に遠心分離装置出口９まで運ばれ、約５０ｍ／ｓの速度で溶解装置１００の 内側１５０へ送られる。スラッジは、ここで裂け目１７０を通過しなければなら ない。ここでスラッジは磨砕表面１６４と１６５の間で粉砕される。従って好ま しくは回転磨砕ディスク１６１に備えられているくぼみ１６３は、特別な利点を 有する。これらのくぼみによって溶解装置１００の磨砕力およびせん断力が強め られ、それが細胞溶解の増加につながるからである。 スラッジが裂け目１７０で粉砕された後、スラッジは、図２に示された溶解装 置１００の上端部１８０における遠心分離力の結果集められる。スラッジの高さ およびスラッジの溶解装置１００内の累積滞留時間は、裂け目１７０の幅（この 例では約２ｍｍ）と、ダム１９０の高さによって決定される。 スラッジは溶解装置１００を通過した後、濃縮形態で溶解装置１００の出口１ ９５から出る。 図３ａおよび３ｂによれば、回転粉砕ディスク１６１の上部表面にあるくぼみ １６３は、好ましくは半径方向の切欠き部として構成あるいは設計されているが 、図３ｂによれば、半径方向に対して迎え角を示していてもよい。 この例では、くぼみ１６３はずらして配置されるのが特に好ましい。これが意 味するところは、隣接して配置された切欠き部列１４１は、切欠き部列１４１が 断続している区域では、隣接する切欠き部列１４１には途切れがないように配列 されているということである。 これの利点は、高いポンプ効果と、裂け目１７０内に大きな圧力勾配をつくる ことである。従ってその結果、全体的に溶解装置１００の溶解効果が顕著に増加 する。 いずれの場合にも、図２による溶解装置は、多数の溶解装置１００を含んでい てもよい。従って多段階の溶解装置が備えられ、これにより溶解効果がさらに有 意に増加する。 溶解装置段階の数が、必要なエネルギー消費、およびバイオガス生産との関係 、すなわち換言すればエネルギー要件／切欠き部の関係によって制限されるのは 言うまでもない。 このほかに、溶解装置１００を損傷することもある大きな異物を保持しておく ために、スラッジが裂け目１７０に入る前、あるいは遠心分離装置入口８の前に 、篩またはフィルター段階が備えられてもよい。 図４において、本発明の装置１の溶解装置２００が第二実施態様として示され ている。溶解装置２００はこの場合、摩擦粉砕装置として、より詳しくは磨砕コ ーン２０５として構成されている。磨砕コーン２０５の回転外部コーン２２０は 、遠心分離装置４のジャケット７と連結されている。外部コーン２２０の粉砕ま たは磨砕表面２６１には、くぼみ２６３が備えられている。この例の場合は、磨 砕コーン２０５のジャケットラインの方向に向けられているようなくぼみ２６３ が好ましい。しかしながら基本的には、くぼみ２６３は磨砕コーン２０５のジャ ケットラインに対して迎え角に備えられることも可能である。このケースではく ぼみ２６３は、次のように、外部コーン２２０の磨砕表面２６１の切欠き部とし て構成されている。すなわち隣接して配置されている切欠き部列は、切欠き部列 が 断続している区域では、隣接する切欠き部列には途切れがないようにずらして配 置された形状に備えられるのである。 これによって同様に、よりよい溶解効果が得られる。 回転外部コーン２２０の反対側に固定内部コーン２３０がある。これは磨砕表面 ２６２を備える。溶解装置２００の内部コーン２３０と外部コーン２２０との間 に裂け目２７０があり、これの幅は調節装置２７５によって変更することができ る。 ポンプ効果を改善するため、およびスラッジの分配を改善するために、くぼみ ２６３の深さは、この例のケースでは、くぼみ２６３の幅とほぼ一致するように 選ばれる。特に廃水スラッジの濃縮装置１の溶解装置２２０としての磨砕コーン ２０５についての利点は、磨砕コーン２０５の形態でのこの型の溶解装置２００ を用いた場合、磨砕コーン２０５の内側２５０に入って来るスラッジ内の異物か らは磨砕コーン２０５の破壊は発生せず、むしろスプリング装置２７６によって 受け入れることができるので、篩またはフィルターによる異物の除去は絶対に必 要なわけではない。 図５は、本発明の装置１の第三実施態様として、溶解装置３００としての輪郭 石目やすり３０５を示している。輪郭石目やすり３０５は、回転石目やすり表面 ３２０と固定外部シェル３３０とから成る。回転石目やすり表面３２０は遠心分 離装置４のジャケット７に連結されている。図５によれば、スラッジは、矢印に よって示された方向に、スクリューギヤまたはスクリューコンベヤ６、および回 転ジャケット７を通って輪郭石目やすり３０５の内部３５０に運ばれ、回転石目 やすり表面３２０と固定石目やすり表面３３０との間の裂け目３７０における出 口開口部３５５から出て、そこで押し潰され、かつ粉砕される。従ってスラッジ に含まれている細胞は、裂け目３７０内部の高いせん断力と高圧の結果、裂け目 ３７０において溶解される。これにより、これらの細胞内容物は、周囲の媒質中 に放出される。 裂け目３７０内の圧力を増すために、この例では出口３９５から最も遠い回転 磨砕表面３２０の部分３２５は、外部ジャケット３３０の方向へさらに大きく傾 斜しており、出口３９５に最も近い回転磨砕表面３２０の部分３２６は、固定磨 砕表面３３０の方向への傾斜はより小さく、したがってこの区域では出口開口部 ３５５から見てもう１方の側よりも幅が広い裂け目３７０が生じる。外側へ向か って増大するこの平面または上昇部は、有意の圧力増加を生じ、これは溶解装置 ３００の溶解効果を増す作用がある。 この実施態様において、実際にシーリングの問題が発生しないように、溶解装 置の態様を単純な構成にするのが好ましい。従って金属摩擦が起こらず、大きな 粒子が脇へ逸らされ、一般に濾過手段を追加する必要がない。 図６は、図５の線６−６に沿う断面図である。溶解装置３００のこの実施態様 によれば、輪郭ミル３０５（ｓｉｃ）は、その回転すり砕き表面３２０に波形く ぼみ３６３を備える。これらは好ましくは回転方向に対して迎え角を示す。この ケースでは、裂け目３７０の幅は最も狭い点で約２ｍｍであり、最も広い点で約 １０ｍｍである。 この実施態様によれば、スラッジは固定磨砕表面３３０と、回転石目やすり表 面３２０との間の狭いスペースを流れるように強制される。これは、波形くぼみ ３２０である。これにより高圧が裂け目３７０に生じ、この高圧から非常に高い せん断力が生じるので、微生物特にバクテリアの膜および細胞壁が細断され、こ れらの細胞質が周囲の媒質に放出される。 図７は、本発明の第四実施態様として、溶解装置４００としてのローラークラ ッシャー４０５を示している。 ローラークラッシャー４０５の回転部分４２０は、遠心分離装置４のジャケッ ト７に連結されており、従ってこれはジャケットと共に回転する。溶解装置４０ ０は、固定部分４３０で外部に対して閉鎖されているが、回転部分４２０と固定 部分４３０との間に出口開口部４９５を備える。 回転部分４２０と固定部分４３０はどちらも開口部４２１と４３１を備える。 開口部４２１と４３１にはローラー体，この例ではローラー４４０が備えられて いる。この場合には、溶解装置４００には２つのローラーセット４４１と４４２ が見られる。 ローラークラッシャー４０５の回転部分４２０の回転中に、ローラー４４０は 、回転部分４２０と固定部分４３０との間でローラーベアリングのように動く。 図７に従って矢印で示した方向へジャケット７とスクリューコンベヤ６が動い た結果、スラッジは遠心分離装置４の遠心分離装置出口９から、溶解装置４００ としてのローラークラッシャー４０５の内部４５０に入る。生物を含む浄化済み スラッジはついで、ローラー４４０の間の出口開口部４５５を通り、従ってロー ラー４４０は動いている時にスラッジを互いの間に巻き込み、転がし、それによ ってスラッジに含まれている細胞が溶解されるようにスラッジを押し潰す。 このように押し潰されかつ溶解されたスラッジは、ついで裂け目４７０を経て 次のローラーセット４４２へ運ばれる。ここでスラッジは、旋回ローラー４４０ によって新たに転がされかつ押し潰される。従ってさらに多くの有機体細胞が粉 砕され、その結果細胞内容物が環境へ放出される。 ローラークラッシャー４０５で加工処理されたスラッジは、その出口開口部４ ９５を経て最終的に溶解装置４００を離れる。必要に応じて、ついでスラッジは さらに加工処理される。 図７による廃水スラッジの濃縮装置１のこの第四実施態様の特別な利点は、様 々な裂け目４７０を用いることができ、得られる溶解作用に従って様々なローラ ーサイズを用いることができ、従ってパラメーター、すなわち裂け目４７０の幅 、ローラー４４０のサイズ、およびローラーセット４４１および４４２の数を変 えることによって、溶解量を正確に調節することができることである。 ローラー４４０の上部表面に、図示されていないくぼみを備えることもできる ことは言うまでもない。これらのくぼみは半径方向に、またローラーシリンダー のジャケットラインの方向にも、あるいはまた回転方向に対して迎え角で備えら れてもよい。 図７ａにおいて、図７の線７−７に沿う断面図が、第一ローラーセット４４１ および出口開口部４５５を示している。 図８には、本発明の第五実施態様による、溶解装置５００としての通過ドラム ５０５が示されている。 通過ドラム５０５は、回転部分５２０と固定部分５３０とを備えている。これ らはシール５０１によって互いにシールされている。 溶解装置５００の内部５５０には、通過要素５６１が、この例では互いに様々 に変えうる角度で備えられている。 その他の実施態様のように、回転部分５２０は遠心分離装置４のジャケット７ と連結されている。 スクリューコンベヤ６およびジャケット７が動いた結果、スラッジは矢印で示 された方向に遠心分離装置出口９へ運ばれ、ついでスラッジは出口開口部５５５ を通って通過ドラム５０５の内部５５０に入る。スラッジとこれに含まれている 微生物、例えばバクテリアはついで、固定部分５３０と通過要素５６１との間の 狭い裂け目５７０に押し込まれる。その結果高いせん断力が生じ、従ってバクテ リアとその他の微生物がこのせん断力によって細断され、これによって溶解され る。従って細胞内容物が周囲媒質に放出される。 溶解装置５００において加工処理されたスラッジは、出口開口部５９５から出 て行き、適切な方法でさらに処理してもよい。 図９は、図８の線９−９による通過ドラム５０５を通る断面図である。 図１０は、廃水スラッジの濃縮装置１の第六実施態様として、溶解装置６００ としての切断装置６０５を示している。切断装置６０５は、切断要素６６１が備 えられた回転部分６２０を含んでいる。 回転部分６２０は、遠心分離装置４のジャケット７と連結している。溶解装置 ６００の固定部分６３０は切断要素６６２を備えている。これらは切断要素６６ １の中に取付けられている。この例では、切断要素はナイフとして備えられてい る。ナイフは横に並んで、および互いの後ろに配置されている。好ましくは配列 は図１２によるものである。図１２は図１０の線１２−１２に沿う断面図である 。この配列は標準的配列になっている。 切断装置６０５の回転部分６２０の回転は、個々の切断要素６６１と６６２と が、互いに接触せず、互いの間に隙間６７０（必要に応じて調節可能である）が できるように行なわれる。 他の実施態様のように、スラッジは遠心分離装置７から、遠心分離装置出口９ へと運ばれる。スラッジは、約５０ｍ／ｓの速度で溶解装置６００の内部６５０ へ送られる。 遠心分離装置４から来るスラッジはまず、固定部分６３０の角度の付けられた 表面６５１と出会う。浄化済みスラッジのこの衝突によって、例えばバクテリア や原生動物などの、存在する多数の微生物細胞はもはや破壊されている。 角度の付けられた外部表面６５１への溶解衝突効果をさらに増すために、でこ ぼこした部分、例えばナイフ、ピン等の形態のものを備えてもよい。 ついでスラッジは、通路６５２を経て実際の切断装置６５６へ送られる。ナイ フ形状の切断要素６６１は、この例においては、約８０ｍ／ｓの回転速度で回転 する。ついでスラッジは、ナイフ６６１と６６２との間の隙間６７０を通り、こ の実施態様においては、最終的にスラッジ出口６９５に到達するためには、４列 の切断要素６６２を通過しなければならない。 切断装置６５６、切断装置６５１および６５２の回転速度および設計によって 、巨大なせん断力が、スラッジに含まれている微生物に影響を与え、従ってそこ に含まれている微生物細胞の最大部分が細断される。これによって極端な溶解効 果が切断装置６０５から生じ、従ってスラッジに含まれている細胞の大部分が溶 解され、その細胞質が周囲の環境中に放出され、残存する細胞へ優れた栄養媒質 が提供される。これによって、ついでバイオガス生成の増加およびスラッジ量の 減少が生じる。 図１１は、５［ｓｉｃ］図１０の線１１−１１に沿った断面図である。この図 からわかることは、溶解装置６００においても、切断要素６６１または６６２を 用いることができるということである。これらの末端部はこの実施態様ではナイ フ端部６６３であるが、先行ナイフ部分のスラッジの一部が再びフィードバック されるかあるいは戻されるように設計されている。これによってある種のポンプ 効果が遠心分離の方向に生じ、これによってせん断力とそれに伴なって溶解効果 がさらに増す。 出口６９５にはダム６９０が備えられている。ダムの高さ１５は調節可能であ り、切断装置６５６内の滞留時間および溶解度も調節可能である。 図１２は、図１０の線１２−１２に沿う断面図である。この図面では、切断要 素またはナイフ列６４１に備えられている切断要素６６１ ２０［ｓｉｃ］およ び６６２は、互いに対してずらして配置されている。 図１３は、第七実施態様における本発明の装置１の溶解装置７００のピン磨砕 装置７０５の断面図を示す。 このピン磨砕装置は、他の実施例のように、遠心分離出口９における遠心分離 装置４の一部を成す不可欠要素として備えられている。溶解装置７００および特 にピン磨砕装置７０５は、回転部分７２０と固定部分７３０とを含んでいる。固 定部分７３０は、シール７０１で外部に対してシールされている。 回転部分７２０は、遠心分離装置４のジャケット７に連結されている。ピン磨 砕装置７０５の回転部分７２０には、多数のピン列７６１が備えられている。こ れらは固定部分７３０に備えられている、ピン７６２によって形成される全体部 分とかみ合っている。 この例では、回転部分７２０と固定部分７３０には、各々３つのピン列７４１ が備えられている。 ピン磨砕装置７０５は、外側に対してダム７９０によって閉鎖されており、こ の装置はスラッジ出口７９５を含んでいる。 他の実施態様のように、スラッジは、矢印で示された方向に、遠心分離装置４ を通って遠心分離出口９へ運ばれ、ついで溶解装置の内部７５０に入る。スラッ ジはついで、個別ピン７６１と７６２との間の隙間空間７７０に強制的に入れら れ、ついでピン７６１の回転によって生じた大きなせん断力に付される。溶解装 置６００の切断装置６０５と同様、大きなせん断力が個別ピン７６１と７６２と の間、あるいは場合によっては個別ピン列７４１の間のピン磨砕装置７０５に生 じる。これらの力によってスラッジに含まれている微生物細胞を粉砕することが でき、従ってこれらの内容物が周囲媒質に放出される。 溶解装置７００で加工処理されたスラッジは、ついでスラッジ出口１９５を出 て行き、所望であればさらに加工処理してもよい。 スラッジの滞留時間および溶解量は、ダム７９０の高さによって調節できる。 このピン磨砕装置７０５の好ましい実施態様において、２つのピン列７４１間 の距離または間隔は調節可能である。これによってさらに大きなせん断作用を生 み出すことができ、それと共により高い溶解レベルも達成可能である。 図１４は、図１３の線１４−１４に沿う断面図である。 ピン磨砕装置７０５の形状の溶解装置７００の特別な利点は、滞留時間が調節 可能であること、効率を例えばピン７６１および７６２の数によって容易に調節 しうること、および個別ピン７６１および７６２は必要ならば容易に取り替えら れることである。 もう１つの利点は、建造に要するスペースが比較的小さく、個別ピンのトレラ ンスが比較的大きいことである。所望であれば、大きな異物を保持しておくため に、遠心分離装置出口９あるいは遠心分離装置４への入口に、図１３には示され ていないフィルターを備えても有利であろう。大きな異物はピン７６１および７ ６２に損傷を与えることになるかもしれないからである。 ピン列７４１間に生じる高いせん断力の他に、細胞を衝突させ、かつ叩き潰す ことによって溶解効果を生み出すことも可能になる。 廃水浄化方法の利用のための図１５に示された浄化装置は、原廃水の入口ある いは供給側８０１を有する主沈殿タンク８０２を含んでいる。主スラッジ８１１ はついで嫌気性反応器８１２に送られる。主沈殿タンク８０２から来る流出物は 、好気性バイオ活性化装置に送られ、この活性化装置８０３から出る混合物は、 補助浄化タンク８０４に送られる。ここでは浄化された廃水８０５の沈殿あるい は分離が行なわれる。沈殿活性化スラッジ８０６の一部は、輸送装置としてのス ラッジ戻りポンプ８２０で、活性化装置８０３へポンプで戻される。余剰活性化 スラッジ８０７は、溶解装置１０で濃縮遠心分離装置４へ送られる。ここでスラ ッジの濃縮、および微生物の一部の細胞の溶解または破壊が行なわれる。濃縮物 ８０９は活性化装置８０３に戻される。濃縮スラッジは嫌気性反応器８１２に送 られる。嫌気性反応器８１２から来る反応混合物８１３は、濃縮あるいは脱水遠 心分離装置４ａへ送られる。ここで、安定化スラッジの脱水、および微生物の一 部の細胞の溶解あるいは破壊が行なわれる。濃縮物８１７は、活性化装置８０３ へ戻され、および／またはその一部が嫌気性反応器８１２へ送られる。嫌気的に 脱水された安定化スラッジ８１５は出口８１８を通ってごみ捨て場に行き、およ び／またはその一部８１６は、嫌気性反応器８１２へ戻される。 微生物の細胞の一部破壊が行なわれるこの装置の部分は、濃縮遠心分離装置４ および脱水遠心分離装置４ａ、および／または戻りスラッジポンプ８２０、およ び前記スラッジポンプから成る。ある場合には、溶解装置は、摩擦粉砕装置１０ ０として備えられ、回転粉砕ディスク１６１および固定粉砕ディスク１６２を遠 心分離装置４に有している。一方、遠心分離装置４ａの出口９には、ナイフ切断 装置６０５の形態の溶解装置１０が備えられている。 刺激剤の調製のために、活性化スラッジと、嫌気安定化スラッジとを用いるこ とも可能である。より詳しくはこれらのスラッジは、手近の反応器から直接、あ るいは別の効率的反応器から来るものである。最初に示したケースでは、余剰活 性化スラッジ８０７は、濃縮遠心分離装置４へ送られ、ここでスラッジの濃縮の ほかに、溶解装置のバイオマス細胞の部分の破壊／溶解が行なわれる。ここで濃 縮物８０９は活性化装置８０３に戻され、濃縮された部分８１０は、スラッジの 安定化のために嫌気性反応器８１２へ送られる。もう１つのケースでは、嫌気性 安定化スラッジ８１３は、脱水遠心分離装置４ａへ送られる。ここではスラッジ の脱水のほかに、バイオマス細胞の一部の破壊が行なわれる。濃縮物８１７の５ 〜３０％の部分および／または脱水スラッジ８１６の５〜３０％の部分は、スラ ッジの安定化のために嫌気性反応器８１２へ戻される。 従って本発明による方法を用いる処理工場は、別に溶解された調製物を用いる 当技術の状態と比較して、工業的規模での使用の観点から、経済的に有意な程度 に有利である。このようにして、好気性および嫌気性バイオ浄化方法を刺激し、 これによって廃棄されるスラッジの量を減少させ、バイオガス生産を増加させる ことが同時に可能になる。 本発明の装置あるいは場合によっては処理工場の適用によって、実際には一連 の技術パラメーターの全体的な改善が達成される。溶解された不純物の加工処理 （嫌気性廃水浄化）、および嫌気性スラッジ安定化において、次のような結果を 得ることができる：嫌気性反応器の生産高が増加すること、有機物質の分解が促 進されること、安定化プロセス中の有機物質の分解も同様に促進されること（ス ラッジにおいては嫌気性分解の程度、廃水においては問題の多い物質、例えば種 々の生体異物（ｚｅｎｏｂｉｏｔｉｃａ）あるいは毒物などが分解できること） 、バイオガス生産が増加すること、安定化スラッジの生産が最小限にされること 、嫌気性安定化スラッジの脱水能力が高まること、通常の設計に比べてこのプロ セスのエネルギー方程式も同様に改善されることなどである。 実施例１ 本発明による機能および技術的利用は、図１５から理解できる。刺激剤の調製 、すなわち過剰あるいは余剰活性化スラッジのバイオマス細胞の一部の分解また は溶解のための主装置として、濃縮遠心分離装置４が用いられる。放出された細 胞溶解物の量を測定するためには、放出された有機物質の濃度であって、流入流 ８０７および濃縮遠心分離装置４からの排出流８１０においてＢＯＤ５として表 わされたものを用いる。次の結果が得られる： 流入流８０７および濃縮物８１０を用いて、メタン生成活性テストを実施した 。懸濁物質の濃度を、２つの流が同じになるように調節した。テストは同じ条件 下および同じ接種材料濃度で実施された。接種材料として、バイオ反応器から生 じた嫌気性安定化スラッジを用いた。バイオガス生成は、各流について、および ２つの流と同じ量の全体の物質との混合物について、別々に測定した。同じ量の 全体の材料のバイオガス生成は、流入流８０７によるものより、高濃縮物１１０ において約１０．１％高かった。混合物の場合の生産結果は、嫌気性接種材料の 負荷に依って、理論値に対して約１３．３％および約３１．２％の増加を生じた （非溶解材料のグラムで表わして、０．５４および０．２７ｇ ＣＯＤ／有機部 ｇ（条件損失））。理論値は、各流各々について同量の生成ガスの値の総計を表 わす。 実施例２ 単純物質での嫌気性分解に対する、細胞溶解物の刺激の影響の実証 蟻酸、酢、プロピオン酸およびグルコースとの嫌気性共発酵のメタン生成活性 テストを実施した。どの場合も同量の接種材料を用いた。活性化スラッジ濃縮物 （流８１０）の濃縮余剰物を添加して実施した一連のテストもあれば、遠心分離 装置から来た流入余剰活性化スラッジ（流８０７）を同量添加して実施した一連 のテストもある。複合材料と単純物質との共発酵は、時には複合物質のある種の 成分の分解力の増加を引起こす。同量のテストスラッジとグルコースとの共発酵 は、分解能力の増加を示し、流入スラッジの場合は約４１．８％、濃縮物の場合 は約５１．３％の増加があった（実際の差は約１１．３％）。蟻酸との共発酵は １３．５％の濃度においてのみプラスであった（実際の差は約３３％）。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年２月４日 【補正内容】 請求の範囲 １． 余剰スラッジ（８０７）の濃縮の為の濃縮遠心分離装置は、 濃縮遠心分離装置（４）において、廃水スラッジに含まれている生物の細胞を 破壊するための少なくとも１つの溶解装置が濃縮遠心分離装置に設けられている 、ことを特徴としている。 ２． 少なくとも１つの磨砕装置および／または石目やすり装置を備えてい る、ことを特徴とする請求項１に記載の濃縮遠心分離装置。 ３． 濃縮遠心分離装置（４）が、スラッジをスラッジ出口（９）へ運ぶ、 回転コンベヤ装置（６）、特にスクリューコンベヤ、を備え、および／または回 転ジャケット（７）を備えていることを特徴としており； および／または濃縮遠心分離装置（４）がジェット遠心分離装置またはジェッ ト分離器であることを特徴とする、請求項１に記載の濃縮遠心分離装置。 ４． 回転ジャケット（７）及びコンベヤ装置（６）が異なった回転速度で 回転する、ことを特徴とする請求項３に記載の濃縮遠心分離装置。 ５． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が摩擦磨砕装置（１００；２００）として構成されている、ことを特 徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心分離装置。 ６． 摩擦磨砕装置（１００；２００）が、スラッジおよびスラッジに含ま れている細胞を粉砕するための少なくとも１つの粉砕ディスク（１６１，１６２ ）を備えている、ことを特徴とする請求項５に記載の濃縮遠心分離装置。 ７． 粉砕ディスク（１６１）が濃縮遠心分離装置のジャケット（７）と共 に回転し、もう１つの静止した粉砕ディスク（１６２）に対して動き、ここにお いては２つの粉砕ディスク（１６１，１６２）の間の空間（１７０）は調節可能 であり、ここにおいてはこの空間（１７０）は約０．５〜５ｍｍの範囲にある、 ことを特徴とする請求項６に記載の濃縮遠心分離装置。 ８． 少なくとも１つの粉砕ディスクがその粉砕表面（１６４，１６５）に 、くぼみ（１６３）、特に切欠き、を有しており、これが半径方向に対して迎え 角を示している、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の濃縮遠心分 離 装置。 ９． 切欠きは粉砕表面（１６４，１６５）においてくぼみの無い区域によ って分離されていて、この結果として半径方向の切欠きの列が形成される、こと を特徴とする請求項８に記載の濃縮遠心分離装置。 １０． 隣接して配置されている切欠きの列は相互にずらされて配置されてお り、この結果として切欠きの列が途切れている区域において隣接している切欠き の列には途切れが生じていない、ことを特徴とする請求項９に記載の濃縮遠心分 離装置。 １１． 摩擦磨砕装置にはスラッジ出口にダム（１９０）が設けられている、 ことを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の濃縮遠心分離 装置。 １２． 摩擦磨砕装置（１００；２００）が、スラッジおよびスラッジに含ま れている細胞を粉砕するための粉砕コーン（２０５）を備えている、ことを特徴 とする請求項５に記載の濃縮遠心分離装置。 １３． 粉砕コーン（２０５）が、少なくとも１つの粉砕表面（２６１）を伴 った回転外部コーン（２２０）と少なくとも１つの対向表面（２６２）を有する 好ましくは静止した内部コーン（２３０）とを備えている、ことを特徴とする請 求項１２に記載の濃縮遠心分離装置。 １４． 少なくとも回転外部コーン（２２０）がその粉砕表面（２６１）にく ぼみ（２６３）、特に切欠き、を有しており、ここにおいて切欠きの幅は好まし くは切欠きの深さと同じ寸法であり、そしてここにおいてはこれらの切欠きが粉 砕コーン（２０５）のジャケットラインの方向またはこれに対する迎え角の方向 に向けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の濃縮遠心分離装置。 １５． 切欠きは粉砕表面（２６１，２６２）のくぼみの無い区域によって途 切れていて、この結果として切欠きの列がジャケットラインの方向に形成される 、ことを特徴とする、請求項１４に記載の濃縮遠心分離装置。 １６． 隣接して配置された切欠きの列は相互にずらされて配置されており、 その結果として、切欠きの列が途切れている区域において隣接する切欠きの列は 途切れない、ことを特徴とする請求項１５に記載の濃縮遠心分離装置。 １７． 内部コーンおよび外部コーン（２３０，２２０）が互いに離間して配 置されており、ここにおいては離間距離（２７０）が好ましくは、回転中または 静止中にベアリング表面（２７５）およびスプリングによって調節可能である、 ことを特徴とする請求項１５乃至請求項１６のいずれか１項に記載の濃縮遠心分 離装置。 １８． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が造形または輪郭石目やすり（３０５）として構成されている、こと を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 １９． 輪郭石目やすり（３０５）が静止外部シェル（３３０）と回転石目や すり表面（３２０）とを備えており、ここにおいては静止外部シェル（３３０） と石目やすり表面（３２０）との間の距離（３７０）が調節可能である、ことを 特徴とする請求項１８に記載の濃縮遠心装置。 ２０． 回転石目やすり表面（３２０）にはくぼみ（３６３）、特に波形くぼ み（３６３）、が設けられていて、ここにおいてはくぼみ（３６３）は好ましく は、輪郭石目やすり（３０５）に対する回転の方向に対して迎え角を示している 、ことを特徴とする請求項１９に記載の濃縮遠心装置。 ２１． スラッジ出口（３９５）の方向に伸びている石目やすり表面（３２０ ）の部分（３２６）は、反対側に伸びている粉砕表面（３０５）の部分（３２５ ）よりも、外部ハル（３３０）の壁からの間隔がより大きい、すなわち裂け目（ ３７０）の幅がより広い、ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２０のいずれ か１項に記載の濃縮遠心装置。 ２２． 輪郭粉砕機（３０５）の為のスラッジが好ましくは中央に供給される 、ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２１のいずれか１項に記載の濃縮遠心 装置。 ２３． すり砕き表面（３２０）と外部ハル（３３０）との距離（３７０）が 最小約２ｍｍから最大約１０ｍｍまでである、ことを特徴とする請求項１８乃至 請求項２１のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ２４． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）がローラークラッシャー（４０５）として構成されている、ことを特 徴 とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ２５． ローラークラッシャー（４０５）が少なくとも１つのローラーセット （４４１，４４２）を備えており、このローラーセットは好ましくは静止外部シ ェル（４３０）の内壁上で円周方向の内方に転がる、ことを特徴とする請求項２ ４に記載の濃縮遠心装置。 ２６． ローラーセット（４４１，４４２）が少なくとも１０個のローラーを 備えている、ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。 ２７． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が通過ドラム（５０５）として構成されている、ことを特徴とする請 求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ２８． 通過ドラム（５０５）が多数の通過要素を備えており、これら多数の 通過要素は静止外部ハル（５３０）の内壁に対して、好ましくは調節可能な間隔 （５７０）をあけて、静止外部ハルの内部で回転する、ことを特徴とする請求項 ２７に記載の濃縮遠心装置。 ２９． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が切断装置（６０５）として構成されている、ことを特徴とする請求 項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ３０． 切断装置（６０５）が回転切断要素（６４１）、特にナイフ列（６４ １）、静止切断要素、特にナイフ列（６４１）、およびスラッジ出口（６９５） のダム（６９０）を備えており、ここにおいてはこれらの切断要素列（６４１） が互いにかみ合っているが互いに接触していない、ことを特徴とする請求項２９ に記載の濃縮遠心装置。 ３１． 静止および回転ナイフ列（６４１）のナイフの間隔（６７０），高さ および周方向位置は調節可能である、ことを特徴とする請求項３０に記載の濃縮 遠心装置。 ３２． ナイフ（６６１，６６２）が約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは約８ ０ｍ／ｓ、の速度で回転する、ことを特徴とする請求項２９乃至請求請３１のい ずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ３３． ナイフ列（６４１）が複数のナイフ（６６１，６６２）を備えており 、 ここにおいては隣接して配置されたナイフ列がずらして配置されており、その結 果として、ナイフ列（６６１、６６２）が途切れている区域では隣接したナイフ 列（６４１）は途切れない、ことを特徴とする請求項２９乃至請求項３２のいず れか１項に記載の濃縮遠心装置。 ３４． ナイフ列（６６３）が切断装置（６０５）の回転方向に対して迎え角 を示す、ことを特徴とする請求項２９乃至請求項３３のいずれか１項に記載の濃 縮遠心装置。 ３５． ダム（６９０）の高さがスラッジ出口（６９５）において調節可能で ある、ことを特徴とする請求項２９乃至請求項３４のいずれか１項に記載の濃縮 遠心装置。 ３６． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）がピン粉砕装置（７０５）として構成されている、ことを特徴とする 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ３７． ピン粉砕装置（７０５）が回転ピン列（７６１、７４１），静止ピン 列（７６２，７４１），およびスラッジ出口（７９５）のダム（７９０）を備え ており、回転および静止ピン列（７４１）は互いにかみ合っているが互いに接触 しない、ことを特徴とする請求項３６に記載の濃縮遠心装置。 ３８． 静止ピンと回転ピン（７６１，７６２）との間の間隔（７７０）が調 節可能である、ことを特徴とする請求項３７に記載の濃縮遠心装置。 ３９． ピン（７６１）が約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは約８０ｍ／ｓ、 の速度で回転する、ことを特徴とする請求項３６乃至請求項３８のいずれか１項 に記載の濃縮遠心装置。 ４０． ピン（７６１，７６２）は、隣接して配置されたピン列（７４１）が ずらされた結果としてピン列（７４１）中でピンが存在しない区域では隣接する ピン列（７４１）がピン（７６１，７６２）を存在させるか、あるいは備えさせ る、よう配置されている、ことを特徴とする請求項３６乃至請求項３９のいずれ か１項に記載の濃縮遠心装置。 ４１． ピン（７６１，７６２）が回転軸に対してある角度を示す，ことを特 徴とする請求項３６乃至請求項４０のいずれか１項に記載の濃縮遠心装置。 ４２． ダム（７９０）の高さがスラッジ出口（７９５）において調節可能で ある、ことを特徴とする請求項３６乃至請求項４１のいずれか１項に記載の濃縮 遠心装置。 ４３． 処理工場における腐敗スラッジの量、あるいは場合によっては残留ス ラッジの量、を最小にする為の方法は、 廃水を少なくとも１つの沈殿タンク（８０２）において沈殿させ、沈殿した余 剰スラッジ（８０７）を少なくとも１つの輸送装置によって少なくとも１つの嫌 気性反応器（８１２）に送り、さらには廃水を好気性活性化装置（８０３）へ送 る工程と； 少なくとも１つの好気性活性化装置（８０３）において沈殿加工処理された廃 水を嫌気転換する工程と； 濃縮装置としての少なくとも１つの濃縮遠心装置（４）において沈殿タンク（ ８０４）からの余剰スラッジ（８０７）を濃縮する工程と； 少なくとも１つの嫌気性反応器（８１２）において余剰スラッジ（８０７）を 転換する工程と； を含んでおり、 余剰スラッジ（８０７）に当初含まれていた微生物の細胞の量の約０．５〜５ ０％の量が、嫌気性反応器（８１２）の以前における濃縮の間に濃縮遠心装置（ ４）において溶解される、ことを特徴とする。 ４４． 嫌気性反応器（８１２）が可燃性ガス、特にメタン、を生成する、こ とを特徴とする請求項４３に記載の方法。 ４５． この方法において生じた可燃性ガスが電気の生産のために使用され、 生産された電気は好ましくは浄化工場を動かすために用いられる、ことを特徴と する請求項４３または請求項４４に記載の方法。 ４６． 可燃性ガスの生産の為の工程が促進され、この容積が特に１０〜５０ ％まで増加する、ことを特徴とする請求項４３乃至請求項４５のいずれか１項に 記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 サブランスカ、ヤナ チェコ国、160 00 プラハ ６、コズロ フスカー １エー (72)発明者 クチル、ヨセフ チェコ国、250 01 ブランディス・ナ ド・ラベム−スタラ・ボレスラフ、マーチ ョバ 905

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 廃水スラッジ、特に余剰スラッジ（８０７）の濃縮および／または輸 送装置において、 余剰スラッジ（８０７）に含まれている微生物の細胞が、濃縮および／または 輸送中に少なくとも一部溶解（破壊）されるように構成されていることを特徴と する装置。 ２． 少なくとも１つの遠心分離装置（４）、および／または外輪装置およ び／またはスクリューコンベヤ装置および／または真空装置および／または磨砕 装置および／または加圧装置、特に圧搾装置および／または石目やすり装置およ び／または衝突装置、好ましくは超音波および／または振動装置から成ることを 特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３． 少なくとも１つの遠心分離装置（４）を備えた装置において、 この遠心分離装置（４）に、廃水に含まれている生物の細胞をこじ開けるため の、少なくとも１つの溶解装置が備えられていることを特徴とする、請求項２に 記載の装置。 ４． 遠心分離装置（４）が、スラッジをスラッジ出口（９）へ運ぶ、回転 コンベヤ装置（６）、特にスクリューコンベヤ、および／または回転ジャケット （７）から成ること；および／または遠心分離装置（４）がジェット遠心分離装 置であるか、あるいはジェット分離器であることを特徴とする、請求項３に記載 の装置。 ５． ジャケット（７）およびコンベヤ装置（６）が、種々の回転速度で回 転することを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。 ６． ジャケット（７）の回転速度が約３０００回転／分であり、コンベヤ 装置（６）の回転速度が約３０１０回転／分であることを特徴とする、請求項５ に記載の装置。 ７． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、遠心分離装置入口（８）および／または遠心分離装置出口（９） と統合されているものである、および／または溶解装置がそれ自体の独立した動 力 を有していることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の装置。 ８． 濾過装置が遠心分離装置（４）および／または溶解装置（１０；１０ ０；２００；３００；４００；５００；６００；７００）のスラッジ入口に備え られていることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか１項に記載の装置。 ９． 少なくとも１つのポンプ（８、２０）を有する、スラッジ含有廃水の 輸送装置において、 少なくとも１つの溶解装置が、廃水に含まれている生物の細胞をこじ開けるた めに、ポンプ（８、２０）の位置に備えられていることを特徴とする装置。 １０． ポンプが、チャネルホイールポンプ、遠心分離ポンプ、または回転移 動ポンプであることを特徴とする、請求項９に記載の装置。 １１． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、摩擦粉砕装置（１００；２００）として構成されていることを特 徴とする、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 １２． 摩擦粉砕装置（１００；２００）が、スラッジおよびスラッジに含ま れている細胞を粉砕するための、少なくとも１つの粉砕ディスク（１６１、１６ ２）から成ることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。 １３． 粉砕ディスク（１６１）が遠心分離装置（４）のジャケット（７）と 共に回転し、もう１つの固定粉砕ディスク（１６２）に接して動き、好ましくは ２つの粉砕ディスク（１６１、１６２）の距離（１７０）は調節可能であり、こ の距離（１７０）は約０．５〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１ ２に記載の装置。 １４． 少なくとも１つの粉砕ディスクがその粉砕表面（１６４、１６５）に 、くぼみ（１６３）、特に切欠き部を有しており、これは半径方向に対して迎え 角を示していることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。 １５． 切欠き部は、半径方向の切欠き部列が生じるように、粉砕表面（１６ ４、１６５）のくぼみの無い区域によって途切れていることを特徴とする、請求 項１４に記載の装置。 １６． 隣接して配置された切欠き部列は、切欠き部列が断続しているような 区域において、隣接する切欠き部列には途切れが無いようにずらして配置されて いることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。 １７． この装置にはスラッジ出口にダム（１９０）が備えられていることを 特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の装置。 １８． 摩擦粉砕装置（１００；２００）が、スラッジおよびスラッジに含ま れている細胞を粉砕するための粉砕コーン（２０５）から成ることを特徴とする 、請求項１１に記載の装置。 １９． 粉砕コーン（２０５）は、少なくとも１つの粉砕表面（２６１）のあ る回転外部コーン（２２０）、および好ましくは少なくとも１つの反対側表面（ ２６２）を有する固定内部コーン（２３０）から成ることを特徴とする、請求項 １８に記載の装置。 ２０． 少なくとも１つの回転外部コーン（２２０）が、粉砕表面（２６１） にくぼみ（２６３）、特に切欠き部を有しており、この切欠き部の幅は、好まし くは切欠き部の深さと同じ大きさであり、これらの切欠き部が粉砕コーン（２０ ５）のジャケットラインの方向またはこれに対して迎え角の方向に向けられてい ることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。 ２１． 切欠き部は、切欠き部列がジャケットラインの方向に形成されるよう に、粉砕表面（２６１、２６２）のくぼみの無い区域によって途切れていること を特徴とする、請求項２０に記載の装置。 ２２． 隣接して配置された切欠き部列は、切欠き部列が断続している区域に おいて、隣接する切欠き部列が途切れないようにずらして配置されていることを 特徴とする、請求項２１に記載の装置。 ２３． 内部コーンおよび外部コーン（２３０、２２０）が、互いに対して別 れて（２７０）配置され、分離距離（２７０）が好ましくは、回転中または静止 中にベアリング表面（２７５）およびスプリングによって調節可能であることを 特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の装置。 ２４． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、造形または輪郭石目やすり（３０５）として構成されていること を特徴とする、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 ２５． 輪郭石目やすり（３０５）が、固定外部シェル（３３０）と回転石目 やすり表面（３２０）とから成り、外部シェル（３３０）と石目やすり表面（３ ２０）との間の距離が調節可能であることを特徴とする、請求項２４に記載の装 置。 ２６． 回転石目やすり表面（３２０）は、くぼみ（３６３）特に波形くぼみ （３６３）を備えており、これらのくぼみ（３６３）は、好ましくは輪郭石目や すり（３０５）に対して回転方向へ迎え角を示すことを特徴とする、請求項２５ に記載の装置。 ２７． スラッジ出口（３９５）の方向に伸びている石目やすり表面（３２０ ）の部分（３２６）は、反対側に伸びている粉砕表面（３０５）の部分（３２５ ）よりも、外部ハル（３３０）の壁からの間隔がより大きい、すなわち裂け目（ ３７０）の幅がより広いことを特徴とする、請求項２４〜２６のいずれか１項に 記載の装置。 ２８． 輪郭粉砕機（３０５）に送られるスラッジが、好ましくは中央に供給 されることを特徴とする、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の装置。 ２９． すり砕き表面（３２０）と外部ハル（３３０）との距離（３７０）が 、最小約２ｍｍから最大約１０ｍｍまでであることを特徴とする、請求項２４〜 ２８のいずれか１項に記載の装置。 ３０． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６０ ０；７００）が、ローラークラッシャー（４０５）として構成されていることを 特徴とする、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 ３１． ローラークラッシャー（４０５）が、少なくとも１つのローラーセッ ト（４４１、４４２）から成り、このローラーセットが好ましくは固定外部シェ ル（４３０）の内壁を内部円周方向へ転がることを特徴とする、請求項３０に記 載の装置。 ３２． ローラーセット（４４１、４４２）が、少なくとも１０個のローラー から成ることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。 ３３． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、通過ドラム（５０５）として構成されていることを特徴とする、 請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 ３４． 通過ドラム（５０５）が、多数の通過要素から成り、これらの通過要 素が、外部ハル（５３０）の内壁に対して好ましくは調節可能な間隔（５７０） をあけて、固定外部ハルの内部で回転することを特徴とする、請求項３３に記載 の装置。 ３５． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、切断装置（６０５）として構成されていることを特徴とする、請 求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 ３６． 切断装置（６０５）が、回転切断要素（６４１）特にナイフ列（６４ １）、固定切断要素特にナイフ列（６４１）、およびスラッジ出口（６９５）の ダム（６９０）から成り、これらの切断要素列（６４１）が互いにかみ合ってい るが互いに接触していないことを特徴とする、請求項３５に記載の装置。 ３７． 固定および回転ナイフ列（６４１）のナイフの間隔（６７０）、高さ および円周位置は調節可能であることを特徴とする、請求項３６に記載の装置。 ３８． ナイフ（６６１、６６２）が、約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは約 ８０ｍ／ｓの速度で回転することを特徴とする、請求項３５〜３７のいずれか１ 項に記載の装置。 ３９． ナイフ列（６４１）が複数のナイフ（６６１、６６２）から成り、隣 接して配置されたナイフ列は、ナイフ列（６６１、６６２）が断続している区域 では、隣接するナイフ列（６４１）は途切れがないようにずらして配置されてい ることを特徴とする、請求項３５〜３８のいずれか１項に記載の装置。 ４０． ナイフ列（６６３）は、切断装置（６０５）の回転方向に対して迎え 角を示すことを特徴とする、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の装置。 ４１． ダム（６９０）の高さは、スラッジ出口（６９５）において調節可能 であることを特徴とする、請求項３５〜４０のいずれか１項に記載の装置。 ４２． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が、ピン粉砕装置（７０５）として構成されていることを特徴とする 、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置。 ４３． ピン粉砕装置（７０５）が、回転ピン列（７６１、７４１）、固定ピ ン列（７６２、７４１）、およびスラッジ出口（７９５）におけるダム（７９０ ） から成り、回転および固定ピン列（７４１）は互いにかみ合っているが互いに接 触しないことを特徴とする、請求項４２に記載の装置。 ４４． 固定ピンと回転ピン（７６１、７６２）との間の間隔（７７０）は調 節可能であることを特徴とする、請求項４３に記載の装置。 ４５． ピン（７６１）が、約５０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは約８０ｍ／ｓ の速度で回転することを特徴とする、請求項４２〜４４のいずれか１項に記載の 装置。 ４６． ピン（７６１、７６２）の配列は、ピン列（７４１）にピンが存在し ない区域では、隣接するピン列（７４１）にはピン（７６１、７６２）が存在す るか、あるいは備えられているようにずらして配置されていることを特徴とする 、請求項４２〜４５のいずれか１項に記載の装置。 ４７． ピン（７６１、７６２）が回転軸に対してある角度を示すことを特徴 とする、請求項４２〜４６のいずれか１項に記載の装置。 ４８． スラッジ出口（７９５）のダム（７９０）の高さは調節可能であるこ とを特徴とする、請求項４２〜４７のいずれか１項に記載の装置。 ４９． 少なくとも１つの入口（８０１）を有する少なくとも１つの沈殿タン ク（８０２）； 少なくとも１つの輸送装置（８２０）； 少なくとも１つの好気性活性化装置（８０３）； 少なくとも１つの嫌気性反応器（８１２）、 を備えた廃水処理工場において、 浄化工場が、請求項３〜４８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの装置（ １、４、４ａ、８２０）を備えていることを特徴とする処理工場。 ５０． レジューサーと組合わされた、請求項１１〜４８のいずれか１項に記 載の少なくとも１つの溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５０ ０；６００；７００）を備えていることを特徴とする、請求項４９に記載の処理 工場。 ５１． 溶解装置（１０；１００；２００；３００；４００；５００；６００ ；７００）が濃縮装置の後ろに備えられていることを特徴とする、請求項４９ま た は５０に記載の処理工場。 ５２． 少なくとも１つの後続沈殿または浄化タンク（８０４）が、好気性活 性化装置（８０３）と濃縮装置（１、４、４ａ）との間に備えられていることを 特徴とする、請求項４９〜５１のいずれか１項に記載の処理工場。 ５３． 好気性活性化装置（８０３）が沈殿タンク（８０２）に連結されてい ることを特徴とする、請求項４９〜５２のいずれか１項に記載の処理工場。 ５４． 輸送装置が戻りスラッジポンプ（８２０）であり、このポンプは好ま しくは補助浄化タンク（８０４）の下流に備えられ、かつ好気性活性化装置（８ ０３）の入口または供給側と連結されていることを特徴とする、請求項４９〜５ ３のいずれか１項に記載の処理工場。 ５５． 濃縮装置（１、４、４ａ）が遠心分離装置であることを特徴とする、 請求項４９〜５４のいずれか１項に記載の処理工場。 ５６． 嫌気性反応器（８１２）の後ろに、濃縮および／または脱水装置、好 ましくは遠心分離装置（４ａ）が備えられていることを特徴とする、請求項４９ 〜５５のいずれか１項に記載の処理工場。 ５７． 下記工程： 廃水を少なくとも１つの沈殿タンク（８０２）において沈殿させ、沈殿した余 剰スラッジ（８０７）を、少なくとも１つの輸送装置によって少なくとも１つの 嫌気性反応器（８１２）に送り、さらには廃水を好気性活性化装置（８０３）へ 送る工程； 少なくとも１つの好気性活性化装置（８０３）における沈殿・加工処理廃水の 嫌気転換工程； 少なくとも１つの濃縮装置（４、４ａ）における余剰または沈殿スラッジ（８ ０７）の濃縮工程； 少なくとも１つの嫌気性反応器（８１２）における余剰スラッジ（８０７）の 転換工程、 を含む、処理工場における腐敗スラッジの量、あるいは場合によっては残留ス ラッジの量の最小化方法において、 濃縮装置（４、４ａ）および／または輸送装置から来る余剰スラッジ（８０７ ） に含まれている微生物が、分解塔よりも前に少なくとも一部溶解されることを特 徴とする方法。 ５８． 好気転換廃水が、少なくとも１つの浄化タンク（８０４）において補 足的に浄化されること、浄化された廃水（８０５）が運ばれること、および沈殿 余剰スラッジ（８０７）の少なくとも一部がさらに濃縮装置（４、４ａ）に送ら れることを特徴とする、請求項５７に記載の方法。 ５９． 嫌気転換余剰スラッジ（８０７）がもう１つの濃縮および／または脱 水集成装置（４、４ａ）において濃縮されることを特徴とする、請求項５７また は５８に記載の方法。 ６０． 濃縮装置（４、４ａ）の生成物の少なくとも一部が好気性活性化装置 （８０３）に戻されることを特徴とする、請求項５７〜５９のいずれか１項に記 載の方法。 ６１． 遠心分離装置（４）が濃縮装置として用いられることを特徴とする、 請求項５７〜６０のいずれか１項に記載の方法。 ６２． もとから存在する有機体細胞の量の約０．５〜５０％の量が溶解され ることを特徴とする、請求項５７〜６０のいずれか１項に記載の方法。 ６３． 後続の浄化または沈殿タンク（８０４）において沈殿した余剰スラッ ジ（８０７）の一部が、戻りポンプ（８２０）を経て、好気性活性化装置（８０ ３）へポンプで戻されることを特徴とする、請求項５８〜６２のいずれか１項に 記載の方法。 ６４． 嫌気転換された、および／または濃縮されたスラッジの一部が、嫌気 性反応器（８１２）へ戻されることを特徴とする、請求項５７〜６３のいずれか １項に記載の方法。 ６５． 細胞が、遠心分離装置および／または外輪装置および／またはスクリ ューコンベヤ装置および／または真空装置および／または磨砕装置および／また は加圧装置、特に圧搾装置および／または磨砕または粉砕装置および／または衝 突装置、好ましくは超音波および／または振動装置によって溶解されることを特 徴とする、請求項５７〜６４のいずれか１項に記載の方法。 ６６． 嫌気性反応器（８１２）が、可燃性ガス特にメタンを生成することを 特徴とする、請求項５７〜６３のいずれか１項に記載の方法。 ６７． この方法において生じた可燃性ガスが電気の生産のために使用され、 生産された電気は好ましくは浄化工場に動力供給を行なうために用いられること を特徴とする、請求項６６に記載の方法。 ６８． 可燃性ガスの生産方法が促進され、かつこの容積が特に１０〜５０％ 増加することを特徴とする、請求項６７に記載の方法。 ６９． 少なくとも１つの入口（８０１）を有する少なくとも１つの沈殿タ ンク（８０２）； 少なくとも１つの輸送装置（８２０）； 少なくとも１つの好気性活性化装置（８０３）； 余剰スラッジ（８０７）を生じる少なくとも１つの濃縮装置（４、４ａ）； 少なくとも１つの嫌気性反応器（８１２）、 を備えた廃水処理工場において、 濃縮装置（４、４ａ）および／または輸送装置が、余剰スラッジ（８０７）に 含まれている細胞または微生物が濃縮および／または輸送中に少なくとも一部溶 解されるように構成されていることを特徴とする処理工場。 ７０． 少なくとも１つの補助浄化タンク（８０４）が、好気性活性化装置（ ８０３）と濃縮装置（４、４ａ）との間に備えられていることを特徴とする、請 求項６９に記載の処理工場。 ７１． 好気性活性化装置（８０３）が、沈殿タンク（８０２）に連結されて いることを特徴とする、請求項６９または７０に記載の処理工場。 ７２． 輸送装置が戻りスラッジポンプ（８０２）であり、このポンプは好ま しくは補助浄化タンク（８０４）の下流またはその後ろに連結されており、かつ 好気性活性化装置（８０３）への入口と連結されていることを特徴とする、請求 項６９〜７１のいずれか１項に記載の処理工場。 ７３． 濃縮装置（４、４ａ）が遠心分離装置であることを特徴とする、請求 項６９〜７２のいずれか１項に記載の処理工場。 ７４． 嫌気性反応器（８１２）の後ろに濃縮および／または脱水装置、好ま しくは遠心分離装置（４ａ）が備えられていることを特徴とする、請求項６９〜 ７３のいずれか１項に記載の処理工場。