JPS6021799B2 - 窒素化合物を含有する有機物の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メタンおよび二酸化炭素を含有する嫌気消化
によって産出するガス（以下、消化ガスという）の放出
下、有機物質の嫌気消化を受ける窒素化合物含有の有機
物を処理する方法並びに該方法を実施する装置に関する
。

本発明において、有機物とは豚や牛の飼育からの排他物
、食品および化学工業からの廃物、市の下水汚物、スラ
ツジおよび消化ガスを得るために嫌気消化のプロセスで
用いられ得る種々の生物体であると理解されるべきであ
る。

上記有機物の処理技術において、最近幾つかの方法が用
いられている。

それらの幾つかは、好ましい物理的もしくは化学的処理
、例えば肥料の形にまたは更に処理するための原料物質
の形に脱水もしくは乾燥することを目的とする。処理の
一部は、時として加熱により処理であり、この処理の目
的は有害な微生物を破壊することである（ドイツ公開公
報（ＤＯＳ）第２５２０２８７号および英国特許第１４
９２３９６号参照）。生物学的好気酸化もまた、幾つか
の技術的変形において行なわれる有機物の清浄において
使用される。

これらの技術の共通の問題は、処理された有機物中に存
する価値ある成分およびエネルギーが利用されないこと
であり、コスト高であり、操作に費用がかかることおよ
び生物的プロセスの感受性が外部に影響を与えること等
である。ドイツ公開公報（ＤＯＳ）第２７２３９０６号
によれば、上記影響を緩和するため、好気酸化の前に、
８Ｅ池物が水酸化アルカ川こよって消毒される。加えて
、このプロセス中に尿素が一部アンモニアおよびその成
分に変わる。好気酸化からなる処理は、好気装置を駆動
させるため、高いエネルギー消費を必要とする。すなわ
ち、乾燥有機物ｌｋ９の処理に対し、水ｗｈが消費され
る。更に他の不利益は、非常に好ましくないニトレ−ト
が廃水中に産出することである。嫌気消化は、廃物処理
において、特に下水処理施設において長い間、用いられ
てきた。

その方法は、不快な臭気の漏れがなく密封加熱タンク中
でおこなわれる。約６０％のＣＨ４および３５％のＣ０
２を含有する消化ガスは副産物でありそして該ガスは、
有機物成分に応じて、該方法に導入された乾燥有機物の
ｋｇあたり約３００〜７００〆発生する。このガスのカ
ロリー値は約６００肌ｏａｌ／Ｎｍ３である。米国特許
第４０５７４０１号には、加熱プロセスを強化するため
、日光照射による消化タンクを更に加熱する方法が開示
されている。今日まで知られている嫌気消化による清浄
プロセスの基本的な不利益は、有機物中に存する貴重な
成分を十分に利用できないこと並びに例えば、生物学的
に更に浄化されるべき消化された産物に関し汚染が高い
ことである。

かかる過去の浄化は動物飼育の廃物に対し非常に困難で
ありそして該浄化は、高度の希釈を達成するための市の
下水との混合物中でのみ実行される。かかる状態は、他
の理由では好ましくないのであるが、大規模な家畜を太
らせるための施設を大都市近くに強制的に設けさせるこ
とを意味する。同様に、好気浄化に於ける如く、嫌気消
化を用いる最近の手順において、廃物の最も貴重な成分
である、窒素の主な部分を、アンモニアの形で溶液中に
不都合にも移行させそして連続的な生物浄化中ニトレー
トに酸化してしまう。ニトレートは清澄水に非常に有害
成分として残存する。本発明の目的は、エネルギーの外
部供出がなくそして周囲への好ましくない影響を排除し
て、価値ある生産物を最大の収率で、窒素化合物を含有
する有機物を処理するためのプロセスについて解決せん
とするものである。

本発明に関しての物質は、嫌気消化後の液状産物を沸点
温度まで加熱され、カーポネート（ｃａｒｂｏ雌ｔｅ）
として結合されるアンモニアを蒸留によって除かれ、そ
して蒸留の後留産物（ｔａｉｌｐｒｏｄ肌ｔ）が価値あ
る産物および清澄水に処理されるか又は予備浄化廃水と
して排出される。

蒸留は、蒸留残留物ｌｋ９当たりＮＨ３２５０の９未満
の残査含量になるまで好都合に行われる。本発明に係る
、後留産物は、ｌｋ９当りＣａ０２０夕までの当量の石
灰によって更にアルカリ性にされ、次にで二酸化炭素で
炭酸塩化し最終のアルカリ度価をｌｋ９当たり０．０１
なし、し１．５タＣａ０にし、次いで形成した炭酸塩化
スラッジを、有機−燐酸塩一石灰濃厚物の形で清澄水か
ら機械的に分離する。

嫌気消化からの消化ガス又はアンモニアの蒸留の際液状
産物から得られる炭酸ガスもしくは生物ガスの燃焼によ
って得られる炭酸ガスが炭酸塩化用に使用される。上記
万法を実施するための装置は、生物塊用の排出パイプを
備えた消化槽および消化された産物用のパイプからなり
、一方この消化された産物用パイプは蒸留塔の入口に続
いておりそして消化ガス用のパイプはガス溜めを経て更
に蒸留塔の加熱用装置のパイプに接続しており、一方蒸
留塔のアンモニア排気はアンモニア処理用装置に排出さ
れおよび後蟹部用の排出パイプが後留産物を処理する装
置に接続している。本発明の基本的な有利な点は、濃縮
された形で肥料としてまたは飼料として好ましい最終産
物を得るために、窒素化合物を含有する有機物に存する
全ての価値ある化合物およびエネルギーの完全利用にあ
る。本発明は、嫌気消化後、所望産物の有効処理の問題
を解決し、そして消化産物の処理に関係した困難性の故
に今日まで維持されてきた、重要なエネルギー源として
の嫌気消化の中広い適用を可能にした。

本発明に係るプロセスは、プロセスにおいて生成する水
から、有機化合物を高度に除去することおよび燐、窒素
および有害な微生物を実質的に完全に除去するを特徴と
する。

本プロセスは、水に関する技術と言う意味で第二および
第三の水処理機能体と結合させうる。固形廃物の利用に
関し、本プロセスは有機物の全ての有機成分が価値ある
産物として回復されるので無駄のない技術であると言え
る。炭酸塩化スラッジの脱水には、高価な遠心分離器は
必要でない。

通常の炉過方法で十分であり、そして生成水は、凝固お
よび加熱による殺菌効果並びに石灰のフロキュレーショ
ンおよび吸着作用の故に高純度であり、例えば飼育場に
おいて、再使用できる。石灰のみが、本プロセスにおい
て供給されるべきである。

しかし該石灰は最終の価値ある産物に移行される。炭酸
塩化用の二酸化炭素は、それ自身発生した消化ガスの形
か、または蒸留のガス状産物として自由に使用できる。
本プロセスはエネルギー消費が少なくそして全エネルギ
ーの消費はそれ自身の発生した消化ガスの燃焼によって
償われる。もし本プロセスが大飼育場に適用される湯合
、水の供給および衛生に関し貧ないかなる地方にも、該
飼育場を独立して設けることが可能となる。次に本発明
に係る方法を実施するための装置に関する可能な変形の
一つの大略を示す添付図面を参照しつつ、本発明を更に
説明する。

有機物源１、例えば高容量の家畜小屋の建物がパイプ２
によって消化ガスを閉じ込めるための装置を有する消化
槽３に接続している。

消化槽３は、２本の排出パイプを有する。消化された産
物のための導管４は、分離器５および熱交換器８、熱交
換器９を経て蒸留塔１ １の入口に至る。分離器５は粗
懸濁液のための排出管３３を備えている。消化ガスを送
るための導管６が、ガス溜め１川こ接続され、更に導管
１８を経て、蒸留塔１１の底部に設けられた加熱装置１
３に至っている。蒸留塔１１からの後留産物のための排
出管１６が、石灰の供給手段２１およびアンモニアを排
出する導管１９を備えた石灰化タンク２０１こ接続され
ている。該タンク２０は、更にパイプ２２によって炭酸
塩化タンク２３に接続されている。この炭酸塩化タンク
２３は、また消化ガスのための流入管２５およびガス排
出管２８を備えている。消化ガスの排出管２５に、ブロ
ワー２６が備えられている。熱交換器８は、ガス溜め１
０１こ接続しているガス排出管２８の間に介袋されてい
る。炭酸塩化タンク２３は導管２７によってデカンター
３０‘こ接続されており、このデカンターは価値ある産
物のための排出管３１を有し、ざらに介装される熱交換
器９を備えた、清澄水のための排出管３２を有している
。装置は、以下の如くに操作される： 有機物を、有機物源から導管２を経て消化槽３に移送さ
れる。

該消化槽では、嫌気条件下メタン消化を受けそして消化
ガスを発生させる。このガスはガス溜１０内に導びかれ
る。消化槽３は、下水汚物プラントで使用される通常の
設計のものである。消化された産物は、分離器５に移送
され、該分離器で粗懸濁液は分離されそして肥料として
使用されうる。分離器５からの液状産物は、炭酸塩化タ
ンク２３より排出されたガスおよび清澄水によって予じ
め加熱されている熱交換器８および熱交換器９を通過し
、そして嫌気消化による消化ガスによって加熱されてい
る蒸留塔内に装入される。液状産物は、蒸留塔１１内で
沸点温度までに加熱され、そして特にアンモニアおよび
二酸化炭素を含有するガス層は、更に説明の要もない公
知の装置により幾つかの価値ある産物、例えば濃厚アン
モニア水、炭酸アンモニア、無水アンモニア、尿素等に
変成される。二酸化炭素が、炭酸塩化タンク２３内で、
蒸留塔１１からの後留産物の処理において炭酸塩化ガス
として使用される。カーボネートとして結合されるアン
モニアの７０なし、し９０％が蒸留によって除かれた後
、蒸留塔１１内の加熱が中断されそして後蟹産物は放出
されるかもしくは石灰化タンク２川こ装入される。該石
灰化タンクでは石灰が添加されそして更にアンモニアの
発生が起こる。アンモニアは、蒸留塔１１からのアンモ
ニアと同様に処理される。石灰は、この場合酸化カルシ
ュゥムもしくは粉末状の水酸化カルシウムもしくは石灰
乳の形での水酸化カルシウムと理解されるべきである。

このプロセスを促進させるため、石灰化タンク２０は、
所望により加熱装置、例えば蒸気流入管を備えることが
できるか、・または同時に炭酸塩化タンクとしても適用
されうる。別に、石灰化タンク２０は省略することも可
能でありそして石灰は蒸留塔１１の低部に直接供給する
こともでき、かかる構成はこの目的に対し適用される。
もしも、水浄化の程度の要求が少なければ、蒸留塔１１
からの後留産物を熱交換器で冷却しそして直接清澄水と
して下水に放出する。

石灰化が終了すると、生成アルカリ後留産物は、ガス溜
めから昇圧下で送風機２６によって移送される消化ガス
によって炭酸塩化タンク２３中で炭酸塩化される。

炭酸カルシウムおよび燐酸カルシウムの生成沈殿物は、
アルカリ性の後蟹産物を浄化し、コロイドを吸着し、燐
を保持し、そして懸濁液の炉過性を改善する。このよう
にして形成した炭酸塩化スラッジを、デカンター３０、
もしくはある種の形式の炉過装置に導き、そこで水およ
び価値ある産物、すなわち有機−燐酸塩一石灰濃縦物に
分離される。濃縮物は、乾燥後もしくは湿潤状態で直接
、肥料成分もしくは供給配合物として利用される。液体
成分は、伝染性細菌がなく、そして窒素や有機化合物お
よび燐の最少限度を有して高度に浄化される。

それ故、該液体成分は、例えば飼育場の如き作業場にお
いて直接再使用されるか、または下水に放出される。水
を含む最終産物の品質は、適用される蒸留塔のパラメー
ター、すなわちプレートの段数および還流比、石灰供給
量等に依存する。しかし、これらの因子はまたプロセス
の経済性全般にも影響し、それ故生成産物に関し要求さ
れるパラメーターに関し通常知られている方法によって
決定される。実施例 １ 処理すべき出発有機物は、３００頭の飼い豚により一日
間で産出される液状糞３００ｋ９であった。

糞組成：水分 ９２％
乾燥物質 ８％乾燥物質中
の有機質部 ８０％全窒素 液状糞ｌ
ｋｇ当たり６タ全燐 液状糞ｌｋｇ当たり２夕 ３８．５ｑｏの温度下、１６日間の液状糞の嫌気メタン
消化は、メタン６４％およびＣ０２３５％の組成から成
る消化ガス１２州ｍ３を生成した。

粗粒状の腐植土様生成物を節器で分離しそして残留の液
状産物を、１８プレートの蒸留塔に装入する。蒸留塔は
、大気圧（塔頂で大気圧）下で操作される。塔の蒸留に
より２５０タＮＨ３／ｋｇを含有するアンモニア７０ｋ
９を得た。蒸留塔の加熱後留産物を、蒸気により直接加
熱された密閉容器中（この容器は炭酸化塔および炭酸塩
化体としての機能を有するが）で、後留産物ｌｋ９当た
りＣａ０１２夕でアルカリ性とした。次いで反応器の内
容物を、８０こ０の温度で後留産物ｌｋ９つきＣａ００
．１０夕の残アルカリ度値まで消化ガスによって炭酸塩
化した。液状層から急速に分離した生成粒状様炭酸塩化
スラッジおよびカルシウム含有ホスフェートおよびカー
ポネートをデカンター中で水から分離し、次いで熱交換
器で冷却しそして排出した。デカンターからの炭酸塩化
スラツジを、フィルタープレスで脱水しそして濃縮ホス
フェート肥料として使用した。実施例 ２ 本発明に係る処理すべき出発廃物は、市の凝集および食
物工業からの複合下水汚物を浄化する機械的一生物的下
水汚物プラントからの濃縮スラッジであった。

濃縮スラッジの組成は次の如くであつた：水分
９３％乾燥物質
７％乾燥物質の有機物部
７７％全窒素 スラツジｌｋ９あたり４．５＃全燐
スラッジｌｋ９あたり１．５タ スラッジを実施例１におけると同機に処理した。

しかし乾燥物質の低濃度のために、例えば消化ガス、ア
ンモニア水および燐酸塩の炭酸塩化スラッジについて窒
素および燐は最終産物がより少なく得られれば、それに
比例して少なくなる。この理由で、少量のＣａ０が、す
なわち炭酸塩化の前の蒸留塔からの後蟹産物のアルカリ
化におけるスラッジｌｋ９につきＣａ０６タ供給量であ
った。図面の簡単な説明図は、本発明の一実施態様を示
す模式図である。

３・・・・・・消化槽、４・・・・・・消化産物用の導
管、６・・・・・・生物ガスのための導管、１１・・・
・・・蒸留塔、１３…・・・加熱装置、１４・・・・・
・アンモニア排出管、１６・…・・後留産物の排出パイ
プ、２０・・・・・・石灰化タンク、２３・・・・・・
炭酸塩化タンク、３０・・・・・・デカンター−。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭酸のアンモニウム塩の形態で窒素を含有する廃水
   中の有機化合物を嫌気消化した後得られる液状成分から
   、濃縮窒素化合物、ホスフエート含有濃縮物および清澄
   水を製造する方法であつて、次のａないしｆの工程：ａ
   液状成分を沸点に加熱する工程； ｂ 加熱液状成分を精留せしめ、これによりアンモニア
   、二酸化炭素および水分のガス状留分並びに後留物を得
   る工程；ｃ ガス状留分を別々に分離するか、又はそれ
   らの化学反応により炭酸アンモニウムおよびアンモニア
   水として形成された化合物として分離し、次いで後留物
   １ｋｇ当たりそれらにアンモニウム塩として結合された
   ＮＨ＿３２５０ｍｇ未満の残留含量を有する後留物とし
   て分離する工程；およびｄ １ｋｇ当たりＣａＯ２０ｇ
   までの石灰の当量を添加することにより、後留物をアル
   カリ性にすると同時に、残留アンモニアをドレインする
   工程；ｅ アルカリ生産物を、１ｋｇ当たり０．０１〜
   １．５ｇのＣａＯの最終値まで二酸化炭素を用いて炭酸
   塩化する工程；およびｆ 有機−ホスフエート−石灰濃
   厚物および清澄水を分離する工程、を含んでなる前記方
   法。 ２ 液状成分の精留又は消化ガスの燃焼により得られる
   二酸化炭素を炭酸塩化用に用いる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 前記嫌気消化による消化ガス、または液状産物の精
   留もしくは消化ガスの燃焼によつて得られる二酸化炭素
   を炭酸塩化用に使用する、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４ 炭酸のアンモニウム塩の形態で窒素を含有する廃水
   中の有機化合物を嫌気消化した後得られる液状成分から
   、濃縮窒素化合物、ホスフエート含有濃厚物および清澄
   水を製造する方法を実施するための装置において、 消
   化ガスのための導管を備えた消化槽および消化産物用の
   導管を含んでなり、消化産物用の導管が精留塔の入口に
   至つておりそして消化ガス用の導管がガス溜めおよび他
   の導管を経て精留塔の加熱装置に接続されており、該精
   留塔はアンモニア用の排出管および後留産物の処理装置
   に至る後留産物用出口を備え、一方この装置において、
   後留産物用の出口が炭酸塩化タンクに接続され更に該炭
   酸塩化タンクが別のパイプにより有機−ホスフエート−
   石灰濃縮物および清澄水の分離装置に接続されているこ
   とを特徴とする、前記装置。 ５ 前記精留塔が石灰供給装置を備えそして後留産物の
   ための排出パイプが、更にデカンターに接続されている
   炭酸塩化タンクに接続されている、特許請求の範囲第４
   項記載の装置。