JPS6153183A - 有機廃物から堆肥とバイオガスを同時に製造する方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は種々の発生源からくる各種の液状および／また
は固体廃物を有効に使用することに関する。さらに詳し
くは１本発明は堆肥、バイオガスおよび精製液を直接に
また同時的に製造するため。

それぞれ固体または半固体または液体の有機廃物または
汚物を外気中（好気相）と閉鎖媒質中（けん気相）とに
おいて処理することに関する。

〔先行技術〕

あらゆる型の廃物と残留物の量の増大は、これらの廃物
が一般に環境ならびに住民にとって大さた危険金もたら
すが故に、製造業者および自治体にとってま丁ます大き
な問題となっている。

敵状残留物の場合、この残留物を物理−化学処理によっ
て固体化して石化する方法が非常にしばしば採用され、
この固体物が処理場に放！され、あるいは場合によって
基礎構造あるいは各種の地面被覆体として使用される。

また他の目的からこの廃物の少なくとも一部を有効に使
用する試みが成されている。たとえば熱エネルギの製造
のために使用され、あるいはこの廃物が炭素その他の無
機物質に多少とも富んだ有機残留物である場合、好気性
媒質および／またはけん気性媒質中における公知の発酵
技術を用いて。

堆肥、肥料、土壌の改良剤、または熱エネルギーあるい
け電気エネルギーをうるための燃料用の、あるいは化学
生成物の製造用のメタンに富んだＩ＋バイオガス１１と
呼ばれるガスを得る。

〔発明の目的〕

本発明はこのような有機廃物の有効使用に関するもので
あって、固体有機別物を特に農業用の有益材料に転化す
ると同時に、液体有機廃物を処理してこれを精製して、
工業用または一般消費用に直接に使用されうるバイオガ
スと精裏液体とをうることを本質的な目的としている。

不発明において原料として使用されうる固体廃物または
廃品としては特に下記のものが挙げられる。家庭のゴミ
のスクリーン残物、ワラ、オガクズおよび樹皮、木質材
料、グＶ−グバルプ、残滓。

サトウキビのしぼりか丁−泥炭、草木Ｍｒｃどである。

液状残留物としては、たとえば精糖工場、ワイン工場、
ビール工場、発酵工場、と殺工場および肉罐工場、製乳
工場、じゃがいも澱粉工場、養豚場などの農業および食
品製造工業からくるあらゆる畝線廃棄物、ならびに都市
排水の浄水場で回収される丁べてのプライマリスラッジ
と生物学的スラッジとを含む。

下記において、半固体廃物または残留物とは、原則とし
て固体であるが一３０％〜９０％、たとえば４５〜８０
％のオーダの水分を有する固体材料を示すために使用さ
れる。

各種の固体農業残留物の堆積中の、従って好気注媒質中
の発酵は堆肥の製造のために丁でに公知である。しかし
ながらこれらの発酵は一般に工業化には適しない長期作
業である。さらに、消化槽の中で半固体残留物またはス
ラッジをけん気・註発酵させることによってバイオガス
を製造する方法も公知である。しかしこの種の装置は正
確な効率をつるように富に加熱されなげればならす、ま
た処理される材８＋を撹拌しなげればならない。さらに
、１頃じゃ器の甲で、たとえば消化槽とは別個の層状類
しゃ器の中でスラッジの濃縮を実施したければならない
。

この発明の本質的目的は一却、−のプラントの川口にお
いて、施肥物質に富んだ固体材料と、燃料などとして使
用されるバイオガスと、直接に使用てることがでさまた
環境によって容認される精製液体とを製造するため、固
体または半固体廃物と液体廃物とを同時に使用すること
ができろように好気性発酵とけん気性発酵とを組合せた
工程を提供するにある。

本発明の他の目的は、液体廃物またｌ−を残留′吻のけ
ん気性消化のために一外部からの給熱の必要なしで理想
的な熱収支を成丁ように、好気性発酵から出た熱を使用
するにある。

本発明の他の目的は１機械的攪拌手段を必要とせす、閉
鎖媒質中の発酵によって発生するカスの圧力のみによっ
てスラッジ材料の攪拌か芙施すれ　　　　　　ゼるよう
にした型の消化槽を提供するにある。

また最後にこの発明の他の目的は下記の説明から明らか
であろうが、特に生物学的転化工程を促進し工業ユニッ
トにおける収率を増大するために、好工しくは特定の担
体上に固定された微生物および／または酵素を使用する
にある。

〔発明の要約〕

このような問題を解決して目的に到達するため。

本発明は堆肥とバイオガスを同時に製造するように固体
または半固体有機廃物と液状有機廃物と全同時に処理す
る方法において、液状イず機廃物を液−固分離し、この
分離によって得られだ液相に対して少なくとも１個の閉
鎖消化槽の中でけん気性発酵を実施し、前記液−同分離
から得られた同相を前記固体または半固体有機廃物と混
会し、この混合物を前記消化↑Δの外周と接触させなが
ら好気性発酵を実施し、前記消化槽からスラッジ、７１
澄液およびガスケ除去し、前記消化槽の外周から、前記
固体廃物または半固体廃物の好気性発酵によって生じた
堆肥を回収する方法を提供する。

閉鎖発酵槽の下部に捕集された消化スラッジは。

後述のように、原料廃物を少なくとも５５％工で湿潤化
しまた好気性処理を受けさせるため、堆肥製造部の上部
の固体炭素質廃物混合破砕段階にまで循還させることが
望ましい。さらに、処理されるべき液体原料（たとえば
未処理排水）の固体沈殿部分を回収して、外気中で堆肥
化される残留物塊に対して加えることができる。

好気性処理は公知のように基質の加水分解を促進する。

さらに詳しくは多糖類の物質交換によって熱の形の多量
のエネルギを発生し、この発明によれば、この熱が消化
槽の壁体を加熱するために使用される。消化槽は好気性
工程の進度に応じて約３５°〜５０℃の範囲の温度に保
持されるのはもちろんである。

けん気性媒質中への液体残留物の送入は、消化槽の上部
から下部に成丁こともできるが、より望ましくは下部か
ら上部に向かって既される。さらに、消化槽の内部と同
様に外部の堆肥化区域において、基質の分解反応の反応
速度を促進するため。

イースト、バクテリヤ、酵素のグループから選ばれた接
種物を導入することがしばしば有効である。

このようにして、好気相の中においては、微生物が増殖
する島を形成させ、またけん気性媒質中では、担体上に
固定されたメタノサルサイナなどの適当なバクテＩＩヤ
全播種することによって、一般に遅いメタン発生段階を
加速する。

好ましい実施態様によれば、これらの接種物の添加は固
定媒質中で実施され、この固定生成物は望ましくは、た
とえば多孔性ガラス、シリカゲル、種々の金属酸化物あ
るいは、特に好ましいものとして焙焼粘土（または耐火
粘土）などの無機生成物の約０．１−１００ミクロンの
粒径を有する微細粒子によって構成されることが望まし
い。またあとで述べるように消化槽の中においては、酵
素（−例）を固定するための固定支持体として、また生
成される液体から残留スラッジを回収する手段として複
数の板を成層状に配置することが望ましい。

また本発明は堆肥とバイオガスの同時製造のために固体
または半固体有機廃物と液体有機廃物とを同時に処理す
るプラントにおいて、液体有機廃物を固相および液相に
分離する手段と、少なくとも１つの閉鎖消化槽と、前記
液相を前記消化槽の中ｉｃ導入する手段と、前記固相を
前記固体または半固体廃物と混合する手段と、この混合
物を前記消化槽の外周と接触させる手段と、一方におい
ては前記消化槽の中においてけん気性発酵によって形成
されたガスを排出し、他方においては消化槽の中に沈殿
したスラッジと清澄液相とをそれぞれ消化槽から排出す
る手段とを含む装置に関するものである。

望ましくは前記消化槽はバクテ１１ヤを固定しまた消化
槽の底部にスラッジを流子ための垂直板を備え、これら
の垂直板はたとえば消化槽の下部を区分する下方グリッ
ドに固着することができる。

けん気性発酵槽によって製造されたバイオガスの貯蔵は
種々の方法で実施することかできる。またたとえば発酵
槽の上部にガスメータまたはベル金偏え、その実働圧が
圧力計によって一定に保持され制御される。他の変更態
様においては、たと　　　　　争えばナイロン織布から
ｇクネ第１レンおよびハイパロン（またはその他同等の
物ＪＲ）を含没し、その保護のためにシェルタの下方に
配置された可撓性ガスメータを備えることができる。

〔実施例〕

以下この発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。

付図において、特に第１図において示されるように、こ
の発明による堆肥、バイオガスおよび精製液を同時に製
造する装置は、本質的に左から右に、原料（固体、半固
体および液体の廃物）の前処理と送入にかかわる上流部
Ａｔ−１好気性／けん気性結合工程を実施するための中
央部Ｂと、得られた最終生産物の回収、および場合によ
ってそ６処理を実施する下流部Ｃとを含む。

ます上流部Ａについて述べる。ミキサ／クラッシャ３に
対して送入ラインｌによって固体炭素質廃物（材木、ワ
ラ、樹皮、オガクズなど）が送入され、ライン２全通し
て所要栄養添剤が送入され、このミキサ／クラッシャ３
の甲において、残留物の粒径は５〜４０藺、一般に６〜
１２酬の範囲内に保持される。また原料に対して基質の
塑に応じて適当な湿度、例えは５０〜７０％の湿度を与
え、またデグラデーションを促進する微生物濃縮物を与
えるため、消化槽（後述）の底部から引出されたペース
ト状スラッジまたは残留物が回路４を通してこの固体原
料の中に導入される。液状廃物、この場合たとえば未処
理の廃水は、まずライン５によって、たとえば濾過用ド
ラムストレーナ製の固体−液体セパレータ６に送られ、
　ｎｉＪ記の廃水を含む半固体残留物をライン７から回
収し、Ｐ液はライン８によってタンク９に送られる。こ
のタンクは沈殿室１０を存し、この沈殿室から固体生産
物が回路３１とライン７によって除去され、これに対し
てＰ液を受けるタンク１１の中においては、けん気性発
酵の初期酸発生相を容易にするために酸性化を実施する
ことが好ましい。

発酵段階Ｂにおいては、固体または半固体廃物全景がラ
イン１２を通して空気発酵堆積１３に送られ。

これに対してタンク１工から液相がボン１１４と配管系
１５によって閉鎖消化槽１６に送られる。この発明によ
れば、消化！１１６の外周全体にわたって固体またＦｉ
ａ似の廃物の好気性デグラデー７ヨン工程が実施され、
もちろんこの工程は空気の吹込みと。

使用される凰に応じて堆肥の製造に最も適したＣ／Ｎお
よびＣ／Ｐ比をうるように補足量のマイクロフローラを
供給することによって促進される。

たとえば３日〜加日間継続するこの発酵によって放出さ
れる熱が消化槽１６の自然な不断の加熱に役立つ。

第１図〜第４図に見られるように、消化槽１６は２区画
工と■に分割され、これらの区画は、ビーム１８ヲ備え
た隔板１７によって相互に分離され、またこれらの区画
間において、側管１９と中心管加によって連通する。こ
の中心管加の甲に、バイブ１５全通してたとえば下から
上に、発酵されるべぎ液相が供給される。この発明の特
色によれば、このバイオ反応器１６の内部で発生するガ
ス圧が処理される物質の脈動指押に役πつ。実際に−こ
のガス発生中（ＣＨ４およびＣ０２）、区画工の中に存
在する圧力が単数または複数の側管１９全通して一区画
■の中の液体をある水準から上昇させる。所定の水準に
おいて、区画Ｉからガスを排出するための弁２１を開く
ことによって１区画２の中に溜まった液体は、サイフオ
ン２０を通して発酵槽の紙部まで急速に下降することか
でさ、これによって生物量全処理されるべき廃液と混合
し指押させる。２脈動の間においては一区画工と■の中
で処理される流出液に対して向流方向にスラッジベッド
の沈殿が生じ、同時にこれらの区画中において清澄化が
生じる。この清筺化は、区画ＩＱ甲にグリッド寓上に載
置された一連の垂直平行板２３ｆ、配置し１区画■の中
にこれより小なる平行傾斜板お′を配置αすることによ
って容易に成される。

消化槽の中で不断に得られる可変水準が硬質クラストの
形成を防止する。も０このようＦクラストが現われれば
、区画工の隔板１７に固Ｎされたと−ム１８の作用によ
って、破砕され溶液中に戻される、消化槽の底部に堆積
したスラッジａは、前述のように固体廃物に対して所要
の湿度を与えろた　　　　　　ｈめに一配管系４全通し
てミキサ、／クラッシャ：うに戻される。

下流部Ｃにおいて、処理され発生された生産物が排出さ
れる。即ちバイオガスが、安全制御装置訪を備えたバイ
ア２５．２５’によって、ガスメータに回かつて送られ
、あるいは発酵＋１Ｊ１６の上部がベル型構造（第２図
）から成る場合にはこれから直接に回収される。また循
還スラッジは排出管４によって回収され、発酵した堆肥
はたとえは農業改良材として四から排出される。

χ除土、消化槽はこの型の装置に使用される通常の要素
を備える。これは図面の簡略化のために省略されている
が−たとえば抜食用窓−マンホール、進入用ハノゴ、温
度、圧力などの安全制御系などである。堆肥と接触した
部分を除き、丁ぐれた伝熱係数をうるため、消化槽の外
側面上に岩綿バッド、保守用グリッド−ジュート布およ
びビチューメン塗装保護カバーなどの材料を備えろこと
ができる。また消化槽に外装金偏えることができる。

この発明による好気性発酵器または堆肥発酵器とけん気
性消化佑との組合せは独々の構成に通している。たとえ
ば第２図に示すように１列に構成することができ、ある
いは第４図に示すように並列に構成することができる。

第１の場合、第１消化槽からくる流出液路′が第２消化
槽の中心管美の中に送られ、そののち最終的に田から回
収されるのであるが、第２の並列構成の場合、各消化槽
はそれぞれ別個に１５と１５′において処理されるべき
廃液を受ける。いずれの場合においても、バイオガスは
５と５′において捕集され−またスラッジはバイブ４に
よって循還され一堆肥原料はパイプ１２によって供給さ
れる。

この発明の興味ある実施態様によれば、前記組立体は好
気性工程によって発生される熱をできるだけ多量に使用
するように設計され、この熱が閉鎖されたバイオ反応器
に伝達される。また特に興味ある実施態様を第５図に示
す。この場合、この図に見られるように、消化槽１６　
、１ｓ’　　、　１６ｗなどは、固体の湿潤廃物を発酵
させる好気性発酵器の外壁間　３Ｑ　’　　、　３Ｑ／
／などによって蜂の巣状に包囲され、これらの外壁はこ
の場合六角形を成し、たとえばコンクリートから成る。

〔効果〕

前記の説明から明らかなように、この発明の装置は固体
のみならすペースト状および／ｆたけ液状のあらゆる型
の有機廃物（セルローズ、タン白質、多糖類、脂質など
）ｔｌ−処理するように設計され、またこの発明の主旨
の範囲内において、使用される原料の型および所望の液
状またはガス状生産物の生産速度に応じて、種々に退会
させ適当な寸法を取ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるプラントの全体図、第２図はこ
の発明の消化槽の略示断面図であってこの場合にガスベ
ルを備えた構造を示す図、第３図と第４図は工業生産ユ
ニットにおいて複数の消化槽（この場合は２基）をそれ
ぞれ直列および並列に載置した状態を示す図、第５図は
好気性発酵器とけん気性消化槽とのハチの巣状複式モジ
ュール組立体の略示図である。 １・・・固体材料送入ライン、２・・・栄養添剤送入ラ
イン、３・・・ミキサ、４・・・スラッジ、５・・・廃
水、６・・・セパレータ、７・・・半固体、８・・・Ｐ
液、１０・・・沈殿室、１３・・・好気性発酵堆積、１
５・・・液相、１６・・・消化槽、１７・・・隔板−１
８・・・ビーム＋　１９・・・側管、茄・・・サイホン
管、乙・・・沈殿物−２３，２３’・・・平行板、ム・
・・グリッド、５・・・バイオガス、あ・・・清澄液−
３１・・・固相。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、堆肥とバイオガスを同時に製造するために固体また
   は半固体の有機廃物と液状有機廃物とを同時に処理する
   方法において、前記液状有機廃物に対して液−固分離を
   実施する段階と、前記分離から生じた液相に対して少な
   くとも１つの閉鎖消化槽の中でけん気性発酵を実施する
   段階と、前記液−固分離から生じた固相を前記固体また
   は半固体有機廃物と混合する段階と、得られた混合物を
   前記消化槽の外周に接触させながら好気性発酵を実施す
   る段階と、前記消化槽からスラツジ、清澄液およびガス
   をそれぞれ排出し、前記消化槽の外周において前記固体
   または半固体廃物の好気性発酵によつて生じた堆肥を除
   去する段階とを含む方法。 ２、有機性固体または半固体廃物を消化槽の中に導入す
   る前に、前記消化槽から分離されたスラツジの少なくと
   も一部を前記固体または半固体廃物と混合する特許請求
   の範囲第１項による方法。 ３、担体に対して固定された微生物が前記有機廃物に対
   して添加される特許請求の範囲第１項または第２項によ
   る方法。 ４、消化槽は上下に配置された２区画を含み、上部区画
   は低圧、下部区画は高圧であつて、これらの区画は一方
   では少なくとも１本の側管によつて連通し、他方におい
   ては中心サイホンによつて連通し、下部区画内部の液体
   が所定水準に達したときにこの下部区画の圧を低下させ
   るための手段が備える特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれかによる方法。 ５、堆肥とバイオガスの同時的製造のために固体または
   半固体有機廃物と液体廃物とを同時に処理する装置にお
   いて、液体有機廃物を固相と液相とに分離する装置と、
   少なくとも１基の消化槽と、前記液相を前記消化槽の中
   に導入する装置と、前記固相を前記の固体または半固体
   廃物と混合する装置と、この混合物を前記消化槽の外周
   と接触させる装置と、一方において前記消化槽の内部で
   けん気性発酵によつて形成されたガス、他方において前
   記消化槽の中に沈殿されたスラツジと清澄相をそれぞれ
   前記消化槽から排出する装置とを含む装置。 ６、消化槽中において発酵されたスラツジの少なくとも
   一部を前記消化槽の中に導入される前の前記固体または
   半固体廃物と混合する装置を含む特許請求の範囲第５項
   による装置。 ７、消化槽は上下に配置された２区画を含み、上部区画
   は低圧、下部区画は高圧であつて、これらの区画は、一
   方においては少なくとも１本の側管によつて相互に連通
   し、他方においては中心サイホンによつて相互に連通し
   、下部区画中の液体が所定水準に達したときに下部区画
   の圧を任意に低下させるための装置が配備されている特
   許請求の範囲第５項または第６項のいずれかによる装置
   。 ８、消化槽の下部区画は平行垂直板を含み、前記の上部
   区画は小傾斜平行板を含む特許請求の範囲第７項による
   装置。 ９、消化槽の下部区画と上部区画は隔板によつて分離さ
   れ、この隔板から下方に前記下部区画の中にビームが突
   出している特許請求の範囲第５項乃至第８項のいずれか
   による方法。 １０、消化槽に対する液相の導入は前記サイホンによつ
   て生じる特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに
   よる装置。 １１、ハチの巣構造を限定する複数の仕切壁と、それぞ
   れ前記構造の個々の小肪の中に収容された複数の消化槽
   とを含む特許請求の範囲第５項乃至第１０項のいずれか
   による装置。