JPS63501624A - 嫌気性媒体中において人，動物および／または植物に由来する有機産物，副産物および／または廃物を分解させる方法と装置 - 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】 本発明は人、動物、または植物に由来する有機性産物、副次的産物および廃物の 分Ｍｅ実施する方法と装置をその目的としている。さらに詳述すれば、本発明の 主題は固体および／または液体の有機化合物の連続的メタン化を実施する方法と 改良プラントである。

出願人らの欧州特許類ＥＰ−Ａ−００７４２，９０においては、嫌気性媒体中で 、例えば人、動物および／または植物に由来する有機産物、副産物または廃物の 嫌気性媒体中での分解、例えばメタン発酵分解を実施する方法が記載されておシ 、分解させるべき上記産物を恐らくは適当な基質と混ぜたのちに密封容器の中へ 供給し、その容器内で循環方向を上記産物へ付与し、上記産物本体上方へ発生す るバイオガスとよぶ生成ガスを回収し、そして分譲生成物を排出することがら成 る。この方法は、その基質の気体推力とそれの物質分散を得て、方向づけされた 強制循還と良好な流動化を達成する各種の手段を記述している。

これらの手段は気体推力、好ましくはサイホンによって産物を気宇的に供給また は排出することがら成シ；密閉容器内で含まれるガス圧の急速な変動は、容器中 に存在する産物本体の中へのバイオガスの再導入と組合わせて誘発される。

欧州特許類ＥＰ−Ａ−００７４２９０の主題を形成する方法においては、発酵タ ンクの底の中へ開いている導管を通して短時間のかつ相継ぐジェットによってバ イオガスを吹込むことがまた記載されている。例えば短時間ジェットの間けつ的 発射を通じて発酵タンクの底全体の中ヘガスの同時注入が行なわれた。その後の 研究中において、時間を制限した短時間の相継ぐジェットによる発酵槽全体中へ の同時吹込が所望の結果に至らず、従って流動状態化がしばしば完全でないこと が今や明らかになった。その上、これらの研究中において、基質の密度は、供給 シャフトから排出シャフトへ向けて変化し発酵槽中全体へのバイオガスの均一注 入が十分に果せないことが発見された。

なぜならば、その注入がこの密度差を全く考慮していないからである。

本発明の目的はそれゆえ、この従来の欧州特許類ＥＰ−Ａ−００７４２９０の主 題を形成する方法と装置の不便さを取除くことである。

このように、本発明によると、ＥＰ−Ａ−００７４２９０に関して前に述べたタ イプの方法が提供されるが、その方法は。

反応種を複数個の区画に区分し、そして、それらの区画内の産物の密度に従って 調節できる圧力の下でかつ予定した時間の間、それらの区画の各々一つの中へ間 けっ的にバイオガスを注入することを特徴とする。

このように、本発明によると、注入区画内の固体状産物または基質の瞬間的密度 に従ったバイオガス注入圧と注入時間が適用できる。従って、発酵タンクの中で の産物循還中に産物の流動化が本発明によって完全に得られることが容易に理解 される。

一方、本発明の方法の有利な特徴によると、バイオガスは、反応槽内でバイオガ ス注入の一つの輪番が得られるよう、順次的に、す々わち時間をずらせた方式で 、一つの区画から別の区画へと各区画中へ再導入される。

本発明による方法の特定の特徴によると、高圧下のバイオガス貯蔵タンクを発酵 槽の上流で提供し、その圧力は産物密度が最高である区画の中の注入圧力と少く とも等しい。

同様に、本発明の方法によって有利なことには、バイオガスの注入がプログラム 化される。このプログラム化は画業熟練者にとって既矧の方法によシ、そして特 に、コンピューターまたはマイクロプロセッサ−によって１行なわれる。

特に有利な別の具体化を構成する本発明の方法のさらにもう一つの特徴によると 、分解されるべき産物を反応槽中へ好ましくはその反Ｃｍの底へ向けてその底か ら予めきめた距離において直接導入する。好ましくは、この直接的導入は機械的 推力によって実流される。

このようにして方法と装置の単純化が得られ、一方では、大気圧よりも高い圧力 下の反応槽内で運転することを強いる導入シャフトの存在を回避するものである 。

実際に、特に機械的推力を通じての本発明による反応槽中への直接的導入の場合 には、嫌気的様式で大気圧で運転することが可能であり、それによって、１バー ルよシ高い作業圧力に耐えることができる槽の製造のための余分のコストが避け られる。

この機械的推力は粘稠物質用ポンプによる特に単純な方式で提供され、そのよう なポンプはピストン型またはスクリュー型のものであることができる。

本発明による方法のさらにもう一つの特徴によると、槽中への産物の導入口にお いて直ちにバイオガスによる攪拌が行なわれる。

本発明はまた、ＥＰ−００７４２９０に記載のタイプのものであってかつ発酵槽 もしくはバット中へバイオガスを注入するための棲数個の導管から成ることを特 徴とする装置に関するものであり、それらの導管は横方向に相互に並びかつ上記 槽の主要部に少くとも配置されているものであって；それらの導管には独立弁に よシ個別にあるいは群としてバイオガスが供給され、従ってバイオガスが独立に 供給される区画としてその発酵槽が区分されることになる。

本発明による装置の有利な特徴によると、バイオガス注入回路は圧力下にバイオ ガスを貯える箱から取り、その中でバイオガスは槽の諸区画内で必要とされる最 高圧力に少くとも等しい圧力に到達するまで貯えられる。

本発明によると、関係区画内の産物密度の関数である圧力を与えるように、各々 の弁が提供されている。

本発明の装置はまた、好ましい態様によると、各区画の６弁のプログラム化制御 のためのデバイスを有する。

本発明の装置のもう一つの特に有利な態様によると、本発明の装置は、発酵槽か らの生成物の抜出し、例えば排出シャフトへの抜出しと同時につくシ出されるの が有利である発酵槽内の気体拒力をつ〈シ出すために、適当な弁を取付けた発酵 槽の頂部にあるバイオガス注入導管を有する。

特に有利な別の態様を構成する本発明の装置のもう一つの特徴によると１本発明 の装置は、分解されるべき産物を槽中へ好ましくはその槽の底へ向けて、その底 から予めきめた距離から直接導入する手段を有する。特定の態様によると、これ らの直接導入手段は機械的推力から成り、好ましくは粘稠物質用のポンプから成 る。

特定の態様によると、粘稠物質用のこのポンプはピストンポンプあるいはスクリ ューポンプであってよい。

本発明の装置のさらにもう一つの特徴によると、その装置は槽の取込口において 、直接導入手段とその取込口自体との間で、流体気密を与える一つの連結部分を 有する。

本発明の装置のもう一つの特徴によると、その装置は産物を槽中へ入れさせる取 込口のすぐそげまたはその近傍において、バイオガス攪拌手段を有する。

本発明の装置のもう一つの特徴によると１分譲された産物の槽からの取出し口は 重力による排出を可能にする切線方向の取出口である。

本発明の装置のさらにもう一つの特徴によると、その装置は産物取込口に末広が υ形の部分を有し、該部分は発酵槽中へ産物が進入するのを助けるのに適当な寸 法のものである。同様に、取出口に限発酵生成物または消化物が外へ出るのを助 ける収束形部分を設けることが好ましい。

本発明のその他の目的、特徴および利点は図面を参照して行なう以下の解説的記 述に照らして明らかになる。

第１図は、第２図で示される発酵槽を軸方向断面で示している装置を線図的に説 明するものであり、ただし、簡明のために産物供給シャフトと排出シャフトとは 直径方向で向い合う関係に描いているが、それらは第２図では横に並んで示され ている。

第２図は発酵槽の底の断面図もしくは上面図を示す。

第３図は槽中への産物直接導入についての変形である。

第４図は第３図の軸断面を示す。

第５図はバイオガス再導入についての別の具体化を示す。

第１図および第２図を参照すると、本発明によるプラントは直角に横断する区分 壁３によって二つの部分に分割された嫌気性発酵槽２をもつ反応器１から成り、 欧州特許願ＥＰ−Ａ−００７４２９０に従って、第一サイホン６および第二サイ ホン７を通して第一の部分は供給シャフト４へ、第二の部分は排出シャフト５へ 連結されている。

このプラントはまた、バイオガス排出弁１０を含む導管８から成るガス導出管ま たはバイオガス導出管を有し、その導管８は弁１０によってガスメーターを形成 する容器１２と二つの導管１４αおよび１４ｂに分割されている導管１４へ連結 され、導管１４ｃＬはバイオガス消費装置へ連結さｎ、それは例えばバーナーな どであってよい。分岐された導管１４ｈにはコンプレッサー】６が備えられ、そ れの取出管】８はいくつかの分岐導イオガス注入を制御する独立弁２４．２６へ 向う再分岐を通って、供給シャフト４の頂部および発酵槽２の頂部へそれぞれ供 給を行なう。他方の分岐導管２２は、バイオガスを直接にコンプレッサー１６か ら分岐導管２２α全通して排出シャフト５の頂部へ弁２８手段によって供給する ために再分岐亨れる。導管２２αのもう一つの再分岐２２ｈは導管３０を通して 複数個の導管へ連結され、それらの導管は第２図において明瞭に見られ、それぞ れ、３２．３４　、３６　、３８　、４０　、４２　、４４　、４６　、４８　 、５０　。

５２　、５４　、５６　、５８　、６０　、６２　の番号がつけられておシ、発 酵槽２の底の中へ開いておシ、かつ、複数個の注入口を長さ方向に備えた適当な 区分の管から成る。各々の導管は関連弁から成る。

本発明によると、３２から６２のこの複数個の導管には個別にあるいは第２図に 十分見らｎるとおりｍとして（第２図では２×２）、独立弁６４，６６．６８， ７０，７２，７４．７６．７８を通してノζイオガスが供給され、槽をバイオガ スが独立Ｉ；、供給される各区画に分割するようになる。各区画は第２図におい て明瞭に見られる点線８０，８２，８４，８６，８８，９０．９２　によって象 徴的に示されている。槽中ヘバイオガスを再注入するための導管は相互に間隔を 置いて並び、好ましくは図示のような規則的な様式で、楢の少くとも主要部に配 置されていることが認められるべきである。導管３２−６２の形状は本発明の一 部である。

本発明によると、各弁６４から７８が関係区画中の産物密度の関数である圧力を 供給するように提供される。一方、各々の弁は好ましくは本発明により、プログ ラム化された制御装置（図示せず）によって操作され、槽２の各区画の各々の一 つの中へ断続的に、関係区画内の産物密度と関連して調節できる予め定めた圧力 のもとてかつ予めきめた時間の間、バイオガスが断続的に注入されるようになる 。

また、本発明の有利な態様によると、バイオガス注入回路（導管２２．３０）は 、槽（２）の各区画の一つの中で必要とされる最高圧と少くとも等しい圧力が得 られるまでバイオガスが貯えられる圧力の下でバイオガスを貯えるための容器１ ０ＣＩ有する。

与えられる区画中の産物密度による注入圧力とは、注入圧力が上記密度をもつ産 物の流動状態化をつ〈シ出すのに十分なものであるという意味である。

高圧下のバイオガスのための貯蔵タンク１００は予想外に、低能力すなわち低圧 縮係数のコンプレッサー１６を使用することを可能にするということが認識され るべきである。

さらに、本発明によると、弁手段２６によってバイオガスを注入するための導管 ２０ｂ全通して、反応器の底を循還する固体生成物が排出シャフト５の方へ除か れるように、檀２の頂部において気体推力をつくることができる、ということを 認識すべきである。

また、槽２中へバイオガスを排出するための弁１０はどんな弁であってもよいこ とも認識すべきである。それは油圧的に、気圧的にあるいは電気的に操作される 弁であってよく、さらには油圧ゲート弁でろっでもよい。

このようにして、本装置は前述した方法を実施することを可能にし、すなわち、 槽または密閉発酵槽を複数個の区画に分割することが可能になる。！１２内の固 体状産物または基質の完全流動化または均質流動化を提供する観点で、各区分の 各々の中へ、上記関係区画中の産物密度と関連させて調節可能である決められた 圧力の下でかつ決められた時間の間、バイオガスを継続的に注入する。

同様に、本発明の有利な特徴によると、供給シャフト４から排出シャフト５へ、 一つの区画から別の区画へ槽内でバイオガス注入の輪番を得るよう１時間をずら せて順次的に各区画中へバイオガスが注入される。同様に、そしてプログラム化 デバイスに基づいて、プログラム化された注入が得られる。このプログラム化は そのほかに、槽の区画の一つの中の流動民の欠如を検出する手段と自動的に連動 させて、上記区画中への注入を時を移さず操作するようにしてもよい。

本発明のもう一つの特徴によると、槽２の中で生成されるバイオガスを排出する 弁】Ｏの開放操作と同時に供給シャフト４の中で気体推力がつくられ、そして同 様に槽２の頂部における弁２６を通じてのバイオガス注入と同時に排出シャフト ５の中で気体推力がつくられる。

このようにして、本発明によると、こやしお為いは都市ごみのような固形物質の 高含量の場合でも、それらの産物または基質の実除上完全な流動化が得られるこ とは、発酵槽の底の製造技法の単純化を可能にし、一方では１例えばその傾斜を 減少させ、それによって種糸のより安いコストヲもたらす。

一方、バイオガスのよυ良好な収率が当性得られる。

第３図および第４図の主題を形成する変形によると、本発明によるプラントは嫌 気性発酵によって分解されるべき産物を好ましくは槽の底へ向けて直接導入する ための手段１０２を有する。これらの直接導入手段は好ましくは、発酵される産 物用に、少くとも一つの粘稠物質用ポンプから成ることが有利である機械的推力 による導入用手段から成る。

粘稠物質用のその種のポンプは現在市場において入手でき、例、ｔＪ−１’コン クリートポンプによって構成されてもよい。好ましくは使用される粘稠物質用ポ ンプはピストンまたはスクリューのタイプのものである。

この別の態様によると、ポンプ１０２は弁１０５をとシつけられていてもよい導 管１０４を通して、好ましくは、槽２中へ通ずる取込口本体１１１と連通してい る連結部分１１０へ供給する。

この連結部の設置は直接導入手段１０２と槽２内部との間の完全な流体気密を確 実にさせる。

この別の態様によると、取込口１１１は楢２の底から予めきめた距離において配 置される。

一方、楢からの分解された生成物のための取出口１０７は好ましくは楢の底と接 線関係で配列さ扛、分解された生成物の重力によって流出させるようになる。

本発明によれば、バットもしくは槽２内での産物の循環を。

機械的推力により圧力下で導入を行なう直接導入手段によって行なえることを考 慮して、檜の底部は実質的水平より傾斜していて良いことも理解すべきである。

同様に、槽２内部でおこる発酵を乱さないために槽２の内外の間の流体気密をま た達成するよう、取出口１０７において連結部１】２が提供される。

本発明の特に有利な特徴によると、槽の導入手段】０２と取込口１１１との間、 好ましくは手段】０２と連結部】１０との間に、好ましくは切頭円錐の形の末広 がり形の装置１０６が挿入され、その円錐の大きい底面が適当寸法の連結部】１ ０へ連結されて、産物が発酵槽中へ進入することを助けかつ推力前線に基づいて 槽内に存在する物質の緩徐な前進運動を促進するようになる。

同様に、槽２からの生成物の取出口において収束状の部分を設けることが好まし く、それは例えば回収用配管１１６（第３図）中への消化物の流出と番号１１８ を付したプレス装置へ向けての放出を促進する。

この別の態様によると、バイオガスの分配と分割が第１図および第２図の主題を 形成する態様の場合と同様に実施されることが認識されるべきである。

好ましい％徴によると、槽２の取込口において、そして好ましくはその取出口に おいてもまた、攪拌手段１１４が設けられ。

分解されるべき産物の密度と容積および時間に関して調和のとれたバイオガスで 攪拌が実施されるようになる。この攪拌は取込口１１】または取出口】０７の部 分かその近傍において実施されてよい。

これらの攪拌は第１図および第２図を参照して説明したサイクルに従って英施し 、従って適切なガス容積でかつコンプレッサー１６および緩衝タンク１００の媒 介Ｚて一規則的または不規則的に繰返してよい。

第５図の主題を形成する別の態様によると、攪拌手段１】４はバイオガス再導入 導管３２または６０と分岐関係で提供されていて、この分岐は槽２の内側にある 。この分岐は第４図によるいくつかのバイオガス取出口１２０または１２２から 成シ、この分岐は槽２の外側に提供されている。

第５図の態様によるとまた、バイオガスが独立に供給される各々の区画は１個の 単一バイオガス再導入導管３２．３６，４０゜４４．４８，５２，５６．６０の みから成っていてよい。もちろん、第４図の態様の場合のとお勺に２個または２ 個以上のバイオガス再導入導管を備えてもよい。

このように、この装置は前述の方法に従って作動し、槽２内理解される。

一方、第３図から第５図の変形によると、大気圧で嫌気的方式で運転することを 可能にし、一方では、１パールをこえる作業圧に耐えることができる槽の製造に 基因する余分なコス）１−回避しながら、かつ、物質の気密枠を形成する連結部 を特に提供して発酊ヲ乱すのを回避させることによシ、産物の直接導入が得られ る。

特衣昭６３−５０１６２４　（６） 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ丁ｈｚ　ＩＮＴＥＲＮＡτｒＯＮＡｒｌ、ＳＥ入ＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．分解されるべき下記産物を密閉槽中へ恐らくは適当な基質をシードしたのち に供給し、上記産物に上記槽内で循還方向を強制的に与え、上記産物上方へ発生 するバイオガスと呼ばれる生成ガスを回収し、槽内に存在する産物集団中へバイ オガスを再び導入しながら分解された産物を排出することから成る、人間、動物 および／または植物に由来する有機産物、副産物または廃物の嫌気性媒体中の分 解、例えばメタン発酵分解を実施する方法であつて； 上記の槽を複数個の区画に区分し、それらの区画の各々の中へ、関係区画内の産 物密度に従つて調節できる、決められた圧力下および時間長さで、断続的にバイ オガスを注入することを特徴とする方法。
2. ２．槽内で一つの区画から他の区画へバイオガス注入の輪番を達成するよう、時 間をずらせる方式で順次的に、各区画の中へバイオガスを注入することを特徴と する、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．発酵槽の上流において高い圧力下でバイオガスを貯えるためのタンクを設け 、その圧力が最高密度をもつ区画の中の注入圧力と少くとも等しい、ことを特徴 とする、請求の範囲第１項まえは第２項に記載の方法。
4. ４．注入がプログラム化されており、好ましくは流動度欠如の検出と自動的に連 動されるようにもプログラム化されていることを特徴とする、請求の範囲第１項 から第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．槽内で生成されるバイオガスの排出弁の開放操作と同時に槽の取込口におい て気体推力をおこさせ、一方、槽の頂部におけるバイオガスの注入と同時に槽の 取出口において気体推力をおこさせる、ことを特徴とする、請求の範囲第１項か ら第４項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．分解されるぺき産物を槽中へ、好ましくはその槽の底へ向けてその底から予 めきめた距離にむいて直接に導入することを特徴とする、請求の範囲第１項から 第４項のいずれか１項に記載の方法。
7. ７．機械的推力による直接導入を実施し、一方、流出を好ましくは重力によつて 実施する、ことを特徴とする、請求の範囲第６項に記載の方法。
8. ８．機械的推力が粘稠物質用ポンプ、好ましくはピストンまたはスクリュー型の ポンプによつてつくり出されることを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の方 法。
9. ９．槽の中へのあるいは槽からの生成物の取入口または取出口の部分またはその 近傍において、バイオガスによる撹拌を実施することを特徴とする、請求の範囲 第６項から第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．人間、動物および／または植物に由来する有機産物、副産物または廃物の 嫌気性媒体中での分解、例えばメタン発酵分解を実施する装置であつて； 垂直方向で二つの部分に分割された嫌気的発酵槽をもち、その第一部分はその槽 の中への産物の取込口へ連結され、その第二部分は発酵された生産物の取出口へ 連結されている反応器、および弁を通じてガスメーターを形成する容器へ特に連 結されたガスまたはバイオガスの取出口、から成る種類のものであり； 発酵槽（２）の中へバイオガスを再導入するための、横に相互に間隔を置いて並 び槽（２）の少くとも主要部分に配置された複数個の導管（３２から６２）を有 し、それらの導管に個別的にまたは群として独立の弁（６４から７８）を通して バイオガスを供給し、発酵槽（２）をこのようにしてバイオガスが独立に供給さ れる区画に分割するようにされたことを特徴とする装置。
11. １１．バイオガス注入回路が、バイオガスを圧力下で貯え、槽（２）の区画の一 つにおいて必要とされる最高圧力と少くとも等しい圧力が構成されるまでバイオ ガスを中に貯えておく容器（１００）を有することを特徴とする、請求の範囲第 １０項に記載の装置。
12. １２．関係区画中の密度の関数である圧力を与えるように各弁（６４から７８） が設けられていることを特徴とする、請求の範囲第１０項または第１１項に記載 の装置。
13. １３．各区画中へ時間をずらせて相次いでバイオガスを注入するために各区画の 各弁（６４から７８）のプログラム化された制御を行なう装置を有することを特 徴とする、請求の範囲第１０項ないし第１２項のいずれか１項に記載の装置。
14. １４．バイオガス注入回路が、発酵槽（２）の頂部においてバイオガスを注入す るための、発酵槽（２）中で気体推力をつくり出すのに適当な弁（２６）を含む ダクト（２０ｂ）からなることを特徴とする、請求の範囲第１０項ないし第１３ 項のいずれか１項に記載の装置。
15. １５．分解されるぺき産物を槽の中へ、好ましくは槽の底へ向けてかつその底か ら予めきめられた距離において直接導入するための手段（１０２）を有すること を特徴とする、請求の範囲第１０項ないし第１４項のいずれか１項記載の装置。
16. １６．直接導入手段（１０２）が、粘稠物質用の少くとも一つのポンプ、有利に はピストン型またはスクリユー型のポンプから好ましくは成る、機械的推力をつ くり出す手段から成ることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の装置。
17. １７．直接導入手段（１０２）と槽（２）の取込口（１１１）との間の連結部を 有することを特徴とする、請求の範囲第１５項または第１６項に記載の装置。
18. １８．槽の取込口（１１１）および有利には取出口（１０７）の部分あるいはそ の近傍に撹拌手段（１１４）を有することを特徴とする、請求の範囲第１５項な いし第１７項のいずれか１項に記載の装置。
19. １９．生成物取出口が槽の底に対して接線的であることを特徴とする、請求の範 囲第１５項ないし第１８項のいずれか１項に記載の装置。
20. ２０．槽の取込口に末広がり形部分（１０６）が設けられ、一方、有利には取出 口に収束形部分（１０８）が設けられて、槽（２）に対して産物の進入と流出が それぞれ助けられることを特徴とする、請求の範囲第１５項ないし第１９項のい ずれか１項に記載の装置。