特許 6680641 生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法及びこの方法を実施する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6680641

(24)【登録日】2020年3月24日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法及びこの方法を実施する装置

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/00 20060101AFI20200406BHJP

   B01D 33/15 20060101ALI20200406BHJP

   B01D 35/20 20060101ALI20200406BHJP

   B03B 5/00 20060101ALI20200406BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20200406BHJP

   C12N 1/00 20060101ALI20200406BHJP

   C05F 17/90 20200101ALI20200406BHJP

   C05F 17/00 20200101ALI20200406BHJP

   B07B 1/28 20060101ALN20200406BHJP

【ＦＩ】

   B09B3/00 CZAB

   B01D33/22

   B01D35/20

   B03B5/00 Z

   C12M1/00 H

   C12N1/00 S

   C05F17/02

   C05F17/00

   !B07B1/28 Z

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-149859(P2016-149859)

(22)【出願日】2016年7月29日

(65)【公開番号】特開2017-74586(P2017-74586A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2019年3月26日

(31)【優先権主張番号】15179224.9

(32)【優先日】2015年7月31日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】516042103

【氏名又は名称】ヒタチ ゾウセン イノバ アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】アードリアン シャッツ

(72)【発明者】

【氏名】レーネ ライスナー

【審査官】 菅野 芳男

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３１９５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１４５６２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０１０９５９２４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０１０７６０５１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２１０４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８１０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７６８８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｂ０１Ｄ ３３／１５

Ｂ０１Ｄ ３５／２０

Ｂ０３Ｂ ５／００

Ｃ０５Ｆ １７／００

Ｃ０５Ｆ １７／０２

Ｃ１２Ｍ １／００

Ｃ１２Ｎ １／００

Ｂ０７Ｂ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法であって、
ａ） 廃棄物を含有する発酵材料（Ｂ）を液体と混合し、こうして得られた発酵材料懸濁液（ＢＳ）を発酵槽（１）内で嫌気的発酵させるステップと、
ｂ） 発酵材料懸濁液（ＢＳ）の発酵に際して発生する消化液（Ｄ）を脱水装置（１３）によって脱水し、圧搾水（ＰＷ）の分離によって、前記消化液（Ｄ）に対して高められた乾燥物質比率を有する圧搾ケーキ（ＰＫ）を得るステップと、
を含むものにおいて、
さらに、
ｃ） 前記圧搾水（ＰＷ）に固形物分離を施し、前記圧搾水（ＰＷ）に対して低減された、最大でも１５重量％の乾燥物質比率を有する残余液（ＲＦ；Ｆ）を得るステップと、
ｄ） 前記残余液（ＲＦ；Ｆ）を、ａ）に記載の混合のために少なくとも部分的に使用するステップと、
を含む、
ことを特徴とする生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法。

【請求項2】

前記方法が連続的又は準連続的に行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ステップｃ）に記載の固形物分離が、
濾過によって、且つ／又は、
振動篩及び／又は揺動篩の使用下での篩過によって行われ、
そして残余液が、前記濾過の濾液（Ｆ）によって、もしくは前記篩過の篩貫流液によって形成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

ステップｂ）で得られた圧搾水（ＰＷ）、及び／又は、
ステップｃ）で得られた残余液（ＲＦ；Ｆ）が、
それぞれの後続のステップの前に中間貯蔵される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

取得された前記発酵材料懸濁液（ＢＳ）を発酵槽（１）内に導入する前に、
前記発酵材料（Ｂ）を残余液（ＲＦ；Ｆ）と混合装置内で混合する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記発酵材料懸濁液（ＢＳ）中の前記乾燥物質比率が２５〜３５重量％となるように、ステップａ）に記載の発酵材料（Ｂ）を希釈する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記発酵材料（Ｂ）又は発酵材料懸濁液（ＢＳ）に、消化液（Ｄ）の一部、
ステップｂ）に記載の脱水時に得られた圧搾ケーキ（ＰＫ）の一部、
ステップｃ）の固形物分離時に得られた残余固形物（ＲＳ；Ｒ）の一部、
又は、これらの混合物を添加する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記残余液（ＲＦ；Ｆ）の
− ｐＨ値、
− 緩衝能、
− Ｈ₂Ｓ含量
− アンモニウムイオン含量又はアンモニア含量、
− 脂肪酸の含量、及び
− 短鎖カルボン酸の含量
から成る群から１つ又は２つ以上のパラメータを割り出し、そして前記パラメータを所望の値に調節する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記残余液（ＲＦ；Ｆ）に、次の補助材料又は添加材料、すなわち、
− 酸、
− アルカリ溶液、
− 緩衝剤、
− 微量栄養素又は微量元素、及び
− 主要栄養素
を単独で、又は混合物として添加する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

振動篩及び／又は揺動篩による、ステップｃ）に記載の篩過が、２つ又は３つ以上の篩過ステージを用いて行われ、
第１の篩過ステージｃ１）では、固形成分の粗粒分が圧搾水から分離され、そして
後続の第２篩ステージｃ）で、残余液が得られるように、前記ステージｃ１）から篩貫流液として残された懸濁液から、細粒分が分離される、
ことを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法を実施する装置であって、
Ａ） 嫌気的発酵を行うための発酵槽（１）と、
Ｂ） 消化液供給導管（５）を介して前記発酵槽（１）と接続された、前記消化液（Ｄ）を脱水するための脱水装置（１３）と、
を含むものにおいて、
さらに、
Ｃ） 固形物分離器（２０；２００，２０１）であって、圧搾水供給導管（２１，２２）を介して前記脱水装置（１３）と接続され、前記脱水装置（１３）内で得られた圧搾水（ＰＷ）から残余固形物を分離し、取得される残余液の乾燥物質比率が最大でも１５重量％であるように構成されている固形物分離器（２０；２００，２０１）と、
Ｄ） 前記残余液（ＲＦ；Ｆ，ＳＤ）を前記発酵槽内に少なくとも部分的に戻すための残余液供給導管（１６；１６０，１６１）と、
を含む、
ことを特徴とする装置。

【請求項12】

前記固形物分離器（２０）が、濾過装置（２００）及び／又は篩（２０１）であり、
前記濾過装置（２００）及び／又は篩（２０１）は、取得される濾液（Ｆ）もしくはここで得られる篩貫流液（ＳＤ）の乾燥物質比率が、最大でも１５重量％であるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記発酵槽（１）が少なくともほぼ水平方向に配向されている、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。

【請求項14】

前記残余液供給導管（１６）が、
Ｅ） 前記発酵材料を液体と混合するための混合装置（２）内に開口しており、前記混合装置は供給導管（１２）を介して前記発酵槽（１）と接続されている、
ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項15】

前記篩（２０１）が振動篩（２０１０）及び／又は揺動篩である、ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念に記載された、生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法、及び請求項１１の上位概念に記載された、このような方法を実施する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

生物由来廃棄物、特に家庭、庭、農業、及び産業から出る廃棄物を嫌気的発酵させる方法は当業者に知られている。
このような方法は一方では、エコロジカルな廃棄物管理を可能にし、他方ではこれにより生成し得る多量のバイオガスを考えると、経済的な観点からも興味深い。
嫌気的発酵法は、物質収支においてもエネルギー収支においても、好気的発酵法よりも優れていることが判っている。
対応する嫌気的発酵装置は必要とする空間が比較的小さく、無臭で動作させることができるので、このような設備には、人口密集地域の場所も候補となる。

【0003】

周知の嫌気的発酵法において、基本的には液体式又は湿式発酵法を、いわゆる乾式発酵法と区別することができる。
すなわち、湿式発酵法は一般に、鉛直方向に配向された１つ又は２つ以上の発酵槽内で実施される。相応の方法及び相応の装置が例えば特許文献１に記載されている。
このような方法の欠点は、発酵材料の重い成分が、完全に分解される前に発酵槽内で沈殿するおそれがあることである。
従って、あまりにも短い滞留時間に基づいて、分解が不完全な成分が発酵槽の出口領域内に達することがあり、このことは経済的な観点からも衛生的な観点からも不都合である。

【0004】

いわゆる乾式発酵法の場合、乾燥物質比率が著しく高い発酵材料を発酵させる。この場合にも発酵材料は決して乾燥してはいない。この方法では、発酵は通常、水平方向に配向された発酵槽内で実施される。
例えば、特許文献２に記載された方法の場合、生物由来廃棄物が水平型発酵槽内で、栓流動作中に制御された混合によって嫌気的発酵させられる。
上記液体式発酵法に対して、特許文献２に記載された方法は、発酵材料の乾燥物質比率が比較的低く、ひいては相対的に小さな体積しか処理しなくてもよいという点で優れていることが判っている。
このことは、対応装置を比較的小さく寸法設定することができ、また相対的に低廉に動作させ得るという利点を伴う。
特に、発酵材料中の乾燥物質含量が高いことにより、発生する排水の体積が低減される。

【0005】

このような利点にもかかわらず、実際には、乾燥物質比率があまりにも高いと、発酵材料は発酵槽内で所望の通りには搬送できず、もしくは相対的に大きな手間をかけなければ搬送できないことが明らかになっている。
このような欠点に対して、発酵材料を水で希釈するという改善策を提供できるものの、これによって、乾式発酵法の主要な利点の１つ、つまり排水量の低減が、少なくとも大部分損なわれてしまう。

【0006】

所望の均質性及び所望の乾燥物質含量を調節するために、発酵材料に水を導入する方法が特許文献３に記載されている。
この方法によれば、新鮮水又は産業用水の他に、発酵させた物質の脱水時に得られる圧搾水を希釈のために利用することができる。
しかしながら、バクテリアを含有する圧搾水は、希釈のために限定された状態でしか利用することができない。
なぜならば、比較的高い乾燥物質比率を依然として有する圧搾水を戻すと、既に分解済の物質も付加的に発酵槽内に戻され、これにより、プロセスのエネルギー収支が全体として損なわれるからである。
このことは特に再循環を繰り返したときに大きな影響を及ぼす。
それというのも、既に分解済の物質が富化もしくは濃縮されるからである。
圧搾水の使用にこのような制約があることに基づき、新鮮水の所要使用量、ひいては発酵時に生じる排水量は、特許文献３に記載された技術においても依然として比較的高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】英国特許２２３０００４号明細書

【特許文献2】欧州特許第０６２１３３６号明細書

【特許文献3】欧州特許第１０７６０５１号明細書

【特許文献4】欧州特許第１０９５９２４号明細書

【特許文献5】独国特許出願公開第１０２００５０１２３６７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って、本発明の課題は、発酵材料の良好な搬送能力を保証するとともに、当前記方法に際して生じる排水量を最小限に抑えるのを可能にする、生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法を提供することである。
特に、本発明によれば、周知の乾式発酵法の利点、すなわち発酵材料の比較的高い処理量とともに、装置の比較的小さな寸法を維持しようとしている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、請求項１に記載された方法によって解決される。
本発明の好ましい実施形態が従属請求項において定義される。

【0010】

請求項１によれば、本発明は、生物由来廃棄物を嫌気的発酵させる方法であって、
ａ） 廃棄物を含有する発酵材料を液体と混合し、こうして得られた発酵材料懸濁液を発酵槽内で嫌気的発酵させ、そして
ｂ） 発酵材料懸濁液の発酵に際して発生する消化液を脱水装置によって脱水し、圧搾水の分離によって、消化液に対して高められた乾燥物質比率を有する圧搾ケーキを得る
ステップを含む形式のものに関する。

【0011】

本発明によれば、この方法は、
ｃ） 圧搾水に固形物分離を施し、圧搾水に対して低減された、最大でも１５重量％の乾燥物質比率を有する残余液を得、そして
ｄ） 残余液を、ａ）に記載の混合のために少なくとも部分的に使用する、
付加的なステップを含む。
従って、従来技術において公知の方法とは異なり、脱水時に得られた圧搾水から、この圧搾水を発酵槽内へ戻す前に、さらなる固形分が分離され、そして固形物質比率は、定義された最大値１５重量％の範囲まで低減される。

【0012】

このために使用することができる固形物分離器についてはさらに以下で詳述する。
特に好ましい実施形態によれば、ステップｃ）に記載の固形物分離のために、振動篩及び／又は揺動篩が使用される。
従って、本発明によれば、発酵槽から導出された水の大部分は、相応の処理後に再び発酵槽内に戻される。
これにより一方では、導入されるべき新鮮水の所要量を、他方では、廃棄されるべき排水量を低減することができる。

【0013】

本発明の文脈において、脱水ステップにおいて発酵懸濁液から引き抜かれる液体分を圧搾水と呼び、しかも液体が消化液から実際に能動的圧搾によって分離されるか、或いは受動的滴下によって分離されるかとは無関係に圧搾水と呼ぶ。
本発明の技術的な背景との関連において既に述べたように、圧搾水は比較的高い有機物質含量を有しており、通常はスラッジ状である。
圧搾水の乾燥物質比率は通常、１５〜２０重量％の範囲内にあるが、しかし脱水もしくは脱水のために使用される脱水装置の種類に応じて、多少これよりも低い場合もある。
脱水装置としては、例えばスクリュプレスを使用することができる。

【0014】

圧搾水に固形物分離を施し、圧搾水に対して低減された、最大でも１５重量％の乾燥物質比率を有する残余液を得ることにより、続いて残余液と発酵材料とを混合すると最適に搬送可能な発酵材料懸濁液を得ること、そしてこれとともにエネルギー的に低価値の物質の戻り量を最小限に抑えることが保証される。
従って、圧搾水と同様に残余液も水性懸濁液から成る。
しかし、主に有機浮遊物から成る乾燥物質の比率は、圧搾水中よりも残余液中において小さい。
上記のように、残余液の乾燥物質比率は最大でも１５重量％であり、特に好ましくは５〜１０重量％の範囲にある。
最も好ましい実施形態によれば、乾燥物質比率は５重量％よりも高く、１０重量％よりも低い。

【0015】

ステップｃ）に基づいて定義された最大値１５重量％まで乾燥物質比率を低下させるには、コンベンショナルな脱水装置では十分でない。
従って、さらに１つの固形物分離器を使用する。
上記のように、固形物分離のために好ましくは篩を使用する。
この篩は特に好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの篩過段を有する。
これに関しては、固形物分離は振動篩及び／又は揺動篩を使用して行われることがさらに好ましい。

【0016】

「乾燥物質比率」とは、本発明の文脈では、それぞれの物質の総重量を基準とした乾燥物質の重量比率もしくは乾燥物質の重量を意味する。
乾燥物質比率を割り出す方法は当業者に知られており、例えば、炉内で物質の液体分を引き出し、残留する乾燥物質の重量を割り出すように行うことができる。

【0017】

残余液を戻すことは、本発明によれば何よりも先ず、発酵材料を希釈すること、そして最適に搬送可能な発酵材料懸濁液を調製することという目的を有する。
本発明は従って、特許文献４で述べられた方法とは根本的に異なる。
特許文献４によれば、比較的高い乾燥物質比率を有しバクテリアを含有する圧搾水は、発酵させるべき廃棄物のための接種材料として使用される。
むしろ接種のためには、本発明の好ましい実施形態によれば、さらに下で詳述するように、消化液の一部、ステップｂ）で得られた圧搾ケーキの一部、ステップｃ）で分離された残余固形物の一部、又はこれらの混合物の一部を使用する。

【0018】

特許文献４と同様に、特許文献５においても、圧搾水に対して低減された、最大でも１５重量％の乾燥物質比率を有する残余液を得るための固形物分離は開示されていない。
むしろ特許文献５においても、発生したプロセス水はスラリー化もしくは接種のために使用され、このことは特許文献４の事例と同様に、比較的高い乾燥物質比率を必要とする。

【0019】

やはり、さらに以下で詳述するように、ステップａ）に記載された混合のために残余液を戻すことは、直接又は間接に、特に残余液の中間貯蔵のための１つ又は２つ以上のタンクを介して行われる。

【0020】

通常、本発明による方法は、連続的又は準連続的に行われる。
これにより、本発明による方法はさらに、例えば特許文献１に開示されているようなバッチ動作式の方法とは異なる。
「準連続的」とは、連続的に動作させられる方法であって、しかし発酵材料の添加が中断なしに行われるのではなく、時間間隔を置いて行われる方法を意味する。
加えて、本発明による方法における発酵は、特許文献１とは大きく異なり、やはりさらに以下で詳述するように、好ましくは水平方向に配向された発酵槽内で行われる。

【0021】

特に好ましい実施形態によれば、ステップｃ）に基づく固形物分離は、濾過によって且つ／又は篩過によって行われる。
従って残余液は、濾過の濾液によって、もしくは篩過の貫流液によって形成される。
さらに、ステップｂ）で得られた圧搾水及び／又はステップｃ）で得られた残余液、特に濾液をそれぞれの後続のステップの前に中間貯蔵することが好ましい場合がある。
これは、添加されるべき残余液の量を正確且つ適時に調量し、ひいては現存の発酵材料もしくはその乾燥物質比率に適合させるのを可能にする。
このことは、供給されたばかりの新鮮な発酵材料が不均質であることを考えると重要である。

【0022】

通常、前記こうして得られた発酵材料懸濁液を発酵槽内に導入する前に、発酵材料を残余液と混合装置内で混合する。
従ってこのような実施形態によれば、発酵材料懸濁液はこれが発酵槽内に導入される前に、発酵槽の外部で前混合される。
或いは、混合が発酵槽内で行われること、特に混合装置が発酵槽の一部であることも可能である。
必要に応じて、使用される残余液に加えて、任意のさらなる水を供給することができる。
この水は本発明の文脈において、残余液の再循環された水と区別するために、新鮮水と呼ぶ。

【0023】

発酵材料懸濁液中の乾燥物質比率が２５〜３５重量％となるように、ステップａ）に記載の発酵材料を希釈することが好ましい。
従って、液体比率は、最適な搬送可能性を保証するのに充分に高い。
これとともに、乾燥物質比率は、発酵材料処理量を最大化するのに充分に高い。

【0024】

上記のように、残余液、特に濾液を戻すことは何よりも先ず、発酵材料の希釈に役立つのであって、接種に役立つのではない。
接種は好ましくは、消化液、ステップｂ）に記載の脱水時に得られた圧搾ケーキ、及び／又はステップｃ）の固形物分離時に得られた残余固形物を接種材料として部分的に戻すことによって達成される。
これに関しては、少なくとも２種のこのような部分の混合物を接種材料として戻すことも考えられる。

【0025】

残余液、特に濾液を戻す目的は何よりも先ず、希釈のために役立つものの、場合によっては、下記パラメータ、すなわち
− ｐＨ値、
− 緩衝能、
− Ｈ₂Ｓ含量
− アンモニウムイオン含量又はアンモニア含量、
− 脂肪酸の含量、及び
− 短鎖カルボン酸の含量
のうちの１つ又は２つ以上のパラメータを割り出し、そしてここから出発してパラメータを所望の値に調節することが適切な場合がある。

【0026】

従って所望の値を得るために、残余液に次の補助材料又は添加材料、すなわち、
− 酸、
− アルカリ溶液、
− 緩衝剤、
− 微量栄養素又は微量元素、及び
− 主要栄養素
を単独で、又は混合物として添加することが好ましい場合がある。
従って、残余液の種々様々なパラメータをこのように調節することによって、発酵材料懸濁液を、発酵槽内で進行する発酵プロセスに最適に調和させることができる。

【0027】

上記のように、ステップｃ）に記載された固形物分離は濾過によって実施することができる。
これに関しては、濾過は、鉛直方向に配向されたフィルタ装置を用いて行うことができる。
フィルタ装置は、有孔シリンダ外套面を備えた中空円筒状のフィルタ柱と、フィルタ柱に同軸的に配置された、シリンダ軸線を中心として軸線方向に回転するスクリュコンベアと、濾液を吸引するための負圧が生成される、フィルタシリンダの外側に配置された濾液室とを含んでいる。
このようなフィルタ装置内で、圧搾水は、スクリュコンベアの下端部からフィルタ柱の内面に沿って上方に向かって固形物放出部の方向に搬送され、そして濾液は、フィルタ開口を通って負圧下にある濾液室内に吸引される。
このようなフィルタ装置の一例は例えばヘリカル・フィルタである。

【0028】

しかしながら、得られる濾液の効率及び特性に関しては、ステップｃ）に記載された固形物分離は篩によって、特に振動篩及び／又は揺動篩によって行われることが特に有利である。
通常、振動篩は、２つ又は３つ以上の篩ステージ、すなわちメッシュ・サイズが互いに異なる２つの篩ライニングを有している。
第１の篩過ステージｃ１）では、固形成分の粗粒分が圧搾水から分離され、そして残余液が得られるように、ステージｃ１）から篩貫流液として残された懸濁液から、後続の第２の篩ステージｃ２）で細粒分が分離される。
篩容器の振動運動は、偏心的に配置された駆動軸によって、もしくは駆動軸に偏心的に配置されたフライホイール質量（Schwungmasse）によって得られるのが典型的である。

【0029】

驚くべきことに、上記振動篩によって、最大でも１５重量％という残余液中の乾燥物質比率を容易に達成し得ることが明らかになっている。
このような実施形態に基づいて使用されるべき振動篩は特に、非運動型の薄膜フィルタよりも固形物分離器として優れている。
それというのも篩ライニングの目詰まりが有効に阻止され、ひいては装置の連続的な動作を保証し得るからである。
加えて、この方法の効率、及び残余液の特性に関して、特にその乾燥物質比率に関して、振動篩を用いるとヘリカル・フィルタよりも良好な結果さえ得られる。

【0030】

上記方法とは別に、本発明はさらにこの方法を実施する装置に関する。
方法の上記説明と同様に、装置は、
Ａ） 嫌気的発酵を行うための発酵槽と、
Ｂ） 消化液供給導管を介して発酵槽と接続された、消化液を脱水するための脱水装置と
を含む。

【0031】

本発明によれば、装置がさらに、
Ｃ） 圧搾水供給導管を介して脱水装置と接続された、脱水装置内で得られた圧搾水から残余固形物を分離するための固形物分離器を含み、固形物分離器が、ここで得られる残余液の乾燥物質比率が最大でも１５重量％であるように構成されており、
そして装置がさらに、
Ｄ） 残余液を発酵槽内に少なくとも部分的に戻すための残余液供給導管を含む。

【0032】

やはり上記のように、固形物分離器は特に好ましい実施形態によれば、濾過装置及び／又は篩であり、濾過装置及び／又は篩は、ここで得られる濾液もしくはここで得られる篩貫流液の乾燥物質比率が最大でも１５重量％であるように構成されている。

【0033】

本発明による方法に関する上記実施態様と同様に、本発明による装置も、特許文献４に記載された装置、すなわち圧搾水を接種材料として使用するように構成され、ひいては固形分離器Ｃ）を含まない装置とは異なる。

【0034】

さらに、発酵槽が少なくともほぼ水平方向に配向されていることが好ましい。
これにより、発酵槽は、バッチ動作式の方法に指向された、特許文献１に開示された発酵槽とは極めて明らかに異なる。

【0035】

さらに、残余液供給導管が、発酵材料を液体と混合するための混合装置内に開口しており、混合装置は供給導管を介して発酵槽と接続されていることが好ましい。
従って前混合は、装置のこのような好ましい実施形態において、発酵槽とは別個の装置内で行われる。
従って発酵槽内への戻しは直接ではなく、上記混合装置を介して間接に行われる。

【0036】

固形物分離器が濾過装置である上記事例の場合、濾過装置は好ましくは、
Ｃ１） 有孔シリンダ外套面を備えた中空円筒状のフィルタ柱と、
Ｃ２） フィルタ柱内に同軸的に配置された、シリンダ軸線を中心として軸線方向に回転するスクリュコンベアと、
Ｃ３） 濾液を吸引するための負圧を生成する手段が対応配置された、フィルタシリンダの外側に配置された濾液室と
を含んでいる。

【0037】

上記のように、このような濾過装置によって、特にヘリカル・フィルタによって、本発明の目的のために特に有利な濾液を比較的容易に得ることができる。

【0038】

図面に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明による方法を示すフローチャートである。

【図2】本発明による装置を示す概略図である。

【図3】本発明の目的に特に適した固形物分離器を示す斜視図である。

【図4】図３に示された固形物分離器を示す側面図である。

【図5】図３、４の固形物分離器を、図４の平面Ａ−Ａで切って見た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１に示された本発明による具体的な方法は、嫌気的発酵させるべき生物由来廃棄物を発酵材料Ｂとして混合装置２内へ供給するステップを含む。
混合装置２内へ液体を導入することにより、発酵させるべき発酵材料懸濁液ＢＳの所望の均質性、及び所望の乾燥物質比率を調節する。
供給される液体の少なくとも一部は、濾液Ｆの形態で混合装置へ供給される。濾液Ｆの調製については以下でさらに詳述する。
液体の別の一部は新鮮水Ｗの形態で混合装置２へ供給することができる。
混合装置は例えば特許文献３の段落［００２０］及び［００２１］に記載されているものと同様に構成されていてよい。
前記明細書の内容は参照することによりここに援用するものとする。

【0041】

混合装置２内で生成された発酵材料懸濁液ＢＳは２５〜３５重量％の範囲の乾燥物質比率を有し、供給導管１２を介して発酵槽１へ供給される。
この供給は連続的又は準連続的に行われ、発酵槽内の発酵材料懸濁液ＢＳの通流時間を決定する。
混合装置２が発酵槽１とは別個の装置である図示の実施形態とは異なり、発酵材料Ｂと付加的な液体との混合は発酵槽内で行うこともできる。

【0042】

発酵懸濁液ＢＳの発酵時に生じた、少なくもほぼ完全に発酵された消化液Ｄであって、その乾燥物質比率が具体例では、まだ２０〜３０重量％の範囲内にある消化液Ｄは、最終的に消化液導管５を介して脱水装置１３へ供給され、そしてこの脱水装置によって脱水される。
圧搾水ＰＷの分離によって、消化液Ｄに対して高められた乾燥物質比率を有する圧搾ケーキＰＫが得られる。
具体的には、圧搾ケーキＰＫの乾燥物質比率は３０〜４０重量％の範囲内にあり、これに対して圧搾ケーキＰＷの乾燥物質比率は具体例では１５〜２０重量％である。

【0043】

こうして得られた圧搾水ＰＷは次いで、濾過装置２００又は篩２０１の形態を成す固形物分離器２０へ供給される。
残余液ＲＦとして圧搾水ＰＷに対して低減された最大でも１５重量％の乾燥物質比率、具体的には５〜１５重量％の範囲内の乾燥物質比率を有する濾液Ｆもしくは篩過貫流液ＳＤが得られるのに対して、濾過の残余固形物ＲＳとして発生したリテンテートＲもしくは篩上澄みＳＵの乾燥物質比率は３５〜４５重量％の範囲内にある。
既に述べたように最終的には濾液Ｆもしくは篩貫流液ＳＤは混合装置２に戻される。
ここで、濾液Ｆもしくは篩貫流液ＳＤは発酵材料Ｂの均質化のため、そして所望の乾燥物質比率を調節するために使用される。

【0044】

具体的に示された実施形態の場合、脱水時に得られた圧搾水ＰＷは第１圧搾水供給導管区分２１を介して圧搾水タンク１５へ供給される。
圧搾水タンク内で圧搾水は、第２圧搾水供給導管区分２２を介して濾過装置２００へ導かれる前に中間貯蔵される。
さらに、濾過時に得られた濾液Ｆも、これが濾液供給導管１６０の形態を成す残余液供給導管１６を介して混合装置２へ戻される前に、濾液タンク３４内に中間貯蔵される。
もちろん、圧搾水ＰＷもしくは濾液Ｆ又は篩貫流液ＳＤが直接に、すなわち中間貯蔵なしに、後続の濾過装置２００もしくは混合装置２へ供給されることも考えられる。

【0045】

図２に基づき本発明による装置を以下に詳述する。
図２に具体的に示された実施形態の場合、発酵槽１は水平方向に配向された発酵槽タンク１０を含む。
発酵槽タンク１０は、鋼構造として又は被覆されたコンクリート構造として形成されていてよく、第１入口側端部１０１から第２出口側端部２０３へ軸線方向に延びている。
発酵槽タンク１０は軸線方向で攪拌器によって貫通されている。
攪拌器は、発酵槽入口３を介して導入された発酵材料を、これが発酵槽出口１４に向かって発酵槽タンク１０を通過する間、混合するように形成されている。
攪拌器には攪拌器駆動装置１１が対応配置されている。
攪拌器駆動装置は発酵槽タンク１０の入口側端部に配置されている。

【0046】

発酵槽材料の供給は、好ましくは加熱可能な供給導管１２を介して行われる。
供給導管１２は一方では発酵槽入口３に続いて設けられ、他方では図１との関連において説明した混合装置２と接続されている。
混合装置内では、供給されるべき発酵材料懸濁液が調製される。
図１との関連において述べたように、供給は連続的もしくは準連続的に行われる。
同様に発酵槽１内の通流も連続的もしくは準連続的に行われる。

【0047】

発酵槽出口１４を介して、少なくともほぼ完全に発酵された消化液は、消化液を脱水するための脱水装置１３内に達する。
脱水によって得られた圧搾ケーキＰＫが後堆肥化場所（Nachrotte)に供給されるのに対して、圧搾水ＰＷは第１の圧搾水供給導管区分２１を介して圧搾水タンク１５へ供給され、そこで中間貯蔵される。
第２の圧搾水供給導管区分２２を介して、圧搾水タンク１５の圧搾水は、フィルタ装置２００又は篩２０１の形態を成す固形物分離器２０へ供給される。
固形物分離器内では、残余液として得られる濾液Ｆもしくは篩貫流液ＳＤの乾燥物質比率が最大でも１５重量％となるように圧搾水が濾過される。

【0048】

フィルタ装置２３から、濾過液Ｆもしくは篩貫流液ＳＤは、濾液供給導管１６０もしくは篩貫流液供給導管１６１の形態を成す残余液供給導管１６を介して混合装置２へ供給される。
混合装置２にはさらに、処理されるべき新鮮な発酵材料が装入される。
混合装置２には、通常のように建造物内部に配置された中間貯蔵庫から材料が装入されるのではなく、むしろ新鮮な発酵材料は配達によって直接に調量コンベア１７上に達する。
調量コンベアから発酵材料は送出ユニット１８を介して、混合装置内に開口するコンベアベルト１９上へ達する。

【0049】

一般に、発酵させるべき廃棄物は、発酵槽へ供給される前に粉砕される。
このために、ここには示されていない粉砕器を使用することができる。
廃棄物を適宜の大きさに粉砕する代わりに、発酵材料から篩によって、例えばドラム篩内で、あまりにも大きい成分を除去することもできる。

【0050】

混合装置２は接続導管３３を介して、発酵槽戻し管３０と、そして他方では供給導管１２と接続されている。
発酵槽戻し管３０はシフタ３１によって開閉することができる。
供給導管１２にも開閉のためのシフタ３２が対応配置されている。
これにより、シフタ３１が開かれると、消化液を発酵槽１から接続導管３３内へ導入することができる。
従って、このような消化液は発酵槽タンクの入口側端部へ再び達し、そこで消化液は発酵プロセスのための接種材料として使用される。

【0051】

本発明の目的に特に適した固形物分離器が図３〜５に示された振動篩２０１である。
振動篩２０１０は、互いに上下に積み重ねられた２つの篩容器３８ａ，３８ｂを含む篩ユニット３６を有している。
これらの篩容器は篩貫流液容器４０上に配置されている。
篩容器３８ａ，３８ｂと篩貫流液容器４０とはほぼ円形の同一断面を有し、外方へ向かって、周方向に延びる外套壁４２によって仕切られている。

【0052】

特に図５から判るように、上方から、すなわち篩に向かって見て、第１篩容器３８ａは第１篩ライニング４４ａを有している。
第１篩ライニング４４ａは、続く第２篩容器３８ｂの第２篩ライニング４４ｂよりも大きいメッシュ・サイズを有している。
第１篩容器３８ａ，３８ｂも、篩貫流液容器４０も、それぞれの外套壁４２から半径方向に突出した出口４６を有している。

【0053】

篩ユニット３６は、相応のばねエレメント４８を介してベース５０上に支持されている。
篩ユニット３６にはさらに、駆動装置５４を備えた駆動装置ハウジング５２が配置されている。
駆動装置５４は駆動軸５６を有している。
駆動軸の端部領域５８ａ，５８ｂにそれぞれ１つの偏心フライホイール質量が取り付けられている。

【0054】

従って動作中、篩ユニット３６は円形に振動運動させられる。
これにより、第１篩容器３８ａ内に装入された圧搾水は常に動かされる。
特に第１篩ライニング４４ａの表面上に沈殿した圧搾水の固形物成分も常に動かされ、篩ライニングの目詰まりが効果的に阻止される。

【0055】

固形物成分の粗粒分を含有する篩上澄みは次いで粗粒分出口４６ａを介して導出されるのに対して、固形物成分の細粒分をまだ含有する篩貫流液は、第１篩ライニング４４ａの下方に配置された湾曲カップ６２内に捕集され、そして第２篩ライニング４４ｂへ供給される。

【0056】

第２篩容器３８ｂの篩からは、細粒分出口４６ｂを介して導出される細粒分を含有する篩上澄みと、最大でも１５重量％という著しく低減された乾燥物質比率を有する残余液とが生じる。
このような残余液は、上方へ向かって湾曲した篩貫流液容器の底部を介してその縁部に流れ、そこから残余液は最終的には残留駅出口４６ｃを介して篩ユニット３６から導出され、そして発酵槽内へ戻される。

【符号の説明】

【0057】

１ 発酵槽
２ 混合装置
３ 発酵槽入口
５ 消化液供給管
１０ 発酵槽タンク
１１ 攪拌器駆動装置
１２ 供給導管
１３ 脱水装置
１４ 発酵槽出口
１５ 圧搾水タンク
１６ 残余液供給導管
１６０；１６１ 濾過液供給導管；篩貫流液導管
１７ 調量コンベア
１８ 送出ユニット
１９ コンベアベルト
２０ 固形物分離器
２００ フィルタ装置
２０１；２０１０ 篩；振動篩
２１ 第１の圧搾水供給導管区分
２２ 第２の圧搾水供給導管区分
２０ フィルタ装置
２４ 濾過液供給導管
３０ 発酵槽戻し導管
３１ 発酵槽戻し導管のシフタ
３２ 供給導管のシフタ
３３ 接続導管
３４ 濾過液タンク
３６ 篩ユニット
３８ａ，３８ｂ 篩容器
４０ 篩貫流液容器
４２ 外套壁
４４ａ，４４ｂ 篩ライニング
４４ａ，４４ｂ，４６ｃ 出口
４８ ばねエレメント
５０ ベース
５２ 駆動装置ハウジング
５４ 駆動装置
５６ 駆動軸
５８ａ，５８ｂ 駆動軸の端部領域
６０ 偏心フライホイール質量
６２ カップ
６４ 篩貫流液容器の底部
１０１ 発酵槽タンクの入口側端部
１０２ 発酵槽タンクの出口側端部
Ｂ 発酵材料
ＢＳ 発酵材料懸濁液
Ｄ 消化液
ＰＷ 圧搾水
ＰＫ 圧搾ケーキ
ＲＦ；Ｆ，ＳＤ 残余液；濾液、篩貫流液
ＲＳ；Ｒ，ＳＵ 残余固形物；リテンテート、篩上澄み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】