(57)【要約】      （修正有）【課題】家庭廃棄物の量および体積を縮小する方法を提供する。【解決手段】家庭廃棄物を粉砕する工程と、家庭廃棄物から有機部分を分離する工程と、バイオガスプラントで乾燥発酵原理に従う嫌気性発酵槽によって、分離された有機部分からバイオガスを生成する工程と、バイオガスプラントから有機部分を好気性化コンテナへ移動させる工程と、空気の供給によって、有機部分を好気性化およびたい肥化する工程と、空気の吹き込みによって、たい肥化された有機部分を乾燥させる工程と、を備えることを特徴とする方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭廃棄物の量および体積を縮小する方法であって、
ａ）家庭廃棄物を粉砕する工程と、
ｂ）家庭廃棄物から有機部分を分離する工程と、
ｃ）バイオガスプラントで乾燥発酵原理に従う嫌気性発酵槽によって、分離された有機部分からバイオガスを生成する工程と、
ｄ）バイオガスプラントから有機部分を好気性化コンテナへ移動させる工程と、
ｅ）空気の供給によって、有機部分を好気性化およびたい肥化する工程と、
ｆ）空気の吹き込みによって、たい肥化された有機部分を乾燥させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程ｅ）で供給される空気は、予熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程ｆ）で吹き込まれる空気は、予熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程ｃ）で生成されたバイオガスは、ブロックタイプの火力発電所に供給されると共に、前記工程ｅ）及び／又は工程ｆ）での空気の予熱は、ブロックタイプの火力発電所からの廃熱を用いて行われることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
たい肥を乾燥させるために前記工程ｆ）で吹き込まれる空気は、大気中へ放出される前に、集められ、バイオフィルタで浄化されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記工程ｂ）で有機部分を分離した後に残存する家庭廃棄物部分は、空気によって乾燥されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記残存する家庭廃棄物部分を乾燥させる空気は、予熱されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記残存する家庭廃棄物部分を乾燥させるための空気の予熱は、ブロックタイプの火力発電所からの廃熱を用いて行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記残存する家庭廃棄物部分を乾燥させるための空気は、大気中へ放出される前に、集められ、バイオフィルタで浄化されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の家庭廃棄物の量および体積を縮小する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる「乾燥発酵」は、農業廃棄物、バイオ廃棄物、公共の庭園や公園に由来する流動性のあるバイオマスを、ポンプでくみ上げ可能な液体基質の原料に変換することなくメタン化することを可能にするものであって、５０％までの乾燥物質部分を有するバイオマスを発酵させることが可能である（特許文献１参照）。
【０００３】
「乾燥」発酵では、例えばバイオ廃棄物の液体発酵の場合とは異なり、発酵される原料は液相になるまで撹拌されることはない。その代わり、発酵槽に導入されている発酵基質は、発酵槽の底の浸出液を回収してその浸出液をバイオマスに再噴射することにより、常に湿気のある状態に保たれる。このようにして、バクテリアにとって最適な生活環境となる。浸出液の再循環において、さらに、温度を調整することも可能であり、プロセス最適化のために添加物を加えることも可能である。
【０００４】
また、いわゆるバッチ処理により乾燥発酵の原理を利用して運転されるプレハブガレージ形状のバイオリアクタ（発酵槽）がある（特許文献２参照）。前もって発酵原料が植え付けられると、ホイールローダーを用いて発酵槽に発酵基質が充填される。発酵コンテナはガレージ形状に構成されており、気密ドアにより閉じられる。庭から出るごみ、つまり補給可能な資源の形態をとるバイオマスは、空気が取り除かれた状態で発酵されるが、発酵プロセスの間は、さらに徹底的な混合がなされることはなく、追加の発酵原料が供給されることもない。発酵原料からしたたり落ちる浸出液は、排水路を通じて取り除かれ、一時的にタンクに貯蔵され、発酵基質を加湿するために発酵基質に再噴射される。この発酵プロセスは、３４〜３７℃の中温の温度範囲で行われるが、この中温の温度は床加熱及び壁加熱によってもたらされる。
【０００５】
生成されたバイオガスは、通例、電気と熱を発生させるためにブロックタイプの火力発電所で利用される。常に十分なバイオガスがブロックタイプの火力発電所に供給されることを保証するために、乾燥発酵プラントにおいて、複数の発酵コンテナがタイミングをずらして運転される。滞留時間経過後に発酵槽は完全に空にされ、その後再充填される。発酵された基質は、次のたい肥化に供給され、従来のたい肥に匹敵する有機肥料となる。
【０００６】
家庭廃棄物の約５０％は有機成分である。家庭廃棄物は、そのまま埋め立て、ごみ焼却所での燃焼、あるいは、有機部分の分離とその有機部分の生物学的処理により処理される。有機部分の生物学的処理は次のように区別される。
【０００７】
−有機部分（生物学的抽出）のできる限り完全な分解のためにたい肥化すると共に、最終熟成期間中に原料を乾燥する。そして残りの原料流を、埋め立てやさらなる処理に適した原料流へ分離する。このプロセスはエネルギーを消費する。
−さらなる原料流の分離のために原料を生体乾燥し、まだ乾燥された原料中に含まれたままの有害物質とともに、乾燥された有機部分（すぐに貯蔵がきく）を熱利用する。このプロセスはたい肥化と比較して、元の有機部分を大きな割合で含んだままであるが、たい肥化と同程度にエネルギーを必要とする。
−有機原料が多い部分を発酵させ、脱水して乾燥させる、つまり、熟成過程を乾燥させる。そして、残りの原料流を埋め立てに適した不活性原料流および熱利用に適した原料流（軽量部分）に分離する。この方法の改良型は、自らエネルギーを生成し、さらに、バイオガスという形態で余分なエネルギーを生み出す。
【０００８】
脱気廃棄物によりエネルギーを生み出す方法およびそのための脱気廃棄物プラントが知られている（特許文献３参照）。この方法によれば、ごみ焼却所で焼却しなければならない廃棄物の量を減らすために、家庭廃棄物の有機部分は最初に分離されて、湿潤発酵プロセスでバイオガスを生成するために使用される。次に、脱気された廃棄部分は脱水され乾燥される。この方法の結果、焼却しなければならない廃棄物の量は減少する。
【０００９】
家庭廃棄物もしくは有機部分を一つのコンテナに入れたままで、種々の生物学的処理を選択して実行可能なことを特徴とする方法およびその方法に対応する廃棄物コンテナが知られている（特許文献４参照）。また、類似の方法も知られている（特許文献５参照）。
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開番号第０９３４９９８号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／０６４３９号パンフレット
【特許文献３】ドイツ特許発明第３８３５２３０号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公開番号第１９８３３６２４号明細書
【特許文献５】ドイツ特許出願公開番号第１０１２５４０８号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開番号第１３０１５９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、特許文献４を起点として、家庭廃棄物の量および体積を縮小するために改良された方法を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題は、請求項１に記載した特徴によって達成される。
【００１３】
本発明は、バイオガス生成と、それに続くバイオガス生成に使用された家庭廃棄物の有機部分のたい肥化及び乾燥を組み合わせる効果を有する。ここでは、特許文献４で知られている方法と異なり、バイオガス生成後に家庭廃棄物を好気性化のコンテナに移動させる。このようにして、発酵槽はバイオガス生成のために最適化されると同時に、好気性化のコンテナは残留有機部分のたい肥化とそれに続く乾燥のために最適化される。バイオガス生成と次の好気性化あるいはたい肥化とを分離することにより、現今の方法を乾燥発酵原理に従って運転される既存のバイオガス設備に導入することも可能となる。また、発酵槽残留物を移動させた後に空気を好気性化のコンテナに供給することにより、完全に湿っていた発酵槽残留物は乾燥され、さらなる前処理を何もなされることなくたい肥化が開始されうる。乾燥発酵、それに続くたい肥化とさらに続く完成したたい肥の乾燥という、家庭廃棄物の有機部分の三度の処理によって、家庭廃棄物の量および体積は三重に縮小される。
【００１４】
請求項２に記載の本発明の実現によれば、乾燥発酵後の残留有機部分から液体が除去されるため、残留有機部分はさらなる前処理を何もなされることなくたい肥化されうる。
【００１５】
請求項３に記載の本発明の一変形例によれば、完成したたい肥の乾燥が加速される。
【００１６】
請求項４に記載の本発明の一変形例によれば、たい肥化および／またはたい肥の乾燥を、加速させるための空気の予熱は、ブロックタイプの火力発電所からの廃熱によってなされる。ブロックタイプの火力発電所からの廃熱の利用は、特にエネルギー効率の良い方法となる。
【００１７】
請求項６に記載の本発明の実現によれば、残存する非有機的な家庭廃棄物部分は空気により乾燥されて、結果的に量および体積は縮小される。これにより、四度目の量および体積の縮小がもたらされる。
【００１８】
請求項７に記載の本発明の実現によれば、残存する家庭廃棄物部分を乾燥するための空気も予熱されている。
【００１９】
請求項８に記載の本発明の実現によれば、ブロックタイプの火力発電所からの廃熱は、残存する家庭廃棄物部分を乾燥するための空気を予熱するためにも利用される。この結果、特にエネルギー効率の良い工程となる。      
【００２０】
請求項５または請求項９に記載の本発明の実現によれば、乾燥またはたい肥化のための空気は、集められ、バイオフィルタにより浄化されてから初めて大気中に放出される。これによって汚染物質の大気中への放出が削減される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、典型的な工程順序を述べる。まず、第一工程において、家庭廃棄物は粉砕される。そして、ふるいにかけられ、選別されて有機部分が分離される。家庭廃棄物から分離された有機部分は、次にバイオガスを生成するために、乾燥発酵原理に基づいたバイオガスプラントで利用される。特許文献６に記載のバイオガスプラントは、特にこの目的に適している。このバイオガスプラントでの有機部分の利用が、家庭廃棄物の量および体積の縮小の最初の段階に相当する。
【００２２】
バイオガス生成後、発酵槽残留物は好気性化コンテナに移動され、空気の供給により好気性化され、その後たい肥化される。供給される空気は、底から発酵槽残留物の内部に吹き込まれる。この空気の吹き込みにより、完全に湿っていた発酵槽残留物は乾燥され、さらなる前処理を何もなされることなくたい肥化されうる。この好気性化とたい肥化が、家庭廃棄物の量および体積の縮小の第二段階に相当する。
【００２３】
たい肥化の終了後も空気の供給は続けられる。そして、たい肥つまりたい肥化された有機部分は、空気の吹き込みによって乾燥される。これが、家庭廃棄物の量および体積の縮小の第三段階に相当する。
【００２４】
好気性化およびたい肥化中に供給される空気は、ブロックタイプの火力発電所からの廃熱により予熱される。乾燥発酵により生成された発酵槽残留物、つまり発酵後の残留有機部分の湿度は高くなっているが、予熱の結果、湿った発酵槽残留物が予熱により迅速に乾燥されるため、発酵槽残留物は速くたい肥化されうる。完成したたい肥を乾燥させるための空気も、同じようにブロックタイプの火力発電所からの廃熱により予熱される。これにより完成したたい肥の乾燥が加速される。
【００２５】
非有機部分もブロックタイプの火力発電所からの廃熱により予熱された空気によって乾燥される。これは、家庭廃棄物の量および体積の縮小の第四段階に相当する。
【００２６】
たい肥化された有機部分と非有機部分の両方を乾燥させることで、残留廃棄物の化学的および物理的安定度が高くなる。そのため、残留廃棄物を埋め立てることが可能となる。乾燥されかつたい肥化された有機部分は、さらに埋め立てライナーとしても利用される。