(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物質中に存在する生存可能な微生物及び／又はプリオンの数を減らすための方法であって、
ｉ）固体及び／又は液体部分を含む有機物質を供給する工程、
ｉｉ）前記有機物質を、以下の処理：
ａ）有機物質の加水分解を生じる１００℃〜２２０℃の範囲の温度での石灰を用いた加圧・加熱処理であって、石灰はＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）２である処理、及び
ｂ）前記石灰を用いて加圧・加熱処理した有機物質からアンモニアをストリッピングする処理に付する工程、並びに
ｉｉｉ）生存可能な微生物及び／又はプリオンの数の減少した処理済みの有機物質を得る工程を含んでなり、
前記ｉｉ）の工程に関連して添加される石灰が溶解した正リン酸塩を沈殿させる、方法。
【請求項２】
処理済みの有機物質をバイオガス発酵装置へ転じる工程、処理済みの有機物質を発酵させる工程及びバイオガスを得る工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
農業用地に、処理済みの有機物質を加える工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
農業用地に、処理済みの有機物質の発酵から得られる残留物を加える工程を更に含む請求項２記載の方法。
【請求項５】
微生物は、動物起源の感染症病原菌および人畜共通病原体から選択される請求項１記載の方法。
【請求項６】
微生物は、伝染性微生物及び寄生性病原体微生物から選ばれる請求項１記載の方法。
【請求項７】
固体部分及び／又は液体部分を含む前記有機物質は、有機質肥料及びそのスラリー、農作物残留物、貯蔵農作物、動物の死体若しくはその一部、屠殺場廃棄物、肉及び骨粉、並びにそれらの組合せから選ばれる請求項１または２記載の方法。
【請求項８】
ストリッパータンク内で、有機物質をアンモニアストリッピング工程に付する前に、有機物質を、石灰を用いて加圧・加熱処理することによってバイオガス生産を更に向上させる請求項２記載の方法。
【請求項９】
石灰を用いて加圧・加熱処理した有機物質を、アンモニアストリッピング工程に付する前に、発酵させる請求項８記載の方法。
【請求項１０】
植物起源の有機物質を、アンモニアストリッピング工程に転じる前に、貯蔵する請求項２記載の方法。
【請求項１１】
貯蔵した植物起源の有機物質を、アンモニアストリッピング工程の前に、発酵させる請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
最初に、有機物質に所定量の石灰を添加して４０℃以上の温度にてｐＨ値を９以上に上昇させることによって、アンモニアストリッピング工程を行う請求項８記載の方法。
【請求項１３】
ｐＨ値は１０以上である請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ｐＨ値は１１以上である請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
温度は５０℃以上である請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
温度は６０℃以上である請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
アンモニアストリッピング工程の操作時間は２〜１５日である請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
アンモニアストリッピング工程の操作時間は４〜１０日である請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
アンモニアストリッピング工程の操作時間は６〜８日である請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
ｐＨレベルは８〜１２であり、温度は７０℃〜８０℃であり、液体の気体に対する割合は１：４００以下であり、アンモニアストリッピング工程の操作時間は７日である請求項８記載の方法。
【請求項２１】
有機物質は最大で５０％（Ｗ／Ｖ）の固体部分を含む請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
有機物質は最大で３０％（Ｗ／Ｖ）の固体部分を含む請求項１２記載の方法。
【請求項２３】
有機物質は最大で１０％（Ｗ／Ｖ）の固体部分を含む請求項１２記載の方法。
【請求項２４】
ストリッピングしたアンモニアを、タンクに貯蔵する前に、塔に吸収させる請求項１２記載の方法。
【請求項２５】
塔は水又は酸性溶液を含む請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
酸性溶液は硫酸を含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
石灰を用いた加圧・加熱処理によってストリッピングしたアンモニアも、タンクに貯蔵する前に塔に吸収させる請求項２４記載の方法。
【請求項２８】
有機物質の石灰を用いた加圧・加熱処理を、１２０℃〜２２０℃の温度、２バール〜２０バールの圧力で、ｐＨ値を９から１２とするのに十分な石灰を添加し、少なくとも１分から６０分以下の石灰を用いた加圧・加熱処理の操作時間にて行う請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
温度を１８０℃〜２００℃の範囲とし、圧力を１０バールから１６バール以下とし、ｐＨレベルを９から１２とするのに十分な石灰を添加し、石灰を用いた加圧・加熱処理工程の操作時間を少なくとも５分から１０分以下とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
有機物質は、牛類、豚類及び家禽類からの排泄物又は厩肥を更に含む請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
有機物質はＢＳＥプリオン若しくは他種のプリオンを構成するタンパク質を含んでなり、ＢＳＥプリオン若しくは他種のプリオンを、石灰を用いた加圧・加熱処理工程にて除去する請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
有機物質は、わら、繊維分又はおがくずを更に含む請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
有機物質は、１０％（ｗ／ｗ）以上の繊維分を含む請求項２８記載の方法。
【請求項３４】
有機物質は、セルロース及び／又はヘミセルロース及び／又はリグニンを含む炭水化物複合体を１０％（ｗ／ｗ）以上の含量で含む請求項２８記載の方法。
【請求項３５】
ＣａＯを２〜８０ｇ／ｋｇ（乾燥物質）の量で添加する請求項２８記載の方法。
【請求項３６】
ＣａＯを５〜６０ｇ／ｋｇ（乾燥物質）の量で添加する請求項２８記載の方法。
【請求項３７】
石灰を用いた加圧・加熱処理の前に、有機物質を浸軟する請求項２８記載の方法。
【請求項３８】
浸軟装置を備えたスクリューコンベアによって、有機物質を浸軟させ、有機物質を石灰を用いた加圧・加熱処理装置へ移送し、該石灰を用いた加圧・加熱処理装置にて、スチーム注入によって、石灰を用いた加圧・加熱処理装置まわりのケープ内のスチームによってまたはその両者によって、有機物質を加熱する請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
有機物質をアンモニアストリッピングに付する前に、石灰を用いた加圧・加熱処理装置内で処理した有機物質を、中温及び／又は高温発酵用の発酵装置に送る請求項２８記載の方法。
【請求項４０】
発酵をバクテリア群によって行う請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
発酵は嫌気的発酵である請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
動物起源の有機物質は、窒素分（Ｎ）を１０％（Ｗ／Ｖ）以上の量で含む請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
発酵を１５℃から６５℃までの温度にて行う請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
発酵を２５℃から５５℃までの温度にて行う請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
発酵を３５℃から４５℃までの温度にて行う請求項３９記載の方法。
【請求項４６】
発酵を５日から１５日までの時間にて行う請求項３９記載の方法。
【請求項４７】
発酵を７日から１０日までの時間にて行う請求項３９記載の方法。
【請求項４８】
貯蔵する有機物質は、ビート、トウモロコシおよびクローバー草を含む動物飼料農作物を含んで成る請求項１０記載の方法。
【請求項４９】
バイオガス生産を、１又はそれ以上の発酵装置内で微生物によって行い、有機物質の嫌気的発酵を含む請求項２〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
微生物は、メタンを生産し、および、有機物質を発酵させる場合のメタン生産と比べてより少量の二酸化炭素を生産するバクテリアである請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
有機物質の嫌気的細菌発酵によってバイオガス生産を２つの発酵装置で行い、最初に、第１の発酵装置で高温細菌による発酵を行い、その後、高温細菌による発酵を行った有機物質を第２の発酵装置へ送り、そこで中温細菌による発酵を行う請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
高温反応条件には、４５℃〜７５℃の範囲の反応温度が含まれる請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
高温反応条件には、５５℃〜６０℃の範囲の反応温度が含まれる請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
中温反応条件には、２０℃〜４５℃の範囲の反応温度が含まれる請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
中温反応条件には、３０℃〜３５℃の範囲の反応温度が含まれる請求項５１記載の方法。
【請求項５６】
高温反応は、５〜１５日で行う請求項５１記載の方法。
【請求項５７】
高温反応は、７〜１０日で行う請求項５１記載の方法。
【請求項５８】
中温反応は、５〜１５日で行う請求項５１記載の方法。
【請求項５９】
中温反応は、７〜１０日で行う請求項５１記載の方法。
【請求項６０】
ポリマー及び／又は植物油及び／又は１種又はそれ以上の塩を添加することによって、発泡する可能性を低減し及び／又は排除する請求項５１記載の方法。
【請求項６１】
植物油は菜種油である請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
溶液中又は懸濁液中の有機物質と無機物質との間にカルシウムブリッジを形成することができるカルシウムイオンを添加し、該カルシウムブリッジが粒状物の凝集を形成することによって、バイオガス生産の間に粒状物及び物質の所望の凝集を達成する請求項４９記載の方法。
【請求項６３】
カルシウムイオンの添加によって、溶解したＰＯ４３−を含む正リン酸塩の沈殿を更に生じさせ、沈殿したリン酸カルシウムはスラリー中に懸濁させる請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
得られるバイオガスは、熱及び／又は電気を生産することができるガスエンジンへ送られる請求項６２記載の方法。
【請求項６５】
熱は、石灰を用いた加圧・加熱処理処理装置及び／又は発酵プラント及び／又はアンモニアストリッパー反応装置及び／又は１又はそれ以上のバイオガス反応装置及び／又は１またはそれ以上の畜舎を加熱するために用いられる請求項６４記載の方法。
【請求項６６】
電気は、配電のための商業用電力網へ送られ、販売される請求項６４記載の方法。
【請求項６７】
微生物は、カンピロバクター菌及びサルモネラ菌を含む細菌、エルシニア属、カイチュウ属、ウイルス及びウイロイドを含んで成る請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項６８】
有機物質から窒素（Ｎ）含有肥料を生産する工程を更に含んでなり、その生産は、ｉ）アンモニアストリッピング工程において有機物質からストリップされたアンモニアを集める工程、ｉｉ）前記アンモニアを、硫酸を含む酸性溶液又は水に吸収さ
せる工程、およびｉｉｉ）窒素（Ｎ）肥料を得る工程を含んでなる請求項２〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項６９】
有機物質からリン（Ｐ）含有肥料を生産する工程を更に含んでなり、その生産は、ｉ）バイオガス発酵装置からのスラリーを第１の分離装置へ送る工程、ｉｉ
）発酵させた有機物質及び無機物質を液体フラクションと固体フラクションとに分離する工程、ならびに、ｉｉｉ）リン（Ｐ）の一部を、最初はスラリー中に懸濁された有機リン酸塩及びリン酸カルシウムＣａ３（ＰＯ４）２として含む固体フラクションであって、リン（Ｐ）肥料として用いることができる固体フラクションとして得る工程を含んでなる請求項２〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項７０】
分離装置は遠心式デカンターである請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
リン（Ｐ）を含む固体フラクションを乾燥させて、リン（Ｐ）肥料を含む粒状物を製造する請求項６９記載の方法。
【請求項７２】
分離工程から得られる廃水は、窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）を０．１％（Ｗ／Ｖ）以下の含量で有する請求項６９または７０記載の方法。
【請求項７３】
廃水はストリッパータンクへ送られ、ストリッパータンク内で有機物質からアンモニアをストリップするために再利用される請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
畜舎を清浄化するために廃水を再利用する請求項７２記載の方法。
【請求項７５】
廃水は、動物起源の病原菌、人畜共通病原体、伝染性細菌、寄生生物、ＢＳＥプリオン及び他種のプリオンを含まない請求項７２記載の方法。
【請求項７６】
スチームストリッパー内において、前記廃水からのアンモニアのストリッピングを行う工程を更に含む請求項６９または７０記載の方法。
【請求項７７】
ストリップしたアンモニアを２段階凝縮装置で凝縮させる請求項７６記載の方法。
【請求項７８】
第１の段階で、アンモニアを、向流の冷却したアンモニア凝縮物にて凝縮させる請求項７７記載の方法。
【請求項７９】
第１の段階で凝縮されなかったアンモニアを、請求項６９に記載の方法から得られた廃水からカリウム（Ｋ）を抽出するために用いられる逆浸透工程からの、向流の透過液により凝縮させる請求項７８記載の方法。
【請求項８０】
ストリッピングしたアンモニアを塔へ送り、第１のアンモニアストリッパータンクからのアンモニアを吸収させる請求項７６記載の方法。
【請求項８１】
有機物質からカリウム（Ｋ）含有肥料を生産する工程を更に含んでなり、その生産は、ｉ）第１の分離工程からの廃水のカリウム（Ｋ）含有液体フラクションを第２の分離工程へ送る工程、ｉｉ）該液体フラクションから残存する有機成分及び無機成分を分離する工程、ｉｉｉ）カリウム（Ｋ）を含む液体フラクションを得る工程を含んでなり、前記カリウム（Ｋ）を含む液体フラクションはカリウム（Ｋ）肥料として用いることができる請求項６９または７０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
第２の分離工程は、カリウム（Ｋ）含有液体フラクションをマイクロフィルターに通して、廃水の濾過および断続的エアレーションを行うことを含んでなり、そのエアレーションによって、残存する有機物質を分解させ、及び無機性凝集粒状物を沈降させる請求項８１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
第１の特徴において、本発明は動物の排泄物(manures)、エネルギー農作物及び同様の有機物質の嫌気的分解(anaerobic digestion)に関する。本発明のプロセスは、分解されるバイオマス中に含まれる栄養分を、商業的品質の肥料へ再生させることができる。本発明のバイオガス及びスラリー分離システムは、好ましくは畜産業（animal husbandry）の操作と統合され、畜産業の内部的及び外部的な作業を最適化することができる全体的コンセプトとなる。
【０００２】
発明のもう１つの特徴は、動物の死体、屠殺場廃棄物、肉及び骨粉等の形態の動物廃棄物を処分することができる適用である。廃棄物は、プラントにおいて、農地に適用される肥料へ再生される。ＢＳＥプリオンまたは他のプリオンの可能性のある含量は、プロセス全体で除去されないとしても、実質的に低下する。動物生成物は、このコンセプトにおいては、家畜の飼料としてではなく、肥料として用いられる。再生されるバイオマスを家畜の飼料の代わりに肥料として用いることと組み合わせて、プラントで処理されるバイオマス中に含まれる可能性のあるＢＳＥプリオンを分解することによって、動物またはヒトがＢＳＥプリオンまたはその変種に感染するおそれを、排除しないまでも、実質的に低減させることができる。
【０００３】
内部的作業は、動物小屋の管理に関する品質面に関連し、産業的衛生性、動物の快適さ、気体状排出物及びダスト排出物の制御及び食物安全性が含まれる。外部的作業は、主として、エネルギー生産、温室化ガス及び栄養分の周囲環境への放出の制御、高品質の食品生成物の販売、並びに動物の死体等を処分するための代替方法に関する。
【０００４】
発明の背景
アンモニアストリッピング(Ammoniastripping)
アンモニアの化学はよく知られており、種々の流体からアンモニアをストリッピングすることは、よく知られている工業プロセスである。例えば、製糖業（Bunertら1995年；Chacukら1994年; Benito及びCubero 1996年）で、及び埋め立てごみ処理廃棄物の処理として地方自治体によって実施されている。アンモニアは、同じ原理に基づいて工業的に豚のスラリーからもストリップすることができる（Liaoら1995年）。
【０００５】
アンモニアを大規模にストリッピングするための基本的原理は、廃水またはスラリーのｐＨを高め、エアレーションし、加熱することである。ｐＨを高めるためにしばしば用いられるのはＣａＯまたはＣａ(ＯＨ)２である。他の塩基、例えばＮａＯＨまたはＫＯＨを用いることもできる。しかしながら、石灰が例えばセメント産業によって工業的規模で用いられており、従って量産品として安価で容易に入手できる。
【０００６】
ストリッピングされたアンモニアを吸収し、アンモニア濃厚化物を製造する場合、吸収塔では硫酸がしばしば使用される。硫酸は工業的量産品であって、スラリー及び他の廃水からアンモニアをストリッピングする吸収塔に用いるのに技術的に適する品質のものが得られる（例えばSacukら1994年）。
【０００７】
製糖業において得られる経験に基づいて、最も適当な変数値は次のとおりであることが見出された：温度７０℃、約１０〜１２の範囲のｐＨ、液体／ガス比が１：８００、９６％の作用率（affectivity）。
【０００８】
スラリーからアンモニアをストリッピングするために、低温での最適パラメータ値が見出された：温度２２℃、
約１０〜１２のｐＨ、液体／ガス比１：２０００、９０％の作用率、１５０時間の操作（Liaoら1995年）。
【０００９】
参考文献：
Benito G. G. and Cubero M. T. G. (1996) Ammonia elimination from beet sugar factory condensate streams by a stripping-reabsorbing system. Zuckerindustrie 121, 721-726.
Bunert U., Buczys R., Bruhns M., and Buchholz K. (1995) Ammonia stripping. Zuckerindustrie 120,960-969.Chacuk A., Zarzycki R., and Iciek J. (1994) A mathematical model of absorption stripping columns for removal of ammonia from condensates. Zuckerindustrie 119, 1008-1015.
Cheung K. C., Chu L. M., and Wong M. H. (1997) Ammonia stripping as a pretreatment for landfill leachate. Water Air and Soil Pollution 94,209-221.
Liao, P. H., Chen A., and Lo K. V. (1995) Removal of nitrogen from swine manure wastewaters by ammonia stripping. Biotechnology & Applied Microbiology 54,1720.
【００１０】
アルカリ及び熱加水分解（Alkali and thermal hydrolyses)
嫌気的分解の前におけるバイオマスの加熱前処理は、文献に記載されている技術である（例えば、Li及びNoike1992年）。近年、都市部廃棄物(municipal waste)の加熱前処理が、ノルウェーのビリングスタッド(Billingstad)にある、CambiASによって商業的規模で用いられている。
【００１１】
Wangら(1997年ａ及びｂ)は、６０℃及び８日間の水圧下滞留時間での都市部廃棄物の加熱前処理によって、メタン生成が５２．１％向上することを見出した。同様の結果がTanakaら(1997年)によって見出されているが、アルカリ加水分解との組み合わせによって、最も向上したガス収率（２００％）が得られた。McCartyらはガスが大幅にもたらす上昇温暖気流とアルカリの加水分解の増加の組合せことを示す一連の調査を行った。
しかし、化学的加水分解によって著しい追加的なガス収率を作り出す前に、ｐＨは約１０〜１２、好ましくは１１またはそれ以上である。
【００１２】
Wangら（1997年）の結果は、セクション２．１（約１０〜１２のｐＨ、好ましくは１１又はそれ以上のｐＨ、及び約７０℃又はそれ以上で１週間）の下で、アンモニアをストリッピングするためのデフォルトでのパラメーターによってガス収率が増大することを示している。
【００１３】
参考文献：
Li Y. Y., and Noike T. (1992) Upgrading of anaerobic digestion of waste activated sludge by thermal pre-treatment. Water Science and Technology 26,3-4.
McCarty P. L., Young L. Y., Gossett J. M., Stuckey D. C., and Healy Jr. J. B. Heat treatment for increasing methane yield from organic materials. Stanford University California 94305, USA.
Tanaka S., Kobayashi T. Kamiyama K. and Bildan M. L. N. S. (1997) Effects of thermo chemical pre-treatment on the anaerobic digestion of waste activated sludge. Water Science and Technology 35,209-215.
Wang Q., Noguchi C., Hara Y., Sharon C., Kakimoto K., and Kato Y. (1997a) Studies on anaerobic digestion mechanisms: Influence of pre-treatment temperature on biodegradation of waste activated sludge. Environmental Technology 18,999-1008.
Wang Q., Noguchi C. K:, Kuninobu M., Hara Y., Kakimoto K. Ogawa H. I. And Kato Y. (1997b) Influence of hydraulic retention time on anaerobic digestion of pre-treated sludge. Biotechnology Techniques 11,105-108.
【００１４】
衛生処理
移送前のスラリーの衛生処理及び農地への適用は、動物原性感染症及び獣医学的ヴィラ(veterinary vira)、細菌及び寄生体を拡散させる可能性を小さくするための重要な対策である（例えばBendixen、1999年）。嫌気性生物の分解は、スラリー中のズーノーズの数の減少に有効であることが見出されたが、これらの微生物を除去するものではない（Bendixen  1999年、Pagillaら2000年）。排水スラッジの衛生処理にＣａＯを使用すると、回虫卵及び寄生虫（Eriksenら１９９６年）並びにウイルスを実質的に減少させることも示されたが、完全な除去ではない(Turner 及び Burton 1997年)。
【００１５】
引用文献：
Bendixen H. J. Hygienic safety-results of scientific investigations in Denmark (sanitation requirements in Danish biogas plants). Hohenheimer Seminar IEA Bioenergy Workshop March 1999. 
Eriksen L., Andreasen P. soe B. (1996) Inactivation of Ascaris suum eggs during storage in lime treated sewage sludge. Water Research 30,1026-1029.
Pagilla K. R., Kim H., and Cheunbarn T. (2000) Aerobic thermopile and anaerobic mesopile treatment of swine waste. Water Research 34,2747-2753.
Turner C. and Burton C. H. (1997) The inactivation of viruses in pig slurries: a review. Bioresource Technology 61,9-20.
【００１６】
発泡(Foam)
嫌気的分解に伴う泡の形成は、発酵装置を操作させるための深刻な問題を構成する可能性がある。発泡の改善のためのいくつかの物質は商業的に利用でき、種々のポリマー、植物油（例えば菜種油）及び種々の塩が含まれる（例えばVardar−Sukan１９９８年）。しかしながら、ポリマーによって環境的問題を生じたりすることがあり、高コストで効率が悪いこともしばしばある。
【００１７】
参考文献：
Vardar-Sukan F. (1998) Foaming: consequences, prevention and destruction. Biotechnology Advances 16,913-948.
【００１８】
凝集(Flocculation)
カルシウムイオンは、溶液または懸濁液中の有機物質と無機物質との間にカルシウムブリッジを形成することによって、物質を粒状物とを凝集させ、従って、粒状物の「フロック(flocks)」を形成する手段としてよく知られている（例えば、Sanin and Vesilind 1996年）。この理由から、カルシウムは排水スラッジの脱水に用いられている(Higgins and Novak 1997)。
【００１９】
参考文献：
Higgins M. J. and Novak J. T. (1997). The effects of cat ions on the settling and dewatering of activated sludge's : Laboratory results. Water Environment Research 69, 215-224. 
Sanin F. D., and Vesilind P. A. (1996) Synthetic sludge : A physical/chemical model in understanding bio flocculation. Water Environment Research 68,927-933.
【００２０】
デカンター遠心分離機スラリー分離、リン（Ｐ）ストリッピング
デカンター遠心分離機は、過去１００年の間に多くの工業プロセスに適用されてきた。
最近のデカンター遠心分離機の使用例の中で、カルンドボルグ(Kalundborg)のノボノルディスクプラント(Novo Nordisk plant)では、大規模なインシュリンの発酵装置からのすべての廃棄物が処理されている。デカンター遠心分離機によって都市部汚泥(municipal sludge)も脱水される(Alfa Laval A/S)。デカンター遠心分離機は汚泥または廃棄物から乾いた（固体）物質を分離し、水相または廃水(reject water)は常套の汚水処理場へ送る。
【００２１】
牛スラリー、ブタスラリー及び脱気されたスラリーの分離に関する実験によって、まず、デカンター遠心分離機は特に困難を伴うことなく、すべての排泄物を処理することができることが示される。遠心分離機は、前もって分解したサーモパイルから、約７０％の乾燥物質、６０〜８０％の総リン（Ｐ）及びわずかに１４％の総窒素（Ｎ）を除去することも見出された(Mollerら1999年、Moller 2000年a)。牛及びブタからの未処理スラリーについての対応する値は幾分より低かった。わずかに１４％の総窒素（Ｎ）のみが廃棄物から除去されるということに注意されたい。
【００２２】
総処理費用は、２００００トンまたはそれ以上のスラリー体積について、５Ｄｋｒ．／ｍ３（スラリー）と計算されている。スラリー体積が２００００トンを超過する場合、デカンター遠心分離機はスラリーから乾燥物質及び総リン（Ｐ）を分離するためにコスト的に有効で、安価な装置である（Mollerら1999年)。
【００２３】
正常な周囲環境下では、体積減少または他の利点が農夫に結びつけられないので、デカンター遠心分離機でスラリーを処理することには関心は払われていない。処理されたスラリーを耕地へ適用することに続くアンモニアの損失は、土壌への浸潤速度の増大によって多少減少する(Mollerら2000年ｂ)が、これはデカンター遠心分離機を使用のための農夫への十分な動機にはほど遠い。
【００２４】
参考文献：
Moller H. B. (2000a) Opkoncentrering af naeringsstoffer i husdyrgdning med dekantercentrifuge og skruepresse. Notat 12. september 2000, Forskningscenter Bygholm.
Moller H. B. (2000b) Gode resultater med at separere gylle. Maskinbladet 25. august 2000.
Moller H. B., Lund I., and Sommer S. G. (1999) Solid-liquid separation of livestock slurry : efficiency and cost.
Alfa aval A/S Gylleseparering. Separeringsresultater med decantercentrifuge.
【００２５】
リン（Ｐ）沈殿
溶解したリン（Ｐ）は、Ｃａを添加すると、ほぼ直ぐにリン酸カルシウム（Ｃａ３(ＰＯ４)２）として沈殿する(Cheung et al. 1995)。
【００２６】
参考文献：
Cheung K. C., Chu L. M., and Wong M. H. (1997) Ammonia stripping as a pretreatment for landfill leachate. Water Air and Soil Pollution 94,209-221.
【００２７】
スツルバイト(struvite)生成の防止
リン（Ｐ）沈殿にアンモニアのストリッピングを組み合わせることによって、スツルバイト（ＭｇＮＨ４ＰＯ４）の形成を防ぐという追加的な重要な特徴がある。スツルバイトは、熱交換装置、パイプでの移送等の重要な運転上の問題をなす（Kruger１９９３）。メカニズムは、ストリッピングプロセスによるアンモニアの除去、及びＣａＰＯ４の形成によるリン（Ｐ）除去である。P及びアンモニア除去はスツルバイトの形成を防ぐ。
Kruger (1993) Struvit dannelse i biogasf llesanl g. Roger WasteSystems AS. 
【００２８】
廃水の濾過
廃水の最終的処理及び膜濾過のためのシステムは、過去１０年間、例えば蒸気の圧縮に基づくプラント(Funki A/S, Bjornkjaer Maskinfabrikker A/S)及び膜プラント(BioScan A/S, Ansager ApS)の形態で示されている。これらのシステムは、一般に１立方メートルのスラリー当たり５０〜１００のＤｋｒ.の高コストを生じる。プラントは、豚スラリーを除いて、他の種類の排泄物を処理することができない。
【００２９】
これらのプラントによって得られる体積の減少は、しばしば５０〜６０％以下であって、いずれの場合の残留物の地面への散布も常套のデバイスに異存することを意味する。従って、これらのプラントは、コストのレベル及び／又は限られた体積減少のために、競争力がない。
【００３０】
しかしながら、これらのプラントのコストレベルを考慮し、確認することは重要である。機械的スチーム圧縮は処理するスラリー１トン当たり約５０ｋＷｈを生じるという、電力の形態のエネルギー使用を考慮することにも価値がある。このことは、濾過すべき水相が塩と最小量の乾燥物質とからなり、それらはスケーリングや詰まりの問題を生じないと仮定して、膜は蒸発技術に競合し得ることを意味する。
【００３１】
参考文献：
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【００３２】
石灰処理(Limecooking)
１００℃以下の温度、従って約１気圧の圧力での熱的及び化学的加水分解によって、バイオガスの生成のために有機物の利用可能性を高めるための１つの選択肢が示される。しかしながら、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンのような複雑な炭水化物はそのような処理によっては完全に加水分解されない。わら、トウモロコシ（maize）及び他の農作物からの繊維は、そのような処理によってはメタンの形成に利用することができない（Bjerreら 1996年; Schmidt及びThomsen 1998年；Schmidt及びThomsen１９９８年；Thomsen及びSchmidt１９９９年；Sirohi及びRai１９９８年）。これらの物質を微生物分解に利用できるようにするために、１００℃以上の適度な温度でのアルカリ石灰処理がよく適する（Curelliら１９９７年；Changら１９９７年；Changら１９９８年）。
【００３３】
この処理は、０．５ミリメートルに裁断された砂糖きびからのセルロース繊維に適用した場合（４％ＣａＯ、２００℃及び１６バール）に、セルロースをより小さな有機酸、例えば蟻酸、酢酸、乳酸等へ分解する。処理したセルロースからのメタンの生成は、純粋なグルコースとしての対応する量の炭水化物の７０％高い（Azzam及びNaser１９９３年）。また、生の農作物は石灰を用いた加熱処理装置（lime cooker）にて処理することができるが、低温である。ホテイアオイをｐＨ１１及び１２１℃にさらすと、最適の結果が達成されることが示された（Patelら１９９３年）。
【００３４】
ＰＡＨの形成とメタン細菌抑制性細菌物質は、高い温度にて形成することができる（Varhegyiら１９９３年；Patelら１９９３年）。しかし、この現象は、熱分解と比較して、石灰を用いた加熱処理に用いた比較的中程度の温度では観察されていない（Azzamら１９９３年）。熱分解の間の温度は、バイオマスが水素、メタン及び一酸化炭素等のガスへ直接分解する程度の高さであるが、残念ながらＰＡＨ及び他の汚染物質へも分解する。
【００３５】
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【００３６】
エネルギー農作物貯蔵(Energy crop silage)
エネルギー農作物の慣習的な使用は主として、燃焼のための固体燃料の形態（木製のチョップとしてのヤナギ、わらまたはホールシード(whole seed)）またはエンジン用燃料（菜種油）である。実験に基づいてビートとわらはエタノールの製造のために使用される（Parsby；Sims２００１年；Gustavssonら１９９５年；Wyman及びGoodman１９９３年；Kuch１９９８年）。世界の他の部分でエネルギー農作物の使用は広まり、多くの研究がなされている。
陸地のならびに海洋および淡水の植物の使用は文献に記載されている（Gunaseelan１９９７年；Jewellら１９９３年；Jarwisら１９９７年）。エネルギー農作物の嫌気的発酵が、バイオマスの他の用途と競合し得ることを示す調査もある（Chynoweth D． P．、Owens J． M．、及びLegrand R．２００１年）。
【００３７】
エネルギー農作物の使用には十分な動機がある。わらの使用は、数年来見られてきたこのコンセプトを実践する方法に統合される。木製のチョップの使用は、経済的で、実用的に実行可能なようである。穀物類を焼却することは、一方では倫理的な物議をかもした。穀物類の生産には、肥料及び殺虫剤の使用ならびに土地からの窒素（Ｎ）の減少を伴う。窒素（Ｎ）は、バイオマスの燃焼の際にも失われる。
【００３８】
参考文献：
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【００３９】
動物の死体等の処分システム。
今日の動物の死体の処分システムは、動物の死体を処理する許可を受けている登録されているプラントによって行われている。死体は、伝統的に動物食餌として用いられてきた肉および骨粉の製造に主として用いられていた。
現今のＢＳＥ危機のために、肉及び骨粉を動物の食料として使用してはならないとするＥＵ委員会から規制され、この慣行は中止となった。
【００４０】
ヨーロッパにおける畜産業者およびその関連業者は、肉および骨粉の代替用途または肉を処分する代替方法を見出す必要に直面した。しかしながら、動物の死体の肉または他の部分に存在する可能性があるＢＳＥプリオンまたは他のプリオンを拡散させる危険性があることによって課される制約のために、このことは困難な作業である。
【００４１】
常套のバイオガスのプラントにおいて、肉及び骨肉または動物の死体を用いることは、確かに勧められるものではなく、部分的にのみ可能である。そのような動物を処理することが認可されたプラントにおける動物の死体の処理は、通常、約１３０℃の温度、約２〜３バールの圧力で２０分の保持時間にて行われる。そのような条件は、常套のバイオガスのプラントでは見出されていない。
【００４２】
以下、従来技術の一部となる特許および特許出願を挙げる。
ＤＥ３７３７７４７は、窒素（Ｎ）をストリッピングするプラントおよび方法を記載している。ＣａＯを排泄物へ添加し、それによってアンモニアをストリッピングし、そのアンモニアは塩酸を含む水溶液に吸収させる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、エネルギー農作物の利用、硫黄溶液中のアンモニアを吸収させること、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４３】
ＤＥ４２０１１６６は、種々の有機廃棄物の並行処理方法であって、廃棄物を種々の量の固体成分を含む３つのフラクションに分ける方法を記載している。固体フラクションは、発酵およびバイオガスの生産の前に均質化される。
発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、エネルギー農作物の利用、アンモニアを硫酸用に吸収させること、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４４】
ＤＥ４４４４０３２は、第１の反応装置内の／を撹拌し、エアレーションして、ｐＨ９．５まで石灰を添加してアンモニアをストリッピングする方法およびプラントを開示している。第２の反応装置では、フェロ塩およびポリマーを含む塩を添加してスラリーを中和し、固形分を沈殿させている。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、エネルギー農作物の利用、硫黄溶液中のアンモニアを吸収させること、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４５】
ＤＥ１９６６１５０６３は、発酵させた排泄物からアンモニアをストリッピングする方法を記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４６】
ＥＰ０２８６１１５は、排泄物を脂肪酸または脂肪酸含有組成物へ添加するバイオガスの製造方法を記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４７】
ＥＰ０３５１９２２は、液体排泄物からのアンモニア、二酸化炭素およびホスフェートのストリッピングを行う方法およびプラントについて記載している。排泄物はタンク車によって農場からプラントへ移送され、そこでスラリーを熱い空気により処理し、アンモニアおよび二酸化炭素の一部をストリッピングする。スラリーの残部を加熱し、ｐＨ１０〜１１まで石灰を添加し、これによってさらにアンモニアをストリッピングし、リン酸カルシウムを生じさせる。ストリッピングしたアンモニアは、酸性溶液によってアンモニウム塩を形成することによって吸収させ、乾燥させて肥料として利用する。デカンター遠心分離機を用いてスラリーから固体部分を分離する。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４８】
ＥＳ２１００１２３は、液体排泄物を清浄化する方法およびプラントを記載している。有機物は分解され、沈殿した固形分はデカンター遠心分離機によって除去される。液体は加えられる酸であり、地面に散布されたり、またはエアレーションおよびアンモニアのストリッピングをさらに行うことによって清浄化される。清浄化された液体は水浄化プラントへ送られる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、初期の工程でのアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００４９】
ＦＲ２５７６７４１は、液体排泄物の発酵によるバイオガスの生産方法について記載している。スラリーは石灰によって処理され、沈殿させた成分は除去される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５０】
ＧＢ２０１３１７０は、バイオガスの製造方法およびプラントについて記載している。第１の反応装置において、有機物質を酸性化し、固体フラクションを除去する。液体フラクションは第２反応装置へ送られ、そこでは嫌気的分解が行われ、メタンガスを生産する。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５１】
ＤＥ１９６４４６１３は、排泄物から固体肥料を製造するための方法を記載している。液体排泄物には、ＣａＯまたはＣａ(ＯＨ)２と共に、バイオガス製造からの基質が添加される。ストリップされたアンモニアは集められる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５２】
ＤＥ１９８２８８８９は、バイオガス製造と共に、収穫した農作物および有機廃棄物の共発酵について記載している。材料は、均質化されて、発酵させられる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５３】
ＵＳ４、０４１、１８２は、有機廃棄物から動物食餌を製造する方法について記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５４】
ＵＳ４、１００、０２３は、メタンガスおよび肥料の製造方法およびそのプラントについて記載している。第１の反応装置において、均質化された材料の嫌気的分解が行われる。これは第２反応装置において加熱され、嫌気的分解およびバイオガスの製造が行われる。肥料は液体として得られる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５５】
ＵＳ４、３２９、４２８は、嫌気的分解、特に種々の生の植物の嫌気的分解用のプラント、および得られるバイオガスの利用について記載している。プラントは、中温的または高温的嫌気性細菌によって生じる分解をベースとしている。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、アンモニアのストリッピング、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５６】
ＵＳ４、５７９、６５４は、有機物質からバイオガスを製造するための方法およびプラントについて記載している。固体材料は加水分解され、酸性化され、そして発酵させられる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５７】
ＵＳ４、６６８、２５０は、エアレーションによって液体フラクションからアンモニアをストリッピングさせる方法について記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、エネルギー農作物の利用、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５８】
ＵＳ４、７５０、４５４は、動物排泄物の嫌気的分解のためのプラント、およびプロセスによって製造されるバイオガスの利用について記載している。プラントは中温的または高温的の嫌気性細菌によって行われる分解をベースとしており、発電機が装備されているローカルガス動力のエンジンを利用する。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、アンモニアのストリッピング、リン（Ｐ）の沈殿、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００５９】
ＵＳ５、０７１、５５９は、排泄物の処理方法を記載している。排泄物には水が加えられ、混合物は酸性化される。スチーム形成によって液体が除去され、もう１つの反応装置にて凝縮され、嫌気的に処理されてバイオガスを生成する。発酵させた液体のフラクションは、嫌気的プロセスによって処理される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６０】
ＵＳ５、２９６、１４７は、排泄物および他の有機成分を処理する方法について記載している。有機廃棄物は発酵させ、それから硝化され、更に脱硝される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６１】
ＵＳ５、３８９、２５８は、半固体および固体の有機廃棄物からのバイオガス製造方法を記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６２】
ＵＳ５、４９４、５８７は、窒素濃度の減少を含む、排泄物の触媒（接触的）処理の方法について記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、アンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
ＵＳ５、５２５、２２９は、高温条件および中温条件にて、有機物質の嫌気的分解のための一般的な方式を記載している。
【００６３】
ＵＳ５、５９３、５９０は、２つのフラクションの液体および固体有機廃棄物の分離および処理と、続く２つのフラクションの分離を記載している。液体フラクションを発酵させ、バイオガスを製造し、さらに沈殿した固体成分を除去し、その一部はプロセスへリサイクルする。固体フラクションは、嫌気的プロセスにおいて処理され、堆肥、肥料または動物の食餌に加工される。固体フラクションは好気性プロセスで扱われ、合成物、肥料または動物の食糧に製造される。製造されたメタンおよびＣＯ２を含むバイオガスの一部は、ＣＯ２吸収によって液体フラクションのｐＨレベルの低下に再利用される。例えばデカンター遠心分離機によって液体フラクションから固体フラクションを沈殿させ、９〜１０のｐＨによって液体からアンモニアがストリッピングされる。廃水は、畜舎の清掃のために使用することができる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６４】
ＵＳ５、６１６、１６３は、窒素を肥料の製造に用いる厩肥の処理方法について記載している。液体厩肥にＣＯ２および／またはＣａＳＯ４を添加し、それによってアンモニアをストリッピングする。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６５】
ＵＳ５、６５６、０５９は、窒素を利用して排泄物を処理する方法であって、多少なりとも硝化することによって肥料を製造する方法について記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。ＵＳ５、６７０、０４７は、有機物質をガスへ嫌気的に分解する一般的手順について記載している。
【００６６】
ＵＳ５，６８１，４８１、ＵＳ５，７８３，０７３及びＵＳ５，８５１，４０４は、スラリーを安定化させる方法および装置について記載している。石灰をｐＨ≧１２まで添加し、全体を少なくとも５０℃にて１２時間加熱する。アンモニアはストリッピングされ、大気中に排出されるかまたはシステム内で再循環される。「プレヒート・チャンバー」およびデカンター遠心分離機およびスラッジの混合を用いて、スラリーを液状に保つことができる。スラッジは地面に散布される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６７】
ＵＳ５，７４６，９１９は、有機廃棄物を、高温嫌気性反応装置で処理した後、中温嫌気性反応装置で処理する方法について記載している。いずれの反応装置でもメタンガスの生成は起こる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６８】
ＵＳ５、７７３、５２６は、液体および固体有機廃棄物を中温プロセスでまず発酵させ、それから高温プロセスで発酵させる方法について記載している。固体成分は加水分解され、酸性化させられる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００６９】
ＵＳ５、７８２、９５０は、全体の均質化、エアレーション及び加熱による生物的廃棄物の発酵を記載している。廃棄物は液体及び固体フラクションに分別される。固体はコンポストにされる。液体は、嫌気的に中温および高温およびプロセスにて発酵させ、バイオガスを製造する。廃水はバイオガス反応装置から均質化プロセスへ再循環する。バイオガス反応装置からの廃水はプラントの浄化装置で処理される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７０】
ＵＳ５、８５３。４５０は、有機廃棄物と生の植物材料からの低温殺菌されたコンポストを製造する方法を記載している。有機物のｐＨをｐＨ１２へ上昇させ、５５℃以上に加熱する。生の植物材料を加えるときにｐＨをｐＨ７〜９．５へ下げる。混合物は発酵させられる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、エネルギー農作物の利用、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７１】
ＵＳ５、８６３，４３４は、サイクロフィル(psychrofil)嫌気的プロセスでの分解によって有機廃棄物を安定させる方法を記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７２】
ＵＳ６，０７１，４１８は、材料の中に好気的領域と嫌気的領域とを導く方法によって、オゾンにより排泄物を処理する方法およびシステムを記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７３】
ＵＳ６，１７１，４９９は、家庭的および産業的廃棄物の発酵を向上させる方法を記載している。廃棄物は、嫌気的に分解されると共にバイオガスを生産し、バイオガスは天然ガスと組み合わせられてガスタービンで利用される。発酵させた材料は水分を取り除かれ、汚泥は焼却プラントへ送られる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７４】
ＷＯ８４０００３８は、バイオガスの製造と、脱ガスされ、安定させられた肥料の製造について記載している。内側の反応装置内で高温分解が起こり、外側反応装置内で中温分解が起こる。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７５】
ＷＯ８９００５４８は、バイオガスの製造においてＣａイオンおよびＭｇイオンを利用することについて記載している。金属イオンによって発泡が抑制される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７６】
ＷＯ９１０２５８２は、ガスを製造し、ガスを洗浄することによって周囲環境へ有害な混合物を拡散させることを防止する方法およびプラントを記載している。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７７】
ＷＯ９９４２４２３は、バイオガスを生産する方法及びプラントを記載している。排泄物からの繊維および粒状物はコンポストにされ、液体フラクションは嫌気的に発酵させられ、窒素がストリッピングされる。ＰおよびＫの塩は逆浸透によって肥料に利用される。発明の多くの特徴はこの文献には記載されていない。このことは、中でも、前処理、例えばアルカリ加水分解、わらを用いることによる動物小屋の快適性、バイオガス製造前におけるアンモニアのストリッピング、スツルバイト生成の防止など、ならびに局所的ガスエンジンにより、または天然ガス用に確立したパイプラインによりバイオガスを使用することに当てはまる。
【００７８】
発明の概要
本発明は、エネルギー農作物を利用する、即ち、農場規模のバイオガスのプラントで、動物の排泄物を嫌気的に共分解する新しい方法を提供する。本発明の方法は、スラリーの分離、すなわち動物の排泄物中の栄養分の再生にも関連する。
本発明は、動物の死体、肉および骨粉等と共に動物の排泄物／エネルギー農作物を共分解して、動物の死体を処分する一方で、農作物や排泄物と共に入る動物の廃棄物から肥料の製造を促進する方法を提供する。
この方法の構成は、ビート、トウモロコシ（メイズ）、クローバー草などの年次飼料農
作物であって、１ヘクタールあたりの乾燥物質収獲量が穀物類よりも高い農作物を利用することを可能にする。飼料農作物は、「生の農作物」としても有用であり、輪作される。エネルギー農作物を製造するための土地以外の組合せを用いる場合の、利用し得るエネルギーについて、本発明のコンセプトによって説明する。
【００７９】
多様な環境の下で、中心となる明白なビジョンは、このコンセプトに基づくバイオガス製造は、将来的に天然ガスを用いる場合と競合し得るものとなり、従って商業的に魅力的であり、補足的なものではないと考えられることである。エネルギー製造がデンマークのエネルギー消費量の実質的な一部、即ち、天然ガスの大規模な使用（年間、約１５０ＰＪ）と同程度を構成し得るということも考えられている。この効果に加えて、環境、動物の快適性（福祉、welfare）及び食品の安全性に関して利点がある。
Parsbyは、エネルギー農作物、特に穀物類の農作物を用いる場合に、年間５０〜８０ＰＪまでエネルギー潜在性があると推定した。短いランではこれには１５００００のｈａの面積を必要とし、長いランでは３０００００のｈａの面積を必要とする。しかしながら、バイオガスプラントにおいて分解されるべきトップを含むビートについて、１５トン／ｈａの乾燥物質収獲量に基づくと、エネルギー潜在性は年間約１００ＰＪになる。共分解された排泄物からのエネルギーがこれに加えられる（約２５ＰＪ）。ビートの新しい品種を用いると、乾燥物質の収獲量は、現在のレベル、すなわち１ヘクタール当たり２５トンのオーダーを実質的に越える可能性もある。
【００８０】
発明の核心は、向上したバイオガスの生産、アンモニアのストリッピング、ならびに、その後の場合による、分解およびストリッピングされた残物（廃水）のさらなる使用及び加工が可能な、プロセスの組合せにある。
発明の核心が、より簡単で、しっかりしたプロセスを本発明の核心と一体化できることが特徴的である。常套のプラントと比べて、顕著なエネルギー性能および経済的性能を有する簡単でしっかりしたエネルギープラントが達成される。エネルギープラントは、動物の保有物及び農地の管理と更に統合される。従って、本発明は多くの特徴を有する。
第１の好ましい特徴では、動物の微生物および寄生病原体、例えばカンピロバクター属、サルモネラ属、イェルシニア属、回虫および類似の微生物および寄生有機体を空気中および農地に拡散させること、ならびに感染を防止することに適用し得ることである。
【００８１】
第２の好ましい特徴では、動物の排泄物、食餌、屠殺場廃棄物、肉及び骨粉等に含まれるＢＳＥプリオンを減らすことに適用できる。これは、前処理と分解の組合せによって達成される。この特徴の一部として、本発明は動物の死体、屠殺場廃棄物等を扱うために、動物の死体に含まれている栄養分を肥料として利用することの可能性を提供する。本発明の方法の間に、動物の死体、肉および骨粉、ならびに排泄物、食餌、屠殺場廃棄物等に含まれるＢＳＥプリオンを減らすことおよび／または除去することが、廃棄物を処理する本発明の方法の要件である。これは、前処理と分解の組合せによって本発明によって達成される。この手順は、中央プラントで動物の死体を処理し、種々の生成物、例えば主として動物食餌として使用される肉および骨粉を生成するという、現行の手順（しかしながら、今日ではＥＵ委員会によって禁止されている）の代わりとなる方法である。
第３の好ましい特徴では、動物排泄物から主要な栄養分の窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）を分離し、その栄養分を商業的な品質の肥料生成物へ再生させるために発明が適用される可能性がある。
【００８２】
第４の好ましい特徴では、動物排泄物、エネルギー農作物、農作物の残留物及び他の有機廃棄物のすべてのタイプを含む広範な有機物質から大量のバイオガスを製造するために本発明を適用することができる。
第５の好ましい特徴では、動物小屋で飼っているときに最適な動物の快適性および健康を確保し、同時にアンモニアのようなダストおよびガスの放出を減らすことに適用できる。これは、動物小屋の中を通して廃水で洗い流すか、または再循環させることによって達成される。
第６の好ましい特徴では、本発明の利点の全範囲からの利点に、本発明の様々の特徴を関連付けて適用することができる。
それ以上の好ましい特徴では、記載する１又はそれ以上の特徴と本発明の核心との組合せが好ましいとすることができる。
【００８３】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の好ましい態様の１つを示している。この態様では、家畜、例えばブタ、牛、馬、山羊、羊、及び／又は家禽、鶏、七面鳥、アヒル、カモなどを含む動物の飼育のための小屋または畜舎（１０１）において生じる排泄物、好ましくはスラリーの形態の排泄物を、第１の前処理タンク（１０２）および／または第２の前処理タンク（１０３）の一方へまたは両方へ移送する。
作用原理は、１つの態様では、排泄物、好ましくは、水、例えば小屋または畜舎の清浄化に用いた廃水を含むスラリーの形態のものを、ストリッパータンクを含む第１の前処理タンクへ送り、そこではストリッパータンクへ、例えばＣａＯおよび／またはＣａ(ＯＨ)２を添加することによってアンモニアをストリッピングする。しかしながら、スラリーへＣａＯおよび／またはＣａ(ＯＨ)２を添加することは、スラリーを第１の処理タンクかストリッパータンクに入れる前に行うこともできる。
【００８４】
ＣａＯおよび／またはＣａ(ＯＨ)２の添加と同時に、またはより遅い段階で、ストリッ
パータンクを含む前処理タンクを、ストリッピングおよび／または加熱に付し、ストリッピングした窒素（Ｎ）またはアンモニアは別のタンク（１１１）に貯蔵する前に吸収させることが好ましい。アンモニアを含むストリッピングされた窒素（Ｎ）は、貯蔵のための別のタンクへ送られる前に、第１の処理タンク内に含まれるストリッパータンクの塔へ吸収することが好ましい。嫌気的発酵の間に、微生物によって分解すること困難な有機物質は、上述のようなストリッパータンクを含む第１の前処理タンク（１０２）へ送られる前に、第２前処理タンク（１０３）で前処理をされることが好ましい。そのような有機物質は、例えば大量のセルロースおよび／またはヘミセルロースおよび／またはリグニン、例えば有機物質、例えばわら、トウモロコシを含む穀物類、穀物類廃棄物、及び他の固体の有機物質等の乾燥重量に対して、５０％（w／w）以上のセルロースおよび／またはヘミセルロースおよび／またはリグニンを一般に含む。アンモニアを含む窒素（Ｎ）は、前処理をされた有機物質から続いてストリッピングされる。
【００８５】
第１のそして第２前処理タンクでは、スラリーは熱及びアルカリ加水分解に付される。しかしながら、温度および／または圧力は、第２前処理タンクではかなりより高い。これは高圧に耐えることができる閉じたシステムとして、好ましく設計されている。
最後に、上述のように前処理に付されたスラリーは、少なくとも１つの高温反応装置および／または少なくとも１つの中温バイオガス反応装置（１０６）へ送られることが好ましい。スラリーは、バイオガス、即ち主にメタンから成り、場合によって二酸化炭素のより小さいフラクションを有するガスの生産に付随する反応装置内で、嫌気的に分解される。バイオガス反応装置（複数可）は、好ましくは有機物質の基質からのエネルギーの向上した生産のためのエネルギープラントの一部を構成することが好ましい。
バイオガスはガスエンジンへ送ることができ、このエンジンから発生するエネルギーはストリッパータンクを加熱するために使用することができる。しかしながら、バイオガスはまた、各家庭及び工業的顧客に供給するための商業バイオガスのパイプラインシステムに送ることもできる。
【００８６】
固体および液体を含むスラリーの形態である嫌気的発酵からの残物は、好ましい態様では、少なくとも固体と液体を分けるためのデカンター遠心分離機（１０７）へ送られることが好ましい。この分離の１つの結果物は、ほぼリン（Ｐ）で構成される少なくとも半固体状フラクション、例えば５０％（w／w）以上のリン（Ｐ）を含む半固体状フラクション（１１２）である。同じ工程（１０７）で、または、もう１つのデカンター遠心分離機の分離ステップ（１０８）で、ほぼＫ（カリウム）で構成される少なくとも半固体状フラクション、例えば、好ましくは５０％（w／w）以上Ｋ（カリウム）を含む少なくとも半固体状フラクション（１１３）が得られる。これらのフラクションは、好ましくは噴霧乾燥工程またはスラリー乾燥工程を含む乾燥工程の後で得られる粒状物の形態であって、商業的肥料（１１０）に直ぐに用いることができる商業的に受け入れられる純度のリン（Ｐ）及び／又はカリウム（Ｋ）を含むことが好ましい。そのような肥料は農作物か農業用地に散布し得る。デカンター遠心分離機の分離ステップから得られる液体（１０９）、例えば廃水も農業用地に散布することができ、または、畜舎もしくは動物小屋へまたは下水の処理システムに送られることができる。
更なる態様では、第１の前処理タンクに、発酵性の有機物質を含むサイレージタンク（１０４）から生じる有機物質を供給することができる。第１の前処理タンクへのそのような有機物質の供給は、例えば貯蔵所からガスを取除くことができる高温発酵タンクのような好気的発酵を含むステップを含み得る。さらに、例えば農業用地（１０５）から生じ得る農作物廃棄物およびわらを畜舎または動物小屋へ送り、その後第１および／または第２の前処理タンクへ送ることもできる。
【００８７】
図２は、図１と実質的に同じ態様であるが、デカンター遠心分離機による分離の後でリン（Ｐ）のみを集め、廃水の形態の水を、窒素（Ｎ）の除去、臭気の除去、および残存する固形物の大部分の除去を行ってさらに清浄化するために別のタンクに集める点で異なっている。これは例えば好気性の発酵によって行うこともできる。カリウム（Ｋ）をこの段階で液体から分離することもできる。
図３は、本発明のバイオガスとスラリー分離システムの組合せへの簡単なアプローチを構成する態様を説明する。この態様では、バイオガスの発酵装置は使用せず、第１の（１０２）および／または第２の（１０３）の前処理タンクにおける前処理から得られる固体を、分離タンク（１１１）におけるアンモニアを含む窒素（Ｎ）のストリッピング及び回収に続いて、デカンター遠心分離機の分離（１０７および１０８）に付している。リン（Ｐ）およびカリウム（Ｋ）を含む別々の少なくとも半固体状のフラクション（１１２および１１３）が得られる。
図４は、図３で説明した態様のようにデカンター遠心分離機の分離の後で、カリウム（Ｋ）を分離しない態様を示している。続いて集められる廃水からのカリウム（Ｋ）の分離は可能である。
図５および６は、本発明のシステムの好ましい態様を説明する。個々の部材は詳しくここに記述されている。
【００８８】
本発明のそれ以上の好ましい態様を、以下説明する。
発明の説明
本発明の好ましい態様を、以下に説明する。
【００８９】
第１の特徴（衛生処理）
第１の特徴は、ブタおよび牛などの家畜を含む動物を飼育するための畜舎または小屋である第１のデバイス、及び／又は主としてアンモニアをストリッピングし、物質の前処理を行う第２のデバイス、及び／又は主として物質からの向上したエネルギー生産のためのエネルギープラントである第３のデバイスを有するシステムである。
このシステムは、動物小屋及びストリッパータンク及びバイオガス反応装置から成ることが好ましい。更なる成分は、スラリーへＣａＯまたはＣａ(ＯＨ)２を添加するデバイス、例えば硫酸をベースとして操作される吸収塔、アンモニア濃縮物のための貯蔵タンクおよび分解されたスラリーのための貯蔵タンクを含むことができる。
【００９０】
製造されたバイオガスはガスのモーター及び発電機で電流および熱をつくるために用いられることが好ましく、電流は電力網へ販売されることが好ましく、熱はスラリーおよび／または動物小屋の加熱のために用いられることが好ましい。本発明のエネルギープラントは、プラントで扱われる単位物質当たりのエネルギー生産に関して顕著な性能を有する。顕著な性能は、動物の排泄物または他の有機物質のいずれであっても、分解すべき物質の前処理と、嫌気的分解の前の物質からのアンモニアのストリッピングとを組み合わせることによって達成される。
本発明に伴う利点は、以下に詳細に説明する。本発明の衛生処理の中心事項の１つは、以下に詳細に説明する多くの個々の前処理を、単独でまたは組み合わせてなる前処理である。
【００９１】
動物小屋からのスラリーの回収に続く前処理は、次のステップのいずれか又はそれ以上を含むことができる：１）アンモニアのストリッピング、２）有機物の加水分解、３）スラリーの衛生処理、４）泡の形成の減少、５）凝集、６）リン（Ｐ）の沈殿、及び７）スツルバイト形成の防止。
作用原理は、ＣａＯまたはＣａ(ＯＨ)２を添加することによってアンモニアがストリッピングされるストリッパータンクへ、スラリーを第１の装置から送り、ストリッピングし、タンクに貯蔵する前に塔内で熱を吸収することである。同時に、好ましくは石灰を用いた加熱処理装置を用いて、スラリーを熱及びアルカリ加水分解に付する。最後に、前処理されたスラリーを、１つまたは２つの高温／中温のバイオガス反応装置から成る第３のデバイスへ送り、バイオガスの生産下、即ち主にメタンから成り、より小さなフラクションの二酸化炭素を含むガスの下で、嫌気性に分解する。バイオガスはガスエンジンへ送られ、ストリッパータンクを熱するためにこのエンジンからの熱は使用される。製造された電流は電力網へ販売される。
【００９２】
わらおよび場合によりオガクズは牛および家禽の畜舎からの厩肥の重要なフラクションであるので、バイオガスプラントのメタン生産のための物質として最適に使用する前に、これらの排泄物の特定の前処理をする必要性がある。この点に関して、石灰を用いた加圧・加熱処理は１つの好ましい前処理方法を提供する。この技術によって処理される厩肥は、メタンの生産のためのより効率的な方法として利用することができ、向上したバイオガスの生産が得られる。さらに、尿酸及び尿素がアンモニアへ解離し、蛋白質および他の物質が分解すると考えられる。これによって、厩肥からの無機窒素をアンモニアストリッピングプロセスによって窒素（Ｎ）濃厚物に集めることができることが確保される。
【００９３】
従って、農業の農作物への厩肥および家禽の排泄物（鶏糞）に窒素（Ｎ）の利用性は大幅に高められる。本発明によるバイオガス及びスラリー分離プラントにおいて処理される他の肥料のための場合と同様に、潜在的な利用効率はおよそ９０％へ高められ得ると推定される。
別法として、家禽排泄物を、ストリッパータンクへ送る前に、第１の高温反応装置および中温反応装置において分解することは好適であり得る。このことは排泄物の品質に依存し、その程度は２つの異なる処理による尿酸の解離の程度である。このことはプラントのある程度の作動時間の後で得られる経験によって明らかになるであろう。このことは、多様な種類の排泄物およびエネルギー農作物を処理することができるプラントの融通性に非常に重要である。
【００９４】
浸軟装置（マセレーター：ｍａｃｅｒａｔｏｒ）が装備されており、耐食性および耐酸性のスチール製であるスクリューコンベヤーによってバイオマスを石灰を用いた加熱処理装置へ移送し、そこで物質はスチーム注入によって１８０〜２００℃へ加熱されるので、技術的構成は比較的簡単である。圧力は、物質全体を処理するために必要な５〜１０分間の間に、１０〜１６バールになる。
構成される装置は、１００℃〜２００℃の温度インターバルで温度および圧力を形成することができるように構成される。これによって、エネルギーの使用、タールの生成および技術的パラメーターに妥当な考慮を払って、本発明によってプラント内で分解すべき種々のバイオマスに対して処理を調整することができる。
【００９５】
泡の発生はバイオガスプラントにおいて共通の問題を呈する。バイオガスプラントにおける泡の発生を制御するための１つの好ましい選択は、例えば、特にエネルギー農作物から大量のバイオマスが供給された場合、菜種油であって、これは発泡制御に加えて、メタンガス生成のための基材となる。多くの塩と同様に、Ｃａイオンも非常に有効である。本発明の１つの好ましい発泡制御手段は、上述した他の効果に加えて、Ｃａ(ＯＨ)２および／またはＣａＯである。スラリーにＣａイオンを補うことは、凝集体の生成を促進し、有機性粒状物への細菌の付着、従って嫌気的分解の効果を促進すると考えられている。
【００９６】
従って、ガス生成が非常に大量であることによって、プロセスにおいて追加的な発泡制御及び／又は凝集が必要となる場合、発酵装置にＣａ及び／又は菜種油が直接的に供給される。Ｃａ(ＯＨ)２またはＣａＯを添加すると、ＣａＣＯ３として重炭酸塩が沈殿することにつながる。これによって溶液中および気相中におけるＣＯ２濃度が低下し、二酸化炭素の放出が減少することによって泡の形成を低減させることに役立つ。
アンモニアのストリッピングおよびスラリーの衛生処理に関連して、Ｃａ(ＯＨ)２またはＣａＯを添加することによって、正リン酸塩、即ち溶解したリン（Ｐ）（ＰＯ４３−）の沈殿を導くことができる。これらのリン（Ｐ）粒状物は、他の凝集物と同様にスラリー中に懸濁させることができる。Ｃａを使用すると化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が限られた程度で減少するが、このことはＣａが正リン酸塩よりも他の塩を沈殿させることを意味する。
【００９７】
種々の有機廃棄物間の化学的な差異とは無関係に、簡単な熱処理、特にアルカリ加水分解と組み合わせた熱処理が、ガス生成の増大を導くと考えられている。さらに、前処理の間の高温と高いｐＨとの組合せによって、高温条件または中温条件かどうかにかかわらず、嫌気的分解のみの場合と比べて、有機物質のより効果的な衛生処理がもたらされると考えられる。
デンマーク国の環境およびエネルギー省（the Danish Ministry of Environment and Energy）による法規制第８２３号では、制御された衛生処理は７０℃にて１時間の滞留時間であることが規定されている。これを考慮すると、２つの続く嫌気的分解（高温条件および中温条件）の前における７０℃にて１週間の滞留時間という本発明の好ましい態様による処理は、既知のすべての獣医学的及び／又はヒトに関連する細菌および動物原性感染症の病原体を十分に除去すると考えられる。好ましくは、ＢＳＥプリオンは少なくともその数が著しく減少する。
【００９８】
全体の結果としては、スラリー中のすべての感染性の有機体を除去し、従って排泄物を地面に適用する場合に周囲環境に拡散しないことになる。これによって、動物小屋などを清潔に保つために、第１のデバイス（動物小屋）を分解したスラリーで洗い流すことなどが可能となる。動物の間の交差伝染はこうして防がれる。さらに、動物および動物小屋の濯ぎに廃水を用いることによって、臭気、ダストおよび感染性物質が大気中に放出されることを防止する効果も得られる。追加の水を伴うスラリーは、地面への散布が許容される時期まで貯蔵されないため、このことは可能となる。窒素（Ｎ）を含まないスラリーは、一年中地面に散布することができる。
しかしながら、第１の特徴において、その後に農地に散布することができるために好ましいことは、前処理であり、従ってスラリーの殺菌処理である。
【００９９】
本発明が、特許性のある発明のそれぞれまたはそれらの組合せからなる種々の特徴に関連することは明らかであろう。以下の記載は、本発明の１つの特徴のいろいろな個々の部分（要素）の説明である。それらの要素の概要は、図５および６に示している。
選択した要素によって、本発明の他の特徴のための基礎を形成することができると理解できるであろう。本発明は、以下に記載する要素のリスト全体を組み合わせたものに限定されるものではない。本発明の他の要素が以下に記載する特定の要素にのみ関連することもあり得るということは明らかであろう。そのような特徴には、窒素（Ｎ）及び／又はリン（Ｐ）及び／又はカリウム（Ｋ）の濃厚化用デバイス；ストリッパータンク、石灰を用いた加熱処理装置及び発酵装置の部品をベースとするエネルギー生成；そして動物の快適性／廃水の処理等が含まれるが、これらに限られる訳ではない。
中でも衛生処理の特徴に関連する以下の特徴は、以下に説明する要素のすべてを含むことを必ずしも必要とはしないと理解されたい。衛生処理に関連する特徴は、以下に記載する要素のいくつかのみの組合せを有するとも理解されたい。
【０１００】
動物小屋
動物小屋（要素番号１）は、グリーンファーム・エネルギー(GreenFarm Energy)・プラントにおいて、好適な処理、最適なスラリー管理、動物の快適性および小屋内の従業者への最適な労働条件、最適な食料安全性および食料品質、ならびに外部環境への放出（アンモニア、ダスト、臭気、メタン、一酸化二窒素及び他のガス）を低減するという機能を果たす。
小屋のシステム（ハウジングシステム）は、年間で２５０の家畜単位を生産するように構成された合計１０のセクションの又はそれ以上のプラントにてバイオガス生産を行う小屋(early weaning house)で構成することができる。各セクションは、例えば６４０匹の子ブタ（７〜３０キログラム）または３２０匹の肉用ブタ（３０〜９８キログラム）を飼育可能である。
【０１０１】
毎年約１００００ｍ３の量のスラリーが製造されると予測できる。この量に加えて、５〜１００００ｍ３の量の処理水が小屋にリサイクルされる。次の主要な条件はハウジングシステムによって満たされることが好ましい：
１）２つの環境システム：ブタ小屋は２つの環境システムとして設計されることが好ましい。ブタ小屋の後端部には、覆いの下側の比較的暖かい環境と小屋の残りの部分の比較的冷たい環境との間で選ぶ機会をブタに提供する、被覆面積を調節可能な覆いが設けられている。温度差は５〜１０℃の範囲である。
【０１０２】
子ブタがおよそ３０キログラムへ育った場合、動物小屋の温度を一般により低い温度とするように被覆面積を用いる。ブタを被覆の下で暖かく保つこともできる。より低い温度を可能にすることによって、より冷たい環境の間に、換気をまた高めることが可能である。
２）居住(Occupation)：ブタは自動化装置からわらを供給されることが好ましい。ブタは自ら自動化装置からのわらを選ぶので、探したり掘ったりする行為は刺激される。わらはエネルギープラントのエネルギー源としても役立つ。
【０１０３】
３）加熱：エネルギープラントからの熱は動物小屋へリサイクルすることが好ましい。熱は２つの別の循環システムによって提供されることができる。１つの循環は、３０〜３５℃の覆いの下側に小さな快適な環境をブタに与え、床を乾燥した状態に保ち、床の細菌の成長を減らす。もう１つの循環は小屋の壁に沿うパイプによって小屋全体の空間へ熱を提供する。２番目の循環は換気制御に接続されている。
４）シャワー：シャワーは、総床区域の１／４をカバーするスラット全体に形成することが好ましい。このことによって、ブタに固い床よりもスラット上に糞尿をする動機が与えられる。シャワー水は、糞尿を水路に洗い流し、悪臭、アンモニアの損失等を防止する。きれいな固体床は、サルモネラ、ラブソニアなどの糞尿中の病原体を実質的に低減する。
【０１０４】
５）フラッシング：排泄物水路は好ましくは１日数回洗い流される。水路を洗い流すことによって、エネルギープラントからプロセス水が供給される。排泄物はバルブを通して中央水路へ送られる。
６）水路の設計：Ｖ字形状の水路の使用によって排泄物の表面積は減り、水路を最適に洗い流すことが同時に達成される。これは動物小屋からの放出を減少させるための核心である。
【０１０５】
７）換気：最大換気量の２０％が、スラットの下側およびスラットを通して、二重のＶ字形状水路の間の中央換気小屋へ送られるように、換気は設計される。１年の６０〜８０％は、最大換気量の２０％でアンブル換気を提供するのに十分である。
８）給餌：食餌を無制限に供給する湿潤式給餌装置によって、食餌を供給する。
【０１０６】
スラリー回収タンク
スラリー回収タンク（要素番号２）の機能は、動物小屋の毎日のフラッシングからのスラリーを集めて、メイン受入タンクへポンプ送りする前の緩衝機構としてはたらく。スラリーは重力によって回収タンクへ送られる。容積は、例えば５０ｍ３のようないずれかの適当な大きさであってよい。タンクはコンクリート製であって、小屋からのスラリーを重力によって回収タンクへ送ることができるように、動物小屋の床下に配することができる。
【０１０７】
メイン受入タンク
回収タンクからのスラリーはメイン受入タンク（要素番号３）へポンプ送りすることが好ましい。他の農場／プラントからの受入タンクに他の種類の液体排泄物／廃棄物を加えることもできる。ミンクスラリー、牛スラリー、糖蜜(molasses)、発酵残渣、貯蔵牧草などが選択肢である。受入タンクへの移送はローリー車によって行われ、受入タンクへ直接的に入れられる。体積／容量は、例えば約１０００ｍ３のようにいずれかの適当な大きさであってよい。ストリッパータンク内のレベルによって、受入タンクからのスラリーをポンプ送りするポンプを制御することが好ましい。供給量の調節は手動または自動であってよい。最大容量は周囲環境に基づいていずれかの適当な大きさであってよい。
【０１０８】
ＣａＯの添加
スラリーが受入タンク１からストリッパータンクへポンプ送りされる場合、ｐＨを高めるためにスラリーへ石灰が加えられる。石灰の添加は、３０〜６０ｇＣａＯ／ｋｇＴＳを添加するように調節することが好ましい。石灰は、ローリー車からサイロの中へ吹き込むことができるように、粉体の形態で供給することが好ましい。サイロの体積／容量は、例えば約５０〜７５ｍ３であってよい。３０−６０ｇ／ｋｇＴＳの供給量は、６％ＴＳで３．５ｍ３／ｈのスラリー容量で、１時間あたり約６〜１２ｋｇＣａＯに対応する。
スラリー（６％ＴＳ）へ直接添加された場合、石灰供給量は約６０ｇ／ｋｇＴＳの収量（１時間あたり約８．８キログラムのＣａＯ）である。しかし、アルカリ加圧殺菌および加水分解装置へ、石灰を直接的に添加することも好ましい。石灰を加圧装置へ直接的に添加する（Ｅ−媒体は２０〜７０％ＴＳを保持する）場合、石灰供給量は約３０〜６０ｇ／ｋｇＴＳであって、６０ｇ／ｋｇｄ.ｍ.は１バッチあたりＣａＯ３４２キログラムに対応し、３０ｇ／ｋｇｄ.ｍ.は１バッチあたりＣａＯ１７１キログラムに対応する。
【０１０９】
ハカリ装置
ハカリ（要素番号５）は、入って来るＥ−媒体（energy containing organic material、エネルギーを含んでいる有機物質）の重量を計測する。供給者は、プラントへ供給される媒体の種類、例えば厩肥、エネルギー農作物等の種類を特定することが好ましい。
特定はコントロール・パネル上で適切なＥ−媒体を選択することによってなされる。供給者のパネル表示に従って、受け入れるＥ−媒体の特性を含めて重量が記録される。
各Ｅ−媒体をこのようにして特定して制御する（アルカリ加水分解参照）：
・エネルギーポテンシャル
・要求される加熱時間
・要求される保持時間
【０１１０】
厩肥およびエネルギー農作物用の受入ステーション
受入ステーション（要素番号６）は、例えば家禽または他の動物からの厩肥ならびにエネルギー農作物を受け入れる。ステーションは、床に複数のスクリューコンベヤーが装備されている大きいサイロであることが好ましい。ローリー車はサイロにＥ−媒体の荷物を直接的に入れる。体積／容量は、例えば年間で約９８００トンのＥ−媒体（約５１．５％ＴＳ）のようにいずれかの適当な大きさであってよい。サイロの体積は、３日間の容量（６５ｈ）に対応して、数立方メートルから約１００ｍ３（立方メートル）であってよい。
材料はコンクリート／スチールであることが好ましい。
【０１１１】
エネルギー農作物用サイロ
エネルギー農作物用サイロ（要素番号７）は、エネルギー農作物の貯蔵手段を提供する。農作物はサイレージ（貯蔵牧草）として貯蔵することが好ましい。体積／容量は、例えば５０００〜１００００ｍ３であってよい。サイロは閉じた区画であってよく、そこからのサイレージ液を集めて、受入タンクへポンプ送りする。
厩肥およびエネルギー農作物用の移送および均質化システム
厩肥及びエネルギー農作物用の移送および均質化システム（要素番号８）は、受入ステーションの床のスクリューコンベヤーからＥ−媒体を受け入れる。Ｅ−媒体は更なるスクリューコンベヤーによって加熱処理装置へ送ることができ、同時に、一体化浸軟装置によって浸軟されることが好ましい。体積／容量は、約１．５ｍ３Ｅ−媒体または８２００トンＥ−媒体／年を含む条件の下要求されるような、いずれかの適当な大きさであってよい。移送および均質化システムの容量は、約３０ｍ３／時間以上であることが好ましい。３つの基本的なパラメーター、即ち、体積、体積あたり重量、及び時間によってＥ−媒体の制御を行う。これらのパラメーターから、単位時間あたりの体積、時間および総体積および重量が決められる。
【０１１２】
アルカリ加圧殺菌および加水分解装置
アルカリ加圧殺菌（または滅菌）および加水分解装置（要素番号９）は、２つの主要な目的を提供する。１つは、特に種々の家禽の厩肥または他の動物の生成物の中のＥ−媒体における細菌性病原体を除去することであり、もう一つは、同時に、厩肥を発酵装置内で微生物分解に利用できるようにするため、厩肥の構成要素を加水分解することである。ＢＳＥプリオンがプラントに導入された廃棄物中に存在する場合、装置はＢＳＥプリオンを除去するかまたは少なくとも実質的に減らすかすることが好ましい。そのような廃棄物には、消費はされなかった動物の処理から得られる肉、骨粉、動物脂肪または同様の生成物が含まれる。
【０１１３】
加圧殺菌装置の充填は、ハカリ装置について規定するようにＥ−媒体の種類に応じてＥ−媒体を移送する移送および均質化システムによって提供される。加圧殺菌装置は、中央にスクリューを有し、２つの同等の装置、即ち、２つの長いパイプ状の水平チャンバーからなる。２つのパイプは、下側のパイプへの容易な装入を提供するように、一方の上側に他方が取り付けられる。装置は、下側部分にて中空のケープによって覆われている。ケープは、ケープの下側でスチームから媒体へ熱を送ることができる。
石灰は、ＣａＯサイロから上側の処理装置へ、例えば１バッチあたり３４２キログラム加えられる。
下側のパイプは、上側の装置から予備加熱されたＥ−媒体を受け取る。
【０１１４】
下側の装置は、２５ｍ３の小さなミキサータンクへ送られる。ここで、Ｅ−媒体は、受入タンク１からのスラリーと混合され、混合物はその後ストリッパータンクへポンプ送りされる。
２本のパイプの下側の混合容器にＣａＯを直接加えることができるように、ＣａＯチューブはバイパスを有している。混合チャンバーは、殺菌したＥ−媒体と受入タンクからの未処理スラリーとを混合し、均質なバイオマスを提供し、Ｅ−媒体の熱を再利用するために用いられる。
【０１１５】
重要なプロセスパラメータは、Ｅ−媒体の乾燥物質含量、温度、圧力及びｐＨである。広範な可能性ある組合せから、最適なパラメータの設定は、１６０℃の温度、６バールの圧力、約３０％の乾燥物質含量、および約１２のｐＨである。
殺菌装置内の保持時間は、以下の数段階：１．充填時間；２．上側パイプの予熱時間；３．下側パイプの加熱時間；４．選択した温度および圧力の保持時間；５．圧力解放の時間；６．排出時間、および７：ＣＩＰ時間から成っている。
【０１１６】
充填段階はＥ−媒体を加圧殺菌装置へ移送し、添加するスラリーとそれを混合するために必要な時間から成る。充填時間は約１０分である。Ｅ−媒体の充填後、６バールにて１６０℃へ加熱される。予熱は上側パイプで起こり、最終的加熱は下側パイプで起こる。加熱時間は、約３０〜４０分と考えられる。望ましい温度及び圧力の保持時間は、約４０分である（１６０℃、６バール）。
圧力解放時間は約１０分である。圧力はストリッパータンクへ解放される。
排出はスクリューコンベヤーを運転することによって達成される。
ＣＩＰ時間、清浄化は場合によって行い、一般的に必ずしも必要ではない。
加圧処理装置の体積は１装置につき１０ｍ３であり、充填の程度は約７５〜９０％であ
る。混合容器の体積は２５ｍ３である。
【０１１７】
運転条件の例を以下（表１）に示す。
【表１】
0005519893.tif 000002
【０１１８】
Ｅ−媒体を記録する供給者用のパネルでは、殺菌装置の制御のために以下の事項を規定することが好ましい：Ｅ−媒体の重量、体積及び種類。
加圧処理装置へ移送する各Ｅ−媒体を規定することは可能である：
−各Ｅ−媒体のためのエネルギーポテンシャル
−必要な加熱時間
−必要な保持時間
−必要なスラリーとの混合時間、
−Ｅ−媒体による必要なエネルギーの使用
−レーダー／マイクロ波ゲージからの信号、充填の程度
−オペレータによる視覚的モニタリングによる経験的に基づく値
【０１１９】
加圧殺菌されたＥ−媒体および未処理スラリー用の混合タンク
加圧装置における殺菌および加水分解の後で、処理されたバイオマスは、好ましくは加圧装置の下側に配されている混合タンク（要素番号１０）の中へ膨張させられる。ミキサータンクの中へ膨張させる前にストリッパータンクのバイオマスへ熱を移し、アンモニアを集めるため、過剰な圧力（蒸気）はストリッパータンク内に解放される。
ミキサータンクの目的は、受入タンクからの冷たい未処理のスラリーに熱い殺菌したＥ−媒体を混合して、熱伝達（熱の再使用）と２つの媒体の混合を達成することである。
体積／容量は、例えば約２５ｍ３である。断熱ガラスファイバーを含めて、いずれかの適した材料を使用することもできる。動作温度は一般に約７０〜９５℃である。
【０１２０】
液体バイオマス用のタンク（要素番号１１）内に含まれる液体バイオマスは、プラント全体のスタートアップ段階の間、十分なバイオガス生産を確保するために用いられることになる。しかしながら、そのような液体バイオマスが利用できるときに、場合によって使用することもできる。液体バイオマスには、例えば、魚油及び動物脂肪または植物脂肪（植物油）が含まれる。発酵残渣および糖蜜を用いることもできるが、これらは水分含量が比較的高く、従って、物質１キログラム当たりの潜在的エネルギーが低いため、あまり好ましいものではない。
体積／容量は、一般に約５０ｍ３であり、タンクの好適な材料はステンレス鋼である。タンクの内容物は、液体及び最大で５ｍｍの粒子寸法を有する固体であることが好ましい。発酵装置への供給ポンプと同様に、温度制御のために加熱装置及び撹拌装置が設けられていることが好ましい。油状または脂肪状のバイオマスを発酵装置の中へポンプ送りすることができるように、温度は最低で７５℃であることが好ましい。
【０１２１】
ストリッパーおよび衛生処理タンク
ストリッパーおよび衛生処理タンク（要素番号１２）は、以下の媒体：
−受入タンク１からのスラリー、および／または
−加圧処理装置からのＥ−媒体、および／または
−液体バイオマスタンクからの液体バイオマススラリー、および／または
−デカンターからの、又は可能であればＫ分離の後の廃水
を受け入れることが好ましい。
タンクの目的は、受入タンク１からのスラリーを加熱することによって、加圧処理装置において用いられる熱を再生することであり、従って、発酵装置への均質なフィードを製造し、発酵装置へ供給する前にｐＨを制御し、およびスラリーを殺菌することである。
ストリッパーおよび衛生処理タンクはアンモニアをストリッピングし（工程Ｉ）、最終的なストリッパープロセスと共通である吸収塔へガスを送る（工程ＩＩ）。微生物病原体は除去され、媒体／スラリーは嫌気的分解のために準備される。
【０１２２】
ストリッパーおよび衛生処理タンクについて現在の好ましい形態の１つは以下の通りである：
底部／床
−コンクリート被覆される円錐形状であって、下向きに２０度の角度をなしている。
−撹拌は弱く／砂はマムート(mammut)ポンピングシステムに従って床から除去される。
−底部には砂フィルターが配され、外側の配管を通して排出することができる。フィルタを通してタンクの内容物を排出することもできる。
頂部／天井
−円錐形状で、（泡を封入した）イソフタル酸系ポリエステルにより挟まれ断熱されている。円錐形の角度はおよそ１０度である。
−撹拌プロセスからの泡の生成を防止するための散水（drizzle）システムが設けられる。
−最適な均質化、最適なアンモニアの蒸発および媒体中の熱の最適な分配を確保するために、円錐形状の頂部に低速撹拌システムが配されている。
−吸収装置への配管内で湿潤空気によってアンモニアは移送される。
【０１２３】
側部／壁
−円筒形状で、（泡を封入した）イソフタル酸系ポリエステルにより挟まれ断熱されている。
−媒体を加熱するために、タンク内側はおよそ６００メートルの５／４インチパイプが円筒管形状に取り付けられている。
−加熱プロセスを制御するための伝熱手段（temperature transmitters）が設けられている。
−媒体への酸供給を制御するためのｐＨ計測装置が設けられている。
−底部の外側円筒壁部には、断熱されたバルブ／ポンプ室が設けられている。
−タンクの中程には、アンモニア蒸気ディフューザが設けられている。アルカリ殺菌および加水分解装置にて生成したアンモニア蒸気を媒体中へ拡散させる。
体積／容量：シリンダー壁は約１２ｍの内側直径を有し、９ｍの高さを有している。このことは、底部の円錐形状部を含めて、タンクは約１０００ｍ３の容量を有することを意味する。
【０１２４】
スラリーおよびＥ−媒体の液体保持時間は約７日であり、絶対的最小保持時間は約１時間である。
１つの好ましい態様では、基本的に底部はコンクリート製であり、鉄補強され、耐圧断熱される。
媒体に接触する表面はイソフタル酸系ポリエステルにより被覆されて、コンクリートおよび鉄補強が腐食損傷を受けることを防止する。底部に取り付けられているパイプ全体もポリエステルまたはステンレス鋼である。頂部および底部は基本的に、（泡を封入した）イソフタル酸系ポリエステルにより挟まれ断熱されている。取り付けられているすべての配管もポリエステルまたはステンレス鋼である。
他の部材
−撹拌要素はステンレス鋼製である。
−加熱要素は被覆された軟鋼および／またはステンレス鋼製である。
−タンク内部のその他のすべての要素はステンレス鋼製である。
【０１２５】
１つの好ましい態様で、
このシステムにおけるスラリーからアンモニアをストリッピングするためのデフォルトパラメーターは：約７０℃の温度；約１０〜１２のｐＨ値；１：４００以下液体／ガス比、１週間の操作および９０％以上の有効性が達成されることである。
考えられる運転条件の例を以下のリストに示す：
媒体：あらゆる種類の液状動物排泄物、液状および固体状の加圧殺菌されたＥ−媒体、種々の液状有機廃棄物、ＣａＯ。
運転温度：７０〜８０℃
運転ガス組合せ：８０％ＮＨ４、１５％ＣＯ２、３％Ｏ２、２％その他のガス
インシュレイションｋ−値：０．２０Ｗ／ｍ２Ｋ
運転最大圧力：＋２０ミリバール（絶対圧）（無減圧）
媒体中の最大粘度：１５％ＴＳ
塩基／酸範囲：５〜１０ｐＨ
媒体中の磨耗性成分（例えば砂）：１〜２％
加熱要素内の最高温度：９０℃
加熱要素内の最大効率：６００ｋＷ
伝達効率：７．５ｋｗ／２０〜２５ｒｐｍ
【０１２６】
ストリッパーおよび衛生処理タンクは、発酵装置に発酵のために処理された材料を供給する。時間が決められた（時限）プロセスにおいて、材料は発酵装置へ運ばれる。材料の要求は発酵装置の分解プロセスに左右される。１、２、３つまたはより多くの発酵装置を用いることができる。
ストリッパーおよび衛生処理タンクは、アルカリ加圧プロセスからのスラリーおよびＥ−媒体によって規則的に充填される。最終的に、１５％（１５％ＴＳ）程度までの乾燥物質が得られる。いくつかのレベルスイッチによってタンク内の量を調整する。ＴＳ測定装置はＴＳの内容量を調整する。Ｅ−媒体およびスラリーを入れた後、１時間毎にＥ−媒体を発酵装置にポンプ送りすることができる。
ストリッパーおよび衛生処理タンクの頂部はアンモニア吸収装置を通して換気されることが好ましく（工程Ｉ）、ｐＨ測定装置はＣａＯの必要量を調整する。
Ｅ−媒体の温度は温度トランスミッタにより調整される。
時限プロセスは、泡の発生を防ぐため、場合によって散水システムに水／スラリーをポンプ送りすることができる。
【０１２７】
バイオガス生産のための発酵装置
バイオマスの分解は、好ましくは３つの発酵装置（要素番号１３、１４および１５）を有する多段階発酵装置システムによって提供される。より少ないまたはより多い数の発酵装置を有するシステムを適用することができる。
発酵装置は、最大の融通性および最適なバイオガス生産を達成するように接続されることが好ましい。発酵装置は、高温（４５〜６５℃）および中温（２５〜４５℃）で定期的に運転されるように設定される。
分解プロセスは、有機物装入率、保持の時間、および最高の分解（最低９０％のＶＳ）に関して最適に行われる。
バイオマスを好ましい運転温度へ加熱するように熱スパイラルは含まれる。
【０１２８】
頂部に固定された低速撹拌システムによって、バイオマスにおける熱の最適な均一化および分配が確保される。必要な量の有機酸（液体）を添加することによって、ｐＨを調整することができる。
発酵装置は以下の媒体：
−ストリッパーおよび衛生処理タンクからのＥ−媒体、
−液体バイオマスタンクからの液体、
−酸タンクからの酸
を受け入れることが好ましい。
【０１２９】
１つの好ましい態様において、タンクの特定の形状は以下の通りであってよい。
底部／床
−断熱コンクリートの円錐形状であって、下向きに２０度の角度をなしている。
−撹拌は弱く／砂はマムート(mammut)ポンピングシステムに従って床から除去される。
−底部には砂フィルターが配され、外側の配管を通して排出することができる。フィルタを通してタンクの内容物を排出することもできる。
頂部／天井
−軟鋼製の円錐形状である。円錐形の角度はおよそ１０度である。
−撹拌プロセスからの泡の生成を防止するための散水（drizzle）システムが設けられる。
−最適な均質化および媒体中の熱の最適な分配を確保するために、円錐形状の頂部に低速撹拌システムが配されている。
−配管内で湿潤空気によってバイオガスはガスバッグへ移送される。
【０１３０】
側部／壁
−軟鋼製で円筒形状である。
−媒体を加熱するために、タンク内側は約６００メートルの５／４インチパイプが円筒管形状に取り付けられている。
−加熱プロセスを制御するための伝熱手段が設けられている。
−媒体への酸供給を制御するためのｐＨ計測装置が設けられている。
−底部の外側円筒壁部には、断熱されたバルブ／ポンプ室が設けられている。
各タンクの体積／容量は、約１７００ｍ３の正味体積を含むいずれかの適する正味容量とすることができる。
【０１３１】
発酵装置用の材料は、例えば以下のように特定することができる：
底部
−底部は基本的にコンクリート製であって、鉄補強および耐圧被覆されている。
−媒体に接触する表面はイソフタル酸系ポリエステルにより被覆されて、コンクリートおよび鉄補強が腐食損傷を受けることを防止する。
−底部に取り付けられているパイプ全体もポリエステルまたはステンレス鋼である。
頂部および壁部
−頂部および壁部は基本的に軟鋼製である。
−取り付けられているパイプ全体もポリエステルまたはステンレス鋼である。
他の部材
−撹拌要素はステンレス鋼製である。
−加熱要素は軟鋼製である。
−タンク内部のその他のすべての要素はステンレス鋼または軟鋼製である。
運転条件は、例えば以下の条件を含むいずれかの好適な条件であってよい。
媒体：あらゆる種類の動物排泄物、主としてブタスラリー。浸軟されたエネルギー農作物。ある種の有機廃棄物、ＣａＯ、有機酸。
運転温度：３５〜５６℃
運転ガス組合せ：６５％ＣＨ４、３３％ＣＯ２、２％その他のガス
インシュレイションｋ−値：０．２５Ｗ／ｍ２Ｋ、熱損失は１０ｋＷと推定される。
運転最大圧力：＋２０ミリバール（絶対圧）（無減圧）
媒体中の最大粘度：１２％ＴＳ
塩基／酸範囲：５〜１０ｐＨ
媒体中の磨耗性成分（例えば砂）：１〜２％
加熱要素内の最高温度：８０℃
加熱要素内の最大効率：６００ｋＷ
伝達効率：７．５ｋｗ／２０〜２５ｒｐｍ
分解は、約５５℃にて運転される。熱損失は約１０ｋＷと推定される。
タンク内のバイオマスは、１４日間で５℃から５５℃へ加熱することができ、ｐＨ調整のために酸を添加することができる。
【０１３２】
発酵装置内のｐＨ調整のための有機酸用のタンク
発酵装置内のｐＨを調整するための有機酸用のタンク（要素番号１６）を設けることも好ましい。
デカンターの手前の脱ガスされたスラリー用のバッファータンク
発酵装置内での
バイオマスの分解に続いて、脱ガスされたバイオマスは、デカンター内で分離に付される前に、小さいバッファータンク（要素番号１７）へポンプ送りされる。
デカンター装置
デカンター装置（要素番号１８）の機能は、バイオマスから懸濁する固体（ＳＳ(suspended solids))およびリン（Ｐ）を取り出すことである。デカンターは、分解されたバイオマスを、２つのフラクション（ｉ）リン（Ｐ）を含む固体成分およびii）廃水）に分ける。
【０１３３】
固体フラクションは２５〜３５％のｄ．ｍ．を含有する。懸濁固体(ＳＳ)の約９０％及
び分解されたバイオマスのリン（Ｐ）含量の６５〜８０％が取り出される。デカンターでの分離前にバッファータンクへＰＡＸ（Kemira Danmark）を添加する場合、約９５〜９９％のリン（Ｐ）を取り出すことができる。固体フラクションは、シャフトなしスクリューコンベヤーによってコンテナーへ運ばれる。
廃水は０〜１％の懸濁固体および溶解カリウム（Ｋ）を含有する。懸濁固体はＰＡＸの添加に依存する。廃水の主な成分は溶解したカリウム（Ｋ）であって、これはバイオマスの元々のカリウム（Ｋ）含量の約９０％になる。廃水は廃水タンクへポンプ送りされる。
【０１３４】
リン（Ｐ）フラクション移送システム及び処理
デカンター装置から、固体物質フラクション（通常、リン（Ｐ）フラクションと称される）は、リン（Ｐ）フラクション移送システム（要素番号１９）を形成するベルトおよびコンベヤースクリューによって、一連のコンテナへ移送することができる。
共通のコンベヤーバンドはリン（Ｐ）フラクションを貯蔵所へ送り、そこでリン（Ｐ）フラクションは大量に溜められて、コンポストシートにより被覆され、コンポストにされる。コンポスト化プロセスは、リン（Ｐ）フラクションをさらに乾燥させ、ｄ．ｍ．含量を５０−６０％へ増加させる。
【０１３５】
第２の窒素（Ｎ）ストリッピング工程
廃水からアンモニアを効率的にストリッピングすることが好ましく、残留レベルは約１０ミリグラムＮＨ４−Ｎ／リットルまたはそれ以下であることが好ましい。
第２の窒素（Ｎ）ストリッピング工程は、周囲圧力にて操作されるスチームストリッパーを用いて行うことが好ましい。ストリッパー原理の利点は、アンモニアと水との沸点差による。１００℃に近い温度ではアンモニアの抽出（extraction）が最も効率的である。フィードを加熱するためにエネルギーを用いることは、本質的な運転パラメーターである。従って、ストリッパー装置はフィードを、フィードがストリッパー塔に入る前に、１００℃近くまで予熱することになる。これはスチーム−水熱交換装置における電動発電装置からのスチーム（または温水およびスチームであってもよい）を用いることによって提供される。
【０１３６】
フィードは、加熱されるとストリッパー塔に入り、塔に浸透し、同時に、向流の自由スチームによって運転温度へ加熱される。スチーム／アンモニアガスはその後、２工程の凝縮器にて凝縮される。
塔の底部から、アンモニアを含まない水がレベル調整される出口ポンプへポンプ送りされる。
ストリッピングされたアンモニアは、２工程の洗浄凝縮器の底部へ送られ、そこでアンモニアガスは向流の冷却されたアンモニア凝縮物中で最初に凝縮する。凝縮しなかったアンモニアガスはその後向流の純水中（最終的逆浸透工程からの透過液であってよい）で凝縮する。酸の使用が望まれるかまたは必要とされる場合、この段階で硫酸を使用することが適切である。このようにして最終的なより高いアンモニア濃度を達成することができる。
【０１３７】
酸の使用を可能にするために、洗浄凝縮器はポリマーを用いて構成されることが好ましい。
（第１および第２の窒素（Ｎ）ストリッピングと共に用いる）アンモニア吸収塔
酸を添加することに関して融通性を得るために、凝縮洗浄器を用いる。塔（要素番号２１）は２つの部分から構成され、第１のセクションで凝縮されないアンモニアのフラクションを、その後第２セクションで凝縮させることが好ましい。水の添加を可能な限り制限するように、完全向流で行われる。これにより最終的な凝縮物の最大アンモニア濃度（２５％以上）が達成される。アンモニア生成物は別のポンプによってポンプ送りされるか、または循環ポンプのバルブから取り出すことができる。吸収は、水向流の中に硫酸を添加することによって支援することもできる。
【０１３８】
硫酸タンク
硫酸タンクは、窒素（Ｎ）ストリッピングプロセス（要素番号２２）で用いられる硫酸を貯えるために用いられる。
ＮＳタンク
ＮＳタンク（要素番号２３）は、ストリッピングした窒素（Ｎ）を貯えるために用いられる。
ガス貯蔵所
例えば電動発電装置に供給するためのバッファーストア(bufferstore)として、ガス貯蔵所(gas store)（要素番号２４）を形成することが好ましい。
廃水タンク
デカンター装置からの廃水は、廃水タンク（要素番号２５）へポンプ送りすることが好ましい。廃水タンクには、静的に操作される水中に沈められたマイクロフィルターが設けられている。マイクロフィルターは、０．０１〜０．１μｍ以上の粒状物を除去する。膜には、０．２〜０．６バールの負圧が形成される。従って、粒状物を膜表面に残して、透過液は膜を通して吸われる。膜の詰まりおよびスケーリングを防止するため、膜表面の被覆を周期的にバックウォッシュ処理によって除去する必要がある。
マイクロプロセサー制御装置は、透過液の抽出およびバックウォッシュ処理を自動的に制御する。抽出は、例えば３００秒の運転時間毎に３５秒でバックウォッシュ処理することによって周期的に中断される。総流量は、２〜６ｍ３／時間である。
【０１３９】
微細濾過(micro-filtration)を支援するため、エアレーションを適用することもできる。エアレーションは膜表面に剪断応力を付与し、スケーリングおよび詰まりを低減することができる。廃水にエアレーションして、残存する有機物質の曝気分解、硝化(nitrification)および脱硝化を促進することができる。残存する可能性のある臭気物質、硝酸塩などは、微細濾過の過程でこのように除去することができる。
このタンクから、透過液を、
・動物小屋、水路、スラット等の洗浄、
・更なる分離。溶解したカリウム（Ｋ）は逆浸透によって濃縮され、カリウム（Ｋ）フラクションは独立したサイレージタンクに貯蔵される。動物小屋を洗うための水はこの透過液から採取することができる。
・カリウム（Ｋ）は、他の手段、例えば機械的またはスチーム圧縮によって濃縮することもできる。これは、特定のプラントそれぞれの選択およびスチーム圧縮に利用できる過剰な熱の量に依存する。
微細濾過からの濃縮物を含む廃水タンクは、規則的な間隔で空にされ、粒状濃縮物が除かれる。これは、デカンターからのカリウム（Ｋ）フラクションまたはリン（Ｐ）フラクションに加えられる。
【０１４０】
カリウム（Ｋ）タンク
カリウム（Ｋ）タンク（要素番号２６）は、カリウム（Ｋ）濃縮物（濃厚化物）を貯蔵する目的を果たす。
ガス清浄化
発酵装置において製造されたバイオガスは、微量の硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含み得る。これは、バイオガスを、熱電併給プラントにて燃焼させる前に除去する必要がある（要素番号２７）。
ガスは、特定種の好気性細菌のＨ２Ｓをスルフェートへ酸化する能力を利用して清浄化される。その種は、主として特定の陸地および海洋環境から知られるチオバチルス属(Thiobacillus)種であってよい。他の種、例えばThimicrospiraおよびSulfolobus等を用いることもできる。
【０１４１】
大きな表面積を有するプラスチックチューブが充填された、ガラス繊維によって形成されているタンクを廃水で濯ぎ、充填材料を湿った状態に維持する。充填塔の中をバイオガスは送られ、（大気中空気の）空気流がバイオガス流に加えられる。大気中空気が加えられて、ガス流中の０．２％の、即ち、Ｈ２Ｓを酸化させるのに十分な酸素濃度がもたらされる。従って、バイオガスと酸素との爆発性混合物が形成されるのではない。リング側方ブロワーが用いられる。
熱電併給プラント（ＣＨＰ）
ＣＨＰ（要素番号２８）中の主たる要素は、例えば電力製造のための発電機に接続されるガス燃焼エンジンであり得る。ＣＨＰのための主たる優先事項は、熱と比べて、できるだけ多くの電力を製造することである。
エンジンは、水循環路（９０℃）によって冷却することが好ましく、熱はプラントプロセスにおいて用いられ、例えば動物小屋の加熱に用いられる。
【０１４２】
排気ガスは、スチーム生産のための復熱装置で用いられる。スチームはプラントプロセス、即ち圧力殺菌装置および窒素（Ｎ）ストリッパー装置ＩＩ（優先事項１）において加熱源として用いられる。スチームの量に応じて、廃水中のカリウム（Ｋ）を濃縮するため（スチーム蒸発）用いることもできる。スチームシステムから加熱システムへ熱を伝達することができるように、スチームと加熱回路との間には熱交換装置が取り付けられている。
上記発電セットに加えて、蒸気ボイラーが取付けられる。このボイラーは、プロセスを開始するための熱の生産のために用いられ、さらに発電セットのバックアップとして用いられる。
【０１４３】
プラントプロセスで必要とされるよりも多くのスチームが製造されると、残りの生産は冷却器へ送ることができる。
プラントプロセス（発酵装置タンクの加熱）等を始めるためには、油燃焼式ボイラーによって熱は供給される。ガスの生産が達成されると、油燃焼装置はガス燃焼装置に切り替えられる。エンジンを始動させるために十分なガス生産がなされると、エンジンは熱生産を引き継ぐ。
カリウムの分離
廃水からのカリウムを分けるために少なくとも２つの代替手段が可能である（要素番号２９）。比較的高いレベルのバイオガス生産では、電動発電装置によって過剰の熱（１６０℃のスチーム）を生産し、これをカリウム（Ｋ）の濃縮に用いることができる。栄養分を含まない留出物は、土地の潅がいに用いることもできるし、またはプラント全体を通してリサイクルすることもできる。
【０１４４】
比較的低い流量でのバイオガス製造では、マイクロフィルターを用いて、廃水から０．０１〜０．１μｍより大きい粒状物を濾過し、透過液が標準的な逆浸透フィルタにおける処理に適するようにすることができる。カリウム（Ｋ）は、１０〜２０％溶液へ濃縮することが好ましい。
第２の特徴（ＢＳＥプリオン）
第２の好ましい特徴において、本発明を適用することによって、排泄物、飼葉、屠殺場廃棄物、肉および骨粉等の中に含まれるＢＳＥプリオンを除去および／または実質的に低減させることができる。これは、前処理および分解（digestion）の組合せによって達成される。
上述したようなこの要素には、ＢＳＥプリオンを含む材料の追加的な前処理用デバイス、例えば石灰を用いた加圧・加熱処理装置を追加することができる。石灰を用いた加熱処理装置を用いてプリオン含有材料を含む種々の有機物質を加水分解することができる。
【０１４５】
ＢＳＥプリオンはプロテアーゼの攻撃に対して耐性がある蛋白質である。しかしながら、好ましくは４〜８バールの圧力、好ましくは１４０〜１８０℃の温度でおよび約１０〜１２のｐＨ値にて、石灰と共に処理されたら、プリオンは部分的に加水分解され、プロテアーゼ、アミラーゼ等の微生物酵素によって分解できるようにすることができる。バイオリアクター内に微生物(microbes)が存在し、材料がアンモニアについてストリッピングされるので、ＢＳＥプリオンを加水分解することができる細胞外プロティナーゼ(proteinases)およびプロテアーゼを追加的に生成させやすい傾向がある。長い対流時間は、ＢＳＥプリオンの有効な分解にも貢献する。
【０１４６】
第３の特徴（窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）の濃度）
第３の好ましい特徴において、本発明を適用することによって、動物排泄物から主要な栄養分の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）を分離し、そして商業的または「有機」品質の肥料生成物へ栄養分を精製することができる。これは、第１の特徴の要素にデカンター遠心分離機を組み合わせることによって達成される。
窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）は、スラリー中の主要な栄養分であって、動物飼育においてしばしば過剰である。窒素（Ｎ）はストリッピングされ、残る分解スラリー中にＰを残す第１の特徴に記載したように、集められる。しかしながら、デカンター遠心分離機に付した場合、リン（Ｐ）は有機固形分および無機固形分と共にスラリーから除去される。
【０１４７】
結果は、スラリー中の９０％以上の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）が別のフラクションとして集められることが好ましい。残る廃水は、ある程度のカリウム（Ｋ）と、微量の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）とを含有する。廃水は、このように１年間のあらゆる時期に地面に散布するのに適している。
追加的に組み合わせられる膜エアレーションおよび濾過によって、廃水からカリウム（Ｋ）を抽出することが可能である。簡単には、セラミックマイクロフィルターを同時にディフューザおよびフィルターとして使用する。フィルターは廃水中に沈められ、エアレーションおよび濾過の断続的な期間で動作する。エアレーションにより残存する有機物質が分解し、無機凝集物が生成する。処理された水は、詰まりおよびスケーリングが防止されているので、膜濾過に好適である。また、同じ膜を通してエアレーションが行われることにより（air back flushing）、膜の詰まり及びスケーリングが防止される。
【０１４８】
製造された生成物は、（主としてカリウム（Ｋ）を含有する）濃縮物と、（非常に限られた地域で必要とされる）土地に散布するのに適する濾過水とである。
第１の特徴の下のように、動物小屋を通して廃水を再循環することもできる。
リン（Ｐ）フラクションはさらに乾燥するのに適しており、商業的に価値のある粒状物が生成する。窒素（Ｎ）およびカリウム（Ｋ）フラクションも同様に商業的価値を有する。
第３の好ましい特徴は、特に、スラリーおよび他の有機物質中に含まれる主要な栄養素の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）（ならびにカリウム（Ｋ））を濃縮して、商業的価値を有する肥料生成物とするよう構成される。
【０１４９】
しかしながら、デカンター遠心分離機に、本発明のバイオガスの他の要素およびスラリー分離システム、特に窒素（Ｎ）ストリッピング装置を組み合わせると、農業従事者にとって大きな関心事となる。窒素（Ｎ）ストリッピングとデカンター遠心分離機とを組み合わせるということは、スラリーの窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）の大部分を分離し、個々のフラクションに集めることができるということを意味する。
凝集物中に存在する場合のリン（Ｐ）は、デカンター遠心分離機によってストリッピングされることになることを強調することが重要である。
それらは、各栄養分の特定の必要性に従って土地へ用いられ、加えることができる。デカンター遠心分離機の後方で回収される廃水を、動物小屋を通して再循環させることも可能である。畜舎の床およびスラットの清浄化は、良好な屋内環境、減少したアンモニアおよび他のガス放出、スラリー水路を頻繁に洗い流すことに関する追加的な利点と同様に達成される。
【０１５０】
廃水はカリウム（Ｋ）の主要なフラクションを含むことができるが、より小さな部分はリン（Ｐ）フラクション中に存在することがある。このことは、スラリーをアンモニアについてストリッピングし、リン（Ｐ）を分離する場合、窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）を貯蔵し、特定の必要性に応じて適用できることを意味し、廃水は１年中廃水として適用することができるというシナリオを意味する。散布する領域の要求はスラリー適用に必要な領域、調和領域(harmony area)の約１／４であり、この１／４の部分は調和領域全体を通して４年の期間にわたって運転されることになると、見積もることができる。
【０１５１】
廃水を更に処理する可能性（セクションを参照のこと）とは無関係に、農業従事者は、スラリーの分解のために１つの反応装置を用いる窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）ストリッピングに、疑いもなく満足するであろう。デカンター遠心分離機によるリン（Ｐ）ストリッピングを省略することができるとしても、窒素（Ｎ）は濃縮されて残るので、窒素（Ｎ）を含まない希釈されたスラリーを、凍結した土地を除いて、１年のいずれの時期でも、地面に散布することができる。
システム全体を農業従事者に提案することができ、一方で、他の部分をそれらの状況により好適ないずれかの組合せに合致させることができ、非常に満足できるものである。いずれの場合にも、実際の農業に興味深いのは、デカンター遠心分離機を利用する窒素（Ｎ）ストリッピングである。
【０１５２】
完全なプロセスからの廃水は、市場の選択によって最終的な処理に付することもできる。
従って、課題は、廃水を処理して膜濾過に好適なようにし、上述のように５０〜６０％よりも大きな体積の減少を行うことである。この課題は、新しい状況で、よく知られ、安価でしっかりした技術を用いるものである。
【０１５３】
解決手段は以下の通りである：
スラリーのエアレーションはよく知られており、２〜４週の間の大気中空気によるエアレーションを行うと、好気性の分解が得られる。
エアレーションは以下のことを達成する：
最初に、残存するアンモニアをストリッピングし、約２０℃のいわゆる低温ストリッピングによって吸収塔（前処理の間に用いるものと同じであってよい）内で集める。約１：２０００のより大きな液体−ガス比が必要とされる（Liao等１９９５年）。
【０１５４】
２番目に、残存する有機物および臭気成分を分解する（Camarero等１９９６年；Burton等１９９８年；DoyleおよびNouee１９８７年；Garraway１９８２年；Ginnivan１９８３年；Blouin等１９８８年）。
３番目に、ストリッピングの後に残存する可能性のあるアンモニアを硝酸塩へ硝化する（Argaman Y．１９８４年；GnencおよびHarremos１９８５年）。
このエアレーションは、新しい排水技術、即ちセラミックフィルターを用いてエアレーションと濾過とを組み合わせる微細濾過(micro-filtration)原理を用いることによって、濾過と組み合わせられる（Bouhabila等１９９８年；Scott等１９９８年；Zaloum等１９９６年；Engelhard等１９９８年）。エネルギー効率のよいエアレーションおよび濾過は、１つの操作で達成される。エアレーションはさらに、「エア・バック・フラッシング（air back flushing）」によってセラミック膜の清浄化に用いられる（Visvanathan等１９９７年；Silva等２０００年）。
【０１５５】
これによって、可能性のあるスケーリングおよび詰まりの問題が最小化されるので、必要な場合には、標準的な浸透膜による濾過に適する水相を残すことができる。従って、エアレーションに多少のエネルギーを用いるが、実質的により小さなエネルギーコストにて、より大きな体積の低下を達成することができると仮説を立てることができる。
膜濾過が使用されない場合であっても、最終的なアンモニアのストリッピングによっておよび残存する臭気成分の除去によって、エアレーション自体を用いる動機となり得る。
【０１５６】
第４の特徴（再生可能エネルギー）
この好ましい特徴の主要なデバイスは、ストリッパータンクおよび石灰を用いた加熱処理装置、ならびに融通性があり、多段階（最低で３段階）プロセス構成されるバイオリアクターからなる前処理装置である。
本発明の第４の好ましい特徴において、あらゆる種類の動物排泄物、エネルギー農作物、農作物残留物および他の有機廃棄物を含む広範な有機物質から大量のバイオガスを製造することに本発明を適用することができる。
【０１５７】
第１のおよび第２の好ましい特徴の前処理装置は種々の有機物質を用いることができるようにするが、多段式バイオガスのプラントは材料の完全な分解、従って最大のエネルギー収率を可能にすることができる。
窒素（Ｎ）分に富み、分解しにくい（recalcitrant）材料、例えば家禽の排泄物と厩肥等は、石灰を用いた加熱処理装置で前処理をされる。処理された材料は、ストリッパータンクおよびそれに続く反応装置に入る前に、中温反応装置で前分解される。
前分解によって、容易に利用できる有機物を分解し、窒素（Ｎ）がアンモニアとして溶液中に放出されることが確保される。窒素（Ｎ）の大部分はこのようにしてストリッパータンクに集められ、分解しにくい（recalcitrant）有機物質はエネルギープラントのそれに続く反応装置で分解される。別法として、材料の質に応じて、反応装置における分解の前に、ストリッパータンクの中に直接入れることもできる。結果は、大量のバイオガス、すなわちスラリー中に含まれているよりも５〜１０倍も大きなエネルギーが得られるというものである。
【０１５８】
ＧＦＥバイオガスにおける処理および分離システムによって、栄養分を農地へ再循環することが確保される。エネルギー農作物は別の反応装置で分解され、分解されたバイオマスはストリッパータンクへ送られる。別の反応装置に滞留する間に分解しなかった繊維分はこのタンクで加水分解され、アンモニアは窒素（Ｎ）フラクション中に集められることになる。エネルギー農作物に含まれていた窒素（Ｎ）を地面へ再循環し、新しいエネルギー農作物の生産に用いることができる。サイレージ１トンあたり約１〜３キログラムの窒素（Ｎ）を再使用することができる。
本発明の有機物質は、特に高温温度条件でバイオガスプロセスを抑制するアンモニアについてストリッピングされる（Hansen等１９９８年；Krylova等１９９７年；Kayhanian１９９４年）。アンモニアは、バイオマスも加水分解等される前処理の間にストリッピングされる。
【０１５９】
プロセスは高温条件成分および中温条件成分へ分けることが好ましい（DugbaおよびZhang１９９９年；Han等１９９７年；Gosh等１９８５年；Colleran等１９８３年）。これによって、バイオマスがバイオリアクター中により長く滞留して、メタン細菌に材料を分解する時間を与えるので、向上したエネルギー収率および作業安定性をもたらされる。より大きな全反応装置体積が要求されるように、加熱のためにより多くのエネルギーが必要とされると注意されるべきである。
この２段階原理に加えて、家禽排泄物および同様の窒素（Ｎ）含有バイオマスの予備的分解に、プラントはさらに別の反応装置を利用することができる。エネルギー農作物も、エネルギープラントでさらに処理される前に、この反応装置において分解される。この第１の分解の間、容易に利用できる有機物の主要なフラクションは分解し、窒素はアンモニアの形で溶液中に放出される。窒素はストリッパータンクでストリッピングされ、窒素（Ｎ）フラクション内に集めることができる。
【０１６０】
分解されたビート、トウモロコシ、クローバー草等は、湿潤重量１トンあたり約１キログラムの窒素（Ｎ）を含んでおり、従って窒素（Ｎ）を窒素（Ｎ）フラクション内で集めることは重要である。家禽排泄物はさらに一層窒素（Ｎ）分が豊富であり、主バイオガスプラントにおいてさらに分解される前に、予備分解装置にて分解することもできる。
ストリッピングおよび加水分解によって、前処理について説明しているように、分解しにくい繊維を分解に利用することができる。主バイオガスプラントにおいて続く分解によって、最大のガス収率が確保される。
【０１６１】
第５の特徴（動物の快適性）
第５の好ましい特徴において、本発明を適用して、動物小屋に飼育される動物の最適な快適性および健康を確保することができ、同時に、ダストおよびアンモニアのようなガスの放出を減らすことができる。これは、小屋、床、スラット、排泄物水路等を清浄化およびすすぐ目的で、動物小屋の中を通して廃水を洗い流しまたは再循環させることによって達成することができる。これによって、悪臭、アンモニアおよびダストを屋内空気に放出し得る表面を減らすことができる。
このシステムによって、さらに、ダストおよびアンモニアの放出を増大することなく、わらを使用することができる。わらは、特にブタによって、しかし他の動物にとっても、実質的に快適な要素である。
【０１６２】
デカンター遠心分離機の処理（第３の特徴）の後で、または最初の分解（第１の特徴）の後で、廃水を採取することは、動物居所を洗い流すための非常に適する手段である。洗い流すことによって、スラットからわらおよび排泄物の混合物が取り除かれる。
より好ましい特徴において、本発明の核心的特徴に、上述した他の特徴を組み合わせることは好ましい。第１の特徴にはすべての組合せが含まれることが好ましい。
【０１６３】
従って、好ましい特徴および本発明の態様についての上述の説明から、以下の事項が明らかであろう。
向上したバイオガス生産のための方法であって、
ｉ）排泄物を含む有機物質およびそのスラリーからアンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングし、場合によって有機物質を加水分解すること、
ii）そのようにして得られる有機物質をバイオガス発酵装置へ送ること、ならびに
iii）有機物質の発酵からバイオガスを得ること
の各工程を含む方法。
上記の方法は、デカンター遠心分離機を含む分離ステップのバイオガス発酵に起因する固体の分離工程をさらに含むことができる。好ましくは粒状化された形態のリン（Ｐ）および／またはカリウム（Ｋ）の分離されたフラクションは、この分離から得られる。
【０１６４】
別の態様の上記の方法は、バイオガス発酵から得られる液体を、場合によってさらなる浄化ステップの後で、畜舎または動物小屋へ循環する更なる工程を含む。
別の好ましい態様では、アンモニアを含む窒素（Ｎ）のストリッピング工程は、好ましくは熱加水分解工程および／またはアルカリ加水分解工程を含む工程と、同時に、または続いて、任意の順序で行うことができ、そこでは、いずれか１つの又は２つの工程が、上述したように、上昇した温度および／または高められた圧力にて行われる。
【０１６５】
１つの態様における上述の好ましい態様は、排泄物を含む有機物質およびそのスラリー中に存在する、ネズミチフス菌DT104を含む望ましくない微生物および／またはＢＳＥプリオンを伴うプリオンによる環境汚染を伴う問題点を解決する。
もう１つの態様では、上述の好ましい態様は、畜舎または動物小屋内に十分に高い衛生性基準を達成することに伴う問題点を解決する。これは、排泄物を含む有機物質およびそのスラリー中に存在する、ＢＳＥを伴うプリオンおよび／または望ましくない微生物を除去および／または低減することによって解決する。
【０１６６】
さらにもう１つの態様では、上述の好ましい態様は、畜舎または動物小屋に高コストの水資源を余分に用いることに伴う問題を解決する。この問題は、固体と液体を分けるために用いられるデカンター遠心分離機の分離ステップから、例えば有機物質の前処理および／またはアンモニアを含む窒素（Ｎ）のストリッピングおよび／またはバイオガス生成を導く嫌気的発酵のいずれかにから得られる廃水の再使用によって解決される。同時に、それ以上の浄化ステップによって廃水中の微生物の発生を排除および／または低減することは可能である。
本発明はまた商業的に受け入れることができる安価な肥料を提供する。これは、前処理の後のデカンター遠心分離によって、アンモニアストリッピング並びにリン（Ｐ）含有粒状物及びカリウム（Ｋ）含有粒状物の分離と、好ましくは熱及びアルカリ加水分解を含む窒素（Ｎ）ストリッピングによって達成される。
【０１６７】
本発明の別の特徴では、有機物質中に存在する生存可能な微生物及び／又はＢＳＥプリオンの数を減らすための方法であって、
ｉ）固体及び／又は液体部分を含む有機物質を供給する工程、
ii）前記有機物質中の生存可能な微生物及び／又はＢＳＥプリオンの数を、前記有機物質を以下の処理；
ａ）石灰を用いた加熱処理、及び／又は
ｂ）前記有機物質を、所定の温度で加熱及び／又は所定の圧力へ加圧及び／又は塩基若しくは酸の添加に付する処理、及び／又は
ｃ）有機物質の少なくとも一部に加水分解を生じさせる処理
［ここで、上記処理ａ）、ｂ）及びｃ）は同時に行ってもよいし、或いは任意の順序で順次行ってもよい。］
に付することによって減らす工程、並びに
iii）少なくとも生存可能な微生物及び／又はＢＳＥプリオンの数の減少した処理済みの有機物質を得る工程
を含んでなる方法を提供する。
【０１６８】
本発明の方法によって除去することができる微生物の広い種類には、動物の微生物、伝染性微生物、および寄生病原体微生物から選ばれる微生物およびそれらのいずれかの組合せを含むものが含まれる。その例には、細菌、例えばカンピロバクター菌及びサルモネラ菌を含む細菌、エルシニア属、カイチュウ属、同様の細菌、および寄生有機体、ならびにウイルス、ウイロイド（viroids）が含まれるが、これらに限られる訳ではない。
石灰を用いた加熱処理工程は有機物質の殺菌を果たすことができ、その場合に、この工程を生存できる微生物はない。石灰は、ＣａＯまたはＣａ(ＯＨ)２を本質的に含むか、または本質的に成ることが好ましい。
有機物質中に存在するＢＳＥプリオンまたは他のプリオンのいずれも、殺菌プロセスによって破壊または除去することができる。上述の工程の後で、微生物および／またはプリオンは、例えば９０％の減少、８０％の減少、７０％の減少、６０％の減少、または好ましくは少なくとも５０％の減少である。
【０１６９】
１つの態様では、有機物質を窒素（Ｎ）ストリッピングステップに付する前に、その有機物質を石灰を用いた加圧・加熱処理をすることによって、バイオガスの生産を向上させることができる。しかしながら、石灰を用いた加圧・加熱処理をした有機物質は、窒素（Ｎ）ストリッピング工程に付する前に、発酵させることもできる。
有機物質が植物起源である場合、窒素（Ｎ）ストリッピングに送られる前に、貯蔵(ensilage)することもできる。植物起源の貯蔵された有機物質は、窒素（Ｎ）ストリッピングの前に発酵させることができる。貯蔵すべき有機物質には、ビート、トウモロコシ、クローバー草などの年次飼葉農作物が好ましくは含まれ、場合によって植物の頂部も含まれる。
【０１７０】
有機物質の石灰を用いた加圧・加熱処理は、約１００℃〜約２５０℃の温度、２〜２０バールの圧力下にて、ｐＨ値を約９から約１２へ到達させるのに十分な石灰を添加し、少なくとも１分から、好ましくは約６０分以下の操作時間にて行うことが好ましい。
ＣａＯを含む加えられる石灰の量は、好ましくは、乾燥物質１ｋｇ当たり約２〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約５〜約６０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約１０〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約１５〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約２０〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約４０〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約５０〜約８０ｇ、例えば乾燥物質１ｋｇ当たり約６０〜約８０ｇであってよい。
【０１７１】
石灰を用いた加熱処理装置の作動条件の例は、約１２０℃〜約２２０℃の間の温度、約２バールから好ましくは約１８バール以下の圧力、少なくとも１分から好ましくは３０分以下の操作時間である。
操作条件の他の例は、約１８０℃〜約２００℃の間の温度が含まれ、圧力は約１０バールから好ましくは約１６バール以下であり、ｐＨレベルは約１０から約１２へ、そして操作時間は少なくとも約５分から好ましくは１０分である。
【０１７２】
上記の方法には、多くの追加の工程を続けることができる。１つの態様では、処理した有機物質を反応装置へ送り、処理した有機物質を発酵させ、バイオガスが得られる。もう１つの態様では、処理した有機物質を、農地を含む外部環境へ補うことに関連している。農地を含む外部環境の補足は、処理した有機物質の発酵から得られる残留物質を用いることによって行うことができる。
【０１７３】
もう１つの更なる処理は、有機物質のバイオガス発酵装置へ有機物質を送る前に、有機物質からアンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングすることである。これによって向上し、安定したバイオガス生産が得られる。これによって、窒素（Ｎ）リッチなバイオマスをストリッピングし、発酵装置内で分解させることができる。アンモニアを含む窒素（Ｎ）の少なくとも一部を含まない有機物質の発酵からバイオガスが得られる。
アンモニアを含むストリッピングされた窒素（Ｎ）は、タンクで貯えられる前に、場合によって塔で吸収されることが好ましい。アンモニアを含むストリッピングされた窒素（Ｎ）は、場合によってタンク内に貯蔵される前に、水または酸性溶液、好ましくは硫酸を含む塔内で吸収することが好ましい。
【０１７４】
１つの好ましい態様では、以下の工程：
ｉ）前記有機物質中の、生存可能な微生物及び／又はＢＳＥプリオンの数を、以下の処理：
ａ）石灰を用いた加圧・加熱処理、及び／又は
ｂ）前記有機物質を、所定の温度で加熱及び／又は所定の圧力へ加圧及び／又は塩基若しくは酸の添加に付する処理、及び／又は
ｃ）有機物質の少なくとも一部に加水分解を生じさせる処理
［ここで、上記処理ａ）、ｂ）及びｃ）は同時に行ってもよいし、或いは任意の順序で順次行ってもよい。］
に付することによって、除去、不活性化及び／又は減少させる工程、
ii）前記処理済みの有機物質から、アンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングする工程、
iii）窒素（Ｎ）ストリッピングした有機物質をバイオガス発酵装置へ転じる工程、
iv）窒素（Ｎ）ストリッピングした有機物質を発酵させる工程、並びに
ｖ）生存可能な微生物及び／又はＢＳＥプリオンの数が少なくとも減少した発酵させた有機物質及びバイオガスを得る工程
を含んでなる方法が提供される。
発酵から得られる有機物質中にＢＳＥプリオンは存在しないことが好ましい。
【０１７５】
アンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングする工程は、有機物質のｐＨ値を、好ましくは４０℃以上の温度にて９以上のｐＨ値へ、例えば４０℃以上の温度にて１０以上のｐＨ値へ、例えば４０℃以上の温度にて１１以上のｐＨ値へ、例えば４０℃以上の温度にて１２以上のｐＨ値へ上昇させるのに十分な量を最初に添加することによって行われることが好ましい。
好ましい態様では、温度は５０℃以上、例えば５５℃以上、例えば６０℃以上が好ましい。
【０１７６】
１つの態様では、操作時間は、２日から１５日、例えば４日から１０日、例えば６日から８日である。１組のプロセスパラメータの例は、８−１２のｐＨレベル、７０℃〜８０℃の温度、１：４００以下の液体対ガス比、約７日の操作時間である。アルカリ条件はいずれかの塩基を加えることによって発生することができる。しかしながら、ｐＨはＣａＯまたはＣａ（ＯＨ）２を添加することで増加させることが好ましい。
有機物質は、固体および／または液体部分、例えば排泄物およびそのスラリー、農作物の残余、サイレージの農作物、動物の死体もしくはその一部、屠殺場廃棄物、肉および骨粉をいずれかの組合せにて含むことができる。１つの態様において、有機物質は、最大で５０％の固体成分、例えば最大で４０％の固体成分、例えば最大で３０％の固体成分、例えば最大で２０％の固体成分を含む。有機物質は、液体状態であってもよいし、または最大で１０％の個体成分を有することもできる。
【０１７７】
有機物質は、更に、わら、繊維またはおがくずを含むことができ、１つの態様では、有機物質は、セルロース、および／またはヘミセルロースおよび／またはリグニンを含む複合炭水化物を高い含量で、好ましくは１０％（Ｗ／Ｗ）以上の含量で含むことができる。石灰を用いた加圧・加熱処理をした、有機物質を含むセルロースは、セルロースをより小さな有機酸、例えば蟻酸、酢酸、乳酸酸等へ分解する結果をもたらす。
有機物質は、牛、ブタおよび家禽の飼育場からの、厩肥または動物の排泄物を特に含むことができる。
さらに、動物性有機物、例えば、ＢＳＥプリオンもしくは他のプリオンが存在する可能性に関する危険がある（またはない）、動物の死体もしくはその一部、屠殺場廃棄物、肉および骨粉、血しょうまたはそのような動物起源の生成物などを用いることができる。
【０１７８】
１つの態様では、有機物質は長さ１０センチメートル以下の固体部分、例えば長さ５センチメートル以下の固体成分、例えば長さ１センチメートル以下の固体成分を含むかまたは本質的に成る。
有機物質は、石灰を用いた加圧・加熱処理装置で処理される前に、好ましくは浸軟装置が備えられており、好ましくは耐食性および耐酸性材料でできているスクリューコンベヤーを用いて、処理することができる。コンベヤーは石灰を用いた加熱処理装置の中へ有機物質を移送し、そこで有機物質は、スチーム注入によってまたは石灰を用いた加熱処理装置の周りのケープ内のスチームによって、またはそれらの組合せによって、加熱される。
【０１７９】
有機物質は、アミノ酸およびその組合せを含み、ＢＳＥプリオンまたは他のプリオンを構成する要素を含む蛋白質または他の有機分子を含むことができる。ここでＢＳＥプリオンまたは他のプリオンは、石灰を用いた加圧・加熱処理および／またはその後の嫌気的発酵を含む発酵によって除去されたり、直接分解されたり、または分解することができるように処理される。動物起源の有機物質は、高い窒素（Ｎ）含量、例えば１０％以上の窒素（Ｎ）含量を有することが好ましい。
液体スラリーの形態の有機物質は、低濃度の固体成分、好ましくは１０％以下固体成分を含む水および／または水を添加することによって得ることができる。加えられた水は、リサイクルされた水、サイレージのプラントから得られた有機物質を低濃度で含む水、および／または畜舎の清浄化および／または動物の清浄化および／または窒素（Ｎ）ストリッピング工程前の発酵から得られる水、および／または１又はそれ以上のバイオガス製造プラントから得られる水、および／またはリン（Ｐ）肥料の濃縮の間に得られる水、および／またはカリウム（Ｋ）肥料の濃縮の間に得られる水、および／または雨水を集めた水であってよい。
【０１８０】
特に好ましい態様では、水がバイオガス製造プラントから得られる廃水であるか、またはリン（Ｐ）肥料の濃縮の間に得られる廃水であるか、またはカリウム（Ｋ）肥料の濃縮の間に得られる廃水であるか、または集められた雨水である。
有機物質中に存在する尿酸および／または尿素のいずれかまたは大部分はアンモニアへ転化され、場合によってアンモニアは上述したように塔へ集められ、吸収されることが好ましい。
石灰を用いた加圧・加熱処理以外の追加の工程は、中温および／または高温発酵である。さらに、石灰を用いた加圧・加熱処理で処理された有機物質は、それから有機物質が窒素（Ｎ）ストリッピング工程に付される前または後に、中温および／または高温発酵用プラントに送られる。
【０１８１】
それぞれの発酵は、中温発酵または高温発酵できる細菌の個体群(population)によってそれぞれ行われる。発酵は、１つの態様において、嫌気的発酵である。
発酵は、好ましくは約１５℃から好ましくは約６５℃以下の温度、好ましくは約２５℃から好ましくは約５５℃以下の温度、例えば約３５℃から好ましくは約４５℃以下の温度にて行うことが好ましい。
発酵は、約５日から好ましくは１５日以下、例えば約７日から好ましくは１０日以下の期間で行うことが好ましい。
【０１８２】
１つの態様では、バイオガスの生産を、１又はそれ以上のプラントにて、微生物によって、好ましくは細菌の個体群によって行い、それには有機物質の嫌気的発酵を含む方法が提供される。有機物質を発酵させると、細菌は主としてメタンおよびより小さなフラクションの二酸化炭素を生産する。バイオガス生産は、１又はそれ以上のプラントで、好ましくは有機物質の細菌による嫌気的発酵によって行うことができる。
１つの態様では、バイオガスの生産は、二つのプラントにおける嫌気性細菌による発酵により行われることが好ましく、すなわち、最初に第１のプラントにて高温発酵細菌による発酵を行い、それから高温発酵させた有機物質を第２のプラントへ送り、そこで中温発酵細菌による発酵が行われることが好ましい。
【０１８３】
高温発酵条件は、４５℃〜７５℃の範囲の温度、例えば５５℃〜６０℃の範囲の反応温度を含むことが好ましい。
中温発酵条件は、２０℃〜４５℃の範囲の温度、例えば３０℃〜３５℃の範囲の反応温度を含むことが好ましい。高温反応および中温反応は、約５〜１５日、例えば約７〜１０日で行うことが好ましい。
【０１８４】
ポリマーおよび／または植物油および／または１又はそれ以上の塩、好ましくは菜種油の形態の植物油の添加によって泡の形成する可能性を排除および／または低減することができる。塩は、ＣａＯおよび／またはＣａ(ＯＨ)２から本質的に成るかまたは含むことが好ましい。
バイオガス生産の間に、溶液または懸濁液中で有機物質と無機物質との間にカルシウムブリッジを形成することができるカルシウムイオンを添加することによって、粒状物および物質の望ましい凝集が達成され、ここでカルシウムブリッジにより粒状物の「フロック(flocks)」が形成される。カルシウムイオンの添加は、溶解しているリン（Ｐ）（ＰＯ４３−）を含む正リン酸塩の沈殿をさらにもたらす。これはリン酸カルシウム（Ｃａ３(ＰＯ４)２として沈殿することが好ましく、沈殿したリン酸カルシウムは、スラリー中に懸濁した
状態で残存することが好ましい。
【０１８５】
得られるバイオガスは、熱および／または電気を生産することができるガスエンジンへ送ることができる。熱は、石灰を用いた加圧・加熱処理装置および／または発酵プラントおよび／または窒素（Ｎ）ストリッパー反応装置および／または１又はそれ以上のバイオガスプラントおよび／または動物小屋および／または人間の住居および／または家もしくは人間の住まいで使用される水を暖めるために用いることができる。電気は、電気を分配するための商業網へ送り、販売することができる。１つの好ましい態様では、窒素（Ｎ）ストリッピングされ、殺菌され、発酵した有機物質の残部は農地に散布することができる。
【０１８６】
ｉ）望ましくない微生物を減らすかおよび／または除去すること、ii）バイオガスの生産を向上させること、ならびにiii）窒素（Ｎ）ストリッピングされ、殺菌され、発酵した有用性の高い有機物質をもたらすことに加えて、本発明の他の態様は、窒素（Ｎ）源を含む有機物質から窒素（Ｎ）含有肥料を製造する方法であって、ｉ）窒素（Ｎ）ストリッピング工程において有機物質からストリップされたアンモニアを含む窒素（Ｎ）を集めること、ii）アンモニアを含む窒素（Ｎ）を水又は好ましくは硫酸を含む酸性溶液に吸収させること、およびiii）農地に散布することができる窒素（Ｎ）肥料を得ることの各工程を含む方法を提供する。
【０１８７】
本発明のさらにもう１つの特徴は、リン（Ｐ）源を含む有機物質からリン（Ｐ）含有肥料を製造する方法であって、ｉ）バイオガス発酵装置からのスラリーを分離装置へ送る工程、ii）発酵させた有機物質及び無機物質を主として液体と固体のフラクションに分離する工程、iii）リン（Ｐ）の一部、好ましくはリン酸カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）の形態及び有機リン酸塩のスラリー中に懸濁された形態のものを含む主として固体のフラクションを得る工程を含んでなり、前記固体フラクションは適当なときに農地に散布することができるリン（Ｐ）肥料として用いることができる方法を提供することである。
【０１８８】
発酵した有機物質および無機物質を主として液体と固体のフラクションに分離するための分離装置は、デカンター遠心分離機である。リン（Ｐ）を含む主として固体のフラクションは、場合によって乾燥させて、リン（Ｐ）フラクションを空気透過性のシート又はカバーの下のマイルストア（mile store）で腐らせて堆肥にすることによって、リン（Ｐ）肥料を含む粒状物を製造することができる。
バイオガス生産からおよび固体成分からの分離によって得られる廃水は、サイレージの発酵でおよび／または石灰を用いた加圧・加熱処理プロセスでおよび／または窒素（Ｎ）ストリッピングプロセスでおよび／またはバイオガスプラントでおよび／または畜舎のクリーニングでおよび／または地面への散布でおよび／または常套の排水処理プラントで再利用することが好ましい。
【０１８９】
従って、本発明の方法は、もう１つの特徴において、実質的にきれいな廃水を製造する方法であって、ｉ）分離装置、好ましくはデカンター遠心分離機から、非常に限られた量の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）を、好ましくは５％（ｗ／ｖ）以下、例えば１％（ｗ／ｖ）以下、例えば０．１％（ｗ／ｖ）以下、例えば０．０１％（ｗ／ｖ）以下で含み、ならびに動物原性感染症（zoonose）、家畜性ウイルス、感染性細菌、ＢＳＥプリオン及び多種のプリオンを含む寄生性若しくは感染性物質を拡がらせる可能性が実質的にない液体フラクションを得る工程を含む方法である。
ある態様では、廃水が最初にスラリー中に含まれていた１０％以下の窒素（Ｎ）およびリン（Ｐ）を含む場合に受け入れられる。
【０１９０】
本発明のもう１つの特徴では、ｉ）（上述のようにリン（Ｐ）含有有機物質の分離に用いた）第１の分離工程からの液体フラクションを第２の分離工程へ送る工程、ii）残存する有機成分及び無機成分を液体から分離する工程、iii）カリウム（Ｋ）を含む固体フラクションを得る工程を含んでなり、前記固体フラクションは適当なときに農地に散布することができるカリウム（Ｋ）肥料として用いることができる、カリウム（Ｋ）源を含む有機物質からカリウム（Ｋ）含有肥料を生産する方法が提供される。
【０１９１】
第２の分離工程は、カリウム（Ｋ）を含むフラクションを廃水を断続的にエアレーションし及び濾過して操作するセラミックミクロフィルターに通し、そのエアレーションによって残存する有機物質を分解させ、及び無機性凝集粒状物を沈降させることを含むことが好ましい。
もう１つの特徴では、得られる廃水を、水中の窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）含量を低下及び／又は除去することができ、好ましくは残存する有機物質及び臭気物質を分解し、本質的に窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）を含まない廃水を得ることができる好気性の処理システムにて処理し、前記廃水は適当なときに農地へ散布し、又は畜舎に再循環することができるきれいな廃水を製造する方法が提供される。
【０１９２】
上述のエアレーションは、約１：２０００の液体−ガス比、約２０℃の温度にて２〜４週間の間で大気によって行うことができる。除かれた窒素（Ｎ）は集められ、上述したような吸収塔へ送られる。
このようにして処理された廃水を用いて動物小屋を清浄化することができることによって、畜舎を得られた廃水によって清浄化することを含む、動物用の動物小屋または畜舎における衛生性を向上させる方法が提供される。清浄化には、小屋、床、スラット、排泄物用水路、天井、換気水路、スクラビング排気空気等を清浄化およびすすぐこと、ならびに臭気、アンモニアおよびダストが畜舎を含む所定の地域から周囲環境へ放出されうる表面積を減らすことが含まれる。
【０１９３】
１つの好ましい態様では、畜舎の清浄化は、エネルギー農作物の発酵に続いて得られる廃水若しくは固体及び液体のバイオガス分離を生じさせる発酵に続いて得られる廃水、又はシステムのより後のプロセスにて得られる廃水を用いて行うことが好ましい。
本発明のもう１つの特徴では、畜舎内のわらを利用して、動物に掘ること、作業物質、構造的飼料を提供することにより、畜舎内の動物の快適さを向上させる方法が提供される。有機物質を含むわらは畜舎から石灰を用いた加圧・加熱処理装置へ送られ、更に処理する前に有機物質を加水分解する態様も好ましい。また、畜舎内の動物の快適さを向上させる他の全体的な目的は、微生物の数及び動物の毛皮内に付着するダストを減らし、同時に動物の体温を下げるために、動物にスプレーできるという可能性にある。
【０１９４】
このようにして、きれいな廃水を得ることと組み合わせて、動物の排泄物、エネルギー農作物及び同様の有機物質を嫌気的に発酵させること、並びに分解されたバイオマス中に保持される栄養分を商業的品質の肥料へ精製する方法が提供される。
本明細書において記載する一体化された方法は、
ｉ）動物、好ましくは、乳牛、豚、畜牛、馬、山羊、羊及び／又は家禽等を含む家畜を飼う及び／若しくは繁殖させるための第１のデバイス、すなわち好ましくは畜舎若しくは動物小屋（animal house）、及び／若しくは
ii）第２のデバイス、好ましくは有機物質を前処理するための少なくとも１つの前処理プラントであって、前記有機物質には、好ましくは、動物の排泄物及び／若しくは動物スラリー及び／若しくは植物の一部（植物の一部には、わら、農作物、農作物残留物、貯蔵植物、エネルギー農作物の１種又はそれ以上が含まれる）、場合によって、ＢＳＥプリオン若しくは他種のプリオンが存在する可能性のおそれがある若しくはおそれのない動物の死体若しくはその一部、屠殺場廃棄物、肉及び骨粉、血しょう、又は動物から得られるそのような生成物が更に含まれ、及び／若しくは
iii）有機物質を含んでなるバイオマスから向上した量のエネルギーを発生させる第３のデバイスを含んでなるシステムであって、
第１のデバイスは、
ａ）床、屋根、スタイ、排泄物用水路、スラリー水路、動物、畜舎若しくは動物小屋の換気用水路の１又はそれ以上を清浄化するためのシステムであって、清浄化には清浄化水を用いることが含まれるシステム、
ｂ）清浄化水を、場合によって、畜舎若しくは動物小屋から第２のデバイスへ有機物質及び清浄化水を含むスラリーの形態で、移送するシステムを含んでなり、第２のデバイスは、
ａ）ｉ）第１のデバイスから第２のデバイスへ送られるスラリーからアンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングし、又はii）第２のデバイスの追加の前処理タンクから送られる有機物質からアンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングするための第１の前処理タンク、好ましくはストリッパータンクであって、場合によって有機物質の加水分解に用いることもできるタンク、及び／若しくは
ｂ）第１のデバイスから第２のデバイスへ送られる有機物質を含んでなるスラリーを加水分解するための第２の前処理タンク、好ましくは石灰を用いた加圧・加熱処理装置であって、その加水分解によってスラリー中に存在する生存可能な微生物及び／又は病原性物質又はその一部の数を減らし及び／若しくは不活性化させ、及び／若しくは除去することを含んでなるタンク、及び／若しくは
ｃ）コーン／トウモロコシ、エネルギー農作物、ビート及び農作物残留物の少なくとも１つを含んでなる貯蔵植物物質を形成するための少なくとも１つのタンク、好ましくはサイレージタンク、及び／若しくは
ｄ）少なくとも１つの第２のタンク、好ましくは貯蔵植物及び／若しくは石灰を用いた加圧・加熱処理をされた有機物質を発酵させ、その中の発酵条件は、中温発酵条件及び／若しくは高温発酵条件から選ばれる前処理発酵タンク
を含んでなり、第３のデバイスは、
ａ）中温発酵条件及び／若しくは高温発酵条件のいずれかの下で有機物質を発酵させるための第２のデバイスから、スラリー及び／若しくは有機物質を送ることができる少なくとも１つのバイオガス発酵装置であって、前記発酵によって主としてメタンガスを含むバイオガスを生産することができるバイオガス発酵装置、
ｂ）バイオガスを集めるための少なくとも１つのタンクであって、場合によってバイオガス分配のための出口又はガスエンジンへ接続されるタンク、
ｃ）少なくとも１つの第１のセパレータであって、好ましくは遠心式デカンタであり、少なくとも１つのバイオガス発酵装置からの発酵物質を、廃水の形態である本質的に液体のフラクションと、本質的に固体のフラクションとに分離し、その固体のフラクションは有機物質及び無機物質を含む固体リン（Ｐ）を含んでなる、セパレータ、
ｄ）少なくとも１つの第２のセパレータであって、好ましくはセラミックミクロフィルターであり、少なくとも１つの第１のセパレータからの廃水を、好ましくはエアレーション及び濾過によって更に処理し、その処理によって、臭気成分、窒素（Ｎ）化合物及びカリウム（Ｋ）化合物の１種又はそれ以上のものの少なくとも一部、好ましくは大部分を除去し、その分離によって更に、分離前と対比して減少した臭気成分、窒素（Ｎ）化合物及びカリウム（Ｋ）化合物の１種又はそれ以上のものを含む廃水を生じるセパレータ
を含んでなる。
【０１９５】
このシステムは、システム内のダスト、微生物、アンモニア、空気、液体またはその他のいずれかの要素の１つまたはそれ以上の放出の防止または減少を導く閉じたシステムを構成するパイプラインを含むことが好ましい。
少なくとも１つのサイレージタンク、少なくとも１つの前処理発酵タンク、少なくとも１つのバイオガス発酵装置、少なくとも１つの第１のセパレータ及び少なくとも１つの第２のセパレータの１つ又はそれ以上からの廃水又は液体フラクションを、動物小屋または畜舎の清浄化に再利用することが好ましい。
【０１９６】
少なくとも１つのサイレージタンク、少なくとも１つの前処理発酵タンク、少なくとも１つのバイオガス発酵装置、少なくとも１つの第１のセパレータ及び少なくとも１つの第２のセパレータの１つ又はそれ以上からの廃水又は液体フラクションを、有機物質を適当な流体条件に維持するため、スラリー分離及びバイオガス生産システムのいずれかの工程にて再使用することが好ましい。
【０１９７】
システムは、場合によって有機物質を含むスラリーのエアレーション及び加熱工程と組み合わせて、アンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッピングするためにストリッパータンクに有機物質を入れる前に、前記有機物質にＣａＯ及び／又はＣａ(ＯＨ)２を含む石灰を、好ましくは約１０〜約１２のｐＨ値を生じさせるのに十分な量で添加することを含むことができる。
【０１９８】
有機物質を、このシステムのストリッパータンク内に５〜１０日、例えば７日の期間留めることが好ましい。ストリッパータンク内の温度は、６０℃〜８０℃の範囲であることが好ましい。有機物質中の乾燥物質１ｋｇ当たり３０〜６０グラムのＣａ(ＯＨ)２をストリッパータンク内で有機物質へ添加するか、または前記有機物質をストリッパータンクに入れる前に添加することが好ましい。
【０１９９】
システムは、ストリップされたアンモニアを含む窒素（Ｎ）をストリッパータンクから集め、アンモニアを水または好ましくは硫酸を含む酸溶液に吸収させる塔へ送り、場合によってタンク内に吸収したアンモニアを貯蔵する。このようにして水または酸溶液に吸収された窒素（Ｎ）は肥料として用いることが好ましい。
【０２００】
システムの石灰を用いた加圧・加熱処理装置は、最初に有機物質をセグメントに分け、次にセグメント化した有機物質をチャンバーへ送り、そのチャンバーにてセグメント化した有機物質を加熱し、同時に温度上昇に伴う高圧にさらすことが好ましい。石灰を用いた加圧・加熱処理装置内にて処理される有機物質に、ＣａＯおよび／またはＣａ(ＯＨ)２を含む所定量の石灰を、石灰を用いた加圧・加熱処理装置に入れる前または入れた後に添加することが好ましい。
【０２０１】
石灰を用いた加圧・加熱処理装置に、ＣａＯを有機物質中の乾燥物質１ｋｇ当たり５〜１０グラム添加することが好ましい。システムは、１００℃〜２２０℃の範囲の温度、例えば１８０℃〜２００℃の範囲の温度にて運転される。温度は処理する有機物質に応じて調整し、有機物質中のセルロース、ヘミセルロース及びリグニンの含量が高い程、より高い温度を選択し、または有機物質中にＢＳＥプリオンを含む伝染性の微生物または病原性のある混合物を含む可能性に応じてより高い温度を選択する。
【０２０２】
圧力は、好ましくは２バール〜好ましくは１６バールの範囲、例えば４バール〜１６バール以下、例えば６バール〜１６バール以下、例えば１０バール〜１６バール以下の範囲が好ましい。システムは、高い温度で５〜１０分間運転され、それより長い運転時間を用いることもできる。
石灰を用いた加圧・加熱処理装置にてストリップしたアンモニアを含む窒素（Ｎ）を集めて、塔へ送り、上述のように吸収させることが好ましい。
【０２０３】
システムの１つの態様では、トウモロコシ、エネルギー農作物、ビート及び農作物残留物のようなサイレージを、更にストリッパータンクへ送る前に、中温発酵タンクまたは高温発酵タンクへ送る。
システムは、石灰を用いた加圧・加熱処理された有機物質を、更にストリッパータンクへ送る前に、中温発酵タンクまたは高温発酵タンクへ送ることもできる。
【０２０４】
システムは、有機物質の発酵及びバイオガスの生産を、アンモニアを含む窒素（Ｎ）のストリッピングのための、および／または、適切なｐＨレベル、温度、エアレーション、持続期間、発泡の防止及び懸濁物質の凝集を含む所定の工程パラメータ条件でのアルカリ加水分解のための設備を備える前処理プラントを提供することによって最適に行うこともできる。
【０２０５】
システムのもう１つの態様では、バイオガス生産発酵装置内に含まれる微生物の個体群のための条件を最適に確保する。これは、例えば、殺菌または衛生処理したスラリーをストリッパータンクから第１のバイオガス発酵装置へ送り、前記殺菌または衛生処理したスラリーによって発酵装置内のバイオガス生産微生物の個体群が抑制されたり損なわれたりしないようにすることによって達成される。特に、有機物質を一度中温発酵に付したら、高温発酵を支持することができる発酵条件であるシステムのもう１つのバイオガス反応装置へ送ることが好ましい。
【０２０６】
高温反応条件には、４５℃〜７５℃の範囲の反応温度、例えば５５℃〜６０℃の範囲の反応温度が含まれる。中温反応条件には、２０℃〜４５℃の範囲の反応温度、例えば３０℃〜３５℃の範囲の反応温度が含まれる。
システムは、高温反応条件および中温反応条件の両者を、少なくとも５〜１５日間、例えば少なくとも７〜１０日間、好ましくは少なくとも７日間で行うことができる。
【０２０７】
システムは、発泡を抑制することができるデバイスであって、例えばポリマー及び／又は菜種油を含む植物油及び／又はＣａＯ及び／若しくはＣａ(ＯＨ)２を含む種々の塩を添加することができるデバイスを有する。
システムは、バイオガス反応装置からの発酵させた有機物質の少なくとも一部をその特定の反応装置内で再利用し、発酵を行う微生物の個体群の接種材料として前記発酵させた有機物質を用いることができる。
【０２０８】
システムは、１つの態様において、固体物質と共に液体を含むスラリーを第１のセパレータへ送り、限られたフラクションの液体を含む固体物質を液体フラクションの主たる部分から分離させることができる。その主として固体のフラクションは、リン（Ｐ）及びその化合物を含む。その主として固体のフラクションは、更に乾燥させて肥料とすることができる。システムの第１のセパレータは遠心式デカンタであることが好ましい。
システムは、第１のセパレータからの廃水を第２のセパレータで処理し、第２のセパレータは、第１のセパレータからの廃水を、エアレーション及び濾過、場合によって臭気成分の残留物、窒素（Ｎ）化合物の残留物及びカリウム（Ｋ）化合物の残留物の除去によって更に処理して、残留成分を本質的に含まない本質的にきれいな廃水とすることができる。
【０２０９】
システムは、高温条件バイオガス反応装置または第１のおよび／もしくは第２のセパレータからの廃水を、地面、廃水処理プラントまたは、さらに精製が必要な場合には、清浄化プラントもしくは生物的処理プラントへ送ることができる。
本発明のシステムまたは方法は：
システム内、特に動物小屋内のダスト、微生物、アンモニア、汚染空気、液体または他の成分を周囲環境へ放出することをなくするかまたは低減させることができる。
有機物質を含むバイオマス中に含まれるエネルギーの利用度を向上させることができる。
メタンガス及びメタン含有ガスを含むバイオガスの生産性を向上させ、前記ガスをタンク内に局所的に貯蔵し及び／又は前記ガスを商業的ガス供給網へ送ることができる。
商業的に価値があり、農業的作物及び園芸的作物に施肥するための肥料として用いることができる、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）肥料及び場合によってカリウム（Ｋ）の独立フラクションを、有機物質から取り出すことができる。
畜舎内の動物の快適さ及び衛生性を向上させ、そして畜舎からの産出物（output）を得ることができる。前記産出物には排泄物、スラリー及び屠殺する動物が含まれる。清潔な動物は、動物を屠殺する場合に肉が感染している可能性を低減させる。
動物の死体若しくはその一部、肉及び骨粉または動物の処理によって得られるその他のいずれかの生成物を、再生された肥料の形態で農地へ施すための方法を得ることができ、農業的及び園芸的植物生産における動物起源のマクロ形態またはミクロ形態の栄養分からの恩恵を受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１０】
【図１】  本発明の１つの好ましい態様を示す模式図である。
【図２】  本発明のもう１つの好ましい態様を示す模式図である。
【図３】  本発明の更にもう１つの好ましい態様を示す模式図である。
【図４】  本発明の更にもう１つの好ましい態様を示す模式図である。
【図５】  本発明のシステムの好ましい態様の前半を示す模式図である。
【図６】  本発明のシステムの好ましい態様の後半を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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