(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵すべき生物廃棄物が細かくされ予熱されて発酵器に導入され、発酵器の中でメタン菌によって生物学的な分解が行われ、発酵すべき新鮮な生物廃棄物が嫌気性発酵器の入口において、発酵器の出口からの十分に発酵されメタン菌が豊富化されている生物廃棄物を追加的に制御して接種され、発酵器内において生物廃棄物が押し込み搬送方式で制御して混合されてバイオガスを発生しながら分解され、最後に好気性貯蔵所に導かれるような発酵設備の制御方法において、
メタン菌的な分解が水平の押し込み搬送運動中において搬送経路の数個所で少なくともｐＨ値および乾燥物質按分量に関して監視され調整され、通過速度がその測定値に関係して一方では発酵すべき生物廃棄物の導入によっておよび他方では十分に発酵された生物廃棄物の戻しによって制御され、
部分的に分解された生物廃棄物が好気性貯蔵所に導入される前に圧搾され、その細菌を帯びた圧搾水を発酵器に導入することによって、嫌気性発酵器内における所望の乾燥物質按分量の目標値および所望のｐＨ値が調整されると共に、
ｐＨ値および乾燥物質按分量が既に供給配管における搬送・混合領域の範囲で測定個所で検出され、それに応じてメタン菌を帯びている圧搾水の導入によって調整されることを特徴とする発酵設備の制御方法。
【請求項２】
嫌気性発酵器の内容物が押し進めなしにステップ的に反転されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
圧搾水が種々の測定個所の範囲において発酵器に導入されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
圧搾水が発酵器内の適当な個所に導入される前にほぼそこにおける温度に加熱されることを特徴とする請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】
測定個所でそこにおける温度も測定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
発酵器が長手方向に区域的に制御して加熱されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発酵すべき生物廃棄物（生ゴミ）が細かくされ予熱されて発酵器に導入され、発酵器の中でメタン菌によって生物学的な分解が行われ、発酵すべき新鮮な生物廃棄物が嫌気性発酵器の入口において、発酵器の出口からの十分に発酵されメタン菌が豊富化されている生物廃棄物を追加的に制御して接種され、発酵器内において生物廃棄物が押し込み搬送方式で制御して混合されてバイオガスを発生しながら分解され、最後に好気性貯蔵所（Ｖｅｒｒｏｔｔｕｎｇ）に導かれるような発酵設備の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物廃棄物を発酵する場合に二種類の方式が知られている。即ち、非常にゆっくりではあるが良好に支配できる垂直の縦形容器によるバッチ式で作動する普及した方法と、横形発酵器により押し込み搬送で連続運転するが監視および制御が難しいあまり普及していない方式とが知られている。
バッチ式で作動する方法の場合、一般には一つあるいは複数の垂直の縦形発酵器が採用されている。細かくされた生物廃棄物の微細度は特に重要ではなく、発酵時間だけが影響する。生物学的に分解された廃棄物は発酵器の出口の方向に押し流される。ただ出口範囲でサンプルが取り出され、一回のバッチ処理が止められ、次のバッチ処理のための新たな新鮮廃棄物が導入される時点が決定される。ここでは制御について、重い成分が速く押し流され従って完全に分解されないで出口範囲に到達するという以外にほとんど問題はない。しかしこれは、発酵器内における短すぎる滞在時間により殺菌されていない病原菌をしばしば含んでしまうという恐れを増大する。
【０００３】
これを克服するために、今日においては傾斜形発酵器で運転する発酵設備を構築することが増えている。その傾斜角度に応じて材料はゆっくりと流れる。従って重い成分の早過ぎる流れ落ちは十分に避けられる。
しかし依然として発酵設備におけるすべての公知の嫌気性発酵器に対して、発酵器内において高い均質性を得るため、補正対策が考慮されていないので、発酵器内に非常に良好な流動性を有する混合物を生じさせるという条件がある。
即ちドイツ連邦共和国特許第Ａ−３２２８８９５号公報における設備は傾斜形発酵器で運転し、この発酵器自体は回転可能に支持され、泥渣と塵芥との混合物で作動する。これは非常に良好に流動する内容物を生じ、その流速は出口側において制御され、更に傾斜角度によって影響できる。ただ充填すべき材料が予め検査され、そのｐＨ値が石灰の添加によって調整される。
これに対してドイツ連邦共和国特許第Ａ−２５３５７５６号公報における発酵器の場合、希溶液状材料で運転され、動力式攪拌機が浮遊被膜の形成を阻止している。従ってここでは内容物全体が混合されるが、これはバッチ式で運転されるので問題ない。
【０００４】
垂直形発酵器の場合も、発酵器内において均質な状態にするために、充填材料はできるだけ流動性を維持する。即ちヨーロッパ特許第１３１３１９号公報において、発酵器に一部で新鮮廃棄物を装填し別の部分で既に分解済みの材料を装填することが提案されている。これに対してドイツ連邦共和国特許第Ａ−２９２４３８７号公報においては充填物はポンプ搬送できる材料になるまで細かくされている。
種々の公報に押し込み搬送式による傾斜式発酵器が記載されているが、これらは押し進め運動を行う準押し込み搬送運転しか問題としていない。
本発明に基づく方法はヨーロッパ特許第Ａ−４７６２１７号公報における完全に水平に横形に位置する発酵器で運転する。この発酵器は真の即ち連続的な押し込み搬送運転で作動するので、入口から出口まで全長にわたって連続して変化する状態を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の発酵設備における発酵器の申し分のない制御が行え、絶対的に確実な連続運転ができるような方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分に記載した手段によって達成される。
本発明に基づく方法は、真の押し込み搬送運転において充填材料はいろいろであり、従って種々に分解され、これは充填材料の通過中に相応して補正ができねばならないという認識から出発している。
更に、ｐＨ値が既存の活性のメタン菌の量に直接関係するという生物学的認識から出発しており、その場合請求項２に基づいて実施するときは、メタン菌は入口だけでなく他の個所にも入れられる。
【０００７】
発酵器内容物は長手軸線方向において混合しないので、材料は攪拌されず、押し進めなしにただステップ的に反転されるので、混合は行われず、充填材料の脱気を助長する反転しか行われない。
圧搾水の利用は所望の湿り雰囲気の調整に使用するだけでなく、同時にメタン菌を案内する。これが発酵器内で種々の個所で行われるとき、メタン菌の導入によってｐＨ値も影響され従って制御させられる。
特に、メタン菌を帯びている圧搾水を供給配管の搬送・混合領域に導入することは、流入する材料特には新鮮廃棄物を発酵器の入口において既に所望のｐＨ値に調整することを可能にし、これによって追加的な補正操作は十分に避けられる。
分解速度は温度にも左右されるので、導入すべき圧搾水をほぼその入口個所における温度まで予熱することが有利である。
【０００８】
【実施例】
以下図に示した発酵設備の概略図を参照して本発明に基づく方法を詳細に説明する。
供給された生物廃棄物（生ゴミ、ここでは別々に集められた家庭廃棄物、菜園廃棄物並びに造園業、青果業、食堂などのような生物廃棄物を多量に含む産業廃棄物を問題としている）は収容バンカの中に中間貯蔵される。廃棄物はここから選別装置および粉砕装置を介して最終的に供給バンカ１に到達し、ここから発酵すべき生物材料は配量して供給配管２を介して嫌気性加熱式発酵器４の入口３に到達する。供給バンカの中で酸化が行われるので、新鮮廃棄物におけるｐＨ値は約５〜６となる。これは追加的な加水分解設備によって促進することもできる。供給配管２に特に搬送・混合スクリューで作動する混合・搬送領域２′が設けられている。中央軸６に取り付けられている多数の熊手腕が駆動装置５によってステップ的に動かされる。中央軸６は発酵器４を全長にわたって貫通し、反対側が場所７で支持されている。押し込み搬送方式（Ｐｆｒｏｐｆｓｔｒｏｍｂｅｔｒｉｂ）  で入口側に補給して押し込まれる材料によって連続して前進する発酵すべき物質は発酵器出口８に到達し、そこで戻り配管９を介して既に十分に分解された生物廃棄物が、供給バンカからの新鮮廃棄物に供給配管２の中で制御して添加され混合される。十分に生物学的に分解された材料は配管１０を介してプレス１１に導かれ、そこで既に発酵した材料は圧搾して脱水される。十分に生物学的に分解された材料は最終的に搬送配管１２を介して好気性貯蔵所（Ｎａｃｈｒｏｔｔｅ）  （図示せず）に到達する。完全に分解された材料は最終的に高価なコンポスト（堆肥土）として販売できる。
【０００９】
液体成分はプレス１１の出口で分離フィルタ１３により分離される。この液体成分即ち圧搾水は細菌特にメタン菌を強く帯びている。圧搾水は配管１４を介して圧搾水タンク１５に到達する。余分な圧搾水はポンプ１６によって圧搾水処理装置１７に搬送される。ここで圧搾水は特別な嫌気性フィルタ装置によって別のバイオガスを生産しながら更に分解される。
圧搾水の一部は制御配管１８を介して発酵器４の種々の接種個所２０に到達する。接種個所２０の範囲には測定個所２１も存在している。これらの測定個所で各領域における発酵器内容物のｐＨ値、温度および含水量が検出される。これらのデータはデータ配線２２を介して中央評価ユニットに導かれる。
【００１０】
制御配管１８の分岐管１８′は供給配管２の搬送・混合領域２′の範囲に到達している。ここにも接種個所２０′および測定個所２１′が配置されている。これは新鮮廃棄物に圧搾水によって既に細菌を帯びさせ最適なｐＨ値にすることを可能にする。ｐＨ値が既に発酵器４の入口に狭い限界内で調整されていればいるほど、滅菌操作（Ｓｔｅｒｅｉｎｇｒｉｆｆ）は僅かしか必要とされない。混合・搬送領域２′における測定データもデータ配線２２を介して中央評価ユニットに導かれる。
【００１１】
次に本発明に基づく方法の経過について説明する。供給バンカ１内にある新鮮な生物廃棄物は、ガラス、金属および合成樹脂成分のような生物学的に分解できない材料を既に除去され、また既に細かく粉砕されているが、組成については影響を及ぼせない。新鮮な生物廃棄物は供給配管２を介して嫌気性発酵器４の入口３に達する。この新鮮な生物廃棄物は供給配管２において既にメタン菌の発酵に対して特に有利である温度特に３０℃〜６０°℃の温度に予熱される。新鮮な生物廃棄物を既に細菌が豊富化されている材料で豊富化するために、それ自体公知のように戻り配管９を介して既に十分に生物学的に分解された材料が発酵器４の出口８から供給配管２に接種される。この発酵器４の入口における材料は非常に乾いており、従って乾燥物質の按分量が大きく、非常に粗く約１０ｃｍに及ぶ粒度をしている。従ってこの材料は発酵器内を自然には流れない。これは真の押し込み搬送運転において補給して押し込まれる材料によってしか発酵器を通過させられない。発酵器４の入口で第一の測定個所２１においてｐＨ値、温度および含水量が検出される。この個所における一般的な測定値はｐＨ  ２〜  ５であり、即ち軽い酸性までの中性範囲にある。有利には約ｐＨ７に調整する。発酵器の出口におけるｐＨ値は約  ４〜  ５であり、即ち塩基性範囲有利には約ｐＨ８である。
【００１２】
ｐＨ値を調整するために種々の方策が用立てられる。入口範囲においてｐＨ値は、供給バンカ１からの新鮮な廃棄物と戻り配管９を介しての嫌気性発酵器４からの既に十分に分解された腐敗物との混合比率によって適当に調整できる。これによってｐＨ値は腐敗物の添加量の増加によって増大させられるか、減少によって低下させられる。
他の制御方式は新鮮廃棄物の供給量を減少することにある。これによって発酵器内における滞在時間が延長される。これはメタン菌が特に滋養豊富な出発範囲において長い発酵時間を有する結果となり、これによって入口範囲においてｐＨ値の僅かな上昇が生じ、同時に出口側においてもｐＨ値は普通の通過速度の場合よりも幾分大きく増大する。この処置は含水量が入口において既に上部範囲にあるときに施される。
【００１３】
乾燥物質按分量が大きくｐＨ値が入口側においてまだ非常に低いとき、この範囲においても圧搾水タンク１５からの細菌を帯びた圧搾水が制御配管１８を介して発酵器に導入することが問題となる。これはメタン菌の濃度を増大し、含水量を高めるので、細菌的な分解が加速される。
勿論、入口における材料導入の増大は発酵器全体を通過する速度を随所において同じように増大する。即ちその結果、通過速度の増大によってｐＨ値が出口側において所望の値を超過することも避けられる。
たいていは材料が発酵器を連続して通過する間にｐＨ値が許容できる帯域内で増加するという前提から出発している。しかし時折、主にメタン菌の早期の死滅によって変動が生ずることもある。これはｐＨ値の変動を生じてしまう。従って本発明に基づく方法においては数個所でｐＨ値が検出され、直接その個所に対策が施される。これは制御配管１８を通して圧搾水を添加することによって行われる。
【００１４】
特に装填材料即ち新鮮廃棄物ないし供給バンカ１からの新鮮廃棄物と発酵器の出口からの腐敗物との混合物のｐＨ値を既にできるだけ狭い限界内に維持するようにする。これによって補正操作の回数が減少する。従って本発明に基づいて供給配管２の搬送・混合領域２′に既に圧搾水が導入される。この圧搾水は制御配管１８の分岐管１８′を介して測定個所２１′のすぐそばにある接種個所２０′に到達する。新鮮廃棄物が早くも酸性であるが、圧搾水は基本的にメタン菌の増加にとって有利である中和が達成されていない。これは清水の導入では達成できないか、非常に多量の清水で行わねばならず、これは本発明の場合避けようとしている。
更に発酵器における温度経過も監視される。圧搾水の添加による制御操作によって温度が許容できないほど低下しないようにするために、制御配管１８を加熱要素１９によって少なくともほぼ発酵器内における温度まで予熱することが有利である。その加熱要素は電熱要素でも熱交換器でもよい。
加熱線（図示せず）で加熱される発酵器自体も区域ごとに加熱できる。これはメタン菌の最良の成長条件を得るために、発酵器の切換制御によって温度を変更することを可能にする。
【００１５】
かかる発酵設備の場合バイオガスの生産が主要な課題となっているが、ここではこれ以上説明しない。その場合勿論、発酵器はその中で発生したバイオガスに対する出口個所を装備しなければならない。ｐＨ値および温度の制御並びに含水量の最良の調整は、メタン菌に対する生活条件が最適となっているので、最大のバイオガス生産を生ずる。本発明に基づく方法における重要な点は、嫌気性発酵器４内における材料が公知の方法のように攪拌機によって混合されず、ただゆっくりとステップ的に反転されるということにある。即ち発生したメタンガスおよび炭酸ガスは良好に逃げることができる。他方ではこのようにして、全く分解されていない充填物が発酵器の出口範囲に到達することは避けられる。
かかる方法にとっては新奇な乾燥雰囲気は、発酵器内に通しの液相を持たず、発酵器の入口から出口までウィルスあるいはバクテリアが液相を介して短時間に移動することを不可能にし、従って発生したコンポストを汚染することを不可能にする。
容器内における状態の最良の調製によって、かかる発酵設備に対して驚くべき大きな約２０日の通過速度が達成される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、生物廃棄物（生ゴミ）は水平に横形に設置された発酵器において、真の押し込み搬送式で、連続して、大きな通過速度で発酵処理でき、コンポスト（堆肥土）にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発酵設備の概略構成図。
【符号の説明】
２  混合・搬送装置
３  発酵器入口
４  発酵器
８  発酵器出口
９  戻り配管
１５  圧搾水タンク
１８  制御配管
【図１】
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