(57)【要約】  パルプ含有廃棄物の嫌気性処理方法およびパルプ含有廃棄物の発酵装置を開示する。パルプ含有廃棄物を機械的に処理・粉砕し、処理水等を添加することによって所定の固形分含有量となるように希釈し、浄化・嫌気性発酵させる。腐食残渣はプラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分に分離し、調整段階において再生可能材料、燃料またはデポジット製品に調整される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ含有廃棄物の嫌気性処理方法であって、
前記廃棄物を機械的に処理、特に粉砕する工程と、
粉砕した前記廃棄物を処理水に懸濁／溶解する工程と、
生物学的処理段階（７、９）において、前記懸濁液の有機成分を分解、浄化および／またはメタン化する工程と、
腐食残渣をプラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分に分離する工程と、
前記プラスチックを多く含む部分および前記パルプを多く含む部分を再生可能材料、燃料またはデポジット製品に調整する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記生物学的処理段階（７、９）は、昇温下での浄化と、バイオリアクタ（９）におけるメタン化と、を含む方法。
【請求項３】
請求項２において、
生物学的変換を促進するための栄養分を前記生物学的処理段階、特に前記バイオリアクタ（９）に供給する方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
尿素等の含窒素凝集体を前記生物学的処理段階（７、９）に供給する方法。
【請求項５】
前記請求項のいずれか１項において、
前記廃棄物を５〜２０％、好ましくは８〜１２％の固形分含有量に希釈する方法。
【請求項６】
前記請求項のいずれか１項において、
流動材料を制御可能な量で前記段階（７、９）の少なくとも１つから抽出し、ワクチンとして、あるいは、所定の濃度プロファイルを調節するために、少なくとも１つの他の段階または懸濁液流路の別の位置において同一の段階に供給する方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記抽出した懸濁液が浮揚物または沈殿物を含む方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれか１項において、
前記パルプを多く含む部分を低カロリー燃料およびその他の再生可能材料に調整し、
前記プラスチックを多く含む部分を高カロリー燃料および粒状プラスチック等の再生可能材料に調整する方法。
【請求項９】
前記請求項のいずれか１項において、
前記浄化段階（７）および前記バイオリアクタ（９）において剪断力を前記懸濁液に与える方法。
【請求項１０】
前記請求項のいずれか１項において、
前記浄化を複数の段階で行う方法。
【請求項１１】
前記請求項のいずれか１項において、
パルパー（１８）において前記パルプ含有廃棄物の懸濁／溶解を行う方法。
【請求項１２】
特に前記請求項のいずれか１項に記載の方法を行うためのパルプ含有廃棄物の発酵装置であって、
前記パルプ含有廃棄物を粉砕する機械的処理段階（４）と、
前記廃棄物を処理水に懸濁させ、生物学的成分をメタン化し、排出する生物学的処理段階（７、９）と、
生物学的処理によって得られた腐食残渣を、プラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分に分離する分離装置（１０）と、
前記各部分を燃料、再生可能材料またはデポジット製品に調整する調整段階（１１、１２）と、
を含む装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記メタン化の上流に設けられたガス浄化装置（７）を含み、
前記浄化装置（７）は、それぞれが撹拌装置を有し、水力工学的に接続された少なくとも２つの浄化容器（７．１、７．２）を含む装置。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記メタン化の上流に設けられ、撹拌装置を有し、浄化温度に加熱された懸濁液が供給されるガス浄化装置（７）を含む装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記浄化装置（７）は、直列に接続され、それぞれが撹拌装置（９．２）を有する２つの浄化容器（７．１、７．２）を含み、
上流の前記浄化容器（７．１）の排出口が熱交換器（７．１３）に接続され、
前記熱交換器（７．１３）の出口が、供給手段（５）を介して、第１の前記容器（７．１）の流入口および／または下流の前記浄化容器（７．２）の流入口に接続されている装置。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記浄化装置（７）は、通路を有する中間壁（７．１７）によって第１および第２の浄化室（７．１、７．２）に分割された水平な容器であり、
前記第１および第２の浄化室（７．１、７．２）には共通の撹拌装置（９．２）が割り当てられ、
前記第１の浄化容器（７．１）の排出口が熱交換器（７．１３）に接続され、前記熱交換器（７．１３）の出口が前記第１の前記容器（７．１）の流入口に接続されている装置。
【請求項１７】
請求項１４または請求項１６において、
前記浄化と前記メタン化は、前記懸濁液が例えば栓流として撹拌装置（９．２）によって入口から出口まで輸送される水平な容器として設計された小型反応器内で行われ、
前記容器は、懸濁液通路を有する中間壁（７．１６）によって浄化段階（７）と下流の発酵段階（９）に細分されている装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記発酵段階（９）は、前記浄化段階（７）よりも長い軸方向長さ（Ｌ２）を有する装置。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８において、
前記容器は、絶縁体（９．１）を備え、少なくとも部分的に加熱部（９．６）によって加熱される装置。
【請求項２０】
請求項１２〜１９のいずれか１項において、
前記メタン化を並列に接続された１または複数のバイオリアクタ（９）内で行う装置。
【請求項２１】
請求項１２〜２０のいずれか１項において、
前記生物学的処理の下流の前記分離装置は、分離容器（１０）を含み、
前記分離容器（１０）において、剪断力を与えることによってパルプをプラスチックから除去することができ、
前記分離容器（１０）において、前記剪断力を与えた後に、プラスチックを含む部分の浮揚層（１０．２）と、パルプを含む部分の沈殿層（１０．４）と、前記浮揚層（１０．２）と前記沈殿層（１０．４）との間の水相領域（１０．３）が形成される装置。
【請求項２２】
請求項１２〜２１のいずれか１項において、
供給部（８）を含み、
前記供給部（８）は、流動材料を前記段階の１以上から抽出し、ワクチンとして、または所定の濃度プロファイルを調節するために、懸濁液流路の別の位置において同一の段階に供給するように、前記浄化装置（７）、前記バイオリアクタ（９）、パルパー（１８）および／または前記分離容器（１０）に接続されている装置。
【請求項２３】
請求項１２〜２２のいずれか１項において、
前記生物学的変換を促進するように微生物、尿素またはその他の凝集体の栄養分を各段階に加えることができる栄養分・凝集体容器（１５、１６）を含む装置。
【請求項２４】
請求項１２〜２３のいずれか１項において、
前記パルプ含有廃棄物を処理水（８．３、８．７）に懸濁／溶解するパルパー（１８）を含む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプ含有廃棄物の嫌気性処理方法および当該方法を行うために好適な発酵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプは、例えば、植物繊維や樹木の化学分解によって製造され、大部分がセルロースからなる。セルロースの製造では、亜硫酸塩法およびアルカリ硫酸塩法が主に使用されている。近年では、天然パルプ化法等も使用されている。パルプは、例えば、タバコのフィルタ、紙、ボール紙容器、コットン製品（詰め綿や包帯）、ハンカチ、衛生用品、鋳込の補強、セメントの補強、セルロース誘導体の製造のためのセルロース繊維等の様々な製品に使用されている。
【０００３】
古紙の一部は処理することによって製紙等に使用することができるが、紙／段ボール箱廃棄物の大部分は焼却処理されている。焼却場では厳しい環境制限を満たすためにプラント毎の対策が必要であり、紙／ボール紙容器の焼却コストが上昇している。
【０００４】
パルプの特に重要な適用分野は衛生用品（本発明の場合にはおむつや失禁用品）である。衛生用品の廃棄物は、通常はセルロース繊維、プラスチック（ＬＤＰＥ、ＰＰ、超吸収ポリマー（ＳＡＰ））、尿、排泄物を含み、特に養老院、病院、子供のいる家庭から発生する。失禁用品（ｉｎｃｏｎｔｉｎｅｎｃｅ  ｐｒｏｄｕｃｔ：以下「ＩＣＰ」と呼ぶ）はドイツの廃棄物全体の約１５〜２０％を占めており、産業廃棄物または家庭廃棄物として各成分が混合した状態で回収されている。２００５年６月の廃棄物処理法（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ  Ｗａｓｔｅ）の施行以降は、ＩＣＰは処理せずに廃棄することはできなくなり、家庭ごみ焼却場または廃棄物を燃料に使用する発電所で焼却することが義務付けられている。現在、ＩＣＰの回収または処分に関する統一的な見解は存在しておらず、代替可能性のある処分方法はない。
【０００５】
ＩＣＰとその他のパルプ含有複合材料（例えば食品包装物）をたい肥化する取り組みもなされているが、腐食材料内のプラスチック片の含有率が高いために問題が生じており、これらの取り組みは徒労に終わっている。現在のところ、上述した家庭ごみ焼却場または廃棄物を燃料に使用する発電所での焼却で対処することしかできない状況である。これらのパルプ含有廃棄物は燃料価が比較的低く、廃棄物処理法によって焼却を義務付けられた廃棄物の量が多いため、承認済の廃棄物処理能力が現在不足している。このような問題のため、６月に閉鎖されたごみ廃棄場が１２カ月間に限って再開され、問題が一時的に解決した。しかし、中長期的な解決策は依然として残されている。２００８年から機械的・生物学的に処理された家庭廃棄物のみの貯蔵を認めるＥＣの廃棄物貯蔵・処理基準が準備されており、状況は逼迫してきている。すなわち、廃棄物処理法の施行によってドイツで現在生じている問題がいずれは欧州全土で生じることになる。
【０００６】
共同体の非常に高い廃棄物処理コストはさらに上昇傾向にあり、多くの養護施設はＩＣＰのメーカーまたは販売者に対して失禁廃棄物を費用効果的に処理する手段を要望している。寿命の時点で製品を回収する自動車あるいは電気産業の例は製品責任の変化を示しており、ＩＣＰのメーカーまたは販売者も有効な処理手段を求めている。
【０００７】
ｗｗｗ．ｋｎｏｗａｓｔｅ．ｄｅでは、ＩＣＰを粉砕し、薬品処理と分離段階によってパルプ、プラスチック材、不活性ＥＡＰに分離するＩＣＰリサイクル方法を開示している。
【０００８】
この方法の問題は、薬品処理のために工程が比較的複雑となると共に、ＥＣ基準に定義される予定の機械的・生物学的処理を満たしていないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、簡単な方法でパルプ含有廃棄物（特にＩＣＰ）を処理することができる方法と発酵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、方法に関しては請求項１の特徴により達成され、発酵装置に関しては請求項１２の特徴により達成される。
【００１１】
本発明によれば、パルプ含有廃棄物を機械的に処理し、その過程において粉砕する。機械的に処理した廃棄物を処理／加圧水で希釈（スラリー化）し、この時点で物質一部が溶解する。次の工程では、懸濁液を生物学的処理工程において分解、浄化し、有機成分をメタン化する。生物学的処理工程で得られた残渣をプラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分に分離し、調整段階において再生可能材料、燃料またはデポジット製品に調整する。
【００１２】
本発明に係る方法および本発明に係る発酵装置によれば、非常に簡単で環境に優しい方法でパルプ含有廃棄物から再生可能材料、燃料、バイオガスを工業規模で生成することができる。
【００１３】
好適な実施形態では、生物学的処理段階は、昇温下での浄化と、バイオリアクタ（発酵槽）におけるメタン化と、を含む。
【００１４】
生物学的成分の分解／崩壊を促進するために、メタン化または浄化時に微生物の栄養分を添加することができる。
【００１５】
プラスチックの含有量が比較的高いため、パルプ含有廃棄物の生物学的処理時には窒素が不足する。窒素の不足を補うために、本発明は尿素等の含窒素凝集体を生物学的処理に添加することを提案する。
【００１６】
本発明に係る方法および本発明に係る発酵装置では、生物学的に活性な懸濁液の成分を１または複数の段階から抽出し、ワクチンとして、あるいは、所定の濃度プロファイルを調節するために、１または複数の他の段階または懸濁液流路の別の位置において同一の段階に供給するように流動材料を制御することができる。抽出した懸濁液は浮揚物および沈殿物を含むことができる。また、工程で必要な水は、分解と浄化工程を最適化するように各段階間において任意の方法で制御することができる。
【００１７】
パルプを多く含む部分は好ましくは低カロリー燃料およびその他の再生可能材料に調整し、プラスチックを多く含む部分は高カロリー燃料および粒状プラスチック等の再生可能材料に調整する。
【００１８】
浄化段階およびバイオリアクタにおいて剪断力を懸濁液に与えることにより、有機転化と浄化が向上する。
【００１９】
浄化は複数の段階で行ってもよく、異なる方法で実施してもよい。一例としては、浄化は１または複数の浄化容器に気体を導入することによって行い、処理水および気体（空気）による加水分解によって、基材は浄化温度（約７０℃）に加熱され、生物学的成分は分解し、溶解する。浄化容器は越流部によって水力工学的に接続してもよい。
【００２０】
また、熱交換器によって加熱された懸濁液を浄化段階に供給するように温度を上昇させることも有効である。
【００２１】
基本的に、浄化段階は、直列に接続され、それぞれが撹拌装置を含む２つの浄化容器からなってもよい。上流の浄化容器の排出口が熱交換器に接続され、熱交換器の出口が上流の浄化容器および／または下流の浄化容器の流入口に弁を介して接続されていることが好ましい。
【００２２】
また、浄化装置は通路を有する分離壁によって第１および第２の浄化室に分割された水平な容器であってもよい。第１および第２の浄化室の懸濁液に共通の撹拌装置によって剪断力を与え、上述した実施形態と同様に懸濁液を熱交換器によって浄化温度まで加熱する。
【００２３】
本発明の好適な実施形態では、浄化とメタン化は、懸濁液が例えば栓流として入口から出口まで輸送される水平な容器として設計された小型反応器内で行われる。容器は、懸濁液通路を有する中間壁によって浄化段階と下流のメタン化／発酵段階に細分されている。浄化を改良するために、浄化段階を２つの処理室に細分してもよい。
【００２４】
発酵段階の滞在時間は浄化段階よりも実質的に長いため、浄化段階は発酵段階よりも短い軸方向長さで設計する。
【００２５】
容器内を所定の温度プロファイルに調節するために、容器を絶縁し、少なくとも部分的に加熱する。
【００２６】
発酵生成物の分離は、好ましくは分離容器内で行い、剪断力を与えることによってパルプをプラスチックから除去することができ、剪断力を与えた後に、例えば撹拌装置を停止させることによって、プラスチックを含む浮揚層と、パルプを含む部分の沈殿層と、水相領域が形成され、これらのフラクションを分離容器から容易に抽出することができる。
【００２７】
本発明によれば、各段階（浄化、メタン化、分離装置）間の流動材料の調節は、生物学的に活性な懸濁液の成分を１または複数の段階から取り出し、ワクチンとして、あるいは、所定の濃度プロファイルを調節するために、１または複数の他の段階または懸濁液流路の別の位置において同一の段階に供給するように適当な配管を介して各段階に接続された供給部によって行われる。「供給部」という用語は、適当な配管と弁を有し、各段階間または各段階内において流動材料を循環および供給することができるポンプ装置を意味する。
【００２８】
生物学的変換を向上させるための栄養分と凝集体の供給は、供給ステーションを介して制御することもできる。
【００２９】
機械的に処理されたパルプ含有廃棄物を溶解または懸濁させるために、パルパーを好ましく使用することができる。
【００３０】
本発明のその他の利点はさらなる従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施形態を概略図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、紙、ボール紙容器、複合体、パルプ廃棄物、ＩＣＰ等のパルプ含有廃棄物の嫌気性処理のための本発明に係る方法の基本的な図を示す。図１および図２に示す方法は、養老院、病院または家庭（１．１、１．２）からのＩＣＰを処理する場合と、紙、ボール紙容器、複合体（例えば、食品パッケージ）（１．３〜１．６）等のその他のパルプ含有廃棄物を処理する場合という点で実質的に異なる。図１を参照して、ＩＣＰの処理について説明する。
【００３３】
ＩＣＰ（おむつ）は、綿毛パルプおよび超吸収ポリマー（ＳＡＰ）からなる吸収性コアと、吸収性コアの上面に設けられた浸透性（ｐｅｒｍｅａｂｌｅ）不織布層と、ポリエチレンフィルムからなるバリア層と、を通常は含む。これらの層は互いに貼り付けられている（ポリマー混合物）。ＩＣＰを固定するために、ポリプロピレンフィルムから実質的になる粘着片（ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｓｔｒｉｐ）を使用する。長手方向の側面に配置される弾性単繊維によって体形に良好にフィットさせることができる。これらの単繊維は通常はポリウレタンからなる。すなわち、ＩＣＰは、パルプと、ＳＡＰと、ポリマー混合物（プラスチック）とから実質的になる。ＩＣＰを使用する際には、当然ながら尿や排泄物が加わる。
【００３４】
本発明の発想はＩＣＰを別々に回収することにある。現在、病院や養老院ではＩＣＰを別々に回収している。いくつかの州では、赤ちゃん用おむつの分別収集も義務付けられている（おむつ袋（ｄｉａｐｅｒ  ｓａｃｋ））。まず、別々に配送される病院や養老院１．１からのＩＣＰおよび赤ちゃん用おむつ１．２をバンカー１に集め、ＩＣＰを含む袋／包みを場合によって開く。バンカー１は、ＩＣＰを方法の次の段階に供給することができる供給手段を備えている。ＩＣＰをバンカー１から参照番号２〜９で示す機械的・生物学的処理に供給する。機械的処理（詳細については図２を参照）は、異物および有害物質３の分離のための干渉・異物検出と、粉砕装置４と、粉砕したＩＣＰを浄化処理またはメタン化処理に供給することができる供給手段５と、これらの流動材料を浄化処理またはメタン化処理に搬送するための搬送手段６と、流動材料の各方法段階への供給と抽出を制御するための中央供給部８と、バイオリアクタ９と、を含む。以下の説明では、供給手段５は可変流量を有する流動材料を少なくとも２つの部分的な流れに分割することができるスライドまたは弁装置であるものとする。浄化処理またはメタン化処理のために、周期的に案内される圧縮または処理水１３．４を導入し、機械的・生物学的処理後の処理水を機械的・生物学的排水処理１３．６に供給し、場合によって余分な水１３．８を排出する。清浄化した処理水は工業用水１３．７として再びプロセスサイクルに供給する。図１の９．７で示すように、バイオリアクタでのメタン化によってバイオガス９．７が生成され、例えば火力発電所においてエネルギーとして利用するために供給する。
【００３５】
メタン化後の悪臭を放つ材料を分離容器に供給し、プラスチックを多く含む部分１０．２とパルプを多く含む部分１０．４に分割する。パルプを多く含む部分１０．４を脱水手段１２．１と乾燥機１２．２からなるパルプ調整手段１２に供給し、得られた乾燥部分１２．５を調整ステージ１２．３に供給し、好ましくは低カロリー燃料１２．４に調整する。脱水および乾燥で得られた加圧水１３．２は処理水サイクルに供給する。図示する実施形態では、脱水手段はパルプを洗浄するための洗浄装置を備える。脱水は、例えば、排水処理後に分岐させた工業用水１３．７を添加することにより行ってもよい。
【００３６】
プラスチックを多く含む部分１２．０の処理は対応して行われる。プラスチックを多く含む部分１２．０は脱水装置１１．１で脱水され、脱水装置１１．１においては、圧縮工程の前に工業用水１３．７によってプラスチックチップが洗浄される。次に、脱水したプラスチックを多く含む部分を乾燥機内で乾燥させる。脱水、洗浄、乾燥によって得られた加圧水１３．１を加圧水または排水混合物１３．４に加え、機械的・生物学的処理段階に再び供給する。
【００３７】
乾燥させたプラスチックを多く含む部分１１．６は、プラスチック材料を処理するために造粒機１１．３に供給される。粒状物は工業製品１１．４として直接販売することができ、高カロリー燃料１１．５（２００００ｋＪ／ｋｇを超える発熱量）に圧縮することもできる。図１では処理／加圧水サイクルを非常に単純化して示しており、実際の水サイクルに関しては図２を参照するものとする。
【００３８】
上述した方法を示す図によれば、外部からエネルギーを供給する必要はなく、バイオガスによってエネルギーが生成され、高価値燃料または工業製品として利用することができる再生可能材料が生成物として生じることが分かる。慎重な推定によれば、現在は１３０．００ユーロ／トンであるＩＣＰの処理コストを上述した方法によって８０．００ユーロ／トン未満まで減少させることができ、この方法は病院や養老院の運営者にとっても注目すべき代替手段となる。
【００３９】
また、他のパルプ含有廃棄物も上述した方法によって処理することができる。多くの場合、機械的粉砕後であって浄化処理またはメタン化処理の前にパルプを処理水で希釈しなければならない。これらのパルプ含有廃棄物は主として有機物質を含む廃棄物であり、残留廃棄物の処理装置の選別装置において選別される（ネガティブ選別）。パルプ含有廃棄物としては、紙１．３、段ボール製品１．４、複合体１．５、その他のパルプ廃棄物１．６がある。これらのパルプ含有廃棄物１．３、１．４、１．５、１．６は、通常は機械的処理（不要材料および異物の検出および場合によっては粉砕）後であって、生物学的処理（浄化処理および／またはメタン化処理）の前にパルパー１８において溶解する。パルパー１８は、溶解する廃棄物質および処理水が導入される大きな撹拌容器である。撹拌装置による激しい混合により、廃棄物の可溶成分は処理水に溶解し、固体材料が浮遊する。パルパーでの滞在時間は物質の溶解性に応じて実質的に異なる。大量の流動材料の場合には、並列または直列に接続された複数のパルパー１８を作動させることができる。
【００４０】
図２を参照して詳細に説明するように、パルパーから抽出された流動材料は浄化装置７またはバイオリアクタ９に供給してもよい。基本的には、生物学的処理を容易にするために、生物学的処理の前にＩＣＰもパルパー１８に供給することが有利な場合がある。
【００４１】
その他の点に関しては、パルプ含有廃棄物の前処理は上述したＩＣＰの処理方法に対応しており、パルプ含有廃棄物にも対応して適用される。
【００４２】
図２は、図１を参照して説明した方法の具体的な装置の図を示す。このような装置では、ＩＣＰとパルプ含有廃棄物（紙１．３、段ボール製品１．４、複合体１．５、その他のパルプ廃棄物１．６等）を単体または混合物として処理することができる。図２によれば、バンカー１に導入され、その他の廃棄物から分離されたＩＣＰ１．１、１．２を供給手段によって不要材料および異物２の検出処理に供給し、検出された不要材料は適当な選別・分離装置によって処分のために不要材料容器に供給する。
【００４３】
廃棄物１．１、１．２、１．３、１．４、１．５または１．６が粉砕された状態で搬送される場合には、比較的小さな（面積が１０〜３０ｃｍ２）固形物を含む流動材料６．６を上述したパルパー１８に供給することができる。上述したように、流動材料６．６の可溶成分はパルパー１８に供給される処理水８．３／８．７に溶解し、溶解工程は撹拌装置による混合によって促進される。パルパーでは、流動材料６．６を約５〜１５％の固形分含有量ＤＭとなるまで希釈する。パルパー１８から抽出した流動材料１８．２は、バイオリアクタ９またはその上流の浄化装置７に供給される。流動材料１８．２の細分化は供給手段５によって行われ、流動材料１８．２は浄化装置７（流動材料６．５）またはバイオリアクタ９（流動材料６．４）に導入される。基本的に、装置９、７への部分的な流れのそれぞれは供給手段５を介して分岐させてもよい。実際には、失禁製品の処理ではパルパー１８での流動材料の希釈は必要ではなく、ＩＣＰを粉砕装置４に直接供給してもよい。
【００４４】
不要材料および／または他のパルプ含有廃棄物から分離したＩＣＰは粉砕手段４で粉砕され、例えば、面積が１０〜３０ｃｍ２の細片状になる。粉砕された流動材料４．１は、供給手段５を介してパルパー１８、浄化装置７またはバイオリアクタ９に供給される。バンカー１または粉砕手段４で生成された排気は送風機１４．１によって吸い込まれ、洗浄装置と、生物学的成分を除去し、臭いを中和するためのバイオフィルタを含む排気浄化装置１４に供給される。
【００４５】
パルプ含有廃棄物１．３、１．４、１．５、１．６が必要な固形分含有量を有していない場合、粉砕手段４によって得られた粉砕廃棄物４．１を供給手段５および別の供給手段５を介して流動材料６．４としてパルパー１８に再び供給することができ、流動材料６．３を所望の固形分含有量（５〜１５％）に希釈し、混合物１８．１内の可溶成分を溶解する。上述したように、パルパーから抽出した流動材料１８．２は、別の供給手段５を介して浄化装置７（流動材料６．１）またはバイオリアクタ（流動材料６．４）に供給される。
【００４６】
供給手段５によって調節された流動材料６．１は、例えば上部から浄化装置７に導入される。図２に示す実施形態では、浄化装置７は自由越流部７．１０を介して接続された２つの浄化容器７．１、７．２を含む。各浄化容器７．１、７．２には、撹拌装置７．３が設けられ、粉砕した廃棄物１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６および供給された処理または加圧水７．６の懸濁液に剪断力を導入することができる。浄化装置７内の温度は検温器７．５により監視される。懸濁液の好気性加熱のために、換気部材７．７と空気供給ライン７．８を介して空気を供給し、空気は送風機７．９によって吸い込まれ、換気部材７．７に供給される。図示する実施形態では、可動吸気マニホールドを有するロータリーピストン送風機として送風機７．９を示しているが、その他の構造を使用することもできる。処理が困難な廃棄物の場合には、酸素含有ガスまたは純粋な酸素を空気の代わりに供給することができる。
【００４７】
換気部材７．７と供給された加圧または処理水７．６による気体注入により、有機成分の加水分解（好気性加水分解）によって浄化容器７．１、７．２内の温度が上昇して懸濁液が浄化される。温度の上昇は、検温器７．５の信号に応じて供給される空気の量を調節することによって制御することができる。熱損失を低減するために、浄化装置７には絶縁部７．４が設けられている。撹拌装置７．３によって剪断力が懸濁液に導入され、容器内を均一化し、物質移動表面が最大化され、パルプとプラスチック成分への予備分離が行われる。越流部７．１０は、第１の浄化容器７．１内での所定の滞在時間後に懸濁液が第２の浄化容器７．２に流れ込み、第２の浄化容器７．２内で浄化され、加水分解されるように調節される。浄化容器７．２では、検温器７．５の信号に応じて空気が供給される。加水分解時に生じる窒素含有排気１４．２は送風機１４．１によって吸い込まれ、酸洗浄装置を含む排気浄化装置１４で洗浄される。
【００４８】
７０℃で約１時間の滞在時間後に、懸濁液は関連するＥＵ基準に従って浄化および人間医学に関して容認できるものとなる。しかし、所定の加水分解を行うために、浄化装置７における材料混合物の滞在時間は少なくとも２日間必要になる。浄化のみが望ましい場合には、１つの容器７．１または７．２のみで行うことができ、内容物を以下に説明するように再吸上げにより循環させ、熱交換器によって加熱する。
【００４９】
浄化され、図２で示す浄化装置において部分的に生物学的に分解され、加水分解された懸濁液は、吸込管７．１１を介して抽出され、別の供給手段５を介して基材７．１２としてバイオリアクタ９および／または中央供給部８に直接供給される。したがって、抽出された流動材料の細分化は供給手段５を適当に調整することにより行われる。
【００５０】
基材７．１２は、好ましくは水平な容器として設計されたバイオリアクタ９に前部から供給される。バイオリアクタ９には撹拌装置９．２が設けられ、越流部を介して導入された基材７．１２に剪断力を与えることができる。浄化／加水分解後の温度は約７０℃である。バイオリアクタ９におけるメタン化は通常は約５５℃のサーモパイル範囲で行われ、熱が基材を介してバイオリアクタに加えられ、それに対応して放射損失を補うために少ないエネルギーが供給される。例えば、エネルギーは、絶縁部９．１が設けられたバイオリアクタ９を、外部ケース加熱部９．６を介して供給する。浄化装置７から溢れ出る基材７．１２に加えて、供給部８は加圧または処理水８．１をバイオリアクタ９に供給し、熱交換器８．２において運転温度に温められる。熱交換器８．２の下流には別の供給手段５が設けられ、供給手段５を介して加圧／処理水の流れを浄化装置の方向（処理水７．６）およびバイオリアクタ９（処理水８．３）の方向で調節することができる。次に、処理水８．３は別の供給手段５によってバイオリアクタ９および／またはパルパー１８に供給することができる。図２に示すように、予備加熱されていない処理水８．７を中央供給部８、導入ライン８．７、別の供給手段５を介してパルパー１８に供給してもよい。パルパー１８への処理水８．３と処理水８．７の混合関係を調節することにより、パルパー１８での溶解工程が適切な温度に調節される。
【００５１】
バイオリアクタ９に供給される処理水８．３により、バイオリアクタ９内の基材は生物学的変換に最適な固形分含有量となる。バイオリアクタ９における温度は別の検温器９．８で検出される。検温器９．８の信号は、処理水８．３および外部ケース加熱部９．６を調節する供給手段５を制御するために使用される。また、検温器９．８の信号に応じて浄化処理装置から溢れ出る基材の流量７．１２も調節される。バイオリアクタでは、空気の非存在下において約５５℃でのサーモパイルの運転によって浄化された廃棄物チップに対して嫌気性腐敗工程を行うことができ、排泄物やパルプのように分解することができる成分は生物学的に変換され、バイオガスに変換される。気体室９．４内のバイオガスは気体出口塔９．５を介してバイオリアクタ９から抽出され、エネルギー用に供給される。
【００５２】
バイオリアクタ９における材料混合物９．３の水中滞在時間は約１８日間である。基材混合物の固形分含有量は５〜１５％（３〜５日目）である。バイオリアクタ９では、パルプは微生物学作用および剪断力のために２次元プラスチック製品から分離される。これらのプラスチック片は微細に粗面化されており、細菌の個体群のために１平方メートルのプラスチック片によって約５０ｍ２の比表面積が得られ、それに対応して有機変換が効率的に行われる。細菌叢はプラスチック表面に蓄積し、活性細菌密度は小さな比表面積を有する滑らかな基材と比較して増加する。また、固定された微生物は自由に移動する微生物よりも高い活性を示すという利点がある。上述した粉砕されたプラスチックチップの表面（１０〜３０ｃｍ２）は効率的な物質移動表面に最適である。
【００５３】
撹拌装置９．１によって懸濁液９．３全体が再循環し、懸濁液９．３の濃度が均一となり、浮揚被覆を回避することができる。
【００５４】
図２の特徴は、バイオリアクタ９が、サイクル／再循環配管装置（必要な弁体を有する）、流入口８．４、排出口８．６を介して中央供給部８に接続された複数の再循環／サイクル接続部８．６〜８．６ｎを備えて設計されていることであり、懸濁液／基材９．３を１以上の再循環／サイクル接続部８で抽出し、別の再循環／サイクル接続部を介して再供給することができる。そのため、再循環する流動材料によって、バイオリアクタ内において、入口側（図２の左側）と排出側（図２の右側）の間で部分的な混合および再混合を行うことができる。供給部は１６．１で示す供給手段を介して尿素容器１６に接続されると共に別の供給手段１５．１を介して栄養液容器１５に接続され、供給部８を介して、バイオリアクタ９、パルパー１８または浄化装置７または分離容器１０に尿素、栄養分等を供給することができる。撹拌装置９．２により、懸濁液９．３が移動し、例えば、パイプ装置８．１１を介して栄養分と尿素が、固定された細菌に連続的に供給される。当該細菌は、メタンガス、炭酸、少量の硫化水素を代謝物質として発生する。
【００５５】
使用済みの失禁製品の栄養のバランスがとれていないため、尿素を添加することには利点がある。平均して、ＣＳＢ／Ｎの比率は約１７０：１である。炭素含有量の多い基材では、バイオリアクタにおけるＣＳＢ／Ｎの比率は６０：１である。そのため、窒素が不足する。窒素の不足を補うために、例えば、尿素として窒素を添加する。基本的に、例えば、浄化性スラッジ等の凝集体をさらに供給することもでき、供給部８を介して発酵を安定化し、改善することができる。しかし、浄化性スラッジを添加することによって発酵し、ほぼ純粋な留分が汚染されるため、本発明に従って発酵を促進するためには選択された栄養分を添加することが好ましい。生物学的変換に最適なｐＨ値はｐＨ値制御部１７および供給手段８によって調節することができる。供給手段は吸込および加圧作業で作動される場合があるため、例えば、微生物が固定されたプラスチック粒子等の生物学的に活性なワクチン物質を、生物活性が減少し、あるいは、ｐＨ値を調節しなければならない領域に投入してもよい。基本的に、窒素含有量を調節するための栄養分と凝集体は、供給部８に関わらず直接供給することができる。
【００５６】
代謝過程を安定化させ、場合によっては制御するために、発酵残渣を排出する前に撹拌装置９．２を停止させる。次に、浮上するプラスチックを多く含む部分は沈殿するパルプを多く含む部分から直ちに分離する。これらの発酵残渣（腐食材料）のフラクションは、越流ラインとして設計された排出ライン８．９（上部）および排出ライン８．８（下部）を介して抽出され、越流ライン８．１０を介して分離容器１０に導入され、上部から供給される。この分離容器はスタンディング容器としても設計され、腐食材料を混合するための撹拌装置１０．１を備えている。フラクションは、撹拌装置を作動させた状態で（図示せず）、越流部を介して分離容器１０に直接供給することもできる。排出ライン８．９、８．８は、再循環／周期パイプ装置８．１１を介して、供給部８および再循環／サイクル接続部８．６に接続されており、対応する微生物が固定されたパルプまたはプラスチックを多く含む発酵残渣をバイオリアクタに供給および／またはワクチンとして装置の別の段階に供給することもできる。供給部８を介して、浄化処理装置７または好ましくはバイオリアクタ９から基材を直接供給したり、処理水を分離装置１０に直接供給することも可能である。図２では、この流動材料を８．７で示している。
【００５７】
図２に示す分離容器１０は段階的に作動され、最初に越流ライン８．１０を介して分離容器１０に導入される材料が混合され、剪断力によってパルプ繊維とバイオフィルムがプラスチック成分から除去される。
【００５８】
撹拌装置１０．１を停止させると、浮揚するプラスチックを多く含む部分１０．２が沈殿するパルプを多く含む部分１０．４から数分間以内に分離し、２層間に水相領域１０．３（白濁水）が形成される。白濁水１０．３で浮揚するプラスチックを多く含む部分１０．２を、吸込管１０．６を介して抽出し、沈殿するパルプを多く含む部分１０．４を、吸込管１０．７を介して抽出する。図２は、分離容器１０で生じ、微生物が固定されたチップ（１０．２）を戻り装置（例えば、供給部８との接続によって）バイオリアクタ９に再供給する可能性を示していない。
【００５９】
プラスチックを多く含む部分１０．２は、脱水加圧装置１１．１、乾燥機１１．２、造粒機１１．３から実質的になるプラスチック調整手段１１に供給する。脱水加圧装置１１．１は洗浄装置を備え、工業用水１３．７を添加することにより、プラスチックを多く含む部分１０．２のプラスチックチップを洗浄することができる。乾燥機１１．２は、脱水加圧装置によって得られたプラスチックチップを乾燥するための凝縮器を含む。造粒機１１．３では、乾燥プラスチックを粒状化し、場合によって高カロリー燃料１１．５に圧縮する。得られる粒状プラスチック１１．４は直接販売することができる。脱水および乾燥によって得られる加圧水１３．２は、さらなる供給手段５を介して、処理水混合物１３．４として供給部８に供給され、次に上述したステーション７、９、１０または１８に供給され、加圧水はサイクル水として実質的に導入される。部分１３．５は、脱硝、浄化、工業用水の処理のために供給手段５から機械的・生物学的排水処理装置１３．６に供給される。
【００６０】
排水処理時に生じる排気１４．２は排気浄化装置１４に供給される。脱硝された余剰水１２．８は下水施設に送られる。脱硝された排水の大部分は工業用水１３．７として２つの調整装置１１、１２に戻される。
【００６１】
パルプを多く含む部分１０．４は、上述したように吸込管１０．７を介してパルプ調整手段１２に供給され、プラスチック調整手段１１と同様に、洗浄装置１２．１および乾燥機１２．２を有する脱水手段によって乾燥され、調整段階１２．３を介して３０００〜５０００ｋＪ／ｋｇに調節された燃料価を有するレギュラー燃料に調製される。この際に、ペレット化を行うことができ、得られる低カロリー燃料は木材チップ装置に供給される。処理水１３．７は、プラスチックを多く含む部分の処理と同様に脱水手段１２．１の洗浄装置に添加され、脱水手段と乾燥機によって得られる加圧水１３．２は排水混合物１３．３に混合され、排水処理装置１３．６で処理される。
【００６２】
上述した実施形態には２つの水サイクルが存在する。すなわち、浄化処理、パルパー１８、メタン化、乾燥装置における固形分含有量を調整するための処理／加圧水と、プラスチックを多く含む部分およびパルプを多く含む部分を調整するための工業用水サイクルである。しかし、２つのサイクルは供給手段８を介して接続されており、一方のサイクルからの水を他方のサイクルに供給することが可能である。
【００６３】
上述した実施形態では、浄化処理装置７とバイオリアクタ９は別々に設計されており、浄化処理装置７は２つの容器７．１、７．２で構成されている。そのような設計を実際に行う場合には、装置に関する技術的なハードルは比較的高い。図３は、浄化と発酵を１つの小型反応器で行う実施形態を示している。反応器は水平な容器として設計され、熱損失を回避するために絶縁体９．１が設けられている。粉砕手段４による粉砕後に得られた廃棄物チップは（パルパー１８からの）流動材料６．１または６．５として容器の左側端部に供給され、熱交換器８．２からの加熱された処理水７．６は前部から容器に供給される。発酵残渣のプラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分は容器の前部の右側端部において排出ライン８．９または８．８を介して抽出され、容器内では左から右（図３）への栓流が生じる。栓流は容器内に配置された撹拌装置９．２によって促進される。容器は、軸方向長さＬ１の浄化段階と軸方向長さＬ２のメタン化段階に中間壁７．１６によって細分され、軸方向長さＬ２は軸方向長さＬ１よりも実質的に長い。そのため、メタン化のための水中滞在時間は浄化の場合よりも実質的に長くなっている。流動材料６．２または６．４は直接的にメタン化されてもよい。
【００６４】
長さＬ１の浄化段階７を構成する処理室は中間壁７．１７によって２つの処理室７．１、７．２に細分され、撹拌装置９．２の撹拌子は各処理室７．１、７．２に配置されている。浄化段階７の処理室７．１の温度は検温器７．５で集めることができ、バイオリアクタ９を形成する処理室の温度は検温器９．８によって取得することができる。処理室７．１は排出接続部を含み、循環ポンプ７．１４を介して懸濁液を抽出し、熱交換器７．１３内で浄化温度に昇温されることができる。次に、再吸上ライン７．１５と流入口を介して加熱された懸濁液を処理室７．１に戻す。浄化温度とメタン化の最適温度を調節するために、別々に制御される加熱セグメントを含む外部ケース加熱部９．６が設けられている。分離壁７．１７と中間壁は通路または越流部を備えるように設計され、処理対象の懸濁液は栓流として容器内において左から右に移動することができる。メタン化時に生じるバイオガスは、容器部分９に形成された気体出口塔９．５を介して抽出される。
【００６５】
上述した実施形態と同様に、再混合物とサイクル混合物を発生させ、反応器における所定の濃度と温度プロファイルを調節および／または上述した凝集体を供給するように、供給手段８と再循環／サイクル接続部８．６〜８．６ｎを介してバイオリアクタ９を形成する部分から流動材料を抽出し、供給することができる。
【００６６】
図３に示す反応器は非常に小型の形状であることが特徴である。熱損失と配管は各段階（浄化およびメタン化）間の距離が小さいために最小化することができる。別の利点は、両段階に１つの撹拌装置駆動装置９．２．１を有する１つの撹拌装置のみを用いればよいことである。これにより、最初に説明した解決手段と比較して装置技術に関する労力が最小化される。上述した実施形態において、異なる剪断力を与え、各段階内で輸送手段を逆にすることができるように撹拌装置駆動装置９．２．１はリバーシブルに設計されている。
【００６７】
図４および図５は、浄化段階とメタン化段階の別の実施形態を示す。浄化段階とメタン化段階は別々の装置によって行われる。
【００６８】
図４は、浄化処理装置７が分離壁７．１７によって第１の浄化室７．１と第２の浄化室７．２に分割された１つの容器によって形成された実施形態を示す。分離壁７．１７は、処理室７．１から処理室７．２への越流７．１０が可能となるように設計されている。図３を参照して説明した実施形態と同様に、第１の処理室７．１の領域には排出口が設けられ、基材は排出口を介して循環ポンプ７．１４によって抽出し、熱交換器７．１３において浄化温度まで加熱し、次に再吸上ライン７．１５を介して処理室７．１に戻すことができる。上述した実施形態と同様に、流動材料６．１、６．５、７．６は前部において処理室７．１に供給し、浄化温度を検温器７．８によって監視する。剪断力は、１つの撹拌装置駆動装置９．２．１を有する撹拌装置によって与えられる。本実施形態では、浄化した流動材料（基材７．１２）は２つの平行な排出ライン７．１８を介して抽出される。各排出ライン７．１８は、図３に示すメタン化段階９に対応して設計され、水平な撹拌軸を有する撹拌装置を含む水平なバイオリアクタ９、９ｎに開口している。各バイオリアクタ９では、基材は左から右への栓流と同様に撹拌装置９．２内を流れ、前方においてプラスチックを多く含む発酵残渣またはパルプを多く含む発酵残渣として抽出される。基本的に、２以上のバイオリアクタ９を平行に接続することもできる。
【００６９】
図５は、上述した実施形態と同様に、並列に接続された複数のバイオリアクタ９を使用する実施形態を示す。ただし、本実施形態で浄化装置の構造が多少異なっており、浄化装置７は分離して配置された２つの浄化容器７．１、７．２を備えるように設計され、各浄化容器に撹拌装置９．２が割り当てられている。図５では、容器７．１、７．２に垂直に配置されている。ただし、基本的に水平な撹拌装置を有する水平な容器を使用することも可能である（図３および図４を参照）。このことは、図２に示す実施形態でも同様である。図５に示す実施形態では、撹拌装置７．３は櫂形撹拌子を備えるように設計されているが、その他の撹拌子を使用することもできる。温度は検温器７．５で集め、浄化する流動材料６．１、６．５、６．７は上部から第１の浄化容器７．１に供給する。第１の浄化容器７．１は排出口を備えており、排出口を介して懸濁液を循環ポンプ７．１４によって抽出し、熱交換器７．１３において浄化温度（約７０℃）まで加熱する。加熱した流動材料は、再吸上ライン７．１５を介して浄化容器７．１に戻すか、第２の浄化容器７．２に流動材料７．１０として供給手段５によって供給し、浄化したＩＣＰ基材は、排出・吸込管７．１１および供給部８を介して、または直接（点線で示す流動基材７．１２）メタン化処理に供給され、本実施形態では、各バイオリアクタ９への流動材料の細分は別の供給手段５によって行われる。
【００７０】
これらの実施形態（図４および図５）では、流動材料６．２（粉砕後）、６．４（パルパー１８後）はバイオリアクタ９に直接導入することができる。
【００７１】
本出願人は、異なる浄化装置７、バイオリアクタ９、供給部８、分離装置１０に関する独立請求項の権利を留保する。
【００７２】
本発明に係る方法によれば、パルプをほぼ完全にバイオガスに変換することができると共に、プラスチックのフラクションをプラスチック加工装置においてナフサ（ディーゼル油、ガソリン）に変換することができる。
【００７３】
パルプ含有廃棄物の嫌気性処理方法およびパルプ含有廃棄物の発酵装置を開示する。パルプ含有廃棄物を機械的に処理・粉砕し、処理水等を添加することによって所定の固形分含有量となるように希釈し、浄化・嫌気性発酵させる。腐食残渣はプラスチックを多く含む部分とパルプを多く含む部分に分離し、調整段階において再生可能材料、燃料またはデポジット製品に調整する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】パルプ含有廃棄物の嫌気性処理のための本発明に係る方法を示す図である。
【図２】本発明に係る発酵装置を示す図である。
【図３】パルプ含有廃棄物の浄化とメタン化のための小型反応器を示す。
【図４】さらなる反応器を加えるために任意に拡大することができる個別の浄化装置と２つのバイオリアクタが並列に接続された代替手段を示す。
【図５】図３と同様な実施形態を示し、浄化装置は直列に接続された２つの浄化容器を備えるように設計されている。
【符号の説明】
【００７５】
１  バンカー装置
１．１  養老院または病院からのＩＣＰ
１．２  家庭からのＩＣＰ
１．３  紙
１．４  段ボール製品
１．５  複合体
１．６  その他のパルプ廃棄物
２  不要材料および異物の検出
３  不要材料
４  粉砕装置
４．１  粉砕廃棄物
５  供給手段
６  搬送手段
６．１  浄化処理装置への流動材料
６．２  バイオリアクタへの流動材料
６．３  パルパーへの流動材料
６．４  バイオリアクタへの流動材料
６．５  浄化容器への流動材料
６．６  パルパーへの流動材料
７  浄化装置
７．１  浄化容器／浄化室
７．２  浄化容器／浄化室
７．３  撹拌装置
７．４  容器絶縁部
７．５  検温器
７．６  加圧／処理水
７．７  換気部材
７．８  空気供給ライン
７．９  送風機
７．１０  越流部
７．１１  排出・吸込管
７．１２  基材（バイオリアクタへ）
７．１３  熱交換器
７．１４  循環ポンプ
７．１５  再吸上ライン
７．１６  中間壁
７．１７  分離壁
７．１８  排出ライン
８  供給部
８．１  加圧／処理水
８．２  熱交換器
８．３  予熱加圧／処理水
８．４  流入口（再循環／サイクル）
８．５  排出口（再循環／サイクル）
８．６  再循環／サイクル接続部
８．７  導入ライン（供給部からバイオリアクタおよびパルパーへ）
８．８  沈殿物排出ライン
８．８  浮揚物排出ライン
８．１０  越流ライン
８．１１  再循環／サイクルパイプ装置
９  バイオリアクタ
９．１  絶縁部
９．２  撹拌装置
９．２．１  撹拌装置駆動装置
９．３  懸濁液
９．４  気体室
９．５  気体出口塔
９．６  外部ケース加熱部
９．７  バイオガス
９．８  検温器
１０  分離容器
１０．１  撹拌装置
１０．２  プラスチックを含む部分
１０．３  水相領域
１０．４  パルプを含む部分
１０．６  プラスチックを多く含む部分の吸込管
１０．７  パルプを多く含む部分の吸込管
１１  調整手段（プラスチック）
１１．１  洗浄装置を備える脱水加圧装置
１１．２  乾燥機
１１．３  造粒機
１１．４  粒状プラスチック
１１．５  高カロリー燃料
１２  調整手段（パルプ）
１２．１  洗浄装置を備える脱水手段
１２．２  乾燥機
１２．３  調整段階
１２．４  燃料
１２．５  乾燥部分
１３．１  脱水および乾燥から得られた加圧水および凝縮液
１３．２  脱水および乾燥から得られた加圧水および凝縮液
１３．３  排水混合物
１３．４  供給部への排水混合物
１３．５  排水処理への排水混合物
１３．７  工業用水
１３．８  脱硝された余剰水
１４  排気浄化装置
１４．１  吸込送風機
１４．２  空気吸込
１５  栄養液容器
１５．１  栄養液供給手段
１６  尿素溶液容器
１６．１  尿素溶液供給手段
１７  ｐＨ値制御部
１８  パルパー
１８．１  材料混合物
１８．２  パルパーから抽出した流動材料
【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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【国際調査報告】
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2009502455.tif 000009
2009502455.tif 000010
2009502455.tif 000011
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