(57)【要約】【課題】第２の流体を高効率で装置本体内に供給するとともに、装置本体内における第１の流体の流れを整えて一様流を形成することにより、装置本体内の各部において第１の流体と第２の流体とを効率よくかつ均一に混合し得る流体混合装置を提供することにある。また、本発明の目的は、かかる流体混合装置を有するガス処理装置および廃棄物処理システムを提供する。【解決手段】ガス発酵器（流体混合装置）は、ガス資化性細菌を含む培養液を収納する容器と、容器に接続された循環ラインと、循環ラインの途中に設けられ、循環ラインを介して培養液を循環させるポンプとを有している。容器内には、容器の上下方向に沿って、かつ、培養液の流れを横切るように、複数の流体混合部１０が設けられている。各流体混合部１０は、板状部１１の複数の孔１１ａと対応する筒状部１２の内部空間１２ａとにより構成される複数の貫通孔１０ａと、板状部１１と複数の筒状部１２とで画成された１つの空間１０ｂとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体を通過させるか、または収納する装置本体と、
前記装置本体内に前記第１の流体の流れを生成する流れ生成機構と、
前記装置本体内に第２の流体を供給する第２の流体供給機構と、
前記第１の流体の流れを横切るように前記装置本体内に設けられ、前記第２の流体が通過する際に、前記第１の流体と前記第２の流体とを混合する１つ以上の流体混合部と、を有し、
前記流体混合部は、前記第１の流体の流れ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記第１の流体の流れ方向の下流側で閉塞し、前記第２の流体を一時的に貯留可能な貯留空間とを備えることを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体はガスである請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体も液体である請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第１の流体はガスであり、前記第２の流体は液体である請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項５】
前記第１の流体はガスであり、前記第２の流体もガスである請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記流体混合部は、前記複数の貫通孔と前記貯留空間とを連通する複数の連通路を備える請求項１〜５のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項７】
前記貫通孔の平均横断面積をＡ［ｍｍ２］とし、前記連通路の平均横断面積をＢ［ｍｍ２］としたとき、Ｂ／Ａが０．０１〜０．２である請求項６に記載の流体混合装置。
【請求項８】
各前記貫通孔は、その横断面積が前記第１の流体の前記流れ方向の下流側から上流側に向かって漸減する部分を備える請求項１〜７のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項９】
隣接する前記貫通孔の前記第１の流体の流れ方向の下流側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下である請求項８に記載の流体混合装置。
【請求項１０】
前記貯留空間は、前記流体混合部の前記第１の流体の流れ方向の上流側に開放している請求項１〜８のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１１】
前記貯留空間は、前記流体混合部の前記液体の流れ方向の上流側で閉塞している請求項１〜８のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１２】
各前記貫通孔は、その横断面積が前記第１の流体の流れ方向の上流側から下流側に向かって漸減する部分を備える請求項１１に記載の流体混合装置。
【請求項１３】
隣接する前記貫通孔の前記第１の流体の流れ方向の上流側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下である請求項１２に記載の流体混合装置。
【請求項１４】
前記第２の流体供給機構は、前記第２の流体を前記流体混合部の前記貯留空間に直接供給するように構成されている請求項１〜１３のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１５】
前記流体混合部を前記第１の流体の流れ方向の下流側から見たとき、前記複数の貫通孔の前記流体混合部に対する占める割合が１〜５０％である請求項１〜１４のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１６】
前記流体混合部を前記第１の流体の流れ方向の上流側から見たとき、前記複数の貫通孔の前記流体混合部に対する占める割合が１０〜５０％である請求項１〜１５のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１７】
前記１つ以上の流体混合部は、前記第１の流体の流れ方向に沿って設けられた複数の前記流体混合部を含む請求項１〜１６のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１８】
前記装置本体は、前記第１の流体を通過させる管体で構成されている請求項１〜１７のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項１９】
前記装置本体は、前記第１の流体を収納する容器で構成されている請求項１〜１７のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項２０】
前記容器は、筒状の胴部と、前記胴部の下端開口を塞ぐ底部と、前記胴部の上端開口を塞ぐ頂部とを備え、
前記流れ生成機構は、前記胴部の上部と前記底部とを接続するラインと、前記ラインの途中に設けられ、前記液体を循環させるポンプとを備え、前記ポンプの作動により、前記容器の下側から上側に向かう前記液体の流れを生成するように構成されている請求項１９に記載の流体混合装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の流体混合装置と、
前記流体混合装置の前記容器内に、前記第２の流体として供給されたガスから生成された有機物質を処理する処理部と、を有することを特徴とするガス処理装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のガス処理装置と、
前記容器に接続され、廃棄物を処理することにより前記ガスを生成するガス生成部と、を有することを特徴とする廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体混合装置、ガス処理装置および廃棄物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内に収納した液体中で、有機物質の合成反応や微生物の培養等が広く行われている。有機物質の合成反応では、液体（触媒を含有する媒体油）中に原料ガスが供給され、触媒の作用により原料ガスから有機物質を合成する（例えば、特許文献１参照）。また、微生物の培養では、液体（培養液）中に微生物の生育に必要なガスが供給され、微生物を増殖させる（例えば、特許文献２）。
【０００３】
有機物質の収率や微生物の増殖率を向上させるためには、液体中にガスを均一に分散させることが重要である。このため、特許文献１では、容器の底部側に配置されたスパージャーを用いて原料ガスをバブルとして液体中に供給することが行われている。さらに、特許文献２では、撹拌翼を用いて、容器内の液体を撹拌することも行われている。
【０００４】
しかしながら、容器のサイズ（特に、高さ）を大きくすることを検討した場合、現在行われている撹拌の方法では、容器の水平方向における液体の均一な流れ（一様流）を形成することができない。このため、スパージャーからガスをバブルとして供給しても、容器内の各部において液体中に均一に分散させることが困難である。
【０００５】
一方、ガスを容器内に供給（注入）する際には、ガスを加圧する必要があり、加圧エネルギーを要する。特に、圧縮機等によりガスを加圧する場合、加圧によりガスの温度が上昇するため、加熱に利用されたエネルギーは損失になる。また、加圧後のガスの冷却を必要とすることもある。このため、冷却装置の設置に要する費用やその運転に要する費用が嵩む。さらに、ガスの冷却により廃棄される熱エネルギーを無駄に消費することにもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２４６２３２号公報
【特許文献１】特開２０１２−４４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、第２の流体を高効率で装置本体内に供給するとともに、装置本体内における第１の流体の流れを整えて一様流を形成することにより、装置本体内の各部において第１の流体と第２の流体とを効率よくかつ均一に混合し得る流体混合装置を提供することにある。また、本発明の目的は、かかる流体混合装置を有するガス処理装置および廃棄物処理システムを提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００９】
［１］本発明の流体混合装置は、
第１の流体を通過させるか、または収納する装置本体と、
前記装置本体内に前記第１の流体の流れを生成する流れ生成機構と、
前記装置本体内に第２の流体を供給する第２の流体供給機構と、
前記第１の流体の流れを横切るように前記装置本体内に設けられ、前記第２の流体が通過する際に、前記第１の流体と前記第２の流体とを混合する１つ以上の流体混合部と、を有し、
前記流体混合部は、前記第１の流体の流れ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記第１の流体の流れ方向の下流側で閉塞し、前記第２の流体を一時的に貯留可能な貯留空間とを備えることを特徴とする。
【００１０】
［２］本発明の流体混合装置では、前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体はガスであることが好ましい。
【００１１】
［３］本発明の流体混合装置では、前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体も液体であることが好ましい。
【００１２】
［４］本発明の流体混合装置では、前記第１の流体はガスであり、前記第２の流体は液体であることが好ましい。
【００１３】
［５］本発明の流体混合装置では、前記第１の流体はガスであり、前記第２の流体もガスであることが好ましい。
【００１４】
［６］本発明の流体混合装置では、前記流体混合部は、前記複数の貫通孔と前記貯留空間とを連通する複数の連通路を備えることが好ましい。
【００１５】
［７］本発明の流体混合装置では、前記貫通孔の平均横断面積をＡ［ｍｍ２］とし、前記連通路の平均横断面積をＢ［ｍｍ２］としたとき、Ｂ／Ａが０．０１〜０．２であることが好ましい。
【００１６】
［８］本発明の流体混合装置では、各前記貫通孔は、その横断面積が前記第１の流体の前記流れ方向の下流側から上流側に向かって漸減する部分を備えることが好ましい。
【００１７】
［９］本発明の流体混合装置では、隣接する前記貫通孔の前記第１の流体の流れ方向の下流側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
［１０］本発明の流体混合装置では、前記貯留空間は、前記流体混合部の前記第１の流体の流れ方向の上流側に開放していることが好ましい。
【００１９】
［１１］本発明の流体混合装置では、前記貯留空間は、前記流体混合部の前記液体の流れ方向の上流側で閉塞していることが好ましい。
【００２０】
［１２］本発明の流体混合装置では、各前記貫通孔は、その横断面積が前記第１の流体の流れ方向の上流側から下流側に向かって漸減する部分を備えることが好ましい。
【００２１】
［１３］本発明の流体混合装置では、隣接する前記貫通孔の前記第１の流体の流れ方向の上流側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
［１４］本発明の流体混合装置では、前記第２の流体供給機構は、前記第２の流体を前記流体混合部の前記貯留空間に直接供給するように構成されていることが好ましい。
【００２３】
［１５］本発明の流体混合装置では、前記流体混合部を前記第１の流体の流れ方向の下流側から見たとき、前記複数の貫通孔の前記流体混合部に対する占める割合が１〜５０％であることが好ましい。
【００２４】
［１６］本発明の流体混合装置では、前記流体混合部を前記第１の流体の流れ方向の上流側から見たとき、前記複数の貫通孔の前記流体混合部に対する占める割合が１０〜５０％であることが好ましい。
【００２５】
［１７］本発明の流体混合装置では、前記１つ以上の流体混合部は、前記第１の流体の流れ方向に沿って設けられた複数の前記流体混合部を含むことが好ましい。
【００２６】
［１８］本発明の流体混合装置では、前記装置本体は、前記第１の流体を通過させる管体で構成されていることが好ましい。
【００２７】
［１９］本発明の流体混合装置では、前記装置本体は、前記第１の流体を収納する容器で構成されていることが好ましい。
【００２８】
［２０］本発明の流体混合装置では、前記容器は、筒状の胴部と、前記胴部の下端開口を塞ぐ底部と、前記胴部の上端開口を塞ぐ頂部とを備え、
前記流れ生成機構は、前記胴部の上部と前記底部とを接続するラインと、前記ラインの途中に設けられ、前記液体を循環させるポンプとを備え、前記ポンプの作動により、前記容器の下側から上側に向かう前記液体の流れを生成するように構成されていることが好ましい。
【００２９】
［２１］また、本発明のガス処理装置は、
上記流体混合装置と、
前記流体混合装置の前記容器内に、前記第２の流体として供給されたガスから生成された有機物質を処理する処理部と、を有することを特徴とする。
【００３０】
［２２］さらに、本発明の廃棄物処理システムは、
上記ガス処理装置と、
前記容器に接続され、廃棄物を処理することにより前記ガスを生成するガス生成部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、第２の流体を高効率で装置本体内に供給するとともに、装置本体内における第１の流体の流れを整えて一様流を形成することにより、装置本体内の各部において第１の流体と第２の流体とを効率よくかつ均一に混合し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の流体混合装置を用いたガス発酵器を模式的に示す側面図である。
【図２】図１のガス発酵器が備える流体混合部の一構成例を示す部分断面斜視図である。
【図３】図２の流体混合部を示す部分断面図である。
【図４】流体混合部の他の構成例を示す部分断面図である。
【図５】流体混合部の他の構成例を示す部分断面斜視図である。
【図６】図５の流体混合部を示す部分断面図である。
【図７】流体混合部の他の構成例を示す部分断面図である。
【図８】本発明の廃棄物処理システムの実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８の廃棄物処理システムが有する乾燥部、ガス化炉、熱交換器および蒸留器の構成を模式的に示す図である。
【図１０】実施例でシミュレーションを行うために、図７に示す流体混合部の断面を模式的に示した図である。
【図１１】比較例でシミュレーションを行うための構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の流体混合装置、ガス処理装置および廃棄物処理システムについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜ガス発酵器＞
まず、本発明の流体混合装置を用いたガス発酵器について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の流体混合装置を用いたガス発酵器を模式的に示す側面図、図２は、図１のガス発酵器が備える流体混合部の一構成例を示す部分断面斜視図、図３は、図２の流体混合部を示す部分断面図、図４は、流体混合部の他の構成例を示す部分断面図、図５は、流体混合部の他の構成例を示す部分断面斜視図、図６は、図５の流体混合部を示す部分断面図、図７は、流体混合部の他の構成例を示す部分断面図である。
【００３５】
なお、図３、図４、図６および図７では、流体混合部におけるバブルの生成状態を示している。また、図２〜図７では、図面が見難くならないように、断面を示すハッチングを省略している。
【００３６】
図１に示すガス発酵器（培養容器）６は、ガス資化性細菌（微生物）を含む培養液（第１の流体）を収納する容器（装置本体）６１と、容器６１に接続された循環ライン６２と、循環ライン６２の途中に設けられ、循環ライン６２を介して培養液を循環させるポンプ６３とを有している。すなわち、ガス発酵器６は、培養液自体を循環させることにより培養液を撹拌するタイプの発酵器である。
【００３７】
容器６１は、長手方向を鉛直方向として配置された円筒状の胴部６１１と、胴部６１１の下端開口を塞ぐ底部６１２と、胴部６１１の上端開口を塞ぐ頂部６１３とを備えている。循環ライン６２は、胴部６１１の上部と底部６１２とに接続されている。ポンプ６３の作動により、容器６１内には、底部側（下側）から頂部側（上側）に向かう培養液の流れが生成される。したがって、本実施形態では、循環ライン６２とポンプ６３とにより、容器６１内に培養液（液体）の流れを生成する流れ生成機構が構成されている。
【００３８】
容器６１には、図示しない培養液およびガス資化性細菌をそれぞれ供給するラインと、後述するような培養液中（容器６１内）にガスを供給するガスライン２０２およびガス資化性細菌を培養した後の培養液を排出する液体ライン３０１とが接続されている。したがって、本実施形態では、ガスライン２０２とガスライン２０２の途中に設けられたポンプ（図示せず）とにより、容器６１内にガス（第２の流体）を供給するガス供給機構（第２の流体供給機構）が構成されている。
【００３９】
このようなガス発酵器６では、容器６１内に培養液とガス資化性細菌とを供給して収容する。次いで、ポンプ６３を作動させることにより、容器６１内に下側から上側に向かう培養液の流れを生成して培養液を撹拌する。この状態を維持しつつ、容器６１内にガスライン２０２を介してガス（原料ガス）を供給する。これにより、培養液中でガス資化性細菌を培養して、その発酵作用によりガスから有機物質を生成する。
【００４０】
本実施形態では、培養液の流れ方向は、容器６１の下側から上側に向かう方向である。したがって、「培養液の流れ方向の上流側」が容器６１の下側に相当し、「培養液の流れ方向の下流側」が容器６１の上側に相当する。
【００４１】
容器６１（胴部６１１）内には、容器６１の上下方向（培養液の流れ方向）に沿って、かつ、培養液の流れを横切るように、複数の流体混合部１０が設けられている。各流体混合部１０は、図２に示すように、複数の孔１１ａを備える板状部１１と、各孔１１ａを囲むように、板状部１１の下側面に設けられた複数の筒状部１２とを備えている。
【００４２】
このような構成により、各流体混合部１０は、複数の孔１１ａと対応する筒状部１２の内部空間１２ａとにより構成される複数の貫通孔１０ａを備えている。したがって、各貫通孔１０ａは、流体混合部１０の上下方向（培養液の流れ方向）に貫通している。
【００４３】
また、流体混合部１０は、板状部１１と複数の筒状部１２とで画成された１つの空間１０ｂを備えている。したがって、空間１０ｂは、流体混合部１０の上側で閉塞し、下側に開放している。この空間１０ｂは、容器６１内に供給されたガスを一時的に貯留する貯留空間として機能する。
【００４４】
図３に示すように、培養液は、流体混合部１０を通過する際に、細長い貫通孔１０ａを通過する必要があるが、この際、培養液には通過抵抗が生じて、その流れが整えられる（整流される）。これにより、容器６１内の水平方向において、均一な培養液の流れ（一様流）が生成される。
【００４５】
通過抵抗はポンプ６３の負荷を増大させるが、この負荷の増大分は、培養液（第１の流体）の粘性により熱に変化することも、流体混合部１０との摩擦により熱に変化することも、気体を巻き込んで流体混合部１０でバブルを生成する際に使用されることも、流体混合部１０を通過した後に、流体混合部１０の下側で渦流を発生させるのに使用されることも、低圧のガスを高圧の培養液側へ導くのに使用されることもある。
【００４６】
一方で、容器６１内に供給されたガスは、空間１０ｂ受容され、流体混合部１０の面方向（水平方向）に広がって貯留される。そして、空間１０ｂの容積を上回る量のガスが空間１０ｂ内に貯留されると、ガスは、培養液による剪断力を受けて、空間１０ｂ内から少量ずつバルブとして培養液中に放出される。
【００４７】
生成されたガスのバブル（以下、単に「バブル」と言う。）は、整流された培養液の流れ（一様流）に乗って、各貫通孔１０ａを通過して、容器６１の上側に向かって移動する。すなわち、ガスは、流体混合部１０を通過する際にバブルとなって、培養液に分散（混合）される。
【００４８】
このような流体混合部１０を用いることにより、容器６の水平方向においてバブルを均一に分散させることができる。また、複数の流体混合部１０を用いることにより、バブルの一部が容器６の上側に向かって移動する際に合体（凝集）するようなことがあっても、上側に位置する流体混合部１０で、上記のような作用により合体により粗大化したバブルを、再度、微小なバブルに分断することができる。
【００４９】
これにより、容器６内の各部において培養液中にバブルを均一に分散させることができる。また、微小なバブルは、培養液に溶解し易い。このようなことから、ガス資化性細菌は、効率よくガスを利用して、ガスから有機物質を生成することができる。
【００５０】
ここで、生成されるバブルの平均径は、１００〜１，５００μｍ程度であることが好ましく、３００〜１，０００μｍ程度であることがより好ましい。なお、バブルの径は、例えば、貫通孔１０ａの平均横断面積、各貫通孔１０ａの形状、供給するガスの圧力、培養液の流速（循環速度）等を適宜設定することにより制御することができる。
【００５１】
本実施形態では、容器６１の胴部６１１には、流体混合部１０に対応する位置に、胴部６１１を貫通する供給路６１１ａが形成されている。この供給路６１１ａに連通するように、ガスライン２０２が容器６１に接続され、ガスを流体混合部１０の空間１０ｂに直接供給するように構成されている。
【００５２】
なお、ガスは、流体混合部１０の空間１０ｂに直接供給することなく、流体混合部１０の下側であって流体混合部１０から離間した位置に供給するようにしてよい。ただし、ガスを流体混合部１０の空間１０ｂに直接供給する構成とすることにより、容器６１の上側に向かって流れる培養液による剪断力を利用し易くなり、バブルをより効率よく生成することができる。
【００５３】
本実施形態では、板状部１１と各筒状部１２との境界部が丸みを帯びている。すなわち、各貫通孔１０ａは、その上端部に横断面積（水平方向における断面積）が上側から下側に向かって漸減する部分（横断面積漸減部）を備えている。これにより、各貫通孔１０ａの上端開口付近における培養液の流れがスムースになる。
【００５４】
さらに、隣接する２つの筒状部１２および板状部１１にかけて流線型をなしていること（図７参照）がより好ましい。これにより、流体混合部１０の上側において培養液の通過抵抗が殆ど生じなくすることができ、渦流の発生を防止または抑制することができる。なお、板状部１１と筒状部１２との境界部は、丸みを帯びず、角張っていてもよい。
【００５５】
また、流体混合部１０を上側から見たとき、複数の貫通孔１０ａの流体混合部１０に対する占める割合（占有割合）は、特に限定されないが、１〜５０％程度であることが好ましく、１０〜５０％程度であることがより好ましく、２０〜４０％程度であることがさらに好ましい。占有割合を前記範囲とすることにより、流体混合部１０の構成材料によらず、流体混合部１０の機械的強度を十分に確保しつつ、バブルの生成効率および培養液中への均一分散性を高めることができる。
【００５６】
各貫通孔１０ａの形状（上側または下側から見た形状）は、特に限定されないが、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、六角形状のような多角形状、星形状のような異形状等とすることができる。なお、各貫通孔１０ａの形状は、同一であっても異なっていてもよい。
【００５７】
また、貫通孔１０ａの平均横断面積（水平方向における断面積の平均値）は、特に限定されないが、５０〜１，０００ｍｍ２程度であることが好ましく、１００〜８００ｍｍ２程度であることがより好ましい。貫通孔１０ａの平均横断面積を前記範囲に設定することにより、流体混合部１０に対する培養液の通過抵抗が不要に高くなるのを防止して、培養液が激しく泡立つことを阻止することができる。
【００５８】
また、各貫通孔１０ａの長さ（流体混合部１０の厚さ）は、流体混合部１０の構成材料にもよるが、１〜１００ｍｍ程度であることが好ましく、５〜７５ｍｍ程度であることがより好ましい。各貫通孔１０ａの長さを前記範囲に設定することにより、バブルの生成効率を十分に高めることができる。
【００５９】
流体混合部１０の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金のような金属材料、アルミナのようなセラミックス材料、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニールのようなプラスチック材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、上記金属材料は、耐腐食性を有する観点から好ましいが、培養液（第１の流体）が還元性を有する液体（酸化還元電位が小さい液体）である場合、他の金属材料を用いることもできる。
【００６０】
また、流体混合部１０は、例えば、鍛造法、鋳造法、圧粉成形法、押出成形法、圧縮成形法、射出成形法等のうちの１つの方法を単独でまたは２つ以上の方法を組み合わせて製造することができる。
【００６１】
なお、図示の構成では、板状部１１と筒状部１２とは一体的に形成されているが、これらの部材はそれぞれ別体として製造し、例えば溶接、ろう接、融着、接着等により互いに接合するようにしてもよい。
【００６２】
なお、流体混合部１０をプラスチックの成形品（削り出し品でなく、型抜き品）で構成することにより、流体混合部１０の製造コストを低減することができる。このとき、流体混合部１０を対称面で２分割した半体（部品）で構成し、それぞれの半体を型抜きにより製造してもよい。これにより、流体混合部１０をより安価に型抜きにより製造可能となる。
【００６３】
また、この場合、２つの半体を接着により接合してもよいが、嵌合（はめ込み）により接合してもよく、突き合わせること（単に２つの半体が接触しているだけの状態とすること）により組み立ててもよい。２つの半体を突き合せにより組み立てる場合、半体を製造する型（金型）は１種類のみ用意すればよいので、流体混合部１０の製造設備への投資が少なくて済む。
【００６４】
特に、後述する図４、図６および図７に示す構成の流体混合部１０を製造する場合には、ガスを放出するための連通路１２１を設けるため、密着性の高い接着により２つの半体を接合しなくとも、嵌合による接合や突き合わせによる組み立てで、流体混合部１０はその機能を充分に発揮することができる。
【００６５】
以上のような構成のガス発酵器６において、流体混合部１０の設置数は、容器６１の大きさに応じて適宜設定されるため、特に限定されないが、容器６１の長手方向の長さ（本実施形態では、高さ）１ｍ当り、１〜５個程度であることが好ましく、１〜３個程度であることがより好ましい。これにより、培養液の整流作用とバブルの培養液中への均一分散性との双方が十分に発揮される。
【００６６】
また、容器６１の容量は、特に限定されないが、１×１０−２〜１×１０４ｍ３程度であることが好ましく、５×１０−１〜５×１０２ｍ３程度であることがより好ましい。特に、容器６１の高さは、１〜３０ｍ程度であることが好ましく、５〜２０ｍ程度であることがより好ましい。本発明のガス生成装置は、このような大型の容器６１を備えるガス発酵器６に特に好ましく用いることができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、最も下側に位置する流体混合部１０にガスを供給するように構成されているが、最も下側に位置する流体混合部１０に加え、任意の位置の流体混合部１０にガスを供給するように構成してもよく、全ての流体混合部１０にガスを供給するように構成してもよい。また、流体混合部１０は、必要に応じて、複数設ければよく、１つのみ設けるようにしてもよい。
【００６８】
＜＜流体混合部の他の構成例＞＞
各流体混合部１０は、図２および図３に示す構成に代えて、図４〜図７に示す構成とすることもできる。以下、流体混合部１０の他の構成例について説明する。
【００６９】
図４に示す流体混合部１０は、複数の貫通孔１０ａと空間１０ｂと連通する連通路（ピンホール）１２１を備えること以外は、図２および図３に示す流体混合部１０と同様である。各連通路１２１は、各筒状部１２を厚さ方向（水平方向）に貫通して形成されている。
【００７０】
ここで、培養液の流れの速度（流速）は、筒状部１２の中心軸またはその近傍より内面近傍で速い。このため、筒状部１２内の圧力は、筒状部１２の中心軸またはその近傍より内面近傍で低くなる。したがって、筒状部１２を厚さ方向に貫通する連通路１２１を設けることにより、空間１２ｂ内に貯留されたガスをバブルとして、連通路１２１を介して貫通孔１０ａにより効率よく放出することができる。
【００７１】
このため、ガスライン２０２から容器６１内に供給するガスの圧力を低下させることができる。すなわち、ガスの圧縮に要するコストを低減することができる。したがって、ガス資化性細菌の培養（有機物質の生成）に要するコスト全体も低く抑えることができる。
【００７２】
貫通孔１０ａの平均横断面積をＡ［ｍｍ２］とし、連通路１２１の平均横断面積（上下方向における断面積の平均値）をＢ［ｍｍ２］としたとき、Ｂ／Ａが０．０１〜０．２程度であることが好ましく、０．０５〜０．１５程度であることがより好ましい。これにより、連通路１２１を介した貫通孔１０ａへのガスの放出効率を高めて、バブルの生成効率をより向上させることができる。
【００７３】
連通路１２１の平均横断面積Ｂの具体的な値は、特に限定されないが、０．１〜５０ｍｍ２程度であることが好ましく、１〜３０ｍｍ２程度であることがより好ましい。連通路１２１の平均横断面積Ｂを前記範囲とすることにより、連通路１２１を介した貫通孔１０ａへのガスの放出効率をより高めることができる。
【００７４】
図５および図６に示す流体混合部１０は、さらに複数の孔１３ａを有する板状部１３を備えること以外は、図４に示す流体混合部１０と同様である。板状部１３は、各孔１３ａが板状部１１の各孔１１ａと対応するように、板状部１１と対向して配置されている。
【００７５】
なお、図示の構成では、板状部１１と筒状部１２と板状部１３とは一体的に形成されているが、これらの部材はそれぞれ別体として製造し、例えば溶接、ろう接、融着、接着等により互いに接合するようにしてもよい。
【００７６】
したがって、本実施形態では、各貫通孔１０ａは、板状部１１の孔１１ａと、筒状部１２の内部空間１２ａと、板状部１３の孔１３ａとにより構成されている。また、空間１０ｂは、流体混合部１０の下側で閉塞している。
【００７７】
かかる構成により、培養液によって流体混合部１０の下側から空間１２ｂ内のガスに圧力が付与されることがない。このため、ガスを容器６１（空間１０ｂ）内に供給するのに必要な圧力を大幅に低減することができる。
【００７８】
本実施形態では、板状部１３と筒状部１２との境界部も丸みを帯びている。すなわち、各貫通孔１０ａは、その下端部に横断面積が下側から上側に向かって漸減する部分（横断面積漸減部）を備えている。これにより、各貫通孔１０ａ内へ培養液の流れ込みがスムースになる。なお、板状部１３と筒状部１２との境界部は、丸みを帯びず、角張っていてもよい。
【００７９】
また、流体混合部１０を下側から見たとき、複数の貫通孔１０ａの流体混合部１０に対する占める割合（占有割合）は、特に限定されないが、１０〜５０％程度であることが好ましく、２０〜４０％程度であることがより好ましい。占有割合を前記範囲とすることにより、流体混合部１０の構成材料によらず、流体混合部１０の機械的強度を十分に確保しつつ、培養液を流体混合部１０の下側から上側に向かって円滑に通過させることができる。
【００８０】
なお、流体混合部１０を下側から見たときの貫通孔１０ａの占有割合は、流体混合部１０を上側から見たときの貫通孔１０ａの占有割合と同じであってもよく、異なってもよい。例えば、流体混合部１０を下側から見たときの貫通孔１０ａの占有割合を、流体混合部１０を上側から見たときの貫通孔１０ａの占有割合より大きくすることにより、流体混合部１０を通過する培養液の速度を高めることができる。
【００８１】
図７に示す流体混合部１０は、筒状部１２と板状部１１、１３との境界部の曲率半径が異なること以外は、図５および図６に示す流体混合部１０と同様である。
具体的には、図７に示すように、流体混合部１０の空間１０ｂを規定する部分の縦断面形状（上下方向における断面の形状）が、上側および下側のそれぞれにおいて流線形をなしている。
【００８２】
かかる構成において連通路１２１を介してガスを培養液中に供給しない場合、上記流線形の影響により、培養液が貫通孔１０ａを通過する際の通過抵抗が極端に低くなり、培養液の整流作用が期待できない。しかしながら、本実施形態では、連通路１２１を介してガスを培養液に供給するため、培養液がガスに対して仕事をすることにより、培養液の貫通孔１０ａの通過抵抗が上昇して整流作用が生じる。
【００８３】
特に、本実施形態では、上記流線形の影響を受け、隣接する貫通孔１０ａの上側の開口同士の間において、培養液の渦流が生じないか、あるいは非常に生じ難くなる。このため、生成したバブル同士の合体を防止することができる。また、隣接する貫通孔１０ａの下側の開口同士の間においても、培養液の渦流が生じ難くなる。このため、培養液の流れに乱れが生じることを防止することができる。
【００８４】
この場合、隣接する貫通孔１０ａの上側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下（０ｍｍを含む）であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、ガスのバブル同士の合体を確実に防止することができる。
【００８５】
同様に、隣接する貫通孔１０ａの下側の開口同士の離間距離は、１ｍｍ以下（０ｍｍを含む）であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、培養液の流れに乱れが生じるのを好適に防止することができる。
【００８６】
本実施形態では、流体混合部１０の空間１０ｂを規定する部分の縦断面形状が、上側（下流側）および下側（上流側）のそれぞれにおいて流線形をなしているが、いずれか一方のみが流線形をなしていてもよい。上側および下側のいずれか一方のみを流線形とする場合、前述したような理由から、特に上側を流線形とすることが効果的である。
【００８７】
なお、ガス発酵器６は、培養液自体を循環させることにより培養液を撹拌するタイプの発酵器に代えて、例えば、撹拌板で培養液を撹拌するタイプの発酵器、供給されるガスの通気で生じる気泡流に伴う水流により培養液を撹拌するタイプの発酵器等としてもよい。
【００８８】
＜ガス処理装置および廃棄物処理システム＞
次に、上述したようなガス発酵器６を有するガス処理装置および廃棄物処理システムについて説明する。
図８は、本発明の廃棄物処理システムの実施形態を示すブロック図、図９は、図８の廃棄物処理システムが有する乾燥部、ガス化炉、熱交換器および蒸留器の構成を模式的に示す図である。
【００８９】
図８に示す廃棄物処理システム１は、廃棄物処理装置と、この廃棄物処理装置に接続されたガス処理装置とを有している。本実施形態では、廃棄物処理装置は、乾燥部２と、ガス化炉３とを備えている。また、ガス処理装置は、熱交換器４と、ガス精製部５と、図１に示すガス発酵器６と、蒸留器７と、オフガス燃焼炉８と、廃液発酵器９とを備えている。
【００９０】
乾燥部２は、水を含む廃棄物（以下、「含水廃棄物」とも言う。）を乾燥する装置であり、図９に示すように、乾燥室２１と、乾燥室２１内に設けられ、含水廃棄物をガス化炉３に向けて搬送するコンベア（搬送機構）２２とを備えている。
【００９１】
ここで、廃棄物としては、例えば、プラスチック廃棄物、生ゴミ、都市廃棄物（ＭＳＷ）、廃棄タイヤ、バイオマス廃棄物等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９２】
ガス化炉（ガス生成部）３は、乾燥部２において乾燥された後の廃棄物（以下、「乾燥廃棄物」とも言う。）を処理する炉である。このガス化炉３において乾燥廃棄物（炭素源）を部分酸化（不完全燃焼）させることにより、一酸化炭素を主成分として含有するガス（合成ガス）が生成する。
【００９３】
なお、生成されるガスは、一酸化炭素の他、例えば、水素、水蒸気、二酸化炭素、窒素、酸素のような他のガス成分を含有してもよい。このような組成のガスは、前述したような廃棄物を部分酸化させることにより、容易に生成する。
【００９４】
また、ガス化炉３における乾燥廃棄物の部分酸化は、空気を供給しつつ行われてもよいが、空気よりも酸素濃度が高いガス（高酸素濃度ガス）を供給しつつ行われることが好ましい。高酸素濃度ガスを用いることにより、乾燥廃棄物の部分酸化により生成されるガスの温度をより高めることができ、熱交換器４でより高温の過熱蒸気を生成することができる。
【００９５】
この場合、高酸素濃度ガスは、後述する分岐ガスライン２０４ａに接続されたガスラインから供給してもよいし、分岐ガスライン２０４ａと異なるガス化炉３に直接接続された他のガスラインから供給するようにしてもよい。
【００９６】
熱交換器（過熱蒸気生成部）４は、ガス化炉３において廃棄物を部分酸化させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成する装置である。図９に示す熱交換器４は、ガス化炉３内に配置されたコイル状の配管４１で構成され、この配管４１を通過する蒸気がガス化炉３内の熱により加熱されて過熱蒸気となる。
【００９７】
かかる熱交換器４によれば、簡単な構成で過熱蒸気を容易かつ効率よく生成することができる。なお、過熱蒸気は、好ましくは水蒸気を主成分として含有する過熱水蒸気（Ｈ２Ｏガス）であるが、他のガス成分を含有していてもよい。
【００９８】
また、熱交換器４は、ガス化炉３から独立して設けられるタイプの熱交換器であってもよい。このタイプの熱交換器としては、例えば、ジャケット式熱交換器、侵漬コイル式熱交換器、二重管式熱交換器、トロンボン式熱交換器、シェル＆チューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、バヨネット式熱交換器等が挙げられる。
【００９９】
このような熱交換器４の蒸気排出口（配管４１の下端部（一端部））は、蒸気ライン１０１を介して、乾燥室２１の蒸気供給口に接続されている。熱交換器４で生成された過熱蒸気は、図示しないポンプにより、乾燥室２１内に供給され、コンベア２２で搬送される含水廃棄物に直接接触する。これにより、含水廃棄物に含まれる水（水分）が蒸発して、含水廃棄物が乾燥する。
【０１００】
ここで、過熱蒸気は、伝熱性が高いため、熱風（加熱した空気）を用いる場合と比べて、含水廃棄物を効率よく乾燥することができる。また、過熱蒸気を用いれば、含水廃棄物の乾燥時に塩化水素等の発生を抑制することができるため、過熱蒸気が通過する廃棄物処理システム１の各部に対する表面腐食等の悪影響を低減することもできる。
【０１０１】
また、含水廃棄物の乾燥に使用する過熱蒸気の温度は、特に限定されないが、１２０〜８００℃程度であることが好ましく、２００〜４００℃程度であることがより好ましい。上記温度範囲の過熱蒸気を用いることにより、含水廃棄物の乾燥効率をより高めることができるとともに、廃棄物処理システム１の各部に悪影響を及ぼす塩化水素等の発生量をより低減することもできる。
【０１０２】
なお、過熱蒸気の温度は、含水廃棄物の含水量等により前記温度範囲内で適宜設定することができる。すなわち、含水廃棄物の含水量が多い場合、過熱蒸気の温度は比較的高温に設定し、含水廃棄物の含水量が少ない場合、過熱蒸気の温度は比較的低温に設定することができる。
【０１０３】
このとき、含水廃棄物の乾燥に使用された過熱蒸気は、温度が低下して、より温度の低い低温蒸気となる。また、低温蒸気は、含水廃棄物から除去された水（水蒸気）を含むようになり、過熱蒸気に比べて飽和状態に近くなる。なお、含水廃棄物の含水量が極めて多く、含水廃棄物を完全に乾燥させることなく、ガス化炉３に搬送する場合、低温蒸気は、ほぼ飽和状態になる。また、このときの低温蒸気の温度は、通常、１００〜２００℃程度である。
【０１０４】
乾燥室２１の蒸気排出口は、蒸気ライン１０２を介して、蒸留器７の蒸気供給口に接続されている。また、蒸気ライン１０２の途中から分岐した蒸気ライン１０３は、熱交換器４の蒸気供給口（配管４１の上端部（他端部））に接続されている。これにより、低温蒸気の一部が蒸留器７に供給され、その熱が蒸留に利用される。一方、低温蒸気の残部は、熱交換器４（配管４１）に供給され、過熱蒸気を生成するために再利用される。
【０１０５】
なお、蒸気ライン１０２と蒸気ライン１０３との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、低温蒸気の蒸留器７および熱交換器４への供給量を調整し得るようになっている。
【０１０６】
前述したガス化炉３のガス排出口は、ガスライン２０１を介して、ガス精製部５のガス供給口に接続され、さらに、ガス精製部５のガス排出口は、ガスライン２０２を介して、ガス発酵器６のガス供給口に接続されている。ガス化炉３で生成されたガスは、図示しないポンプにより、ガス精製部５を通過した後、図１に示すようなガス発酵器６に供給される。
【０１０７】
このガス発酵器（有機物質生成部）６では、前述したようにして、培養液中でガス資化性細菌を培養して、その発酵作用によりガスから有機物質を生成する。
培養液は、主成分の水と、この水に溶解または分散された栄養分（例えば、ビタミン、リン酸等）とを含有する液体である。このような培養液の組成は、ガス資化性細菌が良好に発育し得るように調製される。
【０１０８】
有機物質としては、例えば、エタノール、２，３−ブタンジオール、酢酸、乳酸、イソプレン等が挙げられるが、エタノールを含む有機物質が好ましい。高濃度（９９．５ｖｏｌ％以上）のエタノールは、燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料（ジェット燃料）等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。
【０１０９】
ガス資化性細菌としては、例えば、クロストリジウム（Clostridium）属細菌、ムーレラ（Moorella）属細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属細菌、カルボキシドセラ（Carboxydocella）属細菌、ロドシュードモナス（Rhodopseudomonas）属細菌、ユーバクテリウム（Eubacterium）属細菌、ブチリバクテリウム（Butyribacterium）属細菌、オリゴトロファ（Oligotropha）属細菌、ブラディリゾビウム（Bradyrhizobium）属細菌、好気性水素酸化細菌であるラルソトニア（Ralsotonia）属細菌等が挙げられる。
以上のようなガス資化性細菌の中から、目的とする有機物質の生成能の高い細菌が選択されて用いられる。
【０１１０】
例えば、エタノール生成能の高いガス資化性細菌としては、クロストリジウム・オートエタノゲナム（Clostridium autoethanogenum）、クロストリジウム・ユングダリイ（Clostridium ljungdahlii）、クロストリジウム・アセチクム（Clostridium aceticum）、クロストリジウム・カルボキシジボランス（Clostridium carboxidivorans）、ムーレラ・サーモアセチカ（Moorella thermoacetica）、アセトバクテリウム・ウッディイ（Acetobacterium woodii）等が挙げられる。
【０１１１】
培養液の温度（培養温度）は、好ましくは３０〜４５℃程度、より好ましくは３３〜４２℃程度とすることができる。さらに好ましくは３６．５〜３７．５℃程度である。また、培養時間は、好ましくは連続培養で２４時間〜３００日程度、より好ましくは連続培養で５日〜３００日程度とすることができる。
【０１１２】
また、ガス発酵器６内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは１０〜３００ｋＰａ（ゲージ圧）程度、より好ましくは２０〜２００ｋＰａ（ゲージ圧）程度とすることができる。ガス発酵器６内の圧力を上記範囲とすることにより、過剰圧力負荷による設備コストの増大を抑制しつつ、ガス資化性細菌の反応性をより高めることができる。
【０１１３】
本実施形態では、ガス発酵器６の前段（上流側）にガス精製部５が設けられている。ガス精製部５は、ガス中に含まれるガス資化性細菌の発育に必要な成分の量を高める処理、ガス資化性細菌に悪影響を与える成分を除去する処理、加湿処理、乾燥処理等を行う装置である。
ガス発酵器６において、ガス精製部５を通過したガスを用いることにより、ガス資化性細菌による有機物質の生成効率をより向上させることができる。
【０１１４】
なお、ガス精製部５は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。すなわち、ガス化炉３のガス排出口をガスライン２０１を介して、直接ガス発酵器６のガス供給口に接続するようにしてもよい。
【０１１５】
また、ガス発酵器６の設置数は、１つに限定されることなく、２つ以上（多段（直列）または並列）であってもよい。２つ以上のガス発酵器６を多段（直列）に接続することにより、前段（上流側）のガス発酵器６で残存するガスを、さらに後段（下流側）のガス発酵器６で有機物質の生成に使用することができる。この場合、前段のガス発酵器６で生成される有機物質と後段のガス発酵器６で生成される有機物質とは、同一であっても異なっていてもよい。
【０１１６】
なお、２つ以上のガス発酵器６を直列に接続する場合、Ｉ：培養液の流れを直列かつガスの流れを並列とする設計と、II：培養液の流れを並列かつガスの流れも並列とする設計と、III：培養液の流れおよびガスの流れの双方を直列とする設計とがある。また、設計IIIの場合、培養液の流れとガスの流れとを逆方向（対向流）としてもよいし、培養液の流れとガスの流れとを同方向（並流）としてもよい。
【０１１７】
ガス発酵器６のガス排出口は、ガスライン２０３を介して、オフガス燃焼炉８のガス供給口に接続されている。ガス発酵器６で残存する排ガス（主に、窒素）は、図示しないポンプまたは圧力勾配により、オフガス燃焼炉８に供給される。
【０１１８】
オフガス燃焼炉８は、排ガスを燃焼させる装置である。オフガス燃焼炉８で燃焼された後の排ガスは、例えば、所定のフィルターを通過させた後、大気中に排出（放出）される。なお、オフガス燃焼炉８も、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。また、オフガス燃焼炉８の廃熱により、過熱蒸気を生成するようにしてもよい。
【０１１９】
また、ガス発酵器６の液体排出口は、液体ライン３０１を介して、蒸留器（濃縮部）７の液体供給口に接続されている。ガス発酵器６では、ガスから有機物質が培養液中に生成されるが、この有機物質を含有する培養液が、図示しないポンプにより、蒸留器７に供給される。
【０１２０】
なお、液体ライン３０１の途中には、例えば、培養液からガス資化性細菌を除去する固液分離部を設けるようにしてもよい。かかる固液分離部は、例えば、セラミック膜フィルター、多重板波動フィルターのようなフィルター、スクリュープレス機、ローラープレス機、ベルトスクリーン機、振動ふるい機、真空脱水機、加圧脱水機（フィルタープレス機）、ベルトプレス機、スクリュープレス機、遠心濃縮脱水機（スクリューデカンタ機）、多重円板脱水機等で構成することができる。
【０１２１】
蒸留器７は、有機物質の沸点と他の成分の沸点との差を利用して、有機物質を蒸留して濃縮する装置である。本実施形態の蒸留器７は、図９に示すように、容器７１と、容器７１内に設けられた複数のトレイ（多孔板）７２およびコイル状の配管７３と、容器７１外に設けられたコンデンサ７４とを備えている。
【０１２２】
容器７１の底部には、還流液７１０が収容され、この還流液７１０に浸るように配管７３が配置されている。また、配管７３の下端部（一端部）には、蒸気ライン１０２が接続されており、低温蒸気が配管７３に供給される。このとき、配管７３を通過する低温蒸気の熱を利用して還流液７１０を加熱する。これにより、還流液７１０が蒸発して蒸気となる。
【０１２３】
また、配管７３の上端部（他端部）には、蒸気ライン１０４が接続されている。配管７３および蒸気ライン１０４を通過した低温蒸気は、例えば、所定のフィルターを通過させた後、大気中に排出（放出）される。
なお、還流液７１０には、有機物質の沸点より高い沸点の液体（例えば、水）を用いることができる。
【０１２４】
複数のトレイ７２は、容器７１の上下方向（高さ方向）に沿って、ほぼ等間隔で配置されている。また、容器７１の上下方向の途中に設けられた液体供給口には、液体ライン３０１が接続されており、ガス発酵器６から培養液が容器７１内に供給される。容器７１内に供給された培養液は、トレイ７２に沿って流下する際に、還流液７１０の蒸気と接触して、培養液中の有機物質を含む成分も蒸発するようになる。
【０１２５】
容器７１の頂部に設けられた蒸気排出口は、回収ライン７４１を介して、コンデンサ７４に接続されている。コンデンサ７４は、容器７１内の蒸気（特に、有機物質の蒸気）を回収して冷却する装置である。コンデンサ７４により有機物質の蒸気が回収および冷却されて、有機物質の濃縮液が得られる。
【０１２６】
この有機物質の蒸留時における蒸留器７（容器７１）内の温度は、特に限定されないが、１００℃以下であることが好ましく、７０〜９５℃程度であることがより好ましい。蒸留器７内の温度を前記範囲に設定することにより、必要な有機物質とその他の成分との分離、すなわち有機物質の蒸留をより確実に行うことができる。
【０１２７】
また、有機物質の蒸留時における蒸留器７（容器７１）内の圧力は、常圧であってもよいが、大気圧未満であることが好ましく、６０〜９５ｋＰａ（ゲージ圧）程度であることがより好ましい。蒸留器７内の圧力を前記範囲に設定することにより、有機物質の分離効率を向上させること、ひいては有機物質の濃縮液の収率を向上させることができる。
【０１２８】
また、コンデンサ７４の液体排出口は、還流ライン７４２を介して、容器７１の上部に設けられた液体供給口に接続されている。さらに、還流ライン７４２の途中には、還流ライン７４２から分岐する液体ライン３０２が接続されている。
【０１２９】
かかる構成により、図示しないポンプにより、濃縮液の一部が容器７１内に戻され、濃縮液の残部が最終製品として回収される。濃縮液の一部を容器７１内に戻して、濃縮液も還流液７１０の一部として蒸留に使用することにより、濃縮液中の有機物質の濃度をより高めることができる。
【０１３０】
なお、還流ライン７４２と液体ライン３０２との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、濃縮液の容器７１への戻し量と濃縮液の回収量とを調整し得るようになっている。
【０１３１】
また、コンデンサ７４のガス排出口には、ガスライン２０４が接続されている。ガスライン２０４は、途中で２つの分岐ガスライン２０４ａ、２０４ｂに分岐し、一方の分岐ガスライン２０４ａは、ガス化炉３のガス供給口に接続され、他方の分岐ガスライン２０４ｂは、ガスライン２０３の途中に接続されている。
【０１３２】
ここで、有機物質の蒸留時には、培養液中に溶存する酸素や空気等を含むガスが生成される。かかるガスを排ガスとしてガス化炉３およびオフガス燃焼炉８に供給することにより、蒸留器７で生成される排ガスを、廃棄物の部分酸化およびガス発酵器６で生成される排ガスの燃焼に有効利用することができる。
【０１３３】
なお、本実施形態では、濃縮部（有機物質を処理する処理部）は、蒸留器７で構成されているが、この蒸留器７に代えてまたは蒸留器７とともに、他の処理器を備えていてもよい。濃縮部が蒸留器７とともに他の処理器を備える場合、他の処理器は、例えば、蒸留器７の後段（下流側、すなわち液体ライン３０２の途中）に設けられる。蒸留器７とともに他の処理器を備える濃縮部を用いることにより、濃縮液中の有機物の濃度をさらに高めることができる。
【０１３４】
かかる処理器としては、例えば、ゼオライト脱水膜を含む処理器、有機物質より沸点の低い低沸点物質を除去する処理器、有機物質より沸点の高い高沸点物質を除去する処理器、イオン交換膜を含む処理器等が挙げられ、これらのうちの１つを単独でまたは２つ以上を組み合わせて用いることができる。
【０１３５】
また、容器７１の下部に設けられた液体排出口は、液体ライン３０３を介して、廃液発酵器９に接続されている。容器７１内の還流液７１０の一部は、図示しないポンプにより、廃液として廃液発酵器９に供給される。
【０１３６】
廃液発酵器（廃液処理部）９は、メタン発酵細菌の発酵作用により、廃液を処理する装置である。具体的には、まず、廃液発酵器８内に、図示しないラインを介して、培養液とメタン発酵細菌とを供給して収容する。この状態で、培養液を撹拌しつつ、廃液発酵器９内に廃液を供給する。これにより、培養液中でメタン発酵細菌を培養して、その発酵作用により廃液中に含まれるガス資化性細菌の死骸やガス資化性細菌が生成した物質（例えば、炭水化物、タンパク質等）から、メタンを主成分として含有するガスを生成する。
【０１３７】
この廃液発酵器９には、ガス発酵器６と同様の発酵器を用いることができる。
なお、廃液発酵器９で生成されたメタンを主成分として含有するガスは、所定の処理を施すことにより、ガス化炉３において乾燥廃棄物を部分酸化させる際の燃料ガスとして用いることもできる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、廃液処理部は、廃液発酵器９で構成されているが、この廃液発酵器９に代えて他の処理器を備えていてもよい。他の処理器としては、例えば、濾過器、蒸発法により大気中へ水分を放散する放散器、蒸発法により廃液を濃縮する濃縮器等が挙げられる。また、廃液発酵器（廃液処理部）９は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。
【０１３９】
以上説明したような廃棄物処理システム１によれば、ガス化炉３において乾燥廃棄物を部分酸化させる際に発生する熱を利用して、過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気により乾燥部２において含水廃棄物を乾燥するとともに、含水廃棄物の乾燥に使用した後の低温蒸気の熱を、蒸留器７において有機物質の濃縮（蒸留）にも利用する。
【０１４０】
すなわち、ガス化炉３で発生する熱を、含水廃棄物の乾燥と有機物質の濃縮との双方に利用するため、含水廃棄物の乾燥と有機物質の濃縮とに別の熱源を使用する場合に比べて、必要なエネルギー量を少なくすることができる。
【０１４１】
また、含水廃棄物の乾燥に熱風（不凝縮ガス）を用いる場合、含水廃棄物から発生する水蒸気は、不凝縮ガスと混合されるので温度を下げても凝縮し難くなる。このため、蒸留器７の熱源として使用することが極めて困難である。これに対して、含水廃棄物の乾燥に過熱蒸気を用いると、含水廃棄物の乾燥に使用した後の低温蒸気は、ほぼ飽和状態となり、その凝縮熱を蒸留器７の熱源として有効利用することができる。
【０１４２】
すなわち、過熱蒸気を生成する際に、蒸気を得るために投入した潜熱を無駄なく回収することができるため、熱風を用いて含水廃棄物を乾燥する場合と比べても、必要なエネルギー量が低くなる。
【０１４３】
また、通常、含水廃棄物の乾燥は、乾燥室２１内を減圧することなく行われる。このため、含水廃棄物の乾燥を乾燥部２において連続して行うことができる。したがって、廃棄物処理システム１は、大量に発生する廃棄物の処理に、特に好ましく使用することができる。
【０１４４】
なお、低温蒸気の熱は、蒸留器７で利用する他、ガス発酵器６で利用するようにしてもよい。
この場合、例えば、容器６１の胴部６１１に螺旋状に配管６３を巻回したり、培養液に浸かるように容器６１内に配管６３を設け、その一端部に、蒸気ライン１０２または蒸気ライン１０４が接続される。
【０１４５】
蒸気ライン１０２が接続される場合、配管６３には、乾燥部２を通過した後の低温蒸気が供給され、その熱がガス資化性細菌の培養に利用される。また、蒸気ライン１０４が接続される場合、配管６３には、乾燥部２を通過し、さらに蒸留器７を通過した後の低温蒸気が供給され、その残熱がガス資化性細菌の培養に利用される。
【０１４６】
さらに、低温蒸気の熱は、廃液発酵器９で利用するようにしてもよい。この場合、廃液発酵器９は、上記ガス発酵器６と同様の構成とすることができる。さらに、低温蒸気の熱は、蒸留器７、ガス発酵器６および廃液発酵器９のうちの２つまたは３つにおいて利用するようにしてもよい。
【０１４７】
以上、本発明の流体混合装置、ガス処理装置および廃棄物処理システムについて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、本発明の流体混合装置、ガス処理装置および廃棄物処理システムは、それぞれ他の任意の構成を有していてもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
【０１４８】
本発明の流体混合装置では、上述したような流体混合部のうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。例えば、最も下側に位置する流体混合部を図７に示す構成とし、その他の流体混合部を図３、図５または図６に示す構成とすることができる。
【０１４９】
また、本発明の流体混合装置では、液体の流れ方向が水平方向であってもよく、上下方向（鉛直方向）に対して傾斜した方向であってもよい。
【０１５０】
さらに、本発明の流体混合装置は、ガス発酵器の他、触媒の作用によりガスから有機物質を合成する反応器に用いることもできる。この場合、液体には、例えば、金属触媒を含有する媒体油が好適に使用される。
【０１５１】
なお、本発明の流体混合装置は、バブルの生成（製造）のみに用いてもよいことは言うまでもない。例えば、糖質やリン脂質等を含有する生理食塩水（液体）を用いて生成されたバブルは、生体内に注入することにより、超音波造影時の造影剤として使用することができる。
【０１５２】
また、本発明の流体混合装置において、装置本体は、第１の流体を収納する容器に代えて、第１の流体を通過させる管体で構成さることもできる。この場合も、前記実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【０１５３】
さらに、前記実施形態では、第１の流体が液体であり、第２の流体が気体（ガス）である組み合わせであったが、これに限らず、第１の流体が液体であり、第２の流体も液体である組み合わせ、第１の流体がガスであり、第２の流体が液体である組み合わせ、第１の流体がガスであり、第２の流体もガスである組み合わせであってもよい。
【０１５４】
特に、第１の流体と第２の流体として同種の流体を用いる場合、流体混合部は、通過抵抗を変化させ得る整流板としての機能が顕著となる。
【実施例】
【０１５５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。なお、本発明は、以下の具体的実施例に限定されるものではない。
【０１５６】
（実施例）
液体（第１の流体）の流量とガス（第２の流体）の流量とを変更することにより、流体混合部を通過する液体の実質的な通過抵抗の変化をシミュレーションした。
図１０は、図７に示す流体混合部の断面を模式的に示した図である。図１０において、液体は、下方から上方に流れている。
【０１５７】
ポート０は、貫通孔１０ａの下側開口部付近を示し、ポート２は、貫通孔１０ａの上側開口部付近を示している。また、ポート１は、貫通孔１０ａが縮径した部分を示し、ポート２は、貫通孔１０ａと空間１０ｂとを連通する連通路１２１を示している。なお、通常Ｓ０＝Ｓ２であるが、Ｓ０＞Ｓ２でもよく、Ｓ０＜Ｓ２でもよい。
【０１５８】
ここで、各ポートにおける流体の流量は、Ｆｎ＝Ｓｎ×Ｖｎ（ｎ＝０，１，２，３）で表される。また、各ポートの圧力をＰｎ（ｎ＝０，１，２，３）で表す。通過抵抗の変化は、Ｓ０＝１０ｃｍ２、Ｓ１＝０．５ｃｍ２、Ｖ０＝０．１ｍ／ｓの条件で、ポート０、ポート１およびポート２の圧力を求めることにより計算した。
【０１５９】
表１および表２は、ポート２の圧力Ｐ２を基準に、ポート０およびポート１の圧力を示したグラフであり、横軸は、ポート０を流れる液体の流量Ｆ０と、ポート３から供給するガスの流量Ｆ３との比率（Ｆ３／Ｆ０）を示す。表１は、比率Ｆ３／Ｆ０が小さい場合を、表２は、比率Ｆ３／Ｆ０が大きい場合を示す。なお、圧力変化による体積変化は無視した。
【表１】
2018166482.tif 000003
【表２】
2018166482.tif 000004
【０１６０】
表１および表２から明らかなように、Ｆ３／Ｆ０＜０．０１の範囲では、Ｐ１−Ｐ２が負の値であり、ガスがポート３からポート１に引き込まれることが判る。また、Ｆ３／Ｆ０≧０．０１の範囲でも、Ｐ１−Ｐ２＜Ｐ０−Ｐ２（すなわち、Ｐ１＜Ｐ０）であり、Ｐ０よりも低い圧力で、ガスをポート３からポート１に注入可能であることが判る。したがって、図７に示す流体混合部を用いることにより、供給するガスの圧縮エネルギーを低減することができる。
【０１６１】
このような流体混合部によれば、複数の貫通孔を設けて、液体に通過抵抗を与えることにより、液体の流れに、その方向に垂直な方向（水平方向）においてムラが生じることを低減し、液体の一様流を形成することができる。このとき、液体の通過抵抗の増大により、液体には、液体混合部を通過させるために追加のエネルギーを付与する必要があるが、この追加のエネルギーは、表１および表２に示すように、ガスの注入エネルギーとして使用されるため、エネルギー損失を抑制することができる。
【０１６２】
また、図４および図６に示す流体混合部でも、同様の結果が得られる。なお、図４に示す流体混合部では、エネルギー損失の抑制効果は若干低くなるものの、十分な整流効果は得られる。
【０１６３】
（比較例）
図１１に示すように、２枚の整流板を配置し、下方に位置する整流板の上側近傍にリングスパージャーを配置する構成において、バブルの分布状態をシミュレーションした。
なお、各整流板は、直径５ｍｍの孔がピッチ１０ｍｍで三角配置された多孔板とし、リングスパージャーは、直径０．５ｍｍの孔がピッチ５ｍｍで形成されたリング状のチューブとした。
比較例では、図１１に示すように、液体の一様流が形成されず、液体中にバブルが均一に分散しない（液体中にバブルが偏在する）。また、エネルギー損失の抑制効果も得られない。
【符号の説明】
【０１６４】
１          廃棄物処理システム
２          乾燥部
２１        乾燥室
２２        コンベア
３          ガス化炉
４          熱交換器
４１        配管
５          ガス精製部
６          ガス発酵器
６１        容器
６１１      胴部
６１１ａ    供給路
６１２      底部
６１３      頂部
６２        循環ライン
６３        ポンプ
７          蒸留器
７１        容器
７１０      還流液
７２        トレイ
７３        配管
７４        コンデンサ
７４１      回収ライン
７４２      還流ライン
８          オフガス燃焼炉
９          廃液発酵器
１０        流体混合部
１０ａ      貫通孔
１０ｂ      空間
１１        板状部
１１ａ      孔
１２        筒状部
１２ａ      内部空間
１３        板状部
１３ａ      孔
１０１      蒸気ライン
１０２      蒸気ライン
１０３      蒸気ライン
１０４      蒸気ライン
２０１      ガスライン
２０２      ガスライン
２０３      ガスライン
２０４      ガスライン
２０４ａ    分岐ガスライン
２０４ｂ    分岐ガスライン
３０１      液体ライン
３０２      液体ライン
３０２      液体ライン
【図１】
2018166482.tif 000005
【図２】
2018166482.tif 000006
【図３】
2018166482.tif 000007
【図４】
2018166482.tif 000008
【図５】
2018166482.tif 000009
【図６】
2018166482.tif 000010
【図７】
2018166482.tif 000011
【図８】
2018166482.tif 000012
【図９】
2018166482.tif 000013
【図１０】
2018166482.tif 000014
【図１１】
2018166482.tif 000015