(57)【要約】  本発明は、規格化された方法段階において、溶剤中に有機材料を溶解させるためのさまざまな材料可溶化装置及び加水分解及び／又は湿式発酵を実施するためのさまざまな反応装置が、粒径に応じて使用される、有機成分を含む廃棄物の処理方法及び、適切な可溶化装置及び反応装置に関する。適切な廃棄物処理設備も同様に開示される。
2008501495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機成分を含む廃棄物を処理するためのものであって、下記の段階：
廃棄物を廃棄物混合物にする機械的処理段階；
材料可溶化装置（１、１．１）中で有機成分を溶解させる段階；
材料可溶化装置（１、１．１）から取り出され有機材料が負荷された懸濁液（２０）の、反応装置（１７４）内での加水分解（１６２、１６２．１）段階；及び
加水分解された懸濁液（２１）の発酵段階（１３８）内での発酵段階；
を含む方法において、
加水分解又は発酵中に得られたプロセス水が循環水（４）として循環させられ、そして
機械的に処理された廃棄物混合物の粒子サイズに応じて、材料可溶化装置（１、１．１）及び加水分解（１６２、１６２．１）のための反応装置（１７４）を選択すること、
を含んで成ることを特徴とする処理方法。
【請求項２】
粒径が約８０ｍｍの場合、材料可溶化装置（１、１．１）及び反応装置（１６２、１６２．１）が変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
湿式発酵又は湿式酸化（１６４、１６４．１）が少なくとも間接的に加水分解（１６２、１６２．１）の下流側に連結される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
発酵段階（１３８）に供給すべき生物学的懸濁液（１３２）から不純物、高重力固体、繊維状物質などを分離するための分離段階が提供されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
例えば８０ｍｍの特別な最大粒径を有する溶剤中に廃棄物の有機成分を溶解させるための請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用するための材料可溶化装置であって、、廃棄物と溶剤を混合するための混合手段が中に配置されている材料可溶化タンク（６）を含み、有機材料が負荷された懸濁液（２０）が懸濁液出口（１６）から取り出される材料可溶化装置において、
前記混合手段には、有機成分を溶液中に進入させるか又はガスにより加えられるせん断力により溶剤内に分配させるような形でそれを通してガス好ましくは空気が懸濁液（８）に加圧する少なくとも１つのガス注入ノズル（８）が備わっていることを特徴とする材料可溶化装置。
【請求項６】
ガス注入ノズル（２８）が、材料可溶化タンク（６）の内部で周期的又は連続的に懸濁液（８）を再循環させることのできるガス流ポンプ（２４）の一部を構成する、請求項５に記載の材料可溶化装置。
【請求項７】
パルス間隔が３秒超、好ましくは５〜１０秒の間である、請求項６に記載の材料可溶化装置。
【請求項８】
ガス流ポンプ（２４）が内部パイプ（２６）を有し、このパイプの下部入口開口部には、その周囲を又はそれを通って懸濁液（８）が流れる複数のガス注入ノズルを含むノズルプレート（２７）が配置されており、その上部端部部分には内部パイプ（２６）の中で搬送される懸濁液のための出口開口部が備わっている、請求項６又は７に記載の材料可溶化装置。
【請求項９】
内部パイプ（２６）の出口開口部から一定の距離のところに、反跳板（４４）が配置されている、請求項８に記載の材料可溶化装置。
【請求項１０】
反跳板（４４）が少なくとも複数の区分の形にガス放出チャンバ（４２）を画定している、請求項９に記載の材料可溶化装置。
【請求項１１】
複数のガス流ポンプ（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）が材料可溶化タンク（６）内に配置されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１２】
内部ポンプ（２６）が２重壁になっており、ガス注入ノズル（２８）が内部シリンダチャンバ内又は環状チャンバ内に配置され、加熱媒体（１４２）がそれぞれのその他のチャンバを通って流れる、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１３】
ガスが回路内を誘導され、ポンプ（３６）により材料可溶化タンク（６）から吸引されかつ／又は加圧されて貯槽（３４）からガス注入ノズル（２８）まで戻される、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１４】
内部パイプ（２６）及び可溶化タンク（６）の外部円周方向壁により画定される環状チャンバ（５６）内に、流れを誘導するために偏向板（５８）が配置されている、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１５】
複数の材料可溶化タンク（６ａ、６ｂ、…６ｎ）が直列に接続され、懸濁液が第１の可溶化タンク（６ａ）からそれに連結された可溶化タンク（６ｂ、…６ｎ）まで流れる、請求項５〜１４のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１６】
不純物／高重力固体（１８）のための抽出開口部（１４）を含んで成る、請求項５〜１５のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１７】
ガス注入及び沈降した不純物／高重力固体（１８）の混合のための連結が排出開口部（１４）内に具備されている、請求項５〜１６のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１８】
溶剤（４）が循環されている、請求項５〜１７のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項１９】
例えば８０ｍｍの特別な最小粒径を有する溶剤中に有機成分及び廃棄物を溶解させるための請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用するための材料可溶化装置であって、廃棄物と溶剤を混合するための少なくとも１つの撹拌器（２７０）が中に配置されている材料可溶化タンク（６）を含み、有機材料が負荷された懸濁液（２０）が出口ロック（１６）を通って取り出される材料可溶化装置において、
撹拌器（２７０）には、それぞれの相対する搬送方向を示す複数の隣接する攪拌要素（２７６、２７８）が含まれていることを特徴とする材料可溶化装置。
【請求項２０】
攪拌要素は、共通の回転子（２７２）上に配置された回転子のブレード（２７６、２７８）であり、隣接する回転子ブレード（２７６、２７８）は約１８０°でオフセットされたブレードピッチ角を有する、請求項１９に記載の材料可溶化装置。
【請求項２１】
回転子ブレード（２７６、２７８）が入口開口部（１０）から不純物／高重力固体（１８）用の出口ロック（１６）まで回転子（２７２）上に均等に配置されている、請求項２０に記載の材料可溶化装置。
【請求項２２】
偶数の回転子ブレード（２７６、２７８）が選択される、請求項２０又は２１に記載の材料可溶化装置。
【請求項２３】
回転子ブレード（２７６、２７８）と共に重複する部域（３０２）を形成する２つの回転子（２７４、２９６）が具備されている、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項２４】
不純物／高重力固体（１８）用の排出開口部（１４）の部域内に、ガス、好ましくは圧縮空気を吹き込むことができる、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項２５】
ガスが循環させられ、材料可溶化タンク（６）からポンプ（３６）によって吸引され、そして同じタンクへ戻される、請求項２４に記載の材料可溶化装置。
【請求項２６】
複数の材料可溶化タンク（６ａ、…６ｎ）が直列に連結され、懸濁液（２０）が第１の材料可溶化タンク（６ａ）からそれに連結された材料可溶化タンク（６ｎ）内へと流れる、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項２７】
長手方向区分内の材料可溶化タンク（６）が実質的に矩形の形状を有し、高さ対長さの比が式ｈ１：Ｌ１≧１．４に相当している、請求項１９〜２６のいずれか１項に記載の材料可溶化装置。
【請求項２８】
例えば８０ｍｍの特別の最大粒径を有する供給された材料混合物を処理するための請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用するための反応装置であって、入口及び出口そして材料混合物を混合するための機械式ミキサー（１７６）を含んで成る反応装置において、
ミキサー（１７６）が吸出管（２４４）によって取り囲まれており、ここでミキサー（１７６）を制御した時点で吸出管（２４４）を通って反応装置頭部側から反応装置底部側まで材料混合物を吸引することができ、上行ループ形状の流れ（２５２）が吸出管（２４４）の外側で形成されることを特徴とする反応装置。
【請求項２９】
吸出管（２４４）がその長さ及び高さを変動させるための軸方向延長部分（２６４）を有する、請求項２８に記載の反応装置。
【請求項３０】
材料混合物中に酸素を吹込むための酸素供給装置（１８０）が具備され、この吹込みは任意にはミキサー（１７６）の高さ部域内及び／又は底面近くで実施される、請求項２８又は２９に記載の反応装置。
【請求項３１】
好ましくは最適なすなわちほぼ１００％の酸素利用が得られるように軸方向延長部分（２６４）、吸出管（２４４）の軸方向位置及び／又は材料混合物レベル（１８６）を調整できる、吹込み酸素量を制御するためのＯ2プローブが具備されている、請求項３０に記載の反応装置。
【請求項３２】
材料混合物を冷却するための冷却材を通過させるために内部パイプ（２４４）が２重壁になっている、請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項３３】
３本の吸出管（２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ）が反応装置（１７４）の中に配置されている、請求項２８〜３２のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項３４】
反応装置が加水分解（１６２）のため及び／又は湿式発酵（１６４）のために使用可能である、請求項２８〜３３のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項３５】
反応装置が、好ましくは、下記の幾何形状：
吸出ダクト高さＨ１が吸出管直径ｄ１の８〜１０倍に相当すること；
反応装置１７４の有効直径ｄ２すなわち内径が吸出管直径ｄ１の４〜６倍に相当すること；
反応装置底面２４６から吸出管２４４までの底面距離Ｈ２が吸出管直径ｄ１の１〜２倍に相当すること；
材料混合物レベル１８６と吸出管２４４の間の距離が吸出管直径ｄ１の２〜３倍に相当すること；
材料混合物レベル１８６と吸出管２４４の間の可変的高さ調整Ｈ４が吸出管直径ｄ１の０．５〜２倍であること；
循環流２５０の上流側速度ｖ１が０．１ｍ／ｓ〜０．８ｍ／ｓの範囲内にあること；
吸出管の直径ｄ１が材料混合物組成及び乾燥物質含有量に応じて０．５ｍ〜１．５ｍの間にあること、
を個別に、又は組合せの形で示している、請求項２８〜３４のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項３６】
例えば８０ｍｍの特別な最小粒径をもつ供給された材料混合物を処理するための請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用するための反応装置において、
入口及び出口そして材料混合物を混合するためのミキサーを含み、該ミキサーが、ガス好ましくは酸素を吹込むための吹込み手段（１７８）によって形成されていることを特徴とする反応装置。
【請求項３７】
複数のガス注入ノズルが反応装置（１７４、１９２）の底面近くに配置されている、請求項３６に記載の反応装置。
【請求項３８】
ガスが循環され、ポンプ（３６）により材料可溶化タンク（６）から吸引され、そして同じタンクに戻される、請求項３６又は３７に記載の反応装置。
【請求項３９】
吸込むべき酸素量を制御するためにガス測定用プローブ（２６６）が具備される、請求項３６、３７又は３８に記載の反応装置。
【請求項４０】
反応装置（１７４、１９２）内に形成された排ガス（１８８、２００）が、ブロワ（３６）を通して好ましくは底面近くで材料混合物中に注入され得る、請求項３６〜３９のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項４１】
材料可溶化装置（１）から取り出され有機材料を含有する分解された懸濁液（２０）から繊維状物質を分離するための分離段階を含むことを特徴とする、廃棄物の有機材料が内部で溶液状態となる請求項５〜２７のいずれか１項に記載の材料可溶化装置を含んで成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用するための廃棄物処理設備。
【請求項４２】
材料可溶化装置（１）から取り出された固体（１８）を分離及び洗浄するための固体処理（８０、８６、８８）を含んで成る、請求項４１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４３】
分離段階が、繊維、浮遊物質などを分離するための繊維状材料分離装置（９８）及び物質（１００）のための洗浄設備（１０４）ならびに脱水プレス（１１４）を包含する、請求項４１又は４２に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４４】
負荷された廃水中に含まれる細砂（１３０）を分離し洗浄するための砂洗浄装置（１４２）を含む、請求項４１、４２又は４３に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４５】
高い有機負荷をもつ水（１３２）の有機材料をバイオガスに変換するための発酵装置（１３８）を含む、請求項４１〜４４のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４６】
発酵後に得られた過剰な水を浄化するための廃水浄化設備（１４８）を含む、請求項４５に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４７】
材料可溶化装置（１）内で分解された懸濁液（２０）が少なくとも部分流として加水分解（１６２、１６２．１）内を通過する、請求項４１〜４６のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４８】
加水分解（１６２）内で処理された懸濁液（２１）が繊維状材料分離装置（９８）内を通過する、請求項４７に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４９】
加水分解（１６２、１６２．１）内で処理された懸濁液（２１）が発酵装置（１３８）に直接供給される、請求項４７に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５０】
発酵装置（１３８）内にもたらされた廃水（１４６）は分離設備（９８、１０４、１１４）に供給され、この過程で分離された固体を含まない汚水（１７１）は溶剤（４）と混合される、請求項４９に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５１】
固体を含まない汚水（１７１）が脱水済み固体（１１６）と混合され、湿式発酵（１６４、１６４．１）に供給される、請求項５０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５２】
分離設備（９８、１０４、１１４）の後にもたらされる脱水済み固体（１１６）の少なくとも部分流が乾燥され、好ましくは低圧下で作動させられる圧密設備（３１２）内で結合剤（３１５、３１６）の添加後に、ガス化又は燃焼設備（３１７）用の成形部品の形に圧密される、請求項４８に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５３】
結合剤は、ガス化又は燃焼設備（３１７）内で赤熱するまでガス化安定状態に成形部品を合わせて保持し、廃棄物処理中は、分離されたプラスチック由来の自家生成結合剤（３１５）及び／又は供給された結合剤（３１６）が使用される、請求項５２に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５４】
脱水プレス（１１４）において得られる固体（１１６）が、酸化された材料混合物（２３）を得るために少なくとも部分流として湿式発酵（１６４、１６４．１）を通過する、請求項４８に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５５】
発酵装置（１３８）の廃水（１４６）と循環水（１３２）の混合中に形成された混合水（１５８）を湿式発酵（１６４、１６４．１）に供給することができる、請求項５４に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５６】
湿式発酵（１６４、１６４．１）の酸化した材料混合物（２３）が分離設備（１６８）内を通過し、分離設備（１６８）内で形成された廃水は溶剤（４）及び／又は廃水浄化設備（１４８）に供給され得る、請求項５５に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５７】
分離設備（１６８）が、固体分離装置（９８）、固体スクリーニング及び洗浄設備（１０４）及び脱水プレス（１１４）を包含する、請求項５６に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５８】
分離設備（１６８）内で形成された未加工堆肥（２１２）が、乾燥のために後続する発酵（２１２）の中を通過し、かつ／又は直接廃棄され得る、請求項５７に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５９】
加水分解（１６２、１６２．１）中及び／又は湿式発酵（１６４、１６４．１）中、請求項１〜４０に記載の反応装置（１７４）が使用される、請求項４１〜５８のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
【請求項６０】
多部分加水分解（１６２、１６２ａ、１６２ｂ）及び／又は湿式発酵（１６４、１６４ａ、１６４ｂ）が実施されるような形で複数の反応装置（１７４）が直列及び／又は並列に連結されている、請求項５９に記載の廃棄物処理設備。
【請求項６１】
反応装置（１７４、１９２）内で形成された廃ガス（１８８、２００）が空気圧式洗浄装置（１７２）に供給され、アンモニアを除去することができる、請求項５９又は６０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項６２】
湿式発酵（１６４．１）のための反応装置（１９２）を、少なくとも、材料混合物が衛生化されるような形で運転することができる、請求項５４〜６１のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の序文（プレアンブル部分）に記載の有機成分を含む廃棄物の処理方法、それぞれ請求項５及び１９の序文に記載の溶剤中に廃棄物の有機成分を溶解させるための材料可溶化装置、加水分解を実施するための反応装置及び／又は、それぞれ請求項２８及び３６の序文に記載の加水分解及び／又は湿式発酵を実施するための反応装置ならびにこのような材料可溶化装置及び／又は反応装置を含む廃棄物処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州における家庭有機ゴミの分別収集の導入時点で、都市ゴミの機械的な生成学的回収（Mechanisch Biologische Aufbereitung; ＭＢＡ）が増々重要になってきた。バイオジェニックマスの分解は、微生物ベースで起こり、ここで好気性細菌と嫌気性細菌を区別することができる。好気性反応は究極的に、腐敗と呼ばれる二酸化炭素と水の最終生成物をもたらす。嫌気性反応は発酵に典型的なものであり、形成される最終生成物はなかんづくメタン、アンモニア及び硫化水素である。
【０００３】
既知の方法は、廃棄物混合物の性質に応じて廃棄物処理のためのさまざまな方法段階を提供する。しかしながら、個々の方法設備の個々の提供は非常に高価である。
【０００４】
ドイツ特許第１９６４８７３１号（Ａ１）では、廃棄物画分の有機成分をパーコレータ内で洗い流し、残留物を例えば乾燥後に燃焼又は堆積させる好気的方法が記述されている。
【０００５】
パーコレーションは例えば、国際公開（ＷＯ）第９７／２７１５８号（Ａ１）に従ったボックスパーコレータの中で実施可能である。プロセス水の沸騰範囲内でパーコレーションが実施されるドイツ特許第１０１４２９０６号（Ａ１）に従った沸騰パーコレータを用いた試験も、将来性あるものであることが判明した。
【０００６】
パーコレータから抽出された有機負荷の高い出口水は、嫌気性分解のためにバイオガス設備と供給され、ここで有機部分はメタン菌を用いて反応させられ、エネルギー生成のためバイオガス燃焼へと補給され得る。パーコレータ内の廃棄物材料の上述の好気的処理は、嫌気的方法と極めて競合性あるものであることが判明しており、増々重要になってきている。
【０００７】
欧州特許第０１９２９００号（Ｂ１）においては、底面から投入される発酵装置の中で発酵が実施されるバロルガ（Valorga）法と呼ばれる方法が記述されている。回収すべき廃棄物は、半径方向外側の入口開口部の下に配置された出口まで栓流状で誘導される。廃棄物は、発酵装置の複数のセクターの中に配置されたガスノズルを介して圧縮バイオガス中へブローされることによって搬送され、ここでは、入口開口部と出口開口部の間に廃棄物の栓流を維持するように各セクターを個々に制御することができる。
【０００８】
欧州特許第０４７６２１７号（Ａ１）では、細菌接種材料として発酵装置に対して出発材料及びスラッジ材料が供給され、形成されたスラッジ材料が撹拌器を介してスラッジ材料出口まで輸送される加熱可能な発酵装置が開示されている。このような接種材料の添加段階は冒頭で記述した欧州特許第０１９２９００号（Ｂ１）に記載のバロルガ方法においても提供され得る。
【０００９】
欧州特許第０７９４２４７号（Ａ１）は、らせんが中に配置されている回転するドラムに発酵生成物が導入される発酵装置を開示している。発酵生成物は前記らせんを介して入口からスラッジ材料出口まで栓流形状で誘導される。この供給は、ドラムの順方向及び逆方向回転により行なうことができ、ここで順方向回転すなわち発酵生成物出口の方向での発酵生成物の輸送には、発酵生成物の予め定められた滞留時間が達成されるように反対方向よりも長い時間が必要である。
【００１０】
上述の既知の方法では、２５％超の比較的高い乾燥物質含有量（ＴＳ）をもつ乾燥廃棄物が処理される。
【００１１】
流体高湿廃棄物を処理する場合には、例えばドイツ特許第１９７０４０６５号（Ａ１）に従って、廃棄物を溶剤で希釈し、細断し、懸濁液が形成され有機材料が溶剤中で溶解するようにミキサーを用いてこれを圧壊するいわゆる可溶化装置（パルパー）が用いられる。既知の解決法では、混合は、可溶化装置内の区分の中に垂直流が形成されるように設計されたブレードを有する撹拌器を用いて実施される。一方では、攪拌用ブレードの複雑な幾何形状を形成するため器具に対する多大な支出が必要となること、そして他方では前記ブレードが懸濁液中に含まれた浮遊材料及び不純物に起因して著しい摩耗に付されることが、この解決法の欠点である。
【００１２】
ドイツ特許第１９６２４２６８号（Ａ１）においては、流体形態の廃棄物の発酵方法が開示されている。発酵生成物を撹拌器を介して入口開口部からチャンバを通り出口開口部まで輸送できる多重チャンバ反応装置がこの目的で使用される。発酵プロセス中に形成されたバイオガスがそこから取り出される。１つの共通ガスチャンバが、多重チャンバ反応装置に割当られている、個々のチャンバ内で、例えば熱交換器、接種材料の添加などを介したプロセスを別途行うことにより、個別に代謝を制御することができる。
【００１３】
また、処理すべき廃棄物は、かなり大きな割合で高重力固体及び不純物をも含有していることから、特に機械式搬送手段を用いた解決法（欧州特許第０７９４２４７号（Ａ１）、欧州特許第０４７６２１７号（Ａ１）、ドイツ特許第１９７０４０６５号（Ａ１）、ドイツ特許第１９６２４２６８号（Ａ１））は、利用される搬送手段及びその他の内部部分が不純物／高重力固体を含む堆積物により損傷を受ける可能性があるということを理由として、比較的高い磨耗を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、有機成分を含む廃棄物を処理する均質な方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、かかる方法において使用するための可溶化装置及び反応装置ならびにそれぞれの廃棄物処理設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、この出願の特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を含む方法、それぞれ請求項５及び１９に記載の特徴を含む可溶化装置、それぞれ請求項２８及び３６に記載の特徴を含む反応装置、ならびに請求項４１に記載の特徴を含む廃棄物処理設備により達成される。
【００１６】
本発明に従う好ましい１方法は、廃棄物の機械的処置、可溶化装置内の有機材料の溶解、反応装置内での可溶化装置から引き出された生物学的負荷のある懸濁液の加水分解及び発酵を含み、ここで、加水分解中に又は発酵装置内で得られたプロセス水は循環水として循環される。本発明に従うと、機械的に調製された廃棄物混合物の粒径に応じて、設備内で使用されるべき可溶化装置及び／又は反応装置が選択される。これには、異なる廃棄物混合物について方法が同一であり、廃棄物の粒径に応じて材料可溶化装置及び反応装置の設備部分のみを選択するだけでよいという利点がある。好ましい「限界粒径」は、約８０ｍｍである。
【００１７】
有利には、加水分解に加えて、加水分解反応装置に対応する反応装置内で実施される湿式発酵又は湿式酸化が提供される。
【００１８】
発酵装置内に実質的に固体物質が除去された生物学的懸濁液を導入するために、不純物、高重力固体、繊維状材料などを分離するための適切な分離段階を提供することができる。
【００１９】
本発明に従うと、約８０ｍｍの最大粒径をもつ有機材料は、既知の機械式撹拌器の代りに、好ましくは空気であるガスを注入することで可溶化装置内で懸濁液が混合され有機材料が溶液として溶剤内へ移行しこれにより可溶化装置内に懸濁液流が生成される、いわゆる空気圧式撹拌器を含む材料可溶化装置の中で、溶解させられる。
【００２０】
空気圧式解決法は、事実上いかなる摩耗も示さず、従来の解決法の場合に比べて器具に対し著しく低い出費しか行なわずに実現することができる。又、有機材料は、機械式撹拌器を含む構造設計の場合に比べ著しく短かい時間で溶解可能であることが判明した。
【００２１】
ガス注入ノズルが、可溶化装置タンク内で周期的又は連続的に懸濁液を再循環させることのできるガス流ポンプの一部である場合に、徹底的混合をさらに改善させることができる。同様に、ガスを可溶化装置タンクの底に注入して、そこに蓄積する不純物／高重力固体もガスと混合されるようにすることもできる。
【００２２】
ガス流ポンプは、好ましくは、懸濁液がそれを通して又はその周囲を流れることのできるガス注入ノズルを有するノズルプレートがその下端部部分に配置され、その上端部部分にはその中に搬送された懸濁液のための出口開口部が形成されている内部パイプを包含している。
【００２３】
特に効率良く運転する実施形態の場合、出口開口部から一定の距離のところに、反跳板（ｂｏｕｎｃｅ  ｐｌａｔｅ）が配置されており、この上でガス流ポンプが搬送した材料混合物が高速ではね返り、分解させられる。有機材料は水相へと変換される。不活性材料粒子及び砂は底に沈降し、除去することができる。懸濁液中に含有されている繊維状材料及び固体物質成分は、反跳板に向かっての前記搬送の間、互いに擦り合わせられ、さらに難分解性有機成分から解放される。
【００２４】
好ましい実施形態においては、反跳板は、循環内を誘導されるガスを排出するガス排出チャンバを区分の形で画定する。
【００２５】
大きなタンク容積の場合には、材料可溶化装置タンク内に複数のガス流ポンプを配置するのが有利であり得る。
【００２６】
本発明に従うと、内部パイプが２重壁になっている。ここで、そのときガス注入ノズルが内部シリンダチャンバ内か又は環状チャンバ内のいずれかに配置され、それぞれのもう１方のチャンバは、プロセス温度に懸濁液を保つ熱交換器としても内部パイプが同時に作用するような形で加熱用媒質を収容するのに役立つことが、特に好ましい。
【００２７】
流れを誘導するために内部パイプの外周に偏向板が配置されている場合、撤底的混合をさらに改善することができる。前記偏向板は材料可溶化タンク内に固定して配置されていることから、その摩耗は最小限である。
【００２８】
特定の利用分野では、複数の材料可溶化装置を直列で作動させることが有利であり得る。
【００２９】
本発明に従うと、溶剤中に約８０ｍｍの最小粒径をもつ廃棄物の有機成分を溶解させるための本発明に従った材料可溶化装置は、相対する搬送方向を有するそれぞれの隣接する攪拌部材をもつ少なくとも１つの機械式撹拌器を提供している。これには、材料可溶化装置内に提供された混合物が、有機材料の改善された摩滅ひいては改善された溶解を得ることができるような形で攪拌部材間で互いに向かって及び互いから搬送される、という利点がある。
【００３０】
好ましくは、攪拌部材は、互いとの関係において約１８０°だけオフセットされているブレードピッチ角をもつ回転子上に配置された回転子ブレードである。回転ブレードの数は、自由に選択可能であるが、偶数の、例えば６個の回転子ブレードが好ましい。
【００３１】
回転子ブレードは、廃棄物用の入口ロックから分離済み不純物／高重力固体のための出口開口部まで回転子上で均等に分布させることができる。
【００３２】
材料可溶化装置が複数の平行な回転子を有し、個々の回転子の回転子ブレードがそれぞれの重複部域を形成することもまた可能である。
【００３３】
特定の実施形態においては、不純物／高重力固体を旋回させるためのガス注入を、抽出用開口部の部域内に配置することが可能である。この状況では、注入されるガスを、所要ガス量が削減されるような形で回路（サーキット）内を誘導させることが可能である。
【００３４】
材料可溶化装置は、長手方向断面で矩形であってよい。ここで、その長さＬ１は少なくとも高さｈ１の４倍に相当する。
【００３５】
本発明に従うと、約８０ｍｍの最大粒径を伴う廃棄物由来の懸濁液の加水分解及び／又は湿式発酵の間に、材料混合物を混合するための機械式ミキサー及びミキサーをとり囲む吸出管を有する反応装置が使用される。このミキサーは、材料混合物が偏向パイプを通して反応装置頭部側から反応装置底面側まで吸引され得るような形で制御され、ここで吸出管の外側に上行ループ流が形成される。
【００３６】
加水分解及び／又は湿式発酵を最適化するため、吸出管はその長さ及び／又は高さを変動させる目的で軸方向延長部分を有する。その上、適切に低減された直径を有する複数の（例えば３本の）吸出管を反応装置内に配置することができる。
【００３７】
加水分解及び／又は湿式発酵に必要とされる酸素を底面近く及び／又は混合物の部域内での酸素吹込みを通して供給することができる。
【００３８】
吹込むべき酸素の量を制御するため、Ｏ2含有量を検出するＯ2プローブを具備することが可能である。かくして、これらの信号に応えて、好ましくは最適な、すなわち１００％の酸素利用が起こるように吸出管の軸方向位置及び／又は材料混合物レベルの軸方向位置を調整できる。
【００３９】
幾何学的関係の例としては、以下のようなものがある：
吸出管の高さＨ１は、吸出管の直径ｄ１の８〜１０倍に相当すること；
有効直径ｄ２、すなわち反応装置の内径は、吸出管の直径ｄ２の６倍に相当すること；
反応装置底面から吸出管までの底面距離Ｈ２は、吸出管の直径ｄ１の１〜２倍に相当すること；
材料混合物レベルと吸出管の間の距離は、吸出管の直径ｄ１の２〜３倍に相当すること；
材料混合物レベルと吸出管の間の可変的高さ調整Ｈ４は、吸出管の直径ｄ１の０．５〜２倍であること；
循環流の上流側速度ｖ１は、０．１ｍ／秒〜０．８ｍ／秒の範囲内にあること；
吸出管の直径ｄ１は、材料混合物組成及び乾燥物質含有量に応じて０．５ｍ〜１．５ｍの間にあること。
【００４０】
吸出管を通過して流れる冷媒により材料混合物の過熱を効率よく妨げることができる。
【００４１】
基本的に、複数の加水分解又は湿式発酵を直列に配置することができる。
【００４２】
約８０ｍｍの最小粒径をもつ廃棄物混合物から得た有機材料が負荷された供給懸濁液を処理するための本発明に従った反応装置は、材料混合物を混合するための混合手段として、ガス好ましくは酸素のための吹込み手段を含んで成る。
【００４３】
ガスは、好ましくは、反応装置の底面近くで複数のガス注入ノズルを介して注入され、ガス測定プローブを介して制御可能である。
【００４４】
ガスは、好ましくは、回路内でポンプを介して循環されるように適合されている。
【００４５】
徹底的混合を増大させるため、反応装置内で形成されたガスを同じようにブロワを介しモータの底面近くで材料混合物に注入することもできる。
【００４６】
材料可溶化装置を含むように設計された廃棄物処理設備には、好ましくは、材料可溶化装置から取り出された不純物／高重力固体を分離し洗浄するための固体物質処理が含まれる。
【００４７】
本発明に従うと、廃棄物処理設備は、材料可溶化装置から取り出された分解済みの懸濁液から繊維状材料などを堆積させるための分離段階も含むことができる。この分離段階は、好ましくは、堆積した繊維状／浮遊物質を清浄しさらなる使用のために供給することのできる洗浄設備及び脱水プレスを包含する。
【００４８】
繊維状材料分離装置に加えて、繊維状材料を分離した後に残っている懸濁液（溶剤）になおも含まれている細砂を洗浄するための砂洗浄段階を包含するように廃棄物処理設備を設計することもできる。
【００４９】
有機材料を含有する溶剤は、好ましくは前記有機材料をバイオガスに転換する発酵装置に供給され、かつ／又は混合用水として湿式発酵又は湿式酸化に供給される。
【００５０】
有機材料を含まない溶剤は、次に材料可溶化装置に戻され、ここで廃水浄化設備に対し過剰の水を供給することができる。
【００５１】
材料可溶化装置に供給される固体含有量は、好ましくは上流側に連結された固体処理により最小限におさえられる。
【００５２】
材料可溶化装置の分解済み懸濁液が少なくとも部分流として加水分解を受け、その後繊維及び固体がそこから除去される場合（なお固体は、酸化された材料混合物を得るため少なくとも部分流として湿式発酵又は湿式酸化を通過する）、本発明に従った処理設備を通した滞留時間を通常の約６１日から約２９日まで低減できるということが判明した。
【００５３】
加水分解の間、材料可溶化装置の懸濁液は、好気的に酸性化され、まだ分解していない有機材料は、付加的な材料を発酵装置に供給できるように同じように分解される。
【００５４】
同様に、ガス化及び燃焼設備のための成形部品を調製するべく、加水分解の下流側に連結された分離用設備内で分離された固体の少なくとも部分流を乾燥及び圧密（コンパクト化）に付すことも可能である。好ましくは、圧密は、より低い圧力でかつガス化及び燃焼プラント内で赤熱するまで接着剤として作用する結合剤を添加することによって、実施される。結合剤は、廃棄物処理中にすなわち分離したプラスチック材料から自家生成され得、そうでなければ供給され得る。
【００５５】
ガス化作業のためには、成形部品は赤熱状態において「ガス化に安定な状態」にあり続けなくてはならない。すなわち、その形状は焼却まで保持される。
【００５６】
処理設備の１実施形態においては、加水分解中に処理された懸濁液は直接発酵装置に供給される。このとき、発酵中にもたらされる負荷されていない廃水はなおも高い固体含有量を有し得ることから、それを希釈又は循環水に添加すべきではない。しかしながら、廃水から固体を除去するように廃水から分離設備内で固体を実質的に分離することにより、混和物を得ることができる。このとき、脱水済み固体を湿式発酵に付すことができ、ここで固体含有量の最適な調整のために懸濁液を形成するよう固体を含まない廃水の部分流を再び固体と混合することができる。
【００５７】
処理設備の異なる実施形態においては、固体は、それぞれ湿式発酵又は湿式酸化から到着する。酸素に曝露することにより、嫌気的に分解され得なかった有機材料は給気され窒素はアンモニアとして駆出される。
【００５８】
湿式酸化後に酸化された材料混合物は、固体分解装置、固体スクリーニング及び洗浄設備ならびに脱水プレスを含む分離設備に供給され得る。材料可溶化装置のための溶剤として固体分解装置からもたらされた廃水を使用し、かつ／又はそれを廃水浄化設備に供給することが可能である。脱水プレスの中で形成された未処理堆肥は直接処分することができる。
【００５９】
好ましくは、発酵装置の廃水と循環水の混合により得られる混合水が、湿式発酵の間に材料混合物に供給される。
【００６０】
湿式発酵により得られる酸化された材料混合物は、未処理（粗製）堆肥及び廃水を生成するため分離設備内を通過することができる。廃水を溶剤と混合させ、かつ／又は廃水浄化設備内に補給することができる。未加工堆肥は、乾燥のためひき続き腐敗に付すことができかつ／又は直接処分することもできる。
【００６１】
加水分解及び湿式発酵中に形成された廃ガスを、空気圧式洗浄装置に供給して、それらからアンモニアを除去することができる。
【００６２】
処理設備は、特に約８０ｍｍの最大粒径をもつ機械的に処理された廃棄物混合物のために空気圧式撹拌器を包含する本発明に従った材料可溶化装置を、そして加水分解及び／又は湿式発酵のためには機械式撹拌器を包含する本発明に従った反応装置を含む。
【００６３】
約８０ｍｍの最小粒径をもつ機械的に処理された廃棄物混合物のためには、機械式撹拌器を包含する本発明に従った材料可溶化装置が使用され、加水分解及び／又は湿式酸化のためには、空気圧式撹拌器を包含する本発明に従った反応装置が使用される。後者は、より小さな粒径のためにも同じく使用可能である。「限界粒径」は、処理すべき廃棄物に応じて変動する可能性があり、前記した８０ｍｍは一例としてみなすべきものである。
【００６４】
有利には、少なくとも湿式酸化用の反応装置においては、適切な運転モードで反応装置内で、材料混合物の衛生化を実施することができる。
【００６５】
加水分解及び湿式酸化中に形成された廃ガスからアンモニアを除去するために、アンモニアを洗い出すための空気圧式洗浄装置を提供することができる。
【００６６】
本発明のその他の有利なさらなる展開が、従属請求項に記載される主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下では、本発明の好ましい実施形態が略示の図面を用いて詳細に説明される。なお、図面において、図１は、８０ｍｍ未満のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための本発明に従った材料可溶化装置の概略図；図２は、図１からの材料可溶化装置の図式化された横断面図；図３及び図４は、材料可溶化装置の代替的実施形態の横断面図；図５〜図７は、図１からの材料可溶化装置の異なる開放状態の概略図；図８は、図１に従った材料可溶化装置の変形形態；図９は、図１に従った材料可溶化装置を含む廃棄物処理設備；図９ａは、簡略化され拡大された表現での図９からの代替的作動ケース（図１９も参照のこと）；図９ｂは、簡略化され拡大された表現での図９からのさらなる代替的作動ケースを示す（図１９も参照のこと）；図１０は、図９からの湿式発酵の詳細な表現；図１１は、直列で連結されている図１からの２つの材料可溶化装置；図１２は、８０ｍｍ超のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための本発明に従った代替的材料可溶化装置を横断した縦断面図；図１３ａ〜図１３ｄは、図１２に従った材料可溶化装置を横断する横断面；図１４は、図１２からの可溶化装置の直列連結；図１５は、８０ｍｍ未満のおおよその粒径を有する廃棄物混合物のための加水分解又は湿式発酵用の反応装置の好ましい実施形態を横断する縦断面図；図１６は、加水分解又は湿式発酵用の反応装置のさらなる好ましい実施形態を横断する横断面図；図１７は、加水分解中の複数の反応装置の直列連結；図１８は、湿式発酵中の複数の反応装置の直列連結；図１９は、本発明に従った廃棄物処理設備の簡略化したプロセス図；図２０は、８０ｍｍ超のおおよその粒度をもつ廃棄物混合物のための加水分解反応装置；図２１は、８０ｍｍ超のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための代替的湿式発酵反応装置；図２２は、図１９からの詳細な材料分離設備；図２３は、図１９からの詳細な分離設備；そして、図２４は、図１９からの圧密の詳細なプロセス図である。
【００６８】
図１には、材料可溶化装置１中に約５〜１０％の乾燥物質含有量をもつ混合物８が提供されるような形で好ましくは例えば希釈用水４といった溶剤中の廃棄物である供給された投入材料２の有機材料が溶解させられる、材料可溶化装置１の基本的構造が示されている。可溶化装置１に供給された廃棄物混合物は、好ましくは約８０ｍｍの最大粒径を有する。廃棄物２及び希釈用水４は、材料可溶化タンク６まで入口ロック１０を介して供給される。材料可溶化タンクの底面１２はテーパーがかかっており、テーパー付き底面１２に沈降する不純物／高重力固体１８がそれを通って取り出され得る出口ロック１６を有する排出開口部１４内に開放している。テーパ付き底面１２の部域内にはさらなる出口ロック１６が形成されており、これを通って、可溶化装置１内で分解され有機材料が負荷された懸濁液２０が取り出され、図９に従って、処理され次に入口ロック１０を介して希釈用水４として再び回路に供給される。
【００６９】
以下で詳述するように、材料可溶化タンク６の内部には、その中で混合物８を混合するガス流ポンプ２４が配置されている。図１に示された実施形態では、ガス流ポンプ２４には、材料可溶化タンク６との関係において同軸的に配置されかつ、それを通って好ましくは空気であるガスを注入できる図１中のその下部入口開口部に複数のガス注入ノズル２８を包含するノズルプレート２７を有する内部パイプ２６が含まれている。懸濁液８はノズルプレート２７の周囲を流れることができる。ガス注入ノズル２８は圧縮空気配管３０及び設備制御機構により制御可能な制御バルブ３２を介して、例えば空気圧式圧縮器３６によって３〜８バールの圧力まで加圧された空気容器又は中圧貯槽に連結されている。空気圧式圧縮器は、吸引配管３８を介して材料可溶化タンク６の頭部２２でガス排出チャンバ４２から輸送空気４０を吸引する。すなわち、輸送空気４０は同じように回路内を誘導され、制御バルブ３２の適切な制御により、圧縮空気配管３０及びガス注入ノズル２８を介して空気容器３４から内部パイプ２６まで圧送される。
【００７０】
空気式圧縮器３６の下流側の切換え手段及び／又は計量手段６６を介して、制御バルブすなわちパルセーション（pulsation）により空気容器３４をバイパスすることができる。この状況下で、制御バルブ３６の下流側で圧縮空気配管３０内に開放するバイパス配管１５４が、開放するように制御される。この場合、混合物８は、圧力高さの１．５倍に相当するブロワ圧力により混合物８を循環させることができる。
【００７１】
さらに、注入配管１５６がそこから材料可溶化装置１の排出開口部１４内に延びている切換え及び／又は計量手段６６を、圧縮空気配管３０内に具備することができる。かくして、接着性の有機材料が分離し混合物８内に進むような形で圧縮空気により不純物／高重力固体を移動させ混合させることもできる。
【００７２】
図２は、いわゆる熱媒体が中を通って流れる２重シェル４６が内部パイプ２６に備わっている、同心的に配置されたガス流ポンプ２４を含む可溶化タンク６の横断面を概略的に示している。ガス注入ノズルノズル２８は、内部パイプ２６によってとり囲まれている内部シリンダチャンバの中に配置されている。
【００７３】
図３に従った代替的変形形態においては、ガス注入ノズル２８は、熱媒体が中央シリンダチャンバを通って流れるような形で２重シェル４６によりとり囲まれている環状チャンバ内にも配置され得る。
【００７４】
タンク容積が非常に大きい場合には、複数の、例えば３基のガス流ポンプ２４ａ、２４ｂ、２４ｃを材料可溶化タンク６内に配置することが有利であり得る。
【００７５】
内部パイプ２６の出口開口部より上一定の距離のところに複数の区分の形で下向きにガス排出チャンバ４２を画定する反跳板４４が配置され、輸送空気４０はその周囲を側方に流れることができる。
【００７６】
懸濁液８をプロセス温度まで加熱するために、内部パイプ２６には２重シェル４６が具備されている。ここで、形成された環状チャンバ内に熱交換器として作用するように熱媒体が誘導される。材料可溶化タンク６のシェルは、断熱材を伴って提供することができる。
【００７７】
材料を可溶化するために、材料可溶化タンク６に導入された投入材料２は最初、回路内に誘導された希釈用水４を供給することにより約５〜１０％の乾燥物質含有量（Trockensubstanzanteil；ＴＳ）に調整される。その後、制御バルブ３２を制御することにより、ガス注入ノズル２６を通して圧縮空気が注入される。図示された実施形態においては、例えばパルス間隔が約５〜１０秒であるパルス動作が好まれる。プロセス温度は、２重シェル４６内を流れる熱媒体を介して５０〜７０°の間の温度に調整される。圧縮空気気泡５０は、ガス流ポンプ２４の内部の圧縮空気パルセーションに起因して、ピストンポンプのピストンと同じように、内部パイプ２６内部で上向きの懸濁液流４８が形成されるような形で底面１２から混合物／懸濁液８を吸引する。吸引された懸濁液は次に、１０〜２０ｍ／秒の範囲内にあり得る高速で反跳板４４上にぶつかり、ここで跳ね返り及び摩擦エネルギーによる機械的分解が起こり、有機材料は希釈用水４内で溶解状態となる。
【００７８】
内部パイプ２６を通って流れる圧縮空気５２は、反跳板５４の周囲を流れ、次に大部分はガス排出チャンバ４２の部域内で排気され、輸送空気４０として圧縮器３６により吸引され、再び空気容器３４に供給される（圧縮空気回路は閉じられる）。
【００７９】
廃棄物に含まれている不活性材料粒子、砂、不純物／高重力固体などは、溶解し、テーパー付き底面１２に向かって沈降する。その上、繊維状材料は放出され懸濁液内に進み、ここでフィルム及びその他の固体材料は、導入されたせん断力により、接着する有機材料から清浄される。形成される不純物／高重力固体は、材料可溶化タンク６の底面にある出口ロック１６及び出口開口部１４を通して引き出される。材料可溶化装置により、機械式撹拌器などが用いられる従来の可溶化装置の場合に比べ、有機材料をはるかに迅速にかつ器具に対する出費をより低く抑えて溶解状態にすることができるということが判明した。
【００８０】
ガス流ポンプ２４の機能は、図５〜図７を用いて再び詳細に説明する。
【００８１】
図５では、材料可溶化タンクは、充填されたアイドル状態で示されている。ここで、投入材料２は、希釈用水４を付加することにより５〜１０％の前記乾燥物質含有量に調整される。材料混合物のレベル５４は、ガス流ポンプ２４の内部ポンプの上部出口開口部より下にくるような形で調整される。図１を用いて説明された空気圧式循環により、懸濁液は上向きの懸濁液流４８により吸引され、反跳板４４に対し投射され、次に内部パイプ２４及び可溶化タンク６のシェルにより画定された環状チャンバ内に再び下向きに流れる。上向きに搬送される懸濁液の割合はきわめて大きいことから、可溶化タンク６内部のレベル５４は、図６に従うとΔｈという量だけ下がる。空気注入が終ると、すなわち各々の圧縮空気パルスの終了後、懸濁液カラムは内部パイプ２６の内部で下向きに沈み（図７参照）、環状チャンバ５６内のレベル５４は、図５に従った初期状態が調整されるまで再度上昇する（次の注入サイクルが開始可能である）。材料可溶化タンク６内部の前述の流れによって、及び反跳板４４上への懸濁液の衝突によって、懸濁液は強力に混合されそのため投入材料２の有機成分は非常に迅速にかつ高い効率で溶解状態にされ、その上繊維状材料は懸濁され、不純物／高重力固体は沈降させられることになる。材料可溶化タンク６内部のこの強い混合のためには事実上いかなる移動構成要素も必要とされないことから、本発明に従った材料可溶化装置１の摩耗は従来の解決法に比べて最小限にとどまる。
【００８２】
図８に従って、例えば下向きの懸濁液流（図６）がその周囲を流れなくてはならない下向きに傾斜した偏向板５８といった内部部品が、懸濁液にさらなるせん断力を導入するような形で環状チャンバ５６内に具備される場合、混合をさらに改善することができる。前記偏向板５８は定置式に配置されていることから、その摩耗も同様に最小限である。図示された実施形態においては、図示された波形流が環状チャンバ５６内にもたらされているような形で、偏向板５８は可溶化タンク６の内部円周方向シェル及び内部パイプ２６の外部シェルに交互に配置される。当然のことながら、偏向板５８の代りに、その他のあらゆる内部部品又は充填材を使用することも可能である。
【００８３】
図９では、図１に従った前述の材料可溶化装置１が使用されている廃棄物処理設備が示されている。
【００８４】
この廃棄物処理設備においては、固体を分離するための複数の段階が材料可溶化装置１より先に配置されている。処理すべき廃棄物６０はまず第１に（該当する場合には圧壊の後）、図示された実施形態では回転スクリーンであるスクリーニング設備６２に供給される。その後、８０〜２００ｍｍの粒径をもつスクリーンオーバーフロー６４は、材料分配用ガイド又は切換え及び／又は計量手段６６によって直接的に除去されるか、又は付加的な段階により分離される。図示された実施形態においては、部分流又は全固体流が切換え及び／又は計量手段６６を介して空気圧式分類設備６８へと誘導され得る。ここで、スクリーンオーバーフロー６４は、除去される汚れた軽量固体７２及び高重力固体／不純物７０へと分離される。
【００８５】
有機材料がリッチなアンダーフロー７８は、切換え及び／又は計量手段６６により混合設備７４まで供給され得る。ここで、アンダーフロー７８は、ＮＯｘ低減希釈用水４の部分流で希釈されミキサー２６８を用いて処理されて５〜１５％の固体含有量をもつ懸濁液７６を形成することになる。
【００８６】
懸濁液７６は、材料可溶化装置１の入口ロック１０まで供給される。例えばリボン、ロープ及びケーブルのような不純物１６０は、懸濁液７６から分離され、混合設備７４の機械式装置を介して排出される。
【００８７】
材料可溶化装置１内で形成された不純物／高重力固体は、出口ロック１６を通して可溶化装置１から引き出され、洗浄手段８０に供給される。ここで、それらは、供給されたプロセス水８２を用いて、浄化ゾーン１０６内の接着性有機材料から清浄される。その後、清浄された高重力固体／不純物８４は、材料流８４が鉄部分９０、非鉄部分９２及びその他の材料９４に適切に分割されるような形で、鉄金属分離装置８６ならびに非鉄金属分離装置８８に補給される。
【００８８】
出口ロック１６を通って材料可溶化装置１から引き出された分解済み懸濁液は、洗浄手段８０から、それ自体回転するスクリーンの形をしている繊維状材料分離装置９８まで、汚れたプロセス水９６に沿って供給される。繊維状材料分離装置９８においては、繊維及び浮遊物質１００が含水有機材料１０２から分離される。繊維状／浮遊物質１００は、洗浄設備の浄化ゾーン１０６に供給されるプロセス水８２の添加により、固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４内で清浄される。浄化作業は、さらに、希釈水４のため処理回路から分岐する循環水１０８を浄化ゾーン１０６に供給することで補助され得る。
【００８９】
上記した実施形態においては、２つの洗浄手段８０、１０４の各々が、対角的に傾斜したらせんコンベヤを包含するように設計されており、このコンベヤを介して清浄すべきそれぞれの材料流が浄化ゾーン１０６の１つまで搬送され、最終的に固体出口１１０を通して引き出される。浄化ゾーン１０６では、有機材料が固体から溶解される。非常に強い浄化が必要とされる場合には、その浄化は、プロセス水８２により実質的に実施され、浄化に対する必要条件がより低いものである場合、循環水１０８の割当てを増大させることができる。
【００９０】
清浄され、洗浄設備１０４の固体出口１１０を通して引き出された固体及び繊維１１２は、次に脱水プレス１１４の中で脱水され、脱水された固体１１６は、熱利用又は後に処分するための後続する腐敗へと供給される。
【００９１】
脱水用プレス１１４から得られ、溶解した有機材料を含有する水１１８は、その後、浄化ゾーンから離れて流れる洗い流し用水１２０と混合され、有機材料が負荷される。この材料流は、砂洗浄装置１２２で分離される細砂の一部分を含有する。同様に、繊維状材料分離装置９８からの有機材料を含有する水１０２も、材料流に供給される。砂洗浄装置では、細砂構成要素１２４は撹拌器１２６の作用により分離され、砂排出１２３を介して排出され、プロセス水８２の添加により、接着性有機材料から清浄される。予め清浄された細砂１２４は、次に細砂洗浄手段１２８に供給される。この手段の基本的構造は洗浄手段８０に対応していることから、さらなる説明は無しとして済ますことができる。清浄された細砂１３０は次に、土木工事及び道路建設における材料用途に補給することができる。
【００９２】
砂洗浄の後に提供された有機的負荷の高い循環水１３２は、次いで、中間貯槽１３４中に直ちに貯蔵され、ポンプ１３６を用いて発酵装置１３８に供給されるか又は循環水１３２として熱交換器１４０まで直接補給される。この中で、循環水は、熱媒体１４２によりプロセス温度まで加熱され、その後出口ロック１０を通って希釈水として材料可溶化装置１より導入される。ガス流ポンプ２４の２重シェルを加熱するために熱媒体１４２を使用することもできる。
【００９３】
プロセス制御に応じて、発酵装置１３８に供給された水の有機材料は、メタン化によりバイオガス（メタンガス）１４４に変換される。
【００９４】
発酵段階の後に提供され、有機材料が除かれた廃水１４６は、次に、提供される可能性のある循環水１３２と混合され、熱交換器１４０内でプロセス温度にされる。回路内で必要とされない過剰水１４７は、廃水処理設備１４８に供給され、清浄された廃水１５０は放出され下水設備内に誘導される。清浄された廃水１５０の部分流が、洗浄手段８０、１０４、１２８ならびに砂洗浄装置１２２までプロセス水８２として誘導され、かくしてプロセス水回路も閉じられる。
【００９５】
分解済み懸濁液２０中に含まれた有機材料は、材料可溶化装置１の分解済み懸濁液２０がまず最初に好気的加水分解及び酸性化段階１６２に切換え及び／又は計量手段６６を介して供給され、１〜４日の処理期間後に懸濁液２０から繊維状材料分離装置９８及び砂洗浄装置１２２内で固体が除去される場合、さらに一層迅速に廃棄物から分離され得る。その後、この要領で処理された懸濁液２１は、有機負荷の高い循環水１３２として中間貯槽１３内に貯蔵され、発酵装置１３８に供給される。
【００９６】
その後に固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４及び脱水プレス１１４を通過する繊維状材料分離装置９８の分離された固体及び繊維１００は、３５％〜６０％ＴＳの乾燥物質含有量をもつ脱水済み固体１１６として切換え及び／又は計量手段６６を介して湿式発酵１６４に供給され、そこで切換え及び／又は計量手段を介して５〜１５％の乾燥物質含有量まで混合用水１５８で希釈される。
【００９７】
湿式発酵１６４内で３〜１０日間の滞留時間の後、酸化されかつＮＯｘが低減された材料混合物２３は、引き出され、分離設備１６８でそこから固体が除去される。得られた、固体をほぼ含まない廃水は、その後、希釈用水４として材料可溶化装置１にそして／又は切換え及び／又は計量手段６６を介して廃水処理設備１４８に供給される。得られる未加工堆肥２１２は処分される。
【００９８】
加水分解１６２及び湿式発酵１６４の間に形成した廃ガスは、空気式酸洗浄装置１７２内で合せられてアンモニアが除去される。
【００９９】
廃棄物の有機成分は、器具に対する出費を大きく抑えて上述の廃棄物処理設備を用いて分離可能であり、残りの材料流は、再循環可能な又は使い捨て可能な部分材料流へと分離され得る。
【０１００】
図９に従うと、同様にして、運転ケースにおいて分離手段９８、１０４、１１４、１２２、１２８をバイパスし、加水分解１６２内で調製された懸濁液２１を直接発酵装置に供給することが可能である。ここで、有機負荷の高い廃水１３２及び調製された懸濁液２１から切換え及び／又は計量手段６６を介して懸濁液混合物１３３が生成される。発酵装置１３８の固体担持廃水１４６は、切換え及び／又は計量手段６６を介して発酵材料として湿式発酵又は湿式堆肥化１６４へと供給される。
【０１０１】
図９ａに従うと、酸化された材料混合物２３は、湿式発酵１６２の後、固体を分離するため、フィルタ手段２０６、砂洗浄装置１２２及び脱水プレス２０８を含めた材料分離に付される。材料分離の間に得られた固体無しの廃水１７０は、溶剤又は循環水４として用いられる。材料分離中に分離された固体２１２を、後続する腐敗２１４に付すことができ、ここで、後続する腐敗２１４で得られた乾燥生成物２１６は、スクリーニング２１８を通過し、ここで残留材料２２４と堆肥２１２が分離される。残留材料は、例えば材料感応性再循環に供給される。
【０１０２】
発酵装置１３８が加水分解１６２の後固体担持懸濁液２１の投入をまず受けた時点で、固体が負荷された廃水１４６は、図９に表示され図９ｂで拡大して示されているように、固体及び繊維が、前に固体分離９８、固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４及び後ろに脱水プレス１１４を含む分離設備で分離された場合にのみ、希釈水４の回路に導入され得る。廃水１４６の制御は、切換え及び／又は計量手段６６によって実施される。発酵装置１３８内で発酵され分離設備９８、１０４、１１４内で分離された固体は、湿式発酵１６４に供給される。ここで、分離設備９８、１０４、１１４に追出された汚水は、湿式発酵１６４内の理想的な乾燥物質含有量を調整するべく固体１１６との混合のため少なくとも部分流として再び使用される。例えば、乾燥物質含有量は５〜１５％の間にあり得る。汚水１７１の余剰分は、湿式発酵１６４の廃水１７０に対し循環水として添加され、かくして例えば材料可溶化装置１に対する希釈水４として供給可能である。
【０１０３】
本発明に従うと、分離設備９８、１０４、１１４内の発酵装置１３８からの固体担持廃水１４６の最終的濃縮の結果として、湿式発酵１６４内の固体含有量は、追出された固体１１６に対する固体を含まない汚水１７１の少なくとも部分的な戻りにより最適に調整され得、湿式発酵反応装置１９２は著しく小さく寸法決定され得、又過剰な無固体汚水１７１は希釈水４の回路内に注入され得ることになる。
【０１０４】
図１０は、加水分解１６２、湿式発酵１６４、分離設備１６８ならびに空気式酸洗浄装置１７２を含むプロセス図を示す。
【０１０５】
分解された懸濁液２０は、加水分解１６２により好気的に酸性化され、有機材料は、発酵装置１３８内での発酵のために同様に提供されるような形で分解される。接着性の粒及び汚染物質は、嫌気的に分解可能でない材料から分離される。
【０１０６】
加水分解１６２は、材料混合物を混合するために機械式撹拌器１７６が配置されている反応装置１７４を実質的に含んでいる（図１２参照）。反応装置１７４の底面近くに、酸素を吹込むための吹込み手段１７８が具備されており、これは酸素供給装置１８０を通した補給を受けている。材料混合物レベル１８６より上には、加水分解１６２中に形成された廃ガス１９０が収集される廃ガスチャンバ１８８が形成されている。
【０１０７】
材料可溶化装置１の分解された懸濁液２０は、吹込み手段１７８の上の底面近くで反応装置１７４に供給される。材料混合物は酸素の導入によって及び撹拌器１７６を作動させることによって混合され、１〜４日間の処理期間の後、処理された懸濁液２１として材料混合物レベル１８６の近くで排出される。
【０１０８】
湿式発酵１６４内では、嫌気的に分解可能でない有機材料に対して給気が行なわれ、窒素はアンモニアの形で追い出される。湿式発酵１６４では、循環水１３２、１３３、４は、ガスに対する曝露によりＮＯｘが低減されており、かくして発酵装置１３８内の生物学を混乱させガス生成及び分解性能を阻害するアンモニアの濃縮が妨げられる。
【０１０９】
湿式発酵１６４は、材料混合物２３を混合するための撹拌器１９４が中に配置されている反応装置１９２を実質的に包含する（図１２参照）。反応装置１９２の底面近くに、酸素を吹込むための吹込み手段１９６が具備されており、これは加水分解１６２のものと同じ酸素供給装置１８０を介して補給を受けている。材料混合物レベル１９８より上には、得られる廃ガス２０２を収集するための廃ガスチャンバ２００が形成されている。
【０１１０】
湿式発酵１６４中に材料混合物が過熱するのを防止するため、冷蔵ユニット１８２が提供されている。冷蔵ユニット１８２は、材料混合物中に浸漬される送り１８４及び戻り２０４に連結される。材料混合物を冷却するために、送り１８４及び戻り２０４を通して冷却剤が搬送され、これにより材料混合物内の過剰熱を排出することができる。
【０１１１】
固体１１６は、撹拌器１９４の近くで反応装置１９２内に充てんされる。さらに、アンモニアが強く負荷された混合用水１５８は、固体１１６より上で材料混合物１９２に導入される。材料混合物は、撹拌器１９４及び導入された酸素により混合され、３〜１０日間の滞留時間の後、処理され酸化された材料混合物２３として反応装置１９２から除去され、分離設備１６８に供給される。
【０１１２】
分離設備１６８は、フィルタ手段２０６と脱水プレス２０８を含んで成る。処理され酸化された材料混合物２３は、フィルタ手段２０６に供給される。得られたほぼ固体無しの廃水１７０は、希釈水４及び／又は廃水処理設備１４８に供給される。得られた固体及び繊維２２０はさらに、例えば分類プレスのような脱水プレス２０８の中で処理される。脱水プレス２０８内で形成されたろ液２１０は、フィルタ手段２０６に戻される。形成された脱水済み未加工堆肥２１２を切換え及び／又は計量手段６６を介して後続する発酵及び／又は乾燥２１４に付すことができる。
【０１１３】
後続する発酵２１４においては、脱水済み未加工堆肥２１２は、７５％〜８５％の乾燥物質含有量をもつ分離可能な乾燥生成物２１６の中に回収される。後続する発酵２１４の後には、分離手段２１８が続く。ここで、不活性材料２２２が処分され、残留材料２２４は材料感応性再循環に供給される。
【０１１４】
加水分解反応装置１７４及び湿式発酵反応装置１９２の廃ガスチャンバ１９０、２０２で収集された廃ガス１８８、２００は、酸空気圧式洗浄装置１７２の混合用コンテナ２２６に供給され、そこでアンモニアが除去される。塩酸又は硫酸２２８を投入することにより、商品として塩化アンモニウム又は硫酸アンモニウムを得ることができる。混合用コンテナ２２６の底面部域内に、水−酸混合物２３２が蓄積し、これは、循環ポンプ２３６をもつスプレー手段２３４を通して混合用コンテナ２２６から除去され、表面全体にわたり廃ガス１８８、２００と反応できるような形で上面で再び内部にスプレーされる。水−酸混合物２３２の処理の程度に応じて、仕上った商品塩化アンモニウム又は硫酸アンモニウム２３０として切換え及び／又は計量手段６６を介して一部が循環中に取り出される。このプロセスにより得られるＮＯｘ低減廃棄空気２３８は、連結された清浄段階２４０の中で臭気のある物質が除去され、浄化されたプロセス空気２４２として大気に排出される。
【０１１５】
図１１は、いわゆる連続作業を実施できる材料可溶化装置の１変形形態を示す。この実施形態では、２つ以上の材料可溶化タンク６が直列に連結されており、ここでその各々は、図１０に示されていないガス流ポンプを包含するように設計されている。
【０１１６】
機械的に処理された投入材料２は、入口ロック１０を通して第１の材料可溶化タンク６ａに供給され、希釈用水４を付加することにより予め定められた乾燥物質含有量に調整される。得られる不純物／高重力固体１８は、底面に配置された出口ロック１６を通して引き出され、可溶化タンク６ａ内でもたされる空気圧式撹拌器により強く混合された分解済み懸濁液２０は、スライド弁１５２を起動させることによってさらなる材料可溶化タンク６ｂに導入される。ここで、この液は、好ましくはポンプ無しで重力の作用によって搬送される。この液は、タンク６ｂ内で、空気圧式撹拌器を用いてさらに分解され、得られた懸濁液２０ｂは、次にスライド弁１５２を介して単数又は複数のさらなる可溶化タンク（図示せず）に、又は繊維状材料分離装置９８、砂洗浄装置１２２及び発酵装置１３８を用いて図９により描写された処理に供給される。材料可溶化タンク６ｂ内で形成された不純物／高重力固体１８ｂは、底面で再び引き出される。乾燥物質含有量ＴＳは、可溶化装置６ａ内の乾燥物質含有量に応答して可溶化タンク６ｂ内で調整されるか、そうでなければ、乾燥物質含有量が各々の材料可溶化タンク６ａ、６ｂ…内で個別に調整され得るように可溶化タンク６ｂに直接溶剤を供給することができる。
【０１１７】
図１２では、スクリーニング設備６２のスクリーンアンダーフロー７８及び／又は供給された投入材料２の有機材料が希釈用水４中で溶解させられる代替的可溶化装置１．１の基本的構造が示されている。好ましくは、図１２に従った可溶化装置１．１は、粗い残留廃棄物の処理のために使用され、図１に従った可溶化装置１は、単一バッチ内の生物学的廃棄物の処理のために使用される。（機械的処理後に）供給された廃棄物混合物の最小粒径は、好ましくは８０ｍｍである。混合物８は、可溶化装置１．１内で約１〜１５％の乾燥物質含有量まで希釈される。可溶化装置１．１は、実質的に「水平な」長手方向断面内にあり、長さＬ１、高さｈ１の矩形形状の材料可溶化タンク６を有する。好ましくは、高さ対長さ比ｈ１：Ｌ≧１：４を満たす。
【０１１８】
廃棄物２７８及び希釈水４は、図の左側にある端部部分内の入口ロック１０を介して材料可溶化タンク６に供給される。図１２の表示に従って右側にある可溶化タンク６の端部部分の中には、底面１２に沈降する不純物／高重力固体１８がそれを通って抽出され得る出口ロック１６をもつ放出開口部１４の中へと開放しているテーパー付き底面１２が設計されている。テーパー付き底面１２より上には、さらなる出口ロック１６が形成されており、それを通して、材料可溶化装置１内で分解され有機材料が負荷された懸濁液２０が引き出され、前述の図９に従って処理され、次に入口ロック１０を介して希釈水４として再び供給される。
【０１１９】
材料可溶化タンク６の内部には、実質的に材料可溶化タンク６の長さＬ１全体にわたり広がりかつ上に複数の回転子ブレード２７６ａ、ｂ、ｃ、２７８ａ、ｂ、ｃが配置されているモータ駆動の回転子２７２を含む撹拌器２７０が配置されている。好ましくは、偶数の回転子ブレード２７６、２７８が選ばれる。図示されている実施形態は、例えば６個の回転子ブレード２７６、２７８を例示しているが、その他の数も想定可能である。
【０１２０】
回転子ブレード２７６、２７８は、約１８０°だけオフセットされたブレードピッチ角を有し、かくして回転子ブレード２７６ａ、２７８ａ及び２７６ｂ、２７８ｂ及び２７６ｃ、２７８ｃは各々相対する搬送方向を有するようになっている。従って、混合物８は、回転子ブレード２７６ａ、２７８ａ及び２７６ｂ、２７８ｂ及び２７６ｃ、２７８ｃの間に溶け込み、かくして摩滅促進渦２８０ａ、２８０ｂ、２８０ｃが形成され、有機材料は溶解状態になる。同時に、回転子ブレード２７８ａ、２７６ｂ及び２７８ｂ、２７６ｃの間では、逆渦２８２ａ、２８２ｂが形成され、これにより混合物は離れるように誘導されかくして同じように摩滅は促進され、溶解状態への有機材料の反応が補助される。不純物／高重力固体１８は、混合物内を下方に沈降し、例えばスクリューコンベヤ２８４を介してテーパー付き底面１２までそしてひいては出口ロック１６まで搬送される。
【０１２１】
不純物／高重力固体１８に部分的に接着している有機材料を完全にこの不純物／高重力固体から離脱させるために、ガス注入手段が具備され、これにより、好ましくは注入配管１５６及び空気圧式圧縮器３６を用いて、圧縮空気が排出開口部１４内にパルス的にすなわち不連続に又は連続的に吹込まれ、かくして不純物／高重力固体１８は混合物レベル２８６から特定の距離ｈ２のところまで上昇することになる。この距離ｈ２は、ガス注入の量及び強さにより可変的に選択可能である。材料可溶化タンク６の内部全体は、好ましくは混合物８が充てんされ、ここで底面１２とは反対側の天井断面には、混合物８が中を上昇する煙突２８８が配置されている。混合物レベル２８６より上では、吸引配管３８を介して空気圧圧縮器３６に連結されているガス排出チャンバ２４０が煙突２８８内に形成され、かくしてガス注入手段の圧縮空気５２を循環させることができるようになっている。
【０１２２】
さらに、放出開口部１４の部域においては、廃水処理設備１４８のプロセス水８２ならびに希釈用水４のための処理回路から分岐させられた循環水１０８を材料可溶化タンク６に導入し、不純物／高重力固体１８が浄化又は清澄された固体として材料可溶化タンク６を離れることができるようにすることが可能である。
【０１２３】
材料可溶化タンク内の最適なプロセス温度を調整するためには、材料可溶化タンクを、熱媒体１４２が中を通って誘導される２重シェル４６によって、少なくとも部分に分けてとり囲むことができる。さらに、材料可溶化タンク６と２重シェル４６をとり囲む断熱材を具備することもできる。
【０１２４】
図１３ａ〜図１３ｄは、図１２からの材料可溶化装置１．１の横断面の例を示している。破線で示されている円２９０は、その先端部で回転子ブレード２７６、２７８が描く円形経路を表わしている。
【０１２５】
図１３ａに従って材料可溶化タンク６を円形断面をもつように設計すること、又は図１３ｂに従って半円形底面壁２９５により相互連結されている２つの平行な長手方向壁２９２、２９４をもつように設計することが想定できる。同様に、図１３ｃに従った材料可溶化タンク６を、底面壁２９５が反対側の天井壁２９７よりも短かい横方向延長部分を有する多角形特に六角形として設計することも又可能である。図１３ｄでは、孤形の長手方向壁２９２、２９４を備え、矩形横断面を有する材料可溶化タンク６が実現されており、ここでは、一緒に重複部域３０２を形成するそれぞれの円形経路２９０、２９８を描く回転子ブレード先端部を有する平行に延びた２つの回転子２７４、２９６が材料可溶化タンク６の内部に配置されている。
【０１２６】
図１４に従うと、複数の材料可溶化装置１．１を直列に連結することができ、連結された材料可溶化タンク６には上流側材料可溶化タンク６内に形成された懸濁液２２が投入される。ガス注入は、好ましくは共通の空気圧式圧縮器３６によって行われる。引き出された不純物／高重力固体１８は、好ましくは洗浄手段８０ひいては図９に従ったさらなるプロセス段階へと共通のコンベヤ３０４例えばスクリューコンベヤにより供給される。図９に対する変形形態として、洗浄手段８０の浄化ゾーン１０６に循環水１０８を導入することができる。
【０１２７】
図１５は、約８０ｍｍの最大粒径をもつ廃棄物混合物のための加水分解反応装置１７４の好ましい１実施形態を示す。湿式発酵反応装置１９２は、反応装置１９２に対して及び湿式発酵１６４に対しても以下の説明があてはまるように加水分解反応装置１７４のような粒径用に実質的に設計されている。
【０１２８】
加水分解１６２用の反応装置１７４は、その内部に、好ましくはブレード撹拌器である調製可能な搬送性能をもつ撹拌器１７６を包含している。撹拌器１７６は、反応装置の底面１４６及び反応装置の頭部２４８から前面上で離隔され好ましくは材料混合物中に完全に浸漬する２重壁の吸出管２４４によってとり囲まれている。撹拌器１７６は、循環流が得られるような形で制御され、図１５内の材料混合物は、吸出管２４４を通して上面から底面まで搬送され、吸出管２４４の外側には上昇するループ状の流れ２５２が形成される。
【０１２９】
吸出管２４４は、その内部壁とその外部壁の間に、図示されていない冷蔵ユニットの上部送り１８４と下部戻り２０４に連結された環状チャンバ１６６を包含する。冷蔵ユニットを制御する場合、冷却剤が環状チャンバ１６６を通って流れ、これにより材料混合物の過熱を防止することができる。
【０１３０】
撹拌器１７６の上下の部域内又は底面の近くに、任意にはアーム２５４、２５６、２５８を介して材料混合物内に酸素を吹込むことのできる酸素供給装置１８０が具備される。アーム２５４、２５６、２５８は、複数のガス注入ノズルを有することができ、バルブ２６２により開閉するように個々に制御される。加水分解１６２に必要とされる酸素は、液体産業用酸素すなわち９５％超のＯ2として提供され得ると同時に、富化された酸素すなわち９５％超のＯ2としてガス分解設備内で処理することもできる。低負荷材料混合物の場合、大気から反応装置１７４内に周囲空気を吹込むことも同様に可能である。
【０１３１】
反応装置１７４の頭部部域では、加水分解１６２中に形成された廃ガス１８８を収集するために廃ガスチャンンバ１９０が形成される。廃ガスチャンバ１９０は、材料混合物レベル１８６によって画定される。廃ガス１８８は、反応装置頭部２４８内でパイプ２６２を介して空気式酸洗浄装置１７２まで流出できる。
【０１３２】
ループ形状の流れ２５２と共に上向き移動する酸素気泡は、提供された酸素をほぼ１００％利用できるような形で上面に配置された長さ調整可能な吸出管２４４の軸方向延長部分２６４を通して撹拌器１７６により再度吸引され得る。
【０１３３】
酸素の利用は、吹込まれる酸素を規定すること及び延長部分２６４を調整することにより、パイプ２６２内のＯ2プローブ２６６を介して調節可能である。しかしながら、吸出管２４４全体の軸方向変位を介してかつ／又は材料混合物レベル１８６の変更を介して酸素の利用を最適化することも同様に可能である。
【０１３４】
以下では、最適化された酸素利用のために好ましい条件を例をあげて説明する。
【０１３５】
吸出管の高さＨ１は、吸出管の直径ｄ１の８〜１０倍に相当する。
【０１３６】
反応装置底面２４６から吸出管２４４までの底面距離Ｈ２は、吸出管の直径ｄ１の１〜２倍に相当する。
【０１３７】
材料混合物レベル１８６と吸出管２４４の間の距離は、吸出管の直径ｄ１の２〜３倍に相当する。
【０１３８】
材料混合物レベル１８６と吸出管２４４の間の可変的高さ調整Ｈ４は、吸出管の直径ｄ１の０．５〜２倍となる。
【０１３９】
循環流２５０の上流側速度ｖ１は、０．１ｍ／秒〜０．８ｍ／秒の範囲内にある。
【０１４０】
吸出管の直径ｄ１は、材料混合物組成及び乾燥物質含有量に応じて０．５ｍ〜１．５ｍの間にある。
【０１４１】
また、図１６に従うと、反応装置１７４内に複数の上述の吸出管２４４を具備することができる。従って、例えば、３個の吸出管２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃを三角形に配置することができる。
【０１４２】
図１７及び図１８に従うと、加水分解１６２及び湿式発酵１６４を最適化するために複数の反応装置１７４及び１９２を直列に連結することが想定できる。処理された物質２１、２１ａ、２１ｂ及び／又は酸化された材料混合物２３、２３ａ、２３ｂは、反復的加水分解１６２ａ、１６２ｂ及び／又は湿式発酵１６４ａ、１６４ｂに付される。しかしながら、反応装置１７４及び１９２を並行して作動させることも可能である。
【０１４３】
図１９では、有機成分を有する廃棄物の廃棄物処理用の第２のプロセス図が概略的に示されている。繰り返しを避けるために、共通の手段及び材料フローを詳細に考慮せずに済むように、図９に基づく第１のプロセス図に従って、参照番号が選択される。
【０１４４】
廃棄物処理の開始に際し、処理すべき廃棄物６０は、まず最初、例えば回転スクリーンであるスクリーニング設備６２に供給される。廃棄物６０は、好ましくは４５〜６０％の乾燥物質含有量を有する。得られるスクリーンオーバーフロー６４は、直接処分され得、そうでなければ、その後除去することのできる汚れた軽量固体７２及び不純物／高重力固体７０へのスクリーンオーバーフロー６４の分離のためエアーサイジング設備６８に対し少なくとも部分流として供給され得る。
【０１４５】
有機材料リッチのスクリーンアンダーフロー７８は、中でＮＯｘ低減希釈用水４の部分流でそれが希釈される混合設備７４まで少なくとも部分流として供給され、ミキサー２６８を用いて５〜１５％の固体含有量をもつ懸濁液７６中に回収される。その上、混合設備７４の機械式装置を介して、例えばリボン、ロープ及びケーブルのような不純物１６０が懸濁液７６から分離され排除される。かくして、処理され粗い不純物１６０が除去された懸濁液７６は、材料可溶化装置１又は１．１の入口ロック１０に供給される。
【０１４６】
材料可溶化装置１、１．１の中に含有された不純物／高重力固体１８は、出口ロック１６を通して材料可溶化タンク６に引き出され、洗浄手段８０に供給される。ここで、不純物／高重力固体１８は、供給されたプロセス水８２を用いて浄化ゾーン１０６内で接着性有機材料が浄化される。この要領で浄化された不純物／高重力固体１８は、次に、不純物／高重力固体８４の材料流が鉄含有成分９０と非鉄金属成分９２及びその他の物質９４に分割されるように、鉄金属分離装置８６ならびに非鉄金属分離装置８８へと供給され得る。
【０１４７】
出口ロック１６を介して材料可溶化装置１、１．１から引き出された分解済み懸濁液２０は、加水分解１６２又は１６２．１に付される。好ましくは、加水分解１６２、１６２．１の中で、５〜１５％の乾燥物質含有量が調整される。加水分解１６２、１６２．１の窒素が負荷された廃ガス１８８はＮＯｘ低減のため空気式酸洗浄装置１７２に供給され、ひき続き、ＮＯｘ低減廃ガスから悪臭物質を除去するために浄化段階２４０を通過した後、浄化プロセス空気２４０として大気に放出される。
【０１４８】
加水分解１６２、１６２．１中で処理された懸濁液２１は、実質的に有機材料を含まない懸濁液２１の固体から有機材料負荷の高い液体１３２を分離するため、材料分離設備３００に供給される。プロセスから取り出され得る材料分離から、浄化された細砂１３０がいわば副産物としてもたらされる。
【０１４９】
液体１３２は、中間貯槽１３４の中で貯蔵され、必要に応じ、バイオガスを回収する目的で発酵装置１３８にかつ／又は、熱媒体１４２によりプロセス温度まで加熱し次に材料可溶化装置１、１．１のための希釈水４として使用することで循環水として熱交換器１４０に供給される。
【０１５０】
固体１１６は、好ましくは５％の乾燥物質含有量を有し、湿式発酵１６４又は１６４．１（湿式酸化とも呼ばれる）に付される。湿式酸化１６４、１６４．１から及び付随するＮＯｘ低減からもたらされる廃ガス２００は、窒素が強度に負荷されており、ＮＯｘ低減のため空気式酸洗浄装置１７２に補給される。
【０１５１】
湿式酸化１６４、１６４．１中で酸化された材料混合物２３は、分離設備１６８に供給され、そこから、一方では未加工堆肥２１２が分離され、他方では無固体廃水１７０が希釈水４として材料可溶化装置１、１．１に供給されかつ／又は廃水１５０としてそれを下水道システム内に放出する目的で廃水処理設備１４８内で浄化される。浄化された廃水１５０の部分流は、プロセス水８２として洗浄手段８０の浄化ゾーン１０６内に、ならびに材料分離設備３００まで誘導される。同様にして、浄化された廃水１５０の部分流が、発酵装置１３８の後、循環水１３２の部分流とプロセス水８２として混合される。
【０１５２】
発酵装置内では、メタン菌の作用により有機負荷の高い循環水１３２からバイオガス１４４が得られる。そこから、湿式酸化１６４、１６４．１に対する未負荷汚水１５９として供給され得る未負荷廃水１４６がもたらされる。湿式酸化１６４、１６４．１に必要とされない廃水の材料流は、過剰水１７４として廃水処理設備１４８に供給され得る。
【０１５３】
さらに、図１９には、ガス化又は燃焼設備３１７中での熱／材料感応性再循環のための燃料を生成することを目的として圧密設備３１２に対して乾燥３１１通過後に少なくとも部分流として、脱水済み固体１１６を供給することができるということが示されている。ここで、液化手段３１３及び／又は前処理又は計量手段３１４内で前処理された結合剤３１５が接着剤としての使用のために圧密設備３１２に供給されている。
【０１５４】
以下では、加水分解１６２．１、湿式酸化１６４．１、材料分離設備３００、分離設備１６８ならびに圧密について詳細に説明する。
【０１５５】
すでに図１５に従った反応装置での加水分解の間にそうであったように、加水分解１６２．１中、分解された懸濁液２０は、粗く清浄され、有機材料は発酵装置１３８内での発酵のために利用可能であるような形で分解される。さらに、嫌気的に分解可能でないものは、接着性粒及び汚染物質から分離される。
【０１５６】
図２０に従うと、約８０ｍｍの最小粒径をもつ材料混合物について、加水分解は、酸素内に吹込むための吹込み手段１７８を底面２４６近くに有する反応装置１７４内で実質的に実施され、これにより、材料混合物を混合する材料混合物内の上行するらせん流２５２が形成される。従って、いかなる機械式撹拌器も不要である。吹込みは、パルセーションとして又は連続的に実施可能である。
【０１５７】
材料可溶化装置１、１．１からの懸濁液２０の反応装置１７４への投入ならびに加水分解済み懸濁液２１の排出は、中央反応装置区分で行なわれる。
【０１５８】
吹込み手段１７８は、材料混合物内に酸素を吹込むため酸素供給装置１８０に連結される複数のノズルを有する少なくとも１つのランス又は１本のアーム２５４を含んで成る。好ましくは、ノズルを通して純粋酸素が吹込まれる。
【０１５９】
吹込まれた酸素及び加水分解１６２．１によりもたらされる廃ガス１８８は、廃ガスチャンバ１９０内で材料混合物レベル１８６より上に蓄積する。加水分解１６２中に酸素の一部分がＣＯ2によって給気されるつまり不活性にされることから、酸素供給１８０を最適に制御するため反応装置の上部２４８内にＯ2測定プローブ２６６が具備される。
【０１６０】
加水分解反応装置１７４内での材料混合物の撤底的な混合物を改善するため、廃ガス１８８の少なくとも部分流１８８を吸引配管３８、空気圧式圧縮器３６、注入配管１３６ならびに、複数のノズルが備わり図２０の図に従って吹込み手段１７８のランス２５４より上に配置されたアーム３０６を介して、材料混合物中にパルセーションで又は連続的に、注入することができる。注入された廃ガス１８８は、同じように、全体流３１０へと注入酸素の流れ２５２に重ね合わされる上行らせん流３０８を形成する。
【０１６１】
材料混合物内に注入されなかった廃ガス１８８は、すでに図１９で記述した通り、ＮＯｘ低減のために空気式酸洗浄装置１７２に供給される。
【０１６２】
材料混合物の乾燥物質含有量は、好ましくは５〜１５％となり、反応装置１７４内の材料混合物の温度は７０℃である。この温度は、脂肪及び／又は脂肪化合物を溶解させるのに充分なものである。７０℃を恒常的に維持するために、冷蔵ユニット１８２の冷却剤が中を流れる断熱材４７が具備される。
【０１６３】
湿式発酵又は湿式酸化１６４．１においては、図１５に従った湿式発酵反応装置を包含する湿式発酵１６４の場合と同様に、嫌気的に分解できない有機材料は給気され、窒素はアンモニアとして追出される。酸化１６４．１中、循環水１３２、１３３．４はガスに対する曝露によりＮＯｘ低減され、かくして発酵装置１３８内の生物学を混乱させガス生成及び分解性能を阻害するアンモニアの濃縮は防止される。
【０１６４】
湿式酸化１６４．１は、加水分解１６２．１の反応装置１７４に対応する反応装置１９２内で実質的に図２１に従って約８０ｍｍの最小粒径をもつ材料混合物について実施される。反応装置１９２も又、底面の近くにあり酸素を吹込むため及び反応装置１９２内で材料混合物を混合するため脈動的に及び不連続的に作動させることのできる吹込み手段１７８を示している。酸素供給１８０の制御のため、上述のＯ2測定プローブ２６０が具備される。
【０１６５】
同じように、湿式酸化１６４．１の間に形成された廃ガス２００は、少なくとも部分流として材料混合物内に戻すことにより、パルセーションで又は不連続的に再度注入され得る。戻されなかった廃ガス２００は、図１９に従ってＮＯｘ低減のために酸空気圧式ミキサー１７２に供給される。
【０１６６】
さらに、冷蔵ユニット１８２による断熱７４が、材料混合物の恒常な温度を調整するために提供される。
【０１６７】
その上、材料分離２００において脱水された固体１１６ならびに発酵装置１３８の汚水１５９の供給及び加水分解１６２．１中の材料流２０、２１としての酸化済み材料混合物２３の放出は、中央反応装置区分内で実施される。好ましくは、５〜１５％の乾燥物質含有量が反応装置１９２内で調整される。供給された汚水１５９は、主として希釈水として作用する。
【０１６８】
加水分解反応装置１７４と湿式酸化反応装置１９２の間の実質的な差異は、湿式酸化１６４．１中には、材料混合物内へとまだ溶解状態になっていない物質を反応させ該材料混合物をＮＯｘ低減に付すため材料混合物内により多くの酸素が注入されるという事実にある。これには、図９及び図１０に従ったプロセス図にあるように、後続する発酵２１４を無しで済ますことができ、かくしてなかんづく多大なコスト削減が可能である、という利点がある。
【０１６９】
嫌気的に分解可能でない有機材料に給気すること及び湿式酸化１６４、１６４．１中に窒素をアンモニアとして追い出すことは別として、同じように、材料混合物を制御タイプに応じて反応装置１９２内で衛生化することができる。この状況下では、材料混合物内に提供された固体のみならず固体で詰まった又は固体無しの発酵装置１３８の廃水１４６を衛生化することができる。堆肥化設備の廃水も同様に、湿式酸化１６４、１６４．１を用いて衛生化することができる。
【０１７０】
好ましくは、湿式酸化１６４、１６４．１中の衛生化は、支配的な高温でも有機物質の微生物学的利用率の改善がもたらされることから、湿式酸化１６４、１６４．１の始めで実施される。しかしながら、湿式酸化１６４、１６４．１の終りで衛生化を実施することも同様に可能である。
【０１７１】
衛生化時間は、支配的な温度により左右され、そのため温度に応じて異なる衛生化時間を遵守しなければならないようになっている。例えば、ドイツ生物学的廃棄物規則により必要とされている衛生化性能は、１時間にわたって７０℃で得ることができる。これより低い温度では、滞留時間が適切に延長されなくてはならない。
【０１７２】
衛生化は、農業用途に供給されるべき全てのバイオマスＢＭ未処理材料に特に関係する。これらには、特に、生物学的廃棄物及び植物性廃棄物、農業及びエネルギー設備からの廃棄物、台所及び食堂の廃棄物、スラッジならびに特定のプロセス及び廃水が含まれる。ヨーロッパ全体にわたり、全廃物からのバイオマス産物もこれに加えることができる。
【０１７３】
図２２は、材料分離設備３００の概略的構造を示す。加水分解１６２、１６２．１内で処理された懸濁液は、洗浄手段８０から、例えば回転スクリーンの形をしている繊維状材料分離装置９８まで汚れたプロセス水９６と共に供給される。さらに、廃水処理設備１４８内で得られるプロセス水８２は、希釈物として繊維状材料分離装置９８に供給可能である。繊維状材料分離装置９８内では、繊維及び浮遊物質１００は、有機材料を含有する水１０２から分離される。
【０１７４】
繊維状及び浮遊物質１００は、浄化ゾーン１０６内にプロセス水８２の部分流を添加することにより、固体スクリーニング及び洗浄設備１０４内で浄化される。この浄化作業は、熱交換器１４０の上流側で希釈水４の回路から分岐された循環水が付加的に浄化ゾーン１０６を通って誘導されるという事実によって補助され得る。浄化ゾーン１０６内で、繊維状及び浮遊物質１００の有機成分はそこから溶解させられる。非常に強い浄化が必要な場合には、プロセス水８２は付加的に浄化ゾーン１０６に補給される。さほど強くない浄化の場合、循環水のシェアを増大させることができる。
【０１７５】
洗浄設備１０４の固体出口１１０を通って引き出された浄化された固体及び繊維１１２は、脱水プレス１１４内で脱水され、脱水された固体１１６は湿式酸化１６４、１６４．１に付される。
【０１７６】
脱水プレス１１４によりもたらされ有機材料が投入された水１１８は、浄化ゾーン１０６から流出し有機材料が投入された洗い流し用水１２０と共に砂洗浄装置１２２に供給される。有機材料を含有する水１０２は、同様に砂洗浄装置１２２にも供給され得る。砂洗浄装置１２２においては、細砂構成要素１２４は撹拌器１２６の作用により分離され、細砂構成要素１２４に接着する有機成分はプロセス水８２の付加により溶解させられる。このようにして予め清浄された細砂１２４は次に、図１９に従った洗浄手段８０及び１０４に対応する基本的構造をもつ細砂洗浄手段１２８に補給される。このとき清浄された細砂１３０は、土木工事及び道路建設における材料感応性の用途に供給することができる。
【０１７７】
砂洗浄中にもたらされ有機材料負荷の高い液体１３２は、すでに図１９で記述した通り中間貯槽１３４中で中間貯蔵され、発酵装置１３８に補給されかつ／又は循環水として使用される。
【０１７８】
図２３に従うと、分離設備１６８内で、湿式酸化１６４、１６４．１の酸化された材料混合物は、図１９に描かれているような廃水処理設備１４８に供給されかつ／又は材料可溶化装置１、１．１のための希釈水４として使用される無固体廃水１７０を得るために、固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４及び脱水プレス１１４からのプロセス水８２及び混合用水１２１と合わせて、繊維状材料分離装置９８に供給される。
【０１７９】
繊維状材料分離装置９８は、一例としては回転スクリーンの形をとり、ここで、分離された繊維状及び浮遊物質１００は、プロセス水８２及び／又は分岐された循環水１０８を用いて接着する有機材料がその浄化ゾーン１０６内で分離される固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４に供給される。浄化ゾーン１０６の後に脱水され清浄された固体１１２は固体出口１１０を通って引き出され、脱水プレス１１４の中で圧縮されて、図１９ですでに言及した未加工堆肥２１２を形成する。
【０１８０】
有機材料負荷が高く脱水プレス１１４内でしぼられた水１１８は、混合用水１２１として固体スクリーニング及び洗浄用設備１０４の洗い流し用水１２０と共に繊維状材料分離装置９８に供給される。
【０１８１】
図２４に従って、図１９からのガス化又は燃焼設備３１７のための燃料の生成を目的とした圧密の間、脱水済み固体１１６は乾燥３１１に付される。乾燥３１１の後、好ましくは１５％〜２５％の含水量をもつ得られた乾燥物質混合物３１１．１が、特に一体型ミキサー又は押出し機又はバープレスを有するブリケット又はペレット化手段である圧密設備３１２に供給される。圧密は好ましくは低圧で実施され、例えばブリケット又はペレットのような低圧下で生産される成形部品３１２．１を、赤熱３１７まで一緒に保つべく、接着剤として結合剤が乾燥物質混合物３１１．１に混合される。低圧下でかつ結合剤３１５を付加した圧密作業は、成形部品３１７を生産するのに費すエネルギーが低減され、例えばミキサーといったような圧密設備３１２の構成部品の摩耗が削減されるという利点を有する。従って、結合剤３１５を使用した本発明に従った圧密作業３１２は、約２０ｋＷの電流を必要とし、約１ユーロ／Ｍｇ〜６ユーロ／Ｍｇの摩耗コストを招くが、これに対し従来の圧密作業では、１Ｍｇの成形部品を廃棄物から生産するために１００ｋＷの電流が必要とされ、約１５ユーロの摩耗コストを招き、かくして合計して約５０ユーロのＭｇ当りのコストを招くことができる。
【０１８２】
接着剤３１５は、約８０％がプラスチック材料から成り、かつ粘性注入塊３１３．１への押出し又は熱／化学的作用により液化用器具３１３の中で形成されている、生成されたスクリーンオーバーフロー７２から主として得られる。
【０１８３】
プラスチック材料７２が全く又は極く僅かしか利用可能でない場合、例えば前処理及び計量手段３１４を介して石灰乳又はでんぷんといったような供給された結合剤３１６を、有機又は無機結合剤３１４．１として圧密設備３１２に加えることができる。この場合、より安価な石灰乳とは対照的に残渣無しで燃やされ電気及び／又は熱エネルギー３１７．１が放出されることから、当然、ジャガイモデンプンといった有機でんぷんが好まれる。石灰乳は、スラグ又は鉱物３１７．２として処分可能である。
【０１８４】
ガス化又は燃焼設備３１７に供給すべき燃料に対する品質必要条件に応じて、圧密設備３１２を完全に又は部分的にバイパスすることができ、材料流７２及び３１１．１を、熱用途に直接補給することができる。
【０１８５】
ここでは、規格化された方法段階において溶剤中に有機材料を溶解させるためのさまざまな材料可溶化装置及び加水分解及び／又は湿式発酵を実施するためのさまざまな反応装置を粒径及び適切な可溶化装置及び反応装置に応じて使用する、有機成分を含む廃棄物の処理のための方法が開示されている。適切な廃棄物処理設備も同じく開示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】８０ｍｍ未満のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための本発明による材料可溶化装置の概略図である。
【図２】図１の材料可溶化装置の図式化された横断面図である。
【図３】材料可溶化装置の代替的実施形態の横断面図である。
【図４】材料可溶化装置の代替的実施形態の横断面図である。
【図５】図１の材料可溶化装置の異なる開放状態の概略図である。
【図６】図１の材料可溶化装置の異なる開放状態の概略図である。
【図７】図１の材料可溶化装置の異なる開放状態の概略図である。
【図８】図１に示した材料可溶化装置の変形形態の概略図である。
【図９】図１に示した材料可溶化装置を含む廃棄物処理設備の概略図である。
【図９ａ】図９の代替的作動ケースを簡略化され拡大された表現で示す概略図である（図１９も参照のこと）。
【図９ｂ】図９のさらなる代替的作動ケースを簡略化され拡大された表現で示す概略図である（図１９も参照のこと）。
【図１０】図９の湿式発酵の詳細を示した概略図である。
【図１１】直列で連結されている図１の２つの材料可溶化装置を示す概略図である。
【図１２】８０ｍｍ超のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための本発明による代替的材料可溶化装置を横断して示す縦断面図である。
【図１３ａ】図１２に示す材料可溶化装置の一例を横断して示す横断面図である。
【図１３ｂ】図１２に示す材料可溶化装置の一例を横断して示す横断面図である。
【図１３ｃ】図１２に示す材料可溶化装置の一例を横断して示す横断面図である。
【図１３ｄ】図１２に示す材料可溶化装置の一例を横断して示す横断面図である。
【図１４】図１２の可溶化装置の直列連結を示す概略図である。
【図１５】８０ｍｍ未満のおおよその粒径を有する廃棄物混合物のための加水分解又は湿式発酵用の反応装置の好ましい実施形態を横断して示す縦断面図である。
【図１６】加水分解又は湿式発酵用の反応装置のさらなる好ましい実施形態を横断して示す横断面図である。
【図１７】加水分解中の複数の反応装置の直列連結を示す概略図である。
【図１８】湿式発酵中の複数の反応装置の直列連結を示す概略図である。
【図１９】本発明による廃棄物処理設備の簡略化したプロセス図である。
【図２０】８０ｍｍ超のおおよその粒度をもつ廃棄物混合物のための加水分解反応装置を示す概略図である。
【図２１】８０ｍｍ超のおおよその粒径をもつ廃棄物混合物のための代替的湿式発酵反応装置を示す概略図である。
【図２２】図１９からの詳細な材料分離設備を示す概略図である。
【図２３】図１９からの詳細な分離設備を示す概略図である。
【図２４】図１９からの圧密の詳細なプロセス図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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