(57)【要約】  本発明は有機物成分を有する物質、例えば家畜小屋（１）からの糞尿を処理するための方法に関する。物質は初めに第一液相及び第一スラッジ相に分離されて、物質の少なくとも一つの相に対して、酸化が、好ましくはオゾンによって行われる。第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第一スラッジ相が分離されて、第一液相に対して、第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスが、好ましくはポリマーを加えることによって行われる。そして、第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第二液相が、好ましくはオゾンによる酸化が第二液相に対して行われる更なる分離プロセスへと送られる。オゾン化は実質的に飽和していることが好ましい。重要な利点は、物質からの悪臭を顕著に減少させ、場合によっては排除することができるという点である。
2010502417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物成分を有する物質を処理するための方法であって、前記物質が初めに第一液相と第一スラッジ相に分離される方法であるが、ここで、オゾンを加えることによって前記物質の第一液相に対して酸化が行われ、前記物質の第一液相は第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスの一部を成し、前記第一浮遊プロセスはポリマーである浮遊剤を加えることによって行われ、前記第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスにおいて前記第一スラッジ相及び前記第一液相への前記物質の分離が行われ、
前記第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、前記第一スラッジ相が分離され、前記第一液相に対して第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスが行われ、前記第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第二液相が、前記第二液相に対して更なる酸化が行われる更なる分離プロセスに送られる、方法。
【請求項２】
前記第二液相に対して行われる前記更なる酸化が、オゾン、又は、高酸化還元電位を有する他の酸化剤によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物質の少なくとも一つの相に対して行われる前記酸化及び／又は前記第二液相に対して行われる前記更なる酸化が、一つ以上の電気化学的な電極の支援によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第二浮遊プロセスが、好ましくはポリマーである浮遊剤を加えることによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第一及び／又は第二浮遊プロセスが、一つ以上の電気化学的な電極によって支援される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第一及び／又は第二堆積プロセスが機械的分離を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第一及び／又は第二堆積プロセスが、旋回分離器、スクリュー圧力装置、コンベヤーフィルター、遠心分離機のうちの少なく一つの機械的分離手段を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記更なる分離プロセスが第三堆積または浮遊プロセスを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法段階のいずれかが一度よりも多く行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法段階のいずれかが前記物質の酸性化を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法段階のいずれかが、前記物質の光透過性、前記物質の光学的色彩、ｐＨレベル、酸化剤（好ましくはオゾン（Ｏ３））のレベル、硫化水素（Ｈ２Ｓ）のレベルのうちの少なくとも一つのパラメータによって調整されるフィードバック機構で制御される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記物質が動物から排出された糞尿または畜産場からの流出物質である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記物質が、家庭、水産養殖場、ホテル、工場（水産場を含む）、医療機関からの流出物である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一及び／又は第二及び／又は第三浮遊プロセスが、好ましくは酸素を含む泡を加えることによって、更に好ましくは酸素及び／又はオゾンと共に酸素を含む微泡を加えることによって、該浮遊プロセス中に前記物質中に溶解されるように酸素及び／又はオゾンと共に酸素を加えることを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記酸化が、酸化されるべき前記相内部に形成される加圧の下でオゾン（Ｏ３）を加えることによって行われ、前記加圧が、前記オゾンが前記相中に吸収されるのに十分な強度である、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
有機物成分を有する物質を処理するための装置であって、前記物質の少なくとも一つの相にオゾンである酸化剤を加えるために構成されたベッセルと、前記物質の液相に酸を加えるために構成されたベッセルと、前記物質の液相に微泡を加えるために構成されたベッセルとのうちの物質ベッセルのそれぞれを少なくとも一つ備え、更に、前記物質の液相にポリマーを加えるための少なくとも一つのベッセルを備えた装置。
【請求項１７】
少なくとも酸化剤用、場合によりポリマー用の前記物質の少なくとも一つの相への投入口が、一つ以上のベンチュリによって構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記物質の少なくとも一つの相へのポリマー用の投入口が酸化剤用の投入口と共に、一つ以上のベンチュリによって構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
溶解したガスをポンピングするためのコンプレッサーフリーポンプが前記微泡を生成するために提供されていて、少なくとも一つのベッセルが、前記液相に前記微泡を加えるために提供されている、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記液相にポリマーを加えるためのベッセルが、前記酸を加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記液相に微泡を加えるためのベッセルが、前記酸を加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記液相に微泡を加えるためのベッセルが、前記ポリマーを加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１６または１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記酸化剤がガス、好ましくはオゾンであり、液相を加圧して前記ガスを前記物質中に吸収させるように構成されている請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記ガスを前記物質に誘導するためのインレットパイプを備えた請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
蒸発を減少させて及び／又は悪臭を閉じ込めるために実質的な気密タンク内に配置されている請求項１６から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記物質からのガスを収集し、また任意で処理するように構成されている請求項１６または２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機成分を有する物質（例えば、豚、牛、鶏や他の家畜用畜産場等の畜産場からの糞尿等の廃棄物、台所やトイレの汚水等の家庭からのまたは食品処理工場からの廃水等の工場からの流出廃棄物等の廃棄物）の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鶏肉加工工場の廃水を工場で再利用するために処理するプロセスが開示されている。強酸化剤及び或る物質で廃水の処理が実施されて、ｐＨを５．２未満、好ましくは略３．０±０．５に下げて、バクテリアの破壊及び油脂の破壊と共にフロックを生じさせる。フロックが不純物を含有するので、フロックから分離された水は、工場の特定の処理段階において再利用するには十分に浄化される。鶏肉冷蔵タンクからの廃水を処理する場合には、生産水をそのタンク内で再利用することができる。フロックの形成は、アニオン性ポリマーを加えることによって増進可能であり、分離は、気泡浮上分離法によって達成される。中性付近へのｐＨの再調整の後に最終的なろ過を利用して、新たな水を工場での使用に適合させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４７９０９４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題の一つは、家畜小屋の領域からの及び外部環境からの悪臭の量を減少させるために、少ない方法段階の利用によって、有機物を含む物質を異なる構成成分へと処理することを可能にする方法及び装置を提供することである。
【０００５】
また、費用効果のある添加物を使用すること、並びに、製造、設置及び稼動に対して費用効果のある装置によってそのようにすることも本発明の課題の一つとされる。また、これによって、家畜小屋で働く人員の健康を増進可能であり、家畜の健康も増進可能である。家畜の健康の増進は、家畜のより早い成長及び感染の危険性の減少をもたらし得る。また、家畜から糞尿を殺菌することも本発明の課題の一つとされる。
【０００６】
これらのまた他の課題は、有機物成分を有する物質を処理するための本方法によって解決可能である。本方法によって、物質は初めに第一液相及び第一スラッジ相に分離される。物質の少なくとも一つの相に対して酸化が行われる。物質の第一液相は、第一堆積または浮遊プロセスの一部をなす。第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスにおいて第一スラッジ相及び第一液相への物質の分離が行われる。第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第一スラッジ相が分離され、第一液相に対して第二堆積または浮遊プロセスが行われる。第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第二液相は、第二液相に対して更なる酸化が行われる更なる分離プロセスに送られる。
【０００７】
本発明は、例えば家畜からの糞尿の有用な部分を得るために特に有効であるがこれに限定されるものではない。特に、糞尿は、家畜（例えば豚）に与えられる専用の餌によって養分が豊富であり得る。代わりにまたは加えて、糞尿は、家畜（例えば豚）に対して行われる遺伝子工学のおかげで養分が豊富であり得て、その家畜には、糞尿から抽出する価値のある薬剤活性物質を有する養分の豊富な糞尿をもたらす遺伝子が組み込まれている。
【０００８】
特に、本発明によって処理された物質は、経済的観点及び／又は環境的観点から取り扱いが容易である一以上の液相及び一以上のスラッジ相をもたらし得る。
【０００９】
本発明の重要な利点は、有機成分を有する物質からの悪臭を顕著に減少、場合によっては排除することができるという事実によるものである。更に、物質は、一つ二つの部分のみが悪臭を有する複数の部分へと分離可能であり、悪臭の問題が減じられる。複数の異なる相への物質の分離は、物質の容易な取り扱いを促進し得る。
【００１０】
本発明の他の利点は、本発明による方法によって処理された後の物質に、バクテリアが実質的に存在しない、つまり無菌であるということである。これによって、物質からの環境上及び／又は安全上の危険性が顕著に減じられる。一部の実施形態では、本発明による方法によって処理された後には、物質は減じられたレベルのバクテリアを有する。
【００１１】
一部の実施形態では、物質の少なくとも一つの相に対して酸化が行われ得て、及び／又は、第二液相に対する更なる酸化が、オゾンまたは高酸化還元電位を有する他の酸化剤によって実施される。これによって、比較的効率的な酸化をもたらすことができる。代わりに、低酸化還元電位を有する酸化剤、例えば、過酸化水素を用いることができる。場合によっては、酸化を、一つ以上の電気化学的な電極によって支援することができる。
【００１２】
好ましい実施形態では、後述するように、第一及び／又は第二浮遊プロセスを、浮遊剤を加えることによって実施し得る。この浮遊剤はポリマーであることが好ましい。場合によっては、第一及び／又は第二浮遊プロセスを、一つ以上の電気化学的な電極によって支援し得る。
【００１３】
場合によっては、第一及び／又は第二堆積プロセスは、ある種の機械的分離を含み得る。機械的分離手段は、旋回分離器、スクリュー圧力装置、コンベヤーフィルター、遠心分離機であり得る。しかしながら、他の分離手段も容易に利用可能である。
【００１４】
一部の実施形態では、更なる分離プロセスが、第三堆積または浮遊プロセスを備え得る。
【００１５】
本方法を最適化するために、方法段階のいずれかを、必要に応じて、一回よりも多く実施、つまり繰り返してもよい。このことは、活性剤つまりオゾンやポリマーの再循環及び／又は更なる追加を介して行うことができる。
【００１６】
好ましくは、方法段階のいずれかは、物質の酸性化を備え得る。Ｈ２ＳＯ４のような酸や他の適切な酸（下記を参照）を加えることができる。場合によっては、物質の処理中のｐＨレベルを調整するために、塩基を加えることができる。
【００１７】
本方法を最適化するために、方法段階のいずれかを、下記のパラメータの少なくとも一つによって調整されるフィードバック機構で制御し得る。パラメータは、物質の光透過性、物質の光学的色彩、ｐＨレベル、酸化剤（好ましくはオゾン（Ｏ３））のレベル、硫化水素（Ｈ２Ｓ）のレベルである。場合によっては、物質中の単一種が、プロセスを制御するためにモニタリングされ得る。
【００１８】
一部の実施形態では、物質は、動物から排泄された糞尿または畜産場からの流出物質であり得る。代わりに、物質は、家庭、水産養殖場、ホテル、工場（水産場を含む）、医療機関からの流出物等の流出物であり得る。
【００１９】
好ましくは、第一及び／又は第二及び／又は第三浮遊プロセスは、浮遊プロセス中に物質中に溶解される酸素及び／又はオゾンと共に酸素を加えることを含み得る。好ましくは酸素を有する泡、更に好ましくは酸素を有する微泡を加えることによって行われる。
【００２０】
更に好ましくは、酸化は、酸化される相内部に形成される加圧下でオゾン（Ｏ３）を加えることによって行われ得る。この加圧は、オゾンが相中に吸収されるのに十分な強度のものである。
【００２１】
本発明の課題は、有機物成分を有する物質を処理するための本装置によっても解決され得る。本装置は、以下の物質ベッセルのそれぞれを少なくとも一つ備える。物質ベッセルは、物質の少なくとも一つの相に酸化剤を加えるために構成されたベッセルと、物質の液相に酸を加えるために構成されたベッセルと、物質の液相に微泡を加えるために構成されたベッセルとである。
【００２２】
場合によっては、本装置は、物質の液相にポリマーを加えるための少なくとも一つのベッセルを更に備え得る。本装置は、少なくとも酸化剤（場合によってはポリマーも）を物質の少なくとも一つの相に挿入するための一つ以上のベンチュリによって構成された投入口を有し得る。
【００２３】
好ましくは、本装置は、ポリマー用の投入口を、物質の少なくとも一つの相に酸化剤を挿入するための一つ以上のベンチュリによって構成された投入口と共に含む。本装置は、微泡を生じさせるために溶解したガスをピンピングするためのコンプレッサーフリーポンプを備え得て、液相に微泡を加えるための少なくとも一つのベッセルが提供される。
【００２４】
一部の実施形態では、液相にポリマーを加えるためのベッセルが、酸を加えるためのベッセルの後、つまり装置のプロセスフロー方向に対して後に提供され得る。
【００２５】
一部の実施形態では、液相に微泡を加えるためのベッセルが、酸を加えるためのベッセルの後、つまり装置のプロセスフロー方向に対して後に提供され得る。
【００２６】
一部の実施形態では、液相に微泡を加えるためのベッセルが、ポリマーを加えるためのベッセルの後、つまり装置のプロセスフロー方向に対して後に提供される。
【００２７】
好ましくは、酸化剤はガス、好ましくはオゾンであり、本装置が、液相を加圧するように構成されて、物質中にガスを吸収させる。加圧は、ポンプの所謂“キャビテーション”によって生じさせ得る。好ましくは、本装置は、ガスを物質中に誘導するためのインレットパイプを備え得る。
【００２８】
有利には、本装置は、蒸発を減少させて及び／又は悪臭を閉じ込めるように実質的な気密タンク内に配置され得る。更に、本装置は、物質からのガスを収集及び任意で処理するように構成され得る。このようにするのは、こうしたガスが他の目的に使用可能であり得るからである。
【００２９】
本発明の第一及び第二の側面は互いに、他の側面と組み合わせ得る。本発明のこれらのまたは他の側面は、下記の実施形態を参照することによって明らかになるものである。
【００３０】
本発明を、例示のみを目的として、添付図面を参照してこれから説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】家畜からの実質的に液相の糞尿の処理のための本発明による装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】異なる断面の本装置の一実施形態の図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、糞尿処理用の装置２０を異なる要素に分けて示す略図である。図示されている実施形態において、装置は、本発明による物質処理方法の異なる段階用にそれぞれベッセルに分けられた２０フィートまたは４０フィートの標準サイズのコンテナ内に配置され得る。図示されているプロセス段階において、物質は家畜からの糞尿であるが、この実施形態は、本発明の応用の単に一つの特定の例であり、この実施形態は、本発明の他の応用を制限するものではない。
【００３３】
装置２０が標準サイズのコンテナであることによって、装置を製造場所から稼働場所に輸送する際にトラック及び／又は船による標準的な輸送を採用可能となるので、装置の取り扱いが容易になる。
【００３４】
家畜小屋１または家畜用の他の設備からの糞尿はタンク２に送られる。好ましくは、家畜小屋１からタンク２までの輸送は、有機物の塊（つまり、糞）をより小さな塊に分解したり離散させたりしないように、重力の作用によって実施的に行われる。タンク２によって、必要が生じればすぐに糞尿から家畜小屋１を空にすることが可能になる。この輸送中にいくらかの分解が生じ得て、例えば硫化水素及びメタンをもたらす嫌気性状態を回避するために、測定が行われ得る。場合によっては、脂及び他の有機堆積物が家畜小屋１からタンク２までのパイプに生じることを回避するために、オゾンを加えることが可能である。
【００３５】
タンク２において、いくらかの堆積が生じ、タンク２から、糞尿をフィルター３に送ることができる。糞尿はタンク２の一定の高さから取り出すことが可能であり、これによって、堆積物がタンクの中に残ることが可能になる。タンクを好気性に保ちそれによって悪臭が実質的に存在しないようにするために、タンク２にオゾンを加えてもよい（好ましくはタンク２の縁に）。
【００３６】
第一段階は、糞尿を液相と固相に分けるための糞尿処理を備える。糞尿を液相と固相に分けることは、好ましくは、フィルター３を採用することによって達成される。糞尿を液相と固相とに分けるまたはおおまかに分離するための代わりの装備としては、スクリュープレス、旋回分離器、更なる処理が行われる前に糞尿を多かれ少なかれの固相と多かれ少なかれの液相に分けるのに適した他の手段が挙げられる。
【００３７】
第一の糞尿のおおまかな分離の後に、実質的な液相は標準コンテナ内部の第一ベッセル４へとポンピングされる。第一ベッセル４において、酸化剤を液相の糞尿に加える。好ましくは、オゾン（Ｏ３）を加える。オゾン等の酸化剤を加えることは、液相の糞尿に存在する何らかのエマルションを破壊する効果を有する。文献において周知であるように、オゾンは、有機化合物との直接的及び間接的な化学反応を多数有する。オゾン以外の酸化剤を使用してもよく、好ましくは、２．０７Ｖというオゾンの酸化電位以上の酸化電位を有する。代わりに、２．８６Ｖという酸化還元電位のヒドロキシラジカル（ＯＨ）を生成して（例えばオゾンから）適用してもよい。特に、１．７８Ｖと更に低い酸化還元電位で過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を適用してもよい。また、過酸化水素を紫外（ＵＶ）光と組み合わせて、有用に適用可能な高酸化的ラジカルを生成し得ることが考えられる。紫外光は、ベッセル４〜７の一つ以上にＵＶランプを挿入することによって提供可能である。また、ＵＶランプを、酸化剤としてのオゾンの使用と組み合わせてもよい。上述の三つの酸化剤、オゾン、ヒドロキシラジカル、過酸化水素は、金属を含有する大抵の酸化剤とは異なり、生物学的に分解可能であるという利点を有する。
【００３８】
本発明者は、オゾンで酸化する際に、高レベルのオゾン化を有すること、つまり、第一ベッセル４中の糞尿がオゾン（代わりに酸素）で実質的に飽和されていることが有利であることを示す試験を実施した。オゾン化は、オゾンによってバクテリア及び他の微生物を破壊する液体処理プロセスと定義可能である。このことは、特に上部における泡の発達を観察することによって視覚的に確かめることが可能であるということが観察された。略５０ｍ３／ｈの糞尿処理量に対しては、第一ベッセル４内の略５００ｇ／ｈのオゾンによってこれが達成可能である。一よりも多いベッセルにおけるオゾン酸化の稼動に対しては、第一ベッセル４におけるオゾン消費量は、他のベッセルと比較して５倍もの大きさになり得る。
【００３９】
特定の実施形態において、酸化は、ベッセル４〜７の一つ以上に搭載された電気化学的な電極によって実施または支援される。電極はベッセル内の苛酷な環境に耐えることができることが好ましい。ダイヤモンド電極等の電極が適用可能である。特に、電極は、処理されるべき液相内にオゾンを発生させることができる。
【００４０】
酸化剤が加えられると、糞尿の液相の上部に泡が形成される。泡は、泡スクリュー（図示されていないがベッセル上の矢印として示されている）または、第一ベッセル４内の液体糞尿の上部から泡を取り除くことができる他の輸送手段によって、すくい取られる。
【００４１】
第一ベッセル４において酸化剤によって処理された後、液相の糞尿は第二ベッセル５に送られる。第二ベッセル５において、ポリマーが液相の糞尿に加えられる。カチオン性ポリマー等のポリマーを加えることは、液相の糞尿から浮遊固体及び炭素化合物を分離することを増進する効果を有する。液相中の小さな粒子がポリマーで大きな粒子またはフロックに凝集する。
【００４２】
ポリマーはカチオン性ポリマーであることが好ましい。しかしながら、ポリマーの選択は、液相の糞尿中のイオンの電荷に依存する。選択されるポリマーは、液相の糞尿中のイオンの主な部分に対して反対に帯電していることが好ましい。従って、糞尿に依存して、より一般的には有機成分を有する物質に依存して、ポリマーがアニオン性ポリマーともなり得る。
【００４３】
ポリマーを加えると、液相の糞尿の上部に泡が形成される。泡は、泡スクリュー（図示せず）または、第二ベッセル５内の液体糞尿の上部から泡を取り除くことができる他の輸送手段によって、すくい取られる。
【００４４】
ポリマーを加える技術的な目的は、最大量の粒子物質を結合させて、糞尿中の浮遊粒子の量を最小化することである。ポリマーはポンプを介して加えられることが好ましく（浸漬側において）、ベッセル５全体を活用するのに十分な量が加えられることが望ましい。泡の一貫性を、加えられたポリマー量の正しさの指標として用いることができる。
【００４５】
第二ベッセル５においてポリマーによって処理された後、液相の糞尿は第三ベッセル６に送られる。第三ベッセル６において、酸が液相の糞尿に加えられる、好ましくは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）が加えられる。特定の好ましい実施形態において、加えられる酸は、酸の導入が周囲の環境に何らかの負の影響をもたらさないように生分解性である。好ましくは硫酸等の酸を十分に加えることは、液相の糞尿のｐＨレベルを下げる効果を有し、アンモニア（ＮＨ３）が対応する酸性型、アンモニウム（ＮＨ４＋）になる。典型的には、これによってアンモニアの蒸発が低下して、液相の悪臭が減る。
【００４６】
硝酸、塩酸等の他の酸を用いてもよい。強酸の使用によって、所望のｐＨレベルを達成するのに必要とされる酸の量が減る。
【００４７】
酸を加えると、液相の糞尿の上部にまた泡が形成され得る。泡は、泡スクリューまたは、第三ベッセル６内の液体糞尿の上部から泡を取り除くことができる他の輸送手段によって、すくい取られる。一部の実施形態では、第三ベッセル６内のｐＨレベルを調節するために塩基が代わりに適用される。
【００４８】
酸及び酸化剤の作用が組み合わさって、液相中に存在する脂肪、油、他の有機エマルションが破壊されて、不純物のスラッジが生成される。同時に、廃水中の嫌気性バクテリアが実質的に破壊されて、アンモニア（ＮＨ３）や硫化水素（Ｈ２Ｓ）からの悪臭といった悪臭の危険性が減少する。
【００４９】
第三ベッセル６において酸によって処理された後、液相の糞尿は第四ベッセル７に送られる。第四ベッセル４において、オゾン（Ｏ３）若しくは大気又はオゾン及び大気の組み合わせの微泡を、液相の糞尿に加える。過圧下でガスを溶解しその後圧力を例えば大気圧に戻して、液体中に溶解したガスを微泡として放出することによって、微泡を生成することができる。微泡はベッセル全体にわたって酸素を含有するガスを生成する。微泡は、最大直径が１００マイクロメートル、好ましくは５０マイクロメートル、更に好ましくは３０マイクロメートルである泡として定義可能である。微泡を用いる目的は、表面積対体積比を増大させて、酸化性の酸素／オゾンの利用可能な量を、より大きな泡と比較して顕著に高めることである。
【００５０】
オゾン及び／又は大気の微泡を加えることは、液相の糞尿中に得られる炭素及び窒素に関連して、微生物活動を増進する適切な量の酸素を供給するという効果を有する。微泡が加えられると、液相の糞尿の上部にまた泡が形成される。泡は、泡スクリューまたは、第四ベッセル中の液体糞尿の上部から泡を取り除くことができる他の輸送手段によって、すくい取られる。
【００５１】
第四ベッセル７において微泡によって処理された後、液相の糞尿は完全に処理されて、完全に処理された液相の糞尿は、更なる廃棄物管理のためにポンプに送られるか、家畜小屋１に戻される。
【００５２】
上述のプロセスに代わるプロセスにおいては、オゾン等の酸化剤が、第一ベッセル４よりも多くのベッセルに加えられ得る。従って、酸化剤が、第一ベッセル４以外の少なくとも一つのベッセル、つまり、第二ベッセル５、第三ベッセル６、第四ベッセル７の一つ以上に加えられ得る。特定のパラメータ及びプロセスによって得られるべき特定の技術的結果に依存して、ベッセルの数も変更可能である。
【００５３】
上述のプロセスに代わるプロセスにおいては、ポリマーが、第二ベッセル５よりも多くのベッセルに加えられ得る。従って、適切なポリマーが、第二ベッセル５以外の少なくも一つのベッセル、つまり、第一ベッセル４、第三ベッセル６、第四ベッセル７の一つ以上に加えられ得る。特に、本発明者は、第一ベッセル４及び第二ベッセル５のそれぞれにおける実質的に完全なオゾン化及びポリマーの添加（同時にまたは連続的に）の組み合わせが、有用な方法で糞尿を驚異的な速度で処理できるということを示す予備試験を行った。結果は、第二ベッセル５中の糞尿の浮遊が、直ちに、つまり、６０秒以内に、好ましくは４０秒以内に、更に好ましくは２０秒以内に生じることを示す。
【００５４】
上述のプロセスに代わるプロセスにおいては、酸が、第三ベッセル６よりも多くのベッセルに加えられる。従って、酸が、第三ベッセル６以外の少なくとも一つのベッセル、つまり、第一ベッセル４、第二ベッセル５、第四ベッセル７の一つ以上に加えられ得る。
【００５５】
本プロセスは、一つ以上のベッセルにおいて行われ得る継続プロセスであることが好ましい。廃棄物の種類及び／又はプロセスの所望のアウトプットに応じて、一つ以上のプロセス段階を、ベッセル４、５、６及び／又は７において一回以上繰り返してもよい。酸化剤の生成または酸化剤を加える手段は、一つのユニットから一元的に、酸化剤が加えられる全てのベッセルへと行われ得る。
【００５６】
酸化剤を加えることのできる各方法段階にセンサーを提供してもよく、フィードバックシステムが、問題となっているその方法段階のそれぞれに酸化剤を加えることを制御し得る。
【００５７】
酸化剤が加えられる際、酸化剤は第一ベッセル４及び酸化剤が加えられる可能性のある更なるベッセルの縁に加えられることが好ましい。第一及び可能性のある他のベッセルの縁に沿って酸化剤を加えることによって、ベッセルの中が好気性に保たれ、よって、実質的に無臭に保たれる。
【００５８】
オゾン等の酸化剤は、ベンチュリによって構成された一つ以上の投入口を介して少なくとも第一ベッセルに加えられることが好ましい。ベンチュリを介してオゾン等の酸化剤を加えることによって、オゾン等の酸化剤を加圧する必要が無くなる。また、ポリマーもベンチュリを介して加えられることが好ましい。液相の糞尿の流れは二つのパイプへと分けられ得て、各パイプにはベンチュリが提供されていて、パイプの一つはオゾン等の酸化剤を加えるためのものであり、他のパイプはポリマーを加えるためのものである。
【００５９】
用いられる酸化剤に応じては、酸化剤が人間または家畜に有害であり得る。そこで、適切な安全対策及び手段が実施されることが望ましい。
【００６０】
ベッセル上の矢印によって示されているように、ベッセル４〜７においてすくい取られた泡は、タンク９に送られる。上述のように、泡のすくい取りはスクリューコンベヤーによって行われ得る。代わりに、バンドコンベヤーを用いてもよい。用いられるコンベヤーは液相の上面ちょうどに提供されるか、または、コンベヤーは、上方に傾斜した異なる角度に沿って延在するように提供され得る。ベッセルが液相の糞尿によって完全に満たされていない場合には、後者の実施形態が有利である。この泡は、スクリュープレス等の機械的分離器や、泡を液相と実質的な固相（つまり乾燥物質、乾燥物質は三角形１２によって示されている）とに分離することができる同様の手段を介して、処理され得る。
【００６１】
ベッセル以外に標準コンテナ内に更に含まれているものとして、その場でオゾンを発生させるためのガス発生器、微泡を形成するためのポンプ、本装置を稼働させるための他の装備が挙げられる。従って、本装置は、スタンドアローンなプラントとして稼働可能である。
【００６２】
装置２０の稼働中、ブラケット８で示されているように、装置は、物質からの蒸発ガスを収集するように構成され得て、例えばベッセル内のｐＨレベルを制御することによってアンモニアの所謂“ストリッピング”を行う。任意で、本装置は、収集されたガスを処理するように構成され得て、収集されたガスを少なくとも圧縮及び貯蔵する。更に、本装置は、蒸発を減らして及び／又は悪臭を閉じ込めるように実質的な気密タンク内に配置される。そのタンクは標準サイズの２０フィートまたは４０フィートのコンテナであり得る。蒸発したアンモニア（ＮＨ３）は、アンモニアを捕らえる酸性溶液を介してガスのろ過を行うことによって除去されるか、減じられ得る。
【００６３】
液相収集ベッセル１０から、処理された液相の糞尿が更に処理され得て、例えば、家畜小屋１に戻される、及び／又は、処理された液相の意図されている利用に応じて処理される、場合によっては、分離フィルター３に戻る矢印によって示されているように、装置内で再処理される。典型的には、処理された液体は外部タンク１５に送られる、及び／又は、家畜小屋１に戻される。処理された液相の溶解した養分の直接利用のために、液相を地面に散布する場合もある。代わりに、処理された液相を更に処理して、処理された液相を水と濃縮された養分とに分けることもできる。
【００６４】
図２は、四つの異なる断面の本装置２０の一実施形態の図面である。四つのベッセルが再び４、５、６、７で示されている。図示されている装置は、４０フィートの標準コンテナ内に配置可能であり、多くの典型的な畜産農業応用に適した性能を有する。図２に示される装置２０は、ベッセル４〜７における浮遊によって分離を行い、液体の表面上にもたらされる泡を泡スクリュー２５によって除去する。泡スクリュー２５は高さが調整可能であり、スクリューが、ベッセル４〜７中の液体の表面レベル付近に正確に配置されるようになる。ベッセルは、接続パイプまたはホール２６、２７、２９によって相互接続されている。通常これらのパイプまたはホールは開きっ放しである。つまり、装置２０は、連続モードで稼働し、よってベッセルは所謂連通ベッセルである。代わりに、バッチモードの稼働を適用することもできる。
【００６５】
断面Ｂ−Ｂに、ポンプ及び装置２０を稼働させるための他の装備が示されている。異なるベッセル用の多様なポンプが、オゾン発生器並びにポリマー及び酸を加える手段に接続され得る。また、ベッセル４〜７への及びベッセル４〜７からの再循環のレベルが制御可能である。断面Ｃ−Ｃに円形矢印３０で示したように、ベッセル４〜７における撹拌も制御可能である。下方の図面には、糞尿の投入口３１及び出力口３２が示されている。
【００６６】
例えば畜産農場における実際の実施において、本装置は、０．５ｍ３／ｈ〜６０ｍ３／ｈ、好ましくは１ｍ３／ｈ〜４０ｍ３／ｈ、更に好ましくは１．５ｍ３／ｈ〜２０ｍ３／ｈの範囲で、糞尿の流入を処理することができる。典型的には、本装置を介して処理された糞尿の再循環には特定のレベルが存在する。従って、本装置は、再循環及び／又はピーク負荷に備えるために、比較的高い許容量を有することが好ましい。一旦本発明の原則を認識してしまえば、廃棄物管理業界の当業者にとって、他の応用への本装置のスケールアップ及びスケールダウンは、何ら問題とならない。
【００６７】
上述の説明において、本発明は、処理される廃棄物として糞尿を参照し、また、家畜小屋に配置されたプラントを参照して、説明された。本発明の他の実施形態においては、本発明による方法、本発明による装置、本発明によるプラントは、代わりに、家庭廃棄物用に使用可能であり、または、代わりに、食品処理工場からの廃水等の産業廃棄物用に使用可能である。畜産場からの廃棄物の処理に関連して、廃棄物は、動物から排泄された糞尿に限られず、例えば、家畜小屋を清掃した際の畜産場からの廃水であり得て、または、本発明により処理可能な他の生成廃水若しくは他の種類の廃棄物であり得る。
【００６８】
本発明によると、本方法段階、本装置及び本プラントは、上述のような他の使用及び本発明が技術的に適用可能である使用に関連しても実施される。
【００６９】
本発明を特定に実施形態に関連して説明してきたが、これは、本願で説明された特定の形態に限定されることを意図したものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められるものである。“備える”、“有する”、“含む”との用語は、他の要素や段階の存在を排除するものではない。更に、個々の特徴が異なる請求項に含まれているが、これらは有利に組み合わせることが可能であり、異なる請求項に含まれていることが、これらの特徴の組み合わせが実現可能及び／又は有利であることを否定することを意味するものではない。更に、単数形での記載が複数の場合を排除するものではない。単数形、“第一”、“第二”等での記載が、複数の場合を排除するものではない。更に、特許請求の範囲中の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１  家畜小屋
２  タンク
３  フィルター
４  第一ベッセル
５  第二ベッセル
６  第三ベッセル
７  第四ベッセル
９  タンク
１０  液相収集ベッセル
１２  乾燥物質
１５  外部タンク
【図１】
2010502417.tif 000003
【図２】
2010502417.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物成分を有する物質を処理するための方法であって、前記物質が初めに第一液相と第一スラッジ相に分離される方法であるが、ここで、酸化剤を加えることによって前記物質の第一液相に対して酸化が行われ、前記物質の第一液相は第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスの一部を成し、前記第一浮遊プロセスはポリマーである浮遊剤を加えることによって行われ、前記第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスにおいて前記第一スラッジ相及び前記第一液相への前記物質の分離が行われ、
前記第一堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、前記第一スラッジ相が分離され、前記第一液相に対して第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスが行われ、前記第二堆積プロセスまたは浮遊プロセスから、第二液相が、前記第二液相に対して更なる酸化が行われる更なる分離プロセスに送られる、方法。
【請求項２】
前記第二液相に対して行われる前記更なる酸化が、オゾン、又は、高酸化還元電位を有する他の酸化剤によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物質の少なくとも一つの相に対して行われる前記酸化及び／又は前記第二液相に対して行われる前記更なる酸化が、一つ以上の電気化学的な電極の支援によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第二浮遊プロセスが、好ましくはポリマーである浮遊剤を加えることによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第一及び／又は第二浮遊プロセスが、一つ以上の電気化学的な電極によって支援される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第一及び／又は第二堆積プロセスが機械的分離を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記更なる分離プロセスが第三堆積プロセスまたは浮遊プロセスを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第一液相に対して行われる酸化が、オゾン、または、オゾンの酸化電位以上の酸化電位を有する他の酸化剤によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法段階のいずれかが、前記物質の光透過性、前記物質の光学的色彩、ｐＨレベル、酸化剤（好ましくはオゾン（Ｏ３））のレベル、硫化水素（Ｈ２Ｓ）のレベルのうちの少なくとも一つのパラメータによって調整されるフィードバック機構で制御される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記物質が動物から排出された糞尿または畜産場からの流出物質である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第一及び／又は第二及び／又は第三浮遊プロセスが、好ましくは酸素を含む泡を加えることによって、更に好ましくは酸素及び／又はオゾンと共に酸素を含む微泡を加えることによって、該浮遊プロセス中に前記物質中に溶解されるように酸素及び／又はオゾンと共に酸素を加えることを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化が、酸化されるべき前記相内部に形成される加圧の下でオゾン（Ｏ３）を加えることによって行われ、前記加圧が、前記オゾンが前記相中に吸収されるのに十分な強度である、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
有機物成分を有する物質を処理するための装置であって、前記物質の少なくとも一つの相にオゾンである酸化剤を加えるために構成されたベッセルと、前記物質の液相に酸を加えるために構成されたベッセルと、前記物質の液相に微泡を加えるために構成されたベッセルとのうちの物質ベッセルのそれぞれを少なくとも一つ備え、更に、前記物質の液相にポリマーを加えるための少なくとも一つのベッセルを備えた装置。
【請求項１４】
少なくとも酸化剤用、場合によりポリマー用の前記物質の少なくとも一つの相への投入口が、一つ以上のベンチュリによって構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記物質の少なくとも一つの相へのポリマー用の投入口が酸化剤用の投入口と共に、一つ以上のベンチュリによって構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
溶解したガスをポンピングするためのコンプレッサーフリーポンプが前記微泡を生成するために提供されていて、少なくとも一つのベッセルが、前記液相に前記微泡を加えるために提供されている、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記液相にポリマーを加えるためのベッセルが、前記酸を加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記液相に微泡を加えるためのベッセルが、前記酸を加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記液相に微泡を加えるためのベッセルが、前記ポリマーを加えるためのベッセルの後に提供されている、請求項１３または１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記酸化剤がガス、好ましくはオゾンであり、液相を加圧して前記ガスを前記物質中に吸収させるように構成されている請求項１３に記載の装置。
【国際調査報告】
2010502417.tif 000005
2010502417.tif 000006