JP2000515800A - バイオガス反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は有機廃棄物を処理する生物反応装置１に関する。この反応装置は、特に、給送パイプ５および有機物質を供給する給送装置と、生物ガスの出口パイプ９および排出口３とを備えた反応容器を含んで成る。実質的に有機廃棄物および水からなるバイオマスがこの反応装置内部において分解される。反応において殻の形成を回避できるように、新しい廃棄物と古い廃棄物、すなわち生物ガス反応装置の内部で分解された汚泥と新たに供給されたバイオマスとの効率的な混合撹拌を達成するために、少なくとも１つのスクリュー装置１３が反応容器内に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 バイオガス反応装置 本発明は、給送パイプおよび流入有機物質の供給装置と、生物ガスの出口パイ プおよび腐植土、砂などの排出口とを備えた反応容器を含み、実質的に有機廃棄 物および水からなるバイオマスが分解（ダイジェスト：digest）されてメタンガ スを発生するような、有機廃棄物を処理する生物ガス反応装置に関する。 メタンガスを発生させるための生物ガス発生設備における廃棄物処理方法は既 に達成されている。そのような方法においては、水および腐植土も得られる。メ タンガスは燃焼させてエネルギーを発生させることができるが、この方法で得た 水はこの方法においてリサイクルされるのが好ましく、また分解過程において得 られる腐植土は、例えば基質や緑地における充填土として使用される。分解が行 われる生物ガス反応装置は、生物ガス発生設備の中心部を形成する。分解とは、 有機物質が嫌気性環境のもとで分解される過程を示す。この分解処理の目的は有 機物質を分解して、全ての固有のエネルギーを使用できるようにすることである 。そのような分解過程においてメタンガスが発生される。 従来技術による生物ガス反応装置は、一般に高さが数十メートル、直径が約１ ０ｍの大型垂直容器を有する。この反応容器の容積は、数十日分のバイオマスを 受けて分解できるように設定されている。新しいバイオマスが生物ガス反応装置 に給送されるときには、既に分解された物質を容器から除去しなければならない 。 通常、新たな材料は、給送パイプを通して反応装置へ給送され、その反応装置 のいわゆる予備室に受容される。予備室は、この新しい濃密材料が直ちに反応装 置の底部へ沈まないようにするために使用される。分解処理は予備室内で始り、 短時間の後に、この材料はそこから反応装置のいわゆる主室へ導かれる。 しかしながら、このような予備室の使用は幾つかの問題を必然的に生じた。新 しい廃棄物が予備室に導入されると分解処理が開始され、これによりその新しい 廃棄物はすぐに主室内部の廃棄物の表面へ上昇するようになされる。この新しい 廃棄物は主室の上部においてすぐに乾燥し、そこに硬く且つ水やガスを浸透させ ない表面層を形成する。 通常、この主室は、各種形式のかき取り装置(scraping devices)、または分解 過程で表面へ上昇する物質を撹拌するインペラを含む。しかしながら、廃棄物は すぐに乾燥して、それらの削り取り装置およびインペラのまわりに厚い層を形成 する。したがって、撹拌装置のまわりに空所が生じ、撹拌装置が廃棄物を効果的 に撹拌する妨げとなり、あるいは撹拌装置に廃棄物が乾燥して付着堆積し、その 機能を妨害することになる。新しい廃棄物は反応装置の表面に連続的に上昇し、 堆積した厚い殻は増大し続ける。 本発明によれば、公知の解決方法の問題点が解決される。新しい廃棄物と主室 内の既に分解された汚泥との有効な撹拌が達成され、したがって反応装置の上部 における殻生成はほとんど解消される。 前記問題点の解決方法は、請求の範囲に記載された本発明の特徴によって達成 される。 この反応装置は、流入する有機物質を反応装置内部に既に存在する有機物質と 撹拌混合するために反応装置上部に回転可能に配置された少なくとも１つのスク リュー装置を含み、このスクリュー装置は実質的に垂直方向に延在してその長さ の大部分が廃棄物中に沈められていることが本発明の特徴である。 廃棄物とは、生物ガス反応装置内で分解中の物質を指していると理解される。 これは以下に分解された汚泥と称する。廃棄物はまた反応装置内部へ給送されて 分解処理を受ける新しい物質も示し、これは以下にバイオマスと称する。 従来技術より優れた多くのかなり有利な利点が本発明によって得られる。新し い廃棄物および古い廃棄物、すなわち分解された汚泥および新たに流入するバイ オマスがこの生物ガス反応装置で効率的に混合され、したがって反応装置内部に おける殻生成が防止される。殻生成が回避されるならば、保守要員の仕事をかな り減らすことになる。何故なら、殻生成が、手動または機械によって予め解消さ れるからである。さらに、反応装置のガス空間内にかき取り工具や撹拌工具を備 える必要がなくなる。このことは反応装置の構造を簡単にし、保守を一層容易に する。 廃棄物材料の撹拌は、その反応装置に導入された全ての物質を効果的かつ一層 高い信頼性のもとで分解させることにもなる。 以下の説明において、本発明は図面を参照して非常に詳細に説明される。図面 において、 図１は本発明の反応装置の横断面を示す。 図２は図１の反応装置の、線Ｉ−Ｉに沿う断面を示す。 本発明の生物ガス反応装置１は生物ガス設備の主構成部材である。このような 生物ガス設備の機能は、有機廃棄物がコンベヤによって混合タンクへ給送される ことであると言える。水および（または）（and/orの意味）別個のスラリータン クからのスラリーが混合されて、撹拌タンク内でバイオマスを形成する。このバ イオマスはその後さらに生物ガス反応装置１へ搬送される。この反応装置は主室 ２を含み、その主室において廃棄物が嫌気性環境のもとで分解される。分解は約 ２週間にわたって継続してメタンガスを発生させ、このガスは反応装置の頂部か らガス貯蔵タンクhe導かれる。分解された汚泥は反応装置から排出され、腐植土 と水とを得るために圧搾される。水は分解処理へとリサイクルされ、腐植土は使 用するために搬出される。 図１、図２は反応装置を十分詳細に示している。生物ガス反応装置１は円筒形 の反応容器を含み、この反応容器は底部が円錐形にテーパーを形成されているの が好ましい。この円錐形のテーパー部は廃棄物を排出口３へ導き、排出口３はテ ーパー部の底部に備えられてバルブ４を装備している。分解された汚泥はこの排 出日を通して排出される。 分解される有機物質、すなわちバイオマスは、給送パイプ５を通して生物ガス 反応装置へ給送される。この給送パイプは、物質をその反応装置の内部に設けた 受入れタンク６中に導く。このいわゆる予備室６は、分解された汚泥とバイオマ スがすぐに混合されて主室内での分解処理に直接移行されることに代えて、バイ オマスを受入れるために反応容器のケーシング７の下部に配置されている。予備 室の容積は、廃棄物の投棄場所で集められた数日分のバイオマスを受入れること ができるように設定するのが好ましい。 新しいバイオマスが予備室６に供給されると、分解処理が加速される。分解時 に発生したガスは連続的に上昇し、主室の頂部８に設けたガスパイプ９を経て貯 蔵用ガスコンテナに導かれる。新しいバイオマスは主タンク２の上部へ上昇し、 分解された汚泥の表面１０へ徐々に達する。バイオマスが主タンクすなわち主室 における上部のガス空間１１に接触すると、そのバイオマスはすぐに乾燥する。 このバイオマスの急速な乾燥は、主室内に一般に備えられている撹拌装置を取囲 む不利な厚く硬い殻を容易に形成する。 この殻形成を回避するために、本発明の生物ガス反応装置１は少なくとも１つ のスクリュー装置１３を有する。このスクリュー装置１３は自身の長手方向軸１ ２の周囲で回転し、また比較的大きな直径を有する。スクリュー装置は反応装置 の上部において実質的に垂直状態で取付けられており、アクチュエータ１４は主 室の外側に配置するのが好ましい。スクリュー装置１３は上端部１５でアクチュ エータに取付けられる一方、実質的に堅固なシャフトは主室内へ延在し、さらに 廃棄物中に下方へ延在している。 スクリュー装置１３はいずれにしても主室２内でスクリューを取囲む反応装置 構造部に対して固定されておらず、他端部１６は廃棄物の中に自由状態で垂下さ れている。したがって、主室内部における不利な保守作業は回避できる。多少な がら廃棄物の堆積固形物がスクリュー装置に衝突することで発生する歪みがスク リュー装置に生じるのを防止するために、スクリュー装置の下側自由端部は実質 的にテーパーを与えられて円錐形とされている。 スクリュー装置１３は主室２の中の廃棄物の表面１０よりもかなり下方へ延在 している。したがってスクリュー装置は、回転移動することにより、予備室６か ら上昇してくる新しいバイオマスを妨害して分解された汚泥中に押下げると同時 に、その新しいバイオマスを既に部分的に分解された物質と混合する。 スクリュー装置の長さは生物ガス反応装置１の高さの１／３より大きいことが 好ましい。この実施例において、本発明のスクリュー装置は予備室６の上部から 分解された汚泥の表面１０の上方位置へ延在するように配置されている。したが って、上昇する新しいバイオマスはスクリュー装置によってすぐに補足され、古 し既に分解された物質と効率的に混合される。 このようなスクリュー装置が有利に使用された結果として達成される混合処理 はバイオマスの密度を均一にすると同時に、さらにこの新しいバイオマスから発 生したガスを解放した後、そのガスを上昇させて反応装置から導き出す。バイオ マスおよび分解された汚泥の両方における粘度は変化するので、異なる処理段階 でのスクリュー装置に対して、回転速度および回転方向は自由に選定することが できる。 試験により、生物ガス反応装置１の内部に１つのスクリュー装置１３を使用す ることで、良好な混合結果を得られることが証明された。スクリュー装置は生物 ガス反応装置の中心軸線に実質的に沿って配置された。さらに、スクリュー装置 の直径が反応容器の直径の約１／４に等しいときに、非常に効率的な混合が達成 された。この設備において、反応装置の上部に実質的に対称的に３つのスクリュ ー装置が配置された。この構造によれば、バイオマスおよび分解された汚泥の十 分な混合が達成され、したがって主室の上部における殻の形成は同様に効果的に 防止できた。 本発明のスクリュー装置を使用することにより、反応装置内に特別な削り取り 手段または推進手段の必要性が解消できた。 この分解処理は予備室から出て上昇するバイオマスにおいて継続的に行われる ので、ガス発生は次第に減少し、バイオマスは時間経過につれて濃密になってく る。この廃棄物の密度増大により、廃棄物は再び反応装置の底部へ向かって沈み 始める。廃棄物が有機底部に達すると、その有機物質は実際上消失しており、そ の材料は容器底部に備えられている排出口を通して反応装置から導き出すことの できる弱エネルギー物質（energy poor matter）に変換されている。 本発明の一具体例について説明したが、本発明の詳細については添付の請求の 範囲の欄に記載された範囲内で種々の変更をできることが指摘される。スクリュ ー装置の形状、長さおよび位置は説明したこれらのものと異なることができる。 １以上のスクリュー装置を使用することも可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月１１日（１９９９．１．１１） 【補正内容】 請求の範囲 １． 給送パイプ（５）および流入有機物質の供給装置と、生物ガスの出口パ イプ（９）および腐植土、砂などの排出口（３）とを備えた反応容器を含み、メ タンガスを発生するために実質的に有機廃棄物および水からなるバイオマスが分 解され、そのバイオマスから形成された分解された汚泥が反応装置の上部に回転 可能に配置されている少なくとも１つのスクリュー装置（１３）によって撹拌混 合され、スクリュー装置（１３）はその上端部（１５）において反応容器の外部 に実質的に配置されているアクチュエータ（１４）および軸受手段に取付けられ ているような、有機廃棄物を処理するための生物ガス反応装置（１）において、 スクリュー装置（１３）のシャフトが反応装置の高さの少なくとも１／３に相当 する距離にわたって反応装置内部に実質的に垂直姿勢で反応容器内に自由状態で 延在しており、このスクリュー装置はその長さの大部分が分解された汚泥の中に 沈められており、容器内部の分解された汚泥と容器に流入したバイオマスとを互 いに混合して、これにより分解された汚泥の上面（１０）における殻生成を避け ることを特徴とする生物ガス反応装置。 ２． 請求項１に記載された生物ガス反応装置（１）において、スクリュー装 置（１３）が、反応装置の実質的に中心軸線近傍に配置されていること、および 反応装置の１／４の直径に実質的に相当する直径を有していることを特徴とする 生物ガス反応装置。 ３． 請求項１または請求項２に記載された生物ガス反応装置において、スク リュー装置（１３）が生物ガス反応装置（１）の実質的に頂部（８）から、生物 ガス反応装置の内部に配置されている予備室（６）の実質的に頂部へ延在してい ることを特徴とする生物ガス反応装置。 ４． 請求項１から請求項排出口３までのいずれか一項に記載された生物ガス 反応装置（１）において、スクリュー装置（１３）の廃棄物中に沈められた下端 部（１６）が円錐形となるようにテーパーを与えられていることを特徴とする生 物ガス反応装置。 ５． 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）の回転速度および回転方向が、反応容器内 の廃棄物を上昇または押下げるように自由に選択可能であることを特徴とする生 物ガス反応装置。 ６． 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）が、長手方向軸線（１２）の周囲を回転す るように、また反応装置内部で長手方向軸線に実質的に直角な方向へ移動できる ように配置されていることを特徴とする生物ガス反応装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 ヴェステルガルド，ルネ フィンランド国 クベブラックス，モイペ ベーゲン 59 (72)発明者 テイル，ヤン フィンランド国 バーサ，ハンデルセスプ ラナーデン 30

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 給送パイプ（５）および流入有機物質の供給装置と、生物ガスの出口パ イプ（９）および腐植土、砂などの排出口（３）とを備えた反応容器を含み、実 質的に有機廃棄物および水からなるバイオマスが分解されてメタンガスを発生す るような、有機廃棄物を処理するための生物ガス反応装置（１）であって、流入 する有機物質を反応装置内部に既に存在する有機物質と撹拌混合するために反応 装置上部に回転可能に配置された少なくとも１つのスクリュー装置（１３）を含 み、このスクリュー装置が実質的に垂直方向に延在されてその長さの大部分が廃 棄物中に沈められていることを特徴とする生物ガス反応装置。 ２． 請求項１に記載された生物ガス反応装置（１）において、スクリュー装 置（１３）がその上端部（１５）において反応容器外部に配置されているアクチ ュエータ（１４）および軸受手段に取付けられており、スクリュー装置が実質的 に垂直姿勢で反応容器内に自由状態で延在するように構成され、スクリュー装置 の軸受手段や懸架手段が反応容器内部に全く備えられていないことを特徴とする 生物ガス反応装置。 ３． 請求項１または請求項２に記載された生物ガス反応装置（１）において 、スクリュー装置（１３）が生物ガス反応装置（１）の頂部（８）に配置され、 反応装置の高さの少なくとも１／３に相当する距離にわたって反応装置内に延在 していることを特徴とする生物ガス反応装置。 ４． 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置（１）において、スクリュー装置（１３）が、反応装置の実質的に中心軸線近 傍に配置されていること、および反応装置の１／４の直径に実質的に等しい直径 を有していることを特徴とする生物ガス反応装置。 ５． 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）が生物ガス反応装置（１）の実質的に頂部 （８）から予備室（６）の実質的に頂部へ延在していることを特徴とする生物ガ ス反応装置。 ６． 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）の回転速度および回転方向が、反応容器内 の廃棄物を上昇または押下げるように自由に選択可能であることを特徴とする生 物ガス反応装置。 ７． 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）が、長手方向軸線（１２）の周囲を回転す るように、また反応装置内部で長手方向軸線に実質的に直角な方向へ移動できる ように配置されていることを特徴とする生物ガス反応装置。 ８． 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された生物ガス反応装 置において、スクリュー装置（１３）の廃棄物中に沈んでいる下端部（１６）が 円錐形となるようにテーパーを与えられていることを特徴とする生物ガス反応装 置。