JPH05506004A - 動物排泄物の加工法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 動物排泄物の加工法および装置 本発明は動物の排泄物から粒状肥料を調製する方法に関する。本発明は更に動物 の排泄物の加工をするための動物排泄物の処理法、有機化合物、例えばアミノ酸 、特にＬ−リジン、Ｌ−メチオニンを動物排泄物から合成する方法、動物排泄物 から揮発分や有機化合物を精製する方法、および動物排泄物を処理するための特 殊な方法および装置に関する。

動物排泄物の加工方法において、できるだけ多くの製品を動物排泄物から分離す ることが重要である。これらの加工法においては、動物排泄物からの固形分の分 離に最大の注意を払うべきであり、この固形分は乾燥後合成肥料に代えて用いら れる。

公知の動物排泄物の加工法は、いわゆるブロモスト法と呼ばれ、まずバイオガス を発生させるため動物排泄物を発酵装置中で発酵させる。次いで固形分を発酵動 物排泄物から除去し、動物排泄物ケーキとして乾燥した後、有用な製品を形成す る。発酵により動物排泄物ケーキは有機化合物を比較的少量しか含有しなくなる 。これらの有機化合物はミネラル栄養源、リン、カリ等と共に肥料に組み込まれ 、合成肥料より優れた相違をもたらす。

本発明は後述するように肥料の投与量が合成肥料の投与量より減らせるといった 合成肥料より農業的に改良された肥料を得ることを目的とする。

本発明によると動物排泄物から粒状肥料を調製するため、（１）動物の排泄物を 酸性化し： （ｉｉ）　酸性化した動物の排泄物を脱水し、液状キャリアーを蒸発させ、（ｉ ｉｉ）得られた肥料から顆粒を形成する工種を含む、動物の排泄物から顆粒状肥 料を調製する方法に関する。

動物の排泄物を酸性化することによって、農場において好ましくは既に動物の排 泄物中に存在する有機物の生物学的分解が実質上避けられる。したがって、本発 明による肥料は相対的に高いパーセントの有機物、一般に３０％以上から４０％ 、好ましくは約５０％の有機物を含む。アンモニアの発散は著しく減少する。

例えば、動物の排泄物は硝酸をもちいて酸性化しても良い。しかしながら安全の 観点から、硫酸が好ましく爆発性の硝酸アンモニウムの形成がこれによって避け られる。酸性化に硫酸を用いる際、活性な栄養性の窒素、リン及びカリウムを肥 料中に含む組成は９−３−６である。酸性化に硫酸をもちいると、これらの活性 な栄養源である窒素、リン及びカリウムの組成は６−３−６である。農耕法の研 究結果から、肥料は合成肥料のそれに等しい燐酸塩効果を備えており、一方窒素 効果（無機及び有機窒素）は合成肥料のそれの約７０％であることが分かった。

好ましくは、酸性化は硝酸と硫酸の混合物を使用して行う。なぜなら、肥料の農 業的価値がこの混合物を用いる酸性化により、特殊な条件下において改良される 。たとえば、酸性化は硝酸：硫酸比が３０−５０　：　７０−５０の混合物を用 いておこなてもよい。より好ましくは硝酸：硫酸比は３５−４５　：　６５−５ ５である。

動物の排泄物の種層によって及び動物の排泄物の固形分含量によって添加される 酸の量は一般にｐ）！：３．　５−５．　５より好ましくは４−５、特に４．　 １−４゜３の増加をもたらすに十分な量である。一般に添加される酸の量は、動 物の排泄物の重量に基づいて１−１０重量％である。より好ましくは、添加量は １−５重量％、通常３重量％である。

活性な栄養素と窒素、燐及びカリウムの組成を肥料に合わせるために、添加剤を 肥料に添加してもよい。添加剤は硫酸、硝酸及びカリウム塩を含む。

得られた肥料は通常粉末状なので、これを顆粒状にするのが好ましい。原理上肥 料は自然に顆粒状になるが、好ましい顆粒促進剤を添加したときは狭い顆粒寸法 分布内に顆粒化を達成することができる。これらの顆粒化促進剤は、例えばチョ ーク、糖蜜、カルボキシメチルセルロース及びベントナイトを含む。実際にはこ れらの添加剤は粒状肥料を結合して、凝結させるバインダーである。

形成された凝結物を乾燥するとき大量の空気の放出を避けるために、真空冷却を 用いて凝結物を乾燥させるのが好ましい。したがって、必要ならば空気を精製し 、さらに匂いの放散を十分に減少させなければならないが、これは排出されるべ き空気の量を十分に調整することにより可能であり、排出する前に形成される凝 縮水を相対的に低い価格で精製してもよい。

好ましくは動物の排泄物はいわゆるグリーンフィールド法（ＵＳ−３，８５５゜ ０７９、ＵＳ−４，２７０，９７４及びＵＳ−４，６０８，１２０）ｉ：：しタ カッテ脱水する。この公知の方法によれば、不揮発性の油を動物の排泄物に添加 し形成された油状スラリーを熱による蒸発により脱水し、その後油を１４０−１ ６０℃の温度で揮発させて固形分から除去する。この高い蒸留温度によって動物 の排泄物中に存在する雑草の種を殺し、滅菌を行って肥料又は顆粒状肥料の長期 間貯蔵を可能にする。別の重要な利点は、すべての細菌は滅菌行程で殺されるの で、動物の排泄物中に含まれる細菌、例えば豚の熱病細菌が処理されることであ る。　この観点で動物の排泄物中に存在するかも知れぬ毛が顆粒化の後、篩にか けることにより容易に除去されることである。

形成された粒子は、８０％以上より好ましくは８５に、さらに好ましくは９０％ 以上の固形分を有する。一般に粒子は：ＮＨ，−Ｎ　１　−　３重量％ Ｎｏ３Ｎ１．５３．５重量％ 総Ｎ　５　−　９重量％ 総Ｐ２Ｏ３２−５重量％ 総に２０　３　−１０重量％ を含む。

本発明方法は多くのタイプの動物の排泄物、例えば牛、豚、家禽などの牧場から 発生する動物の排泄物に関して使用してもよい。一般に動物の排泄物は固形分含 量が７％以上であってよいが、本発明方法によると、より高い固形分含量、例え ば好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは１４％以上を有するのが特に好 ましい。したがって、動物の排泄物加工行程の途中で、より少量の動物の排泄物 が、搬送されるという利点がある。さらに、農場における酸の添加によってアン モニアの発生が著しく減少する。

以下、調整された肥料の農業的価値を合成肥料のそれと比較して説明する。

貯蔵前に硝酸又は硝酸と硫酸の混合物（４０／　６０　（ｗ／ｗ））を用いて酸 性化し、これによって排泄物のｐＨを４．２に低下させた豚の排泄物から篩によ り嵩高い廃棄物を除去する。酸性化した動物の排泄物を水不溶性の沸点的１８０ ℃の液体パラフィンと混合した。

この動物の排泄物とパラフィンの混合物を蒸留により脱水した。生成した蒸気を コンデンサーで凝縮した。動物の排泄物とパラフィンの濃縮液体混合物を加熱容 器に加え約１８０−１９０°Ｃでパラフィンを蒸留により除去した。もし必要な ら残留パラフィンを、得られた肥料から蒸気ストリッピングにより除去してもよ い。肥料を乾燥した後、生成物は水分含量約１．５％の残渣と粒径１００μｍ以 上を有する肥料約２８％の精製物を有している。嵩重量は約５００ｇ／ｌである 。

次いで肥料を粒状化する。必要により添加剤および顆粒化促進剤を造粒ドラムに 加え、この中で肥料を粒径０．５−８ｍｍの範囲にある粒径分布を有する粒子に 造粒する。

次いで毛などを除去するため粒子を篩にかける。最後に粒子を分類する。

形成された粒子は通常２５−３５％、好ましくは３２−３６％の水分を有する。

造粒温度は採用される造粒法によるが例えば８０−１００℃の間である。

次いで、粒子を真空冷却ユニットに加え、圧力を約２０ｍＢａｒに減じ、造粒温 度を下げることによって、水分を蒸発させる。もし乾燥させるべき粒子の温度が 十分に高くないときは、過剰の蒸気を加えて粒子の条件を調整してもよい。この 真空冷却技術を採用すると粒子の乾燥に必要とされる空気の量を実質的に減少で き、一方で粒子は最適の摩耗抵抗性、硬度および素質を備えるに至る。粒子を十 分早く乾燥するために粒子は１−ｇｍｍの径を有するのが好ましい。最後に、必 要ならば、粒子は後乾燥してもよい。

以下の表は４０／６０硝酸／硫酸混合物を用いて酸性化した肥料を用いた、多数 の造粒実験を示している。

硝酸で酸性化した動物の排泄物（以下、肥料Ｎという）と４０／６０硝酸／硫酸 混合物で酸性化した動物の排泄物（以下、肥料Ｓという）から得られた粒状肥料 の農業上の価値について、比較対象として合成肥料を用いて検討する。

表２は使用した顆粒状肥料の組成を示す。

試験はクレー土壌および砂質土壌で行った。クレー土壌での穀物は消費者向けの 馬鈴薯であり、砂質土壌では工業用の馬鈴薯である。それぞれのタイプの土壌で 、５種類の肥料Ｎ工程を用い、−年当たりＯ−２８０ｋ　ｇ／ｈ　ａに変化させ た。

土壌試験に基づきクレー土壌用肥料は２２０ｋｇ窒素、および砂質土壌に対して は２１０ｋｇ窒素が推奨される。

生育シーズン中、穀物は非常に急速な色の変化を示した。肥料生産物上で生育し た穀物は平均して１４０ｋｇ／ｈａの窒素を施肥した穀物に匹敵する色を有し図 １および２は合成肥料（０−２８０ｋｇ／ｈａ）を用い、肥料Ｎと肥料Ｓにより 窒素投与して窒素含量（固形分％）と窒素摂取量（ｋｇ／ｈａ）に対するクレー 土壌でのフィールド試験結果を示す。図３および４は砂質土壇上での同様のフィ ールド試験結果を示す。

これらの結果から肥料形態での無機窒素投与量１００ｋｇ／ｈａは合成肥料形態 での窒素投与量１４０ｋｇ／ｈａに相当することが分かる。従って、土壌のミネ ラル負担が低減できる。

消費者用馬鈴薯を用い、クレー土壌上での試験において、肥料Ｎおよび肥料Ｓを もちいたときｔｏｎ／ｂＢの馬鈴薯の収量は合成肥料（５９，１ｔ　ｏ　ｎ／ｈ 　ａ）を用いたときと比較してそれぞれ４２．２．および６７．２ｔｏｎ／ｈａ に増加した。

砂質土壇上での工業用馬鈴薯に対しては合成肥料（４６，０ｔ　ｏ　ｎ／ｈ　ａ ）をもちいたときのそれと比較してそれぞれ４８．４ｔｏｎ／ｈａに増加した。

単価当たりの穀物の重量は合成肥料を用いたときとの６７．６ｔｏｎ／ｈａに比 較してそれぞれ６７．８および６６．８ｔｏｎ／ｈａ）であった。さらに、これ らの試験は肥料中に存在する窒素が著しく活性であり、これによってミネラル窒 素のみならず、有機体窒素も活性であることを示している。これは本発明の肥料 の投与量が合成肥料のそれに比較して同程度の収量を得るためにより少量でよい ことを示動物の排泄物の加工工程の経済性の点で動物の排泄物からできるだけ多 くの有用な生成物を分離することが重要である。これらの有用な生成物はその販 売価格のみでなく、処理後環境に排出される廃棄物を処理する為に支払われる費 用も重要である。

動物の排泄物を加工するための工程は、もし有用生成物の形成が最大となり、同 時に廃棄物の形成が最小になるならば、経済的観点からすれば単に価格効果に過 ぎない。このことは廃棄物組成をできるだけ安い費用で処理できるようにしなけ ればならないことを意味している。これらの処理費用は動物の排泄物の総合的な 加工工程の価格効果に寄与し得る生成物が処理中に得られるならば一層低減可能 である。この場合、生物ガスの発生は特に注目に値する。

まず、公知の動物の排泄物用加工工程は、いわゆるブロメスト法であり、そこで は、動物の排泄物は爾後の加工に先立りて発酵装置中で発酵され、生物ガスを発 生させる。次いで、発酵した動物の排泄物から固形物を分離し、乾燥後、動物の 排泄物のケーキを得る。発酵の結果として廃棄物は少量の有機物を含むが無機成 分の量が比較的高く、それによって生成する廃棄物の処理費用が比較的高くなる 。さらに動物の排泄物の全容積が原則的に発酵にかけられるので、発酵装置中で 長期間にわたり嵩を取る。

第二の公知の加工工程はいわゆるグリーンフィールド法（ＵＳ−３，８５５，０ ７９、ＵＳ−４，２７０，９７４，’ＵＳ−４．６０８，１２０）である。この 公知の加工工程によると液状有機キャリアーを動物の排泄物に加え、その後動物 の排泄物と液状キャリアーの混合物を蒸発により脱水し、さらに形成された蒸気 を凝縮して凝縮物を得る。この凝縮物の成分は処理後環境に廃棄されるのみであ る。

この凝縮物の生物学的処理はそれらの組成のゆえに事実上不可能と思われる。

まず、この凝縮物は生物学的分解にとって必須の栄養素とミネラルを非常に少量 しか含まない。

第二に、この凝縮物は動物の排泄物から誘導される有毒成分、例えばアムモニア およびフェノール成分などを含むであろう。

第三に、凝縮物は生物学的分解工程の破壊効果を有するか、あるいは処理反応装 置からバイオマスを排出するであろう、使用した有機液状キャリアー残渣を含む 。

しかしながら、驚くべきことにこの凝縮物は、生物学的処理を高価にすると考え られたその組成にもかかわらず、この凝縮物を連続的に嫌気性処理、次いで好気 性処理に付すならば比較的安価に処理できることがわかった。

すなわち、本発明は： ｉ）液状有機キャリアーを動物の排泄物に添加し、ｉｉ）動物の排泄物と液状キ ャリアーの混合物を濃縮し、１ｔｉ）生成する蒸気を凝縮し、 ｉｖ）　凝縮物を嫌気性処理に付し、さらにＶ）　嫌気性処理からの流出液を好 気的に処理する工程を含む動物の排泄物加工方法に関する。

もし動物の排泄物を、好ましくはその濃縮前に、しかしより好ましくは動物の排 泄物が出てすぐ、即ち牧場で酸性化すると、動物の排泄物中のアムモニアの量を 高く維持でき、アムモニアの発散を避けることができる。低いｐＨの故に、望ま しくない発酵はできるだけ少量しか生ぜず、それによって、存在する有機物の分 解がなく、蒸気相を介して凝縮液中に入るこの有機物はその中で本質的な炭素源 として機能することができる。炭素源の補給はそれによってかなりの範囲まで減 らすことができる。

好ましい態様では嫌気性処理からの流出物の一部は再循環して、処理のために凝 縮物として混合し、嫌気性処理の初期に、嫌気性処理に必要なｐＨに凝縮物のｐ Ｈを上げるための塩基の添加を省略してもよい。いずれの場合でも、嫌気性処理 の流出物は凝縮物中に存在する脂肪酸の分解による、より高いｐＨを有している 。好ましくは２０−９０％、より好ましくは３０−８０％、さらに好ましくは４ ０−８０％の流出物を再循環する。

新しいバイオマスの嫌気性処理において十分な程度に形成可能にするためには栄 養物調製剤、例えば精密やビナッセ（蒸留残ａ）を凝縮物に加えることが推奨さ れる。

凝縮組成物はまず窒素を必要とすることが分かった。従って、窒素を必要とする 場合は栄養物調製剤を窒素必要量が供給されるように追加する。この量は窒素必 要量に対して、少なくとも５０　ｇ／ｍ３．好ましくは６０　ｇ／ｍ３．より好 ましくは７０−８０　ｇ／ｍ’テある。

別の必要な栄養源は燐である。もし燐が必要とされるときは、そのための栄養物 調製剤を、例えば燐の必要量に対して少なくとも１０ｇ／ｍ３、好ましくは１５ ｇ／ｍ”、より好ましくは２０ｇ／ｍ３加える。

その組成物の結果として、凝縮物が微量元素を必要としているときは、この栄養 物調製剤は好ましくは微量元素も含む。微量元素が少ないときは栄養物調製剤は 鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、亜鉛、モリブデン、および銅を含んでいて もよい。

もし必要ならば微量栄養素、例えば硫黄、カリウム、カルシウム、マグネシウム を加えてもよい。

３０−４０℃、好ましくは３５−４０℃の温度で、ｐＨ６−８，好ましくは７で 嫌気性処理すると、Ｃ０Ｄ（化学的酸素要求量）処理収率は８０％以上、好まし くは８５％以上、より好ましくは９０％以上、例えば９０−９５％達成される。

凝縮物は実賀的に糖類、アミノ酸、およびアルコールを含まないが、主として揮 発性の脂肪酸、水素、および炭酸ガスを含み、嫌気性分解にとって特に重要なの は義務的な水素生産性アセトジェニック・バクテリア、酢酸分解性、メタン生産 性バクテリア、水素酸化性、メタン生産性バクテリアである。この特別の組成物 は特定のバイオマスを必要とする。アルコールの製造および／または紙の製造か らの廃水の処理に用いられるスラッジがオキュラント・スラッジとして適当なこ とがわかった。このスラッジは好ましくは比較的高濃度のプロピオン酸とイソバ レリアン酸の存在が適している。従って、好ましくはＣｎ脂肪酸（ｎ≧２）の分 解に適したスラッジが使用される。特に適当な物は砂糖黍がら砂糖を製造すると きに出る廃水を処理して得られるスラッジである。

嫌気処理によって凝縮物中にアンモニアが残り、縮合物の化学的酸素要求量（Ｃ ＯＤ）が完全に除去できないため、硝化およびその後の脱窒中で炭素源を用いる 好気後処理を行い、それにより、窒素含有化合物、主にアンモニアは最後に窒素 に変わる。好気後処理に関して、本発明の方法は、嫌気処理で発生した流出水が 脱窒ユニット中で脱窒され、カリ、硝化ユニット中で硝化され、硝化ユニットか らのスラッジ−流入水混合物の一部が脱窒ユニットに再循環されることを特徴と する。硝化ユニットからのスラッジ−流入水混合物は脱窒ユニットにフィードバ ックされるため、同じ装置内で硝化および脱窒が同時に起こり、流入液中にいま だに存在する炭素源（ＣＯＤ）の脱窒において最適使用がなされる。再循環率、 すなわち、硝化ユニットへの流れを越える再循環流量は、略１ｏ〜３０．さらに 好ましくは１５〜２５、例えば２０である。再循環率は、流出水の組成、特に炭 素源上にあるアンモニアおよび他の窒素化合物の濃度に依存する。

この炭素源が十分な量で存在しないと、意外にも、悪影響を受ける脱窒および硝 化を行わずに、炭素源を補足するために粗凝縮物を用いることができることが判 明した。

流入水および粗凝縮物の組成に応じて、流入水は、１〜２０％、さらに好ましく は５〜２０％、実際には１０〜１５％の粗凝縮物を含有する。

硝化ユニットから生じたスラッジは、好ましくは、流入水と予め混合される。

従って、スラッジ中に存在する微生物は高基質濃度にさらされ、それにより、フ ロックの形成が促進される。このフロックの形成、凝集塊に対する微生物の増加 は、形成された菌体（スラッジ）を後で沈降槽内の処理液から分離するのに非常 に重要である。

本発明の嫌気処理および好気処理を最適に行うと、凝縮物は排出可能な液体に処 理することができ、本発明の処理方法によれば、９０％ＢＯＤ（生化学的酸素要 求量）以上、時には９５％ＢＯＤ以上、実際には９７〜９９％ＢＯＤを生じる処 理収率が達成される。

以下、図５（嫌気処理）および図６（好気処理）のフローシートに図示する処理 装置の具体例を参照して本発明の詳細な説明する。

表３に示す組成を有する豚の排泄物を硝酸でｐＨ約４に酸性化する。

酸性化の程度に応じて、凝縮物のアンモニア含有量は約５００〜２０００ｐｐｍ である。

酸性化された排泄物を、約１８０℃の沸点を有する水溶性の流動パラフィンと混 合する。排泄物とパラフィンの混合物を濃縮器内で濃縮し、形成された蒸気を凝 縮器内で凝縮する。この少なくとも３０分間以上の熱処理により、殺菌液体と考 えることができる濃縮物を得る。

図５の装置内での処理前に凝縮物に添加するのは、マクロ／ミクロ栄養溶液およ び微量元素溶液である。マクロ／ミクロ栄養溶液は以下の組成を有していた。

ＫＨ２ＰＯ４２８，３ｇ／ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４２８，３ｇ／ｌ、ＣａＣｌ２ −２Ｈｚ０２４゜５ｇ／ＬＭｇＣ１２・６Ｈ２０２４，５ｇ／ｌＳＫＣＬ４５ｇ ／Ｌイースト抽出物３゜３ｇ／Ｉ（脱イオン水中）。微量元素溶液は以下の組成 を有していた。ＦｅＣｌ２・４Ｈ４Ｈ２Ｏ２０００／ｌ、Ｈ３Ｂ０３５０ｍｇ／ Ｌ　ＺｎＣｌ２５０ｍｇ／ｌ、ＣｕＣ１！　・２Ｈ２Ｈ２Ｏ３０／ｊ！、ＭｎＣ １ｚ・４Ｈ４Ｈ２Ｏ５００／７、（ＮＨ４）ｌ１ＭＯ？０２４　・４Ｈ４Ｈ２Ｏ ５０／ｌ５ＡＩＣＩｓ”６Ｈ６Ｈ２Ｏ９０／ｌ、ＣａＣｌ４　・６　Ｈ２Ｏ２０ ００ｍｇ／ｌ、ＮｉＣ１ｚ　・６Ｈ６Ｈ２Ｏ９２／Ｌ　Ｎａ５ｅ０　・５Ｈ５Ｈ ２Ｏ１６４／Ｌ　ＥＤＴＡ　１０００ｍ／、レザズリン２００ｍｇ／／、ＨＣＬ ３６％１ｍＪ／Ａ！（脱イオン水中）。図５の装置に供給される凝縮物の組成を 表３に示す。

図５に示す嫌気処理装置に凝縮物を供給する。

該凝縮物は、その中に収容されたポンプ２を有する導管１を介して、反応器４の 供給導管３に供給される。反応器４はいわゆる上昇流嫌気スラッジ床タイプ（Ｕ ＡＳＢ）のものである。反応器４内に存在する菌体は、製紙工業での排水の中央 処理装置から得られた粒状スラッジを有するオキュレート（（＋ｃｕｌａｔｅ） から形成される。

バルブ５で開閉可能な上昇バイブロをデルで、流出水は導管７を介して反応器４ を出る。この流出水の一部は、ポンプ９が設けられた再循環導管８を介して再循 環される。再循環係数は１ｏに達した。このようにして、超液体速度０．１５〜 ０．６ｍ／時間が得られた。

３５℃の温度で嫌気処理を行い、さらに処理を行いがっ発熱させるための導管１ ０を介して形成された菌体を排出した。

図５に示す装置では、作動時間は２４時間であった。特定のスラッジ添加量は、 体積添加７．３ｋｇＣ０Ｄ／Ｍ３１日で０．１４ｋｇＣ０Ｄ／に、ｇ　ｖｓｓ１ 日に達した。さらに１ｍ３当たり５ｋｇの重炭酸塩を添加した。

安定化後、９０〜９５％のＣＯＤ除去率を得たく流出液から懸濁物質を分離した 後）。

これらの実験条件から、補足した凝縮物の組成が、窒素、リン、イオウ、カリウ ム、カルシウム、マグネシウムおよび鉄に対する栄養要求を十分満足することが わかる。

図６では、図５に示す嫌気処理で得られた流入液を混合槽１ｏに添加し、該流入 液が最後に１０％の粗凝縮物を含有するように導管１ｏを介して粗凝縮物を添加 する。粗凝縮物、嫌気処理した凝縮物および嫌気処理した凝縮物＋１０％粗凝總 物（流入液）の組成を表４に示す。

流入液を接触槽１３に供給し、そこで沈降槽１４からくるスラッジと流入液を混 合し、ポンプ１６が配置された導管１５を介して再循環する。流入液−スラッジ 混合物を脱窒ユニット１４に供給し、そこで窒素酸化物（ＮＯ２およびＮｏ３） は窒素ガスに変わる。脱窒中に要求される炭素源は、嫌気処理した凝縮物および それと共に混合された粗凝縮物からの成分により形成される。

導管１５を介して液体−スラッジ混合物は硝化ユニット１６に入り、そこでスラ ッノー液体混合物をライン１７中でばっ気することにより好気処理する。空気中 に存在する酸素は、アンモニアをＮＯ２およびＮＯ３に変える微生物によって使 用される。硝化ユニットの内容物の９５％を、ポンプ１８が設けられた導管１９ を介して脱窒ユニット１４に供給する。脱窒ユニットの内容物の５％のみを沈降 槽１４に排出し、そこでスラッジおよび処理液体を分離する。処理流出液は導管 ２０を介して沈降槽１４を出る。流出液の組成を表４に示す。

脱窒ユニット１４内では、テスト中のＮＯ３濃度は１０〜２０ｍｇ／Ａ’である 。

テストの開始時では、Ｎ０４度はしばしばＩＱｍｇ／Ａ’に達した。ｐＨは８． １〜８．５で変化した。

スラッジの特性は良好であった。系内のスラッジ量はテスト中で平均４．０ｇ５ Ｓ／ｌに達した。固形物の灰分は平均２３％であり、スラッジの化学的酸素要求 量は１．２ｇＣ０Ｄ／ｇｓｓに達した。スラッジ付着は、平均０．１４ｇ５Ｓ／ Ｓ付加ＣＯＤまたは０．１５ｇ５Ｓ／Ｓ付加ＣＯＤに達した。

すべてのテストにおいて、処理収率は９９．８　ＢＯＤ％に達した。

排泄物の処理方法の原価効率については、できるだけ価値ある製品を排泄物から 分離することが重要である。これらの価値ある製品の販売価格が重要であるばか りでなく、これらの製品が排泄物から分離できるコストが特に重要である。

公知の処理方法においては、すべてが乾燥後に価値ある肥料となる排泄物から固 形分、いわゆる排泄物ケーキを分離することに向けられた。

第１の公知の処理方法は、バイオガス（ｂｉｏｇａｓ）を発生させるために発酵 装置内で排泄物をまず発酵させる、いわゆるプロメスト（Ｐｒｏａｅｓｔ）法で ある。次に、発酵させた排泄物から分離されるのは、乾燥後に排泄物ケーキとし て価値ある製品を形成する固形分である。発酵の結果、はとんどすべての有機化 合物は分解する。

第２の公知の処理方法は、Ｌ−リシンおよびＬ−メチオニン等のアミノ酸の産生 用の基質として排泄物を用いることができる細菌を排泄物または固液分離によっ て得られた上澄みに添加するオランダ特許８８８７．００８０３号に記載されて いる。しばしば騒乱するあらゆる有機または無機化合物を含有する基質またはそ の上澄みの錯組成物の結果、排泄物または上澄みから十分に純粋な形態のアミノ 酸を回収するのに、経済的に容認できない高いコストを必要とする。

第３の公知の処理方法は、いわゆるグリーンフィールド（Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ ）法である（米国特許第３．８５５，０７９号、同第４．２７０．９７４および 同第４．６０８１２０号）。この方法によれば、非揮発性油を排泄物に添加し、 形成された油スラリーを熱の影響下で蒸発させることにより脱水した後、生物学 的処理後に流出液として排出される形成された凝縮物から油残渣を除去する。生 物学的分解中に形成されるバイオガスを処理方法に用いることができる。「ナト ウール・エン・テクニーク（Ｎａｔｕｕｒ　ｅｎ　Ｔｅｃｈｎｉｅｋ）、５７． ８９４〜９０３頁（１９８９）参照。

本発明は、有用な炭素、エネルギーおよび窒素源を含有する動物の排泄物をその 視野に包含する。それらの源は、ガス相として、比較的純粋な形態で動物の排泄 物から分離できる。その炭素源、エネルギー源および窒素源は、実質的に、揮発 性化合物だからである。すなわち、それらは、低級脂肪酸（例えば、アセテート およびアンモニア性）である。窒素源および炭素源は、さらに、アミノ酸の微生 物合成（ｍｉｃｒｏｂｉｒａｌ　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ）に関して、特に理想的な 割合で存在し得る。

ガス相として動物の排泄物から除去した基材を用いることによる他の重要な利点 は、凝縮物が実質的に殺菌されており、特に清浄であること、すなわち、実質的 にミネラル塩を含有しないことである。したがって、凝縮物は、アミノ酸のよう な有機化合物の産生のための微生物により必要とされる条件に好適に使用できし たがって、本発明は、以下の工程を包含する、動物の排泄物から有機化合物を合 成する方法を提供する。

ｉ）動物の排泄物を濃縮する工程： １１）発生する蒸気を凝縮させる工程；１ｉｉ）この凝縮物に、有機化合物を産 生しうる微生物を添加する工程；およびｉｖ）微生物により産生された有機化合 物を凝縮物から分離する工程。

この凝縮物は、フラクション凝縮により、比較的アンモニアリッチな第１凝縮物 （窒素源）と、比較的有機化合物リッチな第２凝縮物とに分別することができる 。

用いられる微生物に依存して、両凝縮物を種々の割合で混合することにより、最 適の炭素／窒素割合が得られる。

凝縮物中のアンモニアの濃度は、比較的高いｐＨ１一般に、５〜７のｐＨ１好ま しくは、６〜７のｐＨにおいて、動物の排泄物を濃縮することにより高めること ができる。しかしながら、凝縮物のアンモニア濃度を高めることは、凝縮物中の 脂肪酸濃度を低くすることである。

凝縮物を最適に調節するための他の可能性は、凝縮物の濃縮である。そのことに より、必要とされる反応体積（ｖｏｌｕｍｅ）、産生の効率および凝縮物中の有 機化合物のｓ夏、および形成される有機化合物の分離が改良される。

上述の全ての好ましい実施態様は、この凝縮物が有機化合物の最適の産生のため に微生物により必要とされる条件に最適に調節されうることを意味する。

さらに、この凝縮物には特別の添加剤を添加することができる。カリウム、ホス フェート、マグネシウム、鉄およびマンガンのようなミネラルおよび金属、ビタ ミン、すなわち、ビオチン（ｂｉｏｔｉｎ）およびチアミン（ｔｈｉａｎ＋１ｎ ｅ）、プロティン加水分解物（ｐｒｏｔｅｉｎ　ｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅ）のよ うなプロティン源（例えば、ソイア（ｓｏｙａ）、カゼインまたは内袖出物）を 、特に添加することができる。農業廃棄物、糖蜜および乳しよう（ｖｈｅｙ）の ようなスターチ源をさらに添加することができる。

有機化合物を産生ずるために微生物により必要とされる条件は、微生物自体を成 長させるための条件と同様なので、別の反応容器（ｒｅａｃｔｏｒ）中で、微生 物のマス（ｍａｓｓ）を増大させ、その後、このバイオマスを他の反応容器中で 用いることにより有機化合物を産生させることが好ましい。第１反応容器中にお ける成長媒体は、凝縮物を富化するのに好ましい。したがって、本発明による方 法の一態様によれば、第１反応容器において、添加剤により富化された凝縮物に 微生物が接触させられ、第１反応容器中で培養された微生物のバイオマスが、第 ２反応容器において、第１反応容器においても用いうる凝縮物と接触させられる 。

産生されつる有機化合物は、Ｂ６およびＢ１０のようなビタミン、およびＬ−リ ンノ（ｌｙｓｉｎｅ）および／またはＬ−メチオニンのようなアミノ酸である。

これらのアミノ酸を産生し得る公知の微生物種には、ンエネラアルトロノ＼クテ ル（ｇｅｎｅｒａＡｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）、ブレビバクテリウム（Ｂｒｅｖ ｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｕ）、コリーンバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒ ｉｕｍ）、バシラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、ニスケリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈ ｉａ）、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ミクロコツカ ス（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）およびプソイド化合物（すなわち、酢酸およびプ ロピオン酸）の初期濃度は、ここでは、２〜３日臭気の問題が低減され、例えば 、用いられるキャリア油に揮発性有機化合物が転成物に特に好ましい。好ましく は、例えば、少なくとも１０％、さらに好ましくにより、より高濃度の所望の揮 発性有機化合物を含有するより少量の凝縮物となシーブ（ｓｉｅｖｅｓ）により 大量のかす（ｗａｓｔｅ）を除去したブタの排泄物を、続いて１０２に充填し、 ここに、導管１０３を通して抽出混合物を充填した。この抽出混合物は、４０％ の５ｅｃ−ブチルジオクチルホスフィンオキシトと６０％のｎ−ドデカンからな る。

物理合物を蒸発により脱水し、その後、凝縮物から油残渣を除去した。酸性化の ン酸、インブチル酸、ブチル酸およびイソ吉草酸を含有していた。この濃縮物を 以下の実施例において用いた。

地から除いた場合、同様にリジンを産生ずる。

実験２ 凝縮物（図７）は導管１０１を介して中和装置１０２に供給する。導管１０３を 介して中和剤を添加した後、混合物はｐＨ７，２まで酸性にする。酸性にした濃 縮物は導管１０４を介して反応器１０５に供給するが、この反応器中では微生物 が活性炭素およびアルギン酸塩のような担体に固定化しである。反応器１０５中 の凝縮物の発酵は温度約３０℃、ｐＨ７，２で好気的条件下実施する。反応器１ ０５のスルー・フロー（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆ］、ｏｗ）は、微生物が実質的に洗 い流されないようにする。

導管６を介して生物塊を反応器１０５がら分離器１０７に供給するが、この分離 器中では、微生物を分離し、所望により導管１０８を介して反応器１０５に再供 給する。溶離液は導管１０９を介して、形成したアミノ酸、この場合はＬ−リジ ンを選択的に分離するユニットに供給する。この為、分離ユニットは陰イオン交 換器、例えばアンベルライトＩＲ−１２０をＨ体で含有する。

スルー・フローは所望により導管１１１を介して水処理に供給するが、特別な場 合、即座に排出できる。

分離ユニット１１０に蓄積したアミノ酸は、溶離（液）入口および出口１１２お よび１１３を介して、溶離してそこから除去する。得られたリジン分画は、望ま れる場合は濃縮できる。

実験３ 凝縮物（図８）は導管１１４を介して濃縮ユニット１１５に供給するが、このユ ニットでは基質を水抽出により部分的に濃縮する。濃縮した基質の一部は導管１ １６および１１７を介して中和装置１１８に供給し、栄養分もまた導管１１９を 介してこの装置に供給する。濃縮凝縮物および栄養分の混合物はｐＨ７，２まで 中和する。続いて凝縮物を反応器１２０に供給し、この反応器中で微生物を接種 する。凝縮物の特別な組成の為に、微生物は十分に成長し、生物塊として強度に 繁殖するであろう。増殖した微生物を導管１２１を介して別の反応器１２２に供 給する。濃縮装置１１５からの濃縮凝縮物は導管１１６および１２３を介してこ の反応器１２２にさらに供給する。導管１２４を介して反応器１２０を離れる使 用済凝縮物は所望によりまた反応器１２２に供給することができる。

反応器１２２中では、凝縮物を微生物のアミノ酸すなわち１−リジンまたは１− メチオニン産生の基質として提供する。導管１２５を介して反応器１２２を離れ る塊は、分離ユニット１２６中で、導管１２７を介して反応器１２２に再供給す る生物塊分画中に濾過する。液相は導管１２８を介して分離ユニット１２９に供 給し、このユニットでは、実験２で記載したように、産生じたアミノ酸を分離し 、最終的に導管１３０を介して排出する。消耗した凝縮物は導管１３１を介して 分離ユニット】２９を離れ、好ましくは排出される前に最初の処理をする。

動物の排泄物の加工方法の費用効果性のためには、動物の排泄物がらできるだけ 多くの貴重な産生物を分離することが重要である。これらの貴重な生産物の販売 価格だけでなく、特に動物の排泄物からこれらの生産物を分離できるための経費 もまた重要である。

現在までに公知である加工方法においては、肥料から、乾燥後の貴重な肥料であ る固体物質いわゆる動物の排泄物ケーキを分離するに全ての注意が注がれてきた 。

最初の公知の加工方法は、いわゆるブロンスト法であり、この方法では動物の排 泄物を最初に発酵型中で発酵させて生物ガス（ｂｉｏ−ｇａｓｓ）を発生させる 。続いて発酵した動物の排泄物から、乾燥後に動物の排泄物ケーキとして貴重な 産生物を形成する固形物を分離する。発酵の結果、実質的に全ての有機物が減成 される。

２番目の公知の加工方法は、いわゆるグリーンフィールド法（米国第３８５５０ ７９号、米国第４２７０９７４号および米国第４６０８１２０号）である。この 加工方法によると、非揮発性油を動物の排泄物に加え、形成したオイルスラリー は、熱影響下蒸発させて脱水し、その後油状残留物を、形成した凝縮物から除去 し、これは生物学的処理後、溶出液として除去できる。生物学的減成中に形成し た生物ガスは加工過程で使用できる。さらには“ナチュール・エト・テクニーク ”５７巻８９４−９０３頁（１９８９年）を参照されたい。

本発明は、動物の排泄物中に貴重な揮発性有機化合物が存在し、これは凝縮物を 予め発酵しないで動物の排泄物から除去し、この凝縮物を適当な物理化学的な分 離方法に供して揮発性有機化合物を分離する場合、動物の排泄物から経済的に分 離できるという知見に基づいている。これらの化合物は、一方では有機性により 、他方では揮発性により分離てきる。有機特性は例えば使用した油を担体液（Ｃ ａｒｒｉｅｒ　１ｉｑｕｉｄ）とする方法により動物の排泄物中の無機成分から の分離を可能にし、揮発特性は油中に残留する非揮発性有機化合物から分離する ことを可能にする。

従って本発明は、動物の排泄物から揮発性有機化合物を回収する方法であって、 Ｉ）動物の排泄物の濃縮： ■）形成した蒸気の凝縮：および 伍）凝縮物からの揮発性有機化合物の分離を含む方法を提供する。

適当な揮発性有機化合物は主に炭素原子１−６個を有する化合物であるが、とり わけ揮発性脂肪酸、例えば酢酸、プロピオン酸、ブチル酸、イソブチル酸、吉草 酸およびイソ吉草酸である。これらの有機化合物は貴重であるだけでなく、凝縮 物中にも比較的多量に存在する。通常の凝縮物には例えば１ｍ”あたり８−１１ ｋｇの酢酸、１−５ｋｇのプロピオン酸、０．２−１ｋｇのイソブチル酸、０． ５−１．５ｋｇのブチル酸および０．２−０．７ｋｇのイソ吉草酸を含有する。

本発明による方法で、これらの揮発性有機化合物の回収が可能になり、これらの 有機化合物の動物の排泄物加工過程への添加価値が、これらの有機化合物から形 成できる生物ガスの添加価値よりも大きくなる。

凝縮物からの揮発性有機化合物の分離は、多くの既知の物理化学的方法により行 うことができる。

信頼でき、比較的簡便で経済的な方法は、液体抽出である。

経費が安く、揮発性が高く平衡時の分配係数が高いが故にとりわけ好ましい抽出 剤は多い。

好ましい抽出剤の第１群は、有機アルキルホスフィン酸化物を含む。とりわけ適 しているはトリアルキルホスフィン酸化物、例えばトリオクチルホスフィン酸化 物、トリへキシルホスフィン酸化物、セカンダリ−・ブチルジオクチルホスフィ ンまたはこれらの混合物である。このことについては、ヨーロッパ特許出ＨＥＰ −Ａ第１３２７００号およびＥＰ−Ａ第２５９５８３号が参考となり、それには 液体抽出について記載しており、抽出剤としてアルキルホスフィン酸化物を使用 している。記載されている液体抽出法は全て、カルボン酸、アルデヒド、ケトン 、アルコールおよびフェノールを、例えばセルロース、フェノールの調製中およ びフィッシャー・トロブツシュ法で放出される廃棄物流から除去することにのみ 関連する。

適当な抽出剤の別の群は、より高級なアルキルアミンの群である。好ましいのは トリアルキルアミン、とりわけトリオクチルアミンおよびジ−トリデシルアミン である。液体抽出におけるアミンの使用に関してさらに情報を得るためには、Ｎ 、　Ｌ、リッカーら、ジェイ、セパ−、ブロック、チクノール１巻２３−３０頁 （１９８０年）が参考となる。

極性溶媒を抽出剤に好ましく添加することにより、揮発性有機化合物を分離する ための抽出効率が改善される。極性溶媒にはアルコール、例えばエチルヘキサノ ール、ハロゲン化炭化水素、例えばクロロホルム、エステルおよびケトン、例え ばジイソブチルケトンおよびシクロヘキサノンが適当である。

所望により予め濃縮、例えば蒸発または逆浸透を行った後、揮発性有機化合物を 分離する別の方法には、蒸留、イオン交換および結晶化が含まれる。結晶化の場 合、対応する難水溶性塩、例えばカルシウム塩を分離できる。

動物の排泄物を濃縮する前、さらに好ましくは動物の排泄物の製造直後に、動物 の排泄物を酸性化するのが望ましい。それにより一方では望ましい揮発性有機化 合物の成熟前（ｐｒｅｍａｔｕｒｅ）発酵および減成が避けられ、他方では悪臭 の問題が軽減され、揮発性有機化合物例えば使用済の担体油（ｃａｒｒｉｅｒ　 ｏｉｌ）に変化させるのを促進する。

本発明による方法は多くの型の動物の排泄物、例えば養生場、養豚場および養鶏 場等に由来する動物の排泄物に適用できる。一般的に動物の排泄物の固形物含量 は７％であるが、本発明による方法はとりわけ固形物含量が高い場合、例えば好 ましくは少なくとも１０％、さらに好ましくは１４％以上に適している。これに より優れた点は、中心的な動物の排泄物の加工において、輸送すべき動物の排泄 物がより少量になるという結果をもたらし、より少量の凝縮物が望ましい揮発性 有機化合物をより高濃度で含有するという結果をもたらす。

本発明による方法は、２種の態様に関して後述するが、これは図９および１０１ ：図式的に流れ図として示す。

ブタの排泄物からかさ高な廃棄物をふるいにより除去したものを、次に酸性にす る。酸性にした排泄物を沸点的１８０℃の水不溶性パラフィン液と混合する。

排泄物およびパラフィンの混合物は濃縮器中で濃縮するが、濃縮器中で形成され た蒸気は凝縮型中凝集する。凝縮物２０１は、抽出混合物を導管２０３を介して 供給する抽出器２０２に供給する。この抽出混合物は、４０％セカンダリ−・ブ チルジオクチルホスフィン酸化物および６０％直鎖ドデカンから成る。

処理した凝縮物２０４は生物学的後処理装置に供給する。負荷した抽出液は導管 ２０５を介して脱水器２０６に供給し、そこで導管２０７を介して供給した水蒸 気を用いて負荷した抽出液から水に除去し、導管２０８を介して抽出器２０２へ 再供給する。

水を除去した負荷抽出液を蒸留カラム２１０供給する。この蒸留カラムは分画蒸 留を行うことができ、それによりさらに揮発性の高い有機化合物が高水準で蒸留 カラムから離れる。圧力Ｏ２２パール、ポット温度１３５℃で操作すると、イソ 拮草酸、ブチル酸、イソブチル酸、プロピオン酸および酢酸が連続的に分画化で きる。蒸留して揮発性有機化合物を取り除いた抽出剤を導管２１１を介して、導 管２０３を介する抽出器２０２へ供給し、所望により新たな抽出剤を導管２１２ を介して補充する。

必要な場合、多くの低沸点有機化合物を導管２１３を介して凝縮物導管２０４へ 運び、生物学的処理装置中でさらに減成することができる。最終的に凝縮物の１ ；１部を導管２０４から導管２１４を介し、凝縮物供給導管２０１へ再供給する ことができる。

本発明の方法の２番目の態様では、凝縮物は導管２０１を介して抽出器２１５へ 供給し、そこで抽出剤を導管２１６を介してさらに補充する。この抽出剤は、平 均分子量約３９２のターノヤリー・アミン（ジェネナル・ミルス・インコーホレ イテッドのアラミン３３６）および６０％エチルヘキサノールの混合物から成る 。

抽出した凝縮物は導管２１７を介して抽出器２１５を離れる。負荷した抽出混合 物は導管２１８を介して２番目の抽出器２１９へ供給し、そこへ導管２２０を介 して水性アルカリ性溶液（例えば０．５Ｎカセイソーダ）を供給する。抽出剤は 導管２１を介して抽出器２１９を離れ、所望により導管２１６を介して抽出器２ １５に供給した、新たな抽出剤を、導管２２２を介して補充する。生成物流は導 管２２３を介して抽出器２１５を離れる。この生成物流は、Ｃ，−Ｃ５脂肪酸の ナトリウム塩の溶液を含有する。続いてこの混合物を、公知の通常の分離法で、 種々化合物に分離できる。

要求される場合は、処理した凝縮物の１部を導管２２４を介して抽出器２１５に 再供給できる。さらに生成物流は導管２２４を介して２番目の抽出器２１９へ供 給することができる。

本発明は特に揮発性低級アルキルカルボン酸の分離に関するものであるが、本発 明方法を用いて動物排泄物から低級アルキルアルコール、低級アルキルエステル 、低級アルキルケトンおよび低級アルキルアルデヒドを経済的に価値ある程度に おいて分離することが出来る。

方で物質の販売による経費の回収との間で最適バランスがめられるべきものであ る。

動物排泄物から有用な物質を経済的に分離することを可能ならしめる自体公知の 処理方法として、いわゆるグリーンフィールド（Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ）法があ る。これは、米国特許第３８５５０７９号、第４２７０９７４号、第４６０８１ ２０号などに記載されている。この公知方法においては、不揮発性油のような担 体液体を動物排泄物に加え、熱効果で水を蒸発させることにより水を排除する。

次いで、担体液体を蒸発、除去し、再利用のため精製する。担体液体は、また動 物排泄物中にもともと存在する脂肪の抽出剤としても役立つものである。これら は担体液体蒸気の精製の間に動物排泄物脂肪として放出される。

動物排泄物脂肪は、乾燥物質含量に基いて動物排泄物の当初の量の約１０％が生 成物として放出されるが、これはたとえば混合飼料中で再使用され得る。他の可 能性として、動物排泄物脂肪の高品質蛋白質への変換がある。

上記したところに鑑み、本発明はその目的として前文に定義したような方法を具 体化し、高い経済効率を成就することである。

この目的は、本発明方法に従って、動物排泄物脂肪を管理された方法で燃焼させ 、それによって放出されたエネルギーの少くとも一部を動物排泄物の処理方法で 利用することによって達成される。

本発明の第１の実施態様によれば、これは当該方法で使用された熱運搬媒体を加 熱するボイラー中で動物排泄物脂肪を燃焼させることによって実施することが出 来る。回収された動物排泄物脂肪を燃焼させることによって、動物排泄物処理に 必要な熱エネルギーの約５０％を回復することが出来るから、これによって達成 される節約は相当なものである。

動物排泄物脂肪は好ましくは最高１１００℃の焔温度で燃焼せしめる。バーナー やボイラー中のスラグ沈澱に関連する問題はこれによって回避出来ることが見出 された。一般に、燃焼の間に形成された焔を冷却することが望ましい。

動物排泄物処理方法が実施される具体的な條件により、動物排泄物脂肪は非常に 小さな粒径の固形分を大量に含むことが出来る。これら固形分は、燃焼の間に塵 灰として放出される。ボイラーがこのような塵灰によって急速に汚れることを防 ぎ、かつボイラーを清浄化するために正常な運転を停止させることを回避するた め、本発明方法の好ましい態様によれば、塵灰を燃焼後直接煙道ガスから除去し 、清浄煙道ガスをボイラーの熱交換部に導いて熱運搬媒体を加熱する。

本発明の非常に好ましい実施態様において、動物排泄物脂肪はジーゼルエンジン 中で燃焼させられ、冷却剤の熱とジーゼルエンジンの消費ガスを熱運搬媒体の加 熱に使用し、この熱運搬媒体を更に動物排泄物処理方法に使用する。動物排泄物 脂肪の燃焼の間、ジーゼルエンジンによって生産された機械エネルギーは、たと えばコンベヤー、ポンプなどを駆動するのに使用することが出来る。しかしなが ら、機械エネルギーは、好ましくは電気エネルギーに変換され、これは少くとも 部分的に本発明方法で電気モータを駆動するために再使用される。このように実 現された、総合的な熱力生産の結果として、ボイラー中の動物排泄物脂肪燃焼に 比較して４倍以上のエネルギー質層の節約を達成することが出来る。本発明のこ のような実施態様に伴う更なる利点は、有害物質の発生に関しジーゼルエンジン の廃ガスに対する法的規制は燃焼ボイラーの廃ガスに対する法的規制よりも厳格 ではないと言うことである。従って、廃ガスを清浄化するために必要な投資をよ り小さくすることが出来る。

本発明は、また、動物排泄物から動物排泄物脂肪のようなそこに存在する脂肪を 抽出する手段を有する動物排泄物処理装置および燃焼によって生ずる熱を熱運搬 媒体へ移転するための熱移転手段を有する動物排泄物脂肪燃焼装置に関し、かつ これらを提供するものである。

本発明による装置の第１の具体的態様において、燃焼装置はそこへ動物排泄物脂 肪を供給することが出来るバーナーとそこを通りて熱運搬媒体が流れることが出 来る熱交換器を持つ燃焼ボイラーから成る。熱エネルギーは、たとえば蒸発によ って動物排泄物を脱水するための動物排泄物処理装置において使用される。

バーナーは好ましくは焔を冷却するための手段を備えている。この手段は、たと えば蒸気や水を焔の中へ注入するようなものであってよい。他の可能性として、 バーナーを水冷炉管中に設けてもよい。かくして焔は輻射により炉管の相対的冷 却壁へ急速に熱を移行させることが出来る。

好ましくはボイラーを燃焼管ボイラーとして構成してもよい。灰分の比較的大量 が動物排泄物脂肪の燃焼の間に放出され得るので、ボイラーは急速に汚染される 。水冷管ボイラーに比較して、燃焼管ボイラーは速やかに清浄化出来る利点を有 する。

燃焼ボイラーの他の好ましい実施態様は、粉塵を分離するための耐熱壁サイクロ ンをバーナーと熱交換器の間に設けたものである。動物排泄物脂肪燃焼の間に生 成する灰分の相当部分を熱煙道ガスから分離することが出来るので、その後に結 合されたボイラーの熱交換器を可成りの程度に灰分の汚染から防ぐことが出来、 従って清浄回数を著しく減少させることが可能となろう。

燃焼装置が燃焼ボイラーである本発明装置の更なる具体的態様において、動物排 泄物脂肪の濾過装置を使用することにより動物排泄物脂肪から非常に小さな粒子 を除去することが出来る。たとえば超遠心機を用いると、動物排泄物脂肪から１ μｍよりも大きな粒子を分離することが出来る。動物排泄物脂肪を予め濾過装置 で処理することによって、固形粒子の相当部分が除去され、燃焼の間に殆どまた は全く灰分が形成されることなく、ボイラーの汚染も著しく減退する。

本発明装置の非常に好ましい実施態様によれば、燃焼装置は重燃料油の燃焼に適 当なタイプのジーゼルエンジンを有するものである。熱移転手段は、冷却液体と 廃ガス冷却器から成る。放出熱は熱運搬媒体により動物排泄物処理方法における 適当な箇所に再び案内される。ジーゼルエンジンの汚染に伴う問題防止のため、 動物排泄物脂肪を適当な方法で予め精製して固形分を除去することが出来、また 動物排泄物処理方法を適当に実施することにより動物排泄物脂肪中に生ずる固形 分の量を少量に抑制することが出来る。

よく知られているように、ジーゼルエンジンは機械的エネルギーとしての燃料中 に存在するエネルギーの約１７３を提供する。本発明袋！の好ましい実施態様に よれば、この機械的エネルギーは、電気ジェネレーターをジーゼルエンジンに結 合させることにより、電気エネルギーに変換することが出来る。提供された電気 エネルギーは動物排泄物処理装置におけるポンプ、コンベヤーなどを駆動させる ために、可成りの部分に対し使用することが出来る。電気エネルギーの余剰は、 勿論支払を受けて消費者の電気回路に供給することが出来る。

使用はそれ自体公知の構成によって行うことが出来るから、上記の記載は当業者 に対し本発明を利用することが出来る充分な情報を提供するものである。

第１表：肥料顆粒物 肥料（ｋｇ）　−２，５２２２５２５２５結合剤（ｋｇ）　− チョーク３０％Ｈ２０２，８５ 糖みつ　１．７４ 水（１）　１．４　１．２３　０．８７　１７．５　１１．２　１５水分（％） 　１，５　３２，５　３６，４　３２．４　３１　３１．４　３３．２粒径分布 （％） ８ｍｍ　０．９　−　６．３ ６ｍｍ　１．５　−　０．６　８　３　７．７５ｍｍ　−８０，９１，４１９１ ０１２３ｍｍ　−２８６，５１５３９２９５９２ｍｍ　０．２　５３　４２　７ ２　５４　７５　８２１ｍｍ　２　８９　９３　９６　８４　８４　９３０．５ ｍｍ　２２　９９．３　９９．１　９９．４　９８．５　９６．３　９９．１＜ ０．５ｍｍ　Ｏ，７０，９０，６１，５３，７０，９＜０．１ｍｍ　２７ 第２表 分析　Ｎ−肥料　Ｓ−肥料 乾燥物　８４．３　９７．２ ＮＨ４−Ｎ　１．７６　２．６Ｏ ＮＯ３Ｎ　３．０３　２．１０ 総−Ｎ　６．９０　７．８１ 総−ｐ２０５２．８０　３．３９ 総−に２０　５．２８　７．９９ 有機−塩素殺菌剤（ｍｇ／ｋｇ）　＜　１０　＜　１０ポリクロロビフエニル（ ｍｇ／ｋｇ）　＜　１０　＜　１０カドミウム（口ｇ／ｋｇ）　＜　１　＜　１ クロム（ｍｇ／ｋｇ）　３９　４７ 銅（ｍｇ／ｋｇ）　２２５　２４５ 水銀（ｍｇ／ｋｇ）　０．１　０．１ ニツケル（ｍｇ／ｋｇ）　２１　１４ 銅（ｍｇ／ｋｇ）　＜　１０　＜　１０亜鉛（ｍｇ／ｋｇ）　３４０　３４５ ヒ素（ｍｇ／ｋｇ）　１．１　０．８ 第３表 凝縮物子 動物の排泄物　凝縮物　栄養分溶液 Ｃ０Ｄ（ａ＋ｇ／ｌ）　１５０．０００　７．３００　７．３０ＯＮ　Ｈ４Ｎ　 （ｍｇ／　１）　６．０００　３００　６２０総−Ｐ　２，１００　３７　７６ ＣＩ　（ｍｇ／ｌ）　３．４００　６０　−−Ｋ　（ｍｇ／ｌ）　６．９００　 −−　−−酢酸（ｍｇ　ＣＯＤ／１）　１７．６００　４．５００　４．５００ プロピオン酸（ａ＋ｇ　ＣＯＤ／１）　７．６００　１．８００　１．８００イ ソ酪酸（ｍｇ　ＣＯＤ／１）　１．６００　４００　４５０酪酸（ｍｇ　ＣＯＤ ／１）　６．６００　１．２００　１．２００イソ吉草酸（ｍｇ　ＣＯＤ／１） 　６００　７７０　７７０吉草酸（ｍｇ　ＣＯＤ／１）　１４０　１４０第４表 粗凝縮物　嫌気性処理　嫌気性処理 凝縮物　１０％粗製物　溶出液 ＢＯＤ（ｍｇ／ｌ）　１８．５００　１２０　２．０００　＜　１５ＣＯＤ　（ ｍｇ／ｌ）　２５．９００　４３０　３．０００　＜　１０１００ＮＨ４−Ｎ（ ／ｌ）　７９０　３２０　３７０　＜　ＩＰ（ａ＋ｇ／ｌ）　３８　３４　＜　 ２５ＮＯ３（ｍｇ／ｌ）　−−−−−−＜　２５クレー土壌 区３２　合成肥料 区−８肥料−Ｎ 膨２須　肥料−３ 窒素投与量（ｋｇ／ｈａ） クレー土壌 Ｃ盃乏２　合成化ｆ〜１ 倣　肥料−Ｎ 口　肥料−８ 窒素投与量（ｋｇ／ｈａ） 巡　肥料−Ｎ 口　肥料−８ 窒素投与１（ｋｇ／ｈａン に８Ｓ　肥料−Ｎ 杉と２　肥料−３ 窒素段与量（ｋｇ／ｈａ） 要約書 本発明は、動物の排泄物から粒状肥料を製造する方法に関する。

また、本発明は、排泄物凝集物を処理することにより、有機化合物、例えば、Ｌ −リジン、Ｌ−メチオニン等のアミノ酸を合成する方法、排泄物から揮発分、有 機化合物を精製する方法、並びに排泄物を処理する特定の方法および装置に関す る。

国際臘杏輔牛 Ｉｎ＋＋町＋１ｅｓａｌ＾ｅ＊−ＩｃＩｏａｓｗ６ＰＣＴ／ＮＬ　９１１０００ ４０嘗□ＩＭ１１１ｓ＋＋＊ｌＡ＃ユ、。、１゜、、、ＰＣＴ／ＮＬ９１１００ ０４０、□−１゜０７．ア。工、、、、、、　ＰＣＴ／ＮＬ　９１１０００４０ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ｉ）動物の排泄物を酸性化し； （ｉｉ）酸性化した動物の排泄物を脱水し、液状キャリアーを蒸発させ、（ｉｉ ｉ）得られた肥料から顆粒を形成する工程を含む、動物の排泄物から顆粒状肥料 を調製する方法。 ２．動物の排泄物を硝酸で酸性化する請求項１記載の方法。 ３．動物の排泄物を硫酸で酸性化する請求項１または２記載の方法。 ４．動物の排泄物を硝酸と硫酸の混合物で酸性化する請求項２または３記載の方 法。 ５．混合物中の硝酸と硫酸の比が３０−５０：７０−５０である請求項４記載の 方法。 ６．硝酸と硫酸の比が３５−４５：６５−５５である請求項５記載の方法。 ７．動物の排泄物に酸を１−１０重量％加える請求項１−６記載の方法。 ８．動物の排泄物に酸を１−５重量％、好ましくは３重量％加える請求項７記載 の方法。 ９．動物の排泄物をｐＨ３．５−５．５、好ましくは４−５、より好ましくは４ ．１−４．３に酸性化する請求項７または８記載の方法。 １０．動物の排泄物を排泄後速やかに酸性化する請求項９記載の方法。 １１．肥料に添加剤、例えば硫酸塩、硝酸塩、カリウム塩などを添加する請求項 １−１０いずれかに記載の方法。 １２．動物の排泄物が粒状化されている請求項１−１１いずれかに記載の方法。 １３．造粒促進剤が添加されている請求項１２記載の方法。 １４．造粒促進剤がチョーク、糖密、カルボキシメチルセルロース、およびベン トナイトからなる群から選ばれた請求項１３記載の方法。 １５．粒子を真空冷却を用いて乾燥する請求項１０−１４記載の方法。 １６．粒子の乾燥動物排泄物含量が８０％以上、好ましくは８５％以上、より好 ましくは９０％以上である請求項１０−１５記載の方法。 １７．粒子が： ＮＨ４−Ｎ　１−３重量％ ＮＯ３−Ｎ　１．５−３．５重量％ 総Ｎ　５−９重量％ 総Ｐ２Ｏ３　２−５重量％ 総Ｋ２Ｏ　３−１０重量％ 含む請求項１−１６記載の方法。 １８．有機液状キャリアーを酸性化された動物の排泄物に加え、動物の排泄物と 有機液状キャリアーを含む混合物を蒸発により脱水し、液状キヤリアーを肥料か ら蒸留する前項いずれかに記載の方法。 １９．ｉ）液状有機キャリアーを動物の排泄物に添加し、ｉｉ）動物の排泄物と 液状キャリアーの混合物を濃縮し、ｉｉｉ）生成する蒸気を凝縮し、 ｉｖ）凝縮物を嫌気性処理に付し、さらにｖ）嫌気性処理からの流出液を好気的 に処理する工程を含む動物の排泄物の加工方法。 ２０．濃縮に先立って動物の排泄物を酸性化する請求項１９記載の方法。 ２１．嫌気性処理からの流出物の一部を再循環し処理用凝縮物と混合する請求項 １９または２０記載の方法。 ２２．流出物の２０−９０％、好ましくは３０−８０％、より好ましくは４０− ８０％を再循環する請求項２１記載の方法。 ２３．栄養物調製剤を凝縮物に加える請求項１９−２２記載の方法。 ２４．栄養物調製剤を窒素要求物に対し少なくとも５０ｇ／ｍ３、好ましくは６ ０ｇ／ｍ３、より好ましくは７０−８０ｇ／ｍ３加える請求項２３記載の方法。 ２５．栄養物調製剤を燐要求物に対し少なくとも１０ｇ／ｍ３、好ましくは１５ ｇ／ｍ３、より好ましくは２０ｇ／ｍ３加える請求項２３または２４記載の方法 。 ２６．栄養物調製剤が微量元素を含む請求項２３−２５記載の方法。 ２７．嫌気性処理がＣＯＤ加工収率８０％以上、好ましくは８５％以上、より好 ましくは９０％以上、例えば９０−９５％を達成する請求項１９−２６記載の方 法。 ２８．嫌気性処理においてスラッジがアルコール製造及び／又は紙の製造からの 廃液の処理からの誘導物である請求項１９−２７に記載の方法。 ２９．スラッジかＣｎ脂肪酸（ｎ≧２）の分解に適したものである請求項２８記 載の方法。 ３０．嫌気性処理から誘導される流出物が脱窒素ユニット内で脱窒素され、窒素 化ユニット内で窒素化され、窒素化ユニットからのスラッジ流入混合物の一部が 脱窒素ユニットに再循環される請求項１９−２９記載の方法。 ３１．スラッジ流入混合物に対する再循環比が１０−３０、好ましくは１５−２ ５、例えば２０になる請求項３０記載の方法。 ３２．粗凝縮物を流入物に加える請求項３０−３１に記載の方法。 ３３．流入物が祖凝縮物を１−２０％、好ましくは５−２０％、より好ましくは １０−１５％含む請求項３２記載の方法。 ３４．窒素化ユニットからのスラッジが流入物と予め混合されている請求項３０ −３３記載の方法。 ３５．処理収率が９０％以上、好ましくは９５％以上、例えば９７−９９％ＢＯ Ｄである請求項３０−３４記載の方法。 ３６．ｉ）動物の排泄物を濃縮し、 ｉｉ）形成された蒸気を凝縮し、 ｉｉｉ）有機化合物を製造することのできる徴生物を凝縮物に加え、ｉｖ）微生 物によって製造された有機化合物を凝縮物から分離することを特徴とする有機化 合物、例えばアミノ酸の製造方法。 ３７．動物の排泄物を分画的に凝縮し、アンモニア・リッチの第一凝縮物と有機 化合物リッチの第二凝縮物を得る請求項３６記載の方法。 ３８．動物の排泄物をｐＨ５−７、好ましくはｐＨ６−７で濃縮する請求項３６ または３７記載の方法。 ３９．形成された凝縮物が濃縮される請求項３６−３８記載の方法。 ４０．添加剤が基質に加えられる請求項３６−３９記載の方法。 ４１．添加剤がビタミン、金属、ミネラル、増嵩剤、農業廃棄物を含む請求項４ ０記載の方法。 ４２．第一反応機内に微生物を入れ、添加剤を豊富にした媒体と接触せしめ、第 一反応機内で増殖した微生物のバイオマスを第二反応機内で凝縮物と接触させる 請求項３６−４１記載の方法。 ４３．第一反応機内に微生物を仕込み添加剤が豊富な凝縮物と接触させる請求項 ４２記載の方法。 ４４．凝縮物が炭素源５−２０ｇ／１および窒素源０．５−５ｇ／１を含む請求 項３６−４３記載の方法。 ４５．生成される有機化合物がアミノ酸である請求項３６−４４記載の方法。 ４６．アミノ酸がＬ−リジン及び／又はＬ−メチオニンである請求項４５記載の 方法。 ４７．徴生物がアンスロバクター、ブレビバクテリウム、コリネバクテリウム、 バチルス、エシェリヒア、ミクロバクテリウム、マイクロコッカス、およびシウ ドモナス属の種を含む請求項３６−４６記載の方法。 ４８．ｉ）動物の排泄物を濃縮し、 ｉｉ）形成された蒸気を凝縮し、 ｉｉｉ）揮発性有機化合物を凝縮物から分離することを特徴とする動物の排泄物 から揮発性有機化合物の製造方法。 ４９．揮発性有機化合物を液体抽出法によって凝縮物から除去する請求項４８記 載の方法。 ５０．抽出剤が有機アルキルフォスフィンオキシドである請求項４９記載の方法 。 ５１．抽出剤がトリアルキルフォスフィンオキシドである請求項５０記載の方法 。 ５２．抽出剤がトリオクチルフォスフィンオキシド、トリヘキシルフォスフィン オキシド、セカンダリーーブチルジオクチルフォスフィンオキシドまたはそれら の混合物である請求項５０又は５１記載の方法。 ５３．抽出剤が高級アルキルアミンである請求項４９−５２記載の方法。 ６４．アルキルアミンがトリアルキルアミンである請求項５３記載の方法。 ５５．トリアルキルアミンがトリオクチルアミンおよびジ−トリデシルアミンを 含む請求項５３または５４記載の方法。 ５６．液体抽出を極性溶剤の存在下に行う請求項４９−５５記載の方法。 ５７．溶剤がアルコール、ハロゲン化炭化水素、エステル、ケトンを含む請求項 ５６記載の方法。 ５８．揮発性有機化合物が結晶化、蒸留および／またはイオン交換により分離す る請求項４８記載の方法。 ５９．濃縮すべき動物の排泄物を酸性化する請求項４８−５８記載の方法。 ６０．濃縮すべき動物の排泄物が乾燥固形分が少なくとも７％、好ましくは少な くとも１１％、より好ましくは１４％以上である請求項４８−５９記載の方法。 ６１．回収されるべき揮発性有機化合物がＣ１−Ｃ５脂肪酸を含む請求項４８− ６０記載の方法。 ６２．液状キャリアーにより動物の排泄物から水分を移行して動物の排泄物を乾 燥し、液状キャリアーを蒸留により抽出し、再使用のために液状キャリアーを精 製し、動物の排泄物中に元から存在する脂肪を動物の排泄物の脂肪として分離し 、制御しながら動物の排泄物の脂肪を燃焼し、少なくとも部分的にそれによって 得られるエネルギーを加工に使用する、動物の排泄物の処理方法。 ６３．動物の排泄物の脂肪を、加工に使用する熱伝導媒体が加熱されるボイラー で燃焼させる請求項６２記載の方法。 ６４．動物の排泄物の脂肪を炎温度最大１１００°Ｃで燃焼する請求項６３記載 の方法。 ６５．燃焼空気を、ステージに供給する請求項６３記載の方法。 ６６．粉塵を燃焼後直接煙道ガスから除去し、熱伝達媒体をクリーン煙道ガスで 加熱する請求項６３記載の方法。 ６７．動物の排泄物濃縮脂肪をヂーゼルエンジンで燃焼し、冷却剤とヂーゼルエ ンジンの排ガスの熱を加工に使用する熱伝達媒体を加熱するために使用する請求 項６２記載の方法。 ６８．ヂーゼルエンジンによって生成した機械的エネルギーを、工程で運転する 電気モーターに少なくとも一部使用する電気エネルギーに変換する請求項６７記 載の方法。 ６９．排泄物脂のごとき排泄物中に存在する脂肪類を動物の排泄物から抽出する ための手段、および燃焼中、熱伝達媒体に放出された熱を伝達するための熱伝達 手段を含む排泄物脂用燃焼手段を備えた動物の排泄物処理装置。 ７０．燃焼装置が排泄物脂を供給できるバーナーおよび熱伝達媒体を流すことの 出きる熱変換器を備えた燃焼ボイラーを含む請求項６９記載の装置。 ７１．バーナーがバーナーの炎を冷却するため手段を含む請求項７０記載の装置 。 ７２．ボイラーがファイヤー・チューブ・ボイラーである請求項７０記載の装置 。 ７３．粉塵分離用防熱型壁面取り付け型サイクロンをバーナーと熱交換機の間に 装備した請求項７０記載の装置。 ７４．動物の排泄物脂から１μｍ以上の粒子を分離するための排泄物脂用濾過装 置、例えば超遠心分離機を備えた請求項７０記載の装置。 ７５．重油の燃焼に適したヂーゼルエンジンを備え、熱伝達手段が冷却液と排ガ スクーラーを備えた請求項６９記載の装置。 ７６．ヂーゼルエンジンが発電機に駆動可能に取り付けられている請求項７４記 載の装置。