JP2016527168A - 有機性廃棄物の処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機性廃棄物の処理方法に関し、詳細には有機性廃棄物から肥料、特に緩効性肥料を製造する方法に関する。また本発明は、本発明により製造された肥料、特に緩効性肥料に関する。
[発明の背景]
有機性廃棄物は、動物の副産物、植物廃棄物、食品廃棄物またはこれらの混合物である。
本発明は、有機性廃棄物を加水分解組成物と混合する工程を含む有機性廃棄物の処理方法を提供するものである。
前記方法は1つ以上の容器を含む適切な装置内で行われる。前記1つ以上の容器は、上昇機構手段により前記容器の中央領域で混合物を上方に上昇させるための機構、伝熱部材による容器の外側領域での混合物の下方移動を妨げる機構、および伝熱部材を使用して混合物内へ熱を移動する機構を備えている。また前記容器は容器内の内容物を加熱するための加熱機構を備えている。
前記上昇機構は副産物を回転自在に上昇させるための螺旋状巻上げ部材を含んでもよい。前記上昇機構および伝熱部材は、1つ以上のスクレパーのような掻き取り手段を含む共通の装置に取り付けることができ、該掻き取り手段は例えば容器壁の内部を掻き取るか、あるいは側壁から副産物または容器内の他の内容物を掻き取るように構成することができる。前記掻き取り手段は、伝熱部材と共に回転する共通の回転自在な支持部材に取り付けることができる。
前記装置はさらに処理容器を含み、該容器は、容器壁と、容器の中心領域に位置し、容器内の副産物を上昇させるように構成された上昇機構、および前記上昇機構の周囲に延在し、前記容器の外側領域に存在する金属伝熱部材を含む。該伝熱部材は、任意選択的に容器の外側領域の周囲を回転可能であり、前記容器の外側領域において副産物が下方に移動するのを妨げ、また容器の外側領域において副産物を介して熱を消散させる。
本発明の方法は、本発明による設備で実施することができる。
本発明は、有機性廃棄物を処理するための装置内で実施でき、該装置は、副産物を受け入れるように設けられた生成物入口を有する加熱容器と、水を受け入れるように設けられた水入口と、および蒸気を受け入れるように設けられた蒸気入口と、第1の加熱容器を加熱するように設けられた加熱手段と、第1の加熱容器の内容物を受け入れ、かつそれを第1および第2の成分に分離するように設けられた分離装置と、および固体成分を受け入れるように設けられた生成物入口を有する酸性化容器、および酸を受け入れるように設けられた酸入口手段を含む。前記酸入口手段は、さらに過酸化水素を受け入れるように構成されてのよい。
前記装置は,さらに酸化された副産物にマグネシウム塩を供給する手段を含むことが好ましい。
副産物のサイズを所定のサイズよりも小さいサイズの小片に変更するように作用する副産物サイズ変更処理装置を提供してもよい。
前記サイズ変更処理装置は、連続して並べられた複数の破砕機からなってもよく、原料有機性廃棄物を連続的により小さいサイズの小片に破砕するように作動することができる。
金属探知機は前記入口に設けることができ、該探知機は原料有機性廃棄物中の金属含有物を探知するように作動し、もし金属含有物が発見された場合には、副産物のサイズ変更処理装置中へ原料有機性廃棄物が装入されないように対応する信号を発生する。
前記装置は、さらに少なくとも1種の付加物を供給する装置と、さらに加熱した副産物の性質を改変するために前記付加物を該副産物に送達する手段を含むことができる。
前記装置はさらに、前記顆粒またはペレットを受け入れて包装または袋詰するように作動する包装用装置または袋詰機を含むことができる。
本発明の方法は加熱工程を含んでもよい。有機性廃棄物は例えば70℃から200℃の範囲に加熱されることができる。また有機性廃棄物は10分から60分加熱されることができる。有機性廃棄物は、微生物学的安全性を提供するために135℃で20分間、3バールの圧力下で加熱されることができる。有機性廃棄物は、有機性廃棄物または動物性廃棄物の処分および/または微生物学的安全性に関する法規に指定された時間および/または温度で加熱される。有機性廃棄物は、蒸気を該有機性廃棄物に加えることで加熱されることができるが、例えば図1の(18)または(20)に示すように蒸気は容器中に加えられる。有機性廃棄物は、例えば図1の(20)に示す加圧容器中で、大気圧よりも高い圧力で加熱されてもよい。有機性廃棄物は、該有機性廃棄物が収納された容器を加熱することで加熱される。有機性廃棄物は、図1の(22)に見られるように、前記有機性廃棄物に加水分解組成物を加えたときの発熱反応により加熱されてもよい。前記方法は、1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、または5つ以上の加熱工程を含んでもよい。各加熱工程はそれぞれ異なる容器で実施され、例えば、加熱工程は、図1の(18)、(19)および(20)の各容器において実施される。前記方法は、異なる温度または圧力で行われる2つ以上の加熱工程が含まれてもよい。加熱工程は、ゼラチンや脂肪を取り除き、有機性廃棄物を分解し、および/または有機性廃棄物からの微生物学的に安全な製品を提供するために用いられてもよい。
酸と過酸化水素の組み合わせ。これらは同時または順次有機性廃棄物に加えられる。例えば、硫酸H2SO4 50−100%(例えば95%)に、過酸化水素H2O2 5−100%(例えば30%v/v)を、硫酸溶液と過酸化水素の比率が1:1から1:10であるようにして続いて投入するかまたは混合する。または例えば、37%の硝酸(70%または比重1.42)に7%の過酸化水素(35%w/w)を続いて投入するか、混合する。
塩基、例えば水酸化カリウムKOHまたは苛性ソーダ、または、酸、例えばリン酸H3PO4または塩酸HCl、硝酸HNO3、硫酸H2SO4。
例えば、図1の(22)に示すように、容器内で1つまたは2つの加水分解工程が実施されることができる。
本発明の方法は有機性廃棄物の水切り工程を含んでもよい。有機性廃棄物の水切り工程は加水分解工程後に行われる。液体は混合物から除去されることができる。液体は脂肪および/またはゼラチンおよび/または他の成分を含み、それらは相互に分離され別々に処理されることができる。
本発明の方法はさらに、例えばマグネシウム塩などの栄養素またはミネラルを有機性廃棄物混合物中に加える工程を含むことができる。この工程は、肥料中に求められる付加的な栄養素が処理される有機性廃棄物に加えらることで、適切なバランスの栄養分を持った肥料を得ることができるので有用である。栄養素またはミネラルは、有機性廃棄物中での不足が認められている栄養素またはミネラルを提供して有機性廃棄物の不足成分を補うように選択されることができる。また栄養素またはミネラルは、処理された有機性廃棄物が肥料として用いられるであろう場所における不足分に対処するように選択されることができる。
顆粒化肥料は、カオリンのような疎水性のある固化防止剤を顆粒外面に塗布するか、または顆粒化混合物の一部として組み込んで処理するか、および/または高温の顆粒にスプレーされたパラフィン系の添加物で処理する。
有機性廃棄物は、例えばと殺場からの廃棄物、食肉処理場または食肉包装場からの廃棄物、死廃牛、動物と殺体、食物廃棄物、動物の***物、例えば牛舎の汚泥物、豚糞または牛糞、家禽ごみ、動物の敷き藁、食物市場からの廃棄物、と殺血液廃棄物を含んでもよい。有機性廃棄物は、動物系廃棄物、植物系廃棄物または動物系および植物系廃棄物の混合物であってよい。
加水分解組成物はまた、有機性廃棄物と結合している特定の成分との加水分解適合性により選択されることができる。例えば、塩基を含む加水分解組成物は、セルローズを含む有機性廃棄物の加水分解に適している。また、酸を含む加水分解組成物は、骨を含む有機性廃棄物の加水分解に適している。
本発明による方法は、水酸化カリウムKOHを用いた加水分解工程、次いでpHを中性に近づけるが、しかし混合物を顆粒にするための顆粒化処理を施すために求められる若干のアルカリ性または若干の酸性に保つように硝酸を用いた中和工程を含む。前記混合物は、焼き石膏CaSO41/2H2O、炭酸カルシウムCaCO3、酸化カルシウムCaO、または水酸化カルシウムCa(OH)2を用いて硬化される。
本発明による方法は、少なくとも1つの加熱工程及び少なくとも1つの加水分解工程を含む肥料を提供するための有機性廃棄物の処理方法であってよい。
前記少なくとも1つの加水分解工程は、酸性化加水分解有機性廃棄物を提供するための酸加水分解工程と塩基加水分解工程を含む。
酸性化した加水分解有機性廃棄物は、硫酸、リン酸および硝酸を含んでもよい。
前記石灰混合物は硬化して石灰モルタルを提供してもよい。この硬化工程の間、有機性廃棄物およびそれに加えられる付加物は、石灰モルタルに結合するか、または石灰モルタル内で硬化して、緩効性肥料を提供することができる。
石灰モルタルは、石灰、硫酸カルシウムCaSO4、炭酸カルシウムCaCO3、酸化カルシウムCaO、および/または水酸化カルシウムCa(OH)2を含み、これらは水および/または酸と反応し、固体の石灰モルタルを形成するように硬化する。石灰混合物は、石灰モルタルの特性を変えるために、さらにカオリンなどの粘土質の物質を含んでもよい。加水分解有機性廃棄物における他の成分は、石灰モルタルの成分に化学的に結合するか、または化学的に結合することなく石灰モルタルの内部に固定することで、石灰モルタルの一部となることができる。石灰モルタルを土壌内で分解することで、土壌内に石灰は放出され、さらに栄養素を提供し肥料として作用する有機性廃棄物の成分もまた土壌内に放出されることができる。
前記硬化工程は、酸性の加水分解有機性廃棄物を、酸化カルシウム、炭酸カルシウムおよび水酸化カルシウムから選択された1種と混合し、緩効性肥料を形成することを含んでもよい。
前記硬化工程は、酸性混合物を酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムと混合し、緩効性肥料を形成することを含んでもよい。
酸性混合物、酸化カルシウム、水酸化カルシウムおよび/または炭酸カルシウムの比率は、前記緩効性肥料製品がややアルカリ性になるように調整されてよい。
本発明の方法は、前記緩効性肥料に抗菌性を与えるために1種以上の静真菌剤を付加する工程を含んでよい。
本発明の方法は、前記緩効性肥料に除草性を与えるために1種以上の除草剤を付加する工程を含んでよい。
本発明の方法は、緩効性肥料を処理、例えば、緩効性肥料のペレット化、顆粒化、圧力成形又は粉末化による処理する工程を含んでよい。
本発明のさらなる局面では、肥料を硬化する或る比率の石灰モルタルを含む緩効性肥料が提供される。
前記緩効性肥料は、やや酸性の土壌中で1から6か月の間、1から4か月の間またはから2から3か月の間に分解することができる。例えば、土壌はpH5からpH7でよい。
組成物が提供されることができる。
本発明のさらなる局面では、本発明の方法により取得される、または取得可能な
肥料組成物が提供される。
図1に示されるように、有機性廃棄物を処理するための装置は、原料の有機性廃棄物を受け入れる入口10を含む。入口10には、原料の有機性廃棄物中の金属を探知し、混入金属の探知を知らせる制御信号を発信する金属探知器12を備える。入口10は、原料品を適切な寸法(サイズ)の小片にするように配置された、粒子定寸モジュール、この場合は破砕モジュール14につながっている。本実施形態では、破砕モジュール14は、原料の有機性廃棄物を所定の寸法(本実施例では150mm)よりも小さい寸法の小片に破砕するように配置された第1の破砕装置、および原料の有機性廃棄物をさらに小さい小片(本実施例では40mmより小さい)に破砕するように配置された第2の破砕装置を含む。スクリューコンベアであるコンベア16は、粉砕された製品を破砕モジュール14の出口から18、20、22の3つの加熱容器のうちの第1の容器18に搬送するように配置される。
原料の骨は、粉砕モジュール14に導入され、40mmより小さい寸法の小片に粉砕される。粉砕されたものは、該粉砕モジュール14から第1容器18に搬送される。制御装置34は容器18に導入される製品量をモニターし(例えばロードセルを用いてその重量を測定する)、指定された量が容器内に入った場合には製品の搬送を停止する。前記制御装置34はまた、容器18中への水および蒸気の導入を制御し、かつ容器18を必要な温度に加熱するように設けられる。前記骨と水の混合物は、約95℃まで加熱され、有機性廃棄物のスラリーを形成し、次いでそれは分離容器36に搬送される。
第3の加熱容器22は、スラリーにさらに付加物を送達するために設けられた付加物入口を含む。これらの付加物は、特定の使用と使用場所に合致した固体スラリー粒子のミネラルまたは栄養含有物を調整する適切な含有物である。従って付加物は、固体スラリー粒子の多量栄養素ベースおよび/または微量栄養素ベースを、例えば異なる土壌または地盤条件に適合するために、あるいは特定の型の農作物に最適の栄養素を提供するために変更するよう制御することができる。
温度と反応時間の好ましい範囲
操作温度範囲:ペースト状骨の開始温度を10℃から100℃にし、加水分解工程後の終了温度を100℃から200℃にする。
湿潤ペースト状骨と酸と過酸化水素の質量割合は5−20:5:1(湿潤ペースト状骨:酸:過酸化水素)、例えば13.5:5:1(湿潤ペースト状骨:酸:過酸化水素)である。
広範囲の処理時間―1分から30分であり、例えば、処理時間を5−10分とすることができる。
骨蒸解のための、濃縮硫酸と過酸化水素の好ましい割合は1:5であるが、他の廃棄流では異なる。
30%より大きい場合には爆発の危険性があるが、使用される濃縮過酸化水素は30%w/v(重量/体積)であり、濃縮度は5−100%w/vの間である。
過酸化物塩基
濃縮水酸化アンモニウム、および/または水酸化カリウムおよび/または過酸化水素をともなうナトリウムの広範囲は、0.880s(比重)の水酸化アンモニウム(アンモニア溶液)および30%の過酸化水素溶液を使用して、1:1から1:10である。
概要―血液成分を水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを用いて加水分解する。得られた溶液は、溶解され、加熱処理され、加水分解された血液成分を含む酸と塩基を使用する溶液に基づき、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムを形成する硝酸または硫酸を使って中和する。
100gの凍結血液に30gの水を添加して沸騰させる(血液が新鮮で凍結していない場合には水は不要)。註記―図1に使用した凍結血液を溶解したものを示す。
硝酸カリウムを含む溶液は、溶解し加水分解した血液を含む。
リン酸を使用して酸性加水分解(他の酸−硝酸または硫酸も使用できる)し、次に水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを使用してアルカリ加水分解を行う。得られた混合液は硫酸または硫酸を使用して中和する。
水酸化カリウムはK含有量と加水分解のバルク含有量を増やす。
およその質量比率は、42(家禽ごみ):100(水):2(リン酸):6.6(水酸化カリウム)または4.7(水酸化ナトリウム):8.0(硝酸)である。
150mlの水を加えて、次に混合し、図6に示すような適切で効果のあるペーストを形成した。
H3PO4 + 3KOH→Na3PO4 + 3H2O
3.00gのリン酸(0.0306モル)は、0.0918モルの水酸化カリウム5.14gを必要とし、次にpHを14まで上昇させるために、5gのKOHの添加を必要とし、さらに加水分解された脂質/タンパク質/核酸など(合計でKOH10g)を必要とする。多くの熱を展開するNaOHも使用される(少なく要求される−7.14g)。
17gの70%硝酸(比重1.42)を使用して中和化する。
得られた混合物は、アルカリ、硝酸カリウム、リン酸カリウムを含む甘く(糖蜜型の匂い)褐色のペーストおよび装置への取り込みに適した家禽ごみの全ての成分を含む。
水酸化ナトリウムは血液または家禽ごみの加水分解と、それに続く硫酸を使用した中和に有用である。例えば、約90℃で加水分解するためには100gの血液は5gの水酸化ナトリウムを必要とし、次に3.6ml(6.63g)の濃縮硫酸を使用して中和し、そして所望のレベルにpHを調整する。
1.有機性廃棄物を加水分解組成物と組合わせる1つ以上の工程からなる前記有機性廃棄物を処理する方法。
2.さらに加熱工程を含む段落1に記載の方法。
3.前記有機性廃棄物は70℃から200℃で加熱される段落2に記載の方法。
4.前記有機性廃棄物は10分から60分加熱される段落2または段落3に記載の方法。
5.さらに前記有機性廃棄物の脂肪および/またはゼラチンからなる液体を除去する工程を含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
6.加水分解組成物は、酸および過酸化水素;強塩基および過酸化水素;塩基;酸;または過酸化水素からなる前記いずれか1つの段落に記載の方法。
7.さらに有機性廃棄物を50mm未満の小片にするサイズ変更処理工程を含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
8.酸と塩基を混合物に添加してpHをほぼ中性にする中和工程さらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
9. 前記混合物にミネラルまたは栄養素を添加する工程をさらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
10.前記有機性廃棄物の混合物を乾燥することをさらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
11.炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム半水和物および/または酸化カルシウムなどの硬化剤を前記混合物を硬化するために適切な量を前記有機性廃棄物に添加することをさらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
12.硬化した有機性廃棄物を40mm未満の小片に再びサイズ変更処理するための工程をさらに含む、前記いずれか1つの段落に記載の方法。
13.1つ以上の不快な含有物を前記有機性廃棄物の混合物に添加することをさらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
14.前記有機性廃棄物の混合物をペレット化あるいは顆粒化する工程をさらに含む前記いずれか1つの段落に記載の方法。
15.前記有機性廃棄物を処理する方法は、肥料を製造する方法である前記いずれか1つの段落に記載の方法。
16.前記いずれか1つの段落に記載の方法により得られる有機性廃棄物組成物。
17.前記いずれか1つの段落に記載の方法により得られる肥料組成物。
Claims (26)
- 緩効性肥料を提供するための有機性廃棄物を処理する方法であって、該方法は加水分解された有機性廃棄物を提供するための少なくとも1つの加水分解工程と緩効性肥料を提供するための硬化工程を含む方法。
- 前記少なくとも1つの加水分解工程は、酸性化加水分解有機性廃棄物を提供するための酸加水分解工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加水分解工程は、酸性加水分解有機性廃棄物を製造するための酸加水分解工程および塩基加水分解工程を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加水分解工程は、有機性廃棄物を加水分解するためのおよび酸性化加水分解有機性廃棄物を製造するための、硫酸および/または硝酸および/またはリン酸を使用する酸加水分解工程を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加水分解工程は、有機性廃棄物を加水分解するためのおよび酸性化加水分解有機性廃棄物を製造するための、硫酸を使用した酸加水分解工程を含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、前記酸性化有機性廃棄物のpHをpH7未満にするための任意の酸性化工程を含む、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、前記酸性加水分解有機性廃棄物を石灰混合物と混合することで、前記酸性化加水分解有機性廃棄物の混合物を硬化する工程を含む、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記散布用石灰混合物は、石灰モルタルを形成する化合物または組成物である、請求項7に記載の方法。
- 前記石灰混合物は、石灰、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウムおよび/または水酸化カルシウムである、請求項7または8に記載の方法。
- 前記石灰混合物はさらに、カオリンなどの粘土質の物質を含む、請求項7乃至9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記散布用石灰混合物は、石灰モルタルに前記加水分解有機性廃棄物を結合させて硬化するか、あるいは前記石灰モルタル中で硬化して緩効性肥料を提供する、請求項7乃至10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記石灰混合物は、風雨に曝されたままであるかまたは土壌中に存在する場合には、1から9ヶ月の期間に亘って分解する石灰モルタルを提供するように構成される、請求項7乃至11のいずれか1項に記載の方法。
- さらに前記酸性化加水分解有機性廃棄物の前記組成物を考慮して、前記石灰混合物の組成物を調整する工程を含み、前記加水分解有機性廃棄物と石灰混合物は、特定の条件下で所望の期間に亘り土壌中で分解する緩効性肥料を提供する、請求項7乃至12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記酸性化加水分解有機性廃棄物の量に比較した前記石灰混合物の量は、より早くまたはより遅く分解する肥料を提供するためにおよび/またはより高いまたはより低い中性化値を持つ肥料を提供するために調整される、請求項7乃至13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記混合物の量は、前記酸性化加水分解有機性廃棄物の量の10%から50%である、請求項7乃至14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記硬化工程は、緩効性肥料を得るために、前記酸性化加水分解有機性廃棄の混合物を酸化カルシウム、炭酸カルシウムおよび水酸化カルシウムから選ばれた1種以上と混合することを含む、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記緩効性肥料に適切な栄養素を提供するために、前記方法の何れかの段階において1種以上のミネラル付加する工程をさらに含む、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記緩効性肥料に所望の性質を付与するために、殺菌剤、殺虫剤、除草剤および/または不快な化合物の1種以上を付加する工程をさらに含む、請求項1乃至17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記緩効性肥料を、例えばペレット化、顆粒化、加圧成形、または粉末成形のような加工処理する工程をさらに含む、請求項1乃至18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記肥料を、バクテリア、真菌、胚珠、殺菌剤、殺虫剤、除草剤、ペスト防止剤、および/またはさらに不快な化合物の1種以上を含む被覆剤で被覆する工程をさらに含む、請求項1乃至19のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から20のいずれか1項に記載の方法により提供される緩効性肥料。
- 前記肥料を硬化するために石灰モルタルの割合を含む緩効性肥料。
- 10%乃至70%の範囲の石灰モルタルを含む請求項22に記載の緩効性肥料。
- 前記モルタル石灰が土壌中での分解に1乃至9か月を要する、請求項22または23に記載の緩効性肥料。
- 前記石灰モルタルと結合するか前記石灰モルタル内で硬化する、1種以上の殺菌剤、1種以上の殺虫剤、1種以上の除草剤、1種以上の害虫駆除剤および/または1種以上の不快な化合物をさらに含む、請求項22乃至24の何れか1項に記載の緩効性肥料。
- 前記肥料は、1種以上のバクテリア、1種以上の真菌胞子の菌株、1種以上の殺菌剤、1種以上の除草剤、1種以上の害虫駆除剤および/または1種以上の不快な化合物を含む被覆剤で被覆する、請求項22乃至25の何れか1項に記載の緩効性肥料。
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