JPH06509986A - 有機物の分解方法 - 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】 有機物の分解方法 本発明は、有機物の分解方法、特に下水または汚水を気体生成物に分解する方法 に関する。

好気性または嫌気性微生物分解は、有機廃棄物、例えば下水（汚水）または産業 廃水を精製するための好ましい手段である。この技術の主な欠点は、「汚泥」の 生成にある。この汚泥は固形物の懸濁液であり、恐らく大部分は有機物を分解す る微生物のバイオマスであって、その分解過程において量が増える。汚泥揮発性 懸濁固形物（ｖｏｌａｔｉｌｅ　５ｕｓｐｅｎｄｅｄ　５ｏｌｉｄｓ；　ＶＳＳ ）の生成は、好気性条件下では化学的酸素要求量（ＣＯＤ）ｌ　ｋｇに対して０ ．４ｋｇを越えることがあり、また嫌気性条件下ではその量の半分にまでになる ことがある。汚泥は、日常的に陸または海に投棄することにより処分されている 。現在、環境への悪影響のために、汚泥の投棄は次第に禁止されるようになって きている。従って、汚泥処理の新技術か早急に必要とされている。

本発明者らは、低温段階（中温性生物段階）と高温段階（好熱性生物段階）とか らなる循環式分解方法を開発した。本発明の方法において、二つの処理段階を交 互にかつ循環式に操作すると、各段階から生じた懸濁固形物が次の段階で消化さ れやすく、かつ次の段階のための代謝基質を形成しやすく、これによって有機物 を完全に気体生成物に分解することかでき、従って固形排出物の生成を避けるこ とか可能である。

ニューヨークのある下水処理場（Ｊｏｕｒｎａｌ　ＷＰＣＦ、　Ｖｏｌ、　５７ ．　Ｎｏ、　２．　ｐａｇｅｓ　＋１６−１２１）は、二つのケモスタット（恒 成分培養槽、ｃｈｅｍｏｓｔａｔｓ）を直列に連結し、一方を好熱性生物条件下 で運転し、他方を中温性生物条件下で運転し、固形排出物の一部を循環させる下 水処理方式を提案している。しかし、全ての生物燃焼を達成できるという示唆は なく、固形排出物の大部分を海に投棄しなけらばならなかった。

同様に、米国特許第４５８２６０７号には、効率的に沈降しうる形の活性汚泥を 生成させるために推奨される類似の方式が記載されているが、ここにもまた、バ イオマスを完全に分解できるという示唆はない。

本発明によれば、水性懸濁液および／または水溶液中の有機物に、中温性生物消 化および好熱性生物消化を交互にかつ循環して施し、中温性生物段階において、 該有機物および存在している好熱性微生物を少なくとも部分的に消化し、また好 熱性段階において、該有機物および存在している中温性微生物を少なくとも部分 的に消化し、そして有機物が実質的に完全に気体分解生成物に変化するまで該循 環処理を続けることを特徴とする、有機物の分解方法が提供される。

このようにして、微生物消化段階の交互のサイクル（これは［バイオサイクル（ ｂｉｏｃｙｃｌｅ）Ｊと呼ばれる）によって、有機物を完全に分解して揮発させ ることができる。汚泥からの有機物のこの完全な除去は、無機残留物のみへの減 少という結果をもたらす。

好熱性生物段階および中温性生物段階は、それぞれの微生物の集団または固体群 （ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）に適する温度で行われる。より低い温度の中温性生物 段階は１０〜５０°Ｃ１好ましくは３０〜４０°Ｃ１より好ましくは３７℃以上 の温度で行われ、好熱性生物段階は４０〜１０５°Ｃ１好ましくは７０〜９０℃ 、より好ましくは８０°Ｃの温度で行われる。このように、二つの段階のサイク ルにおいて、物質は、前の段階からの生物を不活性化するのに充分な温度シフト を受ける。このシフトは一般に２０〜７０°Ｃの範囲、好ましくは４０°Ｃであ るが、これは少なくとも一部は、例えば周囲温度を含む他の操作条件により、ま た第一段階における病原菌の低温殺菌時間により決められる。

二つの消化段階は、醗酵容器中で好適に行うことができ、沈降を避けるために、 懸濁細胞か培地と絶えず接触している状態に保つことが望ましい。このような目 的に適した典型的な容器は、本発明者らの同時継続中の国際特許出願ＰＣＴ／Ｅ Ｐ９１１０１３２３号（１９９１年７月１２日出願）に記載されているものであ る。その内容は参考のため本明細書に含められる。この容器において、主醗酵タ ンクは中央の垂直パネルによって分割されており、気体の流れが培地を、容器の 長さく高さ）に沿っ−で縦方向に移動させ、またこの流れに対して垂直方向に循 環移動させる。このような容器は、好都合には、消化段階にとって最適な反応条 件を保持しなから規模を拡大するために、別々に、あるいは並列または直列に組 合せて設けることかできる。好適な他の典型的な容器は、本発明者らの同時継続 中の英国特許出願第９２０９１７５．０号（１９９２年４月２８日出願）に記載 されている。

その内容は参考のため本明細書に含められる。この容器においては、上記の型の 容器に、さらに横断じゃま板が備えられている。

好熱性生物段階は、典型的には好気性様式で操作されるが、中温性生物段階は、 好気性または嫌気性のいずれの様式でも操作できる。好気性様式では、有機物は 二酸化炭素に分解され、このような過程は［生物燃焼（ｂｉｏｃｏｍｂｕｓｔ　 １ｏｎ）Ｊと呼ばれる。嫌気性様式での操作は、メタン生成分解を可能にする。

嫌気性様式は、特に存機廃棄物が高度に濃縮されている場合、例えば動物の排出 物および農作物残滓に適用できる。

好気性中温性個体群の生物は、下水（汚水）浄化のための活性汚泥法に特色の好 都合に得ることかできる。嫌気性中温性個体群には、典型的にはグラム陰性細菌 およびグラム陽性細菌が含まれ、痕跡量の酸素を除去するのに役立つ嫌気性細あ る。好熱性生物段階のための接種材料は、例えば堆肥からの生物を培養すること により発育させることができる。

本発明のもう一つの観点によれば、１個または数個の第一段階タンクの出口手段 か、１個または数個の第二段階タンクの入口手段に連結されている一方で、該第 二段階タンク（１個または数個）の出口手段が第一段階タンク（１個または数個 ）の入口手段に連結されており、該タンクのそれぞれに、その出口からその入口 に液体をリサイクルさせるための手段およびその中の温度を独立して制御するた めの手段が更に備えられている組み立て物からなる、有機物を段階的に分解する ための装置か提供される。

最も単純な組立物において、１個の第一タンクが、１個の第二タンクに上記のよ うに連結されている。しかし、異なる容積の液体を二つの段階で処理することを 可能にするために、多数の第一タンクを１個または数個の第二タンクと並列に連 結するか、あるいはその逆も可能である。また、本発明の方式を多段階工程で行 うことも可能であり、第二段階からの流出物の少なくとも一部を、最初の第一段 階タンク（そこから物質が第二段階に入る）に返送することができ（２個だけの タンクを用いる場合）、あるいは第一段階タンクおよび第二段階タンクに返送す ることができ（３個以上のタンクを用いる場合）、所望によりサイクルを繰り返 すために物質を最初のタンクに返送してもよい。

この方法は、交互に操作され、好ましくは別個の容器中で行われる２個の好熱性 生物段階と、２個の中温性生物段階とからなる４段階法として作詞に行うことが できる。

この方法はまた、１個の容器中で、温度および他の条件を継続的に変化させて行 うことかでき、必要に応し、温度か変わったときに新たな生物の接種材料を添加 することができる。このような場合、所望の数の段階が完結した後、培養物を沈 降させ、液体を系から取り出し、固形物は、分解用の新たな廃棄物と共に次のサ イクルを行うために保留される。

本発明による方式の全ての態様において、新たな接種材料は、各醗酵段階の初め に、例えば部分的に消化された汚泥のリサイクル、または別の接種材料培養容器 からの接種材料の添加により加えられる。

水を除去することか望ましい場合は、活性バイオマスからなる最終懸濁固形物を 濃縮し、液体を透明にするために、最終容器からの流出物を沈降装置、例えば沈 降タンクに送ることができる。沈降固形物を、新たな基質と共に消化するために 、第一反応容器の入口に返送することによってサイクルは完結し、透明化液体は 系から取り出される。

この方法は、水性培地中で、有機物の完全燃焼と同等のことを達成する環境許容 性のバイオテクノロジーである。更に、好熱性生物段階の高い温度は、化学的エ ネルギーを熱として回収するのを容易にする。

この方法は、プラグ流れ（ピストン流れ）様式で、バイオマスをリサイクルさせ ながら、バッチ方法として、または完全に混合した（攪拌式タンクまたはケモス タット）連続的培養方法として行うことができる。一般に、ケモスタット型醗酵 装置にはプラグ流れ醗酵またはバッチ醗酵が好ましいが、好熱性生物段階および 中温性生物段階が交互に行われる４個以上のケモスタットのサイクルは、プラグ 流れ条件に匹敵しつる。

本発明による分解方式の概要ダイヤグラムを、添付の図１〜８において説明する 。図１〜４は、２段階方式を示し、図５〜７は、４段階方式を示し、図８は、１ 容器方式を示す。

２段階方式において、図１に示す好気性系は、ｌサイクルで操作される２個の分 解容器または２組の容器１１および１２からなっている。これらの醗酵装置は、 プラグ流れ様式で操作されることか好ましいが、完全混合連続的培養（ケモスタ ット様式）を用いることもできる。下水（汚水）１３は第一段階１１に供給され 、この好気性消化装置には空気または酸素供給管２１が備えられており、そこか ら流出するガスは流れ２２に出てくる。これは中温性生物段階であり、このため に好ましい温度は２３°Ｃであるが、１５〜４０″Ｃの範囲の温度であってよい 。中温性生物段階は、分離された汚泥１４の一部を接種材料として作用させ、か つバイオマス濃度を高めるためにフィードバックする活性汚泥法の原理に基づい て操作される。分離装置１５は、出てきた汚泥３５を濃縮し、透明な流れ＋６（ これは系から出ていく）および汚泥流れ１７（これは懸濁固形物の濃縮物である ）を生成するのに用いられる。過剰の汚泥Ｉ８は、好気性好熱性生物段階Ｉ２に 供給される。この段階は好ましくは８０°Ｃて操作されるが、可能な範囲は約６ ０〜１゜５°Ｃである。好熱性生物反応器にも、空気または酸素供給管２１が備 えられており、流出ＣＯ７は、流れ２２を経て出てくる。好熱性生物段階は、好 都合には、自己加熱によってその温度を保つことができる。好熱性生物段階１９ がら出てくる培養物の一部は、接種材料として作用させるために入口にフィード バックされる。残りの好熱性培養物２ｏは、中温性生物段階に返送され、そこで は好熱性生物段階由来のバイオマスが下水と共に消化される。好熱性生物段階培 養物２ｏは、中温性生物段階に供給する前に冷却することができる。下水を好熱 性生物段階に供給する速度は、醗酵装置への最大酸素移動速度によって定められ る。下水および汚泥の必要な供給量および酸素移動速度の実施例を以下に示す。

中温性生物段階および好熱性生物段階の同様なサイクルは、下水（汚水）以外を 起源とする有機物、例えば食品産業廃棄物、動物糞尿、都市固形廃棄物および生 物分解可能なプラスチック廃棄物を生物的に酸化するためにも使用できる。廃棄 物か濃縮された状態にある場合には、この廃棄物を好熱性生物段階に直接に供給 し、中温性生物段階の流出物を好熱性生物段階の流出物と共に供給することが有 利である。

あるいは、濃縮廃棄物、例えば家畜の糞便廃棄物のためには、好気性中温性生物 段階を、メタンを発生する嫌気性中温性生物段階て置き換えることができる。

好適な分解方式を図２に示す。この図において、消化装置２９で生じたメタン発 生汚泥は分離されて、好気性好熱性生物段階で分解され、そこからの流出物は、 嫌気性様式に保持されている中温性生物段階に返送される。

図２において、中温性生物消化容器２９には、ガス流れ出口２５が備えられてお り、生成したメタンがこの流れに出てくる。中温性生物段階２９から出てくる液 状流出物２３のフラクションは、中温性生物段階の入口にフィードバックされる 流れ１４中の固形物を濃縮するために、分離装置１５に送られる。分離装置から の上澄み液流出物２６と一緒にされた流出物の残り２３は、流れ２４を介して好 熱性生物消化装置１２に送られる。中温性生物段階からの流出物２３中の液体は 多くの溶解有機物、主として脂肪酸を含んでおり、好熱性生物段階における消化 によって除去される。好熱性生物消化装置１２からの流出物の一部は流れＩ９に リサイクルされる。１２からの流出物の残りは、もう一つの分離装置１５に送ら れ、そこから濃縮固形物の流れ２８が出てくる。この流れ２８は中温性生物段階 にフィードバックされる。

流れ１６または２７中に回収された浄化水性流出物は、下水中に存在している無 機元素の塩を合作している。必要ならば、これらの元素、特にＮ、ＰおよびＫを 下流で回収することができる。

本発明の方法の他の態様においては、反応条件を変更することができる。このよ うな一つの態様において、水性培地を１００°Ｃ未満の温度で沸騰させるために 、好熱性生物消化モジュールに部分減圧を適用することができ、こうして液体を 蒸発させ、懸濁固形物および池の溶解物質を濃縮し、蒸気から熱を回収すること かできる。沸騰を達成するには、減圧は６０〜８０°Ｃで１５０〜３５５　ｍｍ Ｈｇの範囲、好ましくは８０゛Ｃて３５５　ｍｍｆ（ｇか有利なことかある。こ のような第二の態様においては、約＋０５°Ｃまでの温度の過熱流れを生じさせ るために（このような温度で活性であることか知られている微生物を用いる場合 ）、好熱性生物モジュールを加圧することができる。好適な圧力は、有利には１ ０５°Ｃで７６０〜９０６　ｍｍＨｇの範囲、好ましくは９０６　ｍｍＨｇであ る。

好熱性生物消化装置の温度調節の二つの方式を、図３で説明する。熱交換器３０ は、好熱性培養物流出流れ２０からの熱を流入流れ１８に伝達する働きをする。

熱交換器３１および放熱子または熱源３２は、熱を好熱性生物消化装置へ、また はそれから伝達する働きをする。

あるいは、消化装置中の周囲圧力を、内容物が沸騰温度に達するまで低下させる ことにより、反応器中の望ましい温度、例えば３５５　ｍｍＨｇで８０″Ｃを保 持することができる。真空ポンプまたはブロアー３３は、消化装置１２中の圧力 を低下させ、溜め３４への流れを濃縮する。実際に、これは好熱性生物消化装置 を、焼却室とボイラーとを組み合わせたのと同等にする。

この方式の多様性は、醗酵装置のサイクルに追加の段階、例えば嫌気性メタン生 成窒素化段階および脱窒素化段階を含めることによって拡大することができる。

希望の生物を助長しかつ競合物を排除するために、幾つかの選択的条件、例えば 温度、ｐＨ値、基質または阻害物を各段階に適用すべきである。

２段階好気性分解の一般化モデル 以下に示す本方法の一般化モデルにより、オペレーターは、有機物の完全な生物 酸化か達成されるように、個々の処理要件に適応できるようになる。このモデル は、図４にグラフで示されている。下記の特別な例のパラメーターは、その応用 を説明するために、このモデルから導かれる。

仮定条件 消化装置は、条件が一定に保持される定常的状態にあるプラグ流れシステムとし て働く。

有機基質は好気性的に代謝され、二酸化炭素および活性バイオマスが生成され各 消化装置に供給される有機基質の濃度は、消化装置に沿つｔこ距離（こつれて線 （ｋｇ乾燥バイオマス／　ｋｇ有機基質）て活性ノくイオマスが成長し、Ｙ０７ ８（ｋｇ　Ｏｔ　／　ｋｇ有機基質）の酸素が消費される。

用語、記号および単位 Ｃ−流れ１４の流量ｂＦのフラクション。

ｄ　−流れ１９のリサイクル流量（＋−ｃ）ｂＰのフラクション。

Ｆ　＝　流れ１３の下水の流量、ｍ　２１−、−１゜Ｆ、−中温性生物消化装置 を通る液体流量、　ｍ”　ｈ−’。

Ｆｌ　−好熱性生物消化装置を通る液体流量、　ｍ３ｈ−’。

ｇ　＝　分離装置１５で達成されるバイオマス濃縮係数。

Ｈ，−中温性生物消化装置で生成した熱、ｋＪｈ−’。

■（、＝　好熱性生物消化装置で生成した余剰の熱、ｋＪｈ−’。

Ｈ，＝　好熱性生物消化装置で生成した熱、ｋＪ　ｈ　−’。

ＨＴＤ　＝　流れ１８に入る水がＴ、からＴ、”Ｃの温度に上昇するのに必要な 熱、ｋＪ　ｈ　−’　。

ｒ、。；　中温性生物消化装置の酸素要求量、ｋｇ　Ｏｔｍ−”　ｈ−’。

ｒｔ　”　好熱性生物消化装置の酸素移動速度、ｋｇ　Ｏｔ　ｍ−３ｈ−’。

Ｓ７−　下水流れ］３中の有機基質の濃度、ｋｇ　ｍ　”。

Ｓａ　−中温性生物消化装置の入口における有機物の濃度、ｋｇｍ　−’。

Ｓａ　＝　好熱性生物消化装置の入口における有機基質の濃度、ｋｇ　ｍ　−” 。

Ｓ、　＝　好熱性生物消化装置の出口における有機基質の濃度、ｋｇｍ　−”。

Ｓ、、、−温性生物消化装置の出口における有機物の濃度、ｋｇ　ｍ　”。

ＬＭ　−中温性生物消化装置中の液体の滞留時Ｍ　（Ｖ、／Ｆ、）　、ｈ。

ｔ、ア　＝　好熱性生物消化装置中の液体の滞留時間（Ｖ、／ＦＴ　）　、ｈ。

ＴＭ　−中温性生物消化装置の温度、°Ｃ０Ｔ、　−好熱性生物消化装置の温度 、°Ｃ０Ｘａ　＝　中温性生物消化装置の入口における活性バイオマスの濃度、 ｋｇ　乾燥重量ｍ−２゜ Ｘβ　−好熱性生物消化装置の入口における活性バイオマスの濃度、）ｔｇ　乾 燥重量ｍ−１゜ Ｘ７　＝　好熱性生物消化装置の出口における活性バイオマスの濃度、ｋｇ　乾 燥重量ｍ１゜ Ｘ、、−中温性生物消化装置の出口における活性バイオマスの濃度、ｋｇ　乾燥 重量ｍ１゜ ■８　＝　中温性生物消化装置の液体含量、ｍ′。

Ｖｌ　−好熱性生物消化装置の液体含量、ｍ３゜Ｙｃ　−有機基質からのバイオ マス収量、ｋｇ乾燥重量／ｋｇ基質。

Ｙｏｙ＊−酸素消費量／有機基質消費量、ｋｇ　Ｏｔ　／　ｋｇ有機基質。

故に、Ｘ、＝　ＣＸ、　（５） Ｆ、ｌＳａ　＝　ＦＳ、＋　（１−ｃ　）　ｂ　Ｆ　Ｘ　ｙ故に、Ｓα　＝　Ｓ 、＋　（１−ｃ）ｂＸ　（６）１＋ｂ ｓ、　＝Ｂｏ　／ＹＯ／Ｓ　（６ａ） 式（６）および（■９）から、 Ｓａ　”　Ｓ、　＋　（１−ｃ）ＹｃＸｕ　（７）１＋ｂ 式（１）、（５）および（７）から、 Ｘ（、＝ＹｃＳ、／（（１＋ｂ）　（１−ｃ）　（１−ＹＣ’）ｌ　（８）式（ ８）から、Ｃ＝　（Ａ−ＹｃＳ、）／Ａ　（９）ここに、八　＝　（１＋ｂ）（ ＋−Ｙ、、”）Ｘ。

中温性生物消化装置の酸素要求量は、 ｒｘｏ　＝　Ｙｏｚｓ　Ｓａ　Ｆ　（１＋ｂ）　／ＶＭ　（１０）即ち、 ７Ｍ 好熱性生物段階 Ｘｔ　＝　Ｘ６　＋　ＹｃＳβ　（１２）ｔ、ｖ＝Ｖｔ／Ｆ□ Ｆｔ　Ｘｓ＝　ｄ　（Ｉ　ｃ）ｂＦＸｙ　（１３）Ｆ、＝　（１−ｃ）ｂＦ＋ｄ 　（＋−ｃ）ｂＦ　（］　４）故に、Ｆｖ　＝　ｂＦ　（］　ｃ）（１＋ｄ）　 （＋５）Ｘβ　＝　ｄｘｔ／　（１＋ｄ）　（１６）ＦＴ　Ｓｓ　”　（Ｉ　Ｃ ）ｂＦ　（１＋ｂ）ｘ−（１７）式（１６）および（１９）から、 好熱性生物段階に要する滞留時間（ｔ、ｔ）は、酸素移動速度および酸素要求量 によって決まる。

ｔ＋　ｔ　”　Ｌ／ｌ　Ｓｓ／ｒｒ　（２１）故に、Ｖｒ　＝　Ｙ、／ｌ　５ａ Ｆｒ／ｒｒ　（２２）式（１５）、（１８）および（２２）から、Ｖ、＝　ＦＹ 、、、Ｘ、（１−ｃ）（１＋ｂ）／ｒｔ　（２３）熱の生成 この方法における熱の生成は、４６０ｋＪ１モル消費０１、即ち１４．３８ＸＩ Ｏ’　ｋＪ／ｋｇｏ、である。

中温性生物消化装置で生成した熱は、 ＨＭ＝１４．３８Ｘ１０”　ｒＭｂＶＭ　（２４）である。

好熱性生物消化装置で生成した熱は、 Ｈｆ　＝１４．３８Ｘ］０’　ｒｔ　ｖｔ　（２５）である。

水の温度を中温性レベル（Ｔ、Ｃ）がら好熱性レベル（Ｔ、℃）に高めるのに必 要な熱は、 Ｈｔｂ　＝　（１−ｃ）　ｂＦ　（Ｔｔ−ＴＭ）　４．　］　９ｘｌＯ”　（２ ６）である。

例示的計算 下記の前提が与えられている。

ｘｉ、＋＝３ｋｇ　ｍ−’；　ｇ＝１５；　ｂ＝１／１４；　Ｙｃ＝０．４；供 給下水（７）ＢＯ＝０．　２５　ｋｇ　Ｏｔ　ｍ−’；Ｙｏ／−＝０．５３４　 ；　ｄ＝０．３３３　；　Ｆ＝２５６　ｍ’　ｈ−’；ｊ、、＝５ｈ；　ｒｙ＝ １．６０ｋｇＯｔｍ−’ｈ−’＋　ＴＭ＝２０°Ｃ；ＴＴ＝８０°Ｃ０ 下記のように計算される。

Ｓ、　＝０．　４６８　ｋｇ　ｍ−’ Ｃ＝０．９３１；　５ａ＝０．５２０ｇ１−’　；Ｘａ＝２．　７９３　ｇ　ｌ 　−’　：　Ｓθ＝３３．　８　ｇｌ　−’；Ｘｓ”４．５０　ｇｌ−’　：Ｘ ？＝＋８．０　ｇｌ−’　：ＦＭ　＝２７４．　３　ｍ’　ｈ−’；　Ｖ、４＝ ］　３７１．　５　ｍ’　；Ｆｔ　＝１．　６８　ｍ’　ｈ−’；　ＶＴ　＝１ ９．　Ｏｍ’　；１、ｔ＝Ｉ　１．　３　ｈ：　ｒ、、＝３．　０５５７　ｋｇ Ｏｘ　ｍ−’　ｈ　−’　；Ｈｖ＝４３７ＸＩＯ’　ｋ、Ｊ　ｈ−’：　Ｈｙｏ ＝３１７ｋＪ　ｈ−’ｏ　Ｈｌの半分を熱交換器によりリサイクルできると仮定 して、好熱性生物消化装置での余剰熱の生成は、 Ｈ＆　＝　（４３７−０，５Ｘ３１７）ＸＩＯ’　＝２７８，５ＸＩＯ”ｋＪｈ −’である。

４段階生物燃焼 図５に示す４段階バイオサイクルは、４個の曝気プラグ流れ反応器４３．４４． ４５および４６を含んており、このために好適な設計は、本発明者らの同時継続 中の英国特許出願環９２０９１７５．０号（１９９２年４月２８日出願）に記載 されており、その内容は参考として本明細書に含められる。第一反応器４３は好 熱性生物（Ｔ）段階であり、第二反応器４４は中温性生物（Ｍ）段階てあり、第 三反応器４５は好熱性生物段階であり、第四反応器４６は中温性生物段階である 。各プラグ流れ反応器には、その段階の初めに必要な微生物接種材料を供給する ｒ段階リサイクルノ４２が備えられているが、反応器からの流出物の残りは、サ イクルにおける次の段階に入る「通過流れ」４８を構成する。第四反応器４６か らの通過流れ４８は、沈降タンクまたは他の形の沈降装置に送られ、この沈降装 置は、活性バイオマスからなる微細懸濁固形物を濃縮し、上澄み液を透明にする 。このサイクルは、全ての沈降固形物を流れ４７により第一反応器４３の入り口 にリサイクルすることによって完結する。有機物が除去された透明化上澄み液は 、沈降機から流れ１６に出ていく。図５に示されたバイオサイクルは、一つのサ イクルとして結合された二つのＴ−Ｍ　（好熱性−中温性）シーケンスからなる といわれる。

新たな基質、例えば下水汚泥は、流れ４１を通してバイオサイクルに供給される 。第四段階４６からの中温性バイオマスと一緒になった新たな基質は、第一段階 ４３における好熱性微生物による分解および成長のための基質を形成い反応器」 ３中で生成したバイオマスは、反応器４４における中温性生物消化のための基質 であり：反応器４４で生成したバイオマスは、反応器４５における好熱性生物消 化のための基質であり、反応器４５がらのバイオマスは中温性反応器４６のため の基質である。

培養物を曝気するための空気または酸素は、各反応器に入口２１から供給され、 流出ガスは、出口２２を通って出ていく。生物燃焼速度は、曝気装置が達成でき る最大酸素移動速度（ｒ　、、、、ｋｇ　Ｏｓ　ｍ　−”　ｈ−’）によって定 められる。生物燃焼速度を定める可能性のある他の原因は、不充分な汚泥基質、 あるいは段階のリサイクルへの不充分なバイオマスのフィードバックである。各 段階における滞留時間（ｈ）は、ｔ、＝Ｖ、／Ｆ、（ここに、Ｖ、（ｍりはその 段階の液体容積であり、Ｆ、　（ｍ’　ｈ′−１）は反応器を通る液体の流量で ある）によって与えられる。

酸素限定工程において、ある段階のための最小滞留時間は、ΔＳ。／ｒ、、、（ ｈ）であり、ここに、ΔＳ、はその段階のＣＯＤ　（化学的酸素要求量、ｋｇ（ Ｌ）である。望ましい滞留時間は、反応器の容積を調節することにより達成でき る。下水汚泥生物燃焼に許容される滞留時間は、好都合ならば最小時間を越えて もよい。

各段階は、その特別の基質に応して、かつ段階のリサイクルにより維持されて、 その特別な微生物個体群（集団）を増殖させる。家庭廃水汚泥を消化する際には 、好熱性生物個体群（７７〜８ｏ″Ｃ）は、主としてグラム陽性桿菌からなるが 、ある種のグラム陰性桿菌は特に第二好熱性生物段階４５中に見出される。反応 器４４および４５中に存在する中温性生物個体群は、主としてグラム陰性桿菌か らなる。

沈降タンク中で、下水汚泥の生物燃焼から得られた懸濁固形物は迅速に凝集して 沈降する。５ＶＩ（汚泥容積指数、ｓｌｕｄｇｅ　ｖｏｌｕｍｅ　１ｎｄｅｘ　 ）は、３０分間で５０　ｍｌ　／ｇ　ＤＭ　（乾燥物質）以下になる。沈降タン ク中の汚泥容積が過剰な場合には、流れ４１を通して系中に供給される新たな汚 泥の量を減らすか、あるいはバイオサイクルのＴ−Ｍシーケンスの数を増やすこ とによって、汚泥容積を減らすことができる。その逆に、沈降汚泥容積が充分に 小さい場合には、Ｔ−Ｍシーケンスの数を減らしてもよい。

系から水を除去する必要がない場合には、沈降タンクを省略することができ、反 応器に最初から液状培地を投入することで足りる。これは固形基質、例えば麦藁 をバイオサイクルに供給する場合に可能である。また、曝気によるバイオサイク ルからの蒸発（恐らく沸騰するまで減圧することにより向上できる）は、容積を 一定に保つのに充分であるかもしれない。供給物中に無機物が存在している場合 は、反応器内容物を水で時々または連続的に希釈すること、および懸濁固形物を リサイクルし、かつ流出液中の無機物の若干を除去するために、固形物分離器を 使用することが重要な場合かある。過剰量の無機物か汚泥に付着するようになる 場合には、汚泥のフラクションを放出し、次いて例えばハイドロサイクロン中て の剪断力の適用、あるいは稀硝酸または金属キレート化剤の溶液を用いる洗浄の ような化学的処理により無機物をストリップオフすることによって、無機物を除 去することかでき、その後、汚泥をバイオサイクルの第一段階にリサイクルする ことかできる。

図５には、バイオサイクルが連続的プラグ流れ工程として示されている。しかし 、各プラグ流れ段階を、プラグ流れ反応器と同じ接種材料サイズおよびプラグ流 れ反応器中の液体滞留時間（ｔ、）と等しい培養期間によるバッチ培養で置き換 えることができる。各バッチ培養の終わりに、フラクション（１−Ｄはサイクル の次の培養に送られ、後続の培養のための接種材料としてフラクションｊか残さ れる。！＆？＆に、サイクルの最終バッチ培養からの通過フラクション（１−Ｊ ）は、懸濁固形物を分離して第一バッチ培養（これも新たな基質と共に供給され る）にリサイクルすることができるように、沈降タンクに移される。通過による バッチ培養の中断が副作用を存しないと仮定すると、その結果は、プラグ流れ培 養によるバイオサイクルの結果と同しである。

図７には、４バツチ培養からなるバイオサイクルが示されており、廃棄物、例え ば新たな汚泥は、第一培養段階４９に導入され、段階４９〜５２のそれぞれの終 わりに、ストップコック５３か開放されて、培養物は次の段階に送られ、培養物 容積の１０％が次の段階のための接種材料として残される。最終段階からの流出 物は、沈降タンク１５に送られ、そこから透明化上澄み液は流れ１６を介して取 り出され、沈降タンク中で濃縮された懸濁固形物は第一段階に返送される。

バッチ培養段階によるバイオサイクルは、比較的少量の基質を処理するために、 あるいは利用できるバイオリアクターまたは廃棄物の種類がプラグ流れ培養に適 していない場合に、有用である。

好気性バイオサイクルは、生物分解可能な任意の存機物に適用できる。このバイ オサイクルは、排水汚泥の処理に特に有利である。なぜならば脱水の必要がなく 、好熱性温度か６５°Ｃ以上の場合に全ての公知の病原菌を刹滅し、かつ小さい 分散プラントでも、大きい集中プラントでも効率良く操作できるからである。他 の重要な基質は、農作物残滓、家畜廃棄物および都市固形廃棄物である。固形廃 棄物例えば麦藁または紙は、生物燃焼速度を高めるために、粉砕して微細な粉末 または懸濁液にする必要がある。

複数のＴ−Ｍシーケンスのバイオサイクル、例えば図５に示すダブルＴ−Ｍシー ケンス型は、嫌気性条件下でも、存機物の完全なバイオメタン化、即ち最終的な バイオマスを形成しないバイオメタン化を達成することができる。

図５に示すプラグ流れ培養の代わりに、完全混合ケモスタット型連続的培養で置 き換えることか可能であり、この置き換えにより、段階リサイクル４２も不必要 になる。このサイクルは、最終段階からの沈降固形物を工程リサイクル４７にリ サイクルすることによって完結する。

Ａ、＝　（＋−ｂ−Ｄ、汚泥供給量（Ｆｏ）と反応器を通過する液体流量（Ｆ、 ）との比、無次元 ｂ　＝　（＋／ｇ）、プロセスリサイクルのフラクション、無次元ｇ　＝　沈降 タンク中の固形物濃度ファクター、無次元Ｆ、＝　バイオサイクルに入る下水汚 泥流量、ｍ’　ｈ　”’Ｆ、−反応器を通過する液体流量、ｍ３　ｈ−１ｊ　− 段階リサイクルフラクション、無次元ｒ　−酸素移動速度、ｋｇ　０２　ｍ−’ 　ｈ−’、下付きのｍａｙは最大値を示すＳ　−揮発性懸濁固形物（ＶＳ）の濃 度、ｋｇｍ−’；ｓ１およびｓ２は反応器４３の初期値および最終値。

Ｓ、およびＳ、は反応器４４の初期値および最終値。

Ｓ、およびｓｌは反応器４５の初期値および最終値：ｓｌおよびＳｌは反応器４ ６の初期値および最終値。

Ｓ、−供給汚泥中の揮発性懸濁固形物（ＶＳ）の濃度、ｋｇ　ｍ−”Ｖ、＝　反 応器中の液体容積、ｍ３ 全ての基質は懸濁固形物粒子として存在しており、溶解した基質は無視しつると いう平易な仮定かたてられる。バイオサイクルにおける異なる点での各種パラメ ーターの値を、第６図に示す。

第一段階（反応器４３）の液体バランスから、Ｆ、＝　Ｆｏ＋　ｂＦ、＋　ｊＦ 、　（２７）か得られ、従って、Ｆ、＝　Ｆ、／ＡＦ　（２８）ここに、Ａｒ＝ ｌ　ｂ　Ｊ　である。

反応器中のｖＳａ度、Ｓｌ、Ｓｌ等は、基質固形物と活性バイオマス固形物との 総量である。第一段階へのＶｓ投入量（Ｆ、Ｓｒ　）は、供給下水汚泥（ＦｏＳ 、）と、プロセスリサイクル（ｂ　Ｆ　ｖ　ｇ　ｓ　Ｉ−Ｆ　ｒ　Ｓｓ　）と、 段階リサイクル（ｊＦ、ｓｔ）との総量であり、即ち、Ｆ、Ｓ、−Ｆ。Ｓ、＋　 Ｆ、Ｓｌ　＋　ｊＦ、Ｓｔ　（２９）である。

段階における滞留時間は、全ての初期基質の消化を保証するのに充分長いので、 Ｓ、は最終活性バイオマス濃度を示し、初期活性バイオマス濃度はｊｓ、である と考えられる。式２９から、 ！ｚ　＝　Ａｖ　Ｓ、＋　Ｓｓ　＋　ｊｓｔ　（３０）か導かれる。

第二段階反応器４４へのＶＳ投入量（Ｆ、Ｓ、）は、第一段階の投入量（Ｉ　ｊ ）Ｆ、Ｓｌ　と、段階リサイクルの投入量（ｊＦ、Ｓ、）との総量によって与え られ、即ち、 Ｆ、Ｓｌ　−（Ｌ−ｊ）Ｆ、Ｓｔ＋　ｊＦ、Ｓｔ　（３１）従って、Ｓｌ　−（ １−ｊ）Ｓ、＋　ｊｓ４　（３２）であり、同様に、 Ｓｓ　−（１−ｊ）Ｓｌ　＋　ｊｓｓ　（３３）Ｓｌ　＝　（１−Ｄ　Ｓｌ　＋ 　ｊｓｓ　（３４）か導かれる。

このプロセスは酸素で限定され、またＣ０Ｄ＝１．３ｘＶＳであると仮定される 。従って、各段階で必要な最小滞留時間は１．３×ΔＳ／ｒ、、、であり、ここ に、△Ｓは段階におけるｖＳの減少量である。

１容器バイオサイクル バイオサイクルは、条件、特に温度、接種材料を継続的に変えることによって１ 容器で操作することもできる。従って、一つの培養容器に新鮮な下水汚泥を仕込 み、温度を好熱性レベルに調節し、適応させた第一段階接種材料（全容積の約１ ０％）を加え、第一段階に必要な期間、好気的に培養を行う。次いて培養温度を 中温性レベルに下げ、中温性である第二段階に適する接種材料を加え、第二段階 に必要な期間、培養を行う。同様に、培養を、好熱性である第三段階および中温 性である第四段階を経て行う。第四段階の後、培養物を沈降させ、透明上澄み液 を除去し、沈降した固形物を容器中に保持する。下水汚泥を更に加えて総必要量 の言わば９０％までに増量し、温度を好熱性レベルに上げ、新たな第一段階の好 熱性接種材料（総容積の１０％）を加えて次のサイクルを始める。

所望により、各段階から培養物の一部を取り出して、添加すべき接種材料のため の空間を作ることができ、また取り出された物質は、同じタイプの次の段階のた めの接種材料を供給する種培養の基質として用いることができる。

この方法は、各段階の期間を随意に変えて最適化することが可能であるという利 点を有する。他の利点は、段階から段階へ培養物を通過させるポンプの設備を省 略できることであり、その結果経済的である。

１容器バイオサイクルは、有機廃棄物を処理し、完全なバイオメタン化により汚 泥容積をゼロに減少させる際に特に重要である。なぜならば、バイオメタン化工 程には、生物燃焼に比べてはるかに長い時間かかかるためであり、従って、各段 階間の温度または他の条件の調節により生じる一時的な妨害は、重要でなくなる ためである。豚小屋廃棄物または他の糞尿は濃縮されているので、最終段階の終 わりに透明な上澄み液の充分な分離を達成するためには、二つ以上のＴ−Ｍシー ケンスを必要とするかもしれない。

本発明のバイオサイクルに比べて、従来のバイオメタン化は汚泥有機物を約半分 に減少することができるだけであり、汚泥容積はほとんど変わらないままである 。

第８図に示すような１容器バイオサイクルの図式的な変形において、種（接種材 料）培養はタンク５６〜５９中に保持されており、各部分は、ストップコック５ ４を用いて、サイクルの適切な段階において一つの培養容器５５に送られる。

新鮮な下水汚泥は、流れ４１により培養容器に入る。この容器は、サイクルの最 終段階の終わりに懸濁固形物を沈降させるための沈降タンクとしても作用するこ とかでき、最終段階の後、上澄み液を出口６０から除去することかできる。

以下の実施例は、説明のためだけに挙げられる。

家庭廃水を完全に酸化し、汚泥の最終的生成を避けるために、循環式２段階シス テムか用いられる。図１に示すように、このシステムは、中温性プラグ流れ醗酵 槽＋１（これは、本発明者らの同時継続中の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ９１１０１３ ２３号（１９９１年７月１２日出願−の図１に示す型のものである。その内容は 参考のために本明細書に含められる）と、好熱性プラグ流れ醗酵槽１２（醗酵槽 １１に類似の型）とからなっている。各段階は好気性である。Ｂ、　Ｏ，Ｄ　が ２５０ｍｇ１−Ｉである廃水を、２５６ｍ’ｈ−’の流量で中温性生物段階に供 給しく流れ１３）、好熱性生物段階からの排出流れ２０と合併する。中温性生物 段階の容積は１．３７２ｍ２であり、液体滞留時間は５時間である。この段階は 、並列式で操作される多数の醗酵モジュール（容器）から構成されていてもよい 。醗酵槽は、１．７４モルｍ−ｈ−’の必要酸素吸収量が与えられるように曝気 される。中温性生物段階からの排出物、即ち３　ｋｇのｖＳＳ汚泥濃度を有する 流れ３５は、分離器＋５（これは全ての中温醗酵容器モジュールに共通であって よい）に送られる。

分離器により、汚泥は３ｇから４５ｇのＶＳＳｍ−１に濃縮される。透明な溶液 は２５６　ｍ”ｈ−’の流量て流れ１６に出ていく。濃縮された汚泥の一部は、 流れ１４を通して１７　ｍ’　ｈ−’の流量でフィードバックされる。過剰の汚 泥（１，２６ｍ”　ｈ−’）は流れ１８を経て、１９．０ｍ”の容積を有する好 熱性生物段階１２に供給される。この段階は自己加熱により８０°Ｃに保持され る。好熱性生物段階の酸化速度は、酸素移動速度（これは５０モルｍ−２ｈ−１ に設定される）によって限定される。好熱性生物段階からの培養物排出物の一部 （０，４２ｍ″ｈ−１）は、接種材料として作用させるために流れ１９を通して フィードバックされる。好熱性培養物の残り（１，２６ｍ２ｈ−’）は、流れ２ ０を通して中温性生物段階の入口に返送され、そこで好熱性汚泥が消化される。

中温性生物段階用の接種材料は、従来の下水浄化プラントからの活性汚泥によっ て供給される。好熱性生物段階用の接種材料は、好熱性範囲にある高い温度で堆 肥から発育させる。約１００ｇの堆肥を活性汚泥（ＶＳＳ約５０ｇ）と混合し、 ８０°Ｃて５日間以上インキュベート・されるボトルまたは振盪フラスコ中で、 水１０１００Ｏを曝気する。この培養物は、およそ５日毎に汚泥および水の量を ２倍にすることにより増量される。ｐＨは約７．５である。

好熱性生物段階の余剰熱出力（約７７　ＫＷ）　は、冷媒または排出蒸気から、 有用な温度（８０°Ｃ付近）で回収することかできる。

実施例２ 一例として、下水汚泥の生物燃焼のための、二つのＴ−Ｍシーケンスにおける４ 段階を有するバイオサイクルについて以下に記載する。用いた記号は、上記の数 式モデルに従う。汚泥基質は、ロンドンのある廃水処理場での家庭廃水の処理か ら得られた。これは、遠心分離した「汚泥ケーク」として４°Ｃで貯蔵され、必 要なときに水を加えて元に戻された。

好熱性生物段階用接種材料は、初めは、その好熱性相中にある馬糞堆肥から得ら れた。中温性生物段階用接種材料は、家庭廃水汚泥から得られた。これらの接種 材料は、処理温度で多数回の継代培養によって個々の基質に適合させた。

このバイオサイクルは、７７°Ｃの第一段階（Ｔ１）、３７℃の第二段階（Ｍｌ ）、７７°Ｃの第三段階（Ｔ２）および３７°Ｃの第四段階（Ｍ２）の二つのＴ −Ｍシーケンスを配置した４バツチ培養て構成された。ドレッシエル洗気瓶（２ ５０ｍ１容量）を、７７°Ｃの水浴中に保持される好熱性生物段階のために用い た。１５０　ｒｐｍのオービタル振盪機上でインキュベートされる振盪フラスコ （２５０ｍｌ容ｊ１）を、中温性生物段階として用いた。各培養の初期容積はｌ ００ｍ１であった。

トルラシェル洗気瓶を、噴霧機を通して３０〜４０　ｍｌ　ｍｉｎ　−’で供給 される加湿空気で曝気した。培養において僅かな蒸発か生じた（７７°Ｃて１日 当り２％、３７°Ｃてはもっと少ない）。段階の終わりに、脱イオン水を加えて 最終容積を１００ｍ１に戻した。一つの段階の終わりに、培養物を次の段階に送 った。これは、第四（最終）段階から９ｏｍｌ（フラグ’／ヨン（＋−Ｄ　＝　 ０．９　）を沈降タンク（１００ｍ１　メスシリンダー）に送り、ｌ０ｍ１の培 養物（フラクションｊ＝ｏ、Ｉ）を次の段階の接種材料として残すことによって 行われた。前の培養物のそれぞれから、９０ｍ１を次の段階に送り、次の培養の 接種材料として１０ｍ１を残した。沈降タンク中の懸濁固形物は容易に沈降し、 ３０分間で４０　ｍｌ　ｇ−’ＤＭの５ＶＩ（汚泥容積指数）を存する綿状沈澱 を形成した。透明な上澄み液のアリコート４０　ｍｌ（Ａ、−０，４）を除去し 、５０ｍ１に濃縮された残留懸濁固形物（ｇ＝２）を、第一段階にリサイクルし た。再構成された汚泥（４０ｍｌ　）を、第一段階に加えて、その容積を］００ ｍ１に戻し、基質投入物とした。通過が完了した後、培養物を再びインキュベー トした。

培養物から除去された最終上澄み液は、淡褐色で、僅かに濁っていた。上澄み液 を数時間放置すると、残った懸濁固形物が沈澱し、上澄み液は実際上透明になっ た。

種々の段階からの蒸気は、僅かな臭いを存していたか、不快臭はなかった。

このバイオサイクルは、２回のサイクル（８段階通過）において定常状態に達し 、各段階における汚泥容積は、沈降後に上昇または下降の傾向を示さなかった。

３７５回のサイクル後の、バイオサイクルの４個の段階への物質の投入量、およ びそれからの物質の排出量を、表１に示す。

表の最初の部分は、バイオサイクルが、供給した汚泥揮発性物質の９７％を生物 燃焼により除去したことを示している。これは、組合せた反応器容積４ｍ”を用 いたバイオサイクルか、■サイクル当Ｑ１．６ｍ’（約１．６トン）の液状下水 汚泥を処理することを意味している。

段階の終りに存在する懸濁固形物および各段階における物質の消費＋　懸濁固形 物と上澄み液中の溶解物との総量３９０　ｐｐｍの濃度で上澄み液に溶解してい る残存ＶＭ（揮発性物質）の３％は、従来の活性汚泥処理により容易に除去する ことができる。

全てのＤＭ（乾燥物質）およびＶＭは、実験誤差範囲内にあると考えられた。

灰分投入量の約１０％が排出物上澄み液中に現れた。懸濁固形物中の乾燥物質の 灰分含有量は、汚泥のＤＭでは１７％であったのに比べて、定常状態で２５〜２ ８％に達した。

汚泥のＣＯＤが１　、　３　×ＶＭＳｒ　ｍａｔがＩｋｇＯ，ｍ−ｈ−＋である と仮定すると、本実施例に記載のバイオサイクルは、１サイクル当り３０．３ｋ ｇの汚泥ＣＯＤ供給率で、３０．３時間の最小サイクル時間（ＴＩ、ＭＬ　Ｔ２ およびＭ２の段階において、それぞれ１５，７時間、５．１時間、８゜１時間お よび１．　４時間）を必要とする。この説明的実施例においては、最小サイクル 時間を、毎日の段階から段階への通過により、任意に４日間に設定した。

ＦＩＣ，Ｉ Ｆｌ（，２ ＦＩＣ，３ ＩＧ４ 「ＩＧ７ 手続補正帯 鳳 １、事件の表示 平成　５年　特　許　願　第５０４９３４号ＰＣＴ／ＥＰ９２１０２０００ ２、発明の名称 有機物の分解方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　パートファーム　リミテッド 国籍　英　国 ４、代　理　人　（郵便番号　１４１）住所　東京部品用区西五反田七丁目１３ 番６号五反ロー山崎ビル　６階 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」の欄７、補ｉＬの内容 別紙の通り 補正の内容 （１）　請求の範囲の全文を別紙のとおり改める。

（２）　明細書第２頁１６行の１４０〜１０５℃Ｊを１６０〜１０５°ｃ１に改 める。

（３）　明細書第３頁下から４行のｒ有機物１の前にｒ本発明により１を加入す る。

（４）　明細書第５頁１３行のｒ１５〜４０″ＣＪをｆｌＯ〜５０″ｃ１ニ改め る。

請求の範囲 １．水性懸濁液および／または水溶液中の有機物に、１０〜５０°Ｃでの中温性 生物消化および６０〜！０５°Ｃでの好熱性生物消化を交互にかつ循環して施し 、該中温性生物段階において、該有機物および存在している好熱性微生物を少な くとも部分的に消化し、また該好熱性生物段階において、該有機物および存在し ている中温性微生物を少なくとも部分的に消化し、そして有機物が実質的に完全 に気体分解生成物に変化するまで該循環処理を続けることを特徴とする、有機物 の分解方法。

２、中温性生物段階において、好熱性微生物が不活性化され、好熱性生物段階に おいて、中温性微生物が不活性化され、該不活性化が、温度シフトにより行われ ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

３、消化段階が、醗酵タンク中で行われ、物質を、該タンク間を通過させるため の手段が備えられていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載 の方法。

４、前記の方法の１サイクルが、交代する二つの好熱性生物段階と二つの中温性 生物段階とからなることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載 の方法。

５、別個の段階が別個のタンク中で行われることを特徴とする請求の範囲第４項 に記載の方法。

６、サイクルの終わりに、物質が沈降装置に送られ、これにより集められた懸濁 固形物が、もう１回のサイクルを開始するために、新たな有機物と共に第一消化 段階に送られることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の方 法。

７、各段階がプラグ流れ様式で操作され、個々の段階のそれぞれ内のバイオマス の少なくとも一部がリサイクルされることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６ 項の何れかに記載の方法。

８、各段階がバッチ様式で操作され、各段階からの培養内容物の一部が次の段階 に送られ、サイクルにおける次回のそのタイプの培養のための接種材料を形成す るフラクションが保持されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項の何れ かに記載の方法。

９、前記の方法が一つの反応器中で行われ、この容器内で温度が継続的に変更さ れ、好適な微生物が別個の各段階のための接種材料として添加され、サイクルの 終わりに上澄み液が除去され、次の分解サイクルを開始するために、新たな有機 物が残った固形物に添加されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法 。

１０、サイクルが４段階からなり、各段階が完全混合ケモスタット型連続培養の 形で行われることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

１１、好気性様式で操作されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１Ｏ項の 何れかに記載の方法。

１２、中温性生物段階が嫌気性様式で行われ、有機物のバイオメタン化が達成さ れることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１０項の何れかに記載の方法。

１３、前記の有機物が廃水汚泥、農作物残滓、家畜廃棄物、産業廃棄物、都市廃 棄物、固形廃棄物、下水汚泥または生物分解可能なプラスチック廃棄物であるこ とを特徴とする請求の範囲第１項〜第１２項の何れかに記載の方法。

土±、二つの段階間の温度シフトが少なくとも２０°Ｃであることを特徴とする 、階タンクの入口手段に連結されている一方で、該第二段階タンク（１個または 数個）の出口手段が、第一段階タンク（１個または数個）の入口手段に連結され ており、該タンクのそれぞれに、その出口からその入口に物質をリサイクルさせ るための手段、およびその中の温度を独立して制御するための手段が更に備えら れている組み立て物からなることを特徴とする請求の範囲第」項に記載の方法に れており、物質を、直列の最終タンクの出口から直列の最初のタンクの入口にリ サイクルさせるための手段が備えられていることを特徴とする請求の範囲第１養 タンク、および該微生物を反応タンクに送るための手段からなり、反応タンク中 の温度を、中温性微生物の成長に適しカリ好熱性微生物の不活性化に適する温度 から、好熱性微生物の成長に適しかつ中温性微生物の不活性化に適する温度に変 えるための手段が備えられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載国際 調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．水性懸濁液および／または水溶液中の有機物に、中温性生物消化および好熱 性生物消化を交互にかつ循環して施し、該中温性生物段階において、該有機物お よび仔在している好熱性微生物を少なくとも部分的に消化し、また該好熱性生物 段階において、該有機物および存在している中温性微生物を少なくとも部分的に 消化し、そして有機物が実質的に完全に気体分解生成物に変化するまで該循環処 理を続けることを特徴とする、有機物の分解方法。
2. ２．中温性生物段階において、好熱性微生物が不活性化され、好熱性生物段階に おいて、中温性微生物が不活性化され、該不活性化が、温度シフトにより行われ ることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．消化段階が、醗酵タンク中で行われ、物質を、該タンク間を通過させるため の手段が備えられていることを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記 載の方法。
4. ４．前記の方法の１サイクルが、交代する二つの好熱性生物段階と二つの中温性 生物段階とからなることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記 載の方法。
5. ５．別個の段階が別個のタンク中で行われることを特徴とする、請求の範囲第４ 項に記載の方法。
6. ６．サイクルの終わりに、物質が沈降装置に送られ、これにより集められた懸濁 固形物が、もう１回のサイクルを開始するために、新たな有機物と共に第一消化 段階に送られることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の 方法。
7. ７．各段階がプラグ流れ様式で操作され、個々の段階のそれぞれ内のバイオマス の少なくとも一部がリサイクルされることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第 ６項の何れかに記載の方法。
8. ８．各段階がバッチ様式で操作され、各段階からの培養内容物の一部が次の段階 に送られ、サイクルにおける次回のそのタイプの培養のための接種材料を形成す るフラクションが保持されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第６項の何 れかに記載の方法。
9. ９．前記の方法が一つの反応器中で行われ、この容器内で温度が継続的に変更さ れ、好適な微生物が別個の各段階のための接種材料として添加され、サイクルの 終わりに上澄み液が除去され、次の分解サイクルを開始するために、新たな有機 物が残った固形物に添加されることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方 法。
10. １０．サイクルが４段階からなり、各段階が完全混合ケモスタット型連続培養の 形で行われることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。
11. １１．好気性様式で操作されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第１０項 の何れかに記載の方法。
12. １２．中温性生物段階が嫌気性様式で行われ、有機物のバイオメタン化が達成さ れることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第１０項の何れかに記載の方法。
13. １３．前記の有機物が廃水汚泥、農作物残滓、家畜廃棄物、産業廃棄物、都市廃 棄物、固形廃棄物、下水汚泥または生物分解可能なプラスチック廃棄物であるこ とを特徴とする、請求の範囲第１項〜第１２項の何れかに記載の方法。
14. １４．中温性生物段階が１０〜５０℃の範囲の温度で行われ、好熱性生物段階が ４０〜１０５℃の範囲の温度で行われることを特徴とする、請求の範囲第１項〜 第１３項の何れかに記載の方法。
15. １５．二つの段階間の温度シフトが少なくとも２０℃であることを特徴とする、 請求の範囲第１４に記載の方法。
16. １６．１個または数個の第一段階タンクの出口手段が、１個または数個の第二段 階タンクの入口手段に連結されている一方で、該第二段階タンク（１個または数 個）の出口手段が、第一段階タンク（１個または数個）の入口手段に連結されて おり、該タンクのそれぞれに、その出口からその入口に物質をリサイクルさせる ための手段、およびその中の温度を独立して制御するための手段が更に備えられ ている組み立て物からなることを特徴とする、有機物を段階的に分解するための 装置。
17. １７．タンクが直列に、かつ第一段階タンクと第二段階タンクとが交互に配置さ れており、物質を、直列の最終タンクの出口から直列の最初のタンクの入口にリ サイクルさせるための手段が備えられていることを特徴とする、請求の範囲第１ ６に記載の装置。
18. １８．反応タンク、中温性微生物および好熱性微生物を別個に保持するための培 養タンク、および該微生物を反応タンクに送るための手段からなり、反応タンク 中の温度を、中温性微生物の成長に適しかつ好熱性微生物の不活性化に適する温 度から、好熱性微生物の成長に適しかつ中温性微生物の不活性化に適する温度に 変えるための手段が備えられていることを特徴とする、有機物を段階的に分解す るための装置。