JP2000026180A - 有機性汚泥の堆肥化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 汚泥を電磁波加熱して汚泥中の有害菌を
加熱殺菌した後、昇温した汚泥を水分蒸発によって冷却
することにより汚泥水分をコンポスト化の適値に低下せ
しめ、これを発酵槽を用いる機械的方法あるいは堆積、
切り返しをくり返して行う従来からの方法によって堆肥
化する。 【効果】 水分含量の高い汚泥単独でも衛生的且つ効率
的に堆肥化することができ、また、電磁波加熱後の汚泥
を造粒し、これを発酵槽で処理すれば、きわめて効率的
に好気的コンポスト発酵が行われ、粒状堆肥が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚泥の堆肥
化に関するものであり、更に詳細には、電磁波による加
熱殺菌を行った後に発酵させることによる、特に水分調
整材を用いることなく脱水汚泥のみでの効率的且つ衛生
的な堆肥化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の廃水を処理する方法として、従来
より活性汚泥法が用いられてきている。たしかに活性汚
泥法は非常にすぐれた廃水処理法ではあるが、余剰汚泥
が多量に発生し、その処理が必要である。従来より汚泥
の処理法としては、ボイラー、焼却炉、電熱線等による
外部加熱法が行われている。しかしながら、このような
焼却法によれば、ダイオキシンその他の有害物質が放出
されるおそれがあるし、汚泥は含水率が高いため焼却に
は多量のエネルギーを必要とするばかりでなく、有用な
資源のひとつでもある汚泥を何ら有効利用することもな
く無駄にしてしまっていることは歪めない。

【０００３】そこで、汚泥の他の処理法としては、発酵
槽を備えた発酵機を用いて汚泥を堆肥化する方法が提案
されている。しかしながら、汚泥の堆肥化には、生ごみ
等を混入させず、汚泥単独でコンポスト化する場合、脱
水汚泥は含水率が７５〜８５％と高いため、発酵槽へ投
入する前処理として含水率を５６〜６０％程度まで、水
分調整する必要があり、一般的には次の方法で対応して
いる。

【０００４】（１）脱水汚泥に水分調整材（おが屑、籾
殻、ウッドチップ、バーク等）を添加・混入し、含水率
を調整する方法。（図１） （２）製品コンポスト（含水率３０〜４０％）を大量に
返送、混合し、含水率を調整する方法。（図２） （３）脱水汚泥の一部をロータリーキルン等の乾燥装置
で含水率３０％程度まで乾燥した後、脱水汚泥と混合
し、含水率を調整する方法。（図３）

【０００５】しかしながら、これら従来法には次のよう
な問題点が指摘されている。 （１）、（２）の方法は、発酵槽へ投入する原料汚
泥が大幅に添加するので、発酵槽の滞留時間を確保する
ため、発酵槽容量が大きくなる。 （１）の方法は、水分調整材の確保の問題及び水分
調整材の種類により、発酵日数の増加が生じる。 （３）の方法は、汚泥乾燥設備を別途設置する必要
があるため、プラントの施設面積の増大、運転コストの
増加等が生じる。

【０００６】いずれにしても汚泥単独でコンポスト化す
るためには、水分を所定の含水率（５５〜６０％）に調
整すること、発酵槽内で汚泥を練らずに通気性を確保す
ることが重要となる。

【０００７】一方、汚泥には糞便性大腸菌、病原性細菌
その他各種の有害微生物が含有されているため、汚泥由
来の堆肥にこのような有害微生物が残留していれば、こ
れを圃場に施用したりあるいはこれを取り扱ったりした
場合、これらの有害微生物によって各種の害作用がひき
起されることが強く懸念されるし、堆肥の製造作業中に
もこのような害作用の危険性が強くつきまとう。

【０００８】通常、コンポスト化においては、発酵熱に
より発酵槽内温度が５５〜６０℃で２日間以上確保され
れば、糞便性大腸菌等は殺菌・不活化されると言われて
いるが、現実に発酵槽内の汚泥が塊をなし、内部まで均
一に加熱されなかったり、特に汚泥単独でコンポスト化
する場合、生ごみ等に比べ著しく分解される有機物量が
少ないため、発酵熱量も少なく昇温不足が懸念され、殺
菌効果は完全とは言い難い。ましてや、コンポスト化に
あたり、竪型スクリュー等による切り返し装置や攪拌翼
等による攪拌装置を備えた発酵槽を包含する発酵機を用
いる場合はもとより、オープンスペースに堆積し、必要
に応じて切返しを行う古典的なタイプの堆肥化の場合
は、特に糞便性大腸菌、病原性細菌等有害微生物の殺菌
・不活化は、二次公害を防止する意味からも、重要であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術の現状に鑑みてなされたものであって、汚泥を処理
するに当り、これを焼却処分するのではなく有効利用す
ることとし、その途として堆肥化が好適である点に改め
て着目した。そして、従来から行われている汚泥の堆肥
化における各種問題点を一挙に解決する目的で本発明は
なされたものである。

【００１０】本発明は、特に、 （１）病原性細菌の殺菌（Ｏ−１５７等の糞便性大腸菌
を含む） （２）水分調整材（おが屑、籾殻、ウッドチップ、バー
ク等）を添加しなくても堆肥化が可能。 （３）発酵槽内で汚泥を練らず、通気性を良好に確保
し、発酵及び水分低下を促進させる。ことに重点をおい
て開発したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためになされたものであって、各方面から研
究を行った結果、原料となる脱水汚泥を電磁波（マイク
ロ波）加熱したところ、内部加熱により短時間に且つ均
一に汚泥が加熱されて殺菌が確実に行われること、そし
て、このように加熱処理されて昇温した汚泥を水分蒸発
で冷却することにより、汚泥水分が低下すること、そし
て更に、このようにして得た水分低下汚泥は、特に水分
調整材を添加しなくてもそのままで、堆肥化することが
可能であり、しかもその際、堆積、切り返しによる従来
から行われているマニュアル方式の堆肥化、発酵タンク
を用いる機械化方式による堆肥化のいずれの堆肥化も可
能であるという有用新知見を得た。

【００１２】また更に研究の結果、電磁波加熱処理後の
汚泥は、容易に造粒することができ、造粒された粒状物
も、上記と同様に、特に水分調整材を添加することなく
そのままでいずれの方式による堆肥化も可能であり、特
に発酵槽を用いる機械的堆肥化においては、槽内の汚泥
は粒状を呈しているため通気性も良好で、コンポスト発
酵、水分蒸発が促進され粒状の堆肥が製造でき、また、
電磁波加熱機から発酵槽までの装置は、２４時間連続運
転ができ、コンパクトな設備を提供することができる、
という有用な新知見を更に得た。本発明は、これらの有
用な新知見に基づき、更に検討、研究の結果遂に完成さ
れたものである。

【００１３】以下、粒状堆肥の製造を例にとって、図４
を参照しながら本発明について詳述する。

【００１４】本発明において、原料となる汚泥として
は、し尿処理汚泥、農業集落排水汚泥、浄化槽汚泥、下
水汚泥、その他有機性汚泥がすべて使用可能である。

【００１５】原料となる汚泥１は、汚泥脱水機により水
分を６０〜９０％、好ましくは７０〜８５％程度まで脱
水処理された後、汚泥ポンプ２へ供給される。汚泥ポン
プにより加圧された汚泥は、配管の先に設置された成型
ノズルより、所定の厚み、幅の長方断面に成型され定量
的に吐出し、電磁波加熱装置３のベルトコンベア上に乗
り、加熱オーブンへと送られる。ベルトコンベアとして
は、テフロン加工した布製の材料等、電磁波加熱装置に
おいて使用可能な材料で製造したものが使用される。ま
た、このようなベルトコンベアのほか、その他の搬送手
段も適宜使用可能である。

【００１６】ベルトコンベア上の脱水汚泥は、加熱オー
ブン内で、発振器より供給されるマイクロ波により、汚
泥自体が発熱体となる内部加熱が行われ、均一に加熱さ
れる。マイクロ波加熱による加熱時間は２〜２０分、好
ましくは５〜１０分程度で、昇温温度は８０℃以上で１
分間以上、好ましくは８５℃以上で２分間以上の加熱を
行い、Ｏ−１５７を始めとする病原性細菌の殺菌を行
う。使用する電磁波加熱法は、マイクロ波加熱の外、
０．５ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ、好ましくは２ＭＨｚ〜数
１０ＭＨｚの高周波電界を用いて加熱する誘電加熱も可
能である。

【００１７】加熱オーブンで加熱殺菌された汚泥は破砕
機４へ送られ、破砕しながら空気で冷却されると同時に
水分が蒸発し、汚泥中の水分が低下する。４０〜５０℃
まで温度低下した汚泥を混合機５へ送り、種汚泥供給機
６より定量的に供給される水分４０％以下の製品堆肥と
混合しながら、さらに温風を供給し発酵に適した汚泥水
分まで低下させる。温風の供給は、送風機１３及び温風
発生機１４を用いて行う。

【００１８】汚泥発酵の種菌付けとして、上記のように
水分４０％以下、好ましくは２０〜３０％（重量で）程
度の製品コンポストを混入した後、水分調整を行い、次
いでこの汚泥は造粒機７で造粒して発酵槽８に投入す
る。造粒は、市販の造粒機を用いて適宜行うことがで
き、円柱状、角柱状、球状、だ円体状、フレーク状、こ
れらの中空体その他各種の形状、大きさに造粒すること
ができ、例えば、直径５〜１０ｍｍ、長さ１〜１５ｃｍ
の円筒状ないし円柱状に造粒することができる。

【００１９】原料となる脱水汚泥の水分が高い場合に
は、造粒機７と発酵槽８の間に水分調整機（低温乾燥
機）１２を組み入れ、造粒した汚泥を温風により水分を
蒸発させ、発酵に適した水分まで低下させた後、発酵槽
８へ投入する。また、希望するのであれば、混合機５そ
の他適宜な工程において、水分調整材を添加混合して、
水分調整を行うこともでき、これらの方法を組合わせる
ことも可能である。水分調整材としては、籾殻、フス
マ、豆殻、ソバ殻、稲ワラ、麦ワラ、おが屑、ウッドチ
ップ、バークその他常用される水分調整材が適宜単用又
は併用される。

【００２０】本発明においては、汚泥のみを原料として
も充分に堆肥化を実現することができるが、汚泥の発酵
をスムースに行ったり肥効を高めたりする目的等で副原
料を更に添加混合（混合、造粒、発酵その他適宜個所に
おいて）してもよい。副原料としては、水分調整材のほ
か、生ゴミ、畜（鶏）舎排泄物、ナタネ粕、バガス、オ
カラ、魚粕、魚粉、貝殻、卵殻、本炭類その他、堆肥化
に常用される資材が適宜単用ないし２つ以上併用でき
る。

【００２１】なお、上記において汚泥発酵の種菌付けと
しては、製品コンポストの一部を返送して供給６、混合
５にて行ったが、希望するのであれば、種菌（培養物）
を直接接種してもよい。

【００２２】種菌としては、Streptomyces griseolus I
FO 3403、Streptomyces griseus IFO 3122、Streptomyc
es olivaceus IFO 3152等のStreptomyces 属菌；Thermo
actinomyces vulgaris IFO 13606等のThermoactinomyce
s 属菌；Thermomonospora viridis IFO 12207等のTherm
omonospora属菌；Micromonospora fusca ATCC 15835等
のMicromonospora属菌のほか、市販の種菌（例えば、Ｖ
Ｓ科工社製のＶＳ３４等）も有利に使用することができ
る。

【００２３】このようにして処理された汚泥は、発酵槽
８に送られ、コンポスト化される。発酵槽８はその内部
に竪型スクリューや攪拌翼等の攪拌装置を設けるととも
に、その駆動装置、空気供給システム、温度コントロー
ルシステム、これらの制御システム等とともに発酵機な
いし発酵装置を構成するが、市販のシステムが適宜使用
可能である。

【００２４】その１例として、発酵槽８は竪型で、攪拌
翼が数枚ついた回転軸が中心にある構造で、槽下部には
発酵に必要な酵素を送る空気供給管が設置してある。攪
拌翼が付いた回転軸は、発酵槽内部に投入された汚泥を
練らない程度に、かつ発酵槽底部より供給される温風が
平均的に流れるよう、ゆっくりと回転させる。発酵槽内
では３．５〜７日間程度、好気的環境で発酵が行われ、
堆肥が製造される。特に粒状汚泥を発酵槽で堆肥化する
場合、粒状を呈しているために通気性も良好で（汚泥が
混練されることがない）、コンポスト発酵、水分蒸発が
促進されて粒状の堆肥が製造される。

【００２５】発酵が終わり水分が低下した堆肥は、発酵
槽底部より定期的に取り出した後、篩分機９で粉体状の
ものと粒状のものに選別し、粉体状の堆肥は種汚泥とし
て種汚泥供給機６へと搬送し、粒状堆肥１１は貯留ホッ
パ１０へと送り製品堆肥１１として貯留する。

【００２６】以上、造粒した粒状汚泥を発酵槽で機械的
にコンポスト化するシステムについて述べたが、希望す
るのであれば、粒状に造粒した汚泥又は造粒しない汚泥
を堆積し、必要回数切り返し処理を行う伝統的なコンポ
スト化によって堆肥を製造することももちろん可能であ
る。

【００２７】

【実施例１】図５のフローによる堆肥製造装置を用い、
し尿処理施設の脱水汚泥を用いて堆肥の製造を行った。

【００２８】 原料汚泥 膜分離高負荷脱窒素処理方式によるし尿処理施設の含水
率８０％程度の脱水汚泥を原料として、１日あたり５０
ｋｇの処理量で堆肥製造を行った。

【００２９】 運転結果 −１ 電磁波加熱 含水率８０％、２３℃の脱水汚泥を毎分０．２５ｋｇの
処理量で、約８分間の加熱時間となるコンベア速度を調
節し加熱オーブン内を通過させ、電磁波加熱を行ったと
ころ、９２〜９６℃まで加熱された。電磁波発振器の容
量は１．７ＫＷ×２台である。 −２ 水分の低下 含水率８０％の汚泥を原料として電磁波加熱を行った
後、常温まで冷却した状態で約３％含水率が低下し、さ
らに含水率２５％の製品堆肥を種菌付けとして乾燥重量
で１：１の比率で混合し、混合機で５０℃の温風を供給
しながら混合攪拌した後造粒した状態（直径８ｍｍ、長
さ２ｃｍの円柱状ペレット）で水分は５７〜６０％まで
低下する事ができた。 −３ 製品堆肥 竪型発酵槽で５０℃の温風を供給しながら、３．５〜７
日間発酵させたところ、腐葉土臭のする含水率４０％以
下の粒状堆肥を製造することができた。

【００３０】

【発明の効果】（１） 電磁波による内部加熱法を用
い、脱水汚泥を例えば８５℃以上、２分間以上の加熱殺
菌することを可能とし、Ｏ−１５７を始めとする病原性
細菌のリスクを回避できる。 （２） 電磁波加熱により、通常の外部加熱法に比べ効
率よく汚泥の昇温が行われる。また、冷却時の水分蒸発
により汚泥の水分が低下するので、使用したエネルギー
が有効に使われる。 （３）汚泥を造粒して発酵槽へ入れることにより、粘着
性の高い汚泥のみでも発酵槽内の通気性を良好に保ち、
発酵を促進させることを可能とした。 （４）通常、汚泥の堆肥化において含水率調整、発酵槽
での通気性確保のために使用される水分調整材（おが
屑、籾殻、ウッドチップ、バーク等）を一切添加せず、
脱水汚泥のみでの堆肥化を可能とした。 （５）製品堆肥が造粒してあるため、水分が２０％以下
になっても粉塵を生じず、取り扱いが良好である。 （６）加熱殺菌から発酵槽まで一連の機器の２４時間連
続運転が可能で、堆肥化施設のコンパクト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の堆肥製造方法（１）を示す。

【図２】従来の堆肥製造方法（２）を示す。

【図３】従来の堆肥製造方法（３）を示す。

【図４】本発明の堆肥製造システムを示す。

【図５】本発明に係る堆肥製造のフローシートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D059 AA01 AA02 AA03 AA07 AA08 BA01 BA21 BA25 BA42 BA45 BA48 BE01 BE25 BE42 BF01 BF15 BF16 BF17 BF20 BJ01 BJ02 BK10 BK11 BK13 BK24 BK25 BK30 CA01 CB01 CB04 CB09 CB30 CC01 DA56 DA59 DB31 DB32 DB33 DB36 DB40 EB01 EB06 EB16 4H061 AA01 AA02 AA03 CC47 CC51 EE66 FF08 GG12 GG18 GG26 GG41 GG48 GG62 GG70 HH41 LL01 LL02 LL05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥を電磁波加熱して加熱殺菌した後、
   発酵させることを特徴とする堆肥の製造方法。
2. 【請求項２】 汚泥を電磁波加熱して加熱殺菌した後、
   造粒し、得られた造粒物を発酵させて粒状堆肥を製造す
   ることを特徴とする堆肥の製造方法。
3. 【請求項３】 電磁波加熱が、加熱時間：２〜２０分、
   好ましくは５〜１０分、昇温温度：８０℃以上で１分間
   以上、好ましくは８５℃以上で２分間以上のマイクロ波
   加熱であるか、あるいは、０．５ＭＨｚ〜１００ＭＨ
   ｚ、好ましくは１ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波電界を
   用いて加熱する誘電加熱であること、を特徴とする請求
   項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 発酵が、発酵槽を用いる発酵、あるい
   は、堆積及び切返しによる発酵であること、を特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 更に、堆肥製造に常用される資材を副原
   料として添加使用すること、を特徴とする請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の方
   法によって製造してなる堆肥又は粒状堆肥。
7. 【請求項７】 汚泥ポンプ、電磁波加熱装置、造粒機、
   発酵槽から構成され、これらを搬送機および／又はパイ
   プで接続してなること、を特徴とする粒状堆肥製造装
   置。