JP2001276895A - 発酵処理装置およびこれを用いた発酵処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置構成が簡便で小規模のコンポスト化処理
への適用が容易であると共に、汚泥の造粒化を抑制して
品質の高いコンポストを得ることが可能な発酵処理装置
およびこれを用いた発酵処理方法を提供する。 【解決手段】 本発明の発酵処理装置１０は、汚泥を投
入するための投入口２４と発酵処理された処理物を排出
するための排出口３２とを有する発酵槽２２と、発酵槽
２２の排出口３２側にある処理物の一部を発酵槽２２か
ら取り出した後に発酵槽２２の投入口２４側に投入する
ための返送手段３６と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥を発酵処理し
てコンポスト化するための発酵処理装置およびこれを用
いた発酵処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】し尿や集落排水などの排水を活性汚泥処
理した際に発生する余剰汚泥（活性汚泥と凝集沈殿汚泥
からなる）を発酵処理し、堆肥（コンポスト）化して資
源として再利用するコンポスト化処理が知られている。
図３は、コンポスト化処理を行うための従来の発酵処理
装置５０を模式的に示すブロック図である。この発酵処
理装置５０では、汚泥貯留槽５２に貯留された汚泥はそ
の一部が汚泥乾燥機５４に送られて乾燥処理された後に
混合機５６に送られる。また汚泥の他の一部は、汚泥乾
燥機５４を経ず直接混合機５６に送られる。混合機５６
では、これらの汚泥が混合されて含水率の調整が行われ
る。その後、含水率が予め調整された汚泥が発酵槽５８
に投入され、好気性条件下で発酵処理されてコンポスト
化される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の発酵処理装置は、汚泥乾燥機と混合機とを必要
とするため装置構成が大型で複雑なものとなる。このた
め、大規模な処理システムには向いているが、小規模下
水処理場や農業集落排水処理施設等の余剰汚泥のコンポ
スト化処理への適用には向いていない。

【０００４】そこで、発酵槽の中に汚泥を直接投入し、
発酵槽内において該発酵槽内に残存する処理物と混合し
て含水率の調整を行い、その後発酵処理を施す手法が考
えられる。このようにすれば、汚泥乾燥機と混合機とを
省略して装置構成を簡便にすることができる。

【０００５】しかしながら、発酵槽の中に汚泥を単に直
接投入する手法では、コンポスト製品の中に混在する数
センチから数十センチの造粒物の割合が増大するという
問題があった。このような造粒物においては、発酵が内
部まで進行せずコンポストとして利用することができな
い。

【０００６】そこで本発明は、装置構成が簡便で小規模
のコンポスト化処理への適用が容易であると共に、汚泥
の造粒化を抑制して品質の高いコンポストを得ることが
可能な発酵処理装置およびこれを用いた発酵処理方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するために、発酵槽の中に汚泥を直接投入する手法に
おいて、コンポスト製品の中に混在する造粒物の割合が
増大する原因について鋭意検討を行った。その結果、汚
泥投入後における汚泥と処理物との混合物の含水率は汚
泥の投入口側で高く、排出口側で低いという具合に、発
酵槽内部で含水率の勾配が生じていることを見出した。
そして、発酵槽の投入口側で混合物の含水率が高い状態
が長時間続くことが、造粒化を招く主な原因となること
が分かった。したがって、汚泥が投入される投入口側に
排出口側にある含水率の低い処理物の一部を返送し、こ
れらを混合して投入口から投入される汚泥の含水率を速
やかに低下させることで、混合物の含水率の高い状態が
続く時間を短くして造粒化を抑制することができること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明の発酵処理装置は、汚泥を投
入するための投入口と発酵処理された処理物を排出する
ための排出口とを有する発酵槽と、発酵槽の排出口側に
ある処理物の一部を発酵槽から取り出した後に発酵槽の
投入口側に投入するための返送手段と、を備えることを
特徴とする。

【０００９】また本発明の発酵処理方法は、汚泥を投入
するための投入口と発酵処理された処理物を排出するた
めの排出口とを有する発酵槽と、発酵槽の排出口側にあ
る処理物の一部を発酵槽から取り出した後に発酵槽の投
入口側に返送するための返送手段と、を備える発酵処理
装置を用いた発酵処理方法であって、排出口側にある処
理物の一部を返送手段により投入口側に投入する返送工
程と、投入口から発酵槽内に汚泥を投入する汚泥投入工
程と、汚泥と処理物の混合物に対して発酵処理を行う発
酵処理工程と、を含むことを特徴とする。

【００１０】この発酵処理装置および方法によれば、含
水率の低い排出口側にある処理物の一部を返送手段によ
り投入口側に投入し、汚泥と処理物とを混合すること
で、該汚泥の含水率を速やかに低減させることができ
る。その結果、混合物の含水率の高い状態が続く時間が
短くなり、汚泥の造粒化を抑制することが可能となる。

【００１１】上記発酵処理方法では、汚泥投入工程にお
ける汚泥の投入と返送工程における処理物の投入とを前
記投入口を介して同時に行う、ことを特徴としてもよ
い。このようにすれば、投入口を介して汚泥と処理物と
を混合しながら発酵槽に投入することができるため、汚
泥の含水率をより一層速やかに低減させて汚泥の造粒化
をより一層抑制することが可能となる。

【００１２】また本発明の発酵処理装置では、返送手段
は、排出口と投入口との間に設けられたコンベアを備え
る、ことを特徴としてもよい。このようにすれば、排出
口から排出された処理物の一部がコンベアによって返送
されて投入口から発酵槽内に投入される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。

【００１４】図１は、本発明の発酵処理装置の一実施形
態を示すブロック図である。

【００１５】図示のとおり発酵処理装置１０は、し尿や
集落排水などの排水を活性汚泥処理した際に発生する余
剰汚泥（活性汚泥と凝集沈殿汚泥からなる）を貯留する
ための汚泥貯留槽１２を備えている。

【００１６】汚泥貯留槽１２には、ラインＬ１を介して
余剰汚泥の凝集処理を行うための汚泥凝集槽１４が接続
されている。また汚泥凝集槽１４には、凝集処理に用い
られるポリ硫酸鉄が貯留されたポリ硫酸鉄貯槽１６がラ
インＬ２を介して接続されている。

【００１７】そして汚泥凝集槽１４には、ラインＬ３を
介して汚泥を脱水処理しシート状にして排出するベルト
プレス脱水機１８が接続されている。ベルトプレス脱水
機１８は、他のフィルタープレス脱水機等に比べて装置
が小型で安価で済むという利点がある。この脱水機１８
には、脱水処理により分離された排水を処理するための
排水処理設備２０がラインＬ４を介して接続されてい
る。

【００１８】また脱水機１８の下方には、ラインＬ５を
介して発酵槽２２が接続されている。この発酵槽２２は
ロータリーキルン式の発酵槽であり、ドラムが回転する
ことで発酵槽２２内の汚泥が攪拌混合される。ここで脱
水機１８は、汚泥排出部が発酵槽２２の投入口２４の直
上１〜２ｍの位置にくるように配置されていると好まし
い。このようにすれば、脱水機１８の汚泥排出部から排
出された汚泥は、ラインＬ５を介して投入口２４からそ
のまま発酵槽２２内へと落下して細分化される。

【００１９】発酵槽２２には、発酵槽２２内を好気性の
条件下に維持するためのブロワ２６と空気加熱器２８と
がラインＬ６を介して接続されている。また発酵槽２２
には、発酵処理して得られたコンポスト（処理物）を小
分けして袋詰めするための袋詰装置３０が、排出口３２
から延びるラインＬ７を介して接続されている。

【００２０】また発酵槽２２には、ラインＬ８を介して
発酵により発生するガスを処理するための排気処理設備
３４が接続されている。

【００２１】また発酵槽２２の排出口３２と投入口２４
との間には、両者をつなぐコンベア（返送手段）３６が
設けられている。このコンベア３６は、排出口３２と投
入口とを直接つなぐように設けてもよいし、図１に示す
ようにラインＬ７から分岐するように設けてもよい。こ
れにより、発酵槽２２の排出口３２から排出されるコン
ポストの一部をコンベア３６により投入口２４まで返送
し、投入口２４から発酵槽２２内に投入することが可能
となる。

【００２２】次に、前述した発酵処理装置１０の動作、
すなわち本発明の実施形態に係る発酵処理方法について
説明する。

【００２３】まず、汚泥貯留槽１２内の余剰汚泥をライ
ンＬ１を介して汚泥凝集槽１４に送る。また、ポリ硫酸
鉄貯槽１６からラインＬ２を介してポリ硫酸鉄を汚泥凝
集槽１４に投入する。そして、汚泥凝集槽１４において
余剰汚泥を凝集沈殿させる。凝集沈殿後の汚泥をライン
Ｌ３を介してベルトプレス脱水機１８に導いて含水率８
０％程度まで脱水処理する。そして、厚さ１〜３ｍｍ程
度の汚泥のシート状物を生成する。一方、脱水処理によ
り分離した排水はラインＬ４を介して排水処理設備２０
に送って処理する。

【００２４】次に、脱水機１８から投入口２４を介して
発酵槽２２内に脱水汚泥を投入し、脱水汚泥と発酵槽２
２内に残存するコンポストとを混合する。この発酵槽２
２内に残存するコンポストは、次の発酵処理を好適に行
うために汚泥の含水率を調整するためのものであり、発
酵槽２２内の容積の３０〜４０％充填されている。

【００２５】しかし、発酵槽２２内に残存するコンポス
トと脱水汚泥とをそのまま混合すると、ドラムの回転に
よる転動造粒現象によって数センチから数十センチの粒
状物が形成される。このような粒状物においては、発酵
が内部まで進行せずコンポストとして利用することがで
きない。発明者は、汚泥とコンポストとを混合した後の
混合物の含水率を調べた結果、図２（ｂ）において破線
で示すように、投入口２４側にある混合物は含水率が高
く、発酵槽２２の排出口３２側へ向かって含水率が低下
するといった具合に、発酵槽２２内部で含水率の勾配が
生じていることを見出した。すなわち発酵槽２２内で
は、混合物の含水率が４０％に調整されていたとして
も、例えば投入口２４側では含水率が４５％程度であ
り、排出口３２側で含水率が３５％程度であるようなこ
とが起こり得る。このように、発酵槽２２内に残存する
コンポストと脱水汚泥とをそのまま混合したのでは、発
酵槽２２内で均一に混合・分散することができない。し
たがって、投入口２４から投入された汚泥は含水率が高
い状態のまま長時間存在することとなり、この含水率が
高い状態が長時間続くことが造粒化を招く主な原因とな
ることが分かった。

【００２６】したがって、投入口２４を介して発酵槽２
２に脱水汚泥の投入を行うと同時に（汚泥投入工程）、
含水率の低い排出口３２側にあるコンポストの一部を排
出口３２から取り出し、コンベア３６により投入口２４
側へ返送して投入口２４から発酵槽２２内に投入する
（返送工程）。このように、脱水汚泥と返送されたコン
ポストとを投入口２４を介して発酵槽２２内に同時に投
入しながら混合することで、脱水汚泥の含水率が速やか
に低減される。なお、汚泥投入工程ではベルトプレス脱
水機１８の汚泥排出部からシート状の汚泥を排出して発
酵槽２２への汚泥の投入を行うが、ベルトプレス脱水機
１８は汚泥排出部が発酵槽２２の投入口２４の直上１〜
２ｍに位置するように配置されているため、汚泥排出部
から排出された汚泥はラインＬ５を介して投入口２４か
らそのまま発酵槽２２内へと落下して細分化される。そ
して、細分化された汚泥に返送されたコンポストが混合
される。

【００２７】さらに、モータにより発酵槽２２を２分で
１回転程度の頻度で回転させ、脱水汚泥とコンポストと
を攪拌混合させる。このようにして、投入口２４側にあ
る混合物の含水率を下げ、図２（ｂ）において実線で示
すように発酵槽２２内でほぼ均一な含水率に調整する。

【００２８】このように、汚泥の含水率を速やかに低減
して含水率が高い状態が継続する時間を短くするこがで
きるため、汚泥の造粒化が抑制され、品質の高いコンポ
ストを安定的に得ることが可能となる。なお、返送する
コンポストの量は、発酵槽２２内に投入する汚泥と返送
するコンポストとを完全に混合した場合、含水率が４５
〜５５％になるように設定する。

【００２９】汚泥とコンポストとを混合した後、この混
合物を発酵処理する（発酵処理工程）。発酵処理工程で
は、好気性を維持するためにブロワ２６から空気加熱器
２８を通し、ラインＬ６を介して発酵槽２２内に空気を
吹き込むと共に、発酵槽２２を所定の頻度で回転して切
り返しを行う。このようにして、好気性発酵菌により汚
泥中の有機物を分解してコンポスト化を図る。なお、返
送されるコンポストにより投入口２４から投入される汚
泥の含水率は速やかに低減されているため、汚泥の造粒
化を抑制して汚泥に対して発酵処理をほぼ均一に行うこ
とができる。

【００３０】６５℃以上の発酵温度を２日以上維持し
（発酵処理工程全体としては３〜５日程度に相当す
る）、コンポストの含水率が全体として３０〜４０％に
達したら、生成されたコンポストのうち所定量を発酵槽
２２からラインＬ７を介して袋詰装置３０に導き、通気
性のある製品袋に小分けして袋詰めする（製品取り出し
に１日程度を要する）。コンポストの含水率は、例えば
ラインＬ８上に設置された図示しない湿度計と流量計の
検出結果を基にして蒸発水分量を算出し、この蒸発水分
量を基にして求めることができる。

【００３１】コンポストの含水率が所定範囲まで低減さ
れていない場合は、必要に応じて発酵処理の終了後ライ
ンＬ６を介して発酵槽２２内に熱風を通気し、含水率の
調整を行ってもよい（乾燥操作は必要に応じて０〜２日
程度を要する）。

【００３２】なお、発酵槽２２における発酵処理に伴っ
て発生するガスは、ラインＬ８を介して排気処理設備３
４に送られて処理される。

【００３３】以上、本実施形態では、汚泥とコンポスト
とを発酵槽２２の内部で混合してそのまま発酵処理を行
うことができるため、処理設備の小型化が可能となり小
規模の処理施設に好適である。また、コンベア３６によ
り返送され投入口２４から発酵槽２２内に投入されるコ
ンポストにより、投入される脱水汚泥の含水率を速やか
に低減することができるため、汚泥の造粒化を抑制して
品質の高いコンポストを安定的に得ることが可能とな
る。

【００３４】なお、本実施形態の発酵処理装置および方
法により、例えば汚泥の造粒率（８ｍｍふるいの上の残
留率）が１０％程度であったのが、５％程度にまで抑制
することができるといった具合に、汚泥の造粒化を５０
％程度まで低減することができる場合があることが確認
されている。

【００３５】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れることなく種々の変形が可能である。

【００３６】例えば、コンベア３６により返送されたコ
ンポストの投入と、汚泥の投入とを投入口２４を介して
同時に行うのではなく、返送されたコンポストを投入し
た後に汚泥を投入するようにしてもよい。

【００３７】また、本実施形態では１週間のバッチシス
テムによる発酵処理について説明したが、連続的に汚泥
を発酵処理してコンポスト化を図るようにしてもよい。

【００３８】また、本実施形態では発酵槽２２の排出口
３２側にあるコンポストを排出口３２から取り出し、コ
ンベア３６に載せて返送して投入口２４から発酵槽２２
の投入口２４側に投入する構成としたが、これに限らず
発酵槽２２の排出口３２側の他の部位からコンポストを
取り出し、コンベアに載せて返送して発酵槽２２の投入
口２４側の他の部位から発酵槽２２内に投入するように
してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の発酵処理装置および方法によれ
ば、汚泥と処理物とを発酵槽の内部で混合してそのまま
発酵処理を行うことができるため、処理設備の小型化が
可能となり小規模の処理施設に好適である。また、汚泥
の造粒化を抑制することができるため、品質の高い処理
物を安定的に得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発酵処理装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２】図３（ａ）は、発酵槽を示す図であり、図３
（ｂ）は発酵槽内における内容物の含水率の分布を示す
グラフである。

【図３】従来の発酵処理装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

２２…発酵槽、２４…投入口、３２…排出口、３６…コ
ンベア。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥を投入するための投入口と発酵処理
   された処理物を排出するための排出口とを有する発酵槽
   と、 前記発酵槽の前記排出口側にある前記処理物の一部を前
   記発酵槽から取り出した後に前記発酵槽の前記投入口側
   に投入するための返送手段と、を備えることを特徴とす
   る発酵処理装置。
2. 【請求項２】 前記返送手段は、前記排出口と前記投入
   口との間に設けられたコンベアを備える、ことを特徴と
   する請求項１に記載の発酵処理装置。
3. 【請求項３】 汚泥を投入するための投入口と発酵処理
   された処理物を排出するための排出口とを有する発酵槽
   と、前記発酵槽の前記排出口側にある前記処理物の一部
   を前記発酵槽から取り出した後に前記発酵槽の前記投入
   口側に投入するための返送手段と、を備える発酵処理装
   置を用いた発酵処理方法であって、 前記排出口側にある前記処理物の一部を前記返送手段に
   より前記投入口側に投入する返送工程と、 前記投入口から前記発酵槽内に汚泥を投入する汚泥投入
   工程と、 前記汚泥と前記処理物の混合物に対して発酵処理を行う
   発酵処理工程と、を含むことを特徴とする発酵処理方
   法。
4. 【請求項４】 前記汚泥投入工程における汚泥の投入と
   前記返送工程における処理物の投入とを前記投入口を介
   して同時に行う、ことを特徴とする請求項３に記載の発
   酵処理方法。