JP2002153848A - 有機廃棄物処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生ごみ、紙、汚泥、家畜糞尿などからなる有機
廃棄物を連続的に効率よく、発酵処理、分解処理、乾燥
処理等の処理を行うための装置と有機廃棄物の処理方法
を提供すること。 【解決手段】有機廃棄物を処理するための複数個の流動
層槽を具備し、該複数個の流動層槽への流動層を形成す
るための気体の供給が間欠的に行われて該処理が行われ
るように構成されている有機廃棄物処理装置およびこの
装置を用いた処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭、飲食店、ホ
テルなどから排出される生ごみなどの有機廃棄物を処理
する装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭、飲食店、ホテルなどから排
出される生ごみを主体とする有機廃棄物の処理は、焼却
の外に、コンポスト化、ガス化などが実施されている。
その処理方法として発酵処理、分解処理、乾燥処理等の
処理は、固定層を用いた装置を用いバッチ方式で行われ
る。このような有機廃棄物のバッチ方式による処理法で
は、一般的には大量の有機廃棄物を連続的に処理するこ
とには適さない。すなわち、有機物廃棄物の投入、搬出
に手間と時間を要すこと、機械的な撹拌のため発酵促進
剤と有機廃棄物の接触がまだ十分でなく、処理槽の温度
が投入してから一定温度に達するまでにかなりの時間を
要すること、機械的撹拌のため電力が少なくないことな
ど実用上解決すべき課題を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生ご
み、紙、汚泥、家畜糞尿などからなる有機廃棄物を連続
的に効率よく、発酵処理、分解処理、乾燥処理等の処理
を行うための装置と有機廃棄物の処理方法を提供するこ
とにある。

【０００４】本発明によれば、下記構成の有機廃棄物処
理装置及び方法が提供されて、本発明の上記目的が達成
される。 １．有機廃棄物を処理するための複数個の流動層槽を具
備し、該複数個の流動層槽への流動層を形成するための
気体の供給が間欠的に行われて該処理が行われるように
構成されていることを特徴とする有機廃棄物処理装置。 ２．各流動層槽で行われる処理が、発酵処理、分解処
理、および乾燥処理の少なくともいずれかの処理である
ことを特徴とする上記１に記載の有機廃棄物処理装置。 ３．各流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が、発酵処
理、分解処理、および乾燥処理であり、そしてこれらの
処理により得られる取得物がコンポストであることを特
徴とする上記１または２のいずれかに記載の有機廃棄物
処理装置。 ４．各流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が発酵処理
及び分解処理であり、そしてこれらの処理により該有機
廃棄物がガス化されることを特徴とする上記１〜３のい
ずれかに記載の有機廃棄物処理装置。 ５．上記１〜４のいずれかの有機廃棄物処理装置を用い
ることを特徴とする有機物廃棄物を処理する方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機廃棄物処理装
置の実施の形態（態様）を、添付の図面に基づいて詳細
に説明する。しかしながら、本発明は下記の態様のみに
限定されて解釈されることはなく、数多くのバリエーシ
ョンをとることができる。言うまでもないことである
が、以下の説明においては流動層槽を２槽用いた例を説
明しているが、３槽以上用いてもよい。

【０００６】図１には、本発明の有機廃棄物の処理装置
（以下、単に「処理装置」という。）の一例を示す概略
フローシートが示されている。処理装置１は、有機廃棄
物中に含まれる野菜、魚や肉類の骨、貝殼などを所要の
大きさに破砕するための破砕手段２と、破砕された有機
廃棄物を乾燥および発酵・分解させてコンポストとする
ための流動層槽３および流動層槽３’と、これら流動層
槽内に加熱気体を供給するための気体加熱機１１及び送
風機１２を具備する。

【０００７】上記破砕手段２は、生ごみ等の有機廃棄物
を投入するためのホッパー（図示せず）と、投入された
有機廃棄物を所要の大きさに破砕するための破砕手段２
とから構成され、破砕された有機廃棄物はダクト２ａを
通じて流動層槽３に供給される。

【０００８】流動層槽３は、断面が半円筒状の槽本体３
の内底部に網目状の仕切り板４が配設されている。流動
層槽３’も、断面が半円筒状の槽本体３’の内底部に網
目状の仕切り板４’が配設されている。流動層槽３と流
動層槽３’は、隔壁５を介して隣接しており、隔壁５の
上部は連通している。隣接した状態の二つの流動層槽の
断面は、隔壁５が存在しなければ（例えば連通している
箇所では）、円筒状をなしている。流動層槽３と流動層
槽３’には、各々流動層ａと流動層ｂが形成される。流
動層ｂの上部にはコンポストを連続的に取り出すための
取出口８が設けられている。取出口８からは、コンポス
ト取り出しライン２３を経由して、コンポストを貯蔵す
るための貯蔵槽２４が設けられている。流動層槽３と流
動層槽３’の下部には、各々加熱、加圧された気体（以
下、単に「加熱気体」という。）を受け入れるための供
給口９、９’が設けられている。一方、流動層槽３の仕
切り板４上部には、ダクト２ａから供給される生ごみを
受け入れるための投入口７が形成されている。

【０００９】熱交換器である気体加熱機１１により加熱
された加熱気体は、ライン３１および切り替えバルブ４
０を通して、供給口９、９’から各々流動層槽３、３’
内に供給される。加熱気体の流動層槽３、３’への供給
は、切り替えバルブ４０により、間欠的に行われる。流
動層槽３へ加熱気体をを供給しているときは、加熱気体
は流動層槽３’には供給されない。また、流動層槽３’
へ加熱気体をを供給しているときは、加熱気体は流動層
槽３には供給されない。このようにして流動層槽へ加熱
気体が間欠的に供給される。なお、切り替えバルブ４０
に代えて同等の機能を有する手段により間欠的に加熱気
体を流動層槽に供給することができる。

【００１０】図１に示される態様では、切り替えバルブ
４０で加熱気体を供給する流動層槽を短時間で切り替
え、各流動層槽に加熱気体を供給する時間および供給し
ない時間を短かくし、実質的に常に加熱気体が各流動層
槽に供給されている状態とすることにより、各流動層槽
の流動層は常に形成されている。その結果より少ない量
の加熱気体で処理を行なうことができる。各流動層槽に
加熱気体を供給する時間および供給しない時間は、装置
の大きさ、処理の種類、原料の種類等の条件によって適
宜決めることができる。また、図１には示されていない
別の態様では、切り替えバルブ４０の調整により、流動
層槽３では流動層を常に実質的に維持するように加熱気
体を長く供給し、流動層槽３’では時々加熱気体を供給
して流動層の状態とし、供給していないときは被処理物
を流動層槽３’の下方に堆積させておくこともできる。
このような態様は、流動層槽３において短時間で一次発
酵を行い、流動層槽３’において長時間二次発酵を行う
処理を行う場合に有効である。

【００１１】加熱気体の成分としては、空気、嫌気性菌
を発酵させる場合に好適なように酸素濃度を減らした空
気、および好気性発酵菌の発酵速度を上げるのに適する
よう酸素濃度を高めた空気等が挙げられ、これらのガス
は処理する有機廃棄物と発酵微生物の種類によって適切
に選択して使用することができる。

【００１２】なお、この図１の処理装置においては、流
動層槽３、３’内に供給する加熱気体を効率的に使用す
るため循環方式を採用している。以下にその循環方式に
ついて説明する。流動層槽３、３’の共通した上部に気
体取出口１３を設置し、取り出した気体をライン１４を
介してサイクロン１５内に導き、加熱気体中に含まれる
微粒子を除去したのち、その微粒子をライン１６を介し
て再び流動層槽３’内に還流させる。一方、微粒子の除
去された加熱気体をライン１７を介して熱交換器１８に
送り、熱交換によって加熱気体を冷却し、加熱気体中に
含まれる水分を凝縮させ、ライン１９を通じて凝縮させ
た水を分離ドラム２０に導き、この分離ドラム２０で水
分を分離したのち、ポンプ２１によって水を系外に排出
する。分離ドラム２０によって凝縮させた水分を分離し
たのちの加熱気体は、ライン２２を経由して必要に応じ
てライン２５により空気、酸素あるいは窒素を流量コン
トロールしながら補充することにより酸素濃度などを調
節し、送風機１２によりライン３０通して気体加熱機１
１に送風される。気体加熱機１１で加熱された加熱気体
は、再びライン３１を通って、切り替えバルブ４０によ
り流動層槽３、３’に間欠的に供給される。

【００１３】また、図１の態様では、有機廃棄物をまず
最初に流動層槽３の流動層ａ内に供給し、流動層を形成
しながら乾燥、発酵させ、順次投入される有機廃棄物に
よって上方に持ち上げられ、隔壁５をオーバーフローし
て流動層槽３’の流動層ｂ内に移動させる方式としてい
る。流動層槽３および３’の底部は、供給される加熱気
体が槽内に均一に供給されるよう逆円錐状とすることが
好ましい。

【００１４】以上の構成からなる処理装置１を使用し
て、有機廃棄物を処理する方法について説明する。ま
ず、コンポスト化しようとする有機廃棄物をホッパー
（図示せず）を介して破砕機内に投入し、有機廃棄物中
に含まれる比較的大きな固形物を流動に適した大きさに
破砕したのち、所要の大きさに破砕した有機廃棄物を、
ダクト２ａを介して流動層槽３に形成した投入口７から
仕切り板４上に形成された流動層ａ内に供給する。

【００１５】この流動層槽３では、発酵微生物を含むコ
ンポストの所定量をあらかじめ流動層ａ内に導入してお
くとともに、加熱気体を流動層槽３内に間欠的に供給
し、流動層槽３内を温度２５〜１２０℃、より好ましく
は温度８０〜１００℃程度に維持する。新しく投入され
た有機廃棄物は、流動層ａ内において、既に投入されて
いるコンポストと撹拌、混合され、加熱された気体によ
って乾燥が開始されると同時に、コンポスト中に含まれ
る発酵微生物によって発酵が始まる。

【００１６】流動層ａ内に投入される有機廃棄物は、通
常多くの水分を含んでいるものであるが、水分が不足し
ている場合には、冷却機からなる熱交換機１８の温度を
調整し、この熱交換機１８において凝縮させる水分量を
調整し、供給する加熱気体中に含まれる水分を制御する
ことができる。

【００１７】順次投入される有機廃棄物によって、当初
に投入さたコンポストは次第に上昇し、隔壁５を越えて
流動層槽３’の流動層ｂに移動し、このコンポストに続
いて供給された有機廃棄物も加熱気体によって乾燥、発
酵し、徐々に水分を減らして上昇し、同様に流動層槽
３’の流動層ｂに移動したのち、さらに下方から供給さ
れる間欠的に供給される加熱気体によって乾燥、発酵が
進行する。流動層槽３’内の温度は、流動層槽３と同様
に２５〜１２０℃、より好ましくは８０〜１００℃程度
に維持する。

【００１８】流動層槽３’の流動層ｂに移動した有機廃
棄物は、オーバーフローして流動層ａから順次移動する
有機廃棄物によって下方に押し下げられ、さらに乾燥と
発酵を行いながら、後続の有機廃棄物に押し上げられ、
コンポストとして取出口８から連続的にコンポスト取出
ライン２３を経由して貯蔵槽２４に貯蔵される。

【００１９】その際、加熱気体の供給口９および９’を
通じて、各々流動層槽３および３’内に供給された加熱
気体は、流動層槽３および３’内において、有機廃棄物
と接触し、有機廃棄物に含まれる水分を蒸発、乾燥させ
ながら、発酵微生物による発酵を促進させ、流動層槽３
および３’に共通の上部の気体取出口１３を介してサイ
クロン１５に送られ、このサイクロン１５内における遠
心分離作用によって空気中に含まれる微粒子が除去され
る。

【００２０】かくして微粒子が除去された加熱気体は、
ライン１７を通じて熱交換機１８に送られ、この熱交換
機１８で加熱気体中に含まれる水分が凝縮され、ライン
１９を通して分離ドラム２０に送られ、分離ドラム２０
で加熱気体と水分に分離され、加熱気体はさらにライン
２２を介して、送風機１２、気体加熱機１１に送られ、
必要に応じて所定の温度に再加熱され、再び流動層槽３
および３’に間欠的に送られる。分離ドラム２０で分離
された水分は、ポンプ２１を介して系外に排出される。

【００２１】なお、この態様においては、新しく投入さ
れる有機廃棄物の発酵微生物による発酵は、あらかじめ
流動層槽ａ内にあるコンポストに含まれる発酵微生物に
よって行っているが、投入する有機廃棄物中に発酵微生
物の所要量を混入させることによっても行うことができ
る。

【００２２】図１で示される態様は、流動層槽３と流動
層槽３’とが隔壁５を介して隣接して、かつ上部が連通
している。この態様の若干の変形としてこれらの槽が各
々独立していてもよい。この態様は図２に示されてい
る。図２は変形部分を強調した概略図である。この態様
では、流動層槽３で半ば処理された有機廃棄物を流動層
槽３’に移動させるためのライン４２が設けられ、各槽
からサイクロン１５へのライン４１およびライン４１’
が設けられている。また、サイクロン１５で分離された
微粒子は流動層槽３および３’の少なくともいずれかに
戻される。これらのこと以外は、既に述べたことがほぼ
そのまま適用される。

【００２３】図３は、各槽で処理を完結する態様を示す
概略図である。流動層槽５３および５３’では、有機廃
棄物が流動層を形成しつつ、発酵処理、分解処理、およ
び乾燥処理される。そして、これらの処理によりコンポ
ストが得られる。加熱気体は、ライン３１を経由して、
切り替えバルブ４０により間欠的に、加熱気体の供給口
９および９’を通じて流動層槽５３および５３’に供給
される。流動層槽５３および５３’で上記の処理が行わ
れ、供給された加熱気体はライン４１、４１’を経由し
て、図１の態様と同様な循環ライン、即ちサイクロンで
微粒子が除去され、除去された微粒子は流動層槽５３お
よび５３’の少なくともいずれかに戻され、微粒子が除
去された気体は、図１の態様の場合と同様に、水分を除
去された後、再度加熱されてライン３１に戻される。

【００２４】原料である有機廃棄物の流動層槽５３、５
３’への供給装置（図示せず）は、図１の態様の場合と
同様である。流動層槽５３および５３’への供給装置
は、各々別々に設けてもよいが、生ごみ等の有機廃棄物
を投入するためのホッパーと、投入された有機廃棄物を
所要の大きさに破砕するための破砕手段は共用すること
が好ましい。また、得られたコンポストを貯蔵するため
のコンポスト貯蔵槽（図示せず）も各々別々に設けても
よいが、共用することが好ましい。また、各流動層槽４
３および／または４３’に隔壁（図示せず）を設けても
よい。

【００２５】本発明の有機廃棄物処理装置で処理する有
機廃棄物は、主として生ごみを主体とする家庭、飲食
店、ホテル等から排出される有機廃棄物であるが、有機
廃棄物であれば、その種類は問わず、紙、家畜の糞尿や
汚泥であっても処理することが可能である。なお、金属
類、ガラスあるいはセメントなどの異物の除去が必要な
場合は、該処理前にあるいは処理後に、通常の種々のタ
イプの除去装置により取り除くことができる。

【００２６】本発明では、加熱気体にするための熱源
（図１の熱交換器１１で加熱するための熱源）として
は、各種のものを用いることができる。例えば本発明の
処理装置を廃棄物焼却設備に近接させ、廃棄物焼却設備
から排出されるガス、いわゆる廃熱を利用することもで
きるし、自動車のエンジンの廃熱をを用いることができ
る。

【００２７】以上、本発明の処理装置を用いて、有機廃
棄物からコンポストを得る場合について説明したが、本
発明の処理装置は、これに制限されず、有機廃棄物を発
酵処理および分解処理してガス化することも可能であ
る。この場合は、例えば図１のライン２２に、流動層槽
３、３’で発生したガスを大気に放出するためのライン
が接続され、必要な場合は、このラインとライン２２の
間に脱臭塔が設置される。そして、貯蔵槽２４、コンポ
ストの取出口８、貯蔵槽２４へのライン２３は設けない
かあるいは小さくされる。また、流動層槽内に分解され
ない流動媒体、例えばバークやセラミックスの菌床を加
え、流動化させることが好ましい。この方法により、有
機廃棄物を効率良く分解させることができる。

【００２８】

【実施例】図１で示される処理装置を使用した。用いた
各流動層槽は断面形状が半円形で面積が０．５ｍ^２で高
さ２ｍである。下記の処理を行った流動層槽３の流動層
ａに、あらかじめ発酵微生物を含んだコンポストを５０
ｋｇ投入し流動させたのち、破砕機構において流動に適
した大きさに破砕し、含有水分が８０％の生ごみを主体
とする有機廃棄物を、１，０００ｋｇ／ｈの割合で流動
層槽に連続的に供給した。

【００２９】一方、送風機１２により送られた空気をラ
イン３０を通して気体加熱器１１に導き、電気で加熱し
て１５０〜２００℃に調節した加熱空気をライン３１を
通して、切り替えバルブ４０を経由して各流動層槽内の
底部にある気体供給口９および９’から槽塔断面積当た
り３０〜５０ｃｍ／ｓｅｃの量で槽内に供給した。各槽
への加熱空気の供給は、切り替えバルブで交互に間欠的
に行い、片方の流動層槽への加熱空気の供給時間は３０
秒とした。各流動層槽内を温度約１００℃に保持し、粉
砕された生ごみを加熱空気によってあらかじめ投入され
たコンポストと撹拌、混合すると同時に加熱し、生ゴミ
中に含まれる水分を蒸発しながら、発酵処理を行った。

【００３０】生ごみは、始めは水分が多く流動層槽３の
流動層ａ内の下部で流動していたが、発酵と乾燥が進行
するにしたがって、水分が蒸発し、軽くなって流動層ｂ
の上方に移動し、順次隔壁をオーバーフローして流動層
槽３’の流動層に移行し、さらに水分の蒸発による乾燥
と発酵が促進され、生ごみ中に含まれる水分が２５％程
度となると、流動層ｂの上部からコンポストとして貯蔵
槽２４に連続的に取り出した。処理後の加熱空気は、冷
却後に分離カラム２０で水を除き、濃度調整ガス供給ラ
イン２５を通して酸素濃度を空気中の濃度に調整し、送
風機１２により気体加熱機１１に導き、電気で再び加熱
し、有機物処理層槽３、３’に循環使用した。

【００３１】

【発明の効果】本発明による有機物廃棄物（生ごみ、
紙、汚泥、家畜糞尿など）の処理装置および方法は、容
易に連続プロセスが採用できる密閉型の流動層槽を複数
用い、処理槽の底部から送入される加熱気体を間欠的に
供給し、発酵促進剤と廃棄物とを流動させながら混合・
接触させて処理するので、（イ）処理装置を機械的に開
閉して原料、製品の出し入れを頻繁に行うことなく連続
的に流動層槽への原料の供給および該流動層槽からの製
品の排出が行え、いったん多量に有機廃棄物をホッパー
に投入しておけば、無人で連続運転を続けることが出
来、（ロ）処理容量に対して所要する動力が少なくて済
むので経済的であり、（ハ）流動層を形成する気体とし
て予め加熱した気体を送入することにより、処理を促進
することができ、そして（ニ）複数の流動層槽に間欠的
に加熱気体を供給し流動層を形成する方式を採用してい
るので、より少ない加熱気体の使用量で処理を行なうこ
とができ、省エネルギープロセスが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機廃棄物処理装置の一態様を模式的
に示す概略説明図である。

【図２】本発明の有機廃棄物処理装置の別の一態様の
内、流動層槽付近の概略説明図である。

【図３】本発明の有機廃棄物処理装置の他の一態様の
内、流動層槽付近の概略説明図である。

【符号の説明】

ａ、ｂ 流動層 １ 有機廃棄物の処理装置 ２ 破砕機構 ２’ 生ごみ投入口 ２ａ ダクト ３ 流動層槽 ３’ 流動層槽 ４、４’ 仕切り板 ５ 隔壁 ８ コンポストの取出口 ９、９’ 加熱気体の供給口 １１ 気体加熱機 １２、 送風機 １３ 気体取出口 １４ 気体循環ライン １５ サイクロン １６ ライン １７ 気体循環ライン １８ 熱交換器（冷却器） １９ 気体循環ライン ２０ 分離ドラム ２１ 排水ポンプ ２２ 気体循環ライン ２３ コンポスト取出ライン ２４ コンポスト貯蔵槽 ２５ 濃度調整ガス供給ライン ３０ 気体循環ライン ３１ 気体循環ライン ４０ 切り替えバルブ ４１、４１’ 気体循環ライン ４２ ライン ５３、５３’ 流動層槽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機廃棄物を処理するための複数個の流
   動層槽を具備し、該複数個の流動層槽への流動層を形成
   するための気体の供給が間欠的に行われて該処理が行わ
   れるように構成されていることを特徴とする有機廃棄物
   処理装置。
2. 【請求項２】 各流動層槽で行われる処理が、発酵処
   理、分解処理、および乾燥処理の少なくともいずれかの
   処理であることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄
   物処理装置。
3. 【請求項３】 各流動層槽で行われる有機廃棄物の処理
   が、発酵処理、分解処理、および乾燥処理であり、そし
   てこれらの処理により得られる取得物がコンポストであ
   ることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載
   の有機廃棄物処理装置。
4. 【請求項４】 流動層槽で行われる有機廃棄物の処理が
   発酵処理及び分解処理であり、そしてこれらの処理によ
   り該有機廃棄物がガス化されることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの有機廃棄物処
   理装置を用いることを特徴とする有機物廃棄物を処理す
   る方法。